氯气

一、氯气
1、氯气的发现1774年，瑞典化学家舍勒，通过化学反应：MnO₂＋4HCl（浓）MnCl₂ +Cl₂↑+2H₂O，发现了氯气。1810年，由英国化学家戴维确认这种气体是一种新元素组成的单质。

 

2、氯的原子结构及存在

(1)位置：第三周期第ⅦA主族

(2)原子结构：氯的原子结构示意图为：

(3)存在：氯是一种重要的成盐元素，在自然界中除了以氯化钠、氯化镁、氯化钙等形式大量存在于海水中，还存在于陆地的盐湖和盐矿中，因此氯在自然界中以化合态的形式存在。 

3、物理性质

(1)Cl₂在通常情况下呈黄绿色，是一种有刺激性气味的有毒气体。密度比空气大，可溶于水（25 ℃时，1体积的水可溶解约2体积的氯气）。 

(2)在实验室中闻气体的方法：用手轻轻在瓶口扇动，使极少量气体飘进鼻孔。 
4、化学性质：氯原子很容易得一个电子形成8电子稳定结构。氯气是很活泼的非金属单质，具有强氧化性。

（1）与金属单质的反应
2Na+Cl₂2NaCl（燃烧，黄光，白烟）2Fe+3Cl₂ 2FeCl₃（剧烈燃烧，棕褐色烟） Cu+Cl₂CuCl₂ （燃烧，棕黄色烟）
CuCl₂溶于水后，浓溶液呈绿色 稀溶液呈蓝色。小结：大多数金属都能在一定条件下与氯气化合生成相应的金属氯化物（盐） ，在反应中氯气均作氧化剂，体现出强氧化性。

烟和雾的区别：烟是固体小颗粒，雾是液体小液滴。
(2）与非金属单质的反应：

①与H₂反应
现象：氢气在氯气中安静地燃烧，发出苍白色火焰，集气瓶口有白雾产生。

化学方程式：H₂+Cl₂2HCl；(HCl气体溶于水，成为盐酸)H₂+Cl₂2HCl 
注意：①验纯

②光照条件，氢气和氯气的混合气体会发生爆炸 ②与红磷的反应2P+3Cl₂2PCl₃2P+5Cl₂2PCl₅ 

（3）与水的反应氯水：在25 ℃时，1体积的水可溶解约2体积的氯气，氯气的水溶液称为氯水。溶于水中的Cl₂部分与水反应，化学方程式为：Cl₂+H₂O⇌HCl+HClO 。次氯酸（HClO）具有强氧化性，因此，次氯酸能杀死水中的细菌，起到消毒的作用。

 

氯水的性质：

1）利用氯水中H＋、HClO的性质。

如新制的氯水中加入石蕊试液，溶液先变红后褪色。变红是因为氯水中的盐酸电离产生H＋表现酸性，而后褪色则是因为氯水中的HClO具有强氧化性，它氧化色素而使有色物质褪色。

2）由氯水提供Cl2分子。

例如，在Fe2＋―→Fe3＋的转化反应中或使湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝等反应中，则是氯水中的Cl2分子起作用。

3）由氯水提供HClO。

例如，用氯水杀菌、消毒、漂白物质时，就是利用氯水中HClO的强氧化性，杀死水中的细菌或氧化有机色素。

3）由氯水提供Cl－。

例如，氯水加入AgNO3溶液中，将产生不溶于稀硝酸的白色沉淀。这是因为Cl2溶于水后发生反应，生成的HCl电离出的Cl－与AgNO3溶液中的Ag＋结合而成AgCl白色沉淀。

4）由氯水提供H＋。

例如，向碳酸钠溶液中滴加氯水，有大量气体产生，即是氯水中的H＋与溶液中的CO32-作用的缘故。

（4）与碱反应

1)与NaOH溶液的反应化学方程式为：Cl₂+2NaOH=NaCl+NaClO+H₂O，是漂白液的制取原理，其有效成分为NaClO。

2)与Ca(OH)₂石灰乳的反应化学方程式为：2Cl₂ +2Ca(OH)₂=CaCl₂+Ca(ClO)₂+2H₂O，是漂白粉和漂粉精的制取原理。漂白粉的有效成分为Ca(ClO)₂，漂白精的主要成分为Ca(ClO)₂。

3)漂白原理（漂白粉在空气中变质）Ca(ClO)₂+H₂O+CO₂（少量）= CaCO₃↓+2HClO       

Ca²⁺+2ClO^-+H₂O+CO₂=CaCO₃↓+2HClO

Ca(ClO)₂+2H₂O+2CO₂（过量）= Ca（HCO₃）₂+2HClO

Ca(ClO)₂+HCl=CaCl₂+2HClO (强酸制弱酸)

漂白液、漂白粉和漂白精既可作漂白棉、麻、纸张的漂白剂，又可用作游泳池等场所的消毒剂。
 5、氯气的用途

1．重要的化工原料：制造盐酸、有机溶剂、农药、染料和药品。

2．自来水消毒，但因与水中的有机物产生有害物质，已试用新的消毒剂，如二氧化氯(ClO₂)、臭氧(O₃)等。

三、氯气的实验室制法

1．实验原理:MnO₂＋4HCl（浓）MnCl₂ +Cl₂↑+2H₂O2．实验装置

 

(1)发生装置：取决于该反应的特点：固＋液→（加热）气体，一般使用酒精灯、铁架台、分液漏斗和圆底烧瓶。

(2)除杂装置：制得的气体一般混有杂质，杂质成分的判断要从化学药品的成分、性质、副反应和反应条件等多方面进行分析。该实验中的杂质为HCl和H₂O。

(3)收集装置：收集氯气可采用向上排空气法或排饱和食盐水的方法。

(4)尾气处理装置：化学实验中，凡有毒的或易燃易爆的尾气，都要进行收集或转化处理，使之无害化，切不可随意向空气中排放。Cl₂有毒，故应进行尾气吸收，其吸收方法为：将Cl₂通入盛有NaOH溶液的烧杯中：Cl₂+2NaOH=NaCl+NaClO+H₂O。

3、Cl₂的检验（使湿润的KI-淀粉试纸变蓝）Cl₂+2KI=2KCl+I₂ 

三、氯离子的检验
1．试剂：AgNO₃溶液、稀HNO₃。

2．步骤：先将待检液用稀HNO₃酸化，再加入AgNO₃溶液，若有白色沉淀生成，则证明原溶液中有Cl^－存在。

3.原理：Ag^＋+Cl^―=AgCl↓（白色）说明：AgCl既不溶于水，也不溶于稀硝酸，