1、高中化学第2章化学键化学反应与能量第3节化学反应的利用利用化学反应制备物质学案鲁科版必修2第3节化学反应的利用第1课时利用化学反应制备物质1掌握氯气的实验室制法。(重点)2了解氯气的工业制法。3会识别常见的化学仪器，选择正确的气体发生装置。(重难点)氯 气 的 制 法基础初探1实验室制法(1)反应原理化学方程式：MnO24HCl(浓) MnCl2Cl22H2O。(2)仪器和试剂仪器：圆底烧瓶、分液漏斗、酒精灯、集气瓶、铁架台、石棉网、烧杯。试剂：MnO2、浓盐酸、NaOH溶液。(3)实验装置(4)实验步骤 (5)尾气处理尾气用NaOH溶液吸收，防止污染空气。反应的离子方程式：2OHCl2=Cl
2、ClOH2O。2工业制法(1)化学方程式为2NaCl2H2O2NaOHH2Cl2。(2)离子方程式为2Cl2H2O2OHH2Cl2。探究升华思考探究下图是实验室以MnO2和浓盐酸反应制Cl2并净化和收集的装置，试回答以下问题：问题思考：1如何检验该装置的气密性。【提示】将导管末端插入水中，用酒精灯微热烧瓶，导管口有气泡冒出，移开酒精灯，水上升到导管中形成一段稳定的水柱，则证明装置的气密性良好。2饱和食盐水、浓H2SO4的作用是什么？能否将二者顺序颠倒？【提示】饱和食盐水除去Cl2中混有的HCl；浓H2SO4除去水蒸气。二者不能颠倒，否则会重新混有水蒸气。3尾气处理装置中能否用澄清石灰水处理过量
3、的Cl2?【提示】不能。澄清石灰水中Ca(OH)2溶解度不大，能够处理的Cl2量较少，一般不用澄清石灰水吸收尾气。认知升华实验室制氯气1实验装置2反应原理(1)用MnO2作氧化剂MnO24HCl(浓) MnCl2Cl22H2O。(2)用KMnO4、K2Cr2O7、KClO3等作氧化剂如2KMnO416HCl(浓)=2MnCl22KCl5Cl28H2O。3气体的净化先用饱和食盐水除去HCl，再用浓硫酸除去水蒸气。除去Cl2中的HCl可用图(a)所示的试剂和装置。除去Cl2中的H2O可用图(b)、图(c)和图(d)所示的试剂和装置。4气体的收集向上排空气法或排饱和食盐水法。(1)Cl2密度大于空气
4、，可用向上排空气法收集，如图(e)。(2)Cl2能溶于水，1体积水溶解2体积Cl2，用排饱和食盐水法收集，如图(f)。排饱和食盐水法收集的Cl2较纯，但不干燥。向上排空气法可收集到干燥的Cl2。5验满方法检验Cl2是否已收集满整个集气瓶，可用以下几种方法：(1)因Cl2是黄绿色气体，若观察到整个集气瓶内都已充满黄绿色，则已收集满氯气。(2)用湿润的淀粉KI试纸检验：将一小块湿润的淀粉KI试纸靠近集气瓶口，若试纸变蓝色，说明Cl2已收集满。原理为Cl22KI=I22KCl，I2遇淀粉变蓝色。(3)用湿润的蓝色石蕊试纸检验：将一小块湿润的蓝色石蕊试纸靠近集气瓶口，若试纸先变红色，后来又变为白色(或
5、红色退去)，则说明Cl2已收集满。原理为Cl2H2O=HClHClO，盐酸使试纸变红，HClO的强氧化性使红色退去。6尾气吸收多余的Cl2用强碱溶液(如NaOH溶液，KOH溶液)吸收，反应的离子方程式是Cl22OH=ClClOH2O。题组冲关1实验室用MnO2和浓盐酸来制取氯气，主要操作：将烧瓶固定在铁架台上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，放上石棉网用药匙向烧瓶中加入MnO2，再向分液漏斗中加入浓盐酸，并将导管放入集气瓶中检查装置的气密性在烧瓶上装好分液漏斗，连接好导管最好的实验操作顺序是()A BC D【答案】C2下列关于实验室制取Cl2的反应，下列说法错误的是()
6、A还原剂是HCl，氧化剂是MnO2B每生成1 mol Cl2，转移电子的物质的量为2 molC每消耗1 mol MnO2，起还原作用的HCl消耗4 molD生成的Cl2中，除含有一些水蒸气以外，还含有HCl杂质【解析】实验室用MnO2和浓盐酸反应制取Cl2：MnO24HCl(浓) MnCl2Cl22H2O，每消耗1 mol MnO2，参加反应的HCl为4 mol，其中起还原作用的HCl为2 mol。【答案】C3氯气是一种重要的化工原料。 【导学号：55102097】(1)实验室可用二氧化锰和浓盐酸反应制取氯气，反应的化学方程式是_。(2)某学习小组利用此原理设计如图所示的装置制取氯气。在该实验
