《高中化學》課件氯氣的制備

1、高中化學課件氯氣的制備教學目標教學目標1、掌握氯氣的工業(yè)制法和實驗室制法。、掌握氯氣的工業(yè)制法和實驗室制法。2、通過引導學生觀察、分析演示實驗的現象，培、通過引導學生觀察、分析演示實驗的現象，培養(yǎng)學生的觀察和分析問題的能力。養(yǎng)學生的觀察和分析問題的能力。 3、培養(yǎng)學生熱愛科學的思想，對學生進行環(huán)境保、培養(yǎng)學生熱愛科學的思想，對學生進行環(huán)境保護教育。護教育。重點、難點重點、難點 氯氣的氯氣的實驗室制法。實驗室制法。v1、工業(yè)制備、工業(yè)制備(1)電解飽和食鹽水（氯堿工業(yè)）：電解飽和食鹽水（氯堿工業(yè)）：電解的化學方程式為：電解的化學方程式為： 2NaCl+2H2O=2NaOH+Cl2+H2 電解的離

2、子方程式為：電解的離子方程式為： 2Cl-+2H2O=2OH-+Cl2+H2(2)電解熔融的氯化鈉：電解熔融的氯化鈉：電解的化學方程式為：電解的化學方程式為：2NaCl=2Na+Cl2v2、實驗室制備、實驗室制備v(1)反應原理反應原理:通電通電通電通電通電通電氯氣的實驗室制法氯氣的實驗室制法(討論討論)實現實現Cl Cl Cl的轉化的轉化,分別需加入分別需加入氧化劑還是還原劑氧化劑還是還原劑?-1 0 +1實驗室制取氯氣常用實驗室制取氯氣常用MnO2和濃鹽酸為原和濃鹽酸為原料料(反應需加熱反應需加熱)MnO2+4HCl = MnCl2+2H2O+Cl2MnO2+4H+2Cl-=Mn2+2H2

3、O+Cl2 用氧化劑在適當的條件下將負一價氯氧化用氧化劑在適當的條件下將負一價氯氧化成為零價氯。成為零價氯。 MnO2+4HCl = MnCl2+2H2O+Cl2MnO2+4H+2Cl-=Mn2+2H2O+Cl2 （1） 指出氧化劑、還原劑及電子轉移情況指出氧化劑、還原劑及電子轉移情況MnO2+4HCl = MnCl2+2H2O+Cl2氧化劑氧化劑還原劑還原劑得到得到2e-失去失去2e-項目發(fā)生裝置類型發(fā)生裝置的儀器收集方法Cl2H2H2項目發(fā)生裝置類型發(fā)生裝置的儀器收集方法O2排水法（或向下排排水法（或向下排空集氣法空集氣法向上排空集氣法或排飽向上排空集氣法或排飽和食鹽水法和食鹽水法排水法（

4、或向上排空排水法（或向上排空集氣法集氣法選擇氣體發(fā)生裝置的原則：反應物的狀態(tài)和反應條件選擇氣體發(fā)生裝置的原則：反應物的狀態(tài)和反應條件連接好裝置，檢查氣密性連接好裝置，檢查氣密性在燒瓶中加入二氧化錳粉末在燒瓶中加入二氧化錳粉末往分液漏斗中加入濃鹽酸，往分液漏斗中加入濃鹽酸，再緩緩滴入燒瓶中再緩緩滴入燒瓶中緩緩加熱，加快反應，使氣體均勻逸出緩緩加熱，加快反應，使氣體均勻逸出用向上排空氣法收集氯氣，用向上排空氣法收集氯氣，尾氣導入吸收劑中尾氣導入吸收劑中實驗步驟實驗步驟Cl2中混有中混有HCl和和H2O（g）因濃鹽酸有揮發(fā)性，制氯氣裝置應使用因濃鹽酸有揮發(fā)性，制氯氣裝置應使用分液漏分液漏斗斗（儀器）

