氯气产生的原理.ppt

[科学史]
氯气的发现
舍勒 【瑞典】 公元1742一1786
1774年,瑞典化学家舍勒把浓盐酸与软锰 矿混在一起加热时发现氯气。 1810年，英国化学家戴维将这种元素命 名为Chlorine,这个名称来自希腊文，有 “绿色”的意思。我国早年译文将其译 成“绿气”，后改为氯气。
实验室制取氯气的装置
1、使用浓盐酸与足量的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？
稀盐酸与MnO2不反应，随着反应的进行， 浓盐酸的物质的量浓度逐渐变小。
2、下图是实验室用来制取干燥、纯 净氯气的装置；由于装置和使用药 品有错误而未能在D瓶中收集到Cl2， 请指出装置中的错误。
讨论 3、实验室还可用KMnO4
2NaOH + Cl2 = NaCl + NaClO + H2O
7、除杂干燥： 饱和Biblioteka Baidu盐水（除HCl）为什么？？ 浓硫酸（除水蒸气）
因为HCl对水的溶解度极大（500体积），而 Cl2对水的溶解度只有2体积。饱和食盐水对 HCl、Cl2来说均可减小其溶解度，但对HCl来 说，这种减小微不足道。
HCl==H+ + Cl- 如果溶液中事先存在大量的 Cl－，则对HCl的溶解也会有一定影响，只是 这种影响小到可以忽略。 Cl2＋H2O＝（可逆 号）HCl＋HClO，如果原溶液中有大量Cl－， 则会抑制平衡右移，即会减小Cl2的溶解度。
将铁棒上方收集到的 2 气体靠近火焰，有轻
有氢气生成
微的爆鸣声
黄绿色、刺激性气味 3 的气体产生，湿润的
淀粉碘化钾试纸变蓝
有氯气生成
4 铁棒周围的颜色变红 有碱性物质生成
实验原理：
氯化钠和水发生电解反应， 在阳极生成氯气，在阴极生 成氢气和氢氧化钠。
电解氯化钠溶液的化学方程式：
通电
2NaCl+2H2O
（先加固体MnO2于烧瓶中，液体盐酸于分液漏斗）
——缓慢加热 思考：1.为什么先滴加浓盐酸，后加热？
防止浓盐酸受热挥发更快；防止冷热不均烧瓶炸裂。
2. 此时加热生成的氯气中会不会有杂质气体？
HCl（气体），H2O（气体）
2NaOH+H2↑+Cl2↑
2、阳离子交换膜电解槽
电极反应式：
阳极：2Cl-—2e- = Cl2↑ （氧化反应）
阴极 ：2H+ + 2e - = H2↑ （还原反应）
（1）电解槽的组成：
由阳极、阴极、离子交换膜 （或石棉隔膜）、电解槽框 和导电铜棒等组成
（2）阳离子交换膜的作用 ：
①能防止阴极产生的H2和阳极产 生的Cl2相混合而引起爆炸 ②能避免Cl2和NaOH溶液作用生 成NaClO而影响烧碱的质量
由于稀盐酸的还原性比浓盐酸弱，不能被 MnO2氧化。 2、为什么可以用食盐水收集？
因为食盐水中含有氯离子，饱和食盐水中的氯离子的可溶性达到 了极限，不可能再溶解了，这使得氯离子在水中的溶解度大大减 小了（原氯气与水反应后生成氯化氢在水中的溶解度为500：1,现 在可能还不到它的四分之一）所以收集的氯气更多，更纯净
或KClO3代替MnO2与浓盐酸反 应制氯气：
2KMnO4+16HCl（浓）=2KCl+2MnCl2+8H2O+5Cl2 ↑
KClO3+6HCl（浓）=KCl+3H2O+3Cl2 ↑
思考
上述反应的氧化剂、还原剂分别 是何物质？电子转移的方向和数 目能标出吗？
1、实验室制氯气时,二氧化锰的作用
是
（BD ）
（二） 氯气的实验室制法
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
2、反应原料：浓盐酸（液体） 与二氧化锰（固体）
3、实验原理：
MnO2 + 4HCl(浓) ＝ MnCl2 + Cl2 ↑ + 2H2O
强调：
1、MnO2跟浓盐酸在共热的条件下才反 应生成Cl2，稀盐酸不与MnO2反应。
a管
结论： 有氢气生成
〖实验〗用带火星的小木条和湿润的淀粉碘化钾试纸检验b管 产生的气体。
b管
小木条不复燃 现象： 湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝
结论： 有氯气生成
问题：假如溶液中Cl-全部转化为Cl2逸出，此时溶液 中 大量存在的溶质微粒是什么？
〖实验〗关闭电源，用注射器从两端抽取少量反应液，分别 注入滴加1—2滴酚酞溶液的试管中，观察现象。
+ 碳棒 b
结论： 通电后有新的气体物质生成
