高一化学:氯气的生产原理
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第八节氯气的制备及性质氯气的战争:在第一次世界大战期间,德军在比利时的伊普雷战役中使用了用氯气制造的毒气弹(180吨液态氯气)。
一阵黄绿色的云雾飘过后,英法联军人人感到胸闷气短,40分钟后约有1.5万人中毒,5000多人死亡。
造成英法联军5000多名士兵中毒死亡,战场周围的大量野生动物也因为中毒相继死去。
但是,群兽中唯独野猪安然无恙。
于是,专家迅速进行了实地考察和研究,发现当野猪嗅到强烈刺激的气味后,就习惯地用嘴巴用力拱地,被拱后颗粒疏松的泥土,对毒气起到了过滤和吸附的作用。
野猪巧妙地利用大自然赐予的防毒工具,在这场化学战中幸免于难。
于是,科学家们不久后就仿照猪嘴的外形设计,制造出了第一批防毒面具,并一直沿用至今。
一、氯气的物理性质氯气分子是由两个氯原子构成的双原子分子。
通常状况下,氯气是一种黄绿色、密度比空气大、有刺激性气味的有毒气体,1体积水可以溶解大约2体积的氯气。
在压强为101KPa,温度为—34.6度时,氯气变成液氯。
继续将温度冷却到—101度时,液氯变成固态氯。
常温常压下干燥的氯气不与铁反应,因此通常将液氯存于钢瓶中,便于运输、储存和使用。
人吸入少量氯气会使鼻子和呼吸道粘膜受到刺激,引起胸部疼痛和咳嗽,吸入大量氯气会中毒死亡。
中毒后由于缺氧、肺动脉高压以及植物神经功能障碍等,可导致心肌损害及心律失常。
眼损害:氯可引起急性结膜炎,高浓度氯气或液氯可引起眼灼伤。
皮肤损害:液氯或高浓度氯气可引起皮肤暴露部位急性皮炎或灼伤。
吸入气体者立即脱离现场至空气新鲜处,保持安静及保暖。
眼或皮肤接触液氯时立即用清水彻底冲洗。
三、氯气的实验室制法1、反应原理:MnO2+4HCl(浓)====MnCl2+Cl2↑+2H2O2KMnO4+16HCl=2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O6HCl(浓)+KClO3=KCl+3Cl2↑+3H2O14HCl+K2Cr2O7===2KCl+2CrCl3+3Cl2↑+7H2O4HCl+Ca(ClO)₂=CaCl₂+2H₂O+2Cl₂↑{此反应需要的盐酸很稀,1mol/L便可以剧烈反应。
高一知识点氯气的工业生产高一知识点:氯气的工业生产氯气(Cl2)是一种常见的化学元素,有着广泛的应用。
它在工业生产中起着重要的作用,包括用于制造化肥、漂白剂、塑料等。
本文将详细探讨氯气的工业生产过程。
一、工业生产的原理与方法氯气的工业生产主要通过电解盐水的方式进行。
该过程称为氯碱法电解。
盐水中的氯离子(Cl-)在电解过程中被氧化成氯气,同时还有水分子被还原成氢气。
具体来说,氯碱法电解是通过电流通过铁网(阳极)和镍网(阴极)之间的盐水溶液来实现的。
这个装置称为电解槽,是氯气工业生产的核心设备。
二、电解槽的结构电解槽一般由钢制成,具有良好的耐腐蚀性和导电性。
它包括阳极和阴极的公私两端电极,并有一定的隔膜将阳极和阴极区分开来。
在电解槽中,阳极处的盐水溶液中的氯离子被氧化成氯气,同时在阴极处的溶液中的水分子发生还原反应,生成氢气。
氯气和氢气分别在阳极和阴极集中收集后被用于后续的工业生产过程。
三、电解槽操作条件的控制在氯碱法电解过程中,控制一些操作条件对于提高氯气的生产效率和质量至关重要。
1. 温度控制:较高的温度有利于盐水溶解度的提高,从而增加电解槽中的电解物质的浓度。
一般来说,温度控制在35-40摄氏度之间是较为合适的。
2. 电流密度:电流密度决定了电解反应速率。
较高的电流密度可提高氯气的生产速率,但同时也会增加电极的磨损。
因此,需要根据具体情况选择适当的电流密度。
3. 盐水浓度:盐水中的溶质浓度影响着电解槽的工作效果。
较高的盐水浓度可提高氯气的产量和纯度。
因此,需要控制盐水的浓度在适当的范围内。
四、安全措施与环境保护氯气的工业生产涉及到有害气体的生成和处理,因此需要采取相应的安全措施和环境保护措施。
