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實驗室制氯氣的裝置設計
發布時間：2021-02-16 15:17:54① 實驗室製取氯氣的裝置
氯氣是一種氣體單質，化學式為Cl2。常溫常壓下為黃綠色，有強烈刺激性氣味的劇毒氣體，具有窒息性 ，密度比空氣大，可溶於水和鹼溶液，易溶於有機溶劑（如二硫化碳和四氯化碳），易壓縮，可液化為黃綠色的油狀液氯，是氯鹼工業的主要產品之一，可用作為強氧化劑。
氯氣中混和體積分數為5%以上的氫氣時遇強光可能會有爆炸的危險。氯氣具有毒性，主要通過呼吸道侵入人體並溶解在黏膜所含的水分里，會對上呼吸道黏膜造成損害。氯氣能與有機物和無機物進行取代反應和加成反應生成多種氯化物。主要用於生產塑料（如PVP）、合成纖維、染料、農葯、消毒劑、漂白劑溶劑以及各種氯化物。
實驗室製法
實驗室通常用氧化濃鹽酸的方法來製取氯氣：
實驗室製法
常見的氧化劑有：MnO2、KMnO4、Ca（ClO）2、Co2O3
發生的反應分別是：
4HCl（濃）+MnO2 =加熱=MnCl2+Cl2↑+2H2O
16HCl+2KMnO4=2KCl+2MnCl2+8H2O+5Cl2↑
（這兩個反應用的鹽酸比較稀的話，反應將不再進行，沒有鹽酸可用一種非還原性酸和氯化鈉的混合物代替，也可產生氯氣。）
4HCl+Ca（ClO）2=CaCl2+2H2O+2Cl2↑ （此反應需要的鹽酸很稀，1mol/L便可以劇烈反應。）
2H++ClO-+Cl-=H2O+Cl2↑
【只要能電離出H+的酸即可參加並且發生此歸中反應；如：草酸。但由於參加反應的酸電離出的H+能力的不同，反應的速率也會不同。如果此酸為有機酸，且易揮發，那麼要注意不能在強光照的照射下反應，不然氯氣可能會和揮發出來的有機酸發生取代反應發生爆炸或生成有毒物質，如：冰醋酸會和氯氣發生取代反應生成氯醋酸（劇毒固體）、二氯醋酸（固體）、三氯醋酸（固體）】
如不用濃鹽酸，亦可用NaCl（固體）跟濃硫酸來代替。如：
2NaCl+3H2SO4（濃）+MnO2=加熱=2NaHSO4+MnSO4+2H2O+Cl2↑
總之，實驗室制氯氣的辦法都圍繞著一個核心：氯離子+氧化劑+酸性環境，氧化劑的氧化性不強的話還需不同程度加熱。
收集方法：用向上排空氣法或者排飽和食鹽水法
凈化方法：用飽和食鹽水除去HCl氣體，用濃硫酸除去水蒸氣。
尾氣吸收：用強鹼溶液（如NaOH溶液）吸收。
驗滿方法：⑴ 將濕潤的澱粉-KI試紙靠近盛Cl2瓶口，觀察到試紙立即變藍，則證明已集滿。
⑵ 將濕潤的藍色石蕊試紙靠近盛Cl2瓶口，觀察到試紙先變紅後褪色，則證明已集滿。
⑶ 實驗室制備氯氣時，常常根據氯氣的顏色判斷是否收集滿。
注意：切勿被網路上的無知言論欺騙，氯酸鹽絕對不能用來制備氯氣，因為會生成大量難以分離且易爆炸的ClO2。
② 實驗室製取氯氣的方法和步驟
一、實驗室里也可用其他氧化劑來氧化濃鹽酸製取氯氣。
二、反應原理：
最常用MnO2 + 4HCl(濃） ==加熱== MnCl2+ 2H2O + Cl2 ↑
常用的氧化劑還有有KMnO4、KClO3、Ca(ClO)2等。
1、2KMnO4+16HCl=2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O
由於KMnO4的氧化性比MnO2強，所以用KMnO4制Cl2，通常不需加熱。
2、KClO3+6HCl==== KCl+3Cl2↑+3H2O
3、Ca(ClO)2+4HCl(濃)==== CaCl2+2Cl2↑+2H2O
總之，實驗室制氯氣的辦法都圍繞著一個核心：氯離子+氧化劑+酸性環境，氧化劑的氧化性不強的話還需不同程度加熱。
三、用向上排空氣法或者排飽和食鹽水法收集。
四、用飽和食鹽水出去HCl氣體，用濃硫酸除去水蒸氣。
五、用強鹼溶液（如NaOH溶液）吸收尾氣。
六、驗滿：
1、將濕潤的澱粉-KI試紙靠近盛Cl2瓶口，觀察到試紙立即變藍，則證明已集滿。
2、將濕潤的藍色石蕊試紙靠近盛Cl2瓶口，觀察到試紙先變紅後褪色，則證明已集滿。
3、實驗室制備氯氣時，常常根據氯氣的顏色判斷是否收集滿。
(2)實驗室制氯氣的裝置設計擴展閱讀：
氯氣泄漏極易造成人身傷亡和區域性污染，防止氯氣泄漏的方法有：
1、不能選用存在缺陷的設備和部件，各設備和部件要定期檢測和檢驗；
2、加強工藝管理，嚴格控制工藝指標，發現問題必須及時檢查和處理；
