氯气可以通过以下方法制取:
工业生产中用直流电电解饱和食盐水法
反应方程式:2NaCl + 2H₂O =通电= H₂↑ + Cl₂↑ + 2NaOH
电解槽中,阳极发生氧化反应,生成氯气;阴极发生还原反应,生成氢气。
氯气中含有氢气、水蒸气、三氯化氮等杂质,需进行消除杂质或干燥处理。
实验室用浓盐酸与二氧化锰加热
反应方程式:MnO₂ + 4HCl(浓) =加热= MnCl₂ + Cl₂↑ + 2H₂O
使用二氧化锰作为氧化剂,浓盐酸作为还原剂,在加热条件下反应生成氯气。
反应过程中,浓盐酸挥发,需不断补充以保证反应的持续进行。
高锰酸钾与浓盐酸反应
反应方程式:2KMnO₄ + 16HCl = 2KCl + 2MnCl₂ + 8H₂O + 5Cl₂↑
高锰酸钾在酸性条件下将浓盐酸氧化,生成氯气。
该方法适用于实验室制备氯气,但需要使用高锰酸钾和浓盐酸,反应过程中产生的氯气量较少。
利用空气中的氧气氧化氯化氢
反应方程式:4HCl + O₂ = 2H₂O + 2Cl₂↑
使用氯化氢和空气中的氧气在催化剂作用下反应生成氯气。
该方法称为狄肯法,但实际应用较少,且存在一定的安全隐患。
建议
实验室制取:推荐使用浓盐酸与二氧化锰加热的方法,因为该方法操作简便、反应迅速且易于控制。
工业生产:主要采用电解饱和食盐水的方法,因为该方法生产规模大、成本较低且环保。
安全与环保:无论采用哪种方法,都应注意实验安全,避免氯气泄漏,并采取适当的尾气吸收措施,防止环境污染。