㈠ 二氧化氯的制备方法拜托了各位 谢谢
二氧化氯的制备方法主要是化学法。具体有以下两种方式。
1、亚氯酸盐法:
一般用氯(Cl2)或盐酸(HCl)与亚氯酸钠(NaClO2)制取,反应式如下:
Cl2+2NaClO2→2ClO2+2NaCl (3)
5NaClO2+4HCl→4ClO2+5NaCl+2H2O (4)
<1>、 依据(3)式制取ClO2时,理论上1mol氯和2mol亚氯酸钠反应可生成2mol二氧化氯。但实际应用时,为了加快反应速度,氯投加量往往超过化学计 量的理论值,这样,产品中就会含有部分自由氯Cl2 。作为污染水的消毒剂,多余的自由氯存在就有可能产生THMs 。若自由氯过多,ClO2还可能被氧化成ClO-3而降低杀菌能力。另外,该法的氯气还需用加氯机投加,运行复杂,占地面积大。
<2>、依据(4)式制取ClO2时,要注意两种反应物(NaClO2和HCl)的浓度控制,浓度过高,化合时会发生爆炸。这种制取方法不存在自由氯,不会产生THMs 。有些厂家已利用此法研制开发出了高纯二氧化氯发生器。
2、氯酸钠-甲醇法(R8法):
在酸性条件下用甲醇还原氯酸钠产生二氧化氯,气体经冷却后以水吸收制的二氧化氯溶液。反应式如下:
30NaClO3+20H2SO4+7CH3OH→30ClO2+23H2O +10Na3H(SO4)2+6HCOOH+CO2 (5)
用该法制取二氧化氯时,关键是甲醇要较长时间的连续滴加,并使二氧化氯溶液在吸收塔中不断循环吸收,从而提高二氧化氯转化率。
㈡ 如何制取二氧化氯(ClO2)
这是工业制法,实验室制法可以参考我国自八十年代引进国外二氧化氯产品并开始研究其生产工艺以来,经过十几年的时间,不仅有了国产二氧化氯产品,而且生产工艺有了较大的提高,对二氧化氯作为氧化消毒剂的问题出也有了相当的认识和应用。随着产品的广泛应用,促进了产品剂型的发展,目前已有二氧化氯发生器、稳定性二氧化氯、以及片剂等固态二氧化氯产品。现将用于消毒的二氧化氯剂型情况综述如下。nbsp;nbsp;nbsp;1.nbsp;二化氯发生器nbsp;nbsp;nbsp;1.1二氧化氯的性质和制备nbsp;nbsp;nbsp;二氧化氯是氯的氧化物,具有与氯气类似的刺激性气味,分子式ClO2,分子量67.457,熔点-59°C,沸点11°C,在室温下以气体形式存在,为一种黄绿色气体。浓度增加时,颜色变为橙红色,气体二氧化氯极不稳定。二氧化氯易溶于水,在20°C下溶解度为107.98mg/L,可制成不稳定的液体,其液体和气体对温度、压力和光均较敏感,当空气中的含量高于10%时,火花即可引爆[1],二氧化氯是一种不稳定的化合物,在水中可变成HClO2和HClO3.,在室温下每天约有2-10%的离解率[2],因此不利于大批量制备和运输,一般多在使用场所现用现制备。nbsp;nbsp;nbsp;二氧化氯发生器制备二氧化氯的方法主要有电解法和化学法,电解法使用广泛的是隔膜电解法,以食盐为原料,在电场的作用下生成含有二氧化氯,次氯酸钠、双氧水、臭氧的混合溶液,二氧化氯的浓度一般仅为10-30%左右,大多为氯气。化学法主要有以氯酸钠和亚氯酸钠为原料的两类发生二氧化氯的方法。在氯酸钠法生产二氧化氯过程中,若用氯离子作还原剂,则制得的二氧化氯存在纯度低的缺点,而亚氯酸钠法制得的二氧化氯比例高,一般在90%以上。