氯气的生产原理及性质

关于氯气的生产原理及性质第1页，共32页，星期日，2025年，2月5日第一单元氯、溴、碘及其化合物第一课时氯气的生产原理及性质第2页，共32页，星期日，2025年，2月5日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。第3页，共32页，星期日，2025年，2月5日

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2NaCl+2H2O＝＝2NaOH+Cl2+H2通电黄绿无第4页，共32页，星期日，2025年，2月5日

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？【提示】

氢气和氯气混合后在光照或点燃等条件下易爆炸：H2＋Cl2===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。第5页，共32页，星期日，2025年，2月5日2．氯气的实验室制法(1)反应的原理

(2)制取装置第6页，共32页，星期日，2025年，2月5日一、Cl2的制取过程1．反应原理

MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O2．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。第7页，共32页，星期日，2025年，2月5日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。第8页，共32页，星期日，2025年，2月5日(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：2KMnO4＋16HCl===2KCl＋2MnCl2＋5Cl2↑＋8H2O。第9页，共32页，星期日，2025年，2月5日

在实验室制备氯气实验中有哪些注意事项？

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。第10页，共32页，星期日，2025年，2月5日

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5.60mL，电解后溶液的体积恰好为50.0mL，则溶液中NaOH的物质的量浓度为________。GFH

DE

C淀粉碘化钾溶液变蓝0.01mol·L－1第11页，共32页，星期日，2025年，2月5日【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G→F，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D→E，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)＝＝0.00025mol，由电解化学方程式知n(NaOH)＝2n(H2)＝0.0005mol，则c(NaOH)＝＝0.01mol·L－1。【答案】

(1)

(2)(3)第12页，共32页，星期日，2025年，2月5日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①________________，②________________，③________________，④________________，⑤________________。(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：①饱和食盐水的作用：__________________________________________________；②浓硫酸的作用：____________________________________________________；③氢氧化钠的作用：_________________________________________________________。

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，防止污染环境第13页，共32页，星期日，2025年，2月5日【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)①用长颈漏斗错误，应用分液漏斗②不能用稀盐酸，应用浓盐酸③没有用酒精灯，应用酒精灯加热④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⑤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)①除去混在氯气中的HCl

②除去混在氯气中的水蒸气③吸收多余的氯气，防止污染环境第14页，共32页，星期日，2025年，2月5日二、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。黄绿色强烈刺激性液氯第15页，共32页，星期日，2025年，2月5日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第16页，共32页，星期日，2025年，2月5日(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H2+Cl2====2HCl点燃第17页，共32页，星期日，2025年，2月5日(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NaClOCa(ClO)2氢氧化钠溶液Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O2Cl2＋2Ca(OH)2===CaCl2＋Ca(ClO)2＋2H2O第18页，共32页，星期日，2025年，2月5日(4)Cl2和水的反应①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)2＋CO2＋H2O===CaCO3↓＋2HClO。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、HClOH＋、Cl－、OH－、ClO－强氧化性变红(H＋)后褪色(HClO能使有机色素褪色2HClO2HCl＋O2减弱增强氯水Cl2＋H2O⇌HCl＋HClO第19页，共32页，星期日，2025年，2月5日实验操作实验现象结论有色布条

.氯水

漂白作用有色布条

.干燥的氯气

漂白作用②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。2HClO2HCl＋O2↑褪色不褪色有没有第20页，共32页，星期日，2025年，2月5日二、氯水的成分及性质1．反应原理及成分Cl2＋H2OH＋＋Cl－＋HClOHClOH＋＋ClO－2HClO2HCl＋O2↑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；第21页，共32页，星期日，2025年，2月5日所加试剂参与反应的微粒实验现象离子方程式或解释AgNO3溶液Cl－白色沉淀Cl－＋Ag＋===AgCl↓Na2CO3固体H＋有气泡产生2H＋＋CO32－===CO2↑＋H2O有色布条HClO布条颜色褪去发生氧化还原反应FeCl2溶液Cl2溶液变棕黄色2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－石蕊溶液HClO、H＋先变红后褪色酸性和漂白性镁粉H＋氯水的颜色褪去并有气泡产生Mg＋2H＋===Mg2＋＋H2↑(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：第22页，共32页，星期日，2025年，2月5日【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.(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？(2)Ca(ClO)2＋CO2＋H2O===CaCO3↓＋2HClO,2HClO2HCl＋O2↑。第23页，共32页，星期日，2025年，2月5日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。第24页，共32页，星期日，2025年，2月5日氯水液氯物质类别粒子种类H2O、Cl2、HClO、H＋、Cl－、ClO－、OH－(少量)等主要性质______色溶液，____导电，具有氯气的性质及酸性、漂白性等____色液体，____导电，具有氯气的性质存在条件常温常压下可存在，不宜久置，必须随用随制常温常压下不能存在保存方法棕色瓶盛装，放在阴凉处特制耐压钢瓶中填表完成氯水和液氯的比较混合物纯净物Cl2黄绿能黄绿不第25页，共32页，星期日，2025年，2月5日

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。比较Cl2与HClO谁有漂白性吸收气体A中的水蒸气B内的布条不褪色，C内的布条褪色Cl2污染空气第26页，共32页，星期日，2025年，2月5日【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：Cl2＋2NaOH===NaClO＋NaCl＋H2O。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第27页，共32页，星期日，2025年，2月5日