实验氯气的生成及其性质的微型实验课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,欢迎大家！,欢迎大家！,氯气的生成及其性质的微型实验,实验氯气的生成及其性质的微型实验课件,一、绿色化学,一种新的化学理念,1.,绿色化学的诞生,从,1960,起，化学农药的污染问题被提出来，人们开始注意到人口的急剧增加，工业的高度发达，资源的极度消耗，污染的日益严重，使人类不得不面对严重的环境危机。当今世界各国生产使用着约十万种化学品。仅美国化学工业每年就要排放约三十亿吨化学废弃物，其中进入大气的约,60%,，土壤,10%,，表面水系,10%,和地下,20%.,一、绿色化学 一种新的化学理念1.绿色化学的诞生,而在,1995,年香港为打捞,4765.6,吨海上垃圾，耗资,1200,万港币。,2,这些问题不但影响一个国家的经济发展，而且对环境造成的危害将对人类自身的健康甚至是生存都造成了严重的威胁。解决问题的办法初期主要以治理为主，但这些办法效果有限，费用昂贵。在积累了,30,年治理污染的经验后，人们提出了污染预防这一新的概念，最后美国环保局提出了“绿色化学”这一“新化学婴儿”。,而在1995年香港为打捞4765.6吨海上垃圾，耗资1200,2.,什么是绿色化学,?,绿色化学又称环境无害化学，与其相对应的技术称为绿色技术、环境友好技术。理想的绿色技术应采用具有一定转化率的高选择性化学反应来生产目的产品，不生成或很少生成副产品或废物，实现或接近废物的,零排放,过程。化学工艺过程中使用无毒无害原料、溶剂和催化剂。,2.什么是绿色化学?绿色化学又称环,3.,绿色化学的最大特点,绿色化学的最大特点在于它是在始端就采用实现污染预防的科学手段，因而过程和终端均为零排放或零污染。显然，绿色化学技术不是去对终端或生产过程的污染进行控制或处理。所以绿色化学技术根本区别于,三废处理,，后者是终端污染控制而不是始端污染的预防,。,绿色化学是研究和寻找能充分利用的无毒害原材料，最大程度地节约能源，在各环节都实现净化和无污染的反应途径。它的主要特点主要体现在以下五个方面：,3.绿色化学的最大特点 绿色化学的最大特点在于它是在,绿色化学的特点,(1),原料,绿色化，以无毒、无害，可再生资源为原料,为了人类健康和社会的发展，需要用无毒无害的原料来生产所需的化工产品。,(2),化学反应绿色化，选择“原子经济性反应”,Trost,在,1991,年首先提出了原子经济性,(AOnleconomy,的概念，理想的原子经济反应是原料分子中的原子百分之百地转变成产物，不生副产物或废物。实观废物的“零排放”。对于基本有机原料的生产来说，选择原子经济反应十分重要。,(3),催化剂绿色化，使用无毒、无害，可回收的催化剂,选用对设备的无腐蚀性、对人身无危害和不产生废渣、不污染环境的催化剂，以达到保护环境的目的。,绿色化学的特点,(4),溶剂绿色化，使用无毒、无害，可回收的溶剂,大量的与化学品制造相关的污染问题不仅来源于原料和产品，而且还源自在其制造过程中使用的物质。最常见的就是在反应介质、分离和配方中所用的溶剂。当前广泛使用的溶剂是挥发性较强的有机化合物。其在使用过程中会引起一系列的环境污染问题。因此，需要限制这类溶剂的使用，采用无毒无害的溶剂代替挥发性有机化合物作溶剂已成为绿色化学的重要研究方向。,(5),产品绿色化，可再生、可回收,我们必须开发研制环境友好产品，让我们使用化学产品是无毒、无害的产品，如我们已经产生了无氟冰箱，用环保的制冷剂代替了氟氯烃；为了防止“白色污染”，提倡使用生物降解塑料。,(4)溶剂绿色化，使用无毒、无害，可回收的溶剂,4.,绿色化学,12,项原则,（,1,）从源头制止污染，而不是在末端治理污染。,（,2,）合成方法应具备,原子经济性,原则，即尽量使参加反应过程的原子都进入最终产物。,（,3,）在合成方法中尽量不使用和不产生对人类健康和环境有毒有害的物质。