На каких химических свойствах хлора основано его использование на практике
Анонимный вопрос
21 декабря 2018 · 431
Мои интересы: разнообразны, но можно выделить следующие: литература, история…
В основном для обеззараживания питьевой воды, отбеливания ткани и бумаги используют свойство хлора образовывать в реакции с водой сильный окислитель – хлорноватистую кислоту.
Как кипячена вода защищает от хлорки?
Researcher, Institute of Physics, University of Tartu
Действительно, кипяченая вода не “защищает” от хлорки, а кипячением из нее удаляют хлорирующий агент, но только растворимость газов тут ни при чем, воду в основном “хлорируют” не хлором. С целью дезинфекции в воду добавляют соединения типа гипохлорида натрия (NaOCl) или хлорид-гипохлорида кальция (Ca(OCl)Cl). Эти соединения растворяются в воде с образование гипохлорид аниона (OCl-), который является сильным окислителем, поскольку разлагается с выделением атомарного кислорода. Именно кислород в момент выделения является активным агентом обеззараживания воды.
Гипохлорид ион неустойчив и разлагается не только при контакте с восстановителями (например, биозагрязнения, ради реакции с которыми его и добавляют), но и просто при повышении температуры – например, кипячение воды. При этом выделяется кислород и образуется безвредный хлорид ион.
Собственно, даже когда воду хлорируют хлором, то все равно это делают в таких условиях, что в воде накапливается именно гипохлорид ионы, а не растворенный молекулярный хлор (это было бы слишком опасно). То есть, “хлорирование” – это не насышение воды молекулярным хлором, а растворение в ней хлорсодержащих веществ на основе гипохлорид иона.
Как определяется валентность у химического элемента?
Подготовила к ЕГЭ по химии 5000 учеников. С любого уровня до 100 в режиме онлайн 🙂 · vk.com/mendo_him
????Что такое валентность?
Это способность атомов образовывать химические связи
????Существует два вида валентности,разберем их:
????постоянная(у металлов главных подгрупп)
????переменная(у неметаллов и металлов побочных подгрупп)
Переменная валентность делится на высшую и низшую
????Как определить валентность?
????Высшая валентность равна группе,в которой находится элемент
????Низшая валентность определяется так: из 8 отнимаем номер группы,в которой находится элемент
Какие химические вещества относятся к АХОВ?
Мои интересы: разнообразны, но можно выделить следующие: литература, история…
Аварийно опасных химических веществ довольно много, но самые распростраенные из них это: аммиак, диоксин, окись углерода, хлор, цианистый углерод, окись этилена, сероуглерод, сернистый ангидрит, гидразин, фосген. Эти вещества применяются в промышленности и сельском хозяйстве, но при аварийном выбросе могут нанести значительный вред окружающей среде, привести к поражению людей и животных.
Почему атомная масса хлора представляет собой дробное число?
Дело в том, что относительная атомная масса любого элемента рассчитывается с учётом распространённости в земной коре его стабильных изотопов.
Изотопы – это разновидности атомов одного и того же элемента, которые имеют одинаковый порядковый номер (то есть количество протонов в ядре), но разную атомную массу (то есть разное количество нейтронов в ядре).
Так у хлора стабильны 2 изотопа: Cl-35 (его в земной коре около 75,5%) и Cl-37 (его в земной коре около 24,5%). То есть все стабильные атомы хлора в природе – это атомы Cl-35 и атомы Cl-37.
Относительную атомную массу хлора, которая указана в таблице Менделеева рассчитывают, используя относительные атомные массы его стабильных изотопов:
A(Cl)=35*0.755+37*0.245=35,49
На самом деле, точность атомной массы зависит от точности определения содержания изотопов в земной коре, но значения в любом случае получаются дробные.
Источник
Хлор потребляется прежде всего химической промышленностью для производства различных органических хлорпроизводных, идущих для получения пластических масс, синтетических каучуков, химических волокон, растворителей, инсектицидов и т.п. В настоящее время более 60% мирового производства хлора используется для органического синтеза. Помимо этого хлор используют для производства соляной кислоты, хлорной извести, хлоратов и других продуктов. Значительные количества хлора идут в металлургию для хлорирования при переработке полиметаллических руд, извлечения золота из руд, а также его используют в нефтеперерабатывающей промышленности, в сельском хозяйстве, в медицине и санитарии, для обезвреживания питьевой и сточных вод, в пиротехнике и ряде других областей народного хозяйства. В результате развития сфер использования хлора, главным образом благодаря успехам органического синтеза, мировое производство хлора составляет более 20 млн. т/год.
