氯氣的生產(chǎn)原理及性質(zhì)

關(guān)于氯氣的生產(chǎn)原理及性質(zhì)第1頁(yè)，共32頁(yè)，2023年，2月20日，星期四第一單元氯、溴、碘及其化合物第一課時(shí)氯氣的生產(chǎn)原理及性質(zhì)第2頁(yè)，共32頁(yè)，2023年，2月20日，星期四1．理解氯氣的工業(yè)制法和實(shí)驗(yàn)室制法。2．掌握氯氣的性質(zhì)及其應(yīng)用。3．了解實(shí)驗(yàn)探究的過(guò)程和一般方法，體會(huì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)是研究和認(rèn)識(shí)化學(xué)物質(zhì)的重要途徑。4．通過(guò)觀察、分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，提高發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。第3頁(yè)，共32頁(yè)，2023年，2月20日，星期四

一、氯氣的生產(chǎn)原理

1．氯氣的工業(yè)制法——電解飽和食鹽水

(1)制取原理

.

(2)電解裝置：見(jiàn)教材

(3)電解特點(diǎn)：電解氯化鈉溶液時(shí)，與電源

相連的極產(chǎn)生氯氣，與電源

相連的電極產(chǎn)生氫氣，在溶液中生成氫氧化鈉。

(4)“氯堿工業(yè)”：人們把以電解食鹽水為基礎(chǔ)制取氯氣等產(chǎn)品工業(yè)稱(chēng)為“氯堿工業(yè)”。正極負(fù)極2NaCl+2H2O＝＝2NaOH+Cl2+H2通電黃綠無(wú)第4頁(yè)，共32頁(yè)，2023年，2月20日，星期四

工業(yè)生產(chǎn)中用電解飽和食鹽水法制取氯氣時(shí)要注意哪些安全問(wèn)題？【提示】

氫氣和氯氣混合后在光照或點(diǎn)燃等條件下易爆炸：H2＋Cl2===2HCl，氯氣有毒，所以電解的產(chǎn)物氫氣和氯氣必須隔離，且要防止氯氣泄漏。第5頁(yè)，共32頁(yè)，2023年，2月20日，星期四2．氯氣的實(shí)驗(yàn)室制法(1)反應(yīng)的原理

(2)制取裝置第6頁(yè)，共32頁(yè)，2023年，2月20日，星期四一、Cl2的制取過(guò)程1．反應(yīng)原理

MnO2＋4HCl(濃)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O2．儀器裝置：固＋液氣主要儀器：鐵架臺(tái)、酒精燈、圓底燒瓶、分液漏斗、集氣瓶、燒杯等。裝置如圖所示：說(shuō)明：C裝置的作用是除去Cl2中的HCl，D裝置的作用是干燥Cl2。F裝置的作用是吸收多余的Cl2。第7頁(yè)，共32頁(yè)，2023年，2月20日，星期四3．收集方法(1)向上排空氣法(Cl2密度大于空氣)。(2)排飽和食鹽水法(Cl2在飽和NaCl溶液中的溶解度很小，且用此法可除去實(shí)驗(yàn)過(guò)程中揮發(fā)產(chǎn)生的HCl氣體)。4．尾氣處理Cl2有毒，易污染空氣，需用NaOH溶液吸收。第8頁(yè)，共32頁(yè)，2023年，2月20日，星期四(1)上述裝置是實(shí)驗(yàn)室制取氣體的三種典型裝置之一，它適用于固體和液體或液體和液體加熱制氣體的反應(yīng)。一套完整的制氯氣裝置應(yīng)該包括4部分：(2)除雜裝置(洗氣)：除去Cl2中少量HCl、水蒸氣，可先通入飽和食鹽水。(亦可用水)除去HCl，再通過(guò)濃H2SO4(或P2O5或CaCl2)除去水。(3)吸收裝置：用堿液吸收多余Cl2。(4)其他制取方法：2KMnO4＋16HCl===2KCl＋2MnCl2＋5Cl2↑＋8H2O。第9頁(yè)，共32頁(yè)，2023年，2月20日，星期四

在實(shí)驗(yàn)室制備氯氣實(shí)驗(yàn)中有哪些注意事項(xiàng)？

注意事項(xiàng)：

(1)鹽酸必須為濃鹽酸，當(dāng)鹽酸變稀時(shí)，反應(yīng)難發(fā)生。

(2)裝置必須使用分液漏斗，因?yàn)榇朔磻?yīng)需加熱，且生成的氣體有毒。

(3)加藥品前必須檢驗(yàn)裝置的氣密性。

(4)加藥品的順序?yàn)橄裙腆w后液體。

(5)實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)應(yīng)先撤導(dǎo)管后撤酒精燈，防止倒吸。第10頁(yè)，共32頁(yè)，2023年，2月20日，星期四

