1、第一单元氯、溴、碘及其化合物第1课时氯气的生产原理核心素养发展目标1.知道海水中的丰富资源和氯化钠作为重要工业原料的主要用途。2.初步认识工业上电解饱和食盐水制取氯气的反应原理。3.学会实验室制取氯气的方法，通过分析、推理、设计实验并完成实验。一、氯气的工业制法1实验过程按下图所示电解饱和食盐水的装置进行实验。(1)接通电源，观察食盐水发生的变化。通电一段时间后，将小试管套在a管上，收集U形管左端产生的气体。2 min后，提起小试管，并迅速用拇指堵住试管口，移近点燃的酒精灯，松开拇指，检验收集到的气体。(2)取一支小试管，用向上排空气法收集从b管导出的气体，观察收集到的气体的颜色。(3)关闭电
2、源，打开U形管左端的橡皮塞，向溶液中滴加12滴酚酞溶液，观察溶液的颜色。2实验分析实验现象结论(1)出现爆鸣声a管中气体为氢气(2)产生黄绿色的气体b管中气体为氯气(3)铁棒端溶液变红石墨棒端溶液不变色U形管左端溶液显碱性U形管右端溶液不显碱性3.实验结论根据实验推断电解饱和食盐水的产物是H2、Cl2、NaOH溶液。工业制取氯气的反应原理(1)工业制取氯气的反应原理：2NaCl2H2O2NaOHCl2H2。(2)氯碱工业：以电解饱和食盐水为基础制取氯气等产品的工业。(3)工业上电解熔融的氯化钠制取金属钠：2NaCl(熔融)2NaCl2。例1某实验兴趣小组利用如下图所示装置进行电解饱和食盐水并检
3、验其生成物的实验，当图中开关K闭合片刻后，请回答下列问题：(1)电解饱和食盐水的化学方程式为_。(2)a为电源的_(填“正”或“负”)极；D中收集的气体是_。(3)C试管盛放_溶液。溶液中A电极附近的现象为_。答案(1)2NaCl2H2O2NaOHH2Cl2(2)负氢气(或H2)(3)淀粉碘化钾(或淀粉碘化钠等其他合理答案均可)有气泡产生，溶液由无色变为红色解析电解饱和食盐水产生NaOH、H2和Cl2，H2的密度比空气小，只能用向下排空气法收集，所以D中收集的气体是H2，而H2在与直流电源的负极相连的电极上产生，所以a为电源的负极，A极上除了有氢气产生外，溶液中还产生NaOH，所以遇酚酞溶液变
4、红。b为电源的正极，B极上产生氯气，可以用淀粉碘化钾溶液检验。易错提醒在氯碱工业中，必须通电才能实现生成H2、Cl2和NaOH，所以在书写方程式时一定要注明反应条件。H2在阴极(与电源负极相连的一极)上产生，Cl2在阳极(与电源正极相连的一极)上产生。二、氯气的实验室制法1反应原理实验室常用强氧化剂(如MnO2、KMnO4等)氧化浓盐酸等来制取氯气：MnO24HCl(浓),MnCl2Cl22H2O2KMnO416HCl(浓)=2KCl2MnCl25Cl28H2O2仪器装置(1)气体发生装置类型：固液气(2)发生装置所用仪器的名称为分液漏斗、圆底烧瓶。(3)装置C的作用是除去Cl2中少量的HCl
5、气体。(4)装置D的作用是干燥氯气(或除去氯气中的水蒸气)。3收集方法(1)向上排空气法(氯气密度大于空气)。(2)排饱和食盐水法(氯气在饱和氯化钠溶液中的溶解度很小，用此法可除去实验中挥发产生的氯化氢气体)。4验满方法(1)将湿润的淀粉碘化钾试纸靠近盛氯气的瓶口，观察到试纸立即变蓝，则证明已集满。(2)将湿润的蓝色石蕊试纸靠近盛氯气的瓶口，观察到试纸立即发生先变红后褪色的变化，则证明已集满。5尾气处理(1)仪器装置图中烧杯F中盛放的液体是NaOH溶液。(2)该液体的作用是吸收过量的氯气，防止污染环境。例2某化学兴趣小组利用MnO2和浓盐酸及如图装置制备氯气。下列分析中不正确的是()A中可用分
