1、同步备课一体资料之化学鲁科必修2讲义第2章 化学键 化学反应与能量 第3节 第1课时第3节化学反应的利用第1课时利用化学反应制备物质目标导航1.掌握实验室制备氯气的原理和尾气处理方法。2.了解常见气体的制备装置及收集方法。3.了解一些常见物质的制备原理。一、利用化学反应制备氯气1氯气的实验室制法(1)试剂：浓盐酸和二氧化锰。(2)反应原理化学反应方程式：MnO24HCl(浓) MnCl2Cl22H2O。离子反应方程式：MnO24H2ClMn2Cl22H2O。氧化剂是MnO2，还原剂是HCl，氧化剂与还原剂的物质的量之比为12。在MnO2与浓盐酸反应制取氯气的反应中体现了浓盐酸还原性、酸性。若2
2、 mol HCl参加反应，被氧化的HCl为1 mol。(3)反应特点固体液体气体。(4)实验装置仪器名称：分液漏斗，圆底烧瓶。(5)实验步骤(6)尾气处理为防止多余的Cl2污染空气，图示药品应选用NaOH溶液吸收，反应的离子方程式为2OHCl2=ClClOH2O。2氯气的工业制法电解饱和食盐水(1)化学方程式：2NaCl2H2O2NaOHH2Cl2。氧化剂是H2O，还原剂是NaCl。(2)离子方程式：2Cl2H2O2OHH2Cl2。【议一议】1实验室用下列两种方法制Cl2：用0.15 mol 的MnO2与过量的12 molL1的浓盐酸反应，50 mL 12 molL1的浓盐酸和足量的MnO2反
3、应，所制得Cl2比_(填“多”或“少”)。答案少2在实验室制备的Cl2中含有哪些杂质？应怎样除去？为防止环境污染，多余的Cl2一般用什么试剂吸收？答案HCl和水蒸气。分别通入装有饱和食盐水和浓硫酸的洗气瓶。多余的Cl2一般用NaOH溶液吸收，以防污染环境。3从氧化还原反应知识的角度分析，工业上和实验室制备Cl2的反应原理有何异同？答案两个反应原理的共同点是把1价的Cl氧化成0价的Cl，不同点是原料、条件不同。二、利用化学反应制备其他物质1几种气体物质的制备物质实验室制法方程式工业制法方程式H2ZnH2SO4=ZnSO4H2CH2O(g) COH2 COH2O(g) CO2H2CO2CaCO32
4、HCl=CaCl2H2OCO2CaCO3CO2CaONH32NH4ClCa(OH)2CaCl22NH32H2ON23H22NH32.常见固体或液体物质的工业制法物质工业制法方程式生铁(以Fe2O3为原料)Fe2O33CO2Fe3CO2HNO3(以NH3为原料)4NH35O24NO6H2O，2NOO2=2NO2，3NO2H2O=2HNO3NOH2SO4(以S为原料)SO2SO2，2SO2O22SO3，SO3H2O=H2SO4【议一议】1下列反应是否适宜于实验室制备气体？(1)2Na2H2O=2NaOHH2(2)Na2CO32HCl=2NaClH2OCO2(3)2NaCl2H2O2NaOHH2Cl
5、2(4)2H2O22H2OO2(5)2H2O2H2O2(6)CaCO3H2SO4=CaSO4H2OCO2(7)NH4ClNH3 HCl答案(1)(2)(3)(5)(6)(7)不适宜于实验室制备气体。实验室制取气体要求原理正确，反应速率适宜，反应条件较容易实现，操作简单、安全等。(1)和(2)反应过快，(3)和(5)反应条件不易操作，(6)和(7)原理不正确，CaSO4微溶于水，阻止进一步反应；NH3和HCl遇冷生成NH4Cl。2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_(填字母)。答案bd一、氯气的实验室制法1反应原理用MnO2作氧化剂与浓盐酸反应： (1)MnO2只能