7、中，制取氯气的装置是_(填字母)。C装置中盛放饱和氯化钠溶液，其作用是_。D装置的作用是干燥氯气，其中盛放的试剂是_。该实验存在明显的缺陷，改进的方法是_。【解析】 实验室用二氧化锰和浓盐酸反应制取氯气的反应原理是MnO24HCl(浓) MnCl2Cl22H2O，该反应是固体和液体需要加热的反应，故选c装置制取氯气。因为氯化氢易挥发，制取的氯气中含有杂质氯化氢，还有水蒸气，所以要得到干燥纯净的氯气，应先通过饱和氯化钠溶液，除去氯气中的氯化氢，再通过浓硫酸干燥氯气，最后为防止氯气污染环境，要用氢氧化钠溶液吸收尾气。【答案】(1)MnO24HCl(浓) MnCl2Cl22H2O(2)c除去氯气中的
8、氯化氢浓硫酸在E装置后连接一个盛有氢氧化钠溶液的洗气瓶(合理即可)利 用 化 学 反 应 制 备 其 他 物 质基础初探物质实验室制法工业制法氢气ZnH2SO4=ZnSO4H2CH2O(g) COH2 COH2O(g) CO2H2二氧化碳CaCO32HCl=CaCl2CO2H2OCaCO3CaOCO2氧气2H2O22H2OO2分离液态空气硫酸SO2SO22SO2O22SO3 SO3H2O=H2SO4氨气2NH4ClCa(OH)2CaCl22NH32H2ON23H22NH3硝酸NaNO3H2SO4(浓) NaHSO4HNO34NH35O24NO6H2O2NOO2=2NO23NO2H2O=2HNO
9、3NO探究升华思考探究实验室提供下列药品：蒸馏水；用HNO3酸化的AgNO3溶液；熟石灰；淀粉；肥皂水；食醋；废干电池(锌筒内填有炭粉、MnO2、NH4Cl、淀粉等糊状物)；NaCl；纯碱，某同学准备进行下列小实验：A.制NaOH溶液；B.制备Cl2并验证其漂白性；C.制CO2气体。问题思考：1由于缺少试剂而不能进行的实验是什么？原因是什么？【提示】B实验不能进行。因缺少浓盐酸，无法制取Cl2。2如何利用上述药品制NaOH溶液？写出反应的化学方程式。【提示】Ca(OH)2和Na2CO3反应生成NaOH，反应的化学方程式为Ca(OH)2Na2CO3=2NaOHCaCO3。3该同学为制备NH3，先
10、从废干电池中制备NH4Cl。为此，他设想将废电池中的混合物溶于少量的水中，过滤除去不溶物，再蒸发灼烧滤液，以制得干燥的NH4Cl晶体。他的设想是否合理？为什么？【提示】不合理。因为NH4Cl受热分解，故蒸发灼烧不可能得到NH4Cl晶体；同时，蒸发灼烧会使溶于水中的淀粉呈糊状。4由于实验3中NH4Cl的制备较困难，且难以满足量的要求，现重新提供足量的浓氨水、碱石灰，请设计一个最简单的实验，以快速制得NH3。你的设计方案是什么？【提示】将盛在分液漏斗中的浓氨水滴加到盛装碱石灰的圆底烧瓶中即可制得氨气。认知升华1气体实验装置的设计(1)装置顺序：制气装置净化装置反应或收集装置尾气吸收装置。(2)安装
11、顺序：由下向上，由左向右。(3)操作顺序：连接组装仪器检验装置的气密性装入药品制取除杂、净化、干燥收集、验满性质验证尾气处理拆卸仪器并洗刷收存。可简记为连、检、装、制、净、集、验、拆。2发生装置3.净化装置装置类型(不加热)固体除杂剂(不加热)固体除杂剂(加热)适用范围不溶于水(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体装置示意图4.收集装置5.尾气处理装置适用气体难溶于电解质溶液的易燃气体，如H2、CO等易与电解质溶液反应的气体，如Cl2、H2S、SO2等所有危险或有污染性的气体均可用此法(只适用于少量气体)题组冲关题组1气体的制备1如图所示是气体制取装置，下列能用
12、此装置制取气体并能“随开随用、随关随停”的是()【导学号：55102098】A大理石和稀硫酸制取二氧化碳B锌粒和稀硫酸制氢气C浓盐酸和二氧化锰制取氯气D二氧化锰和双氧水制氧气【解析】该装置与启普发生器的原理相似，反应不需要加热，反应不能太剧烈，反应不能放热。A项中大理石和稀硫酸反应生成硫酸钙微溶物，将大理石与硫酸隔离，反应不能继续进行；C项中需要加热反应才能进行；D项中二氧化锰为粉末状固体，不易与H2O2分离。【答案】B2从绿色化学的理念出发，下列实验不宜用右图所示装置进行的是()A不同浓度的硝酸与铜反应B稀硫酸与纯碱或小苏打反应C铝与氢氧化钠溶液或盐酸反应DH2O2在不同催化剂作用下分解【解
