《開發(fā)海水中的鹵素資源》第三節(jié)氯氣.ppt

1、,第三節(jié) 氯氣,第二章 開發(fā)海水中的鹵素資源,物理性質,顏色 狀態(tài),氣味,密度 熔沸點 溶解度,看,聞,測,如何掌握,一、氯氣(Cl2),收集氯氣的方法： 用向上排空氣法、排飽和食鹽水法 不能用排水集氣法,黃綠色氣體,有刺激性氣味,有毒,密度比空氣大,能溶于水,(常溫常壓 12),Cl2(g),Cl2(l),Cl2(s),34.6,101,易液化：,(一)氯氣的物理性質,Cl2,2,2,易斷裂,易得電子,分子結構不穩(wěn)定,原子結構不穩(wěn)定,化學性質活潑,氧化性強,結構決定性質,Cl,Cl -,(二)氯氣的化學性質,1. 與金屬反應,劇烈燃燒，發(fā)出黃光，生成白色固體,劇烈燃燒，產(chǎn)生棕黃色的煙,劇烈燃

2、燒，火星四射，產(chǎn)生大量紅棕色的煙,注意：不生成 FeCl2,氯化銅溶于水后，溶液呈藍綠色。濃溶液綠色，稀溶液藍色,2.下列物質不能直接由單質化合制得的是（ ）,思 考,1.如何制得FeCl2？,用鐵和稀鹽酸反應制得。,A：NaCl B：FeCl2 C：FeCl3 C：CuCl2,B,H2 + Cl2 2HCl,(二)氯氣的化學性質,2. 與非金屬反應,點燃,安靜地燃燒，發(fā)出蒼白色的火焰， 瓶口有白霧，有刺激性氣味氣體生成,H2 和 O2 混合點燃會發(fā)生爆炸， H2 和 Cl2混合點燃會發(fā)生爆炸嗎？,會！,思考,H2 + Cl2 2HCl,光照,爆炸，瓶口有白霧,金屬鈉和銅，非金屬氫氣都可以在氯

3、氣中燃燒，這三個反應有何相同的現(xiàn)象？,想一想,燃燒是否一定要有氧氣的參與？,什么叫燃燒 ？,可燃物與空氣中的氧氣發(fā)生的一種發(fā)光發(fā)熱的劇烈的氧化反應叫燃燒。,問題討論,一般生成 PCl3 和 PCl5 的混和物，,形成白煙,形成白霧,白色煙霧,若 P過量，則主要生成PCl3 ，若 Cl2過量，主要生成PCl5,結論,燃燒不一定需要氧氣參加，許多氧化劑（如：O2、 Cl2、F2、CO2等）都能支持某些物質的燃燒。,任何發(fā)光發(fā)熱的劇烈的化學反應都叫做燃燒。,(二)氯氣的化學性質,3、與水反應,次氯酸的性質：,光照,3、強氧化性,1、弱酸性,2、不穩(wěn)定易分解,e,弱電解質 酸性比碳酸還弱,可用于自來水

4、的殺菌、消毒，可用做漂白劑。,Cl2、H2O、HClO,H2O H+、Cl,新制氯水與久置氯水的區(qū)別,H+、Cl-、ClO- OH-(少量),(二)氯氣的化學性質,4、與堿反應,2NaOH+Cl2=NaClO+NaCl+H2O,2OH-+Cl2=ClO-+Cl-+H2O,漂白粉和漂粉精,制備：2 Ca(OH)2+2Cl2=Ca(ClO)2+CaCl2+2H2O,(三)氯氣的制法,2、裝置,發(fā)生裝置：固+液加熱型,收集裝置,尾氣吸收裝置：NaOH溶液吸收,向上排氣法,排飽和食鹽水法,實驗室制氯氣,干燥裝置,制氣裝置,除雜裝置,收集裝置,尾氣處理裝置,干燥裝置,制氣裝置,除雜裝置,收集裝置,尾氣處

