氯气工业制法
工业上通常用电解饱和氯化钠溶液的方法制取氯气:
1、将饱和的氯化钠溶液倒入电解池中，用碳棒和电池连接并放入溶液中。
2、通过电池的正负极来判断碳棒的阳极和阴极，与电池正极相连的是阳极，另外一端为负极，在阴极滴加无色酚酞试液。
3、打开电源可以看到碳棒的阳极和阴极均有气体产生，阴极溶液颜色变红，这是生成了碱性物质氢氧化钠。阳极的气体为黄绿色，有刺激性气味，此气体就是氯气。
氯气的制备方程式 氯气是一种重要的有机化学原料，它具有消毒和消毒等作用，并可用于合成多种有机物，被广泛用于工业材料，农业和其他行业中。由于氯气具有极强的毒性，因此它的安全性受到严格的限制。本文就介绍氯气的制备方程式。 氯气的制备主要有两种方法：催化氯化反应和电化学制备反应。 催化氯化反应： 公式：2HCl + 2NaCl Cl2 + 2NaHCl 这种方法的制备氯气的关键环节是用热氯化反应体系中的氯原 子催化氯化氢气，它运行在烟气气体循环下，将氢气反应到氯原子，释放氯气。反应所释放出来的氯气纯度可以达到99.2%以上，对大多数应用它是足够的。 电化学制备反应： 公式：2H2 + Cl2 2HCl + 2e- 这种方法是通过将氢气与氯原子进行电化学反应，用氢气取代氯原子生成氯气，由于氢气可以扩散，氯原子可以高效的被氢气取代，反应产物也可以达到99.8%以上的纯度，这种方法的优点是可以制备出高纯度的氯气，但不适合大规模生产。 以上两种方法都是目前氯气制备的主要方法，其不仅可以达到一定的消毒效果，而且能够满足大多数应用的纯度要求。不过，由于氯气的毒性，在制备过程中仍需要做好安全防护措施，确保安全环境。 另外，氯气在工业生产过程中也需要对氯气进行净化，才能满足
各种应用的要求。净化表明了氯气含量比空中的氯气更高。其净化方法主要有氯气的冷凝精馏，气体吸收过滤法，毛细过滤法和分子筛吸附法等。 本文主要介绍了氯气的制备及净化方法，总结而言，氯气的制备方法主要有催化氯化反应和电化学制备反应，而氯气的净化方法则主要采用冷凝精馏、吸收过滤法、毛细过滤法和分子筛吸附法等。随着工业化、农业化、信息化和绿色发展的不断推进，氯气将在更多的领域发挥作用。
氯气生产安全 氯(Cl)是化学元素之一。通常所说的氯，是指分子氯(Cl2)而言的，分子氯由约76％的氯－35和24％的氯－37构成。气态氯称为氯气，液态氯称为液氯。氯是最重要的基本化工原料之一，用途极广。 生产工艺氯的工业生产方法是电解食盐水。当前流行的工艺是隔膜法电解和离子膜法电解。原盐经溶解、沉降分离出杂质并制成饱和精盐水，通入隔膜电解槽(或离子膜电解槽)，在直流电作用下发生电解，在槽的阳极室生成氯气，阴极室内生成碱液和氢气(见图1隔膜法盐水电解工艺流程图)，生产是连续进行的。 图1 隔膜法盐水电解工艺流程 由于氯气输送贮存困难，而氯气易于液化，液氯贮存和长程运输又比氯气方便得多，所以液氯常以很大规模生产，有低压、中压、高压三种液化工艺(见图2液氯生产工艺流程图)。
图2 液氯生产工艺流程 职业危害液氯的沸点是－33．97℃，氯气的相对密度是2．485(空气＝1)。因此，液氯一旦大量泄漏，会迅速蒸发形成低温氯气云团并低空漂移、扩散，对人和环境产生灾难性的后果。 中毒——中毒是氯气生产最主要的职业危害。氯气是强烈刺激性气体，属高毒类。我国卫生标准规定的最高容许浓度为1mg／m3。氯气对人有急性毒性和慢性影响，但未见致畸、致突变和致癌的报道。人对氯耐受的个体差异主要反映在低浓度阶段，高浓度长时间接触无一例外地会造成严重伤亡。 氯气的急性毒性：眼及上呼吸道刺激反应一般于24小时内消退；轻度中毒主要表现为支气管炎或支气管周围炎；中度中毒可有支气管肺炎、间质性肺水肿或局限的肺泡性肺水肿；重度中毒则引起广泛、弥漫性肺炎或肺泡性肺水肿、咯大量白色或粉红色泡沫痰、呼吸困难、明显紫绀、窒息、昏迷可出现气胸、纵膈气肿等并发症，甚至猝死。