高中化學（魯科版）第二章同步導學案：利用化學反應制備物質(zhì)

學必求其心得，業(yè)必貴于專精學必求其心得，業(yè)必貴于專精學必求其心得，業(yè)必貴于專精第3節(jié)化學反應的利用第1課時利用化學反應制備物質(zhì)【學習目標導航】1.掌握氯氣的實驗室制法。重點2.了解氯氣的工業(yè)制法。3.會識別常見的化學儀器，選擇正確的氣體發(fā)生裝置。重難點【知識點一氯氣的制法】[基礎·初探］1．實驗室制法(1)反應原理化學方程式：MnO2＋4HCl(濃）eq\o(=,\s\up7（△),\s\do7())MnCl2＋Cl2↑＋2H2O.（2)儀器和試劑①儀器：、、酒精燈、、鐵架臺、石棉網(wǎng)、燒杯。②試劑:、、.（3)實驗裝置（4)實驗步驟eq\x(連)-根據(jù)裝置圖，按從下到上，從左到右順序連接?！齟q\x（檢）—eq\a\vs4\al（檢查裝置氣密性。方法是：關閉分液漏斗活塞，，導管伸入水中,燒瓶，若導管口有氣泡冒,出,后導管內(nèi)上升一段水柱且保，持不動,則說明裝置氣密性良好.)↓eq\x(裝）-eq\a\vs4\al(裝藥品,先向里加，再向，中加。)↓eq\x(制)-點燃酒精燈，加熱制氣體?！齟q\x(集）—或收集.↓eq\x（驗)-eq\b\lc\[\rc\(\a\vs4\al\co1(\a\vs4\al(①觀察集氣瓶中氣體的顏色，瓶中充滿色氣體.,②用濕潤的淀粉碘化鉀試紙放在瓶口,試紙.）））(5)尾氣處理尾氣用吸收,防止污染空氣.反應的離子方程式：2OH－＋Cl2=Cl－＋ClO－＋H2O。2．工業(yè)制法（1）化學方程式為2NaCl＋2H2Oeq\o（=,\s\up7（通電)，\s\do7())2NaOH＋H2↑＋Cl2↑。(2)離子方程式為2Cl－＋2H2Oeq\o（=，\s\up7(通電),\s\do7（))2OH－＋H2↑＋Cl2↑。微體驗(1)實驗室中可用MnO2與稀鹽酸反應制Cl2。()（2)實驗室制Cl2時，常用NaOH溶液吸收尾氣。（)（3)4molHCl的鹽酸與足量MnO2反應可制備1molCl2.（）（4）用燒瓶、鐵架臺、分液漏斗、導管可用于MnO2和濃鹽酸反應制備Cl2。(）[核心·突破]實驗室制氯氣1．實驗裝置2．反應原理（1）用MnO2作氧化劑MnO2＋4HCl(濃)eq\o（=,\s\up7（△)）MnCl2＋Cl2↑＋2H2O.（2）用KMnO4、K2Cr2O7、KClO3等作氧化劑如2KMnO4＋16HCl(濃)=2MnCl2＋2KCl＋5Cl2↑＋8H2O。3．氣體的凈化先用飽和食鹽水除去HCl，再用濃硫酸除去水蒸氣.除去Cl2中的HCl可用圖(a）所示的試劑和裝置。除去Cl2中的H2O可用圖(b）、圖(c）和圖（d）所示的試劑和裝置。4．氣體的收集向上排空氣法或排飽和食鹽水法。（1)Cl2密度大于空氣，可用向上排空氣法收集，如圖(e).（2）Cl2能溶于水，1體積水溶解2體積Cl2，用排飽和食鹽水法收集，如圖(f)。排飽和食鹽水法收集的Cl2較純,但不干燥。向上排空氣法可收集到干燥的Cl2。5．驗滿方法檢驗Cl2是否已收集滿整個集氣瓶，可用以下幾種方法：(1)因Cl2是黃綠色氣體，若觀察到整個集氣瓶內(nèi)都已充滿黃綠色，則已收集滿氯氣。(2)用濕潤的淀粉-KI試紙檢驗：將一小塊濕潤的淀粉.KI試紙靠近集氣瓶口，若試紙變藍色，說明Cl2已收集滿。原理為Cl2＋2KI=I2＋2KCl,I2遇淀粉變藍色。（3）用濕潤的藍色石蕊試紙檢驗：將一小塊濕潤的藍色石蕊試紙靠近集氣瓶口，若試紙先變紅色，后來又變?yōu)榘咨ɑ蚣t色退去）,則說明Cl2已收集滿.原理為Cl2＋H2O=HCl＋HClO，鹽酸使試紙變紅,HClO的強氧化性使紅色退去.6．尾氣吸收多余的Cl2用強堿溶液(如NaOH溶液,KOH溶液)吸收,反應的離子方程式是Cl2＋2OH－=Cl－＋ClO－＋H2O。[題組·沖關］1．