1. 氯气的收集和储存:氯气是一种有毒气体,对人体有害。
在工业生产过程中,需要进行有效的氯气收集和储存,以防止泄露和误伤。
2. 废气处理:在氯气工业生产过程中,会产生一些有害废气,例如氯化氢(HCl)。
这些废气需要经过处理后才能排放到大气中,以保护环境和人类的健康。
氯气的实验室制法及氯离子的检验【教学目标】1、掌握实验室制取Cl2的原理和实验装置2、掌握Cl-的检验方法【知识梳理】一、氯气的实验室制法1、反应原理:1774年,瑞典化学家舍勒在研究软锰矿(主要成分是MnO2)时,把浓盐酸与软锰矿混合在一起加热,发现有黄绿色气体生成,反应为4HCl(浓)+MnO2△MnCl2+Cl2↑+2H2O (实验室通常用该法制Cl2)(1)试剂的选择:选取试剂的主要依据是制取气体的性质。
氯气具有强氧化性,常用氧化其Cl-的方法来制取,因此要选用含有Cl-的物质(如盐酸)和具有强氧化性的物质(如MnO2、KMnO4、KClO3等)来制取。
如:MnO2+4HCl(浓)△MnCl2+Cl2↑+2H2O2KMnO4+16HCl===2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O(2)装置的选择:实验室制取氯气是采用固体和液体混合加热制气体的装置,主要有气体的发生装置、净化除杂装置、干燥装置、收集装置和尾气处理装置2、气体的发生装置(1)气体发生装置类型:固体+液体气体(2)发生装置所用仪器的名称:分液漏斗、圆底烧瓶(3)实验仪器:铁架台(带铁圈)、酒精灯、石棉网、圆底烧瓶、分液漏斗、导气管、洗气瓶、集气瓶3、气体的净化装置:气体净化装置的设计必须同时考虑主要成分和杂质成分的性质,以便选择适当的装置除去杂质。
用浓盐酸和二氧化锰制取氯气时,Cl2中混有的杂质气体主要是浓盐酸挥发出来的HCl气体和水蒸气。
同时注意除杂的先后顺序:先除HCl气体,再除水蒸气(1)除去Cl2中少量的HCl气体:饱和食盐水(2)除去Cl2中少量的水蒸气:常用浓H2SO4,也可用干燥的CaCl2,装置如图所示4、气体的收集装置:选用收集方法的主要依据是气体的密度和水溶性。
因为氯气能溶于水,密度比空气大,所以收集氯气时,不能用排水法,应该用向上排空气法。
Cl2在饱和食盐水中的溶解度较小,也可用排饱和食盐水法收集Cl2收集方法:向上排空气法或排饱和食盐水法5、尾气处理装置:氯气有毒,实验室制取氯气时应在密闭系统或通风橱中进行,通常在收集装置的后面连接盛有NaOH溶液的吸收装置(1)导气管要伸入液面以下(2)氢氧化钠溶液的作用:吸收过量的氯气,防止污染环境6、验满方法(1)观察法:氯气是黄绿色气体(2)将湿润的淀粉碘化钾试纸靠近盛氯气的瓶口,观察到试纸立即变蓝,则证明已集满(3)将湿润的蓝色石蕊试纸靠近盛氯气的瓶口,观察到试纸立即发生先变红后褪色的变化,则证明已集满【微点拨】①必须用浓盐酸,MnO2与稀盐酸不反应,且随着反应的进行,盐酸浓度变小,无论MnO2是否足量,盐酸均不能完全反应,反应后的溶液为盐酸和MnCl2的混合液②浓盐酸中,部分Cl-的化合价升高,4 mol HCl参加反应,被氧化的Cl-为2 mol③为了减少制得的Cl2中HCl的含量,加热温度不宜过高,减少HCl的挥发④Cl2有毒,必须有尾气吸收装置,常用吸收剂为NaOH溶液或碱石灰,不用澄清石灰水,因澄清石灰水中Ca(OH)2浓度小,吸收慢且吸收不完全⑤实验结束后,先使反应停止并排出装置中残留的Cl2,再拆卸装置,避免污染空气【即学即练1】1、将0.2 mol MnO2和50 mL 12 mol·L-1的盐酸混合后缓缓加热,向反应完全后的溶液中加入足量AgNO3溶液,则生成的AgCl沉淀的物质的量(不考虑盐酸的挥发)()A.等于0.3 mol B.小于0.3 molC.在0.3~0.6 mol之间D.以上结论均不正确2、实验室用下列两种方法制氯气:①用含HCl 146 g的浓盐酸与足量的MnO2反应;②用87 g MnO2与足量浓盐酸反应。