nbsp;nbsp;nbsp;1.2设备和杀菌性能nbsp;nbsp;nbsp;国外引进的发生器主要有Tetraralent公司、Rionbsp;Lindo公司、德国的Prominent等,李玲文等[3]报道了Tetraralent公司的二氧化氯协同消毒器的协同杀菌作用,该发生器利用电解食盐溶液,同时产生二氧化氯、氯气、臭氧和双氧水,溶于水中,协同杀菌,其杀菌效果优于上述任何一种消毒剂,实验结果还说明,电解槽的电解电压、电流、电解质浓度及阳极有效面积对消毒器的产气量都有影响。宦彭成等[4]对美国Vulcannbsp;Rionbsp;Lindanbsp;T140二氧化氯发生器作了消毒效果观察,发生器发生的二氧化氯浓度可调节在2000-300mgnbsp;/L,杀灭大肠杆菌、金黄色葡萄球菌1mg/Lnbsp;3分钟,杀灭枯草杆菌黑色变种芽孢125mg/Lnbsp;5分钟,破坏HBsAgnbsp;125mg/Lnbsp;2分钟,能量实验的最低浓度为400nbsp;mg/L,25%与50%小牛血清保护菌液,则可影响杀菌效果,发生器在低浓度时(10mg/L),对铜片、碳钢片、铝片呈轻度腐蚀,对不锈钢片基本不腐蚀。nbsp;nbsp;nbsp;国内二氧化氯发生器发展较快,工艺逐渐成熟[5]。目前已有用通过电解食盐产生二氧化氯以及用氯酸钠和亚氯酸钠法生产的正压式和负压式二氧化氯发生器,其中有些产品已获国家专利。任庆伟[6]根据电解法制备二氧化氯混合消毒液的工作原理和运行特性,采用单片机技术和余氯检测器,实现了对二氧化氯消毒设备的加盐、排碱及运行调节等全过程的自动控制,大大提高了消毒效率和设备的安全运地。用化学法生产二氧化氯的含量较高,施来顺等[7]研制的化学法产生二氧化氯的发生器,经碘量法对发生器制备二氧化氯复合消毒液测定,有效氯含量为3246.1nbsp;mg/L。用紫外分光光度计与红外分光光度计检测,溶液中含二氧化氯和氯,其中二氧化氯占60%-70%,该水溶液对微生物的杀灭效果表明,含4.5-5.0nbsp;mg/L有效成份对水中金黄色葡萄球菌、大肠杆菌与白色念珠菌作用1-2分钟,以含90nbsp;mg/L有效成份枯草杆菌黑色变种芽孢作用5分钟,杀灭率均达99.9%以上。以含400nbsp;mg/L有效成份作用5分钟可将HBsAg抗原性破坏。二氧化氯发生器的二氧化氯消毒剂性能较不稳定[8],存放3天,其降解率为14.05%,而如将消毒液原液加分析纯氢氧化钠,将PH值调至11.80,密闭避光,室温存放(18°C-25°C)18个月,降解率仅为3.31%。nbsp;nbsp;nbsp;1.3在消毒上的应用nbsp;nbsp;nbsp;目前二氧化氯发生器主要用于对饮用水消毒和污水处理等,传统饮用水消毒使用的氯消毒剂在处理原水时会有大量的卤代烃产生,包括三卤甲烷如氯仿以及氯代酚和二氯乙腈等有
㈢ 如何制取ClO2(详细化学式)
(1)用NaClO3氧化浓盐酸(生成Cl2的体积是ClO2的一半):2NaClO3+4HCl=2ClO2+Cl2+2H2O+2NaCl
HCl起还原剂和酸的作用
(2)用经干燥空气稀释的氯气通入填在固体亚氯酸钠
(NaClO2)的柱内制得ClO2:2NaClO2+Cl2=2NaCl+2ClO2
第二种方法更好一些。因为生成的ClO2中不混有Cl2,更为纯净,无须除杂。
谢谢采纳,呵呵!
