化学必修一笔记——Cl2

省流

• \(\ce{2Na + Cl2 \xlongequal{点燃} 2NaCl}\) 黄色火焰，产生白烟

• \(\ce{2Fe + 3Cl2 \xlongequal{点燃} 2FeCl3}\) 棕褐色烟，加水产生棕黄色溶液

• \(\ce{Cu + Cl2 \xlongequal{点燃} CuCl2}\) 棕黄色烟，加水产生蓝色溶液

• \(\ce{H2 + Cl2 \xlongequal{点燃或光照} 2HCl}\) 点燃：苍白色火焰，瓶口有白雾

• \(\ce{Cl2 + H2O <=> HCl + HClO}\)

• \(\ce{2HClO \xlongequal{光照} 2HCl + O2 ^}\)

• \(\ce{Cl2 + 2NaBr \xlongequal{} Br2 + 2NaCl}\) 加 \(\ce{CCl4}\) -> 分层，下层为红棕色

• \(\ce{Cl2 + 2KI \xlongequal{} I2 + 2KCl}\) 加 \(\ce{CCl4}\) -> 分层，下层为紫色

物理的性质

• 黄绿色
• 有毒
• 刺激性气味
• 易液化
• 密度大于空气
• 溶于水（\(V_{\ce{H2O}} : V_{\ce{Cl2}} \approx 1:2\)）

反应

金属单质

氯气能与绝大多数金属反应，生成金属氯化物，把变价金属（如 \(\ce{Fe}\)、\(\ce{Cu}\)）一般氧化到最高价。

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\[\ce{2Na + Cl2 \xlongequal{点燃} 2NaCl} \]

黄色火焰，产生白烟

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\[\ce{2Fe + 3Cl2 \xlongequal{点燃} 2FeCl3} \]

棕褐色烟，加水产生棕黄色溶液

⚠️ \(\ce{Fe}\) 变成三价。

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\[\ce{Cu + Cl2 \xlongequal{点燃} CuCl2} \]

棕黄色烟，加水产生蓝色溶液

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非金属单质

\[\ce{H2 + Cl2 \xlongequal{点燃或光照} 2HCl} \]

点燃：苍白色火焰，瓶口有白雾

氢气和氯气混合点燃或强光照射会发生爆炸。

碱

见后文 "漂白液、漂白粉和漂粉精"。

氯水

\[\ce{Cl2 + H2O <=> HCl + HClO} \]

自来水散发出来的刺激性气味就是余氯的气味。

次氯酸 \(\ce{HClO}\)

• 弱酸性
• 强氧化性
  • 杀菌消毒
  • 漂白性
• 不稳定性
  • \(\ce{2HClO \xlongequal{光照} 2HCl + O2 ^}\)

漂白液、漂白粉和漂粉精

\[\ce{Cl2 + 2OH- \xlongequal{} Cl- + ClO- + H2O} \]

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工业制取漂白液：

\[\ce{Cl2 + 2NaOH \xlongequal{} NaCl + NaClO + H2O} \]

漂白液的有效成分是次氯酸钠 \(\ce{NaClO}\)。

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工业制取漂白粉：氯气与冷的石灰乳反应

\[\ce{2Ca(OH)2 + 2Cl2 \xlongequal{} CaCl2 + Ca(ClO)2 + 2H2O} \]

漂白粉的主要成分是 \(\ce{CaCl2, Ca(ClO)2}\)，有效成分是 \(\ce{Ca(ClO)2}\)。

如果主要成分只剩 \(\ce{Ca(ClO)2}\)，则得到漂粉精。

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漂白液、漂白粉和漂粉精既可作漂白剂又可作消毒剂。

生效原理

\[\ce{Ca(ClO)2 + CO2 + H2O \xlongequal{} CaCO3 + 2HClO} \]

⚠️\(\ce{CaCO3}\) 不写沉淀。

\[\ce{NaClO + CO2 + H2O \xlongequal{} NaHCO3 + HClO} \]

漂白液、漂白粉易变质（\(\ce{HClO}\) 见光分解），需密封避光保存

84 消毒液（漂白液）与洁厕灵（浓盐酸）反应

\[\ce{NaClO + 2HCl(浓) \xlongequal{} Cl2 ^ + NaCl + H2O} \]

强酸制弱酸

酸的酸性强度顺序：

\[\ce{HCl > CH3COOH > H2CO3 > HClO > HCO3-} \]

酸的共轭碱的碱性强度顺序：

\[\ce{Cl- < CH3COOH- < HCO3- < ClO- < CO3^2-} \]

氯水成分探究

新制氯水

\[\ce{Cl2 + H2O <=> HCl + HClO} \]

• 存在的分子：\(\ce{Cl2, H2O, HClO}\)
• 存在的离子：\(\ce{H+, Cl-, ClO-, OH-}\)

验证 \(\ce{H+}\)：新制氯水 + 紫色石蕊

往紫色石蕊溶液中滴加新制氯水，观察现象

• 紫色石蕊溶液先变红，后褪色
  • 变红说明有 \(\ce{H+}\)
  • 新制氯水中的 \(\ce{HClO}\) 具有强氧化性，使石蕊溶液漂白
  • （做补充实验后）使有色物质褪色的物质不是氯气本身，而是氯气与水反应生成的次氯酸。

验证 \(\ce{Cl-}\)：新制氯水 + 硝酸酸化硝酸银

白色沉淀

久置氯水

\(\ce{HClO}\) 被光照变成 \(\ce{HCl}\) 和氧气

所以久置氯水的成分就是 \(\ce{HCl}\) 水溶液。

因此，新制氯水需要用棕色瓶与玻璃塞密封避光保存（橡胶塞不行！）。

卤素置换

\[\ce{Cl2 + 2NaBr \xlongequal{} Br2 + 2NaCl} \]

加 \(\ce{CCl4}\) -> 分层，下层为红棕色

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\[\ce{Cl2 + 2KI \xlongequal{} I2 + 2KCl} \]

加 \(\ce{CCl4}\) -> 分层，下层为紫色