氯氣化學(xué)教案

　　第一節(jié) 氯氣

　　[說(shuō)明] ①濃鹽酸一般為12 l/L，密度為1.19g/L,稀鹽酸不能發(fā)生該反應(yīng).

　�、趶姆磻�(yīng)物、生成物的狀態(tài)和反應(yīng)條件分析，該反應(yīng)具有以下特征：

　　粉末狀固體+液體 氣體

　　可見(jiàn)宜采用固—液加熱制氣裝置作為氣體發(fā)生裝置.

　　實(shí)驗(yàn)裝置：

　�、贇怏w發(fā)生裝置

　　固一液加熱制氣裝置.首先選擇反應(yīng)容器，由于鹽酸必須在反應(yīng)中保證一定的濃度，所以用量較大，因而宜采用容積較

　　大的圓底燒瓶而不宜用大試管；其次，對(duì)于添加液體的容器，采用分液漏斗(不用長(zhǎng)頸漏斗)能有效地防止Cl2逸出，且便

　　于控制鹽酸的用量；對(duì)于圓底燒瓶，通常用酒精燈加熱而且需放上石棉網(wǎng)，以防止圓底燒瓶受熱不均而炸裂，圓底燒瓶中液

　　體的盛裝量，一般以液體占圓底燒瓶球部容積的 ～ 為宜.實(shí)驗(yàn)裝置如圖4-8所示.

　�、蹥怏w凈化裝置

　　氣體凈化裝置的設(shè)計(jì)必須同時(shí)考慮主要成分和雜質(zhì)成分的性質(zhì)，選擇適當(dāng)?shù)难b置來(lái)除去雜質(zhì).用濃鹽酸和二氧化錳制取氯氣時(shí)，氯氣中混有HCl和H2O(g)等雜質(zhì)，除去氯氣中的HCl可用飽和食鹽水洗氣(如圖4-9Ⅰ所示)；除去氯氣中的H2O(g)可用濃硫酸洗氣(如圖4-9Ⅱ所示)或用干燥的CaCl2.

　�、蹥怏w收集裝置

　　氣體收集裝置的設(shè)計(jì)必須考慮氣體和被排對(duì)象(如空氣、水)的性質(zhì)和欲收集氣體的純度要求，由于Cl2的密度比空氣的密度大且不與空氣反應(yīng)，所以可以用向上排空氣法收集(如圖4-10Ⅰ)；又因?yàn)镃l2在飽和食鹽水中的溶解度不大，所以可以用排飽和食鹽水法收集(如圖4-10Ⅱ)，但此法收集的Cl2中含有水蒸氣；還可將Cl2直接收集在橡皮球囊中.

　�、芪矚馓幚硌b置

　　化學(xué)實(shí)驗(yàn)中，凡是有毒或易燃的尾氣，都要進(jìn)行適當(dāng)?shù)奈矚馓幚恚�使之不�?huì)造成環(huán)境污染或形成安全隱患.對(duì)于Cl2，可以用NaOH溶液吸收而除去(如圖4-11所示).

　　綜合以上分析結(jié)果，實(shí)驗(yàn)室用MnO2和濃鹽酸加熱制取Cl2，并收集干燥純凈的 Cl2，可采用如圖4-12所示的裝置.

　　實(shí)驗(yàn)步驟：“連—檢—裝—制—集”.

　�、佟斑B”——將所需儀器按圖4-12所示的順序連接.即如圖4-12所示，依從下到上、從左到右的順序連接儀器，組裝成制取氣體裝置.

　�、凇皺z”——檢查裝置的氣密性.即關(guān)閉分液漏斗的活塞，向F中加水至浸沒(méi)玻璃導(dǎo)管，用酒精燈微熱圓底燒瓶，若玻璃導(dǎo)管內(nèi)有氣泡冒出，停止加熱后，玻璃導(dǎo)管內(nèi)液體回流形成一段液柱，說(shuō)明裝置的氣密性良好.

　　[說(shuō)明] ①檢查裝置的氣密性必須在連接裝置之后，添加藥品之前進(jìn)行.

　�、跈z查裝置的氣密性通常包括“形成水封→微熱并觀察→冷卻并觀察”三個(gè)步驟.

　�、蹖�(duì)于氣密性不合格的儀器或裝置，要查出原因，修復(fù)或更換.若橡皮塞不密封，可涂上少量凡士林后再重新檢查氣密性.

　�、邸把b”——裝藥品或試劑.將裝置拆開(kāi)，分別向B、C、D、F中加入適當(dāng)?shù)乃幤坊蛟噭�，重新連接后，再向分液漏斗A中加入濃鹽酸，然后塞好玻璃塞以防止鹽酸揮發(fā).