㈣ 二氧化氯的制备方法
1、氧化法:该法是用氧化剂Cl2或HClO氧化NaClO2或在酸性介质中使NaClO2自身发生氧化还原反应生成ClO2。国外水厂多数采用此法发生ClO2,其反应式:Cl2+2NaClO2→2ClO2↑+2NaCl或 2NaClO2+HClO+HCl→2ClO2↑+2NaCl+H2O氯氧化法的特点是一次性投资少,操作简便,容易控制,制取的ClO2纯度高,副产物少。但它的反应速度慢、耗酸量大、成本较高,对设备条件要求苛刻,一般只适于实验室和小规模生产。NaClO2昂贵,决定了ClO2的生产成本较高,一般是氯酸盐法的3倍左右。
(1)酸化法发生ClO2。NaClO2在酸性条件下,ClO2—以可测量的速率稳定地分解成ClO2、ClO3—和Cl—,反应议程式:5NaClO2+4HCl→4ClO2↑+5NaCl+2H2O目前,酸化法主要采用盐酸或硫酸/NaClO2体系发生ClO2。这种发生器技术是让酸(盐酸或硫酸)与亚氯酸钠NaClO2溶液在空气(或氯气)流下反应并吹出,由水射器将生成的ClO2送至消毒系统。该法工艺简单,操作方便。但该法的缺点是反应速率慢,酸量大,产生的废酸多,副产一定量的Cl2,影响ClO2的纯度,给ClO2的应用带来了麻烦。
(2)过硫酸盐氧化法。采用过硫酸钠/NaClO2体系发生ClO2。过硫酸钠(又称过二硫酸钠)Na2S2O8,与亚氯酸钠溶液反应生成ClO2:2NaClO2+Na2S2O8→2ClO2↑+2Na2SO4用片剂和粉剂现场配制或发生ClO2操作容易,片剂只要溶于水即可。由于片剂等效比率,所以无需测定剂量。在实际处理过程中,只要用一定数量的片剂溶于一定体积的水中,便可获得一定浓度的ClO2溶液,用于消毒系统中。
2、电解法:电解法是以氯酸钠或氯化钠为原料,采用隔膜电解技术制取ClO2,所用的电解液可以是食盐溶液、亚氯酸盐溶液和氯酸盐溶液。电解过程中,在阴极制得烧碱溶液和氢气,阳极获得ClO2、氯气、过氧化氢及臭氧的混合物。
㈤ 氯气的制备、检验、性质、尾气处理装置连接
工业生产中用直流电电解饱和食盐水法来制取氯气: 2NaCl+2H2O=电解= H2↑+Cl2↑+2NaOH 2.实验室通常用氧化浓盐酸的方法来制取氯气: 常见的氧化剂有:MnO2、K2Cr2O7(重铬酸钾)、KMnO4、KClO3、Ca(ClO)2 发生的反应分别是: 4HCl(浓)+MnO2 =加热=MnCl2+Cl2↑+2H2O [课本上的制法,比较浪费盐酸,家庭实验推荐用次氯酸钙[漂白粉]与稀盐酸反应,注意最好用稀盐酸,浓盐酸会造成浪费,且反应速率过快。] 14HCl+K2Cr2O7=2KCl+2CrCl3+7H2O+3Cl2↑[此反应用的盐酸比较稀的话,微热即可反应,没有盐酸可用一种非还原性酸和氯化钠的混合物代替,也可产生氯气] 16HCl+2KMnO4=2KCl+2MnCl2+8H2O+5Cl2↑[此反应用的盐酸比较稀的话,微热即可反应,没有盐酸可用一种非还原性酸和氯化钠的混合物代替,也可产生氯气] 6HCl[浓]+KClO3=KCl+3H2O+3Cl2↑[此反应有一部分会发生2KClO3+4HCl[稀]===2KCl+Cl2↑+2H2O+2ClO2↑,因此制的的Cl2不纯。] 4HCl+Ca(ClO)2=CaCl2+2H2O+2Cl2↑{此反应需要的盐酸很稀,1mol/L便可以剧烈反应} 氯气实验
如不用浓盐酸,亦可用NaCl(固体)跟浓硫酸来代替.如: 2NaCl+MnO2+3H2SO4(加热)=2NaHSO4+MnSO4+Cl2↑+2H2O 尾气处理及离子反应 用NaOH溶液。 2OH- + cl2 =cl-+ clo- + H2O
①氯气验满:将湿润的淀粉碘化钾试纸 放在瓶口 变蓝 则已经收集满
②氯气检验:将湿润的淀粉碘化钾试纸 伸入集气瓶 变蓝 证明是氯气
原理都是氯气具有强氧化性 把碘离子氧化成碘单质 使淀粉变蓝
物理性质:颜色:黄绿色 状态:气体 (常温下) 气味:刺激性气味 溶解性:易溶于水
毒性:有毒
