淺談氯氣的制法

張澤覃

（甘肅省莊浪縣紫荊中學(xué)）

氯氣是中學(xué)化學(xué)中最常見(jiàn)的氣體之一，有關(guān)氯氣的實(shí)驗(yàn)室制法裝置、原理及操作在各類(lèi)考題中經(jīng)常出現(xiàn)，也是高考熱點(diǎn)之一?，F(xiàn)總結(jié)如下：

1．實(shí)驗(yàn)原理：常用MnO2與濃鹽酸來(lái)制取氯氣，注意鹽酸濃度要比較大，不能用稀鹽酸。

MnO2+4HCl（濃）MnCl2+Cl2↑+2H2O

注意：在實(shí)驗(yàn)中，也可用KMnO4、KClO3、Ca（ClO）2等氧化劑來(lái)代替MnO2制取氯氣。這三種氧化劑的氧化性比MnO2強(qiáng)，一般不需要加熱即可與濃鹽酸反應(yīng)。

2KMnO4+16HCl=2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O

KClO3+6HCl=KCl+3Cl2↑+3H2O

Ca（ClO）2+4HCl=CaCl2+2Cl2↑+2H2O

2．實(shí)驗(yàn)裝置：常用下列裝置來(lái)制取氯氣。

注意：

（1）盛飽和食鹽水和濃硫酸的兩個(gè)洗氣瓶分別用于吸收氯氣中混有的氯化氫和水蒸氣，兩個(gè)洗氣瓶的位置不能互換。通常干燥氣體的裝置緊放在收集裝置之前。

（2）盛裝堿液的燒杯用以吸收尾氣中的Cl2。

例1．【2014·全國(guó)卷】下列除雜方案錯(cuò)誤的是 （ ）

除雜方法洗氣雜質(zhì)CO2（g）除雜試劑NaOH 溶液、濃H2SO4過(guò)濾Fe3＋（aq） NaOH 溶液HCl（g） 飽和食鹽水、濃H2SO4 洗氣NaHCO3（s） —— 灼燒選項(xiàng)A B C D被提純的物質(zhì)CO（g）NH4Cl（aq）Cl2（g）Na2CO3（s）

解析：混合氣體通過(guò)盛有NaOH 溶液的洗氣瓶時(shí)，CO2被吸收，再通過(guò)盛有濃硫酸的洗氣瓶時(shí)可將帶出的水蒸氣除去，得干燥、純凈的CO，A 項(xiàng)正確；NaOH 溶液可與NH4Cl 溶液發(fā)生反應(yīng)NaOH＋

NH4Cl=NaCl＋NH3↑＋H2O，B 項(xiàng)錯(cuò)誤；Cl2 在飽和食鹽水中的溶解度很小，而HCl 在飽和食鹽水中的溶解度很大，混合氣體通過(guò)盛有飽和食鹽水的洗氣瓶時(shí)HCl 氣體被吸收，再通過(guò)盛有濃硫酸的洗氣瓶時(shí)可除去帶出的水蒸氣，C 項(xiàng)正確；灼燒時(shí)，雜質(zhì)NaHCO3發(fā)生反應(yīng)2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O，D 項(xiàng)正確。

3．操作過(guò)程：安裝連接儀器→檢驗(yàn)裝置的氣密性→向燒瓶和分液漏斗中添加試劑→加熱燒瓶?jī)?nèi)鹽酸和MnO2的混合物并收集氯氣→儀器的清洗、整理。

例2.【2012·福建理綜化學(xué)卷25】實(shí)驗(yàn)室常用MnO2與濃鹽酸反應(yīng)制備Cl2（反應(yīng)裝置如右圖所示）。

（1）制備實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí)，先檢查裝置氣密性，接下來(lái)的操作依次是（填序號(hào)）。

A．往燒瓶中加入MnO2粉末

B．加熱

C．往燒瓶中加入濃鹽酸

解析：（1）加藥順序一般是先加入固體藥品，再加入液藥品，最后再加熱。則依次順序是ACB?？疾閷?shí)驗(yàn)的細(xì)節(jié)，看學(xué)生是否真的做過(guò)實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)實(shí)驗(yàn)課要真正地上，而不是在黑板上畫(huà)。

4.氯氣收集的改進(jìn)裝置。

收集氯氣時(shí)，既可用向上排空氣法，也可用排飽和食鹽水法。當(dāng)收集多瓶氯氣時(shí)可用下面裝置，防止氯氣泄露，污染空氣；（該裝置設(shè)計(jì)的依據(jù)是啟普發(fā)生器原理，裝置Ⅱ中盛有的是飽和NaCl 溶液，裝置Ⅱ可看作一個(gè)儲(chǔ)氣瓶。）也可用裝置Ⅱ作為防堵塞、防爆炸的安全瓶。

例3．【2014·湖北咸寧期末】高錳酸鉀是一種典型的強(qiáng)氧化劑，無(wú)論在實(shí)驗(yàn)室還是在化工生產(chǎn)中都有重要的應(yīng)用。

如下圖是實(shí)驗(yàn)室制備氯氣并進(jìn)行一系列相關(guān)實(shí)驗(yàn)的裝置（夾持設(shè)備已略）。

（1）制備氯氣選用的藥品為高錳酸鉀和濃鹽酸，相應(yīng)的離子方程式為_(kāi)_______________。

（2）裝置B 的作用是____________，實(shí)驗(yàn)進(jìn)行時(shí)C 中可能發(fā)生堵塞，請(qǐng)寫(xiě)出發(fā)生堵塞時(shí)B 中的現(xiàn)象：_________________。

解析：（1）實(shí)驗(yàn)室制取氯氣時(shí)，可用高錳酸鉀代替二氧化錳且不用加熱。離子方程式為：

2MnO4-＋16H＋＋10Cl－=2Mn2＋＋5Cl2↑＋8H2O

（2）由于鹽酸易揮發(fā)，反應(yīng)制取的氯氣中含有氯化氫，裝置B中飽和食鹽水的作用是除去Cl2中的HCl；裝置B 也兼起安全瓶的作用，實(shí)驗(yàn)進(jìn)行時(shí)若C 中發(fā)生堵塞，錐形瓶B 中的壓強(qiáng)增大，液面下降；長(zhǎng)頸漏斗中的液面上升，形成水柱。

注意：裝置用途的多樣性。