6、氧化浓盐酸，不能氧化稀盐酸，因为盐酸的还原性与浓度有关，盐酸越浓还原性越强，一旦浓盐酸变成稀盐酸，反应将不再进行。(2)必须加热，常温下浓盐酸与MnO2不反应。(3)为减少制得的Cl2中HCl含量，加热温度不宜过高。(4)浓盐酸在此反应中既表现还原性又表现酸性。表现还原性的HCl与表现酸性的HCl物质的量相等。MnO2还可以用其他氧化剂(KMnO4、KClO3、K2Cr2O7等)代替。如：2KMnO416HCl(浓)=2MnCl22KCl5Cl28H2OKClO36HCl(浓)=KCl3Cl23H2O2实验装置(1)发生装置：固体液体气体使用分液漏斗便于控制向烧瓶内加入盐酸的量；用图装置中在烧
7、瓶与分液漏斗之间增加了一个连通管代替发生装置，其作用是调节烧瓶与分液漏斗之间的压强平衡，保证盐酸能顺利流入圆底烧瓶内。(2)净化装置用排饱和食盐水法除HCl气体，以减少Cl2的溶解；除去Cl2中的水蒸气应选用酸性或中性干燥剂，它们可以是浓硫酸、P2O5、无水CaCl2等；除杂时，导管应“长进短出”，长导管要浸入液体中。先除HCl，后除H2O；除去HCl可用图a或b装置，除H2O可用图c或d装置。 (3)收集装置向上排空气法如图e；排饱和食盐水法如图f。气密性检验顺序：装置形成封闭体系操作(微热、手捂、热毛巾捂、加水等)描述现象得出结论。(4)尾气吸收装置接口连接顺序：净化时，应长进短出；干燥管
8、应大口进小口出；尾气吸收不能用Ca(OH)2溶液，因为其浓度小，吸收不完全。(5)装置安装顺序由下到上：放铁架台摆酒精灯固定铁圈放置石棉网固定圆底烧瓶；从左到右：发生装置除杂装置干燥装置收集装置尾气处理装置。3实验操作顺序先接(连接装置)后检(检查装置气密性)；先固(放入固体)后液(滴加液体)；先除(除HCl)后干(干燥，除H2O)；先排(排出空气)后收(收集氯气)。【例1】实验室欲制备纯净干燥的Cl2。(1)下图是一个学生设计的实验装置图。请分别指出这个装置中有哪些错误(全部填上)。_；_；_；_；_；_；_。(2)在改正的装置中，请写出下列各试剂的作用：饱和食盐水_；浓硫酸_；NaOH溶液
9、_。(3)除浓硫酸外，还可选用下列_(填序号)物质干燥Cl2。碱石灰无水CaCl2P2O5(4)在实验室中用浓盐酸与MnO2共热制取Cl2并进行相关实验。下列收集Cl2的方法装置正确的是_(填字母)。解析(1)、(2)，首先应根据题目要求制得纯净、干燥的Cl2。稀盐酸与MnO2不反应，应选用浓盐酸，并且应在加热条件下与MnO2反应，为防止圆底烧瓶破裂，应隔石棉网加热。反应生成的Cl2中含有挥发出来的HCl和水蒸气，用饱和食盐水是为了除去HCl气体，用浓硫酸是为了除去水蒸气。应先除去HCl，再除水蒸气，图中两个洗气瓶的进出导管长短装反了。图中用向上排空气法收集Cl2时进出气导管的长短出错，最后多
10、余的Cl2用NaOH溶液吸收，防止污染空气，但集气瓶没有出气导管，易产生危险。(3)因为Cl2能与碱反应，不能用碱石灰干燥。可用酸性干燥剂(浓硫酸和P2O5)或中性干燥剂(无水CaCl2)干燥，不能用碱性干燥剂(碱石灰)干燥。(4)Cl2密度比空气大，收集Cl2用向上排空气法。Cl2是有毒气体，在制备和收集Cl2时必须有尾气吸收装置。A没有出气导管，A不可以；B用于收集密度比空气小的气体，B不可以；C用以收集密度比空气大的气体，且有尾气吸收装置，C可以；D装置由于Cl2能被NaOH溶液吸收，不能收集Cl2且出气导管不能插入液面中，D不可以。答案(1)应选用浓盐酸(或没用浓盐酸或用了稀盐酸)铁圈