氯气对人的急性毒性见下表。 氯气的慢性影响：在含氯不高于7．5mg／m3的大气环境中长期工作，一部分人中可有早期气道阻塞性病变倾向，慢性支气管炎发病增加；个别人中可有哮喘发作、肺气肿、神经衰弱综合征或伴有胃炎症状，但无生命危险，也不会因而升高死亡率；皮肤暴露部位可有灼热发痒感，往往发生氯痤疮；有的还可发生牙齿酸蚀症。 爆炸——在空气中氯不会自行燃烧、爆炸，但它是强氧化剂，像氧一样可以助燃。还原性气体和许多有机物都可以与氯发生剧烈反应，失控时就会爆炸；以往事故表明，液氯生产中的物理爆炸应予以重视，它多因设备缺陷和超量充装造成设备崩裂而引起；另外，由于原盐、水和其他生产原料含氮(尤其是氨和铵盐)，生产过程中可转化成三氯化氮，在其浓度和其他条件适合情况
考点37 氯气的实验室及工业制法 聚焦与凝萃 1．掌握氯气的实验室制法； 2．了解氯气的工业制法。 解读与打通 常规考点 1．氯气的实验室制法 （1）反应原理：MnO 2＋4HCl(浓)=====△MnCl 2＋Cl 2↑＋2H 2O ①盐酸是浓盐酸，一般为12mol·L －1、1.9g·mL －1 ，稀溶液中的HCl 不能被MnO 2氧化；HCl 是还原剂，但还表现出酸性。 ②必须加热，在常温下，MnO 2与浓盐酸是不反应的。 （2）实验装置图： 图中：A 是分液漏斗，加浓盐酸；B 是圆底烧瓶，用于反应，液体不超过容积的2/3，加热时必须垫石棉网；C 是洗气瓶，瓶中装饱和食盐水，除去Cl 2中混有的HCl(氯气在饱和食盐水中比在水中溶解度小，可减少氯气的损耗)；D 是洗气瓶，瓶中装浓H 2SO 4，干燥Cl 2；E 为收集装置，用向上排空气法收集Cl 2，进气管伸入集气瓶的底部；F 是尾气吸收装置，因氯气有毒，多余氯气要用NaOH 的溶液将其吸收(用水和石灰水吸收效果都不好。) （3）氯气的检验： 氯气可用湿润的KI 淀粉试纸检验，试纸变蓝，其原理是：Cl 2＋2KI=2KCl ＋I 2，置换出的碘与淀粉反应生成蓝色物质。 隐性考点 2．工业制法——电解饱和食盐水法 2NaCl ＋2H 2O=====通电2NaOH ＋H 2↑＋Cl 2↑ 融合与应用 例1．实验室用如下图所示装置制备Cl 2，并进行Cl 2的性质实验。
（1）A中加入KMnO4固体(反应后产物是MnCl2)，B中盛有浓盐酸，烧瓶中发生反应的化学方程式为 。 （2）C中盛有紫色石蕊试液，C中的现象是；D中有白色沉淀生成，D中盛放的试剂可能是；E 中溶液由无色变为蓝色，E中盛放的试剂可能是。 （3）F中一般盛放，其作用是。 【答案】 （1）2KMnO4＋16HCl(浓)=2KCl＋2MnCl2＋5Cl2↑＋8H2O （2）先变红后褪色AgNO3溶液KI淀粉溶液 （3）NaOH溶液吸收多余的Cl2 （2）产生的Cl2通入紫色石蕊试液中，Cl2与水反应产生的盐酸使石蕊由紫色变为红色，产生的HClO又可将红色漂白。Cl2通入D中产生白色沉淀，应为Cl2与H2O反应产生的HCl与Ag＋作用产生AgCl的结果，E中溶液由无色变成蓝色应是KI与Cl2反应产生的I2与淀粉作用的结果。（3）吸收尾气中的Cl2常用NaOH溶液，反应的化学方程式为Cl2＋2NaOH=NaCl＋NaClO＋H2O。例2．现在工业上主要采用离子交换膜法电解饱和食盐水制取H2、Cl2、NaOH。请回答下列问题：（1）在电解过程中，与电源正极相连的电极上所发生的电极反应式为。 （2）电解之前食盐水需要精制，目的是除去精盐中Ca2+、Mg2+、SO42-等杂质离子，使用的试剂有：a．Na2CO3 b．Ba(OH)2溶液 c．稀盐酸 其合理的加入顺序为（填试剂序号） （3）如果在容积为10 L的离子交换膜电解槽中，1 min可在阴极产生11.2 L（标准状况）Cl2，这时溶液的pH是（设体积维持不变）。 （4）Cl2常用于自来水的消毒杀菌，现有一种新型消毒剂ClO2，若它们在杀菌过程中的还原产物均为Cl-，消毒等量的自来水，所需Cl2和ClO2的物质的量之比为。 【答案】（1）2Cl--2e-=Cl2↑（2）b a c （3）13 （4）5∶2