5、理裝置,實驗室里也常用下列方法制取氯氣,KClO3+6HCl(濃) KCl+3Cl2+3H2O,2KMnO4+16HCl(濃) 2KCl+2MnCl2+5Cl2+8H2O,注意： 上述反應中均使用濃鹽酸，用稀鹽酸不能制得氯氣。,工業(yè)制氯氣常用電解飽和食鹽水的方法,怎樣檢驗氯氣？,原理：Cl2 + 2KI I2+ 2KCl 單質碘遇到淀粉變藍,制氣除雜干燥收集尾氣處理,添加一個盛有品紅試液的集氣瓶，觀察氯氣通過后是否褪色,二、次氯酸和漂粉精,次氯酸(HClO)是一種不穩(wěn)定的弱酸，容易分解放出氧氣。 當氯水受到日光照射時，次氯酸的分解速率加快。,氯氣和消石灰反應生成的是混合物 其成分含有：Ca(C

6、lO)2、CaCl2、H2O、Ca(OH)2、Cl2,其中有效成分是：Ca(ClO)2,日常 Ca(ClO)2+CO2+H2O=CaCO3+2HClO,工業(yè) Ca(ClO)2+2HCl=CaCl2+2HClO,漂白原理：,(原理：強酸制取弱酸）,第四節(jié) 氯化氫和鹽酸,第二章 開發(fā)海水中的鹵素資源,氯化氫是一種無色、有刺激性氣味的氣體，密度約為相同條件下空氣的1.26倍，極易溶于水，0時1體積水大約能溶解500體積的氯化氫。氯化氫氣體揮發(fā)在空氣中能與空氣中少量的水蒸氣作用形成白霧。,一、氯化氫(HCl),(一)氯化氫的物理性質,噴泉實驗,噴泉實驗,1.為什么燒杯中的溶液會噴入燒瓶？,答:外界壓強

7、比燒瓶內的壓強大，所以把燒杯中的溶液壓入了燒瓶。,2.為什么燒瓶內與外界會產(chǎn)生很大的壓強差，燒瓶中的HCl呢？,答:幾乎全部HCl都溶于了擠入燒瓶中的幾滴水中。使燒瓶內的壓強迅速減少。,3.從該實驗可以得出HCl的溶解度如何？,答:HCl氣體極易溶于水。,噴泉實驗的條件,1.氣體在液體中溶解度較大 2.容器內外產(chǎn)生較大壓強差,氯化氫的熱穩(wěn)定性良好，即使在1000也只微量分解。氯化氫不能使干燥的藍色石蕊試紙變紅，與活潑金屬也難反應。,(二)氯化氫的化學性質,實驗室中制取氯化氫可用固體氯化鈉跟濃硫酸反應，在微熱時有反應：,(三)氯化氫的制法,加熱到500以上又有反應：,高沸點酸制取低沸點酸,(三)

8、氯化氫的制法,工業(yè)上常用氯氣在氫氣中燃燒的方法來制取氯化氫氣體，氯氣在氫氣中燃燒時，有毒的氯氣被過量的氫氣所包圍，使氯氣充分反應。在生產(chǎn)上，往往采取使用一種過量的原料而使有害的或價格較昂貴的原料充分反應。,氯化氫的水溶液叫氫氯酸,俗稱鹽酸,二、鹽酸,濃鹽酸,稀鹽酸,工業(yè)鹽酸,顏色 狀態(tài) 氣味,揮發(fā)性,濃度,密度,濃鹽酸是無色，有刺激性氣味和酸味的液體，具有揮發(fā)性，有腐蝕性。,無色 無色 黃色,液體 液體 液體,刺激性,空氣中形成白霧,36%-37%,1.19克/毫升,(一)鹽酸的物理性質,1、鹽酸與指示劑的反應,鹽酸能使紫色石蕊試液變成紅色,鹽酸不能使無色酚酞試液變色,(二)鹽酸的化學性質,指