化学性质 助燃性 毒性 与非金属反应 与金属反应 与碱溶液反应 与盐溶液反应 与水反应
毒性
氯气是一种有毒气体,它主要通过呼吸道侵入人体并溶解在黏膜所含的水分里,生成次氯酸和盐酸,对上呼吸道黏膜造成有害的影响:次氯酸使组织受到强烈的氧化;盐酸刺激黏膜发生炎性肿胀,使呼吸道黏膜浮肿,大量分泌黏液,造成呼吸困难,所以氯气中毒的明显症状是发生剧烈的咳嗽。症状重时,会发生肺水肿,使循环作用困难而致死亡。由食道进入人体的氯气会使人恶心、呕吐、胸口疼痛和腹泻。1L空气中最多可允许含氯气0.001mg,超过这个量就会引起人体中毒。
助燃性
在一些反应中,氯气可以支持燃烧。 【例】 现象:钠在氯气里剧烈燃烧,产生大量的白烟,放热。 2Na+Cl2=点燃=2NaCl 现象:红热的铜丝在氯气里剧烈燃烧,瓶里充满棕黄色的烟,加少量水后,溶液呈蓝绿色。 Cu+Cl2=点燃=CuCl2 现象:铁丝在氯气里剧烈燃烧,瓶里充满棕红色烟,加少量水后,溶液呈黄色。 2Fe+3Cl2=点燃=2FeCl3
与金属反应
【例】 钠在氯气中燃烧生成氯化钠 化学方程式:2Na+Cl2=2NaCl(条件:点燃) 现象:见上 注:氯气具有强氧化性,一定条件下可与除Pt、Au外大部分金属反应,而与Fe、Cu等变价金属反应则生成高价金属氯化物 常温下,干燥氯气或液氯不与铁反应,所以可用钢瓶储存氯气。
与非金属反应
【例】 1、与氢气的反应 H2+Cl2=点燃=2HCl(工业制盐酸方法,工业先电解饱和食盐水,生成的氢气和氯气燃烧生成氯化氢气体) 现象:H2在Cl2中安静地燃烧,发出苍白色火焰,瓶口处出现白雾。 H2+Cl2=光照=2HCl 现象:见光爆炸,有白雾产生。 需要注意的是:将点燃的氢气放入氯气中,氢气只在管口与少量的氯气接触,产生少量的热;点燃氢气与氯气的混合气体时,大量氢气与氯气接触,迅速化合放出大量热,使气体急剧膨胀而发生爆炸.工业上制盐酸使氯气在氢气中燃烧. 2、与磷的反应 2P+3Cl2(少量)=点燃=2PCl3(液体农药,雾) 2P+5Cl2(过量)=点燃=2PCl5(固体农药,烟) 现象:产生白色烟雾 3、与其他非金属的反应 实验证明,在一定条件下,氯气还可与S、C、Si等非金属直接化合
与水反应
在该反应中,氧化剂是Cl2,还原剂是也是Cl2,本反应是歧化反应。 氯气遇水会产生次氯酸,次氯酸具有净化作用,用于消毒——溶于水生成的HClO具有强氧化性 化学方程式是:Cl2+H2O=HCl+HClO(这是可逆反应)
与碱溶液反应
【例】 Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O 2Cl2+2Ca(OH)2=CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O 上述两反应中,Cl2作氧化剂和还原剂,是歧化反应。
与盐溶液反应
【例】 Cl2+2FeCl2=2FeCl3 Cl2+Na2S=2NaCl+S (中学阶段用来证明氯气非金属性比硫强) 8、与气体的反应 Cl2的化学性质比较活泼,容易与多种可燃性气体发生反应。 如:H2、C2H2等。
编辑本段与有机物反应
【例】 甲烷的取代反应: CH4+Cl2=光照=CH3Cl+HCl CH3Cl+Cl2 =光照=CH2Cl2+HCl CH2Cl2+Cl2=光照=CHCl3+HCl CHCl3+Cl2=光照=CCl4+HCl 加成反应: CH2=CH2+Cl2→(催化剂)CH2ClCH2Cl
尾气处理
与NaOH溶液反应。
Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O
喵来的
㈥ 实验室制取氯气的装置
氯气是一种气体单质,化学式为Cl2。常温常压下为黄绿色,有强烈刺激性气味的剧毒气体,具有窒息性 ,密度比空气大,可溶于水和碱溶液,易溶于有机溶剂(如二硫化碳和四氯化碳),易压缩,可液化为黄绿色的油状液氯,是氯碱工业的主要产品之一,可用作为强氧化剂。