5、（儀器）.滴加濃鹽酸不能滴加濃鹽酸不能過快過快，加熱方式為，加熱方式為微熱微熱。氯氣中含有氯氣中含有HCl、水氣，先通過盛、水氣，先通過盛飽和食鹽水飽和食鹽水的洗的洗氣瓶，再通過盛有氣瓶，再通過盛有濃硫酸濃硫酸的洗氣瓶。的洗氣瓶。多余的氯氣應使用多余的氯氣應使用NaOH溶液吸收，反應的離子溶液吸收，反應的離子方程式為：方程式為：Cl2+2OH-=Cl-+ClO-+H2O為確保實驗過程中分液漏斗里的液體順利流下，為確保實驗過程中分液漏斗里的液體順利流下，可采取的方法有：可采取的方法有：一是把分液漏斗和圓底燒瓶用橡皮一是把分液漏斗和圓底燒瓶用橡皮管相連通、二是在分液漏斗下端套一個小試管。管相連通、

6、二是在分液漏斗下端套一個小試管。1、使、使?jié)鉂恹}酸與足量的鹽酸與足量的MnO2共熱制共熱制Cl2、實、實際產生的際產生的Cl2總比理論值低，其主要原因是什么？總比理論值低，其主要原因是什么？稀鹽酸與稀鹽酸與MnO2不反應，隨著反應的進行，不反應，隨著反應的進行，濃鹽酸的物質的量濃度逐漸變小。濃鹽酸的物質的量濃度逐漸變小。2、下圖是實驗室用來制取干燥、純凈氯氣的、下圖是實驗室用來制取干燥、純凈氯氣的裝置；由于裝置和使用藥品有錯誤而未能在裝置；由于裝置和使用藥品有錯誤而未能在D瓶中收集到瓶中收集到Cl2；請指出裝置中的錯誤；請指出裝置中的錯誤長頸漏斗應改成分液漏斗長頸漏斗應改成分液漏斗燒杯下應填石

7、棉網燒杯下應填石棉網應用酒精燈加熱應用酒精燈加熱稀鹽酸應改為濃鹽酸稀鹽酸應改為濃鹽酸多余多余Cl2應通入應通入NaOH溶液中溶液中3、實驗室還可用、實驗室還可用KMnO4或或KClO3代替代替MnO2與濃鹽酸反應制氯氣與濃鹽酸反應制氯氣2KMnO4+16HCl=2KCl+2MnCl2+8H2O+5Cl2 KClO3+6HCl=KCl+3H2O+3Cl2 思考思考 上述反應的氧化劑、還原劑、上述反應的氧化劑、還原劑、分別是何物質？電子轉移的方向分別是何物質？電子轉移的方向和數目能標出嗎？和數目能標出嗎？得得10e-失失10e-氧化劑氧化劑 KMnO4還原劑還原劑 HCl2KMnO4+16HCl=

8、2KCl+2MnCl2+5Cl2 + 8H2O提示：提示：實驗室制得的實驗室制得的Cl2中含有水蒸汽，同學們能中含有水蒸汽，同學們能不能根據課本不能根據課本HClO的漂白的漂白實驗得到啟發(fā)，將實驗得到啟發(fā)，將Cl2的制取裝置與的制取裝置與HClO的漂白實驗裝置組合成一套實驗的漂白實驗裝置組合成一套實驗裝置？裝置？課堂練習課堂練習v1.實驗室制取下列氣體的反應既是分解實驗室制取下列氣體的反應既是分解反反 應應,又是氧化還原反應的是又是氧化還原反應的是 ( )v A .NO2 B. O2 v C. Cl2 D. CO2v2. 用二氧化錳和濃鹽酸制取氯氣用二氧化錳和濃鹽酸制取氯氣,當有當有0.4 L

9、 10 mol/L HCl被氧化時被氧化時,生成的氯生成的氯氣在標準狀況下的體積為氣在標準狀況下的體積為 ( )v A. 22.4L B. 44.8L v C. 67.2L D. 89.6LBB3. 將將0.15 mol的的MnO2與過量的與過量的 12 mol/L的濃鹽酸反應的濃鹽酸反應,和和50 mL 12 mol/L的濃鹽酸與足量的的濃鹽酸與足量的MnO2反應兩者產生的反應兩者產生的Cl2相比相比(其他反應條件相同其他反應條件相同) ( ) A. 一樣多一樣多 B.前者較后者多前者較后者多 C. 后者較前者多后者較前者多 D.無法比較無法比較B4. 有人設計了以下六步操作制備氯氣，其操作