9、示劑及其顯色,紫色石蕊試液,酸性 中性 堿性,紅色,無色,紫色,藍色,無 色,紅色,無色酚酞試液,2、鹽酸與金屬的反應,2HCl+Zn ZnCl2+H2 ,2HCl +Mg 2HCl + Fe ,MgCl2 +H2 FeCl2 + H2 ,Fe 2O 3 + HCl FeCl 3 + H2O,3、鹽酸與金屬氧化物的反應,生銹的鐵釘與鹽酸反應,現(xiàn)象,鐵銹溶解，一段時間后，鐵釘表面產(chǎn)生氣泡。,反應方程式,鹽酸與氧化銅反應,現(xiàn)象,氧化銅溶解，溶液變成藍色,反應方程式,CuO+2HCl=CuCl 2+H2O,鹽酸 + 金屬氧化物 鹽 + 水,鹽酸與氧化鐵反應,4、鹽酸與堿的反應,實驗：（1）將鹽酸滴在

10、已經(jīng)遇氫氧化鈉變紅的酚酞試液中,現(xiàn)象：,紅色變成無色,反應方程式：,實驗：（2）不溶于水的氫氧化銅與鹽酸反應,現(xiàn)象：固體溶解，溶液變成藍色,反應方程式：,NaOH+HCl=NaCl+H2O,Cu(OH)2 + 2HCl= CuCl2+2H2O,5、鹽酸和硝酸銀等某些鹽的反應,現(xiàn)象：,生成白色沉淀,反應方程式：,結論：可用硝酸銀（加入稀硝酸）檢驗鹽酸或電離產(chǎn)生氯離子的物質。,1. 濃鹽酸長期露置在空氣中，其質量會 ，濃度會 ，這是因為濃鹽酸具有 性。,減小,降低,揮發(fā),問題,2. 寫出下列反應對應的離子方程式：,A. CaO + 2HCl = CaCl 2 + H2 O B. H2 SO 4 +

11、 Mg(OH)2 = MgSO 4 + 2H 2 O C. NaCl + AgNO 3 = AgCl + HNO 3 D. CaCO 3 + 2HCl = CaCl 2 + CO2 + H2 O,CaO + 2 H+ = Ca 2+ + H2 O,2H + + Mg(OH)2 = Mg 2+ + 2H 2 O,Cl - + Ag + = AgCl ,CaCO 3 + 2H+ = Ca 2+ + CO2 + H2 O,第五節(jié) 以食鹽為原料的化工產(chǎn)品,第二章 開發(fā)海水中的鹵素資源,圖一：鹽 田,圖二：掃 鹽,圖三：將鹽裝入簸箕,圖四：成堆的粗鹽,圖五：待售的粗鹽,為什么要用結晶的方法而不干脆把海水

12、曬干呢？ 結晶完的海水叫鹵水,鹵水中還含有什么成份呢？,海水在濃縮過程中析出鹽的種類和質量,海水中主要元素的含量,查看課本25頁中資料庫“海水中主要元素的含量，回答問題：海水中的鹽類都以離子形式存在，其中除水以外含量最多的元素依次是：,Cl、Na、Mg、S、Ca、K、Br,看課本24頁中表2.1，得出結論：從海水中提取食鹽，必須控制海水的密度為:,1.21g/mL1.26g/mL,粗鹽中除氯化鈉外，還含有其他一些鹽類和難溶性物質，必須經(jīng)過粗鹽提純,大部分食鹽用于化工生產(chǎn)，中國現(xiàn)代化工之母氯堿工業(yè),粗鹽中含有一些雜質，遠不能達到電解要求，必須制備化工用的純食鹽,粗鹽中的成分：,Na+ Cl- M

