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第二章 化学键 化学反应与能量第三节 化学反应的利用第一课时
【目标要求】
1.了解实验室制备氯气的原理、装置、收集方法和尾气处理方法。
2.总结常见气体的制备装置及收集方法。
【学习过程】
知识要点导引
1.氯气的实验室制法
（1）反应的原理：_______________________________________
注意：稀盐酸与MnO2作用不能制取Cl2。
（2）制气类型：_________________________________________
（3）发生装置：(仪器名称)_______________________________
（4）收集装置：______________或_________________
（5）净化装置：用_______________除去______，再用_____干燥。
（6）尾气处理装置：用______________吸收多余的Cl2，防止污染空气。
（7）实验装置图：
对于这套制取气体的装置，一定要认识各仪器并准确叫出名称，还要明确各装置的作用、原理及注意事项。
2.氯气的工业制法
工业上利用电解饱和食盐水的方法制氯气。
化学方程式：_______________________________________________________
3.实验室制备气体综述
（1）气体发生装置的类型
设计原则：根据__________、____________和____________等因素来选择反应装置。
反应类型
发生装置
典型气体
仪器
注意事项
固体反应物(加热)
1、试管品应稍向下倾斜，以防止产生的水蒸气在管品冷凝后倒流而引起破裂。
2、铁夹应夹在距试管口1/3处。
3、胶塞上的导管伸入试管里面不能太长，否则会妨碍气体的导出。
4、固体药品要放在试管底部平铺开。加热时首先均匀预热，然后在试管的最后部位集中加热，并逐步前移。
固液反应物(不加热)
1、在用简易装置时，如用长颈漏斗，漏斗颈的下口应伸入液面以下，否则起不到液封的作用。
2、加入的液体反应物（如酸）要适当。
3、块状固体与液体的混合物在常温下反应制备气体可用启普发生器制备。
固液反应物(加热)
1、称把固体药品加入烧瓶，然后加入液体药品。
2、要正确使用分液漏斗。
（2）净化与干燥装置
设计原则：根据净化药品的状态及条件
装置
类型
液体除杂剂
（不加热）
固体除杂剂
（不加热）
固体除杂剂
（加热）
适用
范围
装置
示意图
①气体净化剂的选择
选择气体吸收剂应根据气体的性质和杂质的性质而确定，所选用的吸收剂只能吸收气体中的杂质，而不能与被提纯的气体反应。一般情况下：a.易溶于水的气体杂体可用水来吸收；b.酸性杂质可用碱性物质吸收；c.碱性杂质可用酸性物质吸收；d.水分可用干燥剂来吸收；e.能与杂质反应生成沉淀（或可溶物）的物质也可作为吸收剂。
②气体干燥剂的类型及选择
选用干燥剂应根据气体的性质和干燥剂的性质而定，其原则是干燥剂只能吸收气体中的水份，而不能与气体发生反应。
常见气体干燥剂的选择实例：
干燥剂
适合于干燥的气体
备注
P2O5
不适于NH3
浓硫酸
不适于H2S、NH3、HBr等
CaCl2
不适用于NH3
氧化钙
氢氧化钠
（碱石灰）
不适用于酸性气体
（3）收集装置
设计原则：根据_____________________________
装置类型
排水（液）法
像上排空气法
向下排空气法
装置
示意图
适用范围
典型气体
气体净化与干燥注意事项：一般情况下，若采用溶液作除杂试剂，则是先除杂后干燥；若采用加热除去杂质，则是先干燥后加热。
（4）尾气处理
对于有毒、有害的气体必须用适当的溶液加以吸收（或点燃），使它们变为无毒、无害、无污染的物质。如尾气Cl2、SO2、Br2（蒸气）等可用___________吸收；尾气H2S可用_______或________溶液吸收；尾气CO气体可用___________将它转化为_______气体。
（5）气体实验装置的设计
①装置顺序：____________→__________→_________________→____________
②安装顺序：________________________________________
③操作顺序：______________→______________→_________________
【典题解悟】
例1.下列反应适用于实验室制备氧气的是
①高锰酸钾热分解 2KMnO4K2MnO4+MnO2+ O2↑
②硝酸铵热分解 2NH4NO3 4H2O+2N2↑+ O2↑
③过氧化氢催化分解 2H2O2 2H2O +O2↑
