1、第2 2课时氯气的生成及其性质的微型实验污水处理电浮选凝聚法1.通过微型实验制取氯气并通过实验验证其性质。2.通过亲自动手实验培养学生的实验动手能力,观察、分析问题的能力和自主创新能力。3.培养学生的环保意识,倡导对环境危害小,节约实验试剂用量的微型实验。4.了解电浮选凝聚法处理污水的原理及装置,复习胶体的性质。5.学生通过实验认识化学在解决污染问题中的作用,进而培养学生保护环境的意识。一二一、氯气的生成及其性质的微型实验1.制取氯气制取氯气的反应原理为KClO3+6HCl(浓)KCl+3Cl2+3H2O。2.氯气的化学性质氯气化学性质很活泼,具有强氧化性,能将Fe2+、Br-、I-氧化成Fe
2、3+、Br2、I2;能与大部分金属反应生成金属氯化物,如氯气与铁、铜、钠等金属反应分别生成氯化铁、氯化铜、氯化钠等;能与很多非金属反应,如与氢气反应生成氯化氢;与水反应生成盐酸和次氯酸;与氢氧化钠溶液反应生成次氯酸钠、氯化钠和水。3.研究氯气性质的微型实验利用表面皿与玻璃片之间形成的一个相对密闭的小气室,使生成的少量氯气在密闭空间扩散,与各试剂液滴迅速反应,现象明显,并可防止氯气污染空气。一二(1)氯气与KBr溶液反应的化学方程式:Cl2+2KBr 2KCl+Br2,现象:液滴由无色变为橙黄色;氯气与KI溶液(含淀粉溶液)反应的化学方程式:Cl2+2KI 2KCl+I2,现象:液滴由无色变为蓝
3、色。(2)氯气与FeSO4(含KSCN)溶液反应的离子方程式:2Fe2+Cl2 2Fe3+2Cl-,现象:液滴由浅绿色变为血红色。(3)氯气与NaOH(含酚酞)溶液反应的化学方程式:2NaOH+Cl2 NaClO+NaCl+H2O,现象:液滴由红色变为无色。一二利用这套简易装置,你还能进行哪些实验?它们之间有什么共同的特点?提示:这套简易装置可以用来制备气体并试验气体的性质,而且这些反应不需要加热进行。此装置适宜的实验还有:CaCO3与盐酸反应制CO2,CO2与Na2O2反应制O2;Na2SO3与硫酸反应制SO2,SO2与品红溶液的褪色反应等。一二二、污水处理电浮选凝聚法1.实验原理利用电解原
4、理对污水进行处理,非惰性电极Fe作阳极,电极自身发生氧化反应生成亚铁离子:Fe-2e-Fe2+,另外水中-2价氧也发生氧化反应生成氧气:2H2O-4e-4H+O2;阴极上水电离产生的氢离子发生还原反应生成氢气:2H+2e-H2。实验从两方面来达到净化水的目的:第一是电凝聚,在阳极除了电极发生的氧化反应外,还发生反应:4Fe2+10H2O+O2 4Fe(OH)3+8H+,由于Fe(OH)3具有吸附性,可将水中的污染物小颗粒吸附而沉积下来,从而达到净化水的目的。第二是电浮选,在实验过程中,阴极生成的氢气气泡将污水中的悬浮物带到水的表面,在水面上形成浮渣层,易与水体分离,从而达到净化水的目的。一二2
5、.实验过程与结果在100 mL烧杯中加入80 mL污水,调节pH至56,平行悬置两个电极(铝片作阴极,铁片作阳极),接通直流电源,电极上有气泡生成。电解一段时间后,污水的上层形成一层浮渣,污水的底层积聚一层沉渣,中间的水层则变澄清。若采用惰性电极作阳极能否起到电浮选凝聚的目的?提示:不能,只能起到电浮选效果。因为阳极产生O2,阴极产生H2,它们在上升过程中,使杂质浮到水面被分离,但无Fe(OH)3生成,故杂质无法凝聚。一二三一、Cl2的生成及其性质的微型实验注意事项1.实验时,可以先在白色的纸上写好化学试剂的化学式或名称以及标号,再压上玻璃板,根据白纸上的化学试剂的名称来滴放试剂,以避免将试剂
