稀盐酸变成浓盐酸_广口瓶和细口瓶的区别_浓盐酸细口瓶

第一篇:《浓盐酸与二氧化锰反应临界浓度的研究》

浓盐酸与二氧化锰反应临界浓度的研究

高二（11）班 李韵 魏永杰 陈劲 朱翡翠 林业恒

指导教师 谢小莹 曾锦平

【摘要】

本文运用氧化还原反应电极电势与能斯特方程的理论知识，分析了盐酸的浓度对浓盐酸与二氧化锰反应的进程的影响，揭示了稀盐酸与二氧化锰不能反应的原因。通过对不同实验方案的探讨，选择了通过测定反应生成Cl2，来计算反应停止时剩余溶液中HCl的质量分数的实验方案来进行测量，并通过实验，粗略测算出浓盐酸与二氧化锰反应的临界浓度约为21.85%。

【关键词】浓盐酸 二氧化锰 临界浓度

【问题的提出】

我们在高一化学的学习中知道，实验室制氯气中的其中一种方法是：浓盐酸与二氧化锰反应制氯气。在课堂上老师强调要使用浓盐酸去制取，这引起我们极大的兴趣：浓盐酸与二氧化锰反应的临界浓度（指浓盐酸与二氧化锰由反应到不反应时浓盐酸的浓度）究竟要达到多少呢？浓盐酸的浓度，反应中的温度，盐酸被氧化的程度与反应有什么关系呢？对此我们进行了研究。

【研究目的】

通过研究，测算出浓盐酸与二氧化锰反应盐酸的临界浓度，为实验室制取氯气时盐酸的用量和浓度的选择提供参考。

【研究过程】

1、查阅各种高中化学参考书和大学《无机化学》，寻找理论依据； 2、设计实验方案，进行实验测定；

3、对测量结果进行计算、分析，得出结论。 【研究结果】 一、理论分析：

实验室制取氯气的其中一个方法用二氧化锰与浓盐酸共热制取氯气，其反应方程式为：4HCl (浓) + MnO2

2H2O + Cl2↑+ MnCl2 ，属于氧化还原反应。

查阅大学《无机化学》，我们知道，氧化还原反应发生的方向：

强氧化型1 + 强还原型2 == 弱还原型1 + 弱氧化型2

将氧化还原反应看作原电池反应，并将电池反应分解为两个电极反应，反应物中还原剂的电对作负极，反应物中氧化剂的电对作正极。当负极的电势（()）更负，正极的电势()更正，电子就可以自动地由负极流向正极。浓盐酸细口瓶或者说，电流能自动的由正极流

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向负极。负极的还原型能将电子自动给予正极的氧化型，电池电动势必须为正，既E＝

()－()＞0，反应就能自动向右进行。

根据这一理论，我们将盐酸与二氧化锰的反应拆成两个半反应，并从《无机化学》中查出他们的标准电极电势（标准状态、离子浓度为1 mol/L时的电极电势，用表示）：

＝1.3583 V

氧化剂： MnO2 + 4H+ +2e－Mn2+ + 2H2O＝1.228 V



E()()＝1.228 V－1.3583 V＝－0.1323 V＜0

还原剂： Cl2 + 2e－2Cl－

说明在室温（298K），盐酸浓度为1 mol/L，Cl2的分压为101.3 kPa时，反应不能自发地向右进行。

根据能斯特方程：



0.0592c(氧化型)

，在温度保持298K的条件下，改lg

nc(还原型)

变盐酸的浓度，其电极电势变为：

0.0592[c(H)]4

，()1.228Vlg

2c(Mn2)E()()

pCl20.0592

Vlg()1.3583

2[c(Cl)]2

pCl20.0592[c(H)]40.0592

0.1323Vlglg22

2c(Mn)2[c(Cl)]

由此我们不难看出，增大溶液中H+的浓度，可以增强MnO2－Mn2＋电对的氧化性，从而使原本不能向右自发进行的氧化还原反应自发向右进行。

我们试图通过理论计算，从上述表达式求出当E＝0时，盐酸的临界浓度（[H+]），但很显然，要解出该方程式，就必须要测出Mn2＋、Cl－的浓度，这显然是很难做到的。我们唯有通过定量实验的方式进行测算。 二、实验方案设计