蘇教版化學必修1同步練習 氯氣的生產(chǎn)原理
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111專題二 從海水中獲得的化學物質(zhì)第一單元 氯、溴、碘、及其化合物 第一課時 氯氣的生產(chǎn)原理基礎(chǔ)梳理1氯氣的工業(yè)制法工業(yè)上制取氯氣大多采用電解食鹽水(一般為凈化后的飽和食鹽水)的方法,人們把以電解食鹽水為基礎(chǔ)制取氯氣等產(chǎn)品的工業(yè)稱為“氯堿工業(yè)”。要點提示:電解飽和食鹽水的原理:;溶液中存在四種離子:Na+、 Cl-、H+、OH-,通電后,氯離子在正極失電子生成氯氣,氫離子在負極得電子生成氫氣,溶液中剩下氫氧化鈉。實驗現(xiàn)象及結(jié)論:實驗現(xiàn)象結(jié)論鐵棒和碳棒上通電后有氣泡產(chǎn)生通電后有新的氣體物質(zhì)生成鐵棒周圍的溶液變紅色有堿性物質(zhì)(NaOH)生成將鐵棒上方收集到的氣體靠近火焰,有爆鳴聲有氫氣生成用手輕輕扇動在碳棒上方收集到的黃綠色氣體,聞到有刺激性氣味且該氣體能使?jié)駶櫟牡矸鄣饣浽嚰堊兯{有黃色刺激性氣味的氣體(Cl2)生成與電源正極相連的電極稱之為陽極,產(chǎn)生氯氣,發(fā)生的反應(yīng):2Cl-2eCl2;與電源負極相連的電極稱之為陰極,產(chǎn)生氫氣,發(fā)生的反應(yīng):2H+2eH2。a口收集的氣體是氫氣,b口收集的氣體是氯氣。因為氯氣有毒,直接排放會造成空氣的污染,所以b口排出的氣體應(yīng)該通入氫氧化鈉溶液中,目的是為了吸收氯氣。 Cl2 + 2NaOH NaCl + NaClO + H2O(化學實驗中,凡是有毒的或易燃易爆的尾氣,都要進行收集或轉(zhuǎn)化處理,使之無害化,切不可隨意向空氣中排放)。滴加酚酞先在鐵棒(負極)處變紅:因為H+在負極得到電子變成H2跑出,負極處的H+不斷減少,OH-相應(yīng)增多,溶液顯堿性,酚酞遇堿變紅。注意:反應(yīng)物除了NaCl之外還有H2O;在電源的正極得到黃綠色的氯氣,在電源的負極得到無色氫氣,在溶液中得到了氫氧化鈉,所以該反應(yīng)的方程式為2NaCl2H2OH2Cl22NaOH。由方程式可知在兩電極上方得到氣體的體積比為1:1。電解產(chǎn)物探究,分析過程如下:(1)從氣體的顏色和氣味可知在電極上產(chǎn)生了兩種不同的氣體。(2)從滴有酚酞的氯化鈉溶液變紅可知電解過程中有氫氧化鈉生成。(3)從反應(yīng)物為H2O和NaCl,可分析產(chǎn)生的氣體為O2、C12和H2中的兩種。(4)從一支試管中產(chǎn)生的氣體為黃綠色、有刺激性氣味,可知該氣體不可能是氫氣或氧氣。(5)檢驗生成的氣體,仔細分析現(xiàn)象,可知一個電極上生成了氫氣。(6)綜合歸納上述分析,可寫出電解飽和氯化鈉溶液的化學方程式。2氯氣的實驗室制法實驗室常用二氧化錳(MnO2)、KMnO4等氧化劑和濃鹽酸共熱來制取氯氣。要點提示:實驗原理:MnO2+4HCl(濃) MnCl2+2H2O+Cl2;2KMnO4+16HCl2KCl+2MnCl2+8H2O+5Cl2 ;KClO3+6HClKCl+3H2O+3Cl2 MnO2和稀鹽酸不反應(yīng),所以必須用濃鹽酸,而且此反應(yīng)必須加熱,因為在常溫下二氧化錳與鹽酸幾乎不反應(yīng)。實驗裝置圖:制取裝置:固體與液體加熱制氣型,一般用圓底燒瓶和分液漏斗凈化裝置:濃鹽酸易揮發(fā)出氯化氫氣體,而且加熱時會產(chǎn)生水蒸氣,所以應(yīng)在收集裝置和發(fā)生裝置之間連接一個凈化裝置。飽和食鹽水用來除去氯化氫氣體,濃硫酸用來除去水蒸氣,除雜順序為先除其他雜質(zhì)氣體,最后除去水蒸氣。氣流方向為長導(dǎo)管進氣,短導(dǎo)管出氣。收集裝置:由于氯氣密度大于空氣,一般用向上排空氣法收,或排飽和食鹽水收集。