,（,4,）设计具有高使用效益低环境毒性的化学产品。,（,5,）尽量不用溶剂等辅助物质，不得已使用时它们必须是无害的。,（,6,）生产过程应该在温和的温度和压力下进行，而且能耗最低。,4.绿色化学12项原则 （1）从源头制止污染，而不是,（,7,）尽量采用可再生的原料，特别是用生物质代替石油和煤等矿物原料。,（,8,）尽量减少副产品。,（,9,）使用高选择性的催化剂。,（,10,）化学产品在使用完后能降解成无害的物质并且能进入自然生态循环。,（,11,）发展适时分析技术以便监控有害物质的形成。,（,12,）选择参加化学过程的物质，尽量减少发生意外事故的风险。,（7）尽量采用可再生的原料，特别是用生物质代替石油和,二、化学实验的绿色化,中学化学实验的绿色化设计是以绿色意识为指导思想，力图把传统的,“,粗放型,”,实验，改革成为,“,集约型,”,的绿色化学实验方法。我们可以从以下几个方面探索中学化学实验：,第一，选择对环境影响尽可能小的反应物，寻找实验中有毒药品的替代品。如白磷自燃这一实验。对这一实验进行绿色化设计，以无毒的镁粉和石英为原料，制备,Mg,2,Si,，然后将其投入水中，,二、化学实验的绿色化 中学化学实验的绿色化设计,Mg,2,Si,水解产生,SiH,4,在空气中自燃。,其化学原理为：,(1)SiO,2,+4Mg=2MgO+Mg,2,Si,(2)Mg,2,Si+4H,2,O=Mg(OH),2,+SiH,4,(3)SiH,4,+2O,2,=SiO,2,+2H,2,O.,整个实验安全、无毒、无污染，符合绿色,实验要求。,Mg2Si水解产生SiH4在空气中自燃。,第二，研究最佳实验条件，控制试剂用量，努力实现实验的微型化，并注意节约能源，合理设计实验装置。如在作,CO,还原,CuO,实验中，可以用如下图所示装置演示，这样既防止了,CO,对环境造成不良影响，又节约了能源。,第二，研究最佳实验条件，控制试剂用量，努力实现实验的,第三，改进和设计实验符合绿色化要求的尾气吸收装置，对实验产物进行无害化处理，鼓励学生进行绿色化实验探索，增强学生的绿色意识。,第三，改进和设计实验符合绿色化要求的尾气吸收,易造成环境污染的几个实验,序号,实验名称,污染物,1,白磷自燃；白磷、红磷着火点比较,P,2,O,5,2,CO,还原,Fe,2,O,3,CO,3,Cl,2,的制取；,Na,在,Cl,2,中燃烧,Cl,2,4,SO,2,、,H,2,S,的性质,SO,2,、,H,2,S,5,Cu,与,HNO,3,的反应,NO,、,NO,2,6,实验室制取,C,2,H,4,、,C,2,H,2,SO,2,、,PH,3,、,AsH,3,7,苯的溴代,苯、溴蒸汽,易造成环境污染的几个实验实验名称污染物1白磷自燃；白磷、,小结,:,化学实验绿色化的基本思路,(1),绿色,:,开发绿色实验,(2),回收,:,妥善处理尾气、废物,(3),简约,:,使实验小型化、微型化,(4),模拟,:,计算机模拟化学实验或视频,小结:,资料,:,使用化学品的“,5R”,原则,(1),减量使用,(Reduction),。在实验、生产与生活中，凡用到化学品时，都应该在不影响效果的情况下，尽量减少其用量，即节省资源，又减少“三废”的排放，避免造成对环境的污染。,(2),重复使用,(Reuse),，既是降低成本的需要，又是减废的需要，,诸如化学过程中，催化剂、载体的重复使用等,。,(3),回收,(Recyciing),，对科学家而言，世界上没有废物，只有未利用的物质。所以回收可有效实现“省资源、少污染、减成本”的要求，,如回收未反应原料、回收副产物、回收助溶剂、催化剂、稳定剂等非反应试剂，达到循环使用的目的。,(4),再生,(Regeneration),，要求在设计化工产品时，就应考虑到原材料、产品的再生利用，即变废为宝，节省资源、能源，减少污染，,如离子交换树脂、磺化煤等。,(5),拒用,(Reiection),，指对一些无法代替，又无法回收、再生和重复使用、有毒副作用、污染作用的原料，拒绝在化学过程中使用。