高中化學蘇教版 (2019)必修 第一冊第一單元 氯氣及氯的化合物學案及答案

這是一份高中化學蘇教版 (2019)必修 第一冊第一單元 氯氣及氯的化合物學案及答案，共12頁。
2．了解氯氣的實驗室制法。
3．了解氯氣的工業(yè)制法。
圖說考點
學業(yè)基礎——自學·思記·嘗試
[新知預習]
一、氯氣的發(fā)現
1．1 中含有大量氯元素，但其單質氯氣的化學性質非?；顫姡谧匀唤缰胁淮嬖? 態(tài)的氯，只存在3 態(tài)的氯。
2．1774年，瑞典化學家4 意外地發(fā)現了氯氣，1810年，英國化學家5 將其命名為氯氣。
二、工業(yè)制取氯氣——電解飽和食鹽水
1．反應原理
6________________________________________________________________________。
2．電解裝置
3．電解產物的驗證
三、氯氣的實驗室制法
1．反應原理
eq \(□,\s\up1(12)) ________________________________________________________________________。
2．實驗裝置
[即時自測]
1．判斷正誤，正確的打“√”，錯誤的打“×”
（1）氯元素廣泛存在于海水中。（ ）
（2）自然界中既有游離態(tài)氯又有化合態(tài)氯。（ ）
（3）氯氣最先由英國化學家戴維發(fā)現。（ ）
（4）多余的氯氣可以用氫氧化鈉溶液吸收。（ ）
（5）氯氣可以用向下排空氣法收集。（ ）
（6）電解飽和食鹽水，與電源負極相連的鐵棒上逸出Cl2。（ ）
（7）電解飽和食鹽水，與電源正極相連的石墨棒電極區(qū)域有NaOH生成。（ ）
2．下列有關說法錯誤的是（ ）
A．“氯堿工業(yè)”是用直流電對精制飽和氯化鈉溶液電解
B．根據氯堿工業(yè)的原理，若電解氯化鉀溶液，反應為：2KCl＋2H2O eq \(=====,\s\up7(通電)) 2KOH＋Cl2↑＋H2↑
C．氯堿工業(yè)產生兩種氣體，一種無色，一種為黃綠色
D．地球上的海水可以供人們使用，因此節(jié)約用水是沒有意義的
3．如圖為教科書中電解飽和食鹽水的實驗裝置。據此，下列敘述不正確的是（ ）
A．裝置中，a管能產生氫氣
B．b管導出的是氯氣
C．以食鹽水為基礎原料制取氯氣等產品的工業(yè)稱為“氯堿工業(yè)”
D．在石墨棒電極區(qū)域有NaOH生成
核心素養(yǎng)——合作·探究·分享
氯氣的工業(yè)生產原理
[例1] （已知：Cl2可與KI反應生成I2，I2遇淀粉變藍）請用如圖所示儀器設計一個包括：電解飽和食鹽水并測定電解時產生的氫氣的體積和檢驗氯氣的實驗裝置。
（1）所選儀器連接時，各接口的順序是（填各接口的字母代號）：A接 、 接 ；B接 、 接 。
（2）證明產物Cl2的實驗現象是 。
（3）實驗測得產生的氫氣體積（已折算成標準狀況）為5.60 mL，電解后溶液的體積恰好為50.0 mL，則溶液中NaOH的物質的量濃度為 。
[提升1] 下列裝置中能驗證氯化鈉溶液（含酚酞）電解產物的裝置是（電極均為石墨，Cl2能使淀粉-KI溶液變藍）（ ）
eq \a\vs4\al(狀元隨筆) 氯氣工業(yè)制法應注意幾點
（1）電解食鹽水時，在電源的正極（Cl2）和負極（H2）上得到的氣體體積比為1∶1。
（2）檢驗氯氣的方法：
①能使?jié)駶櫟牡矸鄣饣浽嚰堊兯{。
②能使?jié)駶櫟乃{色石蕊試紙先變紅后褪色。
（3）NaOH溶液的作用是吸收多余氯氣。
（4）電解方程式書寫時要注明“通電”條件。
關鍵能力
Cl2的工業(yè)制法
（1）工作原理：2NaCl＋2H2O eq \(=====,\s\up7(電解)) 2NaOH＋H2↑＋Cl2↑
（2）制備裝置：
（3）產物判斷 eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(H2：點燃,Cl2：觀察顏色或濕潤KI淀粉試紙,NaOH：酚酞))
（4）注意事項：①鐵和石墨電極不能接反；②兩極產物必須隔開。
氯氣的實驗室制法解析
[例2] 下列關于實驗室制取Cl2的說法正確的是（ ）
A．將混有HCl雜質的Cl2通過盛有飽和NaHCO3溶液的洗氣瓶除去雜質
B．用1 L 10 ml/L濃HCl與足量MnO2共熱，最多可得2.5 ml Cl2
C.實驗室用如圖裝置除去Cl2中的少量HCl
D．實驗室制備Cl2，可用排飽和食鹽水集氣法收集
[提升2] 如圖所示是某學生設計的實驗室制備并干燥Cl2及吸收多余氯氣的實驗裝置圖，請回答：
（1）指出上述圖中的各處錯誤：
