【教学课件】第一课时氯气的生产原理及性质.ppt

第一单元氯、溴、碘及其化合物,第一课时氯气的生产原理及性质,1理解氯气的工业制法和实验室制法。2掌握氯气的性质及其应用。3了解实验探究的过程和一般方法，体会化学实验是研究和认识化学物质的重要途径。4通过观察、分析实验现象，提高发现问题和解决问题的能力。,一、氯气的生产原理 1氯气的工业制法电解饱和食盐水(1)制取原理.(2)电解装置：见教材(3)电解特点：电解氯化钠溶液时，与电源 相连的极产生氯气，与电源 相连的电极产生氢气，在溶液中生成氢氧化钠。(4)“氯碱工业”：人们把以电解食盐水为基础制取氯气等产品工业称为“氯碱工业”。,正极,负极,2氯气的实验室制法(1)反应的原理(2)制取装置,(3)氯的发现化学史话,二、氯气的性质 1氯气的物理性质 Cl2在通常情况下呈，是一种有 气味的有毒气体。在低温和加压的条件下可转变为液态(称为)和固态。25 时，1体积的水可溶解约2体积的氯气。,1.闻气体气味，一般采取什么方法？【提示】在盛气体的瓶口，用手轻轻扇动，让少量气体飘入鼻孔。,黄绿色,强烈刺激性,液氯,2氯气的化学性质(1)。除了像金(Au)、铂(Pt)这样的极不活泼的金属以外，其他的金属几乎都能在常温或加热的条件下与氯气发生化合反应生成金属氯化物，像铁这样具有可变化合价的金属与氯气反应时，金属一般显较高或。化学方程式为：,氯气能与金属反应,最高化合价,(2)氯气能与。氢气、磷、硅等许多非金属单质都能在一定条件下与氯气发生化合反应。化学方程式为：,【注意】氯气和氢气反应时，条件不同，现象不同，但产物相同。纯净的H2在Cl2中安静地燃烧，发出 火焰，并生成大量；H2和Cl2混合后，在 照射下，能迅速化合而发生。,苍白色,白雾,强光,爆炸,非金属反应,(3)氯气能与。在常温下，氯气与碱溶液发生反应，除了生成水以外，一般还生成金属氯化物(盐酸盐)和金属次氯化物(次氯酸盐)。化学方程式为：,“84消毒液”的消毒剂的有效成分是，漂白粉有效成分是。化学实验中，残余的氯气可以用 吸收，防止氯气污染环境。,碱反应,NaClO,Ca(ClO)2,氧化钠溶液,Cl22NaOH=NaClNaClOH2O2Cl22Ca(OH)2=CaCl2Ca(ClO)22H2O,(4)Cl2和水的反应氯水a氯气的水溶液叫。溶于水中的部分Cl2与水反应，化学方程式为。b氯水的成分：三种分子：，四种离子：。c氯水的酸性：次氯酸的酸性弱于碳酸。漂白粉漂白原理：Ca(ClO)2CO2H2O=CaCO3H2O2HClO。d氯水的强氧化性(HClO，Cl2)：氯水的漂白杀菌都是HClO的 所致。如：氯水中加入紫色石蕊试液。,e氯水的不稳定性(HClO)：次氯酸不稳定，见光可分解：，所以氯水用棕色瓶保存，若长期存放氯水，氯水的氧化性，酸性。,Cl2、H2O、HClO,H、Cl、OH、ClO,强氧化性,变红(H)后褪色(HClO能使有机色素褪色,2HClO 2HClO2,减弱,增 强,氯水,C l2H2OHClHClO,次氯酸(HClO)a弱酸性：比碳酸酸性弱。b不稳定性：只存在于水溶液中，在光照下易分解释放出O2，反应方程式为：；c强氧化性：能杀菌、消毒，具有漂白作用。,2HClO 2HClO2,褪色,不褪色,有,没有,【提示】(1)不同。漂白粉中的Ca(ClO)2在酸性溶液中具有强氧化性，使有 色物质被氧化而褪色，而木炭则具有强的吸附性，可吸附色素而使红墨水褪色。