氯气的实验室制法.ppt

,氯气的实验室制法,初中气体制备：,制H2:,制O2:,制CO2:,Zn+H2SO4=ZnSO4+H2,2KClO3=2KCl+3O2,CaCO3+2HCl=CaCl2+CO2+H2O,学法指导 实验室制取气体知识体系,反应原理 发生装置 除杂、干燥 收集 性质检验 尾气处理,常用反应；替代反应；工业生产原理；,常用装置；有无简易装置或改进装置。,可能会有什么杂质气体；用什么试剂吸收。,常规收集方法；有无特殊收集方法。,有那些特征性质；通常用的典型检验方法。,常规方法处理；有什么特殊方法。,发 生 装 置,净 化 装 置,干 燥 装 置,收 集 装 置,吸 收 装 置,性质反应装置,防水防气装置,四类基本装置,气体制备的解题思路,气体制备的有关装置 发生装置,下,净化装置,收集装置,尾气处理装置,常见有毒气体的尾气处理方法,氯气的实验室制法,1. 反应原理,黑色粉末,无色液体,无色易溶,黄绿色气体,判断反应现象：,判断是否氧化还原反应：,氧化剂 还原剂 还原产物 氧化产物,判断是否离子反应：,该反应只能使用浓盐酸(稀盐酸不能与MnO2反应)； 在氧化还原反应中： 酸性越强，氧化剂的氧化性越强，还原剂的还原性越强。,探讨,氧化还原,示例1：中性溶液中，NO3-可以和I-、S2-、Fe2+等大量共存，加入H+后即发生氧化还原；,示例2：稀硫酸只能氧化H前金属(生成H2)，浓硫酸可以氧化除Au、Pt以外的所有金属(生成高价硫酸盐)；,示例3：中性溶液中，SO32-可以和S2-等大量共存，加入H+后即发生氧化还原;,足量MnO2和含4mol HCl的浓盐酸加热制得Cl2物质的量 1mol（填小于或等于或大于）； 其主要原因有二：加热使HCl大量 ；盐酸浓度变 后不再发生反应。 为了提高浓盐酸的利用率，实验时应将盐酸逐滴 滴下；加热时 加热，不能加强热。 (该反应一般控制加热到900C左右),探讨,Cl2产率,小于,挥发,小,缓慢,缓缓,若实验室没有浓盐酸，可用什么代替？写出化学方程式. （NaCl固体和浓H2SO4： 2NaCl+MnO2+2H2SO4 MnSO4+Cl2+Na2SO4+2H2O,探讨,常温：NaCl+H2SO4=HCl+NaHSO4 加热： NaCl+H2SO4=2HCl+Na2SO4,反应条件,其它可能生成Cl2途径有（完成方程式）： KMnO4+HCl(浓) KClO3+HCl(浓) Ca(ClO)2+HCl(浓) HCl(气)+O2 Cl2+H2O,探讨,其他反应,试根据以上反应比较KMnO4、MnO2、O2 三种物质的氧化性强弱： .,KMnO4,MnO2,O2,固体加热: O2、NH3等,固+液不加热： H2、CO2等,固+液加热： Cl2、HCl、 HBr、SO2等,2. 发生装置,3. 净化装置(洗气),据制氯气的反应原理推测： 可能的杂质气体有 、 ，除去方法： 先通过 （亦可用水）除去 ； 再通过浓H2SO4（或P2O5或CaCl2）除去 ；,HCl,H2O,饱和食盐水,HCl,H2O,常见干燥剂及气体的干燥,3. 净化装置(干燥),收集比空气重 的气体 例如：氧气、 氯气,收集难溶或微溶 于水的气体 例如：氧气、氢气 一氧化碳,收集比空气轻的 气体 例如：氢气、氨气,4. 收集装置,思考：,分析右图装置有哪些作用？,1、净化气体,2、收集气体（密度比空气大）,4、排水集气法收集气体,3、收集气体（密度比空气小）,收集： 法；排 法； 验满： 观察法（黄绿色） 现象判断： ， 湿润淀粉KI试纸(粘在玻棒上放在瓶口) 现象判断： ， 湿石蕊试纸 （或品红试纸）(粘在玻棒上放在瓶口) 现象判断： ， 浓NH3水: 3Cl2+8NH3=6NH4Cl+N2 现象判断： ，,向上排空气,排饱和食盐水,集气瓶充满黄绿色,试纸变蓝色,试纸先变红后褪色,浓白烟,A,B,C,D,难以吸收的可以点燃处理，选用D。,吸收Cl2 选用 、HCl选用 、CO选用 装置。