11、下缺少酒精灯铁圈上方缺少石棉网装有浓硫酸和装有饱和食盐水的洗气瓶颠倒了两洗气瓶中的进气管应插入液面下，而出气管口应靠近瓶塞收集Cl2的集气瓶进气管应插入到靠近集气瓶的底部，出气管口应靠近瓶塞最后装有NaOH溶液的集气瓶缺少出气导管 (2)吸收挥发出来的HCl气体吸收水蒸气吸收多余的Cl2(3)(4)C【解题感悟】分析制备装置时需注意的几个问题(1)明确实验目的；(2)依据反应物的状态及反应条件确定制备装置；(3)所制备物质是否具有特殊性质(即是否需要特殊保护)；(4)制备过程中是否产生有毒气体。变式训练1已知无水AlCl3(183 升华)遇潮湿空气即产生大量白雾(AlCl3与水蒸气反应)，实验
12、室可设计如下两种装置制备AlCl3。(1)装置一：回答以下问题：实验室常用MnO2与浓盐酸反应制备Cl2，制备实验开始时，先检查装置气密性，接下来的操作依次是_(填字母)。A往烧瓶中加入MnO2粉末B加热C往烧瓶中加入浓盐酸装置B中盛放饱和NaCl溶液，该装置的主要作用是_，F中试剂的作用是_。用一件仪器装填适当试剂后也可起到F和G的作用，所装填的试剂为_。(2)装置二：仪器X与仪器Y(广口瓶)直接相连的意图是用Y收集产物AlCl3，防止堵塞玻璃导管。回答以下问题：装置D中发生反应的化学方程式是_。能否去掉E装置_，原因是_。实验时应先点燃_处的酒精灯，其作用是_。答案(1)ACB除去Cl2中
13、的HCl防止水蒸气进入E中与AlCl3反应碱石灰(2)2Al3Cl22AlCl3否若去掉E装置，水蒸气会与Y中的AlCl3反应A排出装置中的空气，防止铝与氧气反应生成Al2O3解析(1)操作时，先加固体，后加液体，再加热。装置B中饱和NaCl溶液用于除去氯气中HCl, F盛装浓硫酸，防止水蒸气进入E。为除去多余的氯气和防止空气中的水蒸气进入E瓶中，可用干燥管盛装碱石灰代替F和G中的两种试剂的作用。(2)Al与Cl2在加热条件下生成AlCl3。若去掉E装置，水蒸气进入Y会与Y中的AlCl3反应。实验时先点燃A处的酒精灯，以排出装置中的空气，防止铝与氧气反应生成Al2O3。【归纳总结】(1)利用气
14、体制备物质时装置通常设计如下：制气净化(除杂、干燥)制备收集保护尾气处理。(2)制备的物质要尽量纯净。一般先除杂后制备。(3)利用气体制备其他固体物质时要注意五防：防污染、防倒吸、防不纯、防变质、防堵塞。(4)防倒吸装置主要有以下几类：二、实验室制备气体装置的选择1发生装置装置类型固固加热固液加热固液不加热装置实例KMnO4O2，KClO3MnO2O2，Ca(OH)2NH4ClNH3浓盐酸MnO2Cl2锌稀硫酸H2，CaCO3稀盐酸CO2，H2O2MnO2O2，浓氨水碱石灰NH3，浓盐酸KMnO4Cl2，浓硝酸CuNO2，稀硝酸CuNO，浓硫酸Na2SO3SO22.净化装置净化原则不能引入新杂
15、质；不能减少被净化气体的量装置类型液体除杂不加热固体除杂不加热固体除杂不加热或加热实验装置气体的干燥方法干燥剂可干燥的气体不能干燥的气体浓硫酸H2、O2、SO2、HCl、Cl2、CO、NO、NO2NH3、HBr、HI、H2SP2O5NH3CaCl2NH3碱石灰H2、O2、NO、CO、NH3Cl2、SO2、HCl、NO2浓硫酸可同时吸收NH3和H2O、碱石灰可同时吸收CO2(或SO2)和水。3收集装置收集方法排水法向上排空气法向下排空气法收集装置适用的气体 H2、O2、CO、NO等O2、SO2、CO2、HCl、Cl2、NO2等H2、NH3等4.尾气吸收装置(1)吸收溶解度较小的尾气(如Cl2、C