　　④“制”——加熱制氣.用分液漏斗向圓底燒瓶?jī)?nèi)加入適量濃鹽酸，點(diǎn)燃酒精燈加熱，使反應(yīng)平穩(wěn)地進(jìn)行.要通過(guò)觀察裝置C、D中的氣泡產(chǎn)生的快慢判斷反應(yīng)進(jìn)行的快慢，并通過(guò)控制濃鹽酸的用量或利用酒精燈來(lái)調(diào)節(jié)反應(yīng)速率，使反應(yīng)連續(xù)、平穩(wěn)地發(fā)生.

　�、荨凹�”——收集氣體，當(dāng)裝置E內(nèi)充滿(mǎn)黃綠色氣體時(shí)，表示氯氣已收集滿(mǎn)，可更換集氣瓶繼續(xù)收集，收集滿(mǎn)氯氣的集氣瓶要蓋嚴(yán)，瓶口朝上放置.

　　實(shí)驗(yàn)完畢后，先熄滅酒精燈，當(dāng)裝置C、D中無(wú)氣泡冒出時(shí)，將裝置F中的玻璃導(dǎo)管取出，裝置B、C中的氯氣可向其中加入少量NaOH溶液除去，裝置D中的氯氣可用空氣將其“吹”入NaOH溶液中除去.

　　[說(shuō)明] ①當(dāng)實(shí)驗(yàn)室沒(méi)有MnO2時(shí)，可用MnO4和濃HCl制取Cl2，其反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2MnO4+“HCl(濃)=2Cl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O.

　　此反應(yīng)較劇烈，需將濃鹽酸緩緩地滴到MnO4固體上，不需加熱.

　　當(dāng)實(shí)驗(yàn)室沒(méi)有濃鹽酸時(shí)，可用NaCl和濃H2SO4替代濃鹽酸與MnO2制取Cl2，其反應(yīng)的化學(xué)方程式為：

　　MnO2+2NaCl+3H2SO4 2NaHSO4+MnSO4+2H2O+Cl2↑

　　②鹽酸和MnO2反應(yīng)時(shí)，鹽酸表現(xiàn)出酸性和還原性，表現(xiàn)還原性的標(biāo)志是-1價(jià)的Cl--變成了。價(jià)的Cl2而如何判斷酸在某些反應(yīng)中除表現(xiàn)氧化性或還原性外還是否表現(xiàn)出酸性呢?主要標(biāo)志是生成物中有無(wú)酸根離子.若有酸根離子就說(shuō)明除表現(xiàn)氧化性或還原性外，還表現(xiàn)出酸性，如：

　　au+2H2SO4(濃) CuSO4+SO2↑+2H2O H2SO4既表現(xiàn)出氧化性，又表現(xiàn)出酸性.

　　b.NaClO3+6HCl=NaCl+3H2O+3Cl2↑HCl既表現(xiàn)出還原性，又表現(xiàn)出酸性.

　�、垓�(yàn)滿(mǎn)方法：a.可用濕潤(rùn)的碘化鉀淀粉斌紙接近集氣瓶口，若試紙變藍(lán)，則證明氯氣已收集滿(mǎn)了.

　　b.也可用濕潤(rùn)的藍(lán)色石蕊試紙接近集氣瓶口，若試紙先變紅后褪色，則證明氯氣已收集滿(mǎn)了.

　　思維拓展

　　1.怎樣根據(jù)反應(yīng)原理設(shè)計(jì)氣體發(fā)生裝置?試舉例說(shuō)明.

　　點(diǎn)撥 固體+固體 氣體(實(shí)驗(yàn)室制取氧氣)；

　　塊狀固體+液體→氣體(實(shí)驗(yàn)室制取氫氣、二氧化碳)；

　　粉末狀固體(或液體)+液體 氣體(實(shí)驗(yàn)室制取氯氣)，

　　2.工業(yè)上如何制Cl2?

　　點(diǎn)撥 工業(yè)上用電解飽和食鹽水的方法制Cl2：

　　2NaCl+2H2O 2NaOH+H2↑+Cl2↑

　　例如：實(shí)驗(yàn)室用MnO2和濃鹽酸來(lái)制取氯氣，主要操作有：

　�、賹⒄麴s燒瓶固定在鐵架臺(tái)上；

　�、诎丫凭珶舴旁阼F架臺(tái)上，根據(jù)酒精燈確定鐵圈的高度，固定鐵圈放好石棉網(wǎng)；

　�、塾盟幊紫蛘麴s燒瓶中加入MnO2，再向分液漏斗中加入濃鹽酸，并將導(dǎo)氣管放人集氣瓶中；

　�、軝z查裝置的氣密性；

　�、菰谡麴s燒瓶上裝好分液漏斗，連接好導(dǎo)氣管.

　　正確的實(shí)驗(yàn)操作順序是：_________.

　　答案：②①⑤④③

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