Основные примеры применения и использования хлора во всевозможных отраслях науки, промышленности и бытовых нужд:
1. в производстве поливинилхлорида, пластикатов, синтетического каучука, из которых изготавливают: изоляцию для проводов, оконный профиль, упаковочные материалы, одежду и обувь, линолеум и грампластинки, лаки, аппаратуру и пенопласты, игрушки, детали приборов, строительные материалы. Поливинилхлорид производят полимеризацией винилхлорида, который сегодня чаще всего получают из этилена сбалансированным по хлору методом через промежуточный 1,2-дихлорэтан [8].
CH2=CH2+Cl2=>CH2Cl-CH2Cl
CH2Cl-CH2Cl=> CH2=CHCl+HCl
1) в качестве отбеливающего средства (хотя не сам хлор «отбеливает», а атомарный кислород, который образуется при распаде хлорноватистой кислоты по реакции: Cl2 + H2O > HCl + HClO > 2HCl + O*).
2) в производстве хлорорганических инсектицидов — веществ, убивающих вредных для посевов насекомых, но безопасных для растений (альдрин, ДДТ, гексахлоран). Один из самых важных инсектицидов — гексахлорциклогексан (C6H6Cl6).
3) используется как боевое отравляющее вещество, а также для производства других боевых отравляющих веществ: иприт (C4H8Cl2S), фосген (CCl2O).
4) для обеззараживания воды — «хлорирования». Наиболее распространённый способ обеззараживания питьевой воды основан на способности свободного хлора и его соединений угнетать ферментные системы микроорганизмов катализирующие окислительно-восстановительные процессы [8]. Для обеззараживания питьевой воды применяют: хлор (Cl2), двуокись хлора (ClO2), хлорамин (NH2Cl) и хлорную известь (Ca(Cl)OCl).
5) в пищевой промышленности зарегистрирован в качестве пищевой добавки E925.
6) в химическом производстве каустической соды (NaOH) (применяется в производстве искусственного шелка, в мыловаренной промышленности), соляной кислоты (HCl), хлорной извести, бертолетовой соли (KClO3), хлоридов металлов, ядов, лекарств, удобрений.
7) в металлургии для производства чистых металлов: титана, олова, тантала, ниобия [8].
TiO2 + 2C + 2Cl2 => TiCl4 + 2CO;
TiCl4 + 2Mg => 2MgCl2 + Ti (при Т=850°С)
8) в качестве индикатора солнечных нейтрино в хлор-аргонных детекторах (Идея «хлорного детектора» для регистрации солнечных нейтрино была предложена известным советским физиком академиком Б. Понтекорво и осуществлена американским физиком Р. Девисом и его сотрудникми. Уловив нейтрино ядро изотопа хлора с атомным весом 37, превращается в ядро изотопа аргона-37, при этом образуется один электрон, который можно зарегистрировать.).
Многие развитые страны стремятся ограничить использование хлора в быту, в том числе потому, что при сжигании хлорсодержащего мусора образуется значительное количество диоксинов (глобальные экотоксиканты, обладающие мощным мутагенным, иммунодепрессантным, канцерогенным, тератогенным и эмбриотоксическим действием. Они слабо расщепляются и накапливаются как в организме человека, так и в биосфере планеты, включая воздух, воду, пищу).
Источник
Класс 9А Дата: 02.11.20г.
Тема урока: Хлор. Свойства и применение хлора.
Цель урока:изучить физические свойства хлора и его применение.
Задачи урока:
Образовательные:
1. Рассмотреть положение галогенов в Периодической системе химических элементов Д.И. Менделеева.
2. Ознакомить учащихся с нахождением хлора в природе и способами его получения.
3. Сформировать знания о физических и химических свойствах хлора.
4. Охарактеризовать области применения хлора и отметить его токсичность.
