氯气化学教案
第一节 氯气
[说明] ①浓盐酸一般为12 l/L，密度为1.19g/L,稀盐酸不能发生该反应.
②从反应物、生成物的状态和反应条件分析，该反应具有以下特征：
粉末状固体+液体 气体
可见宜采用固—液加热制气装置作为气体发生装置.
实验装置：
①气体发生装置
固一液加热制气装置.首先选择反应容器，由于盐酸必须在反应中保证一定的浓度，所以用量较大，因而宜采用容积较
大的圆底烧瓶而不宜用大试管；其次，对于添加液体的容器，采用分液漏斗(不用长颈漏斗)能有效地防止Cl2逸出，且便
于控制盐酸的用量；对于圆底烧瓶，通常用酒精灯加热而且需放上石棉网，以防止圆底烧瓶受热不均而炸裂，圆底烧瓶中液
体的盛装量，一般以液体占圆底烧瓶球部容积的 ～ 为宜.实验装置如图4-8所示.
③气体净化装置
气体净化装置的设计必须同时考虑主要成分和杂质成分的性质，选择适当的装置来除去杂质.用浓盐酸和二氧化锰制取氯气时，氯气中混有HCl和H2O(g)等杂质，除去氯气中的HCl可用饱和食盐水洗气(如图4-9Ⅰ所示)；除去氯气中的H2O(g)可用浓硫酸洗气(如图4-9Ⅱ所示)或用干燥的CaCl2.
③气体收集装置
气体收集装置的设计必须考虑气体和被排对象(如空气、水)的性质和欲收集气体的纯度要求，由于Cl2的密度比空气的密度大且不与空气反应，所以可以用向上排空气法收集(如图4-10Ⅰ)；又因为Cl2在饱和食盐水中的溶解度不大，所以可以用排饱和食盐水法收集(如图4-10Ⅱ)，但此法收集的Cl2中含有水蒸气；还可将Cl2直接收集在橡皮球囊中.
④尾气处理装置
化学实验中，凡是有毒或易燃的尾气，都要进行适当的尾气处理，使之不会造成环境污染或形成安全隐患.对于Cl2，可以用NaOH溶液吸收而除去(如图4-11所示).
综合以上分析结果，实验室用MnO2和浓盐酸加热制取Cl2，并收集干燥纯净的 Cl2，可采用如图4-12所示的装置.
实验步骤：“连—检—装—制—集”.
①“连”——将所需仪器按图4-12所示的顺序连接.即如图4-12所示，依从下到上、从左到右的顺序连接仪器，组装成制取气体装置.
②“检”——检查装置的气密性.即关闭分液漏斗的活塞，向F中加水至浸没玻璃导管，用酒精灯微热圆底烧瓶，若玻璃导管内有气泡冒出，停止加热后，玻璃导管内液体回流形成一段液柱，说明装置的气密性良好.
[说明] ①检查装置的气密性必须在连接装置之后，添加药品之前进行.
②检查装置的'气密性通常包括“形成水封→微热并观察→冷却并观察”三个步骤.
③对于气密性不合格的仪器或装置，要查出原因，修复或更换.若橡皮塞不密封，可涂上少量凡士林后再重新检查气密性.
③“装”——装药品或试剂.将装置拆开，分别向B、C、D、F中加入适当的药品或试剂，重新连接后，再向分液漏斗A中加入浓盐酸，然后塞好玻璃塞以防止盐酸挥发.
④“制”——加热制气.用分液漏斗向圆底烧瓶内加入适量浓盐酸，点燃酒精灯加热，使反应平稳地进行.要通过观察装置C、D中的气泡产生的快慢判断反应进行的快慢，并通过控制浓盐酸的用量或利用酒精灯来调节反应速率，使反应连续、平稳地发生.
⑤“集”——收集气体，当装置E内充满黄绿色气体时，表示氯气已收集满，可更换集气瓶继续收集，收集满氯气的集气瓶要盖严，瓶口朝上放置.
实验完毕后，先熄灭酒精灯，当装置C、D中无气泡冒出时，将装置F中的玻璃导管取出，装置B、C中的氯气可向其中加入少量NaOH溶液除去，装置D中的氯气可用空气将其“吹”入NaOH溶液中除去.
[说明] ①当实验室没有MnO2时，可用MnO4和浓HCl制取Cl2，其反应的化学方程式为：2MnO4+“HCl(浓)=2Cl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O.
此反应较剧烈，需将浓盐酸缓缓地滴到MnO4固体上，不需加热.
当实验室没有浓盐酸时，可用NaCl和浓H2SO4替代浓盐酸与MnO2制取Cl2，其反应的化学方程式为：
MnO2+2NaCl+3H2SO4 2NaHSO4+MnSO4+2H2O+Cl2↑
②盐酸和MnO2反应时，盐酸表现出酸性和还原性，表现还原性的标志是-1价的Cl--变成了。价的Cl2而如何判断酸在某些反应中除表现氧化性或还原性外还是否表现出酸性呢?主要标志是生成物中有无酸根离子.若有酸根离子就说明除表现氧化性或还原性外，还表现出酸性，如：
au+2H2SO4(浓) CuSO4+SO2↑+2H2O H2SO4既表现出氧化性，又表现出酸性.
b.NaClO3+6HCl=NaCl+3H2O+3Cl2↑HCl既表现出还原性，又表现出酸性.
③验满方法：a.可用湿润的碘化钾淀粉斌纸接近集气瓶口，若试纸变蓝，则证明氯气已收集满了.
b.也可用湿润的蓝色石蕊试纸接近集气瓶口，若试纸先变红后褪色，则证明氯气已收集满了.
思维拓展
1.怎样根据反应原理设计气体发生装置?试举例说明.
点拨 固体+固体 气体(实验室制取氧气)；
块状固体+液体→气体(实验室制取氢气、二氧化碳)；
粉末状固体(或液体)+液体 气体(实验室制取氯气)，
2.工业上如何制Cl2?
点拨 工业上用电解饱和食盐水的方法制Cl2：
2NaCl+2H2O 2NaOH+H2↑+Cl2↑
例如：实验室用MnO2和浓盐酸来制取氯气，主要操作有：
①将蒸馏烧瓶固定在铁架台上；
②把酒精灯放在铁架台上，根据酒精灯确定铁圈的高度，固定铁圈放好石棉网；
③用药匙向蒸馏烧瓶中加入MnO2，再向分液漏斗中加入浓盐酸，并将导气管放人集气瓶中；
④检查装置的气密性；
⑤在蒸馏烧瓶上装好分液漏斗，连接好导气管.
正确的实验操作顺序是：_________.
答案：②①⑤④③
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