實驗室用MnO2和濃鹽酸來制取氯氣，主要操作：①將燒瓶固定在鐵架臺上②把酒精燈放在鐵架臺上，根據(jù)酒精燈確定鐵圈的高度，固定鐵圈,放上石棉網(wǎng)③用藥匙向燒瓶中加入MnO2，再向分液漏斗中加入濃鹽酸，并將導管放入集氣瓶中④檢查裝置的氣密性⑤在燒瓶上裝好分液漏斗，連接好導管最好的實驗操作順序是（)A．②③④①⑤ B．②①③⑤④C．②①⑤④③ D．②①③④⑤2．下列關于實驗室制取Cl2的反應，下列說法錯誤的是(）A．還原劑是HCl，氧化劑是MnO2B．每生成1molCl2，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為2molC．每消耗1molMnO2，起還原作用的HCl消耗4molD．生成的Cl2中,除含有一些水蒸氣以外，還含有HCl雜質(zhì)3．實驗室用下列儀器和藥品制取干燥純凈的氯氣。（1)按氣流從左到右，裝置正確的連接順序為()接（）接（)接(）接（）接（）接()接()（填各接口字母).（2）裝置F的作用是______________________________________________________，裝置E的作用是_______________________________________________________.（3）裝置A和E中反應的化學方程式分別為A_____________________________________________________________________；E_____________________________________________________________________。(4）某?；瘜W興趣小組稱取8.7g二氧化錳與足量10mol·L－1的濃鹽酸反應，理論上可制得氯氣的體積(標準狀況)V1＝________L。（5)若該小組量取了10mol·L－1的濃鹽酸40mL，與足量的二氧化錳反應,理論上產(chǎn)生氯氣的體積為V2（標準狀況)，則V1________V2（填“＞”“＜”或“＝”）原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。【知識點二利用化學反應制備其他物質(zhì)】[基礎·初探］物質(zhì)實驗室制法工業(yè)制法氫氣Zn＋H2SO4=ZnSO4＋H2↑C＋H2O(g)eq\o（=，\s\up7(高溫）,\s\do7（）)CO＋H2CO＋H2O（g）eq\o(=,\s\up7（高溫),\s\do7(））CO2＋H2二氧化碳CaCO3＋2HCl=CaCl2＋CO2↑＋H2OCaCO3eq\o（=，\s\up7(高溫)，\s\do7（))CaO＋CO2↑氧氣2H2O2eq\o(=，\s\up7(MnO2)）2H2O＋O2↑硫酸S＋O2eq\o（=,\s\up7（點燃)，\s\do7（））SO22SO2＋O2eq\o(，\s\up7(V2O5），\s\do7(△)）2SO3SO3＋H2O=H2SO4氨氣2NH4Cl＋Ca（OH）2eq\o（=，\s\up7(△),\s\do7(）)N2＋3H2eq\o(,\s\up7(高溫、高壓）,\s\do7（催化劑)）2NH3硝酸NaNO3＋H2SO4（濃)eq\o(=，\s\up7(△），\s\do7（))NaHSO4＋HNO3↑4NH3＋5O2eq\o(=，\s\up7（高溫）,\s\do7（催化劑））4NO＋6H2O2NO＋O2=2NO23NO2＋H2O=2HNO3＋NO微思考實驗室中利用雙氧水制備氧氣和制取氯氣時都用到二氧化錳，兩者作用是否相同？[合作·探究][探究背景］實驗室提供下列藥品：①蒸餾水；②用HNO3酸化的AgNO3溶液;③熟石灰；④淀粉；⑤肥皂水；⑥食醋；⑦廢干電池(鋅筒內(nèi)填有炭粉、MnO2、NH4Cl、淀粉等糊狀物);⑧NaCl;⑨純堿，某同學準備進行下列小實驗:A。制NaOH溶液；B.制備Cl2并驗證其漂白性;C。制CO2氣體。[探究問題]1．由于缺少試劑而不能進行的實驗是什么？