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1、第第3节化学反应的利用节化学反应的利用第第1课时利用化学反应制备物质课时利用化学反应制备物质目标导航预习导引目标导航预习导引1.氯气的制备及应用最早发现氯气的是瑞典化学家舍勒。他在研究软锰矿矿石(主要成分是二氧化锰)时,把盐酸和软锰矿矿石混合在一起加热,发现有一种令人窒息的黄绿色气体生成。这种气体就是氯气。至今,实验室中仍用这种方法制取氯气。(1)实验室制法实验室制氯气的化学方程式为制取氯气的装置中的主要玻璃仪器有圆底烧瓶、分液漏斗、酒精灯、集气瓶、烧杯;采用向上排空气法或排饱和食盐水法收集气体;尾气有毒,应该用氢氧化钠溶液吸收,吸收反应的化学方程式为目标导航预习导引预习交流预习交流1实验室制
2、氯气的反应是氧化还原反应吗?如果是,哪种物质是氧化剂?哪种物质是还原剂?答案:是。氧化剂是MnO2,还原剂是HCl。(2)工业制法工业上采用电解饱和食盐水的方法制取Cl2。化学方程式为目标导航预习导引预习交流预习交流2现代化学工业中用电解饱和食盐水的方法制备氯气,你能找出氯气的实验室制法和工业制法的共同点吗?答案:(1)都是通过氧化还原反应制取。(2)都是将-1价的氯氧化为0价的氯。目标导航预习导引2.其他物质的制备原理 目标导航预习导引目标导航预习导引预习交流预习交流3怎样利用化学反应来制备一种新物质呢?答案:应该根据物质的性质,选择科学合理的实验原理,合适的仪器和药品;根据实验的特点,设计
3、安全可靠的实验装置;实验室中制备物质还要考虑切实可行和简单易行。如果是工业生产,还需考虑原料的用量、价格以及设备的承受能力等。问题导学即时检测一二一、Cl2的实验室制法活动与探究活动与探究请你填写下列空白,并在通风橱内与同学合作制取并收集一瓶Cl2。(1)反应原理、仪器、试剂(浓)分液漏斗圆底烧瓶双孔塞MnO2浓盐酸问题导学即时检测一二(2)装置设计(空白处填试剂)问题导学即时检测一二(3)实验步骤问题导学即时检测一二迁移与应用迁移与应用例例1在实验中用MnO2和浓盐酸反应制备纯净干燥的氯气。(1)写出反应的化学方程式:。(2)下图是一个学生设计的实验装置图。这个装置中有哪些错误?请分别指出。
4、;。(有几处填几处,不够的话再补充)(3)在改正的装置中,洗气瓶中的饱和食盐水,浓硫酸,烧杯中的NaOH溶液各起什么作用?问题导学即时检测一二思路点拨本题属于识图题,可围绕实验目的(制得干燥、纯净的氯气),结合实验室制取氯气的反应原理和实验装置进行解答。解析:首先应根据试题要求制得干燥、纯净的氯气。用MnO2和浓盐酸共热制得的氯气中,混有挥发出来的HCl气体和水蒸气,这是两种要除掉的杂质。用饱和食盐水是为了除去HCl气体,这个装置必须在前,用浓硫酸洗气是为了除掉水蒸气,应该在后,图中两个洗气瓶的进、出气导管都装反了。特别注意一个细节,加热圆底烧瓶等底面积大的容器需要隔着石棉网。问题导学即时检测
5、一二(2)烧瓶下面缺石棉网铁圈下面缺酒精灯盛浓硫酸的洗气瓶和盛饱和食盐水的洗气瓶位置颠倒了两个洗气瓶中的进气管应插入液面下,而出气管口应靠近瓶塞(3)吸收挥发出的氯化氢气体吸收水蒸气吸收多余的氯气问题导学即时检测一二迁移训练迁移训练1根据化学方程式MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2+2H2O,足量MnO2与200mL10molL-1的浓盐酸反应制Cl2时,由关系式4HClCl2知最多可制得标准状况下的Cl211.2L。这种结论对吗?答案:不对。MnO2只与浓盐酸反应,不能与稀盐酸反应。随着反应的进行,盐酸浓度越来越小,当变为稀盐酸时,反应停止,此时还有未反应掉的HCl,生成的氯气比理论