Воспитательные:
1. Воспитание чувства сопереживания, взаимопомощи через работу в группах.
2. Формирование экологической грамотности через учебный материал о применении хлора.
Развивающие:
1. Развитие коммуникативных, эмоциональных качеств личности через работу в группе.
2. Развивать способность делать выводы через выполнение заданий групп.
Формировать УУД:
Познавательные УУД: умение осуществлять поиск нужной информации, выделять главное в тексте, структурировать учебный материал, грамотно формулировать вопросы,
Личностные УУД: умение применять полученные знания в своей практической деятельности.
Регулятивные УУД: умение планировать свою работу при выполнении заданий учителя, делать выводы по результатам работы.
Коммуникативные УУД: умение работать в составе творческих групп, высказывать свое мнение.
Средства обучения:
Периодическая система элементов Д.И. Менделеева
коллекция простых веществ и минеральных соединений галогенов
Ход урока
Организационный момент
II.Актуализация опорных знаний
Определить местоположение галогенов в ПС Д.И. Менделеева, назовите их.
Охарактеризовать особенности строения атомов галогенов и электронную конфигурацию внешнего слоя.
Какие свойства проявляют галогены в химических реакциях?
Как изменяется окислительная способность галогенов с увеличением порядкового номера?
Назвать самый активный галоген-неметалл? Почему?
Галогены (от греч. halos – соль и genes – образующий) – элементы главной подгруппы VIIгруппы периодической системы: фтор, хлор, бром, йод, астат.
В свободном состоянии галогены образуют вещества, состоящие из двухатомных молекул F2, Cl2, Br2, I2.
Название
Схема строения атома
Электронная формула
Фтор
F +9)2)7
…2s22p5
Хлор
Cl +17)2)8)7
…3s23p5
Бром
Br +35)2)8)18)7
…4s24p5
Йод
I +53)2)8)18)18)7
…5s25p5
1) Общая электронная конфигурация внешнего энергетического уровня – nS2nP5.
2) С возрастанием порядкового номера элементов увеличиваются радиусы атомов, уменьшается электроотрицательность, ослабевают неметаллические свойства (увеличиваются металлические свойства); галогены – сильные окислители, окислительная способность элементов уменьшается с увеличением атомной массы.
III. Мотивация.
Отрывок из произведения А.Р. Беляева “Голова профессора Доуэля”.
“Первый раз в жизни Артур Доуэль почувствовал, что не в состоянии овладеть чужой волей. Связанный, беспомощный, лежащий на полу человек издевался над ним. За дверью раздалось какое-то шипение. Доуэль продолжал петь все громче, но вдруг поперхнулся. Что-то раздражало его горло. Доуэль потянул носом и почувствовал запах. В горле и носоглотке неприятно щекотало, вскоре к этому присоединилась режущая боль в глазах. Запах усиливался.
Доуэль похолодел. Он понял, что Равино отравил его хлором. Настал его смертный час. Затем свет погас, и Доуэль словно провалился … Очнулся он от свежего ветра, который трепал его волосы”.
IV. Изучение нового материала
Хлор Cl – элемент № 17, в Периодической системе химических элементов Д. И. Менделеева находится в 3–м периоде, в VIIA группе. Электронная конфигурация атома хлора в стационарном состоянии
Наиболее характерными степенями окисления хлора являются следующие:
Хлор Cl2 – открыт К. Шееле в 1774 г.
Физические свойства
· при нормальных условиях хлор – газ желто-зеленого цвета;
· имеет резкий раздражающий специфический «колющий» запах;
· растворим в воде;
· не горюч;
· сильный окислитель;
· тяжелее воздуха в 2,5 раза;
· на воздухе образует с водяными парами белый туман.
· t°пл. = -101°C, t°кип. = -34°С.
Получение
Окисление ионов Cl– сильными окислителями или электрическим током:
MnO2 + 4HCl→ MnCl2 + Cl2 + 2H2O
2KMnO4 + 16HCl→ 2MnCl2 + 5Cl2 + 2KCl + 8H2O
K2Cr2O7 + 14HCl→ 2CrCl3 + 2KCl + 3Cl2 + 7H2O
Электролиз раствора NaCl(промышленный способ):
2NaCl + 2H2O→ H2 + Cl2 + 2NaOH
Химические свойства
Хлор – сильный окислитель.
