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5.1 实验室制氯气

氯及其化合物 · 高一
先确认一下:这一关能不能学
上面这几节是它的地基 —— 没通的话,补完再回来,比硬啃快得多。
讲清楚它是什么

定义 利用二氧化锰与浓盐酸在加热条件下反应,制备并收集氯气的化学实验。

从哪来 它建立在 1.1 从初中的"得氧失氧"到高中的"电子转移" 之上。

为什么 氯元素在盐酸中呈 -1 价,处于最低价态,具有还原性;二氧化锰中锰元素呈 +4 价,具有氧化性。在加热条件下,MnO₂ 夺取 Cl⁻ 的电子,自身被还原为 Mn²⁺,Cl⁻ 被氧化为 Cl₂。这是一个典型的氧化还原反应,必须通过电子转移实现元素化合价的改变,从而生成单质氯气。

讲法
适合:逻辑推理型、喜欢探究原理的学生 从氧化还原反应的角度切入。先复习“电子转移”概念,指出 Cl⁻ 失去电子变成 Cl₂,需要氧化剂。引入 MnO₂ 作为氧化剂,强调“加热”是提供活化能,打破化学键,促进电子转移。通过配平电子得失(Mn: +4→+2,得2e⁻;Cl: -1→0,失1e⁻×2),推导出化学方程式。重点在于理解“为什么选 MnO₂”和“为什么必须加热”。
讲法
适合:形象思维型、记忆型学生 采用“角色代入法”。把 MnO₂ 比作“捕手”,把浓盐酸中的 Cl⁻ 比作“球”。常温下,捕手抓不住球(反应不发生);加热后,捕手能量增加,成功抓住两个球(Cl⁻),形成 Cl₂ 分子飞出去。强调“浓”盐酸是因为稀盐酸还原性弱,捕手抓不住;强调“加热”是捕手热身。通过生动的比喻帮助记忆反应条件和试剂要求。
讲法
适合:实验操作型、动手能力强学生 从实验装置搭建入手。展示“固+液→气”的装置图,逐一讲解发生装置(圆底烧瓶+分液漏斗+酒精灯)、除杂装置(饱和食盐水除 HCl,浓硫酸除水)、收集装置(向上排空气法或排饱和食盐水法)、尾气处理(NaOH 溶液)。重点讲解每个部分的作用和连接顺序,强调“先检查气密性,再装药品,后加热”的操作规范,以及“防倒吸”的安全细节。
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练一道
基础题
写出实验室制取氯气的化学方程式,并标出电子转移的方向和数目。
变式
若用 8.7 g MnO₂ 与足量浓盐酸反应,理论上可生成标准状况下氯气多少升?若实际收集到 2.24 L,可能的原因是什么?
试试手自己判
检测题
实验室制取氯气时,为什么不能用稀盐酸代替浓盐酸?如果反应过程中盐酸浓度降低,反应为什么会停止?
看答案和判分标准
答案:1. 稀盐酸中 Cl⁻ 还原性较弱,不能还原 MnO₂,故无氯气生成。 2. 随着反应进行,HCl 被消耗且挥发,盐酸浓度降低变为稀盐酸,稀盐酸还原性不足以还原 MnO₂,故反应停止。
判对标准:
- 答出“稀盐酸还原性弱”或“Cl⁻ 还原性不足”得 2 分。
- 答出“反应后期盐酸变稀,不再反应”得 2 分。
- 仅答“浓度低”未说明还原性变化得 1 分。
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