第二章 第二节 氯及其化合物第3讲 氯气的实验室制法【讲】知识点1氯气的实验室制法 1.反应原理(1)化学方程式:MnO 2+4HCl(浓)=====△MnCl 2+Cl 2↑+2H 2O 。
(2)原理:利用强氧化剂氧化浓盐酸中的Cl -生成Cl 2,该反应中MnO 2为氧化剂,浓盐酸为还原剂并且该实验还体现了浓盐酸的酸性。
2.仪器装置(1)气体发生装置类型:固+液――→△气(2)发生装置所用仪器:分液漏斗、圆底烧瓶、酒精灯。
(3)除杂装置:装置C 的作用是除去Cl 2中少量的HCl 气体。
装置D 的作用是干燥氯气(或除去氯气中的水蒸气)。
3.收集方法(1)向上排空气法(氯气密度大于空气)。
(2)排饱和食盐水法(氯气在饱和氯化钠溶液中的溶解度很小,用此法可除去实验中挥发产生的氯化氢气体)。
4.验满方法观察到E 中充满黄绿色气体,则证明已集满。
5.尾气处理烧杯F 中盛放的液体是NaOH 溶液。
该液体的作用是吸收过量的氯气,防止污染环境。
6、注意事项:(1)实验室制取氯气的反应原理是选用氧化剂(如MnO 2、KMnO 4等)将盐酸中的部分氯离子氧化而得到氯气。
(2)制取的氯气有毒,且在加热时容易逸出,所以应选用分液漏斗,而不用长颈漏斗。
(3)尾气处理时,不能用澄清石灰水吸收氯气,因为澄清石灰水中Ca(OH)2的含量少,吸收不完全。
(4)实验结束后,先使反应停止并排出装置中残留的氯气,再拆卸装置,避免污染空气。
【练】1.下列关于实验室制氯气的说法中错误的是( ) A .该反应是一个氧化还原反应,其中二氧化锰是氧化剂 B .HCl 表现还原性和酸性C .该反应的离子方程式为MnO 2+4H ++4Cl -=====△MnCl 2+2H 2O +Cl 2↑ D .该方法是瑞典化学家舍勒最先发现的答案 C解析 由MnO 2+4HCl(浓)=====△MnCl 2+2H 2O +Cl 2↑可知,二氧化锰是氧化剂,HCl 中氯元素部分化合价升高,HCl 既表现还原性,又表现酸性;氯化锰是可溶于水的强电解质,在离子方程式中应写成离子符号。
专题二第8讲氯气的制取及性质知识点1 氯气的生产原理1、氯碱工业2、实验室制取氯气①原理:MnO2+4HCl(浓) △MnCl2+Cl2↑+2H2O②装置:固液加热型③除杂:用饱和氯化钠溶液除去HCl,用浓硫酸吸收H2O④收集:排饱和食盐水法或向上排空气法⑤验满:湿润的淀粉-碘化钾试纸等⑥尾气吸收:NaOH溶液(注意防倒吸)。
知识点2 氯气的性质1、物理性质:通常是黄绿色、密度比空气大、有刺激性气味气体。
能溶于水,有毒。
2、化学性质:氯原子易得电子,氯是活泼的非金属元素。
氯气与金属、非金属等发生氧化还原反应,一般作氧化剂。
与水、碱溶液则发生自身氧化还原反应,既作氧化剂又作还原剂。
3、氯水的性质①新制氯水显黄绿色,有刺激性气味,显强酸性,保存在棕色试剂瓶中。
②②氯水中的微粒:三种分子(H2O、Cl2、HClO)和四种离子(H+、Cl—、ClO—、OH—)其浓度大小依次为:H2O> Cl2> H+> Cl—> HClO > ClO—> OH—③氯水在不同环境中表现的不同性质④可逆反应⑤HClO的重要性质:a.弱酸性b.不稳定性c.强氧化性,可用来杀菌、消毒、漂白等。
【知识网络】【考题精练】1、目前我国工业上大多采用离子交换膜法电解食盐水制烧碱和氯气。
如图:电解槽中用石墨或钛作阳极与电源正极相接,用铁网作阴极与电源负极相接,中间设特殊的离子交换膜。
(1)试分析:从a 进入的液体是 ,从b 流出的液体是 ;图中的离子交换膜只允许_____离子通过,该离子交换膜的作用是 。
(2)你认为这种制碱的方法存在的缺点是________(填序号) A 、消耗大量的电能 B 、产品中氢气和氯气用途不大,造成浪费C 、食盐不易获取D 、生产过程中若处理不当易造成环境污染2、右图表示在没有通风橱的条件下制备氯气时设计的装置, 图中a 、b 是可控制的弹簧铁夹。
(氯气在饱和氯化钠溶液中的溶解度较小。