10、順序為：有人設計了以下六步操作制備氯氣，其操作順序為：向分液漏斗中加入濃鹽酸向分液漏斗中加入濃鹽酸,并將導氣管插入集氣瓶并將導氣管插入集氣瓶檢查裝置的氣密性檢查裝置的氣密性把酒精燈放在鐵架臺上把酒精燈放在鐵架臺上,根據酒精燈火焰確定鐵圈高度根據酒精燈火焰確定鐵圈高度,固定固定鐵圈鐵圈,放上石棉網放上石棉網在燒瓶上裝好分液漏斗在燒瓶上裝好分液漏斗,安裝好導氣管安裝好導氣管向燒瓶中裝入二氧化錳固體向燒瓶中裝入二氧化錳固體將燒瓶固定在鐵架臺上將燒瓶固定在鐵架臺上 v5.在氯酸鉀的分解反應里，二氧化錳的催化問題，在氯酸鉀的分解反應里，二氧化錳的催化問題，到目前還沒有肯定的解釋。鑒于制得的氧氣中有到目前

11、還沒有肯定的解釋。鑒于制得的氧氣中有氯氣的氣味，生成的氯化鉀又略帶紫紅色，認為氯氣的氣味，生成的氯化鉀又略帶紫紅色，認為反應過程如下（已配平）：反應過程如下（已配平）：v：2KClO3+2MnO2=2A+B+Cv：2A = D+MnO2+ Cv：B+D = 2KCl+ Cv（1）反應）反應中氧化產物是中氧化產物是 （填化學式）（填化學式）v（2）反應）反應化學方程式為化學方程式為 v（3）按上述反應過程，若制?。┌瓷鲜龇磻^程，若制取1.5 mol O2，總，總共有共有 mol電子發(fā)生轉移。電子發(fā)生轉移。v【解析】【解析】v 抓住題中的信息：有抓住題中的信息：有Cl2生成，有紫紅色物質（為生成

12、，有紫紅色物質（為KMnO4），及），及A受熱分解，推得受熱分解，推得A為為KMnO4，C為為O2，則，則B為為Cl2；再根據；再根據MnO2作催化劑，推斷出作催化劑，推斷出中物質為中物質為MnO2。v 由由2KClO3+2MnO2=2KMnO4+Cl2+O2v v 2KMnO4=K2MnO4+MnO2+O2v Cl2+K2MnO4=2KCl+MnO2+O2v 推測：每步反應均得到推測：每步反應均得到0.5 mol O2，其中反應，其中反應和和分別轉移分別轉移2 mol e-，而反應，而反應中中Cl從從+50價，轉移電子價，轉移電子5 mol，共計，共計2+2+5=9：2KClO3+2MnO2

13、=2A+B+C：2A = D+MnO2+ C：B+D = 2KCl+ C（1）反應）反應中氧化產物是中氧化產物是 （填化（填化學式）學式）（2）反應）反應化學方程式為化學方程式為 （3）按上述反應過程，若制?。┌瓷鲜龇磻^程，若制取1.5 mol O2，總共有，總共有 mol電子發(fā)生轉移。電子發(fā)生轉移。KMnO4、Cl2、O2Cl2+K2MnO42KCl+MnO2+O29【解題回顧】【解題回顧】 一是根據反應現象推測產物，二是明確催化劑參與反應，一是根據反應現象推測產物，二是明確催化劑參與反應，最后還原生成催化劑。最后還原生成催化劑。 不能根據總反應式：不能根據總反應式：2KClO32KCl+

14、3O2來推出轉移電子數來推出轉移電子數為為6。6. 2000年全國高考題年全國高考題)實驗室可用氯氣與金屬鐵反應制備無水實驗室可用氯氣與金屬鐵反應制備無水三氯化鐵三氯化鐵,該化合物呈棕紅色該化合物呈棕紅色,易潮解易潮解,100左右時升華左右時升華,下圖是下圖是兩個學生設計的實驗裝置兩個學生設計的實驗裝置,左邊的反應裝置相同左邊的反應裝置相同,而右邊的產物而右邊的產物收集裝置則不同收集裝置則不同,分別如分別如() ()所示所示:(1)B中反應的化學方程式為：中反應的化學方程式為： 。(2)D中的反應開始前中的反應開始前,需排除裝置中的空氣需排除裝置中的空氣,應采取的方法是應采取的方法是 (3)D