請(qǐng)用如圖所示儀器設(shè)計(jì)一個(gè)電解飽和食鹽水并測(cè)定電解時(shí)產(chǎn)生的H2的體積和檢驗(yàn)Cl2的實(shí)驗(yàn)裝置。(提示：Cl2可與KI反應(yīng)生成I2，I2使淀粉變藍(lán)。)(1)所選儀器連接時(shí)，各接口的順序是(填各接口的字母代號(hào))：A接________、________接________；B接________、________接________。(2)證明產(chǎn)物Cl2的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是________。(3)實(shí)驗(yàn)測(cè)得產(chǎn)生的氫氣體積(已折算成標(biāo)準(zhǔn)狀況)為5.60mL，電解后溶液的體積恰好為50.0mL，則溶液中NaOH的物質(zhì)的量濃度為_(kāi)_______。GFH

DE

C淀粉碘化鉀溶液變藍(lán)0.01mol·L－1第11頁(yè)，共32頁(yè)，2023年，2月20日，星期四【思路指引】考查Cl2的工業(yè)制法及原理，熟練掌握化學(xué)方程式的書(shū)寫(xiě)及電極產(chǎn)物，特別注意題意的要求?！窘馕觥糠磻?yīng)器兩邊所選用的各儀器接口連接順序?yàn)锳接貯氣瓶的G→F，把水?dāng)D入量筒上的H導(dǎo)管，用量筒測(cè)量出排出的水量，以測(cè)定產(chǎn)生H2的體積，B接洗氣瓶的D→E，生成的Cl2在洗氣瓶中使淀粉碘化鉀溶液變藍(lán)，多余的Cl2通入燒杯里的C導(dǎo)管，已知電解產(chǎn)生的H2物質(zhì)的量為：n(H2)＝＝0.00025mol，由電解化學(xué)方程式知n(NaOH)＝2n(H2)＝0.0005mol，則c(NaOH)＝＝0.01mol·L－1?！敬鸢浮?/p>

(1)

(2)(3)第12頁(yè)，共32頁(yè)，2023年，2月20日，星期四1.某學(xué)生設(shè)計(jì)如下實(shí)驗(yàn)裝置用于制備純凈的Cl2。(1)裝置中有五處錯(cuò)誤，請(qǐng)指出①________________，②________________，③________________，④________________，⑤________________。(2)在更正后的裝置圖中，洗氣瓶(凈化氣體)中的飽和食鹽水、濃硫酸、氫氧化鈉溶液的作用分別是：①飽和食鹽水的作用：__________________________________________________；②濃硫酸的作用：____________________________________________________；③氫氧化鈉的作用：_________________________________________________________。

用長(zhǎng)頸漏斗錯(cuò)誤，應(yīng)用分液漏斗不能用稀鹽酸，應(yīng)用濃鹽酸沒(méi)有用酒精燈，應(yīng)用酒精燈加熱盛濃硫酸的洗氣瓶和盛飽和食鹽水的洗氣瓶位置顛倒，應(yīng)更換位置盛飽和食鹽水洗氣瓶中的進(jìn)氣導(dǎo)管未插入液面，出氣導(dǎo)管不應(yīng)插入液面除去混在氯氣中的HCl

除去混在氯氣中的水蒸氣吸收多余的氯氣，防止污染環(huán)境第13頁(yè)，共32頁(yè)，2023年，2月20日，星期四【解析】從實(shí)驗(yàn)原理上來(lái)說(shuō)，氯氣是用濃鹽酸與二氧化錳在加熱的條件下制取，不能用稀鹽酸，因稀鹽酸還原性弱，與二氧化錳不反應(yīng)；這樣制得的氯氣中混有HCl和水蒸氣，應(yīng)依次通過(guò)盛有飽和食鹽水和濃硫酸的洗氣瓶將其除去；因氯氣有毒，應(yīng)用尾氣吸收裝置，以避免對(duì)環(huán)境的污染；因氯氣比空氣重，應(yīng)用向上排空氣法收集?！敬鸢浮?/p>

(1)①用長(zhǎng)頸漏斗錯(cuò)誤，應(yīng)用分液漏斗②不能用稀鹽酸，應(yīng)用濃鹽酸③沒(méi)有用酒精燈，應(yīng)用酒精燈加熱④盛濃硫酸的洗氣瓶和盛飽和食鹽水的洗氣瓶位置顛倒，應(yīng)更換位置⑤盛飽和食鹽水洗氣瓶中的進(jìn)氣導(dǎo)管未插入液面，出氣導(dǎo)管不應(yīng)插入液面(2)①除去混在氯氣中的HCl

