内容正文:
山东省临沂第一中学化学素本 一轮复习
氯及其化合物
课题
第1课时 二氯异氰尿酸钠的制备
学习与评价目标:①基于价类二维图认识含氯消毒剂的制备方案。②通过二氯异氰尿酸钠样品含量的测定,能从宏观和微观结合上收集证据,通过定性分媳和定量计算推出合理数据和结论;
课堂学习任务
含氯消毒剂大多是指溶于水产生具有杀灭微生物活性的次氯酸的消毒剂。这些消毒剂的成分有Cl2、NaClO、Ca(ClO)2等。漂白粉、漂白液是传统、廉价但粗放的消毒剂,其稳定性差,强腐蚀性,有效氯含量低且不稳定,适合于家庭日常消毒(如拖地,擦拭),用量小且即买即用。
二氯异氰尿酸钠是一种高效、安全消毒剂,具有极强的杀菌效果,在浓度为 20×10-6时,杀菌率可达99%。在需要长期储存、精确配比、高效杀菌以及对设备腐蚀性要求高的场景下(如医疗器械消毒、食品加工设备消毒、灾区防疫等)二氯异氰酸钠的优势更为明显。
【资料卡1:二氯异氰尿酸钠】
简称DCCNa,化学式为Na(CNO)3Cl2,结构为:
在常温下为白色粉末,20℃以上易溶于水,难溶于有机溶剂。
【资料卡2:制备方法】
次氯酸钠法:
在 NaOH 溶液通入 Cl2 产生高浓度NaClO 溶液,然后与氰尿酸(CNO)3H3反应制取Na(CNO)3Cl2。
【资料卡3:氰尿酸】
(CNO)3H3,白色结晶,水溶液显酸性。
任务一 基于价类二维图体会制备Cl2的多种方法
1.在氯及其化合物的“价-类”二维图中填充 HCl、NaCl、HClO、NaClO2、Cl2O、Cl2、HClO2、NaClO2、HClO3、HClO4、NaClO、ClO2、NaClO3、NaClO4
4. 次氯酸的弱酸性
①能证明次氯酸的酸性弱于亚硫酸的实验方案有哪些?
②
按照自左向右的顺序连接实验仪器,能证明亚硫酸的酸性强于次氯酸的是________________________
证明亚硫酸的酸性强于次氯酸的酸性的实验现象是 。
5.①写出少量CO2通入漂白粉溶液中的反化学方程式
②写出向次氯酸钠溶液中通入少量的CO2发生的离子反应方程式
【活动2】含氯消毒剂的制备-----次氯酸钠
1. 制备:氯气和碱离子方程式
2.若使用电解法制备次氯酸钠,试写出电解法的总方程式
3.“84”能否与“洁厕灵”(主要成份为盐酸)混用?写出离子方程式
【活动3】含氯消毒剂的制备--二氯异氰尿酸钠
1.根据资料卡1、2和3,以及Cl2、NaClO制备原理,画出次氯酸钠法制备二氯异氰尿酸钠的装置图
2. 基于价类二维图设计制备Cl2的原理?写出相关的化学反应方程式。
任务二 含氯消毒剂的制备
【活动1】含氯消毒剂的制备--HClO
1. 用离子方程式解释液氯可做消毒剂
2. 写出氯水中存在的平衡,从化学平衡的角度分析氯水的成分与性质
3. 次氯酸不稳定,写出化学方程式
【链接高考】
1.关于反应,
达到平衡后,下列说法正确的是 ( )
A.升高温度,氯水中c(HClO)的减小
B.取两份氯水,分别滴加AgNO3溶液和淀粉KI溶液,若前者有白色沉淀,后者溶液变蓝色,可以证明上述反应存在限度
C.氯水中加入足量Na2CO3固体,上述平衡正向移动,c(HClO)增大
D.可以pH试纸测定氯水的pH
2.氯在饮用水处理中常用作杀菌剂,且HClO的杀菌能力比ClO-强。25℃时氯气-氯水体系中存在以下平衡关系:
Cl2(g)Cl2(aq) K1=10-1.2
Cl2(aq)+H2OHClO+H++Cl- K2=10-3.4
HClOH++ClO- Ka=?