氯碱工业：以电解食盐水为基础制取氯气等产品的工业称为“氯碱工业”。化学方程式为：2NaCl + 2H2O 2NaOH + H2 ↑+ Cl2↑ 实验装置图及分析： 【注意】 1、电解食盐水，产生的气体体积比为1：1。 2、检验Cl 2 的反应为2KI + Cl 2 ==2KCl + I 2 ，淀粉遇碘变蓝色。 3、Cl 2 与NaOH可发生反应，两极产物必须隔开。 通电
阳离子交换魔法电解饱和食盐水:阳离子交换膜有很好的选择性，它只允许阳离子通过，不允许阴离子和分子通过。 优点： 1、能防止阴极产生的H 2和阳极产生的Cl 2 相混合而爆炸 2、能避免Cl 2 和NaOH溶液作用而影响烧碱的质量 氯碱厂选址与经济效益 1、生产主要原料食盐，应建在海岸的附近处 2、生产的产品主要是烧碱、氯气和氢气，应建在使用这些产品的工厂较近的地方 3、氢气易燃易爆，氯气有毒，应建在人口稀疏的地方 4、生产要消耗大量的电能，应建在电力供应充足的地方 【例】某学生想制作一种家用环保型消毒液发生器，用石墨作电极电解饱和氯化钠溶液。通电时，为使Cl2被完全吸收制得有较强杀菌能力的消毒液，设计了如图的装置，则对电源电极名称和消毒液的主要成分判断正确的是 ( B ) A．a为正极，b为负极；NaClO和NaCl B．a为负极，b为正极；NaClO和NaCl C．a为阳极，b为阴极；HClO和NaCl D．a为阴极，b为阳极；HClO和NaCl
反应原理：4HCl(浓)＋MnO 2 MnCl 2 ＋2H 2 O＋Cl 2 ↑ 实验装置： 完整的制气装置： ①发生装置②净化装置③干燥装置④收集装置⑤尾气吸收 【注意】 1、主要仪器：分液漏斗、圆底烧瓶、铁架台、石棉网、酒精灯、集气瓶、烧杯、 导管、双孔橡皮塞等 A.为什么用分液漏斗装盐酸？又让盐酸缓慢地注入，而不是一次将浓盐 酸注入烧瓶里？ B. 为什么用浓盐酸和二氧化锰制取氯气时，要缓缓加热，不能强热？ A.用分液漏斗可以控制液体的用量，避免生成的氯气过多。 B.浓盐酸有很强的挥发性，强热时能挥发出大量的氯化氢气体和水蒸气， 而使制得的氯气中含有大量的杂质；另一方面，又降低了HCl的利用率
工业制氯气的方法 工业制氯气的方法有多种，下面将详细介绍几种常用的方法。 1. 电解氯化钠法： 这是目前最主要的工业制氯气的方法。首先将氯化钠溶解在水中形成氯化钠溶液，然后通过电解设备，将氯化钠溶液分解为氯气、氢气和氢氧化钠。电解槽两端放置阴极和阳极，在电流的作用下，阴极产生氢气，阳极产生氯气。氯气被收集并压缩，氢气则大部分用作能源或二次加工。 2. 氯碱法： 这是另一种常用的工业制氯气的方法。氯碱法包括氯化钠法和石膏法两种方式。氯化钠法的原理和电解氯化钠法相同，只是使用的电解设备不同。石膏法是将氯化钠和石膏反应生成氯化钙和硫酸钠，再用稀酸将氯化钙分解为氯气和盐酸。氯气通过压缩收集。 3. 氯气氧化法： 这种方法是通过将二氧化锰和盐酸反应，生成氯气和锰(II)氯化物。具体反应式为：2MnO2 + 4HCl →2Cl2 + 2MnCl2 + 2H2O。氯气通过压缩收集。 4. 热氧化法： 这种方法是通过将氯化钠与含氧化合物（如硫酸铜、氧化铜等）反应，在高温下氯化钠氧化产生氯气。具体反应式为：2NaCl + 2CuO →2CuCl + O2 + Na2O。