①________________________________________________________________________；
②________________________________________________________________________；
③________________________________________________________________________；
④________________________________________________________________________。
（2）在改進后的裝置中，下列物質的作用分別是：
①飽和食鹽水
________________________________________________________________________；
②濃硫酸
________________________________________________________________________；
③NaOH溶液
________________________________________________________________________。
（3）制備實驗開始時，先檢查裝置的氣密性，接下來的操作依次是 。
A．向燒瓶中加入MnO2粉末
B．加熱
C．向燒瓶中加入濃鹽酸
（4）如果將過量二氧化錳與20 mL 12 ml·L－1的鹽酸混合加熱，充分反應后生成的氯氣明顯少于0.06 ml。其主要原因有：① ，② 。
（5）為了提高濃鹽酸的利用率，你對實驗的建議是________________________________________________________________________。
（6）圓底燒瓶中發(fā)生反應的離子方程式是 。
實驗結束清洗儀器時，為了減少燒瓶中殘留氯氣對環(huán)境的污染，可以向燒瓶中加入的溶液是 ，有關的離子方程式是 。
eq \a\vs4\al(狀元隨筆) 實驗室制備Cl2注意事項
①必須用濃鹽酸，MnO2與稀鹽酸不反應。
②為了減少制得的Cl2中HCl的含量，所以加熱溫度不宜過高，減少HCl的揮發(fā)。
③實驗結束后，先使反應停止并排出裝置中殘留的Cl2，再拆卸裝置，避免污染空氣。
④尾氣吸收時，不能用澄清石灰水吸收Cl2，因為溶液中Ca（OH）2濃度小，吸收不完全。
Cl2的實驗室制法
1．反應原理
化學方程式：MnO2＋4HCl（濃） eq \(=====,\s\up7(△)) MnCl2＋Cl2↑＋2H2O，
離子方程式：MnO2＋4H＋＋2Cl－ eq \(=====,\s\up7(△)) Mn2＋＋2H2O＋Cl2↑。
也可以用高錳酸鉀、重鉻酸鉀、氯酸鉀等氧化劑代替二氧化錳。
如2KMnO4＋16HCl（濃）===2KCl＋2MnCl2＋5Cl2↑＋8H2O。
eq \a\vs4\al(狀元隨筆) MnO2與濃HCl反應特點
①濃鹽酸中，部分Cl－的化合價升高，4 ml HCl參加反應，被氧化的Cl－為2 ml。②隨著反應的進行鹽酸濃度變小，故MnO2足量時，鹽酸不能完全反應。
2．實驗裝置
（1）發(fā)生裝置（Ⅰ）
①特點：固體＋液體 eq \(――→,\s\up7(△)) 氣體。②儀器：鐵架臺、酒精燈、石棉網、圓底燒瓶、分液漏斗等。③試劑：A中盛放濃鹽酸，B中盛放二氧化錳。
（2）凈化裝置（Ⅱ）
（3）收集裝置（Ⅲ）
①收集方法：向上排空氣法（裝置E，Cl2的密度大于空氣的密度）。也可用排飽和食鹽水法（Cl2在飽和NaCl溶液中的溶解度很小，且用此法可除去實驗過程中揮發(fā)產生的HCl氣體）。
②驗滿方法：用濕潤的KI-淀粉試紙檢驗。將濕潤的KI-淀粉試紙放在集氣瓶口，若試紙變藍，則證明Cl2已收集滿。
（4）尾氣處理裝置（Ⅳ）
①導氣管要伸入液面以下。
②F中盛放試劑：氫氧化鈉溶液，作用：吸收過量的氯氣，防止污染環(huán)境。
學考評價——夯實·測控·演練
1.電解飽和食鹽水時，如果溶液中滴有酚酞，則先變紅的一極連在電源的（ ）
A．負極 B．正極
C．同時變紅 D．都不會變紅
2．在實驗室中制取純凈、干燥的氯氣，常使生成的氯氣通過兩個洗氣瓶，第一個洗氣瓶中盛有（ ）
A．濃硫酸 B．燒堿溶液
C．飽和食鹽水 D．石灰水
3．某化工廠通過電解食鹽水制取一些化學工業(yè)的基本原料，此反應的產物不可能是（ ）
A．燒堿 B．硫酸
C．氫氣 D．氯氣
4．（雙選）下列關于實驗室用MnO2制取Cl2的敘述不正確的是（ ）
A．MnO2與濃鹽酸共熱
B．緩慢加熱反應
C．用向下排空氣法收集Cl2
D．多余氯氣常用較濃的NaCl溶液吸收
5.