當集氣瓶內(nèi)的氣體全部為均勻的黃綠色時,即認為容器內(nèi)的氯氣已經(jīng)收集滿。吸收裝置:尾氣處理裝置的設(shè)計,要針對尾氣的性質(zhì)選擇恰當?shù)膬x器和吸收劑。氯氣有毒,必須吸收,防止污染環(huán)境,原理為2NaOH+Cl2 NaCl + NaClO + H2O 不能用澄清石灰水來吸收氯氣。其所含Ca(OH)2太少。(注意:在設(shè)計收集氣體或處理尾氣的實驗裝置和方法時,有時還必須做到防止液體倒吸現(xiàn)象的發(fā)生)。氯氣的檢驗:氯氣可用濕潤的KI淀粉試紙檢驗,其原理為Cl2 + 2KI 2KCl + I2,生成的碘與淀粉在濕潤條件下生成藍色物質(zhì)。例題解析例1家用消毒液的發(fā)生器是以精鹽和自來水為反應(yīng)物,通電時,發(fā)生器的電解槽的極板上產(chǎn)生大量氣泡,切斷電源后,生成液具有強烈的殺菌消毒能力。與該反應(yīng)器工作原理直接有關(guān)的化學方程式是( )A、2NaOH +Cl2NaCl +NaClO + H2O B、H2 + Cl22HClC、2NaCl + 2H2O 2NaOH + H2 + Cl2 D、2HClO 2HCl + O2思路分析:根據(jù)發(fā)生器的反應(yīng)物和反應(yīng)條件,可以推測在發(fā)生器中電解食鹽水, C中反應(yīng)會發(fā)生。再根據(jù)生成液具有強烈的殺菌消毒能力,結(jié)合電解食鹽水后的產(chǎn)物可以推斷Cl2和NaOH發(fā)生作用生成了NaClO,A中反應(yīng)也會發(fā)生。解題:A、C例2下圖是某老師設(shè)計的一個微型實驗裝置圖: 請你說出實驗過程中可能出現(xiàn)的現(xiàn)象,試寫有關(guān)化學方程式。思路分析:本裝置將氯氣的制取與鹵素間的置換反應(yīng)有機地結(jié)合起來,把氯氣、溴蒸氣及單質(zhì)碘之間的相互關(guān)系充分地體現(xiàn)出來了,整套裝置渾然一體,實驗現(xiàn)象明顯直觀,各種性質(zhì)由于顏色的明顯變化而一目了然,實驗藥品用量較少,實驗過程氣體不外漏,不僅可節(jié)約藥品,而且綠色環(huán)保。有利于培養(yǎng)學生的創(chuàng)造性思維和綜合運用知識的能力。解題:出現(xiàn)黃綠色氣體:2KMnO4 + 16HCl 2KCl + 2MnCl2 + 5Cl2 + 8H2O;濕潤的紅紙條褪色:Cl2 + H2O HCl + HClO;c處濕碘化鉀的棉團變棕褐色:Cl2 + 2KI 2KCl + I2;b附近浸有濕溴化鈉的棉團變黃色:Cl2 + 2NaBr 2NaCl + Br2;e、f處的現(xiàn)象分別為變藍色(因含有淀粉)和棕褐色:Br2 + 2KI 2KBr + I2;d處的現(xiàn)象、原因均同e處:Cl2 + 2KI 2KCl + I2;濕的氫氧化鈉棉花團均先變淡黃綠色后又褪色:Cl2+2NaOHNaCl +NaClO+H2O?;A(chǔ)訓練1、海水中含量最多的離子是 ( )A、鈉離子 B、氯離子 C、鈣離子 D、鎂離子2、氯在自然界以化合物形態(tài)存在,18世紀70年代,首先發(fā)現(xiàn)并制得氯氣的化學家是 ( ) A、漢弗萊戴維 B、舍勒 C、阿伏加德羅 D、侯德榜3、如圖所示裝配儀器,接通直流電源,電解飽和食鹽水,則電解一段時間后,在碳棒和鐵釘表面都有氣體生成,其中碳棒表面生成的氣體是( )A、Cl2 B、O2 C、H2 D、HCl 4、若上題中電解的是未精制的飽和食鹽水,結(jié)果很快在某一電 極附近出現(xiàn)渾濁現(xiàn)象。造成渾濁的難溶物主要是 ( )A、碳酸鎂B、硫酸鋇C、氫氧化鎂D、碳酸鋇5、在電解食鹽水之前,需要提純食鹽水。