16、O2、SO2等)如图D。(2)吸收溶解度较大的尾气(如HCl、NH3等)如图B、C。(3)点燃或收集于塑料袋中，如图A、E。【例2】实验室中某些气体的制取、收集及尾气处理装置如图所示(省略夹持和净化装置)。仅用此装置和表中提供的物质完成相关实验，最合理的选项是()选项a中的物质b中的物质c中收集的气体d中的物质A浓氨水CaONH3H2OB浓硫酸Na2SO3SO2NaOH溶液C稀硝酸CuNO2H2OD浓盐酸MnO2Cl2NaOH溶液解析A项，氨气的收集应使用向下排空气法，而图中为向上排空气法，A不正确；B正确；C项，铜与稀硝酸反应生成NO，不能用向上排空气法收集NO，而c中收集的是NO2，应由浓
17、硝酸与铜反应制取，C不正确；D项，缺少加热装置，不能制取Cl2，D不正确。答案B【解题感悟】(1)实验室制取气体的一套完整的装置一般由四部分组成。(2)对物质制备实验方案要从药品、装置两方面分析，要考虑制气、净化、收集、尾气吸收等装置，注意防倒吸、防堵塞等。变式训练2在实验室里可按下图所示装置来干燥、收集气体R，多余的气体可用水来吸收，则R是()ANH3 BNOCNO2 DHCl答案A解析NO不能用排气法收集，NO2、HCl的收集方法不对，应长进短出。1下列关于实验室制取气体所用试剂的组合不合理的是()A制Cl2：MnO2、盐酸(浓)B制H2：硫酸(稀)、ZnC制O2：MnO2、H2O2D制C
18、O2：硫酸(稀)、CaCO3答案D解析稀硫酸和碳酸钙反应生成微溶物硫酸钙，附着在碳酸钙的表面，阻止反应的进一步进行，所以不能用稀硫酸和碳酸钙反应制取二氧化碳，可以用稀盐酸和碳酸钙反应来制取。2下列说法不正确的是()用图a所示装置除去Cl2中含有的少量HCl；实验室用图b装置吸收HCl；实验室用图c装置制Cl2；实验室用图d 装置干燥Cl2；实验室用图e装置制取少量纯净的CO2气体；实验室用图f所示的装置制取少量氨气。A BC D答案D解析不能用NaOH溶液而应用饱和食盐水除去HCl；HCl在吸收时容易产生倒吸，应用防倒吸装置吸收HCl；应该用酒精灯加热，缺少酒精灯和石棉网；导气管应长进短出；该
19、装置适宜于块状固体和液体不需要加热反应制取气体，纯碱为粉末状，不能用该装置制取CO2；试管口不能用橡胶塞堵住且导气管应伸入试管底部。因此都不正确。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()答案D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。4按下述实验方法制备气体，合理又实用的是 ()AZn粒与稀HNO3反应制备H2B用稀HCl和Mn
20、O2反应制备Cl2CNa2SO3固体与浓H2SO4反应制备SO2D加热分解NH4Cl固体制备NH3答案C解析锌与稀硝酸反应产生NO，不产生H2，A不可行；稀盐酸和MnO2不反应，B不可行；Na2SO3与浓硫酸反应生成Na2SO4、H2O和SO2，C可行；NH4Cl分解产生NH3和HCl的混合气体，温度降低又化合生成NH4Cl，D不可行。5如图所示是一套实验室制气装置，用于发生、干燥和收集气体。下列各组物质中能利用这套装置进行实验的是 ()A碱石灰和浓氨水 BMnO2和浓盐酸CKClO3和MnO2 DCaCO3和稀盐酸答案D解析氨气能被浓硫酸吸收，且不能用向上排空气法收集，A不正确；用MnO2跟