6、值要少。问题导学即时检测一二1.制取Cl2时应注意的事项(1)制取时要注意反应物之一是“浓盐酸”,反应条件为“加热”,一旦盐酸成为稀盐酸,反应将不再进行。(2)为了降低制得的Cl2中混有HCl的含量,加热温度不宜过高,或者减慢滴加浓盐酸速度,都可以减少HCl挥发。(3)漏斗颈下端要离MnO2稍远些,防止泡沫堵塞漏斗口。(4)净化方法:用饱和食盐水除去HCl,再用浓硫酸除去水蒸气。(5)尾气吸收:用强碱溶液(如NaOH溶液)吸收多余的Cl2,防止污染空气。(6)实验结束后,先使反应停止并排出残留的Cl2,再拆卸装置,避免污染空气。问题导学即时检测一二特别注意气体净化包括除杂与干燥,一般情况下,采
7、用溶液作除杂试剂,故先除杂后干燥;当然个别时候采用加热操作除去杂质,则先干燥后加热。2.一套完整的制气体方案包括制气装置净化装置收集装置尾气吸收装置。问题导学即时检测一二二、常见气体的制取活动与探究活动与探究完成下列四个表格:(1)气体的发生装置利用下列装置能制取哪些你知道的气体?将选择的依据填入表中空白处。O2NH3问题导学即时检测一二H2CO2O2Cl2根据反应原理、反应物状态(固态或液态)和反应条件(是否加热)选择问题导学即时检测一二(2)净化装置根据装置的特点与气体的性质,请你将各装置净化气体的范围填入下表中。不溶于水(溶液)的气体常温下不与除杂剂反应的气体加热条件下不与除杂剂反应的气
8、体问题导学即时检测一二(3)收集装置请你填写表中空白,并思考选择气体收集装置的依据是什么?难溶于微溶于H2、O2、NO、COCO2、Cl2、HCl、SO2选择气体收集装置的依据:根据气体的溶解性或密度。问题导学即时检测一二(4)尾气的处理尾气中若有易燃、易爆或有毒的气体,需增加尾气处理装置,防止气体排入空气,污染环境。根据以前所学知识,完成下表:常见尾气处理装置表H2、COCl2、CO2、SO2所有危险有污染问题导学即时检测一二迁移与应用迁移与应用例例2下图装置可以用来产生、净化、干燥、收集(不考虑尾气处理)气体。该装置可用于()A.锌和盐酸生成氢气B.二氧化锰和浓盐酸生成氯气C.碳酸钙和盐酸
9、生成二氧化碳解析:制取H2一般在启普发生器中完成,但此气体发生装置也可以完成制取干燥的H2,该项符合题意。答案:A问题导学即时检测一二迁移训练迁移训练2某学生用实验室常见的酸、碱、盐和金属为反应物,并利用一个底部有小孔的试管和一个广口瓶组装成即开即停的简易气体发生装置(如图所示),该装置中装有铜丝网隔板,利用该装置可制取哪些气体?(答两种即可)。若将铜丝网隔板改为铁丝网隔板,则该装置可用于制取何种气体?。写出反应的离子方程式:。答案:H2、CO2(其他合理答案也可)H22Al+2OH-+6H2O2Al(OH)4-+3H2问题导学即时检测一二解析:由于该装置是一个固液反应不加热制取气体的装置,并