13、g2+ SO42- Ca2+,Mg(OH)2,BaSO4,CaCO3,NaOH,BaCl2,Na2CO3,H2O Na+ Cl- H+ OH-,為確保雜質除凈，所加試劑必須過量，過量的Ba2+可以用CO32-除去，最后用鹽酸(HCl)調節(jié)pH值，除CO32- 。用鹽酸之前先過濾。,加試劑的順序：,加BaCl2 必須在Na2CO3 之前,加鹽酸要放在最后,剩余雜質,稍過量BaCl2,Mg2+ Ca2+ Ba2+,稍過量NaOH,除雜要求:不引入新雜質;為保證雜質除盡,所加試劑需稍過量,新引入雜質需在后面加入試劑中除去。,粗鹽提純,稍過量Na2CO3,剩余雜質,稍過量NaOH,SO42- Ca2+

14、 OH-,稍過量BaCl2,剩余雜質,稍過量Na2CO3,剩余雜質,除雜要求:不引入新雜質;為保證雜質除盡,所加試劑需稍過量,新引入雜質需在后面加入試劑中除去。,粗鹽提純,電解飽和食鹽水反應原理,陰極： 陽極： 總反應：,陰極產(chǎn)物:H2和NaOH (無色酚酞變紅) 陽極產(chǎn)物:Cl2 (濕潤的淀粉KI試紙變藍),陰極(鐵):與電源的負極相連 陽極(炭):與電源的正極相連,陰極產(chǎn)物:H2和NaOH(無色酚酞變紅) 陽極產(chǎn)物:Cl2(淀粉KI變藍),此反應也是工業(yè)制取氯氣的反應方程式,電解飽和食鹽水,第六節(jié) 鹵族元素,第二章 開發(fā)海水中的鹵素資源,一、鹵素單質的物理性質,鹵素在自然界都以化合態(tài)存在，

15、它們的單質可由人工制得。下表中列出了鹵族元素單質的主要物理性質。,從表中可以看出，鹵素的物理性質有較大差別。在常溫下，氟、氯是氣體，溴是液體，碘是固體。它們的顏色由淡黃綠色到紫黑色，逐漸變深。氟、氯、溴、碘在常壓下的沸點和熔點也依次逐漸升高。,溴是深紅棕色的液體，很容易揮發(fā)，在水中溶解度不大，比水重。應密閉保存。如果把溴存放在試劑瓶里，需要在瓶中加一些水，以減少揮發(fā)(水封法)。,溴的物理性質,溴的用途： 工業(yè)：制造燃料的抗爆劑 AgBr可做膠卷的感光材料 農(nóng)業(yè)：含溴殺蟲劑 醫(yī)藥：NaBr，KI用做鎮(zhèn)靜劑,碘是紫黑色的固體 碘被加熱時，不經(jīng)熔化就直接變成紫色蒸氣，這種固態(tài)物質不經(jīng)液態(tài)而直接變成氣

16、態(tài)的現(xiàn)象，叫做升華。碘蒸氣遇冷，重新凝聚成固體(凝華) 。 碘在水中的溶解度不大 比水重,碘的物理性質,溴和碘在水中的溶解度較小，但卻比較容易溶解在汽油、苯、四氯化碳、酒精等有機溶劑中。醫(yī)療上用的碘酒，就是溶有碘的酒精溶液。,氯、溴、碘在不同條件下的顏色,溴、碘的提取 1、反應原理 非金屬活動性：Cl2 Br2 I2 氧化性： Cl2 Br2 I2,2、工業(yè)提取Br2 提取粗鹽后的母液通入Cl2鼓入熱空氣或水蒸氣揮發(fā)出Br2蒸氣冷凝得粗溴精制得純溴 3、工業(yè)提取I2 海帶粉碎加水浸泡通入Cl2過濾提純I2晶體,溴是海水中重要的非金屬元素，地球上99的溴元素以r-的形式存在于海水中，因此，溴也稱