,说明：吸收溶解速度不很快，溶解度也不很大的气体用装置A；,若气体在吸收剂中溶速快且溶解度极大，易倒吸，选用B；,少量尾气可以集于气球中，选用C；,5. 吸收装置 尾气的处理,5.防倒吸装置 尾气的处理,各装置防倒吸原理是什么？,吸收Cl2时，烧杯中应盛有 溶液； （不能用水或 代替，因其浓度小，吸收Cl2有限）,5. 吸收装置 尾气的处理,Cl22NaOH=NaClNaClOH2O,NaOH,Ca(OH)2,制备、收集、尾气吸收装置,试说明A、B、甲、乙、丁 中各盛放什么试剂？,制备、除杂、收集、尾气吸收装置,A浓盐酸,B二氧化锰,饱和食盐水,浓硫酸,NaOH溶液,制备、除杂、收集、尾气吸收装置,A分液漏斗，用来往烧瓶中加 。 B圆底烧瓶，MnO2与浓盐酸发生反应的反应器。加热时要垫上 。 思考：实验结束清洗仪器时，为了减少烧瓶中残留氯气对环境的污染，可以向烧瓶中加入 溶液 。 甲洗气瓶，内盛 , 吸收HCl。（进气管长，出气管短） 乙洗气瓶，内盛 。 （进气管长，出气管短） 丙集气瓶，收集Cl2，进气管伸入瓶底。（进气管长，出气管短） 丁尾气吸收装置，内盛 溶液。,6.制取装置中各仪器、各装置的作用、原理及注意事项,问题讨论,1.为什么不能加强热？,答：浓盐酸有较强的挥发性，若加强热会使氯气中有大量的 氯化氢杂质，另外也降低了HCl的利用率。,2.还能选用其他试剂反应制取氯气吗？,3.工业上制取氯气的方法？,答：电解饱和食盐水可以得到氯气、氢气和氢氧化钠,同一种装置采用不同的操作方法，有不同的用途,请思考图示的装置都有哪些用途？,1.从A口进气，从B口排出瓶内的空气，可收集O2、Cl2 等比空气重的气体,2.从B口进气，从A口排出瓶内的空气，可收集H2、NH3 等比空气轻的气体。,3.在瓶内充满水，从B口进气，将瓶内水从A口压出，可作为 排水取气装置。,4. 在瓶内加入适量液态净化剂，从A口进气，B口出气，可作 为气体净化装置。,5.瓶内加入适量浓硫酸，从A口进气，B口出气，可 作为气体干燥装置。,（关注细节，逐一过关）， “先后关系”：如制备气体应先检查装置的气密性后加药品。 “左右关系 ” ：如中和滴定操作时，左手控制旋塞，右手摇动锥形瓶。 “上下关系 ” ：“零刻度”：滴定管在上方，量筒、烧杯无零刻度。 “大小关系 ” ：干燥气体或除杂质气体时，气流的方向应大进小出。 “长短关系 ” ：测量气体的体积时，为短进长出。 “快慢关系 ” ：实验室制氯气时，加热时宜慢不宜快，温度宜低不宜高。 “内外关系 ” ：用酒精灯加热时，要用外焰不用内焰。 “直接和间接的关系 ” ：坩埚、蒸发皿、试管、硬质玻璃管可直接加热,“迟早关系 ”,：可燃性气体参加的装置流程图中酒精灯一般是“迟到早退”,3、实验设计中要注意的问题 （1）防干扰问题。需注意杂质离子、副反应的干扰，药品不符合规格(如变质)的影响，反应实际不能完全进行(即反应物剩余)的影响等。 （2）防爆炸问题。点燃或加热通有可燃性气体的装置前，必须检查气体的纯度。如用氢气、一氧化碳等气体还原金属氧化物时,不能先加热后通气体,应先通入气体,将装置内的空气排尽后,检查气体是否纯净后,再点燃酒精灯加热金属氧化物。 （3）冷凝回流问题。若是易挥发的液体反应物,为了避免反应物损耗和充分利用原料,要在发生装置中设计冷凝回流装置。如在发生装置中安装长玻璃管或水冷凝装置。有的实验为防止气体冷凝不充分而受损失,需用冷凝管或冷水(或冰水)冷凝气体(物质蒸气),使物质蒸气冷凝为液态便于收集。 （4）防止倒吸问题。某些实验在溶解度大(或与液体反应迅速)的气体溶于液体后,可能会引起倒吸,从而影响实验,为防气体溶解而引起的倒吸一般需加专门的防倒吸装置。,（5）防堵塞问题:如为防止分液漏斗中的液体不能顺利流出,用橡皮管连接成连通装置;为防止某些气体冷凝成固体使导气管堵塞，可改用粗玻璃管收集。 （6）防吸水（或CO2)问题。