12.富集在海水中的元素---氯报告

2014年秋季讲义

高一年级

学生姓名：

上课时间：

海洋中含有大量的盐类，主要为NaCl ，此外还有MgCl2、MgSO4等，致使海水既咸又苦，不能直接饮用。如果将海水中的盐类全部提取出来，铺在地球的陆地上，可以使陆地平均升高150m

知识框架图

课前引入

第十二讲：富集在海水中的元素---氯

思考：自然界中的氯元素主要以什么形式存在在哪里呢？

【化学史话一】舍勒是在1774年发现氯气的。当时他正在研究软锰矿(主要成分是MnO2)，当他将软

锰矿与浓盐酸混合并加热时，产生了一种黄绿色的气体，这种气体的强烈的刺激性气味使舍勒感到极为难受，但是当他确信自己制得了一种新气体后，他又感到一种由衷的高兴。

舍勒制备出这种气体后，把它溶解在水里，发现这种气体的水溶液有杀菌消毒的效果，对纸张、蔬菜和花都具有永久性的漂白作用；他还发现这种气体能与金属或金属氧化物发生化学反应。从1774年舍勒发现这种气体到1810年，许多科学家先后对这种气体的性质进行了研究。这期间，它一直被当作一种化合物。直到1810年，戴维经过大量实验研究，才确认这种气体是只由一种元素组成的单质。他将这种元素命名为Chlorine ，这个名称来自希腊文，有“绿色的”意思。我国早年的译文将其译作“绿气”，后改为氯气。

【化学史话二】1915年4月22日18时，德军借助有利的风向风速，打开了早已在前沿阵地屯集的装

满氯气的钢瓶，将180吨氯气释放。一人多高的黄绿色烟云被每秒2－3米的微风吹向英法联军阵地。面对扑面而来的刺鼻的怪味，法军惊慌失措，流眼泪，眼睛睁不开，激烈咳嗽，纷纷倒地。据统计共有15000人中毒，5000人死亡。有的士兵死了，有的士兵却能幸存下来，这又是为什么呢?

原来，当毒气来临时，这些幸存的士兵用军大衣捂住了头。这时候，泽林斯基发现，许多

动物也相继死亡，只有野猪奇迹般地幸存下来，因为野猪特别喜欢用嘴巴拱地，一旦嗅到强烈的刺激气味时，它就把嘴巴拱进地里，来躲避刺激。明白了这些，泽林斯基开始进行研究试验，最后制得了具有很好的防毒效果的“活性炭”。由于这得益于那头幸存的野猪的启发，所以泽林斯基把防毒面具做成猪头形状。

知识点一：氯气的物理性质

颜色：黄绿色 气味：有刺激性 密度：比空气大

溶解性：能溶于水（1:2）

熔沸点：沸点（-33.4℃），易液化成液氯 毒性：有毒

思考：氯气该如何收集？液氯是纯净物还是混合物？怎么操作闻氯气的味道？ 知识点二：氯气的化学性质 1. 氯气与金属单质的反应 （1）氯气和钠的反应

2Na+Cl 2

点燃2NaCl

现象：发出黄色火焰，产生大量白烟 （2）氯气与铁的反应

2Fe+3Cl 2

点燃2FeCl 3

现象：产生棕褐色烟，加水后溶液呈黄色 思考：生成的是FeCl3，不是FeCl2，为什么 （3）氯气与铜的反应

知识点精讲

Cu+Cl 2

点燃CuCl 2

现象：产生棕黄色烟，加水后溶液呈蓝绿色 2. 氯气与非金属的反应

(1)氯气与氢气的反应 H 2+Cl 2

点燃2HCl

将生成的HCl 溶解于水就是氢氯酸，俗称盐酸

(2)实验证明，在一定条件下，Cl 2还能与P 、S 、C 等非金属直接化合。 3.氯气与水的反应

Cl 2+H 2O=HCl+HClO

注意：Cl2既是氧化剂又是还原剂，水既不是氧化剂又不是还原剂 溶于水的氯气只有少部分与水反应，所以，饱和氯水的黄绿色比氯气的深 思考：这个反应离子方程式该如何书写？ HClO （次氯酸）性质： (1)一元弱酸(酸性比碳酸还弱)