17、“海洋元素”,最外層都有7個電子,I,Cl,Br,F,相同點：,不同點：,二、鹵族元素的原子結構,根據(jù)鹵素的原子結構，試推測氟、氯、溴、碘在化學性質上應表現(xiàn)出的相似性與遞變性,原子結構,決定,性質,相同點：,不同點：,最外層都有7個e,F2、Cl2、Br2、I2的化學 性質相似，都有氧化性,核電荷數(shù)逐漸增大,電子層數(shù)逐漸增多,原子半徑逐漸增大,得電子的能力逐漸減弱， F2 Cl2 Br2 I2的氧化性逐漸減弱,根據(jù)鹵素的原子結構，試推測氟、氯、溴、碘在化學性質上應表現(xiàn)出的相似性與遞變性。,氯原子的最外電子層上有7個電子，在化學反應中容易得到1個電子，形成8個電子的穩(wěn)定結構，因此，化學性質很活潑

18、。氟、溴、碘與氯相似，它們的原子最外電子層上也有7個電子，它們的化學性質(如與氫氣、水的反應)應與氯有很大的相似性。,但由于它們的核外電子層數(shù)各不同，這就使得它們的原子核對外層電子的引力不同。原子半徑小的，最外層電子受核的引力較強，其得電子的能力也較強，即氧化性較強。反之，原子半徑大的，最外層電子受核的引力較弱，其得電子的能力也較弱，即氧化性較弱。,因此，隨著氟、氯、溴、碘原子的核外電子層數(shù)依次增多，它們在化學性質上應表現(xiàn)出氧化性逐漸減弱的趨勢。,F2 冷暗處爆炸 H2+F22HF HF很穩(wěn)定,Cl2 光照或點燃 H2+Cl2=2HCl HCl穩(wěn)定,Br2 高溫 H2+Br2=2HBr HBr

19、較不穩(wěn)定,I2 高溫、持 H2+I2= 2HI HI很不穩(wěn)定 續(xù)加熱,500,光照,或點燃,三、 鹵素的化學性質,1、鹵素與氫氣的反應,結論：F Cl Br I 隨著核電荷數(shù)的增多，原子半徑的增大，它們與氫氣反應的劇烈程度逐漸減弱生成的氫化物的穩(wěn)定性也逐漸降低,根據(jù) Cl2 與水的反應，寫出溴與水反應的化學方程式，并預測其它鹵素與水反應程度的強弱。,2、鹵素與水的反應,鹵素與水的化學反應方程式,2F22H2O 4HFO2 （特例）,反應越來越難以發(fā)生,Cl2置換出Br2,Cl2置換出I2,Br2置換出I2,3、鹵素單質之間的置換反應,Cl2+2NaBr=2NaCl+Br2 Cl2+2KI=2K

20、Cl+I2 Br2+2KI=2NaBr+I2,Cl2+2NaBr=2NaCl+Br2,F2 Cl2 Br2 I2,氧化性逐漸減弱,反應的化學方程式,鹵素原子結構的相似性，決定了單質化學性質的相似性。,與金屬反應，生成鹵化物,與氫氣反應，生成鹵化氫,與水反應，與堿溶液反應（氟除外）,鹵素原子結構的差異性，決定了單質化學性質的遞變性。,與氫反應的能力漸弱,鹵素單質間依次置換,與水反應的能力漸弱,小結,遞變規(guī)律,2,3,4,5,白,淺黃,黃,X-（Cl-、Br-、I-）的檢驗,加稀HNO3+硝酸銀溶液 NaCl+AgNO3=NaNO3+AgCl （白色） NaBr+AgNO3=NaNO3+AgBr （淡黃色） KI+AgNO3=KNO3+AgI （黃色）,鹵化銀的用途,AgBr,AgBr,AgI,均利用了其感光性,練習,1.實驗室洗刷儀器時，對做過碘升華實驗的燒杯壁上殘留的碘，可用 , 洗滌；對制取氯氣用的燒瓶底部沾有的二氧化錳固體，可用 , 洗滌；對玻璃儀器上沾有的鐵銹，應用 洗滌 。,酒精,濃鹽酸,稀鹽酸,2.關于鹵族元素的下列敘述正確的是（ ） A.鹵素是典型的非金屬單質，因此不能與其它非金屬單質化合 B.鹵素各單質都能與水劇烈反應 C.鹵化銀都