為了除去粗鹽中的Ca2、Mg2、SO42及泥沙,可將粗鹽溶于水,然后進行下列五項操作,正確的操作順序是 ( )過濾 加過量的NaOH溶液 加適量的鹽酸加過量的碳酸鈉溶液 加過量的氯化鋇溶液A、 B、 C、D、6、下列選項中,與氯氣用途無關(guān)的是 ( ) A、消毒殺菌 B、制漂白粉 C、制鹽酸 D、從海水中提取食鹽7、用下列兩種方法制取氯氣:用含氯化氫146克的濃鹽酸與足量的二氧化錳反應(yīng)用87克二氧化錳與足量的濃鹽酸反應(yīng),則所得氯氣 ( )A、比多 B、比多 C、一樣多 D、無法比較8、為了在實驗室制得不含氯化氫的干燥的氯氣,正確的凈化順序是 ( )A、第一步通過濃硫酸,第二步通過無水氯化鈣B、第一步通過水,第二步通過氧化鈣C、第一步通過飽和食鹽水, 第二步通過無水氯化鈣D、第一步通過堿石灰,第二步通過濃硫酸9、實驗室制取氯氣可以有以下途徑,用化學方程式表示如下。若制取等質(zhì)量的氯氣,消耗鹽酸最少的是( )A、8HCl+K2Cr2O7=2KCl+Cr2O3+4H2O+3Cl2 B、16HCl+2KMnO4=2MnCl2+8H2O+2KCl+5Cl2C、4HCl+MnO2 MnCl2+2H2O+Cl2 D、6HCl+KClO3=KCl+3H2O+3Cl210、目前我國工業(yè)上大多采用離子交換膜法電解食鹽水制燒堿和氯氣。如圖:電解槽中用石墨或鈦作陽極與電源正極相接,用鐵網(wǎng)作陰極與電源負極相接,中間設(shè)特殊的離子交換膜。ab試分析:從a進入的液體是 ,從b流出的液體是 ;圖中的離子交換膜只允許_離子通過,該離子交換膜的作用是 。 你認為這種制堿的方法存在的缺點是_(填序號) A、消耗大量的電能 B、產(chǎn)品中氫氣和氯氣用途不大,造成浪費C、食鹽不易獲取 D、生產(chǎn)過程中若處理不當易造成環(huán)境污染11、右圖表示在沒有通風櫥的條件下制備氯氣時設(shè)計的裝置, 圖中a、b是可控制的彈簧鐵夾。(氯氣在飽和氯化鈉溶液中的溶解度較小。)儀器A的名稱是 ;水槽中應(yīng)盛放的 是 ;燒杯中盛放的是 ;燒瓶中反應(yīng)的化學方程式 ;在收集氯氣時,應(yīng) 。當氯氣收集完畢時 應(yīng) 。(填如何控制a、b) 若要制得標準狀況下的Cl2 0.672L,理論上需要MnO2的物質(zhì)的量是多少?12、某氯堿廠打算利用電解食鹽水所得氣體生產(chǎn)鹽酸。寫出電解食鹽水制取H2、Cl2的化學方程式: 。若該氯堿廠日產(chǎn)50% NaOH溶液3000 kg。如果把同時生產(chǎn)的Cl2和H2都制成38%的鹽酸,試計算理論上每天可生產(chǎn)鹽酸的質(zhì)量。1、B 2、B 3、A 4、C 5、C 6、D 7、A 8、C 9、D10、精制飽和食鹽水,氫氧化鈉溶液;Na ,防止陰極產(chǎn)生的氫氣和陽極產(chǎn)生的氯氣相混合而引起爆炸,又能避免氯氣和氫氧化鈉作用生成次氯酸鈉。 A D11、 分液漏斗 飽和食鹽水 氫氧化鈉溶液 MnO24HCl(濃)MnCl2Cl22H2O通電 打開a關(guān)閉b 打開b關(guān)閉a 理論上需要0.03mol MnO2 12、2NaCl2H2O=H2Cl22NaOH 3601.97 kg1、B 2、B 3、A 4、C 5、C 6、D 7、A 8、C 9、D10、精制飽和食鹽水,氫氧化鈉溶液;Na ,防止陰極產(chǎn)生的氫氣和陽極產(chǎn)生的氯氣相混合而引起爆炸,又能避免氯氣和氫氧化鈉作用生成次氯酸鈉。 A D11、 分液漏斗 飽和食鹽水 氫氧化鈉溶液 MnO24HCl(濃)MnCl2Cl22H2O通電 打開a關(guān)閉b 打開b關(guān)閉a 理論上需要0.03mol MnO2 12、2NaCl2H2O=H2Cl22NaOH 3601.97 kg111- 1.請仔細閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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