氯气的实验室制法及其装置

氯气的实验室制法及其装置第1页/共25页第一章卤素第2页/共25页第一节氯气

氯气的实验室制法及其装置第二节氯化氢的的性质及实验室制法第三节氧化还原反应第四节卤族元素的递变规律

卤族元素及其化合物的特殊性氟

溴

碘

目录

第3页/共25页第一节氯气一氯气的物理性质色——黄绿色味——剧烈刺激性，有毒态——气态溶解性——能溶于水，在常温下，1体积水溶解2体积Cl2

沸点—34.60C（易液化）氯气的化学性质1。与金属的反应

2Na+Cl2=====2NaCl

燃烧，放热，有大量白烟生成（是氯化钠固体小颗粒）。Cu+Cl2======CuCl2

※氯化铜溶液浓度大时，呈绿色，浓度小时，呈蓝绿色。燃烧，放热，有棕黄色的烟生成（是氯化铜固体小颗粒）。点燃点燃back第4页/共25页2。与非金属的反应H2+Cl2=======2HCl

发出苍白色火焰，产生大量热H2+Cl2=======2HCl

迅速化合而发生爆炸※燃烧不一定要有氧气参加。任何发热发光的剧烈的化学反应都可以叫做燃烧2P+3Cl2=======2PCl3

（三氯化磷：无色液体）PCl3+Cl2=======PCl5

（五氯化磷：白色固体）磷与氯气燃烧产生的白色烟雾是三氯化磷和五氯化磷的混合物。※烟是固体小颗粒，雾是液体小颗粒。

点燃

光照点燃点燃第5页/共25页

3、氯气与水的反应

Cl2+H2O

======HCl+HClO（可逆）新制的氯水主要含有的分子：Cl2、H2O、HClO

离子：H＋、Cl－、ClO－（少量）、OH－（少量）久制的氯水主要成份为H2O、HCl。（较稀的盐酸）

2HClO

=======2HCl+O2

次氯酸由于见光容易分解，故氯水用棕色瓶来保存次氯酸的性质：弱酸性；强氧化性；不稳定性；可杀菌消毒，是染料和有机溶液褪色，作漂白剂（氯气可使湿润的布条褪色)

光照第6页/共25页4，氯气与碱的反应Cl2+2NaOH

=====NaCl+NaClO+H2OCl2+2Ca（OH）2

=====CaCl2+Ca（ClO）2+2H2O

工业上用氯气和消石灰（石灰水浓度太小）制成漂白粉。※漂白粉⑴成分：

CaCl2,Ca(ClO)2

，少量水⑵漂白作用：Ca(ClO)2+2H＋=Ca2++2HClO（过期的漂白粉可加盐酸或醋酸）⑶放久后失效：Ca(ClO)2+CO2+H2O=CaCO3↓+2HClO

溶液中的强酸制弱酸，体现出酸性的相对强弱：HCl>H2CO3>HClO;

2HClO

====2HCl+O2⑷具有漂白作用的物质；

Na2O2(氧化漂白)、HClO(氧化漂白);SO2(化合成不稳定无色物)；活性炭(物理吸附有色物质)。5，氯气的用途——消毒、制造盐酸、漂白粉、多种农药、氯仿等有机溶剂

（有效成分）光照

back第7页/共25页氯气的制法㈠工业制法：电解食盐水

2NaCl+2H2O＝＝＝2NaOH+Cl2↑+H2↑㈡实验室制法1、制气原理MnO2+4HCl＝＝MnCl2+Cl2↑+H2O

（利用强氧化剂将HCl氧化成Cl2）２、制气装置选择⑴固＋固(加热)→制O2、NH3、CH4……⑵固＋液→制H2、CO2、H2S、C2H2……

可用启普发生器制取：H2、CO2、H2S⑶固＋液（加热)→制Cl2、HCl(HBr、HI、HNO3、SO2

……)⑷液＋液（加热）→C2H4……(需加沸石)电解△back第8页/共25页3、浓盐酸的替代品NaCl+浓H2SO42NaCl+2H2SO4+MnO2==MnSO4+Na2SO4+Cl2+2H2O4、强氧化剂MnO2可替代品

KMnO4、KClO3、K2Cr2O7、Ca(ClO)2……2KMnO4+16HCl=2KCl+2MnCl2+8H2O+5Cl2↑KClO3+6HCl=KCl+3H2O+3Cl2↑5、浓盐酸作用：还原性、酸性6、浓度要求该反应必须用浓盐酸，因稀盐酸几乎无还原性，随着反应进行，浓盐酸将渐稀，一定程度时，会自动停止，HCl不可能消耗尽。强热第9页/共25页7、Cl2的收集用向上排气法(排饱和食盐水除HCl)。干燥：除碱石灰，氧化钙等碱性干燥剂外均可。检验：⑴用湿润的KI－淀粉试纸，试纸变蓝。⑵湿润的蓝色石蕊试纸，先变红再褪色。尾气：用NaOH溶液吸收。（Ca（OH）2溶液浓度太低）Br2制备(NaBr+浓H2SO4)，I2制备(KI+浓H2SO4)2NaBr+2H2SO4(浓)====Br2↑+Na2SO4+2H2O＋SO2↑2NaI+2H2SO4(浓)====I2↑+Na2SO4+2H2O＋SO2↑第10页/共25页第11页/共25页这样收集的氯气不纯净，混有杂质HCl和H2O（g）back第12页/共25页