〖探究〗 a管和b管分别是什么气体？ （纯） 安静燃烧，淡蓝色火焰
氢气 （不纯） 爆鸣现象
预测： 氧气 带火星的小木条复燃 氯气 使湿润的KI——淀粉试纸变蓝
Cl2 + 2KI =2KCl + I2
〖实验〗爆鸣实验检验a管内气体？
现象： 有轻微的爆鸣声。
MnO2 + 4HCl(浓) ＝ MnCl2 + Cl2 ↑ + 2H2O
交流与讨论：制备Cl2的装置分几个部分？分别起什么作用？
实验室制取氯气的装置
发生
收集 尾气吸收
装置
装置
装置
【氯气制备过程】
●仪器装置的组装和拆卸 组装：从下到上，从左到右 拆卸：从右到左，从上到下 ●实验步骤：
开始：组装仪器 ——检漏 ——装药品 ——滴加盐酸
〖实验〗关闭电源，用注射器从两端抽取少量反应液，分别 注入滴加1—2滴酚酞溶液的试管中，观察现象。
现象： a管内溶液使酚酞变红
结论： a管有碱性以物电质解（N食aO盐H水）为生基成 础制取 问 化题钠溶5：液根的据化上学述方现程象式氯和。气结“等论氯产，碱品您工的能业工写”业出。称电为解氯
2NaCl+2H2O 通电 2NaOH+H2↑+Cl2↑
化学必修1（苏教版） 专题二
从海水中获得的化学物质
第一单元
氯、溴、碘及其化合物
氯气的生产原理
（一）氯气的工业制法 （二）氯气的实验室制法
（一）氯气的工业制法
1、电解饱和食盐水 2、阳离子交换膜电解槽
1、电解饱和食盐水
〖实验〗 接通电源，观察两个管内的变化。 铁棒 -
a
现象： 两极均产生气泡
中
⑤用向上排空气法收集氯气，尾气导入吸收剂
中
A.①②③④⑤ B.④③①②⑤
C.①③④②⑤ D.①④③②⑤
4、工业上利用电解饱和食盐水的方法制 取 Cl2 、 H2 和 NaOH 。在电源正极上 方收集到的气体能使湿润的 变 淀粉碘化钾试纸 蓝色，证明是 Cl2 ；在电源负极上方收 集到的气体是 H2 ，在电极附近的水溶 液中滴几滴酚酞溶液，则溶液 变红 ，证 明有 NaOH 生成。若电解一段时间后，电 源正极上方收集到的气体在标准状况下为 4.48L，则在电源负极上方将收集到 0.4g g H2 气体，在溶液中产生 16g gNaOH。 停止通电后，待溶液混合均匀，溶液的pH 会 升高 。
现象： a管内溶液使酚酞变红
结论： a管有碱性以物电质解（N食aO盐H水）为生基成 础制取 问题：根据上述现象和氯结气论等，产您品能的写工出业电称解为氯化 钠溶液的化学方程式。 “氯碱工业”。
2NaCl+2H2O 通电 2NaOH+H2↑+Cl2↑
实验现象
结论
1
两极均产生气泡
通电后有新的气 体物质生成
4、发生装置：
固体＋液体
气体
实验室制取氯气与制 取氧气、氢气的装置 相同吗？
制Cl2 主要仪器
烧瓶、分液漏斗、导管、 双孔橡皮塞、铁圈、铁夹、 铁架台、石棉网、酒精灯
5、收集装置： 向上排空气法或排饱和食盐水法
①氯气的密度大于相同状况下空气密度
②氯气能溶于水，但在饱和NaCl溶液中溶解度小
6、尾气处理： 用氢氧化钠溶液吸收
A.催化剂
B.氧化剂
C.还原剂
D.反应物
2、实验室用KMnO4制氧气，为除
去粘附在试管壁上的MnO2，可用
试剂是
（D ）
A.汽油
B.水
C.稀盐酸
D.浓盐酸
3、实验室制氯气时有如下操作，操作
顺序正确的是
(C )
①连接好装置，检查气密性
②缓缓加热，加快反应，使气体均匀逸出
③在烧瓶中加入二氧化锰粉末
④往分液漏斗中加入浓盐酸，再缓缓滴入烧瓶
5、某学生设计如下实验装置用于制备纯净的氯气。
（1）装置中有六处错误，请指出。
① 烧瓶下面缺石棉网
，
② 铁圈下面缺酒精灯
，
③ 原料使用了稀盐酸
，
④ 不应使用长颈漏斗
，
⑤ 盛浓硫酸的洗气瓶和盛饱和食盐水的洗气瓶位置颠倒了，
洗气瓶D的气体入口导管应深插在液面下，而出
⑥ 口导管应靠近瓶塞
。
END!
问题4：假如溶液中Cl-全部转化为Cl2逸出，此时溶液 中大量存在的溶质微粒是什么？
1、用单双线桥标明电子得失情况
得2e△
MnO2 + 4HCl（浓）== MnCl2 + Cl2 ↑ + 2H2O 失2e-
2e△
MnO2 + 4HCl（浓）== MnCl2 + Cl2 ↑ + 2H2O
（氧化剂） （还原剂）
2、在该反应中，所用的浓HCl是 否全部被氧化，如果没有，被氧 化的HCl和参加反应的HCl的物 质的量之比是 1 : 2， 氧化剂和还原剂的物质的量比为 1: 2 。