10、且固体物质应该是块状固体,所以可以制取的气体有H2、CO2等。若将铜丝网改成铁丝网,需要酸来制取的气体就不符合了(因为铁丝网会被酸溶解掉),可以考虑用铝和氢氧化钠溶液制取氢气,则制取氢气的反应的离子方程式为2Al+2OH-+6H2O2Al(OH)4-+3H2。问题导学即时检测一二1.启普发生器原理中学阶段能用启普发生器制取的气体只有三种:H2(锌粒与稀盐酸或稀硫酸反应)、H2S(FeS与稀盐酸或稀硫酸反应)和CO2(石灰石与稀盐酸反应)。理解启普发生器的原理,下面的装置均在高考试题中考查过,应认真体会。问题导学即时检测一二2.净化气体的原则净化气体的原则:一般情况下,若采用溶液作除杂试剂,应先
11、除杂后干燥;若采用加热除去杂质,应先干燥后加热;不引入新的杂质气体,不能减少被净化气体的量。问题导学即时检测123451.下图所示的各种尾气吸收装置中,适合于吸收易溶性气体,且能防止倒吸的是()答案:D解析:A项装置无出气口;B、C两项装置不能防倒吸;D项装置能防倒吸。问题导学即时检测123452.实验室制取氯气时有如下操作,正确的顺序是()连接好装置,检查气密性缓缓加热,加快反应,使气体均匀逸出在烧瓶中加入二氧化锰粉末往分液漏斗中加入浓盐酸,再缓缓滴入烧瓶中用向上排空气法收集氯气,尾气导入吸收剂中A. B.C. D.答案:C解析:制取气体的正确顺序是先选择仪器,然后连接好装置,检查气密性,再
12、加入药品后进行实验,检验纯度后再收集。问题导学即时检测123453.下图所示是一套实验室制气装置,用于发生、干燥和收集气体。下列各组物质中能利用这套装置进行实验的是()A.铜屑和浓硝酸B.二氧化锰和浓盐酸C.氯酸钾和MnO2D.碳酸钙和稀盐酸答案:D解析:铜屑与浓硝酸反应制取NO2会产生污染,但没有尾气吸收装置;用碳酸钙与稀盐酸制CO2的反应不需加热,CO2跟浓硫酸不反应且密度大于空气,可用这套装置。用MnO2跟浓盐酸反应制取氯气需加热,氯酸钾和MnO2反应制取氧气需采用“固、固加热”装置,均不符合题意。问题导学即时检测123454.(2017宁夏大武口区校级月考)高锰酸钾(KMnO4)与浓盐
13、酸不需加热就能发生反应产生Cl2。若用如图所示的实验装置制备纯净、干燥的Cl2,其中有错误的装置是()A. B.C.D.问题导学即时检测12345答案:C解析:装置可以用来制备Cl2,正确;Cl2会与NaOH溶液反应,故不能用NaOH溶液来除去Cl2中混有的HCl,应该用饱和食盐水,错误;用浓硫酸干燥Cl2时,应长管进短管出,错误;Cl2的密度比空气的大,可用向上排空气法收集,正确,故选C。12345问题导学即时检测5.下图表示在没有通风橱的条件下制取收集纯净的氯气时设计的装置图,图中A、B是可控制的弹簧夹。(1)烧杯中盛放的液体是,其作用是,水槽中应盛放的液体是。(2)简述操作过程:(从氯气
14、已经产生开始)在收集氯气之前,应;当氯气纯度合乎要求时,应;当氯气收集完毕时,应。12345问题导学即时检测答案:(1)NaOH溶液吸收多余的氯气饱和食盐水(2)打开B夹,关闭A夹打开A夹,关闭B夹关闭A夹,打开B夹解析:收集纯净的氯气(此处指除去HCl后的氯气),应该有制气、净化、收集、尾气吸收4个装置。此处用了3个装置,显然有一个装置有两个作用。从装置看,除杂用饱和食盐水,收集时用排饱和食盐水法。这两个装置合为一个。所以水槽中应盛放饱和食盐水。Cl2有毒,必须进行尾气吸收,则烧杯中一般放NaOH溶液,以吸收多余的Cl2。要收集纯净的Cl2,必须排净装置中的空气,所以收集Cl2前应打开B夹,关闭A夹。当氯气的纯度符合要求时,进行收集Cl2的操作,此时应打开A夹,再关闭B夹。收集完氯气后,要进行尾气吸收,此时不再需要Cl2,所以要关闭A夹,打开B夹。