氯气通过压缩收集。 5. 碱液法： 这种方法是通过将二氧化锰和氢氧化钠反应，生成氯气和锰(II)氢氧化物。具体反应式为：2MnO2 + 2NaOH →2NaMnO2 + H2O + Cl2。氯气通过压缩收集。 6. 湿法氧化法： 这种方法是通过氯气在水中的溶解产生次氯酸，然后将次氯酸加热，分解产生氯气和水。具体反应式为：2Cl2O + 2H2O →4HCl + O2。氯气通过压缩收集。 工业制氯气的选择主要取决于制氯气的成本、效率、安全性等因素。其中，电解氯化钠法在工业中应用最为广泛，因其具有高纯度、高效率、低能耗和环保的特点。此外，氯碱法也是一种常用的制氯气方法，尤其在中国和美国等国家，氯碱法制氯气的产量很大。 制氯气是重要的工业过程，氯气在多个行业中有广泛的应用，如化工、食品加工、水处理、纺织等。然而，由于氯气具有毒性、易燃易爆等危险性，所以在制氯气的过程中必须要严格控制工艺和安全操作，以确保生产过程的安全性。
氯气的制法化学方程式 氯气（Cl2）是一种黄绿色的有毒气体，常用于消毒、漂白和水处理等工业和实验室应用中。氯气的制法主要有以下几种方法： 1. 氯化铁与硫酸反应法： 氯化铁（FeCl3）与浓硫酸（H2SO4）反应可以生成氯气。反应方程式如下： 2FeCl3 + 6H2SO4 → 2Fe(SO4)3 + 6HCl 这种方法中，氯化铁充当了氯的源头，而硫酸则起到了催化剂的作用。在反应过程中，硫酸提供了所需的酸性环境，促进了氯化铁和硫酸之间的反应。产生的氯气可以通过升华或溶解在水中收集。2. 氯化钠与浓硫酸反应法： 氯化钠（NaCl）与浓硫酸反应也可以生成氯气。反应方程式如下：2NaCl + H2SO4 → Na2SO4 + 2HCl 在这个反应中，氯化钠和硫酸反应生成氯化氢和硫酸钠。由于氯化氢是一种强酸，它会进一步分解为氯气和水。因此，这种方法也可以制备氯气。 3. 氯化钾与二氧化锰反应法： 氯化钾（KCl）和二氧化锰（MnO2）反应可以产生氯气。反应方程式如下： 2KCl + 2MnO2 → 2KClO3 + 2MnO + 2Cl2
2KClO3 → 2KCl + 3O2 在这个反应中，氯化钾和二氧化锰反应生成高氯酸钾和氯气。高氯酸钾在加热的条件下分解为氯化钾和氧气，同时释放出氯气。 4. 氢氧化钠与次氯酸反应法： 氢氧化钠（NaOH）与次氯酸（HClO）反应可以生成氯气。反应方程式如下： 2NaOH + Cl2O → NaCl + NaClO + H2O 在这个反应中，次氯酸和氢氧化钠反应生成氯化钠和次氯酸钠。次氯酸钠进一步分解为氯化钠和氯气。 以上是制备氯气的几种常见方法，每种方法都有其特点和适用范围。无论使用哪种方法，都需要注意安全操作，避免氯气泄露和接触。氯气具有强烈的刺激性和腐蚀性，对人体和环境都有一定的危害。因此，在进行氯气制备实验时，需要在通风良好的实验室中进行，并配备好相应的安全设施和防护措施，以确保实验人员的安全。
工业制备氯气离子方程式 氯气（Cl2）是重要的一种工业气体，可以用来制备多种有机、无机和金属氯化物。因此了解氯气离子方程式，对工业制备氯气至关重要。 氯气是一种无色、有毒气体，其气体分子量为70.91 g/mol，熔点-101.5℃，沸点-34.04℃，摩尔折射率1.489。它是一种双原子分子，由二氧化氯（Cl2）形成，因此它的气体分子量是Cl2的两倍，因此氯气的化学式为Cl2。 氯气离子方程式反映了氯气在溶液中的反应性能。氯气可以通过氧化作用产生多种氯离子，如氯离子(Cl-)和氯离子酸根(ClH-)。氯气的氧化反应可以写成以下反应方程： Cl2 + H2O -> Cl- + ClH- + H+ 氯气的氯离子可以在水中稳定存在，而氯离子酸根通常会挥发或结晶。这是因为氯离子酸根是极性分子，其与水构成包氢键，当升高时，失去其氢键而挥发或结晶。 此外，氯离子也可以通过氧化作用产生多种氯化物，如氯化钠（NaCl）和氯化钾（KCl）等，反应方程式可以表示成： Cl2 + Na -> NaCl + Cl- Cl2 + K -> KCl + Cl- 由于氯气具有很强的氧化性，它也可以通过氧化反应产生多种HCl、HF和Cl2O等有机和无机氯化物。 例如，氯气可以通过氧化反应产生氢氯化钠（NaCl），反应方程