15、中反應的化學方程式為：中反應的化學方程式為： 。(4)裝置裝置()的主要缺點是：的主要缺點是： 。(5)裝置裝置()的主要缺點是：的主要缺點是： 如果選用此裝置來完成實驗如果選用此裝置來完成實驗,則必則必須采取的改進措施是：須采取的改進措施是：MnO2+4HCl(濃濃) MnO2+Cl2+2H2OB中的反應進行一段時間后，看到黃色氣體充滿裝置，再開始加熱中的反應進行一段時間后，看到黃色氣體充滿裝置，再開始加熱D 2Fe + 3Cl2 2FeCl3導管易被產品堵塞；尾氣排入空氣中，易造成環(huán)境污染導管易被產品堵塞；尾氣排入空氣中，易造成環(huán)境污染。 產品易受潮解。產品易受潮解。 在瓶在瓶E和和F之間

16、連接裝有干燥劑的裝置。之間連接裝有干燥劑的裝置。(或其它合理答案或其它合理答案)。 【小結】【小結】此題綜合了氯氣的性質、制法，三氯化鐵的性質和制取，化學實驗操作及實此題綜合了氯氣的性質、制法，三氯化鐵的性質和制取，化學實驗操作及實驗裝置等問題。此題中涉及的制取氯氣和三氯化鐵的原理比較簡單，排除裝置中空氣的方驗裝置等問題。此題中涉及的制取氯氣和三氯化鐵的原理比較簡單，排除裝置中空氣的方法屬常識性操作，（法屬常識性操作，（1）、（）、（2）、（）、（3）問容易作答。只要根據題給信息，對裝置（）問容易作答。只要根據題給信息，對裝置（）、）、（）的不同部分進行對比分析，答案就在（）的不同部分進行對比

17、分析，答案就在（）、（）、（）兩圖中，（）兩圖中，（4）、（）、（5）問即可）問即可得解。得解。1.裝置（裝置（）中三氯化鐵由）中三氯化鐵由D進入進入E是通過細玻璃管，而裝置（是通過細玻璃管，而裝置（）D直接插入直接插入E中，中，此二法那一種更好呢？根據題給信息，三氯化鐵在此二法那一種更好呢？根據題給信息，三氯化鐵在100左右升華，左右升華，D管生成的三氯管生成的三氯化鐵已是蒸氣，溫度降低即凝結成固體顆粒，細玻璃管就會被堵塞，此為裝置（化鐵已是蒸氣，溫度降低即凝結成固體顆粒，細玻璃管就會被堵塞，此為裝置（）的缺點之一。的缺點之一。2.裝置（裝置（）中）中E下邊有一盛有下邊有一盛有NaOH溶液的

18、洗氣瓶。溶液的洗氣瓶。NaOH溶液的作用是溶液的作用是什么呢？聯想到氯氣是有毒氣體，實驗時的尾氣排入空氣前必須用什么呢？聯想到氯氣是有毒氣體，實驗時的尾氣排入空氣前必須用NaOH溶液來吸收，而裝置（溶液來吸收，而裝置（）中沒有，此為裝置（）中沒有，此為裝置（）的缺點之二。）的缺點之二。 3.裝置（裝置（）中）中E右邊連有盛濃右邊連有盛濃H2SO4的洗氣瓶，而裝置（的洗氣瓶，而裝置（）中沒有。濃）中沒有。濃H2SO4在此起什么作用呢？根據題目所給信息，三氯化鐵易潮解，要制得無水三氯在此起什么作用呢？根據題目所給信息，三氯化鐵易潮解，要制得無水三氯化鐵，必須在制取三氯化鐵裝置前后都要設計干燥裝置（

19、這點原題化鐵，必須在制取三氯化鐵裝置前后都要設計干燥裝置（這點原題D管前已經設計管前已經設計出此信息）。裝置（出此信息）。裝置（）未這樣設計即為缺點，需在）未這樣設計即為缺點，需在E、F之間連接干燥裝置之間連接干燥裝置延伸延伸拓展拓展 7. 現用濃鹽酸、現用濃鹽酸、MnO2共熱制共熱制Cl2，并用，并用Cl2和和Ca(OH)2反反應制少量漂白精，現已知反應應制少量漂白精，現已知反應Cl2+2Ca(OH)2=Ca(ClO)2+CaCl2+2H2O H0，若，若溫度稍高即發(fā)生副反應溫度稍高即發(fā)生副反應6Cl2+6Ca(OH)2=Ca(ClO3)2+5CaCl2+6H2O。甲、乙、。甲、乙、丙三人分