氯气中混和体积分数为5%以上的氢气时遇强光可能会有爆炸的危险。氯气具有毒性,主要通过呼吸道侵入人体并溶解在黏膜所含的水分里,会对上呼吸道黏膜造成损害。氯气能与有机物和无机物进行取代反应和加成反应生成多种氯化物。主要用于生产塑料(如PVP)、合成纤维、染料、农药、消毒剂、漂白剂溶剂以及各种氯化物。
实验室制法
实验室通常用氧化浓盐酸的方法来制取氯气:
实验室制法
常见的氧化剂有:MnO2、KMnO4、Ca(ClO)2、Co2O3
发生的反应分别是:
4HCl(浓)+MnO2 =加热=MnCl2+Cl2↑+2H2O
16HCl+2KMnO4=2KCl+2MnCl2+8H2O+5Cl2↑
(这两个反应用的盐酸比较稀的话,反应将不再进行,没有盐酸可用一种非还原性酸和氯化钠的混合物代替,也可产生氯气。)
4HCl+Ca(ClO)2=CaCl2+2H2O+2Cl2↑ (此反应需要的盐酸很稀,1mol/L便可以剧烈反应。)
2H++ClO-+Cl-=H2O+Cl2↑
【只要能电离出H+的酸即可参加并且发生此归中反应;如:草酸。但由于参加反应的酸电离出的H+能力的不同,反应的速率也会不同。如果此酸为有机酸,且易挥发,那么要注意不能在强光照的照射下反应,不然氯气可能会和挥发出来的有机酸发生取代反应发生爆炸或生成有毒物质,如:冰醋酸会和氯气发生取代反应生成氯醋酸(剧毒固体)、二氯醋酸(固体)、三氯醋酸(固体)】
如不用浓盐酸,亦可用NaCl(固体)跟浓硫酸来代替。如:
2NaCl+3H2SO4(浓)+MnO2=加热=2NaHSO4+MnSO4+2H2O+Cl2↑
总之,实验室制氯气的办法都围绕着一个核心:氯离子+氧化剂+酸性环境,氧化剂的氧化性不强的话还需不同程度加热。
收集方法:用向上排空气法或者排饱和食盐水法
净化方法:用饱和食盐水除去HCl气体,用浓硫酸除去水蒸气。
尾气吸收:用强碱溶液(如NaOH溶液)吸收。
验满方法:⑴ 将湿润的淀粉-KI试纸靠近盛Cl2瓶口,观察到试纸立即变蓝,则证明已集满。
⑵ 将湿润的蓝色石蕊试纸靠近盛Cl2瓶口,观察到试纸先变红后褪色,则证明已集满。
⑶ 实验室制备氯气时,常常根据氯气的颜色判断是否收集满。
注意:切勿被网络上的无知言论欺骗,氯酸盐绝对不能用来制备氯气,因为会生成大量难以分离且易爆炸的ClO2。
㈦ ClO2是一种黄绿色气体,易溶于水.实验室以NH4Cl、盐酸、NaClO2(亚氯酸钠)、为原料制备ClO2的流程如图
(1)由工艺流程转化关系可知,电解氯化铵与盐酸混合溶液,生成NCl3与H2,
反应方程式为NH4Cl+2HCl═3H2↑+NCl3.
故答案为:NH4Cl+2HCl═3H2↑+NCl3.
(2)A、ClO2易溶于水,不能利用碳酸钠溶液吸收氨气,故A错误;
B、碱石灰不能吸收氨气,故B错误;
C、浓硫酸可以吸收氨气,且不影响ClO2,故C正确;
D、ClO2易溶于水,不能利用水吸收氨气,故D错误.
故选:C.
(3)①由题目信息可知,ClO2通入锥形瓶与酸性碘化钾溶液反应,氧化I-为I2,自身被还原为Cl-,同时生成水,反应离子方程式为2ClO2+10I-+8H+=2Cl-+5I2+4H2O.
故答案为:2ClO2+10I-+8H+=2Cl-+5I2+4H2O.
②溶液由蓝色恰好变为无色,且半分钟内不褪色,说明滴定至终点.
故答案为:溶液由蓝色恰好变为无色,且半分钟内不褪色;
③VmLNa2S2O3溶液含有Na2S2O3物质的量为V?10-3 L×cmol/L=0.1×50×10-3 mol.则:
根据关系式:2ClO2~5I2~10Na2S2O3,
2 10
n(ClO2)0.1×50×10-3 mol
所以n(ClO2)=
1 |
5 |
1 |
5 |
c(NH+4)?c(OH?) |
c(NH3?H2O) |
0.1×1×10?7 |
c(NH3?H2O) |
1×10?8 |
K |
1×10?8 |
K |
1×10?8 |
K |
1×10?8 |
K |
1×10?8 |
K |
|