氯气的实验室制法

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⑴反应原理⑵发生装置⑶除杂、干燥⑷收集⑸性质检验⑹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反应物状态及反应条件气体及杂质的性质气体的性质选择干燥剂气体水溶性及密度气体的毒性选择吸收剂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①发生装置反应装置类型反应装置图适用气体操作注意事项固、固加热型O2、NH3等①试管要干燥②试管口应略向___倾斜③加热时先预热再固定加热固、液加热型或液、液加热型Cl2等①加热烧瓶时要垫石棉网②反应物均为液体时，烧瓶内要加碎瓷片下反应装置类型反应装置图适用气体操作注意事项固、液不加热型O2、H2、CO2、SO2、NO、NO2等①使用长颈漏斗时，要使漏斗下端插入液面以下②启普发生器只适用于块状固体和液体反应，且气体难溶于水③使用分液漏斗既可以增强气密性，又可以控制液体流速②净化装置液体干燥剂固体干燥剂装置常见干燥剂浓硫酸(酸性、强氧化性)无水氯化钙(中性)碱石灰(碱性)除杂试剂(Cu、CuO、Mg)液体干燥剂固体干燥剂可干燥的气体H2、O2、Cl2、SO2、CO2、CO、CH4、N2H2、O2、Cl2、SO2、CO、CO2、CH4H2、O2、N2、CH4、NH3可除去O2、H2、CO、N2不可干燥的气体NH3、H2S、HBr、HI等NH3Cl2、H2S、HCl、SO2、CO2等③收集装置收集方法排水法向上排空气法向下排空气法收集原理收集的气体不与水反应且难溶于水收集的气体密度比空气大，与空气密度相差较大，且与空气中成分不反应收集的气体密度比空气小，与空气密度相差较大，且与空气中成分不反应收集方法排水法向上排空气法向下排空气法收集装置适用的气体H2、O2、NO、CH4、C2H4等Cl2、HCl、CO2、NO2、H2S、SO2等H2、NH3等④尾气处理装置•常见有毒气体的尾气处理方法Cl2SO2NO2H2SHClNH3CONaOH溶液吸收CuSO4溶液或NaOH溶液吸收水吸收水或浓硫酸吸收点燃氯气的实验室制法1.反应原理MnO2+4HCl（浓）MnCl2＋Cl2＋2H2O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失2e－得2e－MnO2+4HCl（浓）MnCl2＋Cl2＋2H2O[判断是否离子反应]：MnO2+4H++4Cl-（浓）Mn2+＋Cl2＋2H2O①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。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;②足量MnO2和含4molHCl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)Cl2产率小于挥发小缓慢缓缓③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常温：NaCl+H2SO4==HCl↑+NaHSO4加热：NaCl+H2SO4==2HCl↑+Na2SO4反应条件④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)+O2Cl2+H2O其他反应CuCl2△试根据以上反应比较KMnO4、MnO2、O2三种物质的氧化性强弱：.KMnO4MnO2O2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；HClH2O饱和食盐水HClH2O液态干燥剂固态干燥剂装置常见干燥剂浓硫酸无水氯化钙碱石灰可干燥气体H2、O2、Cl2、SO2、CO2、CH4、N2、COH2、O2、Cl2、SO2、CO2、CH4、N2、COH2、O2、NH3、N2、CO、CH4不可干燥气体NH3、H2S、HBr、HINH3Cl2、H2S、HCl、SO2、CO2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：①观察法（黄绿色）现象判断：，②湿润淀粉—KI试纸(粘在玻棒上放在瓶口)现象判断：，③湿石蕊试纸（或品红试纸）(粘在玻棒上放在瓶口)现象判断：，④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ABCD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Cl2＋2NaOH==NaCl＋NaClO＋H2ONaOHCa(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、原理及注意事项实验室用MnO2和浓盐酸制取Cl2时应注意以下四点(1)为了减少制得的Cl2中HCl的含量，加热温度不宜过高，以减少HCl的挥发。(2)必须用浓盐酸加热才可反应，稀盐酸不反应。(3)实验结束后，先使反应停止并排出残留的Cl2后，再拆卸装置，避免污染空气。(4)尾气吸收时，用NaOH溶液吸收Cl2，不能用澄清石灰水吸收，因为溶液中含Ca(OH)2的量少，吸收不完全。1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)制氯气时，用饱和NaHCO3溶液和浓硫酸净化气体()(2)MnO2与浓盐酸反应制Cl2的离子方程式：MnO2＋4HCl=====△Mn2＋＋2Cl－＋Cl2↑＋2H2O()(3)氯气在饱和食盐水中的溶解度小于在纯水中的溶解度()(4)用NaOH溶液吸收多余的Cl2时，导气管不能伸到液面以下，原因是防止倒吸()××√×2．实验室用下列两种方法制氯气：①用含HCl146g的浓盐酸与足量的MnO2反应；②用87gMnO2与足量浓盐酸反应。所得的氯气是否一样多？为什么？[答案]不一样。146gHCl的物质的量为4mol，87gMnO2的物质的量为1mol，由方程式：MnO2＋4HCl(浓)=====△MnCl2＋Cl2↑＋2H2O1molMnO2可以与4molHCl反应，但是，应注意稀盐酸与MnO2不反应，也就是说1molMnO2与足量浓盐酸反应生成的Cl2多。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、氢气和氢氧化钠答：可以用高锰酸钾和浓盐酸反应2KMnO4＋16HCl＝2KCl＋2MnCl2＋5Cl2＋8H2O也可以氯化钠、浓硫酸和MnO2混合制取氯气2NaCl＋3H2SO4＋MnO2＝2NaHSO4＋MnSO4＋Cl2＋2H2O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