6、的位置记错。2.微型实验中实验药品的用量一定要少,本实验中氯酸钾的用量就是芝麻大小的两粒,而其他液体试剂均只取一滴。在使用一支滴管时,每次都要清洗滴管,避免不同试剂的交叉污染。3.氯气与KBr溶液的反应,溶液显现橙黄色的时间略长,需要耐心等一会儿才能观察到。4.NaOH溶液的浓度可以高一些,且应多滴一滴,以便将多余的氯气吸收,防止对环境的污染。本实验只要严格控制药品的用量,实验时几乎闻不到氯气的刺激性气味。一二三5.氯气能与NaOH溶液反应,生成的次氯酸钠和氯化钠均是无色溶液,为了观察到现象,在NaOH溶液中滴加了酚酞,反应时溶液的红色逐渐褪去。滴有酚酞的NaOH溶液由红色变为无色,是由于中和
7、褪色还是漂白褪色,这也是一个很好的探究课题。可以继续探讨,通过提出假设,实验验证,得出结论。如可向褪色后的溶液中再滴入NaOH溶液,若是中和褪色,则观察到的现象是溶液又变为红色;若是漂白褪色,则溶液不会变为红色。6.氯气与水反应能生成次氯酸,次氯酸具有强氧化性,能使有色物质漂白,利用此装置还可以进行氯气与湿润的有色布条作用,有色布条被漂白成白色;与湿润的pH试纸作用,试纸先变红后变白等实验。一二三二、污水处理电浮选凝聚法实验注意事项1.严格按照实验步骤中的要求进行实验,必须使用直流电源,在使用电源时应该小心,防止触电。为了加快实验的速率,可适当增大直流电源的电压和电极金属板的面积。2.溶液的p
8、H需要调到56。调节溶液的pH时需要使用pH试纸,试纸放在洁净干燥的表面皿中,用洁净干燥的玻璃棒蘸取溶液,滴在pH试纸上,待液体散开后,与标准比色卡对比,读取溶液的pH。若pH没有达到56的要求,再次使用玻璃棒和表面皿时必须清洗干燥后才能使用。当溶液的pH大于6时,可以用稀硫酸来降低溶液的pH,若溶液pH小于5,我们可以通过加入NaOH溶液来调节pH。建议用硫酸不用盐酸来调节溶液的pH,否则Cl-也可能在阳极放电生成氯气,造成环境污染。一二三3.污水中还需加入少量的Na2SO4溶液,以增大溶液中的离子浓度,从而增大溶液的导电性,加快电解速率,达到快速净化的目的。为了便于观察到污水变清的实验现象
9、,还可以在水中加入少量的有机染料,通过观察溶液的颜色变化来判断污水是否被净化。但是使中间水层彻底变澄清需要很长的时间,只要观察到溶液的颜色变浅即可说明问题。4.本实验是在实验室模拟用电浮选凝聚法净化水,在实际的生产实践中由于此方法的耗电量较高,所以其成本较高。一二三三、几种试纸的用途及使用方法试纸的种类很多,中学化学实验常用的有红色石蕊试纸、蓝色石蕊试纸、pH试纸、淀粉碘化钾试纸和醋酸铅试纸等。1.各种试纸的用途(1)红色石蕊试纸遇到碱性溶液变蓝,蓝色石蕊试纸遇到酸性溶液变红,它们可以定性地判断气体或溶液的酸碱性。(2)淀粉碘化钾试纸中的碘离子,当遇到氧化性物质时被氧化为碘,淀粉遇碘显示蓝色。
10、它可以定性地检验氧化性物质的存在,如氯气、溴蒸气(或其溶液)、NO2等。(3)醋酸铅试纸遇到硫化氢或硫离子时,生成黑色的硫化铅。它可以定性地检验硫化氢和含硫离子的溶液。(4)pH试纸遇到酸碱性强弱不同的溶液时,显示不同的颜色,可与标准比色卡对照确定溶液的pH,可粗略地检验溶液酸碱性的强弱。一二三2.使用方法(1)用试纸检验气体的性质时,一般先用蒸馏水把试纸润湿,粘在玻璃棒一端,用玻璃棒把试纸放在盛待测气体的容器口或导气管口附近(不得接触溶液),观察试纸是否改变颜色,从而判断气体性质。(2)用试纸检验溶液性质时,一般先把一块试纸放在表面皿或玻璃片上,用沾有待测溶液的玻璃棒点在试纸的中部,观察是否
