第一单元 氯气及氯的化合物
第1课时 氯气的发现与制备
教学目标
掌握氯气的实验室制法和工业制法。
教学重难点
氯气的工业制法。
教学过程
导入新课
（展示每千克海水中几种氯化物的含量以及海水中的元素分布）浩瀚的海洋是一个巨大的宝库，除水中的氢、氧元素外，海水中含量最多的元素为氯。单质氯气的化学性质非常活泼，在自然界中不存在游离态的氯，而是以氯化钠、氯化镁、氯化钙等形式大量存在于海水中，还存在于陆地和盐湖和盐矿中。那么，实验室是如何获得氯气的呢？这就要从氯气的发现史谈起了。
讲授新课
教学环节一：氯气的发现及实验室制法 【讲述】氯气的发现史
【提问】
（1）直到现在，实验室仍然利用这个反应来制备少量氯气。该反应的发生装置是怎样的呢？选择气体发生装置时应考虑哪些问题？
（2）该反应的收集装置是怎样的呢？选择气体收集装置时应考虑哪些问题？ （3）一个完整的制备气体的实验装置还应考虑哪些部分？
【资料】氯气的性质：①氯气有毒，密度比空气大，能与氢氧化钠溶液反应；②氯气在饱和食盐水中的溶解度较小，而HCl的溶解度较大。
【学生活动】设计实验装置，然后与以下装置图作对比。
装置一 装置二 【装置一提问】
（1）仪器组装的顺序一般是怎样的？ （2）圆底烧瓶下面为什么要垫石棉网？ （3）为什么使用分液漏斗而非长颈漏斗？ （3）该装置的气密性应如何检查？
（4）该实验中药品的添加顺序是什么？如何使用分液漏斗加液体？ （5）浓盐酸易挥发，那么加热时要注意什么？
（6）实验结束时，要注意什么？先撤导管还是先撤酒精灯？ 【装置二提问】
（1）反应制得的氯气中含有哪些杂质？ （2）饱和食盐水的作用是什么？ （3）浓硫酸的作用是什么？
（4）为什么要先除HCl，后除水蒸气？
【过渡】工业上对氯气的需求量很大。大量生产氯气不仅要求原料易得，而且价格也是必须考虑的重要因素。如何以廉价的原料获得氯气呢？地球上大量的海水成为制备氯气首选的原料。19世纪，科学家发明了电解饱和食盐水制取氯气的方法，为工业制备氯气奠定了基础。如今，工业生产氯气主要是通过海水晒盐得到粗盐，除去杂质后，电解氯化钠饱和溶液来制备。
教学环节二：氯气的工业制法 【展示】
【提问】
（1）电解饱和食盐水需要哪些材料？ （2）与烧杯相比，使用U形管有什么优点？ （3）为什么要给两个电极配上单孔塞？
【实验】组装实验装置，接通电源，电解饱和食盐水，观察现象。
【提问】电解水时，与电源负极相连的电极产生的是氢气，那么电解饱和食盐水呢？如何证明你的结论 【实验】收集并检验氢气
【提问】与电源正极相连的一极产生的是什么气体？ 【实验】收集氯气，观察颜色。
【提问】除了氢气和氯气，反应还能得到什么？
在水中，氯化钠电离为钠离子和氯离子，少量水电离产生氢离子和氢氧根离子。在电流的作用下，氢气是由氢离子得电子而来，氯气是由氯离子失电子而来，那么在溶液中还留下哪些离子？这就是该反应获得的另一产物：氢氧化钠。
【提问】
（1）如何检验产物氢氧化钠？
（2）你认为酚酞应加在哪一电极的溶液中？
【实验】关闭电源，打开U形管左端的橡皮塞，向溶液中滴加 1~2 滴酚酞溶液，观察溶液颜色的变化。 【学生活动】根据你的观察和分析写出反应的化学方程式。
【讨论】同一种气体，实验室制备和工业制备的仪器为什么相差这么大呢？ 【讲解】简述氯碱工业及其用途
氯气：制取盐酸、漂白粉，饮用水消毒，有机合成等 氢气：生产盐酸、冶炼金属 氢氧化钠：有机合成、造纸、印染
【例1】下图所示装置可用于二氧化锰和浓盐酸在加热条件下反应制取纯净、干燥的氯气。
（1）在装置A～E中，有①～⑨个接口，用编号表示仪器的导气管连接顺序依次为__________________。 （2）瓶中浓H2SO4的作用是____________________，瓶中饱和食盐水的作用是______________________。 （3）写出A中发生反应的化学方程式：___________________________________。