其中Cl2(aq)、HClO和ClO-分别在三者中所占分数(α)随pH变化的关系如图所示。下列表述正确的是( )
A. Cl2(g)+H2O2H++ClO-+Cl- K=10-10.9
B.在氯处理水体系中,c(HClO)+c(ClO-)=c(H+)-c(OH-)
C.用氯处理饮用水时,pH=7.5时杀菌效果比pH=6.5时差
D.氯处理饮用水时,在夏季的杀菌效果比在冬季好
2.关闭K1,打开K2,向A中滴加足量的浓盐酸,当观察到 时,关闭K2,滴入(CNO)3H3的吡啶溶液,写出(CNO)3H3和NaClO发生反应的化学方程式 ,制备过程中要不断通入Cl2,其目的是 ,反应完成后需进行的操作为
任务三 定量计算
粗产品中Na(CNO)3Cl2纯度测定。取1.5g粗产品溶于少量水,加入过量抗坏血酸(维生素C)充分反应,配成100mL溶液,取20.00mL所配制溶液于锥形瓶中,再加入25.00ml 0.10mol·L-1AgNO3溶液(过量),加入几滴稀NH4Fe(SO4)2溶液,用0.05mol·L-1NH4SCN标准溶液滴定至终点,消耗10.00mL标准液。
已知Ag++SCN-=AgSCN↓(白色)
M(Na(CNO)3Cl2)=220g/mol
Na(CNO)3Cl2的纯度为
【链接高考】
(2020山东卷20节选)某同学利用Cl2氧化K2MnO4制备KMnO4的装置如图所示(夹持装置略):
已知:锰酸钾(K2MnO4)在浓强碱溶液中可稳定存在,碱性减弱时易发生反应:
3MnO42-+2H2O===2MnO4-+MnO2↓+4OH-
回答下列问题:
(1)装置A中a的作用是______________________;装置C中的试剂为__________;装置A中制备Cl2的化学方程式为____________________________。
(2)上述装置存在一处缺陷,会导致KMnO4产率降低,改进的方法是_______________。
参考答案
一、价 - 类二维图填充
氯元素常见化合价:-1,0,+1,+3,+4,+5,+7
· -1 价氢化物:HCl;盐:NaCl
· 0 价单质:Cl2
· +1 价氧化物:Cl2O;酸:HClO;盐:NaClO
· +3 价酸:HClO2;盐:NaClO2
· +4 价氧化物:ClO2
· +5 价酸:;HClO3盐:NaClO3
· +7 价酸:HClO4;盐:NaClO4
任务一 4. 次氯酸弱酸性
① 证明HClO酸性弱于H2SO3的实验方案
1.测定同浓度稀溶液的pH,pH:HClO>H2SO3,说明HClO电离程度更小,酸性更弱。
2.利用强酸制弱酸:SO2通入NaClO溶液,发生氧化还原(非单纯复分解,因HClO强氧化性),间接结合盐的水解、电离常数判断;或通过对应盐碱性:同浓度Na2SO3碱性弱于NaClO,说明HClO酸性更弱。
3.查阅电离常数:Ka(H2SO3)>Ka(HCLO),直接证明酸性H2SO3>HClO。
② 装置连接与现象(核心:先除SO2中HCL,再验证H2SO3>H2CO3,再除CO2中SO2,最后通入漂白粉溶液,避免氧化还原干扰)
· 仪器连接顺序:SO2发生装置→饱和NaHSO3(除杂)→饱和NaHCO3(H2SO3制CO2)→酸性KMnO4(除过量SO2)→品红(检验SO2除尽)→漂白粉溶液
· 现象:品红溶液不褪色,漂白粉溶液变浑浊(生成CaCO3白色沉淀),证明酸性:H2SO3>H2CO3>HClO,即H2SO3>HClO。
任务一 5. 与CO2的反应
1 少量CO2通入漂白粉溶液 Ca(ClO)2+CO2+H2O2 =CaCO3↓+2HClO
② 少量CO2通入NaClO溶液(酸性:H2CO3>HClO>HCO3⁻,只生成HCO3⁻)
CLO⁻+CO2+H2O = HClO+HCO3
活动1制备HClO
1.液氯消毒离子方程式:CL2+H2O⇌H⁺+Cl⁻+HClO(HClO杀菌)
2.氯水中平衡:CL2(g)⇌ CL2(aq)、 CL2 +H2O⇌HCl+HClO
成分:分子CL2、H2O、HClO;离子H⁺、CL-、ClO-、HO⁻;性质:浅黄绿色、强氧化性、漂白性、酸性、不稳定性。
3.HClO不稳定性:2HClO光照HCl+O2↑
活动 2 次氯酸钠制备
1.与碱离子方程式:CL2+2HO⁻=ClO⁻+ H2O
2.电解NaCl溶液制备NaClO总方程式:NaCl + H2O电解NaClO + H2↑
3.84 与洁厕灵不可混用,离子方程式:Cl⁻+ ClO⁻+2H⁺ = Cl2↑+H2O(产生有毒Cl2)
活动 3 二氯异氰尿酸钠制备
1.装置思路:Cl2发生装置→NaOH溶液(制NaClO)→反应釜(与氰尿酸反应)→尾气NaOH吸收。
2.制备Cl2常见方程式:
实验室常规:MnO2 + 4HCl(浓) ∆ MnCl2+Cl2↑+2H2O
无需加热:2KMnO2 + 16HCl(浓) = 2KCL+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O
氯碱工业:2NaCl + 2H2O电解 2NaOH + H2↑+Cl2↑
链接高考(氯水平衡)1.A 2.C
制备反应与Cl2作用
现象:装置内充满黄绿色气体(Cl2),空气排尽。
化学方程式:(CNO)2H3 + 2NaClO= Na(CNO)3Cl2 + 2NaOH
通Cl2目的:中和生成的NaOH,提高产率;维持体系碱性 / 防止产物分解;将副产物NaClO充分利用。
后续操作:过滤、洗涤、干燥,得到粗产品。
任务三 定量计算(纯度)
思路:AgNO3总物质的量−与SCN反应的AgNO3=与CL反应的AgNO3,1 mol Na(CNO)3Cl2 含 2 molCl⁻。计算结果:
总n(AgNO3)=0.0025mol
总n(NH4SCN)=0.0005mol
与Cl2反应的n(Ag⁺) = 0.002mol
20 mL 中n〔Na(CNO)3Cl2 〕=0.001mol
100 mL 中n=0.005 mol,对应质量1.1 g
纯度:73.33%
2020 山东卷 20 节选
(1) 平衡气压,使浓盐酸顺利滴下;NaOH溶液;2KMnO2 + 16HCl(浓) = 2KCL+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O
(2) 在装置 A、B 之间加装盛有饱和食盐水的洗气瓶,除去Cl2中的HCl,防止 B 中溶液碱性降低。
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