②除去混在氯氣中的水蒸氣③吸收多余的氯氣，防止污染環(huán)境第14頁(yè)，共32頁(yè)，2023年，2月20日，星期四二、氯氣的性質(zhì)

1．氯氣的物理性質(zhì)

Cl2在通常情況下呈

，是一種有

氣味的有毒氣體。在低溫和加壓的條件下可轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)(稱(chēng)為

)和固態(tài)。25℃時(shí)，1體積的水可溶解約2體積的氯氣。黃綠色強(qiáng)烈刺激性液氯第15頁(yè)，共32頁(yè)，2023年，2月20日，星期四2．氯氣的化學(xué)性質(zhì)

(1)

。除了像金(Au)、鉑(Pt)這樣的極不活潑的金屬以外，其他的金屬幾乎都能在常溫或加熱的條件下與氯氣發(fā)生化合反應(yīng)生成金屬氯化物，像鐵這樣具有可變化合價(jià)的金屬與氯氣反應(yīng)時(shí)，金屬一般顯較高或

?；瘜W(xué)方程式為：

氯氣能與金屬反應(yīng)最高化合價(jià)第16頁(yè)，共32頁(yè)，2023年，2月20日，星期四(2)氯氣能與

。氫氣、磷、硅等許多非金屬單質(zhì)都能在一定條件下與氯氣發(fā)生化合反應(yīng)?；瘜W(xué)方程式為：【注意】氯氣和氫氣反應(yīng)時(shí)，條件不同，現(xiàn)象不同，但產(chǎn)物相同。純凈的H2在Cl2中安靜地燃燒，發(fā)出

火焰，并生成大量

；H2和Cl2混合后，在

照射下，能迅速化合而發(fā)生

。蒼白色白霧強(qiáng)光爆炸非金屬反應(yīng)H2+Cl2====2HCl點(diǎn)燃第17頁(yè)，共32頁(yè)，2023年，2月20日，星期四(3)氯氣能與

。在常溫下，氯氣與堿溶液發(fā)生反應(yīng)，除了生成水以外，一般還生成金屬氯化物(鹽酸鹽)和金屬次氯化物(次氯酸鹽)?；瘜W(xué)方程式為：“84消毒液”的消毒劑的有效成分是

，漂白粉有效成分是

?；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)中，殘余的氯氣可以用

吸收，防止氯氣污染環(huán)境。

堿反應(yīng)NaClOCa(ClO)2氫氧化鈉溶液Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O2Cl2＋2Ca(OH)2===CaCl2＋Ca(ClO)2＋2H2O第18頁(yè)，共32頁(yè)，2023年，2月20日，星期四(4)Cl2和水的反應(yīng)①氯水a(chǎn)．氯氣的水溶液叫

。溶于水中的部分Cl2與水反應(yīng)，化學(xué)方程式為。b．氯水的成分：三種分子：

，四種離子：

。c．氯水的酸性：次氯酸的酸性弱于碳酸。漂白粉漂白原理：Ca(ClO)2＋CO2＋H2O===CaCO3↓＋2HClO。d．氯水的強(qiáng)氧化性(HClO，Cl2)：氯水的漂白殺菌都是HClO的

所致。如：氯水中加入紫色石蕊試液

。e．氯水的不穩(wěn)定性(HClO)：次氯酸不穩(wěn)定，見(jiàn)光可分解：，所以氯水用棕色瓶保存，若長(zhǎng)期存放氯水，氯水的氧化性

，酸性

。Cl2、H2O、HClOH＋、Cl－、OH－、ClO－強(qiáng)氧化性變紅(H＋)后褪色(HClO能使有機(jī)色素褪色2HClO2HCl＋O2減弱增強(qiáng)氯水Cl2＋H2O?HCl＋HClO第19頁(yè)，共32頁(yè)，2023年，2月20日，星期四實(shí)驗(yàn)操作實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象結(jié)論有色布條

