高中化学 专题2 从海水中获得的化学物质 第一单元 氯、溴、碘及其化合物 第1课时 氯气的生产原理学案（含解析）苏教版必修1-苏教版高中必修1化学学案VIP免费

第1课时氯气的生产原理[学习目标]1.了解实验室制取Cl2的原理和实验装置。2.了解电解饱和食盐水法制取氯气的原理。一、氯气的工业制法氯化钠在水中的电离：NaCl===Na＋＋Cl－，水也有微弱的电离：H2OH＋＋OH－，这样，在食盐的水溶液中存在Na＋、Cl－、H＋、OH－，其中只有Cl－和H＋在电流作用下易被氧化和还原而生成Cl2和H2，即发生如下反应：□2NaCl＋2H2O=====2NaOH＋Cl2↑＋H2↑。氢气和氯气混合后在光照或点燃等条件下易发生爆炸：H2＋Cl2=====2HCl，氯气有毒，所以电解的产物氯气和氢气□必须隔离，且要□防止氯气泄漏。二、氯气的实验室制法(1)反应原理：□MnO2＋4HCl(浓)=====MnCl2＋Cl2↑＋2H2O。(2)装置设计：粉末状固体(或液体)＋液体――→气体。(3)除杂气体：根据要制取气体的化学性质和杂质气体的化学性质选择除杂试剂。一般制得的氯气中含有氯化氢杂质，常用□饱和食盐水洗气。若要制得干燥的氯气，可以用□浓硫酸洗气来除去水蒸气。(4)收集方法：一般由所制气体的物理性质——密度或水溶性决定，氯气可以用□向上排空气法或排饱和食盐水法收集。(5)尾气吸收：氯气有毒，有毒气体必须加以吸收，防止污染空气。一般用氢氧化钠溶液吸收多余的氯气：□Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O。因此，实验室制取干燥、纯净的氯气的装置可设计成如下图所示：1．海水中除含有丰富的碘元素，还含有哪些物质？提示：海水中蕴含的元素有80多种，氯化物主要有NaCl，还有KCl、CaCl2、MgCl2等，地球上99%以上的溴均在海水中。2．电解饱和食盐水时，H2、Cl2、NaOH各在哪个电极上生成？提示：石墨棒：生成Cl2；铁棒：生成H2和NaOH。3．实验室制取氯气时，若向一定量浓盐酸中加入足量MnO2固体，能否使盐酸完全反应？为什么？提示：盐酸一定有剩余，因MnO2只能与浓盐酸反应，随着反应的进行，盐酸浓度越来越小，变为稀盐酸时反应停止。实验室制氯气的注意事项(1)必须用浓盐酸，MnO2与稀盐酸不反应。(2)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挥发。(3)实验结束后，先使反应停止并吸收残留的Cl2，再拆卸装置，避免污染空气。(4)实验室制取氯气的其他方法可用KMnO4代替MnO2与浓盐酸反应(不需加热)：2KMnO4＋16HCl(浓)===2KCl＋2MnCl2＋5Cl2↑＋8H2O。知识拓展氯碱工业(1)制碱原理在工业生产中，电解饱和食盐水常在电解槽中进行。为避免电解产物之间发生反应(如H2和Cl2、Cl2与NaOH间的反应)常用石棉隔膜或离子交换膜将电解槽隔成两部分。下图为阳离子交换膜电解槽的示意图。阳离子交换膜有很好的选择性，它只允许阳离子(Na＋、H＋)通过，不允许阴离子(OH－、Cl－)及分子(H2、Cl2)通过。这样既能防止阴极产生的H2和阳极产生的Cl2相混合而引起爆炸，又能避免Cl2和NaOH溶液作用生成NaClO而影响烧碱的质量。特别提醒：电解后的食盐水可循环使用。(2)氯碱厂选址与经济效益①氯碱厂的主要原料是食盐，从原料供应的方便性来看，氯碱厂应该建在海岸的附近。②氯碱厂的产品是烧碱、氯气和氢气，它们主要用作化工原料，从产品销售的方便性来看，氯碱厂应该建在距离使用烧碱、氯气和氢气的工厂较近的地方。③氢气易燃、易爆，氯气有毒，从人身安全的方面来看，氯碱厂应该建在人口稀疏的地方。④氯碱厂的生产要消耗大量的电能，从电力供应的方面来看，氯碱厂应该建在电力供应充足的地方。特别提醒：由于氢气易燃、易爆，氯气有毒，因此氯碱厂在生产中应该注意：一是严格防止氢气、氯气泄漏；二是在生产区严禁烟火。[练习与实践]1．在实验室制取Cl2时，可以代替MnO2的物质是()A．酸性氧化物P2O5或SO3B．碱性氧化物Na2O或MgOC．氧化性比MnO2更强的KMnO4或K2Cr2O7D．还原性比MnO2更强的H2S或HI答案C解析本题关键是把握实验室制取Cl2的原理，掌握MnO2在反应中的作用。MnO2将浓盐酸氧化为Cl2，因此选用氧化性较强的物质代替MnO2即可。2．某实验室的尾气中含有较多的氯气，有毒，要吸收这些尾气，下列试剂最适合的是()A．饱和的石灰水B．饱和的食盐水C．自来水D．烧碱溶液答案D解析虽然氯气能与饱和的石灰水反应，但相同条件下，氢氧化钠的溶解度远大于氢氧化钙的溶解度，吸收效果烧碱溶液...