原因是什么？2．如何利用上述藥品制NaOH溶液？寫出反應的化學方程式。3．該同學為制備NH3，先從廢干電池中制備NH4Cl。為此，他設想將廢電池中的混合物溶于少量的水中,過濾除去不溶物,再蒸發(fā)灼燒濾液，以制得干燥的NH4Cl晶體.他的設想是否合理？為什么？4．由于實驗3中NH4Cl的制備較困難,且難以滿足量的要求，現(xiàn)重新提供足量的濃氨水、堿石灰，請設計一個最簡單的實驗,以快速制得NH3。你的設計方案是什么？5．他們在進行除去淀粉溶液中食鹽的實驗時,用雞蛋殼膜自制了一個半透膜小袋,向其中裝入混有NaCl的淀粉溶液，扎好袋口，這一實驗的操作名稱是什么?要保證全部除去淀粉溶液里的食鹽，實驗中采取的必要操作是什么？［核心·突破］1．氣體實驗裝置的設計（1)裝置順序：制氣裝置→凈化裝置→反應或收集裝置→尾氣吸收裝置。(2)安裝順序：由下向上,由左向右。（3）操作順序：連接組裝儀器→檢驗裝置的氣密性→裝入藥品→制取→除雜、凈化、干燥→收集、驗滿→性質(zhì)驗證→尾氣處理→拆卸儀器并洗刷收存?？珊営洖檫B、檢、裝、制、凈、集、驗、拆。2．發(fā)生裝置裝置基本類型固體反應物(加熱)固-液反應物（不加熱）固-液反應物(加熱）裝置示意圖主要儀器酒精燈、大試管長頸漏斗、大試管圓底燒瓶、分液漏斗、酒精燈、石棉網(wǎng)裝置選擇依據(jù)根據(jù)反應原理、反應物狀態(tài)和反應條件來選擇典型氣體NH3O2、H2、CO2Cl2、HCl3。凈化裝置裝置類型液體除雜劑（不加熱)固體除雜劑（不加熱）固體除雜劑（加熱）適用范圍不溶于水(液）的氣體常溫下不與除雜劑反應的氣體加熱條件下不與除雜劑反應的氣體裝置示意圖4.收集裝置氣體性質(zhì)裝置方法適用氣體氣體難溶（不溶)于水排水法H2、O2、NO氣體密度〈空氣（氣體相對分子質(zhì)量<29）向下排空氣法H2、NH3、CH4等氣體密度〉空氣(氣體相對分子質(zhì)量〉29）向上排空氣法CO2、Cl2、HCl等5。尾氣處理裝置適用氣體難溶于電解質(zhì)溶液的易燃氣體,如H2、CO等易與電解質(zhì)溶液反應的氣體，如Cl2、H2S、SO2等所有危險或有污染性的氣體均可用此法（只適用于少量氣體)[題組·沖關］題組1氣體的制備1．如圖所示是氣體制取裝置，下列能用此裝置制取氣體并能“隨開隨用、隨關隨?！钡氖?)A．大理石和稀硫酸制取二氧化碳B．鋅粒和稀硫酸制氫氣C．濃鹽酸和二氧化錳制取氯氣D．二氧化錳和雙氧水制氧氣2．從綠色化學的理念出發(fā),下列實驗不宜用右圖所示裝置進行的是（)A．不同濃度的硝酸與銅反應B．稀硫酸與純堿或小蘇打反應C．鋁與氫氧化鈉溶液或鹽酸反應D．H2O2在不同催化劑作用下分解3．實驗室制取O2、H2、CO2、NH3、Cl2、HCl六種氣體，從圖Ⅰ中選取它們的發(fā)生裝置,從圖Ⅱ中選取它們的收集裝置，用直線連接起來。eq\a\vs4\al(圖Ⅰ,,,,，,圖Ⅱ)題組2氣體的凈化4．下列氣體既能用濃硫酸干燥，又能用堿石灰干燥的是()A．O2 B．Cl2C．SO2 D．NH35．CO2氣體中含少量SO2，欲得到干燥純凈的CO2，通過如圖所示的洗氣瓶,①②兩瓶中所裝的試劑應該是（）A．①NaOH溶液;②濃H2SO4B．①濃H2SO4；②NaOH溶液C．①飽和NaHCO3溶液；②濃H2SO4D．①濃H2SO4；②Na2CO3溶液6．為了凈化和收集由鹽酸和大理石制得的CO2氣體,從下圖中選擇合適的裝置并連接。合理的是（)A．a(chǎn)-a′→d—d′→e B．b—b′→d—d′→gC．c—c′→d-d′→g D．d—d′→c—c′→f題組3氣體的收集7．下列各組氣體在常溫下能共存且能用向上排空氣法收集的是（)A．NO和O2 B．HCl和NH3C．H2和CO D．SO2和CO28．利用如圖所示的裝置收集以下7種氣體：①H2②Cl2③O2④HCl⑤NH3⑥NO⑦NO2（1)若燒瓶是干燥的，由B口進氣，可收集的氣體有________（填序號,下同),若由A口進氣,可收集的氣體有________。