,如全国查禁毒鼠强，停止二使用含磷洗衣粉,。,资料:使用化学品的“5R”原则,小结,绿色化学的基本思想,(1),原料,绿色化,，以无毒、无害，可再生资源为原料,(2),化学反应绿色化,，选择“原子经济性反应”,(3),催化剂绿色化,，使用无毒、无害，可回收的催化剂,(4),溶剂绿色化,，使用无毒、无害，可回收的溶剂,(5),产品绿色化,，可再生、可回收,小结 绿色化学的基本思想,实验,1-2,氯气的生成及其性质的微型实验,氯气的制备及其化学性质的研究是高中化学课程中的重要部分。然而,氯气的毒性和危害是学生亲自进行氯气制备和性质实验的最大障碍。现运用微型实验的思想对氯气的制备和性质实验装置进行了设计,能大大降低氯气的危害程度,.,该套实验装置也同样适用于其他有毒气体的制备和性质研究。,(,如,二氧化硫和硫化氢的化学性质,),实验1-2 氯气的生成及其性质的微型实验 氯,实验氯气的生成及其性质的微型实验课件,1,实验用品,仪器,:,学生记录单,;1,张白纸,;2,个直径为,6cm,的培养皿,;2,个直径为,9cm,的培养皿,(,作盖子,);9,支滴管,;,棉纸。,药品,:“84,消毒液”,(,约含,5%,次氯酸钠,);,硫酸亚铁铵溶液,(,新制,)1%(w/v);,亚硫酸钠溶液,(,新制,)1%(w/v);0.05mol/L,碘化钾溶液,;1mol/L,硫酸溶液,;,硫氰酸钾溶液,1%(w/v);,鲜橙汁。,1 实验用品,回顾,:,实验室制备氯气通常是用二氧化锰与浓盐酸在加热条件下反应,生成的氯气通过排饱和食盐水的方法进行收集,;,氯气的性质实验一般都是在集气瓶和试管中进行,操作步骤比较复杂,不利于学生亲自动手实验。反应方程式为,:,MnO,2,+4HCl(,浓,)=MnCl,2,+Cl,2,+2H,2,O,KClO,3,+6HCl(,浓,)=KCl+3Cl,2,+3H,2,O,2KMnO,4,+16HCl(,浓,)=2 KCl+2MnCl,2,+5Cl,2,+8H,2,O,此外,:,KClO,3,+HCl(,浓,),KMnO,4,+HCl(,浓,),也可用于实验室制备氯气,不需加热,写出反应的化学方程式,:,回顾:实验室制备氯气通常是用二氧化锰与浓盐酸在加热条件下,本实验制备氯气不需加热,实验原理也相当简单,:,当,pH4,时,氯气与冷的强碱反应,生成次氯酸盐,;,当,pH,次氯酸钠是普通漂白液,(,约含,5%),中的有效成分。制备次氯酸钠的反应如下,:(pH,4),Cl,2,+2NaOH=NaCl+NaClO+H,2,O,因此,制备氯气也可以通过漂白液,(,这里用“,84,消毒液”代替,该溶液中约含,5%,的次氯酸钠,),与稀硫酸在培养皿中反应制得,:(pH,4),ClO,-,+Cl,-,+2H,+,=Cl,2,+H,2,O,反应如下,:,次氯酸钠是普通漂白液(约含5%)中的有效成分。制备,3.,实验装置,3.实验装置,4.,实验步骤,(1),将小培养皿放在白纸上。各种溶液及其用量按图,1,所示分别滴加到培养皿中的相应位置。接着,在培养皿中央滴加“,84,消毒液”和稀硫酸,(,注意滴加顺序和液滴的问题,),并立即盖上大培养皿。,(2)1min,后,可以观察到培养皿中各种液滴的颜色发生了变化,生成的物质如图,2,所示,反应现象如表,1,所示。,4.实验步骤,(3),移走大培养皿,迅速向含铁离子的液滴中加,1,滴硫氰酸钾溶液,向硫酸钠液滴中滴加,1,滴盐酸酸化的氯化钡溶液,向含碘的液滴中加,1,滴淀粉溶液,如图,3,所示,各液滴的颜色变化情况见表,1,所示。,(3)移走大培养皿,迅速向含铁离子的液滴中加1滴硫氰酸钾溶液,此反应生成的氯气迅速扩散到培养皿中的其他液滴里进行反应,立即就能观察到各液滴的颜色发生变化,发生的反应如下,:,2Fe,2+,+Cl,2,=Fe,3+,+2Cl,-,Fe,3+,+3SCN,-,=Fe(SCN),3,;,SO,3,2-,+Cl