第二节，HCL1、物理性质：易溶于水，1体积水溶解500体积氯化氢（喷泉实验）2、实验室制法反应原理：高沸点的酸制取低沸点的酸

NaCl+H2SO4（浓）=====NaHSO4+HCl↑NaHSO4+NaCl=====Na2SO4+HCl↑2NaCl+H2SO4（浓）=====Na2SO4+2HCl↑发生装置：特点——固体和液体加热型（与Cl2相同）仪器——烧瓶、分液漏斗、铁架台、酒精灯、导管收集装置：特点——向上排空气集气法（与Cl2相同）仪器——集气瓶、导管除尾气装置：与Cl2不相同，用漏斗倒置在液面上方，防止气态氯化氢变为液态后，压强减小，产生倒吸现象。加热加热back第13页/共25页——浓硫酸——NaClback第14页/共25页back氧化还原反应方程式的配平第15页/共25页1、配平依据：

还原剂中某元素化合价升高的总数与氧化剂中某元素化合价降低总数相等。2、配平步骤：（1）写出反应物和生成物的化学式，标出有变化的元素化合价。（2）列出元素的化合价变化情况，计算有关物质化学式里元素的化合价升降值。(3)根据化合价升高和降低的总数相等，确定相应物质的系数。(4)从已确定系数的物质出发，用观察法确定其它物质的系数。第16页/共25页卤族元素卤素单质在化学性质上的相似性和递变规律

相似性：易得１个电子，具有较强的氧化性

最低价－１价，最高价＋７价递变性：氧化性——Ｆ、Ｃl、Br、I依次减弱（Ｆ、Ｃl、Br、I位于周期表的第七主族易得1个电子，显非金属性，F、Ｃl、Br、I同一主族核电荷数增加，半径增加，得电子能力减弱，氧化性逐渐减弱）还原性——Ｆ-、Ｃl-、Br-、I-依次增强（Ｆ-、Ｃl-、Br-、I-易失电子形成F、Ｃl、Br、I，离子半径逐渐增加，失电子能力增强，还原性逐渐增强）２、单质的物理性质比较：（按F2、Cl2、Ｂr2、Ｉ2顺序）⑴颜色加深；⑵密度增大；⑶熔、沸点渐高；⑷溶解性（水中）渐小；back第17页/共25页３、单质的化学性质的相似性和递变性：（1）与金属反应：Ｍ＋Ｘ2

→MXn

2Fe＋3Cl2＝＝2FeCl3Cu+Cl2＝＝

CuCl22Fe+3Br2=2FeBr3

Cu+Br2=

CuBr2Fe+I2=FeI2(2Cu+I2=2CuI)

碘的氧化性比Cl2，Br2弱（2）与水反应：2F2+2H2O=4HF+O2↑

(水做还原剂)X2+H2O=HX+HXO(X=Cl、Br、I)第18页/共25页⑵与Ｈ2反应：Ｈ2+X2=2HXa.HX生成及稳定性：HF>HCl>HBr>HI

氟在阴暗处与氢气剧烈化合而爆炸，HF很稳定氯在强光照射下与氢气剧烈化合而爆炸，HCl较稳定溴在高温条件下与氢气较慢化合，HBr较不稳定碘与氢气持续加热，慢慢化合，HI不稳定b.HX的还原性：HF<HCl<HBr<HIc.HX水溶液的酸性：※HF<HCl<HBr<HI根据原子的匹配原则d.HX的制备：HF:CaF2（萤石）＋H2SO4

＝HF↑＋CaSO4

（加热，放在铅或塑料的容器中）HCl:2NaCl+H2SO4(浓)=Na2SO4+2HCl↑（加热）HBr:3NaBr+H3PO4(浓)＝Na3PO4+3HBr↑（强热）HI:3KI+H3PO4(浓)＝

Na3PO4+3HI↑（强热）第19页/共25页⑸与强碱反应：

X2+2NaOH=====NaX+NaXO＋H2O3X2+6NaOH=====5NaX+NaXO3+3H2O(X=Cl、Br、I)4、最高价含氧酸酸性

HClO4>HBrO4>HIO45、X－离子检验

————

X－酸化AgNO3溶液生成沉淀

Ｃl－+Ag+=AgCl↓(白)

Br－+Ag+=AgBr↓(浅黄)I－+Ag+=AgI↓(黄)还有：用氯水，四氯化碳为试剂的方法。

加热第20页/共25页6，卤素的颜色⑴F2：氟气（淡黄绿色）⑵Cl2：氯气（黄绿色）→氯水（浅黄绿色）⑶Br2：液溴（深红棕色）→溴蒸汽（红棕色）→溴的有机溶剂（橙红色）→溴水（橙色）⑷I2：固态碘（紫黑色）→碘蒸汽（紫色）→碘的有机溶剂（紫红色）→碘酒（深棕褐色）→碘水（棕黄色）back第21