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高中化学备课参考 氯气的制法

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氯气的制法

一、氯气的工业制法 1. 电解饱和食盐水. 实验现象 钢钉和碳棒上通电后有气泡产生 钢钉周围的溶液变红色 将钢钉上方收集到的气体靠近火焰有爆鸣声 结论 通电后有气体物质生成 有碱性物质生成 有氢气生成 用手轻轻扇动在碳棒上方收集到的黄绿色气体,有氯气生成 闻到有刺激性气味 反应原理:2NaCl+2H2O

2NaOH+H2↑+Cl2↑

二、氯气的实验室制法 1.反应原理 MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O

2.反应装置 固+液

(1)气体发生装置使用的主要仪器有铁架台、酒精灯、圆底烧瓶、分液漏斗、导气管 (2)一套完整的制气装置应包括四个部分

3.净化和干燥

用饱和食盐水吸收Cl2中的HCl,用浓H2SO4吸收Cl2中的H2O(g),且吸收HCl在前,吸收 H2O(g)在后.

4.收集方法

(1)向上排空气法 (2)排饱和食盐水法(Cl2在饱和食盐水中溶解度较小)

5.验满

(1)湿润的 KI 淀粉试纸(若变蓝,则收集满了)

(2)湿润的蓝色石蕊试纸(若先变红,后褪色,则收集满了)

6.尾气吸收

用NaOH溶液吸收多余的Cl2:Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O 例题 例1.实验室制氯气时有如下操作,操作顺序正确的是 ( )

①连接好装置,检查气密性;②缓慢加热,加快反应使气体均匀逸出;③在烧瓶中加入MnO2粉末;④往分液漏斗中加入浓盐酸,再缓慢滴入烧瓶中;⑤用向上排空气法收集氯气,尾气导入吸收试剂中.

A.①②③④⑤ B.④③①②⑤ C.①③④②⑤ D.①④③②⑤ 答案:C

例2. 较低温度下,氯气通入石灰乳中可制得漂白粉,该反应为放热反应.某校甲、乙两化学研究性学习小组均用200 mL 12 mol/L盐酸与17.4 g MnO2在加热条件下反应制备氯气,并将制备的氯气与过量的石灰乳反应制取漂白粉,用稀NaOH溶液吸收残余的氯气.分析实验结果发现:①甲、乙两组制得的漂白粉中Ca (ClO)2的质量明显小于理论值②甲组在较高温度下将氯气与过量的石灰乳反应,所制得的产品中Ca (ClO3)2的含量较高.试回答下列问题:⑴上述实验中理论上最多可制得Ca (ClO)2多少克? ⑵实验中所得到的Ca(ClO)2的质量明显小于理论值,试简要分析其可能原因,并写出可能涉及到的化学方程式.

解析:⑴据题意:n (HCl) = 12 mol/L×0.2 L = 2.4 mol n(MnO2) = 17.4 g÷87 g/mol = 0.2 mol

MnO2 + 4 HCl(浓) △ MnCl2 + Cl2↑+ 2H2O

n(MnO2)∶n (HCl) = 2.4 mol∶0.2 mol = 12∶1 > 4 所以浓HCl过量,应根据MnO2计算.

根据制备氯气的化学方程式 n (Cl 2) = n (MnO2)= 0.2 mol 又因为:2Cl2 + 2Ca (OH)2= Ca (ClO)2 + CaCl2 + 2H2O n[Ca(ClO)2] = 1/2 n (Cl2) = 1/2×0.2 mol = 0.1 mol m[Ca(ClO)2] = 143 g/mol× 0.1mol = 14.3 g

⑵ ①随着反应进行,温度升高,会产生副产物Ca (ClO3)2; 6Cl2 + 6Ca(OH)2 △ 5CaCl2+ Ca(ClO3)2 + 6H2O ②Cl2未与石灰乳完全反应,残余Cl2被NaOH溶液吸收 Cl2 + 2NaOH = NaCl + NaClO + H2O

答案:⑴上述实验中理论上最多可制得Ca(ClO)2的质量为14.3 g,⑵略.

例3.家用消毒液的发生器是以精盐和自来水为反应物,通电时,发生器的电解槽的极板上

产生大量气泡,切断电源后,生成液具有强烈的杀菌消毒能力.与该反应器工作原理直接有关的化学方程式是( )

A、2NaOH +Cl2 == NaCl + NaClO + H2O B、H2 + Cl2 == 2HCl

通电

C、2NaCl + 2H2O == 2NaOH + H2↑ + Cl2↑ D、2HClO == 2HCl + O2↑

解析:根据发生器的反应物和反应条件,可以推测在发生器中电解食盐水, C中反应会发

生.再根据生成液具有强烈的杀菌消毒能力,结合电解食盐水后的产物可以推断Cl2和NaOH发生作用生成了NaClO,A中反应也会发生. 答案:A、C

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