1) Реакции с металлами:
2Na + Cl2→ 2NaCl
Ni + Cl2→ NiCl2
2Fe + 3Cl2→ 2FeCl3
2) Реакции с неметаллами:
H2 + Cl2свет или t→ 2HCl
2P + 3Cl2 → 2PClЗ
3) Реакция с водой:
Cl2 + H2O↔ HCl + HClO
4) Реакции со щелочами:
Cl2 + 2KOH → KCl + KClO + H2O
3Cl2 + 6KOH t→ 5KCl + KClOЗ + 3H2O
5) Вытесняет бром и йод из галогеноводородных кислот и их солей.
Cl2 + 2KI → 2KCl + I2
Cl2 + 2HBr → 2HCl + Br2
Применение хлора:
1. отбеливание тканей и бумаги;
2. обеззараживание воды;
3. производство пластмасс;
4. производство хлорной извести, хлороформа, ядохимикатов, моющих средств, каучуков;
синтез хлороводорода в производстве соляной кислоты.
Биологическая роль и токсичность:
Хлор относится к важнейшим биогенным элементам и входит в состав всех живых организмов. У животных и человека, ионы хлора участвуют в поддержании осмотического равновесия, хлорид-ион имеет оптимальный радиус для проникновения через мембрану клеток. Ионы хлора жизненно необходимы растениям, участвуя в энергетическом обмене у растений, активируя окислительное фосфорилирование. Хлор в виде простого вещества ядовит, при попадании в лёгкие вызывает ожог лёгочной ткани, удушье. Раздражающее действие на дыхательные пути оказывает при концентрации в воздухе около 0,006 мг/л (т.е. в два раза выше порога восприятия запаха хлора). Хлор был одним из первых химических отравляющих веществ, использованных Германией в Первую Мировую войну.
V.Закрепление изученного материала
Перечислить важнейшие физические свойства хлора и назвать области его применения.
Расставить коэффициенты в данных схемах, назвать продукты реакции:
a) Na + Cl2 NaCl? c) P + Cl2 PCl3?
b) Cl2 + H2 HCl ? d) Cl2 + KBr KCl + Br2 ?
VI. Рефлексия.
Учащимся необходимо выбрать 3 слова из 12, которые наиболее точно передают его состояние на уроке:
Раздражение
Злость
Радость
Равнодушие.
Удовлетворение
Вдохновение
Скука.
Тревога.
Покой.
Уверенность
Неуверенность.
Наслаждение.
VII. Домашнее задание
_____________________________
Источник
В периодической системе химических элементов Д.И. Менделеева хлор находится в 3 периоде, VII группе, главной (А) подгруппе. Из уроков химии мы знаем, что в эту группу входят элементы с самой высокой окислительной активностью. В электронном облаке хлора находится 17 электронов и до завершения внешнего электронного уровня ему нахватает лишь одного электрона. Любыми способами он пытается отнять его у других элементов, чем и объясняется его высокая химическая активность. Вот что знают о хлоре большинство учеников среднестатистических школ. Однако, данный элемент куда интереснее.
Начнем с истории открытия хлора, но прежде чем перейти к ней позвольте напомнить, что одно из важнейших соединений хлора – хлороводород, было получено Джозефом Пристли в 1772 г. Спустя всего пару лет после этого события (в 1774 г) шведский химик Карл Вильгельм Шееле получил хлор при взаимодействие пиролюзита с вышеупомянутой хлороводородной кислотой:
4HCl + MnO2 = MnCl2 + Cl2 + 2H2O
При этом, Шееле отметил схожесть запаха хлора с запахом царской водки (смесью концентрированных азотной и соляной кислот, взятых в соотношение 1:3) и способность вещества взаимодействовать с золотом (Au) и киноварью (HgS). Так же он обратил внимание на его отбеливающие свойства. Однако, он не догадался отнести хлор к простым веществам.
Спустя время, элементарную природу хлора доказал Гемфри Дэви, путем электролиза поваренной соли:
2NaCl = 2Na + Cl2
В 1811 г. Дэви предложил назвать данный элемент «хлорином». Но спустя всего год Ж. Гей-Люссак «сократил» его название до хлора. Кстати, в том же 1811 г. физик Иоган Швейгер предлагал для хлора название «галоген» (рождающий соли), но в итоге это название закрепилось за всеми элементами VII А группы.
