制取氯气时盐酸的最低浓度是多少

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制取氯气时盐酸的最低浓度是多少?
刘永霜
(贵阳市修文中学 550200)
实验室制取氯气时用的药品是浓盐酸和MnO 2,利用氧化剂把盐酸中的氯离子氧化成单质氯,其实质是一个氧化还原反应,那么,盐酸的最低浓度是多少呢?现从理论上加以分析,供各位同仁参考。

反应方程: MnO 2(s) + 4HCl = MnCl 2 + 2 H 2O + Cl 2(g) 离子方程为:O H S Cl Mn H Cl s MnO 22222)(42)(++=++++-
查表可知:v Mn MnO 23.122/=+θϕ v Cl Cl 36.1/2=-θϕ
氧化剂的还原反应为:
O H Mn e H s MnO 222224)(+=++++
根据能斯特方程式得: ][][lg 20592.023.1][lg 0592.024+++=+
=Mn H n E E 还原型氧化型ο 还原剂的氧化反应为: )(222g Cl e Cl =--
2]
[lg 20592.036.12-+=Cl P E Cl 则:
4224
22][][][lg 20592.0)36.123.1(][][][lg 0592.022+-++-+--=+∆=∆H Cl P Mn H Cl P Mn n E E Cl Cl ο
△ E >O 时,氧化还原反应可以自发进行。

所以,只需要计算出△E >O 时的氢离子的浓度,即可求出盐酸的浓度。

设atm P Cl 1
2=,m Mn 1][2=+. 则 ][][+-=H Cl 所以: ]lg[30592.013.0]lg[62
0592.013.0]lg[2
0592.013.0][1lg 20592.013.06
6
++++⨯+-=⨯+-=+-=-
-=∆H H H H E ∴ ]lg[30592.013.0+⨯+-H >O
∴ ]lg[+H >0.13/0.0592×3=0.732
∴ ][+H >5.4(M)
即:盐酸的浓度最低为5.4M 时,反应就可以进行。

考虑到浓盐酸的挥发等因素,盐酸的浓度大于6M 就可以了。

市售浓盐酸的浓度大约为12M ,所以,将浓盐酸适当加水稀释就可以用来制取氯气。

参考文献:
1、郝金声著:中学化学实验研究 贵阳:贵州科学出版社[M].2004.
2、西南师范大学化学系主编:中学化学教学法实验 北京:高等教育出版社
1986.
3、人民教育出版社化学室.化学(必修加选修)第二册[M]。

人民教育出版社,
2007.
4、江淋才.物理化学[M].北京:高等教育出版社,1987.。