有同學設計了如右圖所示的一個電解飽和食鹽水的裝置圖，請回答以下問題：
（1）X是鐵棒、Y是石墨棒，a是飽和食鹽水，實驗開始時，同時向兩邊各滴入幾滴酚酞試液，則：
①X電極附近觀察到的現象是 ；
②檢驗Y電極反應產物的方法是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
（2）寫出上述反應的化學方程式：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
6．某研究性學習小組為了制取、收集純凈干燥的氯氣并探究氯氣的性質，他們設計了如圖所示的實驗裝置：
請回答下列問題：
（1）整套實驗裝置的連接順序是f接（ ）（ ）接（ ）（ ）接（ ）（填
各接口處的字母代號）。
（2）E裝置中制取氯氣的化學反應方程式是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
（3）B裝置的作用是 ；A裝置中試劑X是 。
（4）C裝置中可觀察到的現象是 ，D裝置中可觀察到的現象是 。
練后感悟
氣體凈化裝置的選擇
氣體凈化裝置的設計必須同時考慮主要成分和雜質成分的性質，以便選擇適當的裝置除去雜質。用濃鹽酸和二氧化錳制取氯氣時，氯氣中混有HCl和水蒸氣等雜質，除去氯氣中的HCl可以用飽和食鹽水（如下圖中Ⅰ所示）；除去氯氣中的水蒸氣可用濃硫酸（如下圖中Ⅱ所示）或無水CaCl2（如下圖中Ⅲ所示）。
專題3 從海水中獲得的化學物質
第一單元 氯氣及氯的化合物
第1課時 氯氣的發(fā)現與制備
學業(yè)基礎
新知預習
海水 游離 化合 舍勒 戴維 2NaCl＋2H2O eq \(=====,\s\up7(通電)) 2NaOH＋Cl2↑＋H2↑ 氫氣 黃綠 氯氣 eq \(□,\s\up1(10)) 紅
eq \(□,\s\up1(11)) NaOH eq \(□,\s\up1(12)) MnO2＋4HCl(濃) eq \(=====,\s\up7(△)) MnCl2＋Cl2↑＋2H2O
即時自測
1．答案：(1)√ (2)× (3)× (4)√ (5)× (6)× (7)×
2．解析：由于海水中含有較多的鹽類，因此不能作為生活用水，人類和很多其他生物的生長都需要淡水，而地球上的淡水資源很有限，而且能利用的淡水還有不少已被污染，因此節(jié)約用水對人類和其他生物的生存有非常重要的意義。
答案：D
3．解析：由教科書中的相關實驗可知，a管中導出的氣體遇明火有爆鳴聲，則該氣體為氫氣，A正確；根據題中實驗裝置可知，b管導出的氣體可用NaOH溶液吸收，則b管中導出的氣體應為氯氣，B正確；由氯堿工業(yè)的定義可知，C正確；根據教科書中的演示實驗，在兩極滴入酚酞，只有鐵棒附近溶液變紅色，而石墨棒附近不變紅，說明NaOH不在石墨棒電極區(qū)域，D不正確。
答案：D
核心素養(yǎng)
例1 【解析】 由題知A管產生H2，B管產生Cl2，所以反應器兩邊所選用的各儀器接口連接順序為A接貯氣瓶的G導管，把水擠入量筒上的H導管，用量筒測量出排出的水量，以測定產生H2的體積；B接洗氣瓶的D導管，生成的Cl2使淀粉-KI溶液變藍，多余的Cl2通入NaOH溶液被吸收；已知電解產生的H2物質的量為：n(H2)＝ eq \f(0.005 6 L,22.4 L·ml－1) ＝0.000 25 ml，由電解反應方程式知n(NaOH)＝2n(H2)＝0.000 5 ml，則c(NaOH)＝ eq \f(0.000 5 ml,0.05 L) ＝0.01 ml·L－1。
【答案】 (1)G F H D E C (2)淀粉-KI溶液變藍
(3)0.01 ml·L－1
提升1 解析：向下排空氣法收集的是氫氣，故裝置的左端是負極，右端是正極，故A、C不符合題意；淀粉碘化鉀溶液變藍可證明有氯氣產生，氫氧化鈉溶液不能驗證Cl2的產生，故B不符合題意，D符合題意。
答案：D
