氯气的实验室制法

主编:黄冈中学化学集体备课组

  (讲)1774年,瑞典化学家舍勒用软锰矿(主要成份为MnO2)和浓盐酸共热,首先制得了Cl2。今天实验室仍用舍勒的这种方法制Cl2

  [板书]

1、反应原理:

  MnO2+4HCl(浓)MnCl2+2H2O+Cl2

  (提问)在这个反应中MnO2起什么作用?氧化剂。

  同学们在那个反应中还见过MnO2呢?

  (H2O2、KClO3分解制O2,催化剂)

  这个反应中体现了浓盐酸的什么性质?(还原剂、酸性)

  改写成离子方程式:

  (提示)MnO2为难溶于水的固体,浓盐酸为浓酸,MnCl2为可溶性的盐。

  MnO2+4H+2ClMn2++Cl2↑+2H2O

  强调:①浓盐酸、浓硫酸、浓硝酸等浓酸参加反应时,一定要注明(浓)的字样,不注明,一般代表稀酸。

  ②反应条件为“△”,不加热得不到Cl2

2、发生装置:固+液

  制O2:固+固

  制H2、CO2、H2S:固+液→气

  (过渡)用什么方法收集Cl2呢?

3、收集方法

  (1)向上排空气法

  (2)排饱和食盐水法(Cl2在饱和食盐水中的溶解度很小)

4、验满

  湿润的KI — 淀粉试纸(变蓝);湿润的蓝色石蕊试纸(先变红后褪色)

  Cl2+2KI=I2+2KCl

5、尾气处理

  用NaOH溶液吸收尾气。

  Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O

6、实验步骤:

  (组装该装置,并板书实验步骤,从下到上,从左到右)

  (1)把酒精灯放置在铁架台上,根据酒精灯的高度,确定铁圈的位置。

  (2)把圆底烧瓶放在铁圈上,并固定在铁架台上。

  (3)装好分液漏斗,连接好导气管。

  (4)检查装置的气密性。

  微热法:关闭分液漏斗的活塞,将导气管的末端插入水中,微热圆底烧瓶(对于大型装置最好用酒精灯微热),导管末端有气泡冒出,松开手后或撤离酒精灯,导管末端有一段水柱,且水柱高度不变,证明装置不漏气。

  液封法:向分液漏斗中加水并打开活塞,当加到液体浸没分液漏斗的长颈时,用弹簧夹夹住橡皮管,观察到漏斗颈内形成一段水柱,且水柱高度不变,说明此装置不漏气。

  (5)向圆底烧瓶中装入二氧化锰,向分液漏斗中加入浓盐酸,缓缓加热。

  说明:加药品时先固后液。

  (提问)实验结束后该如何撤离装置呢?先撤什么,后撤什么?

  (6)实验结束后,先撤导管,再撤酒精灯。

  (问题讨论) 

  制备纯净干燥的氯气:

  ①利用上述方法能制得一瓶纯净干燥的Cl2吗?若不是,可能含有什么杂质?(HCl、H2O)

  ②怎样得到一瓶纯净干燥的Cl2?(HCl极易溶于水)

  (总结):

  (先除)HCl:用饱和食盐水,

  (后除)H2O:用浓硫酸或无水氯化钙固体。

  实验室快速制Cl2的方法:

  2KMnO4+16HCl(浓)=2KCl+MnCl2+5Cl2↑+8H2O

  KClO3+6HCl(浓)=KCl+3Cl2↑+3H2O

  工业制Cl2的方法:

  2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2

  HCl的实验室制法:

  (1)反应原理:

  NaCl+H2SO4(浓)NaHSO4+HCl↑

  NaHSO4+NaClNa2SO4+HCl↑(7500℃)

  总反应:2NaCl+H2SO4(浓) Na2SO4+2HCl↑(高沸点酸制低沸点酸)

  (2)发生装置:固+液

  (3)收集方法:向上排空气法

  (4)验满:

  ①蘸有浓氨水的玻璃棒冒白烟。

  NH3(g)+HCl(g)=NH4Cl(s)

  ②湿润的蓝色石蕊试纸变红。

  (5)尾气吸收:

  或前面加一个安全瓶:

  对于溶解度较大的气体,都采用倒置的漏斗作为尾气吸气装置。

  讨论:

  ①能用浓HNO3吗?不行,浓HNO3不稳定易分解。

  ②能用稀H2SO4吗?不行,稀H2SO4会有较多的水,生成的HCl不易逸出。

三、Cl的检验

(演示实验)

(板书)Cl检验:先加入稀硝酸,再加入AgNO3溶液,若有白色沉淀生成,证明有Cl

(提问)为什么加稀HNO3呢?(排除的干扰)

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