师:今天我们进行第五章单元复习课的学习,希望大家达成以下学习目标:第一,准确说出氯气、二氧化硫的制取原理,结合气体装置一般模型,画出二者制取装置;第二,结合物质核心性质预测现象、合理解释并设计实验方案;第三,说出重要物质的检验方法,形成有序思维,在检验过程中注意干扰因素。为达成这三个目标,我们通过两个情境展开学习。
首先看第一个情境:将干燥的二氧化硫和氯气混合,再加入品红溶液,预测现象。在此情境下,大家先思考两种气体的制取方程式,并组装实验装置。
关于氯气的制备,实验室利用软锰矿在加热条件下氧化浓盐酸制取。结合气体装置一般模型,有发生装置、除杂装置、干燥装置、收集装置和尾气处理装置。此反应需用固液加热装置作为发生装置。制备过程中,氯气会混有挥发的氯化氢和带出的水蒸气,所以用饱和食盐水吸收氯化氢,再用浓硫酸干燥。氯气密度比空气大,使用瓶口向上排空气法收集干燥氯气,最后用氢氧化钠溶液进行尾气吸收。这是课本常用制备原理,还有同学提出利用高锰酸钾固体和浓盐酸反应制取氯气,此反应不需要加热,因为高锰酸钾氧化性比二氧化锰强,选用固液不加热装置作为发生装置,后面装置与之前分析相同。
接下来看二氧化硫的制取,目前所知,利用浓硫酸和铜在加热条件下可生成二氧化硫,选用固液加热装置作为发生装置,过程中只有水蒸气带出,直接用浓硫酸干燥后,利用向上排空气法收集干燥的二氧化硫。二氧化硫是酸性氧化物,可用氢氧化钠溶液进行尾气处理。除了这个制备原理,还可类似二氧化碳的制取,初三学过利用碳酸盐和酸反应制得二氧化碳,这里利用亚硫酸钠和硫酸通过无需加热的复分解反应制得二氧化硫,选用固液不加热装置作为发生装置,后续装置与之前分析一样。
现在我们已能制备出纯净、干燥的氯气和二氧化硫,将两种气体混合,往混合气体中加入品红溶液,大家预测一下会看到什么现象,并给出合理解释。很多同学有两种想法,一种认为氯气和二氧化硫都有漂白性,混合气体也有漂白性,能使品红溶液褪色;另一种认为氯气是强氧化剂,二氧化硫是强还原剂,两种气体在水溶液中接触会发生氧化还原反应,从而不能使品红溶液褪色。这两种观点哪种正确呢?我们一起来观看实验视频,观看过程中注意记录现象,并对现象提出合理解释。
(实验视频:左边是黄绿色的氯气,右边是无色的二氧化硫。抽开玻璃片,将两瓶气体口对口上下颠倒,反复多次,直到混合相对均匀。往其中一瓶混合气体中加入品红溶液,充分震荡,观察溶液颜色变化,一段时间后,溶液红色变浅,变成黄色。)
从实验现象可知,溶液由红色变成黄色,说明混合气体有一定漂白作用,但比单一气体漂白效果差,由此可大胆预测氯气和二氧化硫发生了化学反应。同学们根据预测书写对应的化学反应方程式。
(同学们思考书写)
根据分析,氯气是氧化剂,氯元素化合价降低到 -1 价,与氢元素结合形成盐酸;硫元素由正四价变成正六价,在水溶液中变成硫酸,配平后得到完整化学反应方程式。这只是猜测,是否真发生此反应呢?同学们设计一个实验方案证明反应已发生。证明反应发生就是证明产物存在,从离子反应角度分析,溶液中产物有氢离子、氯离子和硫酸根离子,有三个设计方向。但有同学提出,氯气或二氧化硫单独溶于水都会产生酸性物质,此方案不合理。很多同学想用硝酸银溶液检验氯离子,用氯化钡溶液检验硫酸根离子,这是课本两种离子的经典检验方法。但稍作分析会发现,氯气溶于水会产生氯离子,即便反应没发生,仅氯气溶于水也可能有氯离子;且硫酸银是微溶物,易产生白色沉淀,会干扰氯离子检验。所以证明反应发生或证明氯离子存在,此方案不合理,应该用氯化钡溶液检验硫酸根,从而检验反应是否进行。下面来看第二个实验视频,请大家记录现象,并对现象进行解释。