(2)Ca(ClO)2CO2H2O=CaCO32HClO,2HClO 2HClO2。,2.(1)漂白粉和木炭都能使红墨水褪色，其原理相同吗？(2)漂白粉露置于空气中会变质，发生的主要反应有哪些？,3氯气的用途(1)氯气是一种重要的化工原料，在生产和生活中应用十分广泛。,(2)自来水消毒，但因与水中的有机物反应产生有害物质，目前已试用新的消毒剂，如二氧化氯(ClO2)、臭氧(O3)等。,一、氯气的生产原理,电解饱和食盐水装置中，各电极上得到产物有哪些？如何检验？师生互动【提示】(1)连接电源正极的电极：用湿润的淀粉碘化钾试纸靠近管口，试纸变蓝证明生成Cl2。(2)连接电源负极的电极：向溶液中滴加12滴酚酞试液，颜色变红，说明生成碱性物质氢氧化钠；通电一段时间后用小试管收集导出气体，用拇指堵住试管口部，移近酒精灯，有轻微爆鸣声，证明有可燃性气体H2生成。,工业生产中用电解饱和食盐水法制取氯气时要注意哪些安全问题？学生交流【提示】氢气和氯气混合后在光照或点燃等条件下易爆炸：H2Cl2=2HCl，氯气有毒，所以电解的产物氢气和氯气必须隔离，且要防止氯气泄漏。,验室要制备纯净干燥的氯气，还需要哪些净化措施？,师生互动【提示】用浓盐酸和二氧化锰制取氯气时，氯气中混有HCl和H2O(g)等杂质，除去氯气中的HCl可用饱和食盐水洗气(如图所示)；除去氯气中的H2O(g)可用浓硫酸洗气(如图所示)或用干燥的CaCl2。,在实验室制备氯气实验中有哪些注意事项？学生交流【提示】注意事项：(1)盐酸必须为浓盐酸，当盐酸变稀时，反应难发生。(2)装置必须使用分液漏斗，因为此反应需加热，且生成的气体有毒。(3)加药品前必须检验装置的气密性。(4)加药品的顺序为先固体后液体。(5)实验结束时应先撤导管后撤酒精灯，防止倒吸。,请用如图所示仪器设计一个电解饱和食盐水并测定电解时产生的H2的体积和检验Cl2的实验装置。(提示：Cl2可与KI反应生成I2，I2使淀粉变蓝。),(1)所选仪器连接时，各接口的顺序是(填各接口的字母代号)：A接_、_接_；B接_、_接_。(2)证明产物Cl2的实验现象是_。(3)实验测得产生的氢气体积(已折算成标准状况)为5.60 mL，电解后溶液的体积恰好为50.0 mL，则溶液中NaOH的物质的量浓度为_。,【思路指引】考查Cl2的工业制法及原理，熟练掌握化学方程式的书写及电极产物，特别注意题意的要求。【解析】反应器两边所选用的各仪器接口连接顺序为A接贮气瓶的GF，把水挤入量筒上的H导管，用量筒测量出排出的水量，以测定产生H2的体积，B接洗气瓶的DE，生成的 Cl2在洗气瓶中使淀粉碘化钾溶液变蓝，多余的Cl2通入烧杯里的C导管，已知电解产生的H2物质的量为：n(H2)0.000 25 mol，由电解化学方程式知n(NaOH)2n(H2)0.000 5 mol，则c(NaOH)0.01 molL1。【答案】(1)GFHDEC(2)淀粉碘化钾溶液变蓝(3)0.01 molL1,1.某学生设计如下实验装置用于制备纯净的Cl2。,(1)装置中有五处错误，请指出_，_，_，_，_。(2)在更正后的装置图中，洗气瓶(净化气体)中的饱和食盐水、浓硫酸、氢氧化钠溶液的作用分别是：饱和食盐水的作用：_；浓硫酸的作用：_；氢氧化钠的作用：_。,【解析】从实验原理上来说，氯气是用浓盐酸与二氧化锰在加热的条件下制取，不能用稀盐酸，因稀盐酸还原性弱，与二氧化锰不反应；这样制得的氯气中混有HCl和水蒸气，应依次通过盛有饱和食盐水和浓硫酸的洗气瓶将其除去；因氯气有毒，应用尾气吸收装置，以避免对环境的污染；因氯气比空气重，应用向上排空气法收集。