在制取容易与H2O、CO2反应的物质的实验中,通常需在装置的末端加盛碱石灰的干燥管类装置,以防空气中H2O、CO2进入体系,影响实验。 （7）驱赶空气的问题:在需要驱赶空气的实验中或者是用反应的气体驱赶空气,或者是用外加的实验装置产生不参与反应的气体(如N2、H2、CO2等)驱赶空气。 （8）加热操作先后顺序的选择。若气体的发生需加热且空气能作为杂质气体参与体系内的反应,一般先用酒精灯加热气体发生装置,等气体充满装置后(排尽空气),再给实验中需要加热的固体物质加热。目的是:一则防止可能的爆炸,二则保证产品纯度,防止反应物或生成物与空气中某些物质反应生成杂质。,9.实验仪器的拆卸顺序。一般从防爆炸、防氧化、防生成杂质、防倒吸等角度考虑停止加热或停止通气的时间、顺序,如对有尾气吸收装置的实验,一般必须将尾气导管提出液面后才能熄灭酒精灯,以免溶液倒吸;用氢气还原氧化铜的实验应先熄灭加热氧化铜的酒精灯,同时继续通氢气,待加热区冷却后才停止通氢气,这是为避免空气倒吸入加热区使铜氧化,或形成易爆气体;有多个酒精灯的实验,一般后撤产生气体的酒精灯以防倒吸;拆卸用排水法收集并需要加热制取气体的装置时,需先把导管从水槽中取出,才能熄灭酒精灯,以防止水倒吸 。 10.环保问题:凡是产生对环境有危害性的气体的实验就必须加尾气处理装置,注意通风橱的使用。 11.安全问题:实验装置的设计或评价中必须注意是否要增加防暴沸、防爆炸的措施或装置,如碎瓷片在多种液体加热时的使用,浓硫酸稀释或与其他液体的混合时的顺序和玻璃棒的使用;牵扯到易燃性气体加热实验时必须要先驱赶空气以及安全瓶的使用等。, 核 心 突 破 化学实验设计方案要遵循的安全性原则 (1) 防止爆炸。点燃气体前，一定要先检验气体的纯度。 (2) 防止倒吸和污染。要注意以下几点：加热尽可能均匀；在反应容器后加一个安全瓶；防止有害气体污染空气。有毒气体如Cl2、HCl、H2S、SO2、NO2等，用强碱溶液吸收；CO点燃除掉；NO先与足量空气混合后再通入碱溶液中；H2和其他可燃性气体(如气态烃)虽无毒性，但弥散在空气中有着火或爆炸的危险，应当点燃除掉；NH3用浓硫酸吸收；制备有毒气体的实验应在通风橱内进行。,(3) 防止暴沸。在反应容器中要放一些沸石或碎瓷片。 (4) 防止泄漏。防气体泄漏主要是检查装置的气密性；防液体泄漏主要是检查滴定管、分液漏斗、容量瓶等是否漏水。 (5) 防止堵塞。如加热KMnO4制O2，细小的KMnO4粉末可能引起导管堵塞，要在试管口放一团棉花。 (6) 防止挥发。有密封、液封、冷凝回流等方法。 (7) 防止中毒。化学药品可通过呼吸道、消化道、五官以及皮肤的伤口侵入人体引起中毒，实验中应注意采取合理的措施，尽量在通风处进行。,二 氯的化合物,(一)氯化氢,卤化氢 通常均为无色，有刺激性气味的气体，均易溶于水（在空气中可形成白雾） 热稳定性： 还原性： 酸性：,2 盐酸具有的性质：（各举一例写出反应的化学方程式） 酸性： 氧化性： 还原性： 检验溶液中的Cl，可用HNO3酸化的AgNO3溶液来检验。写出反应的离子方程式：,Cl + Ag = AgCl,2HCl + Zn = ZnCl2 + H2,2HCl + CaCO3 = CaCl2+H2O+CO2,二、卤族元素,一、卤素原子结构的异同点 1、相似点： 2、不同点： 二、卤素的物理性质 1、物性小结：颜色： 状态： 密度： 熔沸点： 在水中的溶解性： 2、卤素单质易溶于有机溶剂。 CCl4(溴) 橙红色 CCl4 （碘）紫色,【思考】如何把溴从溴水中提取出来？ 在进行萃取时，应注意的事项： 两种溶剂必须互不相溶 溶质在两种溶剂中的溶解度差别要大，溶解度的为萃取剂 主要仪器：分液漏斗 进行萃取时，要分多次萃取（23次）,3、溴和碘的特性： 1）Br2易挥发，为深红棕色，要加少量水保存。 注意；取用液溴时，用胶头滴管伸到纯溴层取溴，不能倾倒。 2）升华 升华属于物理现象，可用来分离。 思考如何分离混合物。