13、析】题图所示装置没有尾气吸收的装置，所以凡是有污染气体生成的实验都不行，B、C、D项都不会产生对环境有污染的气体，只有A项有氮氧化合物产生。【答案】A3实验室用贝壳与稀盐酸反应制备并收集CO2气体，下列装置中合理的是()【解析】实验室制取CO2的特点是固体和液体反应且不需要加热，由于盐酸易挥发，因此在收集之前需要除去挥发出的HCl气体，因为CO2的密度大于空气的，所以采用向上排空气法收集CO2气体。若采用长颈漏斗时，长颈漏斗的下端必须插入到溶液中，以防止CO2气体从长颈漏斗中挥发出来，因此选项D正确。【答案】D题组2气体的净化4下列气体既能用浓硫酸干燥，又能用碱石灰干燥的是()AO2 BCl2
14、 CSO2 DNH3【解析】浓H2SO4是酸性干燥剂，且具有强氧化性，碱石灰是碱性干燥剂，所以只能选中性气体，且不易被浓H2SO4氧化。【答案】A5CO2气体中含少量SO2，欲得到干燥纯净的CO2，通过如图所示的洗气瓶，两瓶中所装的试剂应该是() 【导学号：55102099】ANaOH溶液；浓H2SO4B浓H2SO4；NaOH溶液C饱和NaHCO3溶液；浓H2SO4D浓H2SO4；Na2CO3溶液【解析】饱和NaHCO3溶液可除去CO2中的SO2，然后用浓H2SO4除H2O。【答案】C6为了净化和收集由盐酸和大理石制得的CO2气体，从下图中选择合适的装置并连接。合理的是()Aaadde Bbb
15、ddgCccddg Dddccf【解析】由盐酸和大理石制得的CO2气体中会含有杂质H2O(g)和HCl，除去它们的试剂分别为浓硫酸和饱和碳酸氢钠溶液，应先让气体通过饱和NaHCO3溶液除去HCl，再通过浓硫酸干燥。CO2的相对分子质量为44，比空气的大，因此用向上排空气法收集CO2。【答案】C题组3气体的收集7下列各组气体在常温下能共存且能用向上排空气法收集的是()ANO和O2 BHCl和NH3CH2和CO DSO2和CO2【解析】A和B选项中的两组气体常温下会发生反应，不能共存；C选项中的H2不能用向上排空气法收集，而CO一般用排水法收集；而D选项中的SO2和CO2常温下不发生反应，而且两者
16、的密度均比空气大，都可以用向上排空气法收集，所以符合题意的选项为D。【答案】D8利用如图所示的装置收集以下7种气体： 【导学号：55102100】H2Cl2O2HClNH3NONO2(1)若烧瓶是干燥的，由B口进气，可收集的气体有_(填序号，下同)，若由A口进气，可收集的气体有_。(2)若在烧瓶内充满水，可收集的气体有_(填序号)，气体应由_口进入。(3)若烧瓶中装入适量浓硫酸，可以用它来干燥的气体有_(填序号)，气体应由_口进入。【解析】(1)从B口进气是收集密度比空气大的气体，从A口进气则是收集密度比空气小的气体。排气法收集的气体必须与空气中的成分不反应，且密度与空气密度相差较大。(2)若
17、用排水法收集，则气体必须不溶于水，应从A口进。(3)用浓H2SO4干燥气体，应从B口进气，且B处导管没入浓H2SO4液面以下。【答案】(1)(2)A(3)B【误区警示】像CO2、H2S、SO2等还可用排这种气体对应的酸式盐的饱和溶液来收集。如收集CO2可用排饱和NaHCO3溶液来收集，H2S、SO2可分别用排饱和NaHS溶液、排饱和NaHSO3溶液来收集，Cl2可用排饱和NaCl溶液来收集。气体的收集还可以用球胆、塑料袋等收集。题组4尾气吸收9已知HCl难溶于CCl4。则如图所示装置中，不适宜于HCl气体尾气吸收的是()AB CD【解析】A项，倒吸入漏斗内的水与烧杯中的水分离，在重力作用下，漏斗内的水又回到烧杯中；C项，HCl难溶于CCl4，故不产生倒吸；D项，倒吸的水在干燥管内贮存，不能进入其他装置。【答案】B10实验室里可按如图所示的装置干燥、储存气体R，多余的气体可用水吸收，则R是()ANO2 BHClCCO2 DNH3【解析】图中的气体收集方法收集的应是密度比空气小的气体，符合的只有D选项。【答案】D