21、浓盐酸反应制取氯气需加热，B不正确；氯酸钾和MnO2反应制取氧气为固固需加热制气，故A、B、C三项均不符合题意。用碳酸钙与稀盐酸反应制CO2的反应不需加热，CO2跟浓硫酸不反应且密度大于空气，可选用此装置。6某学生利用以下装置探究氯气与氨气之间的反应。其中A、F分别为氨气和氯气的发生装置，C为纯净干燥的氯气与氨气反应的装置。请回答下列问题：(1)装置A中的烧瓶内固体不可以选用_(填字母)。A生石灰 B碱石灰C五氧化二磷 D烧碱(2)B装置的作用是_；E装置的作用是_。(3)通入C装置的左右两根导管左边较长、右边较短，目的是_。(4)装置F中发生反应的化学方程式是_。(5)装置C内出现浓的白烟并
22、在容器内壁凝结，另一生成物是空气的主要成分之一。请写出反应的化学方程式：_。(6)从装置C的G处逸出的尾气中可能含有黄绿色的有毒气体，如何处理？_。答案(1)C(2)干燥氨气除去氯气中的氯化氢(3)使密度较大的Cl2和密度较小的NH3较快地混合均匀(4)MnO24HCl(浓) MnCl2Cl22H2O(5)3Cl28NH3=N26NH4Cl(6)在G处连接导管，直接把尾气通入盛有烧碱溶液的烧杯中(答案合理即可)解析(1)装置A制取氨气，可用浓氨水与碱石灰(或烧碱或生石灰等)，但不能用五氧化二磷，因其与水反应后生成磷酸，能与氨水反应。(2)B装置中盛放的碱石灰用来干燥氨气；E装置中盛放的饱和食盐
23、水用来除去氯气中混有的氯化氢气体。(3)由于氨气的密度小，氯气的密度大，密度小的氨气从长管进入向上扩散，密度大的氯气从短管进入向下扩散，这样能较快地充分混合。(6)黄绿色的气体是氯气，依据氯气的性质，可用烧碱溶液吸收。分层训练基础过关题组1氯气的实验室制法1在实验室中制取纯净、干燥的氯气，常使生成的氯气依次通过两个洗气瓶，这两个瓶内盛放的试剂依次是 ()盐酸饱和食盐水浓硫酸石灰水烧碱溶液A BC D答案B解析实验室用二氧化锰氧化浓盐酸产生的氯气中混有的杂质气体是浓盐酸挥发产生的氯化氢气体和水蒸气，除去氯气中的氯化氢，选用饱和食盐水，除去氯气中的水蒸气，选用浓硫酸。2实验室制氯气的反应4HCl(
24、浓)MnO2MnCl2Cl22H2O，下列说法错误的是()A还原剂是HCl，氧化剂是MnO2B每生成1 mol Cl2，转移电子2 mol C每消耗1 mol MnO2，起还原作用的HCl为4 molD生成的氯气中含有水蒸气和HCl答案C解析4 mol HCl中有2 mol Cl由1价升高至0价，起还原作用的HCl为2 mol。3下列装置应用于实验室制氯气并回收氯化锰的实验，能达到实验目的的是()A用装置甲制取氯气B用装置乙除去氯气中的少量氯化氢C用装置丙分离二氧化锰和氯化锰溶液D制得的氯气可用碱石灰干燥答案C解析MnO2与浓盐酸反应生成Cl2，需加热，A错误；除去Cl2中的HCl应通过饱和食
25、盐水，且气体从长导管进入，B错误；MnO2不溶于水，MnCl2可溶于水，两者用过滤的方法分离，C正确；碱石灰属于碱性干燥剂，能与氯气反应，应用浓硫酸干燥Cl2，D错误。4已知KMnO4与浓盐酸在常温下反应能产生Cl2(夹持及加热装置已省略)。若用如图所示的实验装置制备纯净、干燥的Cl2，并观察它与金属的反应。每个虚线框表示一个单元装置，其中有错误的是()A和处 B处C和处 D处答案D解析KMnO4和浓盐酸在常温下就可以反应生成Cl2，不需要酒精灯加热，正确；反应产生的Cl2可能混有HCl，需要进行净化，但不能使用NaOH溶液，因为Cl2也能和NaOH溶液反应，应该使用饱和食盐水，错误；净化后的Cl2可以用浓硫酸干燥，但气体应用长导管直接通入浓硫酸中，且出气导管