（2）若在燒瓶內(nèi)充滿水，可收集的氣體有________（填序號)，氣體應由________口進入。（3)若燒瓶中裝入適量濃硫酸，可以用它來干燥的氣體有________(填序號），氣體應由________口進入.【誤區(qū)警示】像CO2、H2S、SO2等還可用排這種氣體對應的酸式鹽的飽和溶液來收集。如收集CO2可用排飽和NaHCO3溶液來收集，H2S、SO2可分別用排飽和NaHS溶液、排飽和NaHSO3溶液來收集，Cl2可用排飽和NaCl溶液來收集。氣體的收集還可以用球膽、塑料袋等收集.題組4尾氣吸收9．已知HCl難溶于CCl4。則如圖所示裝置中,不適宜于HCl氣體尾氣吸收的是()ABCD10．實驗室里可按如圖所示的裝置干燥、儲存氣體R，多余的氣體可用水吸收，則R是(）A．NO2 B．HClC．CO2 D．NH3

參考答案【知識點一氯氣的制法】［基礎·初探]圓底燒瓶分液漏斗集氣瓶MnO2濃鹽酸NaOH溶液下上左右微熱停止加熱燒瓶固體MnO2分液漏斗濃鹽酸向上排空氣法排飽和食鹽水法黃綠變藍NaOH溶液微體驗【答案】(1）×(2)√(3）×（4）×［題組·沖關］1．【答案】C2．【解析】實驗室用MnO2和濃鹽酸反應制取Cl2：MnO2＋4HCl(濃)eq\o（=,\s\up7(△)）MnCl2＋Cl2↑＋2H2O，每消耗1molMnO2，參加反應的HCl為4mol，其中起還原作用的HCl為2mol?！敬鸢浮緾3．【解析】儀器的連接應按照制備、凈化、收集、尾氣吸收的順序;F的作用是除氯化氫雜質(zhì),裝置E只有一段導氣管,是尾氣吸收裝置,內(nèi)裝氫氧化鈉溶液；8.7g二氧化錳物質(zhì)的量為0。1mol，MnO2與鹽酸完全反應可產(chǎn)生0。1mol氯氣，體積為2.24L；10mol·L－1的濃鹽酸40mL，其中氯化氫的物質(zhì)的量為0.4mol，若0.4mol氯化氫與足量MnO2完全反應也可產(chǎn)生0。1mol氯氣,但濃鹽酸在反應過程中會逐漸變稀，其中的0.4mol氯化氫不能完全反應，產(chǎn)生的氯氣少于0。1mol，所以V1＞V2.【答案】(1）afhbcedg（2)除掉收集的氯氣中混有的HCl吸收多余的氯氣(3）MnO2＋4HCl(濃）eq\o（=,\s\up7（△）,\s\do7（））MnCl2＋Cl2↑＋2H2OCl2＋2NaOH=NaClO＋NaCl＋H2O(4)2.24（5)＞隨著反應的進行，鹽酸濃度減小，稀鹽酸不與MnO2反應，反應不再進行【知識點二利用化學反應制備其他物質(zhì)】[基礎·初探]分離液態(tài)空氣CaCl2＋2NH3↑＋2H2O微思考【提示】不同。用雙氧水制備氧氣時二氧化錳作催化劑；制取氯氣時二氧化錳為反應物，作氧化劑.［探究問題］1．【提示】B實驗不能進行。因缺少濃鹽酸，無法制取Cl2。2．【提示】Ca(OH）2和Na2CO3反應生成NaOH，反應的化學方程式為Ca（OH)2＋Na2CO3=2NaOH＋CaCO3↓。3．【提示】不合理。因為NH4Cl受熱分解，故蒸發(fā)灼燒不可能得到NH4Cl晶體；同時，蒸發(fā)灼燒會使溶于水中的淀粉呈糊狀。4．【提示】將盛在分液漏斗中的濃氨水滴加到盛裝堿石灰的圓底燒瓶中即可制得氨氣。5．【提示】淀粉溶液屬于膠體,膠體粒子不能通過半透膜，可用滲析的方法分離，為達到完全分離，應多次更換蒸餾水,至滲析液中檢驗不出Cl－。［題組·沖關]1．解析】該裝置與啟普發(fā)生器的原理相似,反應不需要加熱，反應不能太劇烈，反應不能放熱。A項中大理石和稀硫酸反應生成硫酸鈣微溶物，將大理石與硫酸隔離，反應不能繼續(xù)進行；C項中需要加熱反應才能進行；D項中二氧化錳為粉末狀固體，不易與H2O2分離。【答案】B2．【解析】題圖所示裝置沒有尾氣吸收的裝置，所以凡是有污染氣體生成的實驗都不行,B、C、D項都不會產(chǎn)生對環(huán)境有污染的氣體，只