④二氧化氮热分解 2NO2 2NO+ O2↑
A．只有① B．①和② C．①和③ D．①③④
解析：一般说来，物质的实验室制法所要求的条件为：反应尽可能快一些、比较容易进行；实验操作比较简单易行，且安全可控；尽量使制备的产物单一而易于分离。对反应物的成本以及能耗，可较少考虑，这一点和物质的工业制法是截然不同的。
从以上论述容易得出：氧气的实验室制法除可用高锰酸钾热分解外，过氧化氢的催化分
解也简单易行。方法②和④制得的都是混合气体且不易分离，而且硝酸铵受热可能发生爆炸，二氧化氮是气体，作为反应物使反应不易实现。
答案：C。
例2．(1)在没有现成的CO2气体发生器的情况下，请你选用下图中的部分仪器，装配成一个简易的、能随开随用、随关随停的CO2气体发生装置。应选用的仪器是(填入仪器的编号)_______________。
(a) (b) (c) (d) (e) (f) (g) (h)
(2)若用上述装置制取CO2气体，而实验室只有稀硫酸、浓硝酸、水、块状纯碱、块状大理石，比较合理的方案应选用的药品是_______________。
解析
(1)灵活运用启普发生器原理，抓住能控制气体关停就必须使用c(玻璃活塞)，能连接c的仪器有b、e、h，但b、h和c连接后形成一封闭的空间，无法排出液体使固液分离，而e能将液体从尖端排出，排出的液体必须用烧杯承接，e的固定靠a来完成。
(2)为防止固体从干燥管中流出达到固液分离的目的，需用不溶于水的块状固体大理石，由于硫酸钙微溶于水，故通常使用盐酸或硝酸与大理石反应制二氧化碳，由于浓硝酸和浓盐酸都具有挥发性，所以一般使用稀的酸溶液以保证所制气体的纯度。
答案 (1)a、c、d、e (2)浓硝酸、水、块状大理石
【当堂检测】
1.验室中准备有以下主要仪器及用品，大试管、带导管的单孔塞、药匙、镊子、水槽、集气瓶、玻璃片、酒精灯、铁架台，如果药品选用合理，用以上仪器用品，能制取( )
A．氧气 B．氢气
C．氢气和二氧化碳 D．氢气、氧气、二氧化碳
2.图装置可用于( )
A．加热NaHCO3制CO2
B．用Cu和稀HNO3反应制NO
C．用NH4Cl与浓NaOH溶液反应制NH3
D．用NaCl与浓H2SO4反应制HCl
3.图是为采用排空气法收集气体而设计的装置。它可以正置(如图)也可倒置，气体可以从A管也可以从B管导入，完全可据实验需要确定。若以此装置分别收集下列气体，其中所集得气体纯度最低的是( )
A．H2 B．O2
C．CO
D．CO2
4．实验室里可按下图所示的装置干燥、储存气体R，多余的气体可用水吸收，则R是( )
A．NO2
B．HCl
C．CH4
D．NH3
5．用以下三种途径来制取相等质量的硝酸铜：①铜跟浓硝酸反应；②铜跟稀硝酸反应；③铜先跟氧气反应生成氧化铜，氧化铜再跟硝酸反应。以下叙述正确的是( )
A．三种途径所消耗的铜的物质的量相等
B．三种途径所消耗的硝酸的物质的量相等
C．所消耗的铜的物质的量是：途径③>途径①>途径②
D．所消耗的硝酸的物质的量是：途径①>途径②>途径③
6．自来水生产时，用适量的氯气来杀菌消毒。市场上有些不法商贩为牟取暴利，用自来水冒充纯净水出售。为辨别真伪，可用下列一种化学试剂来鉴别，该试剂是( )
A．酚酞试液 B．氯化钡试液
C．氢氧化钠试液 D．硝酸银试液
7．请从下图中选用适当的实验装置，设计一个最简单的实验，制取和收集一瓶纯净的CO2气体。
(A) (B) (C) (D) (E) (F)
请回答：
(1)应选用的装置是_______________(填装置的字母)；
(2)所选用的装置的连接顺序是(填各接口的字母)：( )接( )( )接( )( )接( )
8.白粉与浓盐酸反应可产生氯气Ca(ClO)2+4HCl====CaCl2+2Cl2↑+2H2O
某同学试图测定氯气的体积并验证干燥纯净的氯气无漂白性，现有如下装置，请回答：
（1）请用字母填写装置的连接顺序： _____________________。
（2）洗气瓶中所装液体是_______________________。
（3）在制氯气前，必须进行的一项操作步骤是_______________。
（4）某同学在实验中，发现量筒中未收集到液体，则失败的原因可能是____________________________________________
参考答案
1.D 2.B 3.C 4.D 5.AD 6.D
7. (1)(A)(C)(D)(F)
(2)a接e f接c d接j
8、 (1)adebcghedf
(2)饱和食盐水
(3)检查装置的气密性
(4)装置漏气、盐酸过稀、 e与f连接；
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