11、改变颜色,从而判断溶液性质。(3)在使用pH试纸时,玻璃棒要洁净,pH试纸在测pH前,不可用蒸馏水湿润,否则会使被测溶液稀释,即测得的是稀释后溶液的pH(根据溶液酸碱性不同,数值可能偏大或偏小,pH=7的溶液无影响)。(4)取出试纸后,应将盛放试纸的容器盖严,以免试纸被实验室中的一些气体污染。知识点1知识点2知识点3知识点1 Cl2的生成及性质的微型实验【例题1】化学研究小组通过网上查找资料发现,Cl2的制取有下列不同方案:a方案:加热条件下二氧化锰与浓盐酸反应制得Cl2。b方案:浓盐酸与氯酸钾固体反应制得Cl2。c方案:电解饱和食盐水法制得Cl2。现实验室有供选择的如下几种仪器来制取Cl2。
12、知识点1知识点2知识点3(1)用上述仪器不能实现的方案为。(2)若按b方案制取Cl2,发生反应的化学方程式为,要制取并收集纯净的Cl2(允许含有少量水蒸气或空气),须使用上述仪器中的(按气流从左到右的流向顺序列出)(填A、B、C)。(3)若要设计联合实验探究氯气的漂白原理,从制备装置中产生氯气后应连接的装置是什么?(画出装置图并注明所使用的试剂或用品)解析:(1)a方案用装置B或E作发生装置,缺少酒精灯和石棉网。c方案利用电解饱和食盐水法制氯气时需要电源和电解装置。(2)利用排饱和食盐水法收集。(3)氯气的漂白,实际是HClO的漂白,先证明氯气本身无漂白性,所以先用干的红布条,再用湿润的红布条
13、,最后除去尾气。知识点1知识点2知识点3答案:(1)ac(3)点拨Cl2无漂白性,Cl2与水反应生成的HClO有漂白性。知识点1知识点2知识点3知识点2 污水处理电浮选凝聚法【例题2】电浮选凝聚法是工业上采用的一种污水处理方法。右图是电解污水实验装置示意图。知识点1知识点2知识点3(1)根据其净化原理写出阳极区和阴极区上各自发生的电极反应式:阳极:;阴极:。(2)试分析最后污水底层积聚的一层沉渣是如何沉淀的:。(3)一些悬浮物为什么会形成浮渣:。(4)某同学甲模拟该原理进行污水处理实验,在电压符合要求情况下,发现产生气泡缓慢,无法使悬浮物形成浮渣。其原因是。乙同学为甲同学提出一种切实可行的解决
14、措施是向污水中加入适量的溶液。知识点1知识点2知识点3解析:接通直流电源后,与直流电源正极相连的阳极铁失去电子生成Fe2+,进一步被氧化,并生成Fe(OH)3沉淀,Fe(OH)3有吸附性,可吸附污染物而沉积下来,具有净化的作用;与直流电源负极相连的阴极产生H2,气泡把污水中悬浮物带到水面形成浮渣层,积累到一定厚度时刮去(或撇掉)浮渣层,即起到了浮选净化的作用。答案:(2)Fe作为阳极,电解时生成Fe2+,Fe2+再被氧化生成Fe3+,Fe3+水解生成Fe(OH)3,Fe(OH)3具有吸附性,可将污染物吸附而沉淀下来(3)阴极产生H2气泡,气泡把污水中悬浮物带到水面形成浮渣层(4)污水中离子浓度