3、加強事故氯處理裝置的管理和檢修，相關裝置採用多路電源供電，定期清洗事故氯處理裝置，機泵定期試車；
4、為了及時發現氯氣泄漏，在生產、儲存、輸送和使用的崗位都要安裝氯氣報警器，一旦氯氣泄漏，可及早發現，防止事故擴大，並在液化崗位安裝電視監控和鹼液噴淋裝置；
5、加強對職工的安全教育和培訓。
泄漏應急處理：
泄漏污染區人員應迅速撤離至上（側）風處，並立即設置警戒，小泄漏時，於150米處設置警戒，大泄漏時，於450米設置警戒。
消防人員必須佩戴空氣呼吸器或氧氣呼吸器，穿全身防火防毒服，手戴橡膠手套，在上風向進行處置。盡可能切斷泄漏源，合理通風，加速擴散，噴霧狀水稀釋、溶解，構築圍堤或挖坑收容產生的大量廢水。
如有可能，用管道將泄漏物導至還原劑（酸式硫酸鈉或酸式碳酸鈉）溶液中或將漏氣鋼瓶浸入石灰乳液中。具體處置措施為：
1、關閥斷源。生產裝置發生氯氣泄漏，事故單位的工程技術人員或熟悉工藝的人員關閉輸送物料的管道閥門，斷絕物料供應，切斷事故源，公安消防隊出開花或噴霧水槍掩護並協助操作。
2、倒罐轉移。儲罐、容器壁發生泄漏，無法堵漏時，可採用疏導的方法將液氯倒入其他容器或儲罐。
3、化學中和。儲罐、容器壁發生少量泄漏，可採用化學中和的方法，即在消防車水罐中加入生石灰、蘇打粉等鹼性物質，向罐體、容器噴射，以減輕危害，也可將泄漏的液氯導至碳酸鈉溶液中，使其中和，形成無危害或微毒廢水。
具體反應為CaO+H2O一Ca（OH）2，2Ca（OH）2+2Cl2一CaCl2+Ca（CIO）2+2H2O。生成氯化鈣和次氯酸鈣，都沒有毒害作用。如果現場溫度比較高，則生成氯化鈣和氯酸鈣。產物的沉降度比較好，不會形成懸浮物，很快降落到地面，對地面植物起到鈣肥作用。
4、稀釋降毒。以泄漏點為中心，在儲罐、容器壁的四周設置水幕或噴霧水槍噴射霧狀水進行稀釋降毒，但不宜使用直流水或直接對准泄漏點噴射，避免氯氣與水作用生成酸，加速對泄漏點的腐蝕。除了使氯氣溶解於水外，還可以利用氯氣與水的反應加大對空氣中氯氣的吸收。
5、浸泡水解。運輸途中體積較小的液氯鋼瓶閥門損壞，發生泄漏，又無堵漏器具無法制止外泄時，可將鋼瓶浸入氫氧化鈣等鹼性溶液中進行中和，也可將鋼瓶浸入水中。
6、器具堵漏。管道壁發生泄漏，且泄漏點處在閥門以前或閥門損壞，不能夠關閥止漏時，可使用不同形狀的堵漏墊、堵漏楔、堵漏袋等器具實施封堵。
（a）微孔跑冒滴漏可用螺絲釘加粘合劑旋入孔內的方法堵漏。
（b）罐壁撕裂發生泄漏，可用充氣袋、充氣墊等專用器具從外部包裹堵漏。
（c）帶壓管道泄漏，可用捆綁式充氣堵漏帶或使用金屬外殼內襯橡膠墊等專用器具實施內外堵漏。
（d）閥門法蘭盤或法蘭墊片損壞，發生泄漏，可用不同型號的法蘭夾具，並注射密封膠的方法進行封堵，也可直接使用專門的閥門堵漏工具實施堵漏。
7、洗消處理。
1、化學消毒法。即用氫氧化鈉、氨水、碳酸氫鈉等鹼性物質溶於水中，噴灑在污染區域或受污染體表面，發生化學反應改變毒物性質，成為無毒或低毒物質；
2、物理消毒。即用吸附墊、活性炭等具有吸附能力的物質，吸附回收後轉移處理；對染毒空氣可用水驅動排煙機吹散降毒，也可對污染區暫時封閉，依靠自然條件如日曬、通風使毒氣消失；也可噴射霧狀水進行稀釋降毒。
參考資料來源：網路-氯氣
③ 實驗室製取氯氣簡易裝置
基本兩種:一種是課本要求的二氧化錳與濃鹽酸在加熱條件下生成氯氣；第二種是高錳酸鉀與濃鹽酸反應不加熱生成氯氣。不知提供哪種？
④ 急求實驗室製取氯氣的裝置圖(詳細一點,最好帶解析)
http://www.eku.cc/xzy/sctx/110468.htm
⑤ 如圖是某研究性學習小組利用實驗室制氯氣的裝置設計製取氯水並進行相關實驗．（1）請簡述如何檢查該裝置
（1）檢查氣密性可給裝置微熱，是裝置內壓強增大，觀察是否有氣泡或導管內的液面變化判斷，可將倒氣管插入盛水的燒杯中，用手捂住圓底燒瓶（或用酒精燈微熱圓底燒瓶），倒氣管口有氣泡冒出．冷卻後，倒氣管中產生水柱，一段時間沒有變化，說明氣密性良好，
故答案為：將倒氣管插入盛水的燒杯中，用手捂住圓底燒瓶（或用酒精燈微熱圓底燒瓶），倒氣管口有氣泡冒出．冷卻後，倒氣管中產生水柱，一段時間沒有變化，說明氣密性良好；
（2）二氧化錳與濃鹽酸在加熱條件下反應生成氯化錳、水和氯氣，氧化物、氣體、弱電解質寫化學式，可溶性的強電解質寫離子式，反應的離子方程式為MnO2+4H++2C1-
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