實驗-氯氣的生成及其性質(zhì)的微型實驗1-課件

1、歡迎大家！歡迎大家！氯氣的生成及其性質(zhì)的微型實驗實驗-氯氣的生成及其性質(zhì)的微型實驗1-PPT一、綠色化學(xué) 一種新的化學(xué)理念1.綠色化學(xué)的誕生 從1960起，化學(xué)農(nóng)藥的污染問題被提出來，人們開始注意到人口的急劇增加，工業(yè)的高度發(fā)達(dá)，資源的極度消耗，污染的日益嚴(yán)重，使人類不得不面對嚴(yán)重的環(huán)境危機(jī)。當(dāng)今世界各國生產(chǎn)使用著約十萬種化學(xué)品。僅美國化學(xué)工業(yè)每年就要排放約三十億噸化學(xué)廢棄物，其中進(jìn)入大氣的約60%，土壤10%，表面水系10%和地下20% .一、綠色化學(xué) 一種新的化學(xué)理念1.綠色化學(xué)的誕生而在1995年香港為打撈4765.6噸海上垃圾，耗資1200萬港幣。2 這些問題不但影響一個國家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展

2、，而且對環(huán)境造成的危害將對人類自身的健康甚至是生存都造成了嚴(yán)重的威脅。解決問題的辦法初期主要以治理為主，但這些辦法效果有限，費(fèi)用昂貴。在積累了30年治理污染的經(jīng)驗后，人們提出了污染預(yù)防這一新的概念，最后美國環(huán)保局提出了“綠色化學(xué)”這一“新化學(xué)嬰兒”。而在1995年香港為打撈4765.6噸海上垃圾，耗資12002.什么是綠色化學(xué)? 綠色化學(xué)又稱環(huán)境無害化學(xué)，與其相對應(yīng)的技術(shù)稱為綠色技術(shù)、環(huán)境友好技術(shù)。理想的綠色技術(shù)應(yīng)采用具有一定轉(zhuǎn)化率的高選擇性化學(xué)反應(yīng)來生產(chǎn)目的產(chǎn)品，不生成或很少生成副產(chǎn)品或廢物，實現(xiàn)或接近廢物的零排放過程?；瘜W(xué)工藝過程中使用無毒無害原料、溶劑和催化劑。2.什么是綠色化學(xué)? 綠色

3、化學(xué)又稱環(huán)3.綠色化學(xué)的最大特點(diǎn) 綠色化學(xué)的最大特點(diǎn)在于它是在始端就采用實現(xiàn)污染預(yù)防的科學(xué)手段，因而過程和終端均為零排放或零污染。顯然，綠色化學(xué)技術(shù)不是去對終端或生產(chǎn)過程的污染進(jìn)行控制或處理。所以綠色化學(xué)技術(shù)根本區(qū)別于三廢處理，后者是終端污染控制而不是始端污染的預(yù)防。 綠色化學(xué)是研究和尋找能充分利用的無毒害原材料，最大程度地節(jié)約能源，在各環(huán)節(jié)都實現(xiàn)凈化和無污染的反應(yīng)途徑。它的主要特點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下五個方面：3.綠色化學(xué)的最大特點(diǎn) 綠色化學(xué)的最大特點(diǎn)在于它是在綠色化學(xué)的特點(diǎn)(1) 原料綠色化，以無毒、無害，可再生資源為原料為了人類健康和社會的發(fā)展，需要用無毒無害的原料來生產(chǎn)所需的化工產(chǎn)品。(2)

