2018版高中化学第2章化学键化学反应与能量第3节化学反应的利用第1课时利用化学反应制备物质学案鲁科.wps

第 3 3 节 化学反应的利用 第 1 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 1 (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=ClClOH2O。 2工业制法 (1)化学方程式为 通电 2NaCl2H2O = 2NaOHH2Cl2。 (2)离子方程式为 通电 2Cl2H2O = 2OHH2Cl2。 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： 2 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。 3 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，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=Cl ClOH2O。 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 B C D 4 【答案】 C 2下列关于实验室制取 Cl2的反应，下列说法错误的是( ) A还原剂是 HCl，氧化剂是 MnO2 B每生成 1 mol Cl2，转移电子的物质的量为 2 mol C每消耗 1 mol MnO2，起还原作用的 HCl消耗 4 mol D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) = MnCl2Cl2 2H2O，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】 C 3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) 5 =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 高温 CH2O(g) = COH2 氢气 ZnH2SO4=ZnSO4H2高温 COH2O(g) = CO2H2 二氧化碳 CaCO32HCl=CaCl2CO2 H2O 高温 CaCO3 = CaOCO2 MnO2 氧气 2H2O2 = 2H2OO2 分离液态空气 点燃 SO2 = SO2 硫酸 氨气 2NH4ClCa(OH)2 = CaCl2 V2O5 2SO2O22SO3 SO3H2O=H2SO4 高温、高压 N23H2 2NH3 催化剂 硝酸 2NH3 2H2O NaNO3H2SO4(浓) = NaHSO4 HNO3 高温 4NH35O2 = 4NO6H2O 催化剂 2NOO2=2NO2 3NO2H2O=2HNO3NO 探究·升华 6 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)2 Na2CO3=2NaOHCaCO3。 3该同学为制备 NH3，先从废干电池中制备 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 7 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) 常温下不与除杂剂反应 加热条件下不与除杂剂 适用范围 不溶于水(液) 的气体 的气体 反应的气体 装置示意图 4.收集装置 8 5.尾气处理 装置 所有危险或有污染性的气 适用 难溶于电解质溶液的易燃 易与电解质溶液反应的气 气体 气体，如 H2、CO 等 体，如 Cl2、H2S、SO2等 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 9 【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】 B 2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】 A 3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。 10 【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 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】 A 5CO2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 H2SO4 B浓 H2SO4；NaOH 溶液 C饱和 NaHCO3溶液；浓 H2SO4 D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】 C 6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 Bbbddg Cccddg 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。 11 【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 NH3 CH2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】 D 8利用如图所示的装置收集以下 7 种气体： 【导学号：55102100】 H2 Cl2 O2 HCl NH3 NO NO2 (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( ) 12 A B C D 【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】 B 10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 BHCl CCO2 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 13