氯气的生产原理

《氯气的生产原理》教案

【师】：今天，我们学习新的内容，专题二，从海水中获得的化学物质，这个专题分为两个单元的内容，第一单元的氯溴碘及其化合物，那么为什么这个专题叫从海水中获得的化学物质呢？

在我们印象中海洋是很神秘的，大家知道，海水是带有咸味的，但是海洋中究竟蕴含着什么呢？大家看一下这个数据：海水中盐的含量非常高，储量很大，其中的氯化物主要是NaCl，溴相比于氯，含量少了很多，但是地球上99%以上的秀在大海中，所以溴被称为海洋元素；海水中还含有丰富的碘，当然不仅海水中，海中的动植物比如海带紫菜等等含有丰富的碘。

其中的氯化物主要是NaCl,还有MgCl2、CaCl2、 KCl 等，NaCl,含量非常高，若将海水中的盐结晶后平铺于陆地上，地球将增高150米。这个是海水晒盐的过程，海水通过蒸发结晶，过滤后得到粗盐，粗盐提纯后得到纯净的NaCl，也就是食盐。

那食盐在工业上有什么作用呢？除了能够加工成我们吃的调味品的盐，工业上电解熔融氯化钠制取氯气和金属钠，主要是制取金属钠的，知道熔融状态是什么样的吧？ 【生】：固体加热融化后的液体状态， 【师】：那有水吗 【生】：没有 【师】：而有水的是下面这个，工业上电解饱和食盐水的方法制取氯气，这是工业上生产氯气的生产原理。这是我们今天学到的第一个重要的内容，看一下方程式2NaCl＋2H2O===2NaOH＋H2↑＋Cl2↑ 生产氯气的同时生产的还有烧碱NaOH，人们把以电解食盐水为基础制取氯气、烧碱(NaOH)等产品的工业称为“氯碱工业”，

1833年，法拉第发现电解食盐水能产生氯气和氢氧化钠，瓦特在英国申请有关电解的专利，中国的氯碱工业发展比较迟，在二十世纪二十年代才开始创建的，这张图是工业上电解饱和食盐水的电解槽，因为工业上生产的都是大量的产品，用的多数为大型仪器，比较复杂，下面看的是简化的工业制取氯气方法的装置。 里面装的是饱和食盐水，和电源正极相连的叫做阳极，和电源负极相连的叫做阴极，下面看一下视频。湿润的淀粉碘化钾试纸可以检验氯气，这个内容下节课再讲。我们刚刚看到两边都有气泡产生，阳极有什么样的现象？ 【生】：黄绿色气体，遇湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝 【师】：那我们能得出什么结论呢？ 【生】：有氯气生成 【师】：阴极又有什么样的现象？ 【生】：无色气体，靠近火焰有爆鸣声 【师】：能说明什么？ 【生】：有氢气产生 【师】：阴极还有什么现象？ 【生】：遇酚酞变红色 【师】：能说明什么？ 【生】：有碱性物质生成 【师】：而这里的碱性物质就是NaOH。这就是方程式，而我们把氯气称为阳极产物，H2↑ 和NaOH称为阴极产物。下面做两个题目巩固一下。

刚刚我们讲的是氯气的工业制法，工业上一般要求大量生产，有一系列的工艺，而我们

在实验室里一般只需要制取少量的氯气，实验室制法主要是几种试剂的反应。氯气的实验室制法的发现，是一个很偶然的机会，科学家舍勒一次不小心把软锰矿MnO2与浓盐酸混合加热时，产生黄绿色的气体，气体强烈的刺激味。后来戴维研究并命名这种物质叫氯气。 氯气的反应原理是什么？ 【生】：MnO2+4HCl(浓)== MnCl2+Cl2↑+2H2O 【师】：反应物是?反应条件？产物 【生】：MnO2和浓HCl。加热。MnCl2+Cl2↑+2H2O 【师】：看一下反应的注意事项1.加热不能强热;为什么不能加强热? 【生】：因为浓HCl易挥发，HCl气体，产物氯气中会混有大量的HCl气体， 【师】：实际上就算是一般的加热也会混有一点HCl气体进去，这就需要后面除杂了。 2.用浓盐酸和MnO2固体进行反应。为什么一定要浓盐酸？

因为稀盐酸和MnO2不反应，就算是加热也还是不反应。所以说反应为浓度也是影响反应的一个因素

下面看一下装置的选择，这个制取气体的发生装置，制取氯气应该选哪一个？ 【生】：第四个（最右面这个），它是固体和液体加热型装置，MnO2固体和浓盐酸液体，需要加热才能反应。 【师】：那前面几个装置呢？看第一个，它是固体加热装置，我们之前学过制取什么气体用到这个装置的？ 【生】：制取氧气，加热高锰酸钾制取氧气，还有加热氯酸钾和二氧化锰混合物制取氧气，【师】：中间这两个都是块状固体和液体不加热的装置，这个叫启普发生器，像我们见过的用大理石碳酸钙和稀盐酸制取二氧化碳，还有用锌粒和稀盐酸制取氢气，都用这个装置，这个装置的好处是什么呀？ 【生】：可以随时控制反应的终止 【师】：想要反应结束，可以直接关闭这个活塞，整个体系中产生气体，压强增大，然后把液体压回到漏斗中，固体液体不接触，反应终止。如果想继续反应，只要打开活塞，液体流下来和固体接触继续反应