4、 化學(xué)反應(yīng)綠色化，選擇“原子經(jīng)濟(jì)性反應(yīng)” Trost在1991年首先提出了原子經(jīng)濟(jì)性(AOnleconomy的概念，理想的原子經(jīng)濟(jì)反應(yīng)是原料分子中的原子百分之百地轉(zhuǎn)變成產(chǎn)物，不生副產(chǎn)物或廢物。實觀廢物的“零排放”。對于基本有機(jī)原料的生產(chǎn)來說，選擇原子經(jīng)濟(jì)反應(yīng)十分重要。(3) 催化劑綠色化，使用無毒、無害，可回收的催化劑 選用對設(shè)備的無腐蝕性、對人身無危害和不產(chǎn)生廢渣、不污染環(huán)境的催化劑，以達(dá)到保護(hù)環(huán)境的目的。綠色化學(xué)的特點(diǎn)(4) 溶劑綠色化，使用無毒、無害，可回收的溶劑 大量的與化學(xué)品制造相關(guān)的污染問題不僅來源于原料和產(chǎn)品，而且還源自在其制造過程中使用的物質(zhì)。最常見的就是在反應(yīng)介質(zhì)、分離和配方

5、中所用的溶劑。當(dāng)前廣泛使用的溶劑是揮發(fā)性較強(qiáng)的有機(jī)化合物。其在使用過程中會引起一系列的環(huán)境污染問題。因此，需要限制這類溶劑的使用，采用無毒無害的溶劑代替揮發(fā)性有機(jī)化合物作溶劑已成為綠色化學(xué)的重要研究方向。(5) 產(chǎn)品綠色化，可再生、可回收 我們必須開發(fā)研制環(huán)境友好產(chǎn)品，讓我們使用化學(xué)產(chǎn)品是無毒、無害的產(chǎn)品，如我們已經(jīng)產(chǎn)生了無氟冰箱，用環(huán)保的制冷劑代替了氟氯烴；為了防止“白色污染”，提倡使用生物降解塑料。(4) 溶劑綠色化，使用無毒、無害，可回收的溶劑4.綠色化學(xué)12項原則 （1）從源頭制止污染，而不是在末端治理污染。 （2）合成方法應(yīng)具備原子經(jīng)濟(jì)性原則，即盡量使參加反應(yīng)過程的原子都進(jìn)入最終產(chǎn)物

6、。 （3）在合成方法中盡量不使用和不產(chǎn)生對人類健康和環(huán)境有毒有害的物質(zhì)。 （4）設(shè)計具有高使用效益低環(huán)境毒性的化學(xué)產(chǎn)品。 （5）盡量不用溶劑等輔助物質(zhì)，不得已使用時它們必須是無害的。 （6）生產(chǎn)過程應(yīng)該在溫和的溫度和壓力下進(jìn)行，而且能耗最低。4.綠色化學(xué)12項原則 （1）從源頭制止污染，而不是 （7）盡量采用可再生的原料，特別是用生物質(zhì)代替石油和煤等礦物原料。 （8）盡量減少副產(chǎn)品。 （9）使用高選擇性的催化劑。 （10）化學(xué)產(chǎn)品在使用完后能降解成無害的物質(zhì)并且能進(jìn)入自然生態(tài)循環(huán)。 （11）發(fā)展適時分析技術(shù)以便監(jiān)控有害物質(zhì)的形成。 （12）選擇參加化學(xué)過程的物質(zhì)，盡量減少發(fā)生意外事故的風(fēng)險。

7、（7）盡量采用可再生的原料，特別是用生物質(zhì)代替石油和二、化學(xué)實驗的綠色化 中學(xué)化學(xué)實驗的綠色化設(shè)計是以綠色意識為指導(dǎo)思想，力圖把傳統(tǒng)的“粗放型”實驗，改革成為“集約型”的綠色化學(xué)實驗方法。我們可以從以下幾個方面探索中學(xué)化學(xué)實驗： 第一，選擇對環(huán)境影響盡可能小的反應(yīng)物，尋找實驗中有毒藥品的替代品。如白磷自燃這一實驗。對這一實驗進(jìn)行綠色化設(shè)計，以無毒的鎂粉和石英為原料，制備Mg2Si，然后將其投入水中，二、化學(xué)實驗的綠色化 中學(xué)化學(xué)實驗的綠色化設(shè)計Mg2Si水解產(chǎn)生SiH4在空氣中自燃。其化學(xué)原理為：(1)SiO2+ 4Mg = 2MgO + Mg2Si, (2) Mg2Si+4H2O=Mg(OH