15、较小,导电能力较差Na2SO4知识点1知识点2知识点3点拨由于溶液导电的过程就是电解质被电解的过程,因此凡是电解,当溶液(或熔液)导电性差,则电解的速率就小。加大电解速率的方法常用增大溶液(或熔液)中离子浓度的方法。例如,以MgCl2为原料用熔融盐电解法制备Mg时,常加入NaCl、KCl或CaCl2等金属氯化物,其主要作用除了降低熔点之外就是增大离子浓度,从而增大熔融盐的导电性。知识点1知识点2知识点3知识点3 试纸的使用方法【例题3】用pH试纸测定溶液pH的操作正确的是()A.将一小块试纸放在表面皿上,用玻璃棒蘸取少量待测液点在试纸上,再与标准比色卡对照B.将一小块试纸用蒸馏水润湿后放在表面
16、皿上,用玻璃棒蘸取少量待测液点在试纸上,再与标准比色卡对照C.将一小条试纸在待测液中蘸一下,取出后放在表面皿上,与标准比色卡对照D.将一小条试纸用蒸馏水润湿后,在待测液中蘸一下,取出后与标准比色卡对照解析:pH试纸在使用前不能润湿,也不能直接伸入待测液中。答案:A知识点1知识点2知识点3点拨pH试纸的使用是化学实验基本操作之一。pH试纸使用前不能润湿,但润湿后测定值不一定有误差,如用润湿后的pH试纸测NaCl溶液的pH,无误差。1 2 3 41下列实验基本操作正确的是()A.当某些实验没有明确说明药品的用量时,为看到明显现象,取用药品越多越好B.取用细口瓶中的试液时,先拿下瓶塞,倒放在桌面上,
17、然后标签朝外拿起瓶子,瓶口要紧接着试管口,使液体缓缓地倒入试管中C.胶头滴管取用完一种试液后,可直接取用另一种不与其反应的试液D.取用粉末状固体或固体小颗粒时,应用药匙或纸槽,取用块状固体时,应用镊子夹取1 2 3 4解析:本题考查实验基本操作中药品的取用。本着节约药品的原则,应严格按照实验规定的用量取用药品,如果没有说明用量,一般按最小量取用,即液体12 mL,固体只需盖满试管底部,A错;取用细口瓶中的液体试剂时标签应对着手心,以免药液腐蚀标签,B错;不可用胶头滴管同时连续取多种试剂,C错。答案:D1 2 3 42在氯气的制备实验中,有位同学设计了如图所示的制备装置,其中分液漏斗与烧瓶瓶塞之
18、间连接一段橡胶管和玻璃管。下列对其作用的叙述中正确的是()A.防止氯气造成大气污染B.使反应的氯气循环使用C.使烧瓶内的压强与大气压保持一致D.使分液漏斗中的液体更容易流入烧瓶解析:橡胶管连接的是烧瓶内体系与分液漏斗溶液以上体系,所以保证了这两个体系的压强相同,从而使分液漏斗中的液体更容易流入烧瓶。答案:D1 2 3 43能验证氯化钠溶液(含酚酞)电解产物的装置是()1 2 3 4解析:电解NaCl溶液时的产物是NaOH、H2、Cl2。NaOH生成后存在于氯化钠溶液中,可用酚酞检验。Cl2在流出电子的阳极上生成并在阳极上逸出,可用碘化钾淀粉溶液检验。H2在电子流入的阴极上生成并在阴极上逸出,可
19、用小试管收集后根据有无爆鸣声检验。答案:D1 2 3 44为了减少污染,使实验绿色化,学生按下列操作做一个微型实验:在一块下衬白纸的玻璃片的不同位置分别滴加浓度为0.1 molL-1的KBr、KI(含淀粉溶液)、稀NaOH(含酚酞)、FeSO4(含KSCN)溶液各1滴,每种液滴彼此分开,围成半径小于表面皿的圆形(如图所示),在圆心处放置2粒芝麻大小的KClO3晶体,盖好表面皿。打开表面皿,向KClO3晶体滴加一滴浓盐酸,再立即将表面皿盖好,试描述反应的现象,并写出相应的化学方程式。1 2 3 4e处:;a处:;b处:;c处:;d处:。解析:氯酸钾与浓盐酸在常温下进行反应能生成氯气;氯气溶于氢氧化钠溶液生成具有漂白性的次氯酸钠,次氯酸钠能氧化酚酞试剂。答案:e:氯酸钾与浓盐酸反应产生黄绿色气体:
