1、第3课时氯气的实验室制法和氯离子的检验学习目标1.理解氯气的实验室制备原理和方法,并通过氯气的实验室制备方法,掌握气体制备的仪器选择和组装的一般原则。形成实验室制备气体的设计思维模型,培养证据推理与模型认知的核心素养。2.通过对氯气制备过程和氯离子检验过程的分析,培养学生分析问题的能力、实验操作能力和用科学的研究方法解决问题的能力,培养科学探究与创新意识的核心素养。3.通过对氯气的净化、尾气处理的学习,增强环保意识。4.体会科学探究的艰辛历程,培养严谨求实的科学态度。重点难点氯气的实验室制法、氯离子的检验方法、气体的实验室制备模型、实验装置的创新设计。课堂探究主题学习探究过程提升素养自主学习1
2、.氯元素的重要化合物有哪些?从氧化性和还原性角度对以上物质进行分类,并标出氯元素的化合价。2.已知在某些特定环境下存在如下氧化性关系:ClO-Cl2,MnO4-MnO2Cl2Fe3+。下列反应不能发生的是()A.ClO-+Cl-+2H+Cl2+H2OB.2MnO4-+10Cl-+16H+2Mn2+5Cl2+8H2OC.2Fe3+2Cl-2Fe2+Cl2D.MnO2+4H+2Cl-Mn2+Cl2+2H2O【氧化还原规律】氧化性:氧化剂氧化产物;还原性:还原剂还原产物。知识回顾列举实验室制备O2、CO2的制备原理(化学方程式),并画出制备装置设计图。【初建模型】实验室制备气体应该设置哪些装置?。一
3、、氯气的实验室制法【资料卡片】在实验室里最常见、最经济的含氯化合物是盐酸和盐酸盐(如NaCl),制备氯气可以考虑从Cl-Cl2的转化。【明确目的,预测性质】从氧化还原角度思考,要实现Cl-Cl2的转化,需要加什么剂?【分组设计实验】如何制备氯气?提供药品:浓盐酸、稀盐酸、NaCl固体、NaCl溶液、二氧化锰等试剂(每组可设计一到两个实验,并填表。)编号还原剂氧化剂现象1234【问题1-1】实验中除了要考虑Cl-的浓度,还要考虑哪些因素?【得出结论】【问题1-2】本实验最终采用的原理是什么?用化学方程式表示。(1)思考除了以上制备氯气的方法,你还可以设计哪些制备氯气的方法?。(2)如何改进实验室
4、制备氯气的装置?装置改进措施:气体发生装置的改进:。收集装置的改进:。续表主题学习探究过程提升素养一、氯气的实验室制法【问题1-3】请根据反应原理,设计出实验室制备氯气的装置。【问题1-4】反应产生的杂质有哪些?如何除去?多余的氯气是否需要进行处理?如何处理?尾气吸收装置的改进:。二、氯离子的检验【提出假设】自来水中是否含有Cl-?【明确方法】实验室如何检验Cl-?请同学们根据课本【实验2-9】完成实验并填表。物质实验现象解释或离子方程式加AgNO3溶液后加入稀硝酸后稀盐酸NaCl溶液Na2CO3溶液白色沉淀,有产生【方法总结】(1)鉴定Cl-所用试剂为。(2)反应原理为。(3)鉴定方法:先在
5、被检验液中加酸化,再滴入溶液,若产生,则可判断该溶液中含有。【实验验证】分别验证自来水和蒸馏水中是否含有Cl-。物质实验现象加入稀硝酸后加入AgNO3溶液后自来水蒸馏水【得出结论】一般用Cl2对自来水进行消毒,自来水中的Cl-如何生成的?科学探究物质性质的基本程序有哪些?。评价反馈【练习1】下列方法不适合在实验室制备氯气的是()A.MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2+2H2OB.2KMnO4+16HCl(浓)2KCl+2MnCl2+5Cl2+8H2OC.K2Cr2O7+14HCl(浓)2KCl+2CrCl3+3Cl2+7H2OD.2NaCl+2H2O2NaOH+Cl2+H2【练习2】实
6、验室制取氯气时,下列操作顺序正确的是()连接装置,检查气密性缓缓加热加入MnO2粉末从装有浓盐酸的分液漏斗中加入浓盐酸将多余氯气用NaOH溶液吸收用向上排空气法收集氯气A.B.C.D.提升“科学探究与模型认知”的核心素养续表主题学习探究过程提升素养评价反馈【练习3】检验某未知溶液中是否含有氯离子,正确的操作是()A.向未知溶液中加入硝酸银溶液,有白色沉淀产生B.向未知溶液中加入硝酸银溶液,有白色沉淀产生,加入盐酸后,沉淀不消失C.向未知溶液中加入稀硝酸酸化后,再加入硝酸银溶液,有白色沉淀产生D.向未知溶液中加入稀盐酸酸化后,再加入硝酸银溶液,有白色沉淀产生小结学习了本节课,对今后解决实验室制备
7、气体的问题可以得到如下启发:(1)根据反应原理设计实验装置;(2)考虑除杂问题;(3)根据气体性质确定收集方法;(4)根据气体性质确定是否进行尾气吸收。核心素养专练1.如图,从A处通入纯净的Cl2,打开B阀时,看不到C处的红色布条有明显现象;当关闭B阀后,C处的红布条逐渐褪色,则D瓶中装的是()A.浓硫酸B.NaOH溶液C.Na2SO3溶液D.饱和NaCl溶液2.下列常用干燥剂,不能干燥氯气的是()A.浓硫酸B.五氧化二磷C.碱石灰D.氯化钙3.已知Fe2+在溶液中显浅绿色,Fe3+在溶液中显棕黄色。在过量FeSO4溶液中滴入几滴NaClO溶液,并加入适量硫酸,溶液立即变为棕黄色。为检验上述反
8、应中的还原产物,下列实验步骤中合理的组合是()过滤,取滤液加入硝酸酸化的AgNO3溶液,出现白色沉淀取一支试管,加入上述反应后的少许溶液再加入过量Ba(NO3)2溶液,出现白色沉淀再加入过量BaCl2溶液,出现白色沉淀A.B.C.D.4.实验室制取氯气的装置如图所示:(1)用化学方程式表示制取氯气的反应原理:。(2)装置C的作用是,装置D的作用是。(3)检验E瓶集满氯气的方法是。(4)烧杯F中盛放的液体是,其作用是。课后作业1.了解课本P47“化学与职业”中对“水质检验员”的介绍,并上网查阅相关资料。2.课下讨论:还有哪些方法能用于实验室制备氯气?3.请在课后通过上网或者查阅资料找找氯元素都有
9、哪些化合价,有哪些含氯物质,并试着对它们进行分类。参考答案课堂探究自主学习1.氯元素的重要化合物有氯化钠(NaCl)、氯化氢(HCl)、次氯酸(HClO)、次氯酸钠(NaClO)、氯酸钠(NaClO3)、高氯酸钠(NaClO4)等。只有氧化性:高氯酸钠(NaCl+7O4)只有还原性:氯化钠(NaCl -1)、氯化氢(HCl-1)既有氧化性又有还原性:次氯酸(HCl+1O)、次氯酸钠(NaCl +1O)、氯酸钠(NaCl +5O3)2.C提升素养强于强于知识回顾制备氧气的化学方程式:2H2O22H2O+O2制备二氧化碳的化学方程式:CaCO3+2HClCaCl2+CO2+H2O装置如图:提升素养
10、气体发生装置除杂装置(如需要)收集装置尾气处理装置(如需要)一、氯气的实验室制法明确目的,预测性质氧化剂分组设计实验编号还原剂氧化剂现象1NaCl溶液MnO2不加热,无明显现象,加热后,也无明显现象2稀盐酸MnO2不加热,无明显现象,加热后,也无明显现象3NaCl固体MnO2不加热,无明显现象,加热后,也无明显现象4浓盐酸MnO2不加热,反应较慢,加热后,有黄绿色气体生成问题1-1选择试剂的时候不仅要考虑Cl-的浓度,还要考虑H+的浓度。H+的浓度越大,Cl-的还原性越强,所以实验室制取Cl2采用浓盐酸与二氧化锰反应。为了加快反应,还采用了加热的条件。问题1-2MnO2+4HCl(浓)MnCl
11、2+Cl2+2H2O问题1-3问题1-4产生的杂质有HCl、H2O。除去HCl可用饱和食盐水,除去H2O可用浓硫酸。多余的氯气会污染空气且有毒,需要进行尾气处理,采用氢氧化钠溶液进行吸收。提升素养(1)还可以用KClO3(或K2Cr2O7或KMnO4)和浓盐酸反应制氯气,或电解饱和食盐水制氯气(2)改用恒压分液漏斗排饱和食盐水法多孔吸收装置(多孔球泡)二、氯离子的检验明确方法物质实验现象解释或离子方程式加AgNO3溶液后加入稀硝酸后稀盐酸产生白色沉淀白色沉淀不消失Ag+Cl-AgClNaCl溶液产生白色沉淀白色沉淀不消失Ag+Cl-AgClNa2CO3溶液产生白色沉淀白色沉淀消失,有气泡产生2
12、Ag+CO32-Ag2CO3,Ag2CO3+2H+2Ag+CO2+H2O方法总结(1)稀硝酸和AgNO3溶液(2)Ag+Cl-AgCl(3)鉴定方法:稀硝酸AgNO3白色沉淀Cl-实验验证物质实验现象加入稀硝酸后加入AgNO3溶液后自来水无现象产生白色沉淀蒸馏水无现象不产生白色沉淀得出结论自来水一般用氯气进行消毒,氯气和水反应生成盐酸和次氯酸,盐酸电离产生氯离子。提升素养预测性质、设计方案、实验验证、得出结论评价反馈练习1D练习2B练习3C核心素养专练1.D2.C3.B4.(1)MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2+2H2O(2)除去Cl2中的少量HCl气体干燥氯气(或除去氯气中的水蒸气)(3)将湿润的红色布条放到导管口,若布条褪色,则证明已收集满(或将湿润的淀粉KI试纸放到导管口,若试纸变蓝,则证明已收集满)(4)NaOH溶液吸收过量的氯气,防止污染环境