8、)2+SiH4,(3) SiH4+2O2=SiO2+2H2O.整個實驗安全、無毒、無污染，符合綠色實驗要求。Mg2Si水解產(chǎn)生SiH4在空氣中自燃。 第二，研究最佳實驗條件，控制試劑用量，努力實現(xiàn)實驗的微型化，并注意節(jié)約能源，合理設(shè)計實驗裝置。如在作CO還原CuO實驗中，可以用如下圖所示裝置演示，這樣既防止了CO對環(huán)境造成不良影響，又節(jié)約了能源。 第二，研究最佳實驗條件，控制試劑用量，努力實現(xiàn)實驗的 第三，改進(jìn)和設(shè)計實驗符合綠色化要求的尾氣吸收裝置，對實驗產(chǎn)物進(jìn)行無害化處理，鼓勵學(xué)生進(jìn)行綠色化實驗探索，增強(qiáng)學(xué)生的綠色意識。 第三，改進(jìn)和設(shè)計實驗符合綠色化要求的尾氣吸收 易造成環(huán)境污染的幾個實驗

9、序號實驗名稱污染物1白磷自燃；白磷、紅磷著火點(diǎn)比較P2O52CO還原Fe2O3CO3Cl2的制取；Na在Cl2中燃燒Cl24SO2、H2S的性質(zhì)SO2、H2S5Cu與HNO3的反應(yīng)NO、NO26實驗室制取C2H4、C2H2SO2 、PH3、AsH37苯的溴代苯、溴蒸汽 易造成環(huán)境污染的幾個實驗實驗名稱污染物1白磷自燃；白磷、小結(jié): 化學(xué)實驗綠色化的基本思路(1)綠色:開發(fā)綠色實驗(2)回收:妥善處理尾氣、廢物(3)簡約:使實驗小型化、微型化(4)模擬:計算機(jī)模擬化學(xué)實驗或視頻小結(jié):資料: 使用化學(xué)品的“5R”原則(1) 減量使用(Reduction)。在實驗、生產(chǎn)與生活中，凡用到化學(xué)品時，都應(yīng)

10、該在不影響效果的情況下，盡量減少其用量，即節(jié)省資源，又減少“三廢”的排放，避免造成對環(huán)境的污染。(2) 重復(fù)使用(Reuse)，既是降低成本的需要，又是減廢的需要，諸如化學(xué)過程中，催化劑、載體的重復(fù)使用等。(3) 回收(Recyciing)，對科學(xué)家而言，世界上沒有廢物，只有未利用的物質(zhì)。所以回收可有效實現(xiàn)“省資源、少污染、減成本”的要求，如回收未反應(yīng)原料、回收副產(chǎn)物、回收助溶劑、催化劑、穩(wěn)定劑等非反應(yīng)試劑，達(dá)到循環(huán)使用的目的。(4) 再生(Regeneration)，要求在設(shè)計化工產(chǎn)品時，就應(yīng)考慮到原材料、產(chǎn)品的再生利用，即變廢為寶，節(jié)省資源、能源，減少污染，如離子交換樹脂、磺化煤等。(5)

11、 拒用(Reiection)，指對一些無法代替，又無法回收、再生和重復(fù)使用、有毒副作用、污染作用的原料，拒絕在化學(xué)過程中使用。如全國查禁毒鼠強(qiáng)，停止二使用含磷洗衣粉。資料: 使用化學(xué)品的“5R”原則小結(jié) 綠色化學(xué)的基本思想(1) 原料綠色化，以無毒、無害，可再生資源為原料(2) 化學(xué)反應(yīng)綠色化，選擇“原子經(jīng)濟(jì)性反應(yīng)”(3) 催化劑綠色化，使用無毒、無害，可回收的催化劑(4) 溶劑綠色化，使用無毒、無害，可回收的溶劑(5) 產(chǎn)品綠色化，可再生、可回收小結(jié) 綠色化學(xué)的基本思想實驗1-2 氯氣的生成及其性質(zhì)的微型實驗 氯氣的制備及其化學(xué)性質(zhì)的研究是高中化學(xué)課程中的重要部分。然而,氯氣的毒性和危害是學(xué)