20、別設計三個裝置，如下圖所示。丙三人分別設計三個裝置，如下圖所示。石灰（1）請從：）請從：a不容易控制反應速率，不容易控制反應速率，b容易控制反應速率，容易控制反應速率，c有副反應發(fā)生，有副反應發(fā)生，d可防止副反應發(fā)生，可防止副反應發(fā)生，e污染環(huán)境，污染環(huán)境，f可防止可防止污染環(huán)境，幾個方面對上述甲、乙、丙三套裝置的優(yōu)缺點污染環(huán)境，幾個方面對上述甲、乙、丙三套裝置的優(yōu)缺點作出評析，并選擇符合題目要求的選項填在空格內。作出評析，并選擇符合題目要求的選項填在空格內。 （2 2）上圖中甲由）上圖中甲由a a、b b兩部分組成，乙由兩部分組成，乙由c c、d d、e e三部分組三部分組成，丙由成，丙由f

21、 f、g g組成，從上述甲、乙、丙三套裝置中選出合組成，從上述甲、乙、丙三套裝置中選出合理的部分（按氣流從左到右的方向）組裝一套較為完善的理的部分（按氣流從左到右的方向）組裝一套較為完善的實驗裝置實驗裝置 （填所選部分的編號）（填所選部分的編號） 優(yōu)優(yōu) 點點缺缺 點點甲裝置甲裝置乙裝置乙裝置丙裝置丙裝置（3 3）實驗中若用）實驗中若用12 mol/L12 mol/L的濃鹽酸的濃鹽酸100mL100mL與足與足量的量的MnOMnO2 2反應，最終生成反應，最終生成Ca(ClO)Ca(ClO)2 2的物質的量的物質的量小于小于0.15 mol0.15 mol，其可能的主要原因，其可能的主要原因是是

22、 。（假定各步反應均無反應。（假定各步反應均無反應損耗且無副反應發(fā)生）。損耗且無副反應發(fā)生）?！窘馕觥俊窘馕觥?根據題給藥品，制取氯氣應用裝置根據題給藥品，制取氯氣應用裝置c或或f，依，依據題給信息氯氣與據題給信息氯氣與Ca(OH)2的反應是放熱反應，的反應是放熱反應，且溫度高時易發(fā)生副反應，所以制漂白精時應采取且溫度高時易發(fā)生副反應，所以制漂白精時應采取降溫措施。氯氣有毒，需進行尾氣處理。降溫措施。氯氣有毒，需進行尾氣處理。石灰（1）優(yōu)優(yōu) 點點缺缺 點點甲裝置甲裝置乙裝置乙裝置丙裝置丙裝置da eb fcbc ea不容易控制反應速率，不容易控制反應速率，b容易控制反應速率，容易控制反應速率，

23、c有副反應發(fā)生，有副反應發(fā)生，d可防止副反應發(fā)生，可防止副反應發(fā)生，e污染環(huán)境，污染環(huán)境，f可防止污染環(huán)境可防止污染環(huán)境.石灰（2 2）上圖中甲由上圖中甲由a a、b b兩部分組成，乙由兩部分組成，乙由c c、d d、e e三部三部分組成，丙由分組成，丙由f f、g g組成，從上述甲、乙、丙三套裝置中組成，從上述甲、乙、丙三套裝置中選出合理的部分（按氣流從左到右的方向）組裝一套較選出合理的部分（按氣流從左到右的方向）組裝一套較為完善的實驗裝置為完善的實驗裝置 （填所選部（填所選部分的編號）分的編號） c或（或（f）、）、b、e（3）實驗中若用）實驗中若用12 mol/L的濃鹽酸的濃鹽酸100mL與足量的與足量的MnO2反應，最終生成反應，最終生成Ca(ClO)2的物的物質的量小于質的量小于0.15 mol，其可能的主要原因是，其可能的主要原因是 。（假。（假定各步反應均無反應損耗且無副反應發(fā)生）。定各步反應均無反應損耗且無副反應發(fā)生）。MnO2只能氧化濃鹽酸，隨著反應進行，只能氧化濃鹽酸，隨著反應進行，c(Cl-)減小，還原性減