.氯水

漂白作用有色布條

.干燥的氯氣

漂白作用②次氯酸(HClO)a．弱酸性：比碳酸酸性弱。b．不穩(wěn)定性：只存在于水溶液中，在光照下易分解釋放出O2，反應(yīng)方程式為：

；c．強(qiáng)氧化性：能殺菌、消毒，具有漂白作用。2HClO2HCl＋O2↑褪色不褪色有沒(méi)有第20頁(yè)，共32頁(yè)，2023年，2月20日，星期四二、氯水的成分及性質(zhì)1．反應(yīng)原理及成分Cl2＋H2OH＋＋Cl－＋HClOHClOH＋＋ClO－2HClO2HCl＋O2↑新制氯水中，所含的分子有：Cl2、H2O、HClO；離子有：H＋、Cl－、ClO－、OH－(少量)。2．氯水的性質(zhì)氯水的多種成分決定了它具有多重性質(zhì)：(1)Cl2的強(qiáng)氧化性；(2)HCl的強(qiáng)酸性；(3)HClO的強(qiáng)氧化性、弱酸性；第21頁(yè)，共32頁(yè)，2023年，2月20日，星期四所加試劑參與反應(yīng)的微粒實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象離子方程式或解釋AgNO3溶液Cl－白色沉淀Cl－＋Ag＋===AgCl↓Na2CO3固體H＋有氣泡產(chǎn)生2H＋＋CO32－===CO2↑＋H2O有色布條HClO布條顏色褪去發(fā)生氧化還原反應(yīng)FeCl2溶液Cl2溶液變棕黃色2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－石蕊溶液HClO、H＋先變紅后褪色酸性和漂白性鎂粉H＋氯水的顏色褪去并有氣泡產(chǎn)生Mg＋2H＋===Mg2＋＋H2↑(4)Cl－的性質(zhì)。在不同的反應(yīng)中，氯水起作用的成分不同，現(xiàn)列表如下：第22頁(yè)，共32頁(yè)，2023年，2月20日，星期四【提示】

(1)不同。漂白粉中的Ca(ClO)2在酸性溶液中具有強(qiáng)氧化性，使有色物質(zhì)被氧化而褪色，而木炭則具有強(qiáng)的吸附性，可吸附色素而使紅墨水褪色。

2.(1)漂白粉和木炭都能使紅墨水褪色，其原理相同嗎？(2)漂白粉露置于空氣中會(huì)變質(zhì)，發(fā)生的主要反應(yīng)有哪些？(2)Ca(ClO)2＋CO2＋H2O===CaCO3↓＋2HClO,2HClO2HCl＋O2↑。第23頁(yè)，共32頁(yè)，2023年，2月20日，星期四3．氯氣的用途(1)氯氣是一種重要的化工原料，在生產(chǎn)和生活中應(yīng)用十分廣泛。(2)自來(lái)水消毒，但因與水中的有機(jī)物反應(yīng)產(chǎn)生有害物質(zhì)，目前已試用新的消毒劑，如二氧化氯(ClO2)、臭氧(O3)等。第24頁(yè)，共32頁(yè)，2023年，2月20日，星期四氯水液氯物質(zhì)類(lèi)別粒子種類(lèi)H2O、Cl2、HClO、H＋、Cl－、ClO－、OH－(少量)等主要性質(zhì)______色溶液，____導(dǎo)電，具有氯氣的性質(zhì)及酸性、漂白性等____色液體，____導(dǎo)電，具有氯氣的性質(zhì)存在條件常溫常壓下可存在，不宜久置，必須隨用隨制常溫常壓下不能存在保存方法棕色瓶盛裝，放在陰涼處特制耐壓鋼瓶中填表完成氯水和液氯的比較混合物純凈物Cl2黃綠能黃綠不第25頁(yè)，共32頁(yè)，2023年，2月20日，星期四

某學(xué)生用下圖所示的方法研究物質(zhì)的性質(zhì)，其中氣體A的主要成分是氯氣，雜質(zhì)是空氣和水蒸氣?；卮鹣铝袉?wèn)題：(1)該項(xiàng)研究(實(shí)驗(yàn))的主要目的是__________________。(2)濃H2SO4的作用是____________________。與研究目的直接相關(guān)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是__________________________________________。(3)從物質(zhì)性質(zhì)方面來(lái)看，這樣的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)還存在事故隱患，事故表現(xiàn)是______________________。請(qǐng)?jiān)谏蠄D的D處以圖的形式表明克服事故隱患的措施。比較Cl2與HClO誰(shuí)有漂白性吸收氣體A中的水蒸氣B內(nèi)的布條不褪色，C內(nèi)的布條褪色Cl2污染空氣第26頁(yè)，共32頁(yè)，2023年，2月20日，星期四【思路指引】本題考查了Cl2和H2O、Cl2和NaOH溶液反應(yīng)的化學(xué)性質(zhì)，并且強(qiáng)調(diào)有毒氣體不能直接排放到空氣中，強(qiáng)化了防污染意識(shí)。【解析】干燥的Cl2本身無(wú)漂白性，Cl2與H2O反應(yīng)生成的HClO有漂白性，Cl2有毒，Cl2易與NaOH溶液發(fā)生反應(yīng)：Cl2＋2NaOH===NaClO＋NaCl＋H2O。對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)和工業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)生的含氯尾氣都要作無(wú)害化處理?！敬鸢浮?/p>

(1)比較Cl2與HClO誰(shuí)有漂白性(2)吸收氣體A中的水蒸氣B內(nèi)的布條不褪色，C內(nèi)的布條褪色(3)Cl2污染空氣如下圖所示第27頁(yè)，共32頁(yè)，2023年，2月20日，星期四