,三：卤素单质的化学性质 氧化性： 与金属的反应（Fe） 与非金属的反应 与氢气的反应 卤化氢的稳定性,与水的反应 F2与水反应的方程式： 与碱的反应 X2 + NaOH(冷、稀) X2 + NaOH(冷、稀) 与卤素间的置换 与淀粉的反应： 四：卤化物 卤化银,4氟的特性 1）氟为最强的氧化剂，氟元素无正价。 2）氟气与水反应生成氧气。 HF为弱酸，其它的HX为强酸且酸性。 AgF可溶于水而其他卤化银难溶于水。 CaF2难溶于水而其他的CaX2易溶于水。 F2可跟稀有气体（Xe）反应生成XeF2、XeF4、XeF6等。,海水 卤水 Br2 粗溴 高纯溴,鼓入水蒸气,单质溴的提取,海水提溴的步骤,浓缩,氧化,提取,蒸发,通氯气,精制,Cl2 + 2Br - 2Cl - + Br2,海带 海带灰 滤液 碘的水溶液 碘的四氯化碳溶液 碘单质,灼烧,溶解,过滤,氧化,萃取,减压 蒸馏,加氯水,加四氯化碳,分液,海带提碘的步骤,Cl2 + 2I - 2Cl - + I2,1.溴主要以Br形式存在于海水中，海水呈弱碱性。工业上制备的Br2的操作步骤为： 一定条件下，将Cl2通入浓缩的海水中，生成Br2 利用热空气将Br2吹出，并用浓Na2CO3溶液吸收，生成NaBr、NaBrO3等 用硫酸酸化步骤得到的混合物 完成下列填空： （1）Cl2氧化Br应在 条件下进行，目的是为了避 免 （2）Br2可用热空气吹出，其原因是 。 （3）写出步骤所发生的化学反应方程式 用硫酸而不用盐酸酸化的原因可能是 步骤的产品有时运输到目的地后再酸化，主要是因为 。 4）为了除去工业Br2中微量的Cl2,可向工业Br2中 a.通入HBr b.加入Na2CO3溶液 c.加入NaBr溶液 d.加入Na2SO3溶液,（1）通风橱，污染环境。 （2）Br2易挥发。 （3）3H2SO4+5NaBr+NaBrO3=3Na2SO4+3Br2+3H2O. 用盐酸酸化，则盐酸被NaBrO3氧化，原因是Br2易挥发，对大气有污染。 （4）ac.,2.如下图所示利用海洋资源可提取很多重要的化工原料。,下列有关说法正确的是 A第步中除去粗盐中的SO42-、Ca2、Mg2、Fe3等杂质加入的药品顺序为Na2CO3溶液NaOH溶液BaCl2溶液过滤后加盐酸 B第步中工业上可采用石墨为阴极、铁为阳极，采用阳离子交换膜的电解装置 C第步中结晶出的MgCl26H2O可在空气中受热分解制无水MgCl2 D第步中溴元素被氧化，第步中既有溴元素被氧化也有溴元素被还原,D,3.从淡化海水中提取溴的流程如下： 下列有关说法不正确的是 A.X试剂可用Na2SO3饱和溶液 B.步骤III的离子反应：2Br-+Cl22Cl+Br2 C.工业上每获得1 mol Br2，需要消耗Cl2 44. 8 L D.步骤IV包含萃取、分液和蒸馏,C,4.某研究小组模拟工业无隔膜电解法处理电镀含氰废水，进行以下有关实验。填写下列空白。 实验I 制取次氯酸钠溶液,用石墨作电极电解饱和氯化钠溶液制取次氯酸钠溶液，设计右图所示装置进行实验。 （1）电源中，a电极名称是 。 （2）反应时，生成次氯酸钠的离子方程式为,利用下图所示装置进行实验。将CN的浓度为02000 molL1的含氰废水100 mL与100 mL NaClO溶液（过量）置于装置锥形瓶中充分反应。打开分液漏斗活塞，滴人100 mL稀H2SO4，关闭活塞。 已知装置中发生的主要反应依次为： CN+ ClOCNO+ Cl 2CNO+2H+ + 3C1ON2+2CO2+ 3C1+H2O （3）和的作用是 。 （4）装置中，生成需由装置除去的物质的离子方程式为 。,实验 测定含氰废水处理百分率,（5）反应结束后，缓缓通入空气的目的是 。 （6）为计算该实验中含氰废水被处理的百分率，需要测定 的质量。 （7）上述实验完成后，为了回收装置中的CCl4需要的操作 .,（1）负极或阳极 （5）使装置内残留的CO2全部进入装置 （6）装置反应前后质量或沉淀质量 （7）分液、蒸馏,