(2)氯元素的化合价为+1价，有强氧化性（漂白、杀菌、消毒） (3)不稳定，易分解2HClO

2HCl+O2↑

思考：新制氯水和久置氯水的区别？

新制氯水滴加紫色石蕊试液的颜色变化？ 4.氯气与碱的反应

(1)氯气与氢氧化钠的反应 Cl 2+2NaOH=NaCl+NaClO+H 2O

常温下，将氯气溶于氢氧化钠溶液中得到以次氯酸钠(NaClO)为有效成分的漂白液。 次氯酸钠也会分解，但是比次氯酸稳定的多(水溶液低温存放三年才分解一半左右) 思考：漂白液的主要成分？ (2)氯气与氢氧化钙的反应

2Cl 2+2Ca(OH)2=CaCl 2+Ca(ClO)2+2H 2O

如果氯气与氢氧化钙反应充分，并使次氯酸钙成为主要成分，则得到漂白精 知识拓展：

1. 漂白粉久置空气会失效（涉及两个反应）： Ca(ClO)2 + CO 2 + H 2O = CaCO 3↓+ 2HClO ，

2HClO

光照

2HCl + O 2↑。漂白粉变质会有CaCO 3存在，外观上会结块，久置空气中的漂白

粉加入浓盐酸会有CO 2气体生成。

2. “84”消毒液

“84”消毒液是一种溶有NaClO 和NaCl 的混合物。可以利用上面Cl2与NaOH 的反应制备。“84”消毒液的有效成份是NaClO ，它具有较强的漂白和消毒作用。当遇到稀酸（如盐酸）或空气里的二氧化碳时，“84”消毒液中会发生化学反应：

NaClO + HCl = NaCl + HClO

NaClO + CO 2 + H 2O = NaHCO 3 + HClO

“84”消毒液的有效期较短，放久了，会因NaClO 向HClO 转化和HClO 的分解而降低甚至失去原

有的作用。因此，“84”消毒液不宜长时间保存，而且要密封保存，使之与空气隔离；在购买“84”消毒液时要注意生产日期和有效日期。

“84”消毒液还对人体有很强的腐蚀性，要科学使用，注意安全。

知识点三：·氯气的制取

1．反应原理

4HCl(浓)＋MnO2MnCl2＋2H2O＋Cl2↑

氧化剂：MnO2，还原剂：HCl

注意①MnO2与浓HCl在加热条件下反应，与稀HCl或不加热时，均不反应，因浓HCl随反应进行变稀，故盐酸不能完全反应。②浓HCl一部分作还原剂，一部分起酸性作用。③应缓缓加热，防止盐酸挥发。

2．仪器装置：固＋液气

主要仪器：铁架台、酒精灯、圆底烧瓶、分液漏斗、集气瓶、烧杯等．装置如下图所示

说明C装置的作用是除去Cl2中的HCl，D装置的作用是干燥Cl2，F装置的作用是吸收多余的Cl2。

3．收集方法

(1)向上排空气法(Cl2密度大于空气)。

(2)排饱和食盐水法(Cl2在饱和NaCl溶液中的溶解度很小，且用此法可除去实验过程中挥发产生的HCl气体)．

4．验满方法

将湿润的淀粉碘化钾试纸靠近盛Cl2的瓶口，观察到试纸立即变蓝，则证明已经集满。

5．尾气处理

Cl2有毒，易污染空气，需用NaOH溶液吸收。

特别提醒

(1)气体的制备装置一般包括：气体发生气体净化气体收集尾气吸收

(2)气体净化装置的选择依据：反应物状态，反应条件

气体收集的选择依据：气体的密度、溶解性及在空气中的稳定性。

(3)不用Ca(OH)2溶液吸收多余的Cl2，因为Ca(OH)2的溶解度小，吸收Cl2不彻底。

思考：浓盐酸制氯气都体现了那些性质?

二氧化锰能否换成高锰酸钾？