式可以写成： Cl2 + NaOH -> NaCl + H2O 同样，氯气还可以通过氧化反应产生其他金属氯化物，如氯化铝（AlCl3）、氯化镁（MgCl2）、氯化钙（CaCl2）和氯化锌（ZnCl2）等，反应方程式可以写成： Cl2 + 2Al -> AlCl3 + Al Cl2 + 2Mg -> MgCl2 + Mg Cl2 + 2Ca -> CaCl2 + Ca Cl2 + 2Zn -> ZnCl2 + Zn 另外，氯气还可以与其他气体发生反应，如与氢气(H2)反应排出氯化氢（HCl），反应方程式可以写成： Cl2 + H2 -> 2HCl 氯气还可以与氨（NH3）发生反应，排出氯化氨（NH4Cl），反应方程式可以写成： Cl2 + 2NH3 -> NH4Cl + NCl3 总之，以上就是氯气在溶液中发生反应的一些简单方程式，它们有助于我们了解氯气的物理性质和化学性质，从而帮助我们制备各种有机、无机和金属氯化物。 然而，在实际应用中，氯气反应通常是多步反应，通常还会有其他反应物，因此这些反应的方程式略有不同。一般情况下，在工业制备氯气过程中，需要使用蒸馏水或另一种浓缩剂，以提高溶液中氯气含量，进而提高反应效率。有时，还可以通过加热或加压来加速反应，
制备氯气的方法 氯气（Cl2）一种极为重要的有机合成原料和医药中间体，它在生产高分子材料、合成染料、精细有机合成香料等方面都发挥着不可替代的作用。氯气由于具有极强的毒性和腐蚀性，其制备技术具有一定的难度。本文旨在介绍氯气的制备方法。 一、氯气的物理和化学性质 氯气是一种淡黄色的气体，在室温下稳定性较好，其饱和蒸气在大气压下的平衡温度为42.2℃。氯气在空气中弥散很快，并且具有腐蚀性，可引起眼、鼻、咽喉痛等症状，还有毒性，所以必须按照安全规程进行操作。 氯气是由氯原子组成的，氯原子是一种非常活泼的原子，它们能够很容易结合形成氯化物，比如氯化钠。因此，氯气能够与其他各种化合物发生反应，比如能够与水反应形成氯酸，与有机物反应生成有机氯化物，在有机合成中起到重要作用。 二、制备氯气的方法 1、氯气电解法 氯气电解法是目前用来制备氯气的最常用方法。它是通过传统的电解技术，将带有氯酸和NaClO3的原料溶液通过电解使其产生活泼的氯气气体。由于氯气是气体，大多数传统电解装置只能分离出一小部分氯气。因此，采用这种方法制备氯气的效率低，不适合大规模的工业制备。 2、电离法
电离法是利用高压放电的原理，将氯原料溶液进行电离，使其形成氯气气体。由于高压放电可以分解氯原料溶液，大量的氯气可以分离出来，因此，电离法比氯气电解法的效率高得多，可大规模用于氯气的工业制备。 3、氯气蒸馏法 氯气蒸馏法也称Google共沸蒸馏法，其原理是通过加热升华氯气，使其饱和蒸汽把氯气从有机原料溶液中分离出来。与氯气电解法相比，氯气蒸馏法的效率比较高，可大规模应用于氯气的工业制备。 三、制备氯气的工业操作 1、安全措施 氯气具有极强的毒性和腐蚀性，因此，在制备氯气时必须按照安全操作规程进行操作，并采取有效的安全措施，防止意外发生。 2、设备准备 在制备氯气之前，首先要准备制备设备。根据工艺的不同，制备氯气时可以使用电解装置、高压电离装置或者Google共沸蒸馏装置等不同的设备。 3、原料准备 根据工艺要求，原料溶液是用氯原料和NaClO3混合溶于水中，形成氯气溶液。在氯气溶液的制备过程中，应该规范操作，确保每一步都达到规定的标准。 4、制备过程 制备氯气的过程有很多种不同的制备方法，具体实施应根据工艺