下面看一下制取氯气的整套装置，刚刚讲的是实验室制氯气的发生装置，发生装置是根据什么来选的？ 【生】：首先，反应物的状态，这个反应物是固体和液体， 【师】：还有根据什么？ 【生】：反应条件，这个反应是需要加热的。 【师】：那中间这个是什么装置？ 【生】：气体的收集装置 【师】：气体有哪几种收集方法 【生】：排空气法和排水法，排空气法又根据气体与空气密度的大小分为向上排空气法和向下排空气法， 【师】：这个装置用的什么方法呀？ 【生】：向上排空气法，因为氯气的密度比空气大 【师】：注意这个地方，气体是从长的导管这根进去，短的出来，长进短出。那这地方能不能用排水法呀？ 【生】：能，不能 【师】：这个地方是不能用排水法的，因为氯气可以溶解在水中，1体积水中可以溶解两体积的氯气。

再看一下，这个装置中的向上排空气法和我们之前遇到过的有没有什么不同啊？

【生】：有活塞，气体通到氢氧化钠溶液中 【师】：有双孔活塞，多余的气体通到氢氧化钠溶液中。为什么这么做？ 【生】：尾气处理 【师】：因为氯气有刺激性气味，是有毒的，需要把尾气处理掉，我们用氢氧化钠溶液做尾气吸收处理，因为氯气与氢氧化钠溶液反应，这个在下节课讲氯气的性质时会重点提到。 那能不能用水吸收处理呀， 【生】：不能， 【师】：虽然氯气可溶于水，但是溶解量非常小，一体积水中能溶解两体积的氯气，反应产生氯气比较快或者比较多的时候没办法快速的完全吸收处理。而且产生氯气的这个反应速度是非常快的

看一下这整套装置还有什么缺点？还缺不缺什么内容呀？（和书本上一样就可以全是对的啦，也可以是不完整的呀，讨论一下。可以想一下，收集到的氯气纯不纯呀？ 【生】：不纯，缺少除杂装置 【师】：那氯气中又会混有哪些杂质呢？ 【生】：氯化氢气体，还有水蒸气， 【师】：那这些气体应该怎样除去 【生】： 【师】： 【生】： 【师】： 【生】： 【师】： 【生】： 【师】： 【生】：

资料1：海水中各种元素的含量

资料2：若将海水中的盐结晶后平铺于陆地上，地球将增高150米。（NaCl最多）

资料3 ：1、海水中盐的总量是5×1018 t,海水中的氯化物主要是NaCl,其次是MgCl2、CaCl2、 KCl 等；

2、溴被称为海洋元素，海水中溴的总储量高达1×1014t； 3、海水中还含有丰富的碘，海水中碘的总储量可达8×1010t。 介绍：食盐的用途

1、工业上电解熔融氯化钠制取氯气和金属钠。 2、工业上电解饱和食盐水制取烧碱、氯气和氢气。 一、氯气的工业制法（氯碱工业） 1、氯碱工业历史：

（1）1833年，法拉第发现电解食盐水能产生氯气和氢氧化钠；

（2）1851年，瓦特在英国申请有关电解的专利；

（3）我国氯碱工业是在二十世纪二十年代才开始创建的。第一家氯碱厂是上海天原电化厂

（现在的上海天原化工厂前身）1930年正式投产，采用爱伦一摩尔电解槽，开工电流 1500A，日产烧碱2吨。到 1949年全国解放为止，全国仅有氯碱厂9家，年产量仅1.5万吨。（吴蕴初）

2、氯气的工业制法---电解饱和食盐水： 1 2 3 4

化学方程式： 氯碱工业产品的用途： 资料4：舍勒，瑞典化学家，药房当过学徒，仪器、设备简陋的实验室里他做了大量的化学实验，其短暂而勤奋的一生，对化学做出突出的贡献。舍勒1774年把软锰矿与浓盐酸混合加热时，产生黄绿色的气体，气体强烈的刺激味使舍勒感到极为难受，但他确信自己制得了一种新气体，并研究了气体的性质. 二.氯气的实验室制法

1、反应原理： 注意: 1.加热不能强热；（为什么？）

2.用浓盐酸和MnO2固体进行反应。（选择何种气体发生装置？） 2、实验装置：

实验现象 两极均产生气泡 将铁棒上方收集到的气体靠近火焰，有轻微的爆鸣声 石墨棒一极有黄绿色、刺激性气味的气体产生， 铁棒周围的颜色变红 结论