В 1826 г. атомная масса хлора была с высокой точностью определена шведским химиков Йенсом Якобом Берцелиусом. Она отличается от современных данных буквально на 0.1%. В настоящее время в школьных учебниках химии, под хлором указывается масса 35.453.
При нормальных условиях, хлор — токсичный удушливый газ, который при попадании в лёгкие вызывает ожог лёгочной ткани и удушье. Не удивительно, что он стал одним из первых химических отравляющих веществ, использованных Германией в Первую мировую войну. Так, 22 апреля 1915 года немецкая армия распылила 168 тонн хлора около бельгийского города Ипр. Атака началась в 17:00, когда подул слабый восточный ветер. Газ стал двигаться в сторону французских позиций в виде облаков желтовато-зелёного цвета. Надо заметить, что немецкая пехота также пострадала от газов и, не имея достаточного подкрепления, не смогла использовать полученное преимущество до прихода британско-канадских сил. Антанта сразу заявила о том, что Германия нарушила принципы международного права, однако Берлин парировал это заявление тем, что Гаагская конвенция запрещала лишь применение химических снарядов, но не газов.
Отрывок, демонстрирующий разрушительный потенциал хлора во всех красках: “Вся зелень в крепости и в ближайшем районе по пути движения газов была уничтожена, листья на деревьях пожелтели, свернулись и опали, трава почернела и легла на землю, лепестки цветов облетели. Все медные предметы на плацдарме крепости — части орудий и снарядов, умывальники, баки и прочее — покрылись толстым зелёным слоем окиси хлора; предметы продовольствия, хранящиеся без герметической укупорки — мясо, масло, сало, овощи, оказались отравленными и непригодными для употребления.” С.А. Хмельков «Борьба за Осовец»
Интересно, что во Второй мировой войне, несмотря на то, что обе противоборствующие стороны обладали большими запасами отравляющих газов, в боевых действиях они не использовались.
Сейчас, во многих городах водоочистные системы применяют хлор для уничтожения бактерий, путем хлорирования воды. При этом в среднем на один миллион частей воды используют четыре-пять частей хлора. Это количество безвредно для человека, однако иногда после этого вода может иметь привкус хлора.
Для хлорирования воды на водопроводных очистных станциях используется жидкий хлор. При введении хлора в воду образуются хлорноватистая и соляная кислоты:
Cl2 + Н2О = НСlO + НСl
Далее происходит диссоциация образовавшейся хлорноватистой кислоты:
НСlO = Н(+) + СlO(-)
Получающиеся в результате диссоциации хлорноватистой кислоты гипохлоритные ионы СlO(-) обладают наряду с недиссоциированными молекулами хлорноватистой кислоты бактерицидным свойством.
Сумму Сl2, НСlO, СlO(-) называют свободным активным хлором.
Количество активного хлора, необходимого для обеззараживания воды, должно определяться не по количеству болезнетворных бактерий, а по всему количеству органических веществ и микроорганизмов (а также и неорганических веществ, способных к окислению), которые могут находиться в хлорируемой воде.
Еще несколько интересных фактов, о хлоре:
– На долю хлора приходится 0.025% от общего числа атомов земной коры.
– Минимальная потребность человека в хлоре составляет около 800 мг. В сутки.
– Очень много получаемого на производстве хлора уходит на изготовление отбеливающих средств. Особенно широко хлор применяется при отбеливание бумаги.
– Хлор входит в состав многих гербицидов (веществ, для уничтожения сорных растений) и дезинфицирующих средств, так как он хорошо уничтожает микробы.
– Жидкий хлор является одним из самых сильных изоляторов электричества. Он проводит ток почти в миллиард раз хуже, чем дистиллированная вода.
Превратить хлор в жидкость можно с помощью охлаждения и высокого давления.
Если вам понравилась данная статья ставьте лайки и не забывайте подписываться на мой канал. А если вы знаете дополнительные интересные факты о хлоре, обязательно напишите об этом в комментариях.
До новых встреч!
Источник