【答案】(1)用长颈漏斗错误，应用分液漏斗不能用稀盐酸，应用浓盐酸没有用酒精灯，应用酒精灯加热盛浓硫酸的洗气瓶和盛饱和食盐水的洗气瓶位置颠倒，应更换位置盛饱和食盐水洗气瓶中的进气导管未插入液面，出气导管不应插入液面(2)除去混在氯气中的HCl除去混在氯气中的水蒸气吸收多余的氯气，防止污染环境,二、氯气的性质,什么是燃烧？是否燃烧反应一定有氧气参加？师生互动,【提示】一切发光、发热的、剧烈的化学反应都叫做燃烧。也就是说，燃烧不一定有氧气参加。燃烧的条件是：与充足的气体接触；要达到着火点。,工业制取盐酸的化学反应条件是点燃还是光照？学生交流【提示】工业上用氢气和氯气反应制取氯化氢，将氯化氢溶于水即得盐酸。氢气和氯气的反应，在不同条件下发生的现象不同，将纯净的氢气点燃后再与氯气混合，氢气在氯气中安静地燃烧生成氯化氢；而将氢气和氯气混合后进行光照，发生爆炸。一个燃烧，一个爆炸，前者安全，后者危险，因此工业制盐酸的化学反应条件是点燃而不是光照。,若Cl2泄漏，是否可以用浓的氢氧化钠溶液喷洒吸收？师生互动【提示】不可以，虽然NaOH溶液可以有效地吸收Cl2，但浓NaOH溶液碱性强，具有很强的腐蚀作用，不宜使用。最好采用喷石灰水的方法，形成“隔离墙”。,填表完成氯水和液氯的比较学生交流【提示】混合物纯净物Cl2黄绿能黄绿不,氯气在生产、生活中有哪些用途？师生互动【提示】(1)常用于自来水的消毒杀菌；(2)制造盐酸；(3)制造漂白粉；(4)氯气是合成塑料、橡胶、人造纤维、农药、染料和药品的重要原料。,试用最简单几句话概括氯气的性质。学生交流【提示】黄绿有毒密度大，性质活泼显氧化，变价金属显高价，溶水溶碱要歧化，杀菌漂白常用它。,某学生用下图所示的方法研究物质的性质，其中气体A的主要成分是氯气，杂质是空气和水蒸气。回答下列问题：,(1)该项研究(实验)的主要目的是_。(2)浓H2SO4的作用是_。与研究目的直接相关的实验现象是_。(3)从物质性质方面来看，这样的实验设计还存在事故隐患，事故表现是_。请在上图的D处以图的形式表明克服事故隐患的措施。,【思路指引】本题考查了Cl2和H2O、Cl2和NaOH溶液反应的化学性质，并且强调有毒气体不能直接排放到空气中，强化了防污染意识。【解析】干燥的Cl2本身无漂白性，Cl2与H2O反应生成的HClO有漂白性，Cl2有毒，Cl2易与NaOH溶液发生反应：Cl22NaOH=NaClONaClH2O。对化学实验和工业生产产生的含氯尾气都要作无害化处理。,【答案】(1)比较Cl2与HClO谁有漂白性(2)吸收气体A中的水蒸气B内的布条不褪色，C内的布条褪色(3)Cl2污染空气如下图所示,2.氯水中含有Cl2、H、Cl、HClO、ClO、H2O、OH等多种微粒，从而决定了氯水性质的多样性。(1)试指出下列各现象主要是何种微粒所表现出来的性质：使湿润的紫色石蕊试纸先变红后褪色_；使湿润的有色布条褪色_；加入石灰石粉末逐渐溶解，并放出气体_；滴加AgNO3溶液后生成白色沉淀_。(2)氯水不能长久放置，暂时存放的方法是_，新制氯水在久置过程中，颜色逐渐变浅，漂白性逐渐减弱，酸性逐渐增强的原因是_(写出反应的化学方程式)。,【解析】氯水的成分与性质的关系是酸性HCl，漂白性：HClO，氧化性Cl2、HClO。