例2 【解析】 Cl2通入飽和NaHCO3溶液反應生成CO2，引入新的雜質，并且消耗Cl2，A項不正確；由于稀鹽酸不能與MnO2反應，故鹽酸不能耗盡，產生的Cl2小于2.5 ml，B項不正確；用飽和食鹽水除去Cl2中的HCl氣體時，導氣管應長進短出，C項不正確；實驗室用排飽和食鹽水法收集Cl2是因為Cl2難溶于飽和食鹽水，而能溶于水，D項正確。
【答案】 D
提升2 解析：(1)從試劑，裝置(制氣、凈化、收集、尾氣吸收)角度考慮。(2)先除HCl，后干燥，再收集，最后尾氣吸收。(3)檢查裝置氣密性后的操作順序為先加固體藥品，然后加入液體藥品，最后加熱。(4)題中所給鹽酸中HCl的物質的量是0.24 ml，但由于鹽酸受熱易揮發(fā)，且隨反應的不斷進行，鹽酸濃度越來越小，變?yōu)橄←}酸后不再與MnO2反應，所以產生的Cl2的物質的量小于0.06 ml。(5)為減少鹽酸的揮發(fā)，慢慢滴加濃鹽酸，用小火加熱。(6)利用Cl2和NaOH溶液反應除多余的Cl2。
答案：(1)①不能用稀鹽酸，而應用濃鹽酸 ②應有加熱裝置，應用酒精燈加熱 ③盛濃硫酸和盛飽和食鹽水的洗氣瓶位置顛倒
④兩洗氣瓶里進氣導管應插入液面，出氣導管不應插入液面
(2)①除去CL2中的氯化氫 ②除去氯氣中的水蒸氣 ③吸收多余的氯氣
(3)ACB
(4)①加熱使HCl大量揮發(fā) ②鹽酸變稀后不再發(fā)生反應
(5)將濃鹽酸慢慢滴下；加熱用小火
(6)MnO2＋4H＋＋2Cl－ eq \(=====,\s\up7(△)) Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O NaOH溶液
Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O、H＋＋OH－===H2O
學考評價
1．解析：生成H2一極上消耗H＋，而使溶液中余下OH－顯堿性。放出氫氣的一極連電源負極。
答案：A
2．解析：實驗室制出的氯氣中?；煊猩倭縃Cl氣體和水蒸氣，只有先通過盛有飽和食鹽水的洗氣瓶除去HCl氣體后，再除去水蒸氣。如順序顛倒，則干燥后的氯氣通過食鹽水時又會帶出水蒸氣，最終不能得到干燥的氯氣。
答案：C
3．答案：B
4．解析：由于濃鹽酸易揮發(fā)，故必須緩慢加熱以減少HCl的揮發(fā)；Cl2的密度比空氣的密度大，故應用向上排空氣法收集；Cl2極易與堿反應：Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O，故應用較濃的堿液吸收多余的Cl2。
答案：CD
5．答案：(1)①放出氣體，溶液變紅色 ②把濕潤的淀粉碘化鉀試紙放在Y電極附近，試紙變藍
(2)2NaCl＋2H2O eq \(=====,\s\up7(通電)) 2NaOH＋H2↑＋Cl2↑
6．解析：(1)制得的Cl2中含有HCl、H2O(g)雜質，先依次通過飽和食鹽水、濃硫酸除去雜質，再利用向上排空氣法收集，最后通過淀粉碘化鉀溶液探究其性質，因此實驗裝置連接順序為fabedc。(2)E裝置中為MnO2氧化濃鹽酸制取Cl2，化學反應方程式為MnO2＋4HCl(濃) eq \(=====,\s\up7(△)) MnCl2＋Cl2↑＋2H2O。(3)B裝置中盛有濃硫酸，可以吸收H2O(g)、干燥Cl2；A裝置中試劑X是飽和食鹽水，作用是除去HCl。(4)C裝置中氯氣置換出單質碘，因此溶液變?yōu)樗{色；D裝置中Cl2與NaOH溶液反應生成NaCl、NaClO和H2O，溶液堿性變弱，且NaClO具有漂白性，所以溶液紅色逐漸褪去。
答案：(1)a b e d c
(2)MnO2＋4HCl(濃) eq \(=====,\s\up7(△)) MnCl2＋Cl2↑＋2H2O
(3)干燥Cl2 飽和食鹽水
(4)溶液變藍 溶液紅色逐漸褪去
實驗操作
實驗現象
實驗結論
發(fā)出爆鳴聲
與電源負極相連的鐵棒上逸出7
eq \a\vs4\al()
用向上排空氣法收集b導管處的氣體，觀察氣體顏色
氣體呈8 色
與電源正極相連的石墨棒上逸出9
溶液呈 eq \(□,\s\up1(10)) 色
左管溶液中有 eq \(□,\s\up1(11)) 產生
組成
盛放試劑
試劑的作用
C
飽和氯化鈉溶液
除去氯氣中的氯化氫
D
濃硫酸
干燥氯氣