6、液漏斗代替长颈漏斗B中缺少加热装置C中盛放的NaOH溶液可以净化氯气D中盛放的NaOH溶液可以吸收尾气答案C解析A中可用分液漏斗代替长颈漏斗，避免盐酸挥发，气体逸出，同时便于控制反应速率，A正确；二氧化锰和浓盐酸需要加热才能反应生成氯气，需要添加加热装置，B正确；中盛放的NaOH溶液吸收氯气，不能净化Cl2，可以用饱和食盐水净化氯气，C错误；氢氧化钠溶液与氯气反应，可以吸收氯气，防止污染空气，D正确。例3如图所示装置可用于二氧化锰与浓盐酸在加热条件下制取氯气，并利用产物进行后续实验，请填写下列空白：(1)写出二氧化锰与浓盐酸反应的化学方程式：_。(2)在该反应中，HCl充当的是_(填“氧化剂”
7、或“还原剂”)。(3)洗气瓶B中盛有饱和食盐水，洗气瓶C中盛有品红溶液，在洗气瓶D中放有石灰乳，则C瓶中观察到的现象是_；D瓶中发生反应的化学方程式是_。(4)若反应产生了标况下11.2 L的氯气，则参与氧化还原反应的HCl的物质的量是_mol。答案(1)4HCl(浓)MnO2MnCl2Cl22H2O(2)还原剂(3)品红溶液褪色2Cl22Ca(OH)2=CaCl2Ca(ClO)22H2O(4)1思维启迪(1)稀盐酸与MnO2不反应，制取氯气时必须选用浓盐酸；加热温度不宜过高，以减少氯化氢的挥发。(2)制取的氯气有毒，且在加热时容易逸出，所以应选用分液漏斗，而不用长颈漏斗。(3)尾气处理时，不
8、能用澄清石灰水吸收氯气，因为澄清石灰水中Ca(OH)2含量少，吸收不完全。(4)实验结束后，先使反应停止并排出装置中残留的氯气，再拆卸装置，避免污染空气。1下列关于电解饱和食盐水过程的说法正确的是()A电解饱和食盐水的工厂要首先将食盐进行除杂B与电源正极相连的电极区有NaOH生成C与电源负极相连的电极上有氯气生成D电解饱和食盐水的过程中Na浓度减小答案A解析根据电解饱和食盐水的装置可知，与电源正极相连的电极区产生Cl2，而与电源负极相连的电极区产生H2和NaOH，故B、C均不正确；因为Na没有参与反应，其物质的量不变，但电解过程中消耗了水，溶液体积减小，Na浓度增大，故D不正确。2工业上电解饱
9、和食盐水制Cl2和实验室用MnO2与浓盐酸反应制Cl2相同的原理是()A都是将负价的氯转变为零价的氯B都是将正价的氯转变为零价的氯C都是复分解反应D都是置换反应答案A3欲除去Cl2中的少量HCl气体，可选用()ANaOH溶液 B饱和食盐水C浓硫酸 D石灰水答案B解析利用了HCl极易溶于水，而Cl2在饱和食盐水中溶解度很小的原理。4下列关于氯气制备原理的说法中不正确的是()A电解饱和食盐水制氯气时，与电源正极相连的碳棒上方充满黄绿色气体B工业上制取氯气的原料是饱和食盐水C实验室制法和工业制法的反应实质是相同的D实验室制取氯气时最好大火加热使温度迅速升高答案D解析电解饱和食盐水制氯气时，Cl在与电
10、源正极相连的碳棒上转化为Cl2，A项正确；浓盐酸具有挥发性，实验室制取氯气时应缓缓加热以减少氯化氢的损失，D项错误。5下图表示在没有通风橱时制取纯净的氯气设计的装置图，图中A、B是可控制的弹簧铁夹。(1)烧杯中盛放的液体是_，其作用是_，水槽中盛放的液体是_。(2)简述操作过程：(从氯气已经产生开始)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_。(3)将8.7 g MnO2与含HCl 14.6 g的浓盐酸共热制Cl2，甲同学认为可制得Cl2 7.1 g，乙同学认为制得Cl2的质量小于7.1 g，你认为_(填“甲”或“乙”)同学正确，原因是_。答案(1)NaOH溶液吸收多余的Cl2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(3)乙浓盐酸易挥发；随着反应进行，浓盐酸浓度会降低，稀盐酸将不再反应解析用饱和食盐水可洗去Cl2中混有的HCl，又使Cl2损失较少，故可用排饱和食盐水法收集Cl2。处理制Cl2的尾气最好的试剂是强碱溶液。由于浓盐酸会挥发，稀盐酸不能反应，故用浓盐酸制Cl2时HCl不能完全反应。