,【答案】(1)H、HClOHClOHCl(2)用棕色瓶存放，并置于阴暗处Cl2H2OHClHClO,2HClO 2HClO2,一、Cl2的制取过程1反应原理 MnO24HCl(浓)MnCl2Cl22H2O2仪器装置：固液 气主要仪器：铁架台、酒精灯、圆底烧瓶、分液漏斗、集气瓶、烧杯等。装置如图所示：,说明：C装置的作用是除去Cl2中的HCl，D装置的作用是干燥Cl2。F装置的作用是吸收多余的Cl2。,3收集方法(1)向上排空气法(Cl2密度大于空气)。(2)排饱和食盐水法(Cl2在饱和NaCl溶液中的溶解度很小，且用此法可除去实验过程中挥发产生的HCl气体)。4尾气处理Cl2有毒，易污染空气，需用NaOH溶液吸收。,(1)上述装置是实验室制取气体的三种典型装置之一，它适用于固体和液体或液体和液体加热制气体的反应。一套完整的制氯气装置应该包括4部分：(2)除杂装置(洗气)：除去Cl2中少量HCl、水蒸气，可先通入饱和食盐水。(亦可用水)除去HCl，再通过浓H2SO4(或P2O5或CaCl2)除去水。(3)吸收装置：用碱液吸收多余Cl2。(4)其他制取方法：2KMnO416HCl=2KCl2MnCl25Cl28H2O。,二、氯水的成分及性质1反应原理及成分Cl2H2O HClHClOHClO HClO2HClO 2HClO2新制氯水中，所含的分子有：Cl2、H2O、HClO；离子有：H、Cl、ClO、OH(少量)。2氯水的性质氯水的多种成分决定了它具有多重性质：(1)Cl2的强氧化性；(2)HCl的强酸性；(3)HClO的强氧化性、弱酸性；,(4)Cl的性质。在不同的反应中，氯水起作用的成分不同，现列表如下：,1电解饱和食盐水时，如果溶液中滴有酚酞，则先变红的一极连在电源的()A负极B正极C同时变红 D都不会变红【解析】生成H2一极上消耗H，而使溶液中余下OH显碱性。放出氢气的一极连电源负极。【答案】A,2如下图所示，A处通入Cl2，关闭B阀时，C处的红布条看不到明显现象。打开B阀后，C处的红布条逐渐褪色，则D瓶中装的是(),A浓H2SO4 BNaOH溶液CH2O D饱和NaCl溶液【解析】先应判断A处通入Cl2是否带有水蒸气，当B阀打开时，C褪色，说明A处Cl2为潮湿的，潮湿的Cl2在B阀关闭时通过D，看不到C处红布条有明显变化，说明D处溶液吸收了氯气或者是吸收了潮湿氯气中的水蒸气。【答案】AB,3某研究小组制备消毒液(主要成分NaClO)设计了如图装置。并查阅到下列资料，“在加热情况下卤素和碱液发生如下反应：3X26OH 5XXO33H2O”。回答下列问题：(1)装置中的大试管内发生反应的离子方程式为_。(2)装置中能否省去盛饱和NaCl溶液的洗气瓶？_(填“能”或“不能”)，理由是_。,【解析】解答本题要注意以下两点：(1)分析实验原理，结合实验装置判断各种药品的作用。(2)结合题中信息确定可能发生的副反应。本题具有较强的综合性，装置产生的Cl2在冰水冷却下和NaOH发生反应制得消毒液。运用该装置必须通过饱和NaCl溶液除去HCl，否则将生成NaCl，降低NaClO的纯度；但干燥装置可以省略，因为少量水蒸气不会影响反应；冷却装置不可省略，因为题意给信息：氯气和水的反应是放热反应，温度升高，引起副反应：3Cl26OH 5ClClO33H2O。,【答案】(1)Cl22OH ClClOH2O(2)不能氯气中混有的HCl气体进入大试管中也会和氢氧化钠溶液反应，降低了NaClO的产量和纯度(3)能少量水蒸气进入试管中不影响反应(4)不能氯气和水的反应是放热反应，反应时温度升高，可能引起副反应，生成NaClO3,