12、生親自進(jìn)行氯氣制備和性質(zhì)實驗的最大障礙。現(xiàn)運(yùn)用微型實驗的思想對氯氣的制備和性質(zhì)實驗裝置進(jìn)行了設(shè)計,能大大降低氯氣的危害程度.該套實驗裝置也同樣適用于其他有毒氣體的制備和性質(zhì)研究。(如,二氧化硫和硫化氫的化學(xué)性質(zhì))實驗1-2 氯氣的生成及其性質(zhì)的微型實驗 氯實驗-氯氣的生成及其性質(zhì)的微型實驗1-PPT1 實驗用品儀器:學(xué)生記錄單;1張白紙;2個直徑為6cm的培養(yǎng)皿;2個直徑為9cm的培養(yǎng)皿(作蓋子);9支滴管;棉紙。藥品:“84消毒液”(約含5%次氯酸鈉);硫酸亞鐵銨溶液(新制)1%(w/v);亞硫酸鈉溶液(新制)1%(w/v);0.05mol/L碘化鉀溶液;1mol/L硫酸溶液;硫氰酸鉀溶液1

13、%(w/v);鮮橙汁。1 實驗用品回顧:實驗室制備氯氣通常是用二氧化錳與濃鹽酸在加熱條件下反應(yīng),生成的氯氣通過排飽和食鹽水的方法進(jìn)行收集;氯氣的性質(zhì)實驗一般都是在集氣瓶和試管中進(jìn)行,操作步驟比較復(fù)雜,不利于學(xué)生親自動手實驗。反應(yīng)方程式為: MnO2 + 4HCl(濃) = MnCl2 + Cl2 + 2H2OKClO3 + 6HCl (濃) = KCl + 3Cl2 + 3H2O2KMnO4 + 16HCl (濃) = 2 KCl + 2MnCl2 + 5Cl2 + 8H2O 此外: KClO3 + HCl (濃) , KMnO4 + HCl (濃) 也可用于實驗室制備氯氣,不需加熱,寫出反應(yīng)

14、的化學(xué)方程式:回顧:實驗室制備氯氣通常是用二氧化錳與濃鹽酸在加熱條件下 本實驗制備氯氣不需加熱,實驗原理也相當(dāng)簡單:當(dāng)pH4時,氯氣與冷的強(qiáng)堿反應(yīng),生成次氯酸鹽;當(dāng)pH 次氯酸鈉是普通漂白液(約含5%)中的有效成分。制備次氯酸鈉的反應(yīng)如下:(pH4) Cl2+ 2NaOH = NaCl + NaClO + H2O因此,制備氯氣也可以通過漂白液(這里用“84消毒液”代替,該溶液中約含5%的次氯酸鈉)與稀硫酸在培養(yǎng)皿中反應(yīng)制得:(pH4) ClO- + Cl- + 2H+ = Cl2 + H2O反應(yīng)如下: 次氯酸鈉是普通漂白液(約含5%)中的有效成分。制備3.實驗裝置3.實驗裝置4.實驗步驟(1)將小培養(yǎng)皿放在白紙上。各種溶液及其用量按圖1所示分別滴加到培養(yǎng)皿中的相應(yīng)位置。接著,在培養(yǎng)皿中央滴加“84消毒液”和稀硫酸(注意滴加順序和液滴的問題),并立即蓋上大培養(yǎng)皿。(2)1min后,可以觀察到培養(yǎng)皿中各種液滴的顏色發(fā)生了變化,生成的物質(zhì)如圖2所示,反應(yīng)現(xiàn)象如表1所示。4.實驗步驟(3)移走大培養(yǎng)皿,迅速向含鐵離子的液滴中加1滴硫氰酸鉀溶液,向硫酸鈉液滴中滴加1滴鹽酸酸化的氯化鋇溶液,向含碘的液滴中加1滴淀粉溶液,如圖3所示,各液滴的顏色變化情況見表1所示。(3)移走大培養(yǎng)皿,迅速向含鐵離子的液滴中加1滴硫氰酸鉀溶液 此反應(yīng)生成的氯氣迅速擴(kuò)散到培養(yǎng)皿中