（4）用浓盐酸和二氧化锰制取氯气时，要缓慢加热，原因是_________________________________________。
解析：（1）本实验要求制取纯净、干燥的氯气，故装置的连接顺序应为制氯气→除去HCl→除去水蒸气→收集→尾气处理。洗气时气体流向为“长进短出”，收集时由于氯气的密度大于空气的，气体流向也是“长进短出”，因此导气管连接顺序依次为：①⑧⑨③②⑥⑦④⑤。（2）瓶中浓H2SO4的作用是除去氯气中混有的水蒸气，饱和食盐水的作用是吸收氯气中混有的氯化氢。（3）反应方程式见答案。（4）浓盐酸具有较强的挥发性，缓缓加热可以减少氯化氢的挥发，提高原理利用率。
答案：（1）①⑧⑨③②⑥⑦④⑤
（2）除去氯气中混有的水蒸气 吸收氯气中混有的氯化氢 （3）
（4）浓盐酸具有较强的挥发性，缓缓加热可以减少氯化氢的挥发，提高原理利用率
【例2】与电源正极相连的电极称为阳极，与电源负极相连的电极称为阴极，则下列关于电解饱和食盐水的叙述正确的是（ ）
A．电解时在阳极得到氯气，在阴极得到金属钠 B．若向阴极附近的溶液中滴入酚酞溶液，溶液呈无色
C．电解一段时间后，将全部电解液转移到烧杯中充分搅拌，溶液呈中性 D．电解饱和食盐水的过程中Na+浓度变大
解析：电解饱和食盐水，在阳极得到氯气，在阴极得到氢气，A错误；阴极附近产生大量的OH-，滴入酚酞溶液后，溶液变为红色，B错误；电解后生成NaOH，溶液呈碱性，C错误；电解过程中Na+的物质的量不变，但电解过程中消耗了水，故Na+的浓度增大，D正确。
答案：D 课堂小结
课堂检测
1．实验室制氯气时有如下操作，操作顺序正确的是（ ）。 ①连接好装置，检查气密性； ②缓缓加热；
③在烧瓶中加入少量的MnO2，向分液漏斗中加入浓盐酸； ④通过分液漏斗慢慢向烧瓶中注入浓盐酸； ⑤将多余氯气用浓氢氧化钠溶液吸收；
⑥当有连续气泡出现时，开始用向上排空气法收集氯气 A．①②③④⑤⑥
B．③④②①⑥⑤
C．①④③②⑥⑤
D．①③④②⑥⑤
解析：实验室制取氯气，先连接好装置，检查气密性为第一步，所用反应物为二氧化锰和浓盐酸，分别装在烧瓶中和分液漏斗中，缓慢开始加热，利用排空气法收集氯气，多余的氯气有毒，需要用氢氧化钠溶液吸收，操作顺序为：①③④②⑥⑤。
答案：D
2．关于氯气制取方法的说法中，不正确的是（ ）。 A．电解饱和食盐水制氯气时，石墨棒上方充满黄绿色气体 B．工业上用电解饱和食盐水的方法制取氯气的同时得到烧碱 C．实验室制法和电解饱和食盐水制法的化学方程式是不同的 D．实验室制取氯气时，最好大火加热使温度迅速升高
解析：电解饱和食盐水时，与电源负极相连的铁棒上生成氢气，与电源正极相连的石墨棒上生成氯气，氯气是一种黄绿色气体，故A正确；电解饱和食盐水生成氢气、氯气、氢氧化钠，故B正确；实验室用加热浓盐酸和二氧化锰的混合物的方法制氯气，工业上用电解电解饱和食盐水法制氯气，反应原理不同，故C正确；实验室制取氯气时，由于浓盐酸易挥发，应缓慢加热，故D错误。
答案：D
3．实验室用如图所示装置来制取氯气，该装置由A、B、C 三个基本装置组合而成，请回答下列问题：
（1）该制取氯气的装置有一个错误，请指出错误___________________。
（2）说出 A、B、C 三个基本装置的名称：A是________________装置，B是_______________装置，C是________________装置。
（3）C装置中烧杯内所装液体是________溶液。
（4）写出A装置中反应的化学方程式：___________________________
解析：（1）烧瓶不能直接加热，应垫上石棉网。（2）A、B、C分别是气体发生装置、气体收集（或集气）装置、尾气吸收装置。（3）用氢氧化钠溶液吸收尾气。（4）见答案。
答案：（1）烧瓶底部缺少石棉网 （2）气体发生；气体收集（或集气）；尾气吸收 （3）NaOH （4）
