第14课时 氯气的生产原理学案
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1 第14课时 氯气的生产原理
【教学目标】
1.了解从海水中提取氯气的基本原理和方法。
2.掌握电解饱和食盐水的原理,了解工业上阳离子交换膜法电解食盐水的装置。
3.掌握实验室制备氯气的原料和原理、发生装置、净化装置。
【学海导航】请阅读并思考:
海水带有咸味,但你是否想过,浩瀚的大海中究竟
蕴藏着什么?用化学方法进行分析发现海水中氯化
物的含量相当高。事实上,海水中蕴含的元素有80
多种,它是一个巨大的宝藏,期待人们去开发利用。
1.海水中主要含有的物质和各元素的含量。
2.人们是如何从海水中获得氯化钠并生产氯气的。
3.什么是氯碱工业?
一、氯气的工业制法
〖演示实验〗请同学们认真观察、记录并分析实验现象。
〖交流讨论1〗
实验现象 结论
1 通电后两极均产生气泡 通电后有新的气体物质生成
2 将铁棒上方收集到的气体靠近火焰,有轻微的爆鸣声 与电源负极相连的电极(阴极)产物为
3 B导管口有黄绿色、刺激性气味的气体产生,该气体能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝 与电源正极相连的电极(阳极)产物为
4 ,向溶液中滴加1~2滴酚酞溶液,与电源负极相连的一端溶液变 电解后溶液呈 〖随堂练习1〗电解饱和食盐水化学方程式:
〖随堂练习2〗
工业上使用的原料粗盐中常含有泥沙、Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO42— 等杂质,在碱性溶液中会形成沉淀,损坏离子交换膜,所以必须要对粗盐水进行净化。其步骤包括:①过滤除去泥沙。②加入稍过量的BaCl2(或氢氧化钡)溶液以除去SO42—。③加入稍过量的Na2CO3溶液以除去Ca2+、Ba2+。④加入稍过量的NaOH溶液以除去Mg2+、Fe3+。⑤过滤以除去上述产生的沉淀。⑥加入盐酸,调整溶液的pH≈7。
请填写合理的净化步骤 。
二、氯气的实验室制法
(1)反应原理:___________________________________________;
(2)发生装置:___________________________________________;
(3)收集方法:向 排空气法或排饱和食盐水法
(4)除杂装置:___________________________________________;
(5)尾气吸收:___________________________________________;
思考:
1、实验中为什么不能加强热?
2、组装和拆卸仪器时一般按照什么顺序?
3、实验室制取的氯气常含有哪些杂质?如何获得较纯净的氯气?
4、为什么用氢氧化钠溶液吸收多余的氯气,而一般不用石灰水?
5、使浓盐酸与足量的MnO2共热制Cl2、实际产生的Cl2总比理论值低,其主要原因是什么?
〖随堂练习〗
1、用下列两种方法制取氯气: ①用含氯化氢4mol的浓盐酸与足量的二氧化锰反应;②用1mol二氧化锰与足量的浓盐酸反应,则所得氯气( )
A、②比①多 B、①比②多 C、一样多 D、无法比较 每千克海水中几种氯化物的含量
2 2、实验室制取氯气时有如下操作,操作顺序正确的是( )
①连接好仪器,检查气密性 ②缓缓加热,加速反应,使气体均匀逸出 ③在圆底烧瓶中加入二氧化锰粉末 ④从装有浓盐酸的分液漏斗中将浓盐酸缓缓滴入烧瓶中 ⑤多余的氯气用NaOH溶液吸收 ⑥用向上排空气法收集氯气
A、①②③④⑤⑥ B、①③④②⑥⑤
C、①③④⑥②⑤ D、③④②①⑥⑤
3、实验室制下列各组气体,所用气体发生装置相同的是( )
A、H2和CO2 B、H2和O2 C、Cl2和CO2 D、Cl2和H2
4、要除去氯气中少量的HCl和H2O杂质,应使气体依次通过( )
A、浓硫酸、饱和食盐水 B、NaOH溶液、浓硫酸
C、NaOH溶液、浓硫酸 D、饱和食盐水、浓硫酸
【课后巩固】
[基础过关]
1.许多国家十分重视海水资源的综合利用,不需要化学变化就能够从海水中获得的物质是
A.氯、溴、碘 B.钠、镁、铝
C.烧碱、氢气 D.食盐、淡水
2.海水中食盐含量为4×1016 t,我国从海水中提取食盐的年产量为1×107 t。下列方法适合从海水中提取食盐的是
A.蒸馏法 B.萃取法
C.结晶法 D.过滤法
3.用惰性电极电解未精制的饱和食盐水,食盐水装在U形管内。结果很快在某一电极附近出现食盐水浑浊现象。造成浑浊的难溶物主要是 ( )
A.碳酸镁 B.硫酸钡 C.氢氧化镁 D.碳酸钡
4.氯碱工业生产中,每生产1 t Cl2,理论上应得到烧碱质量为 ( )
A.1.127 t B.1 t C.2 t D.2 mol
5.植物中山茶花、石榴可以吸收氯气,紫藤和月季对氯气的吸收净化能力也很强。在实验室制取Cl2时,尾气一般要用NaOH溶液吸收而不用澄清石灰水吸收的理由是 ( )
A.氯气不与石灰水反应
B.Ca(OH)2微溶于水,澄清石灰水中Ca(OH)2的含量少,吸收的尾气也很少
C.氯气与Ca(OH)2反应生成的CaCl2难溶于水
D.澄清石灰水能吸收空气中的CO2而变浑浊
6.实验室制取氧气的试管壁上沾附有少量MnO2,除去沾附的MnO2可选用的试剂是( )
A.蒸馏水 B.KOH溶液 C.稀盐酸 D.浓盐酸
[能力提升]
7.实验室用下列方法制取氯气:①用含4 mol HCl的浓盐酸与足量的MnO2反应;②用87 g MnO2与足量浓盐酸反应,若不考虑HCl的挥发,则反应后所得氯气的物质的量 ( )
A.方法①比方法②多 B.方法②比方法①多
C.两种方法一样多 D.无法比较
8.某研究性学习小组设计了用氧化浓盐酸的方法制取氯气的实验,其实验装置如下图:
(1)写出圆底烧瓶中发生反应的化学方程式:_________________________________。
(2)如果将过量的二氧化锰与20 mL 12 mol·L-1的盐酸混合加热,充分反应后生成的氯气明显少于0.06 mol。其主要的原因有
①________________________________________________________________________;
②________________________________________________________________________。
(3)L的作用是______________________________________________________________;
B的作用是________________________________________________________________。
(4)为了提高浓盐酸的利用率,你对实验的建议是_______________________________。
9.氯碱厂电解饱和食盐水制取NaOH的工艺流程示意图如下:
依据上图,完成下列填空:
(1)在电解过程中,与电源正极相连的电极上产生的气体的颜色为________________,
与电源负极相连的电极附近,溶液的碱性变化是_________________________________。
(3)如果粗盐中SO42-含量较高,必须添加钡试剂除去SO2-4,该钡试剂可以是________。
A.Ba(OH)2 B.Ba(NO3)2 C.BaCl2
(4)为有效除去Ca2+、Mg2+、SO2-4,加入试剂的合理顺序为________。
A.先加NaOH,后加Na2CO3,再加钡试剂
B.先加NaOH,后加钡试剂,再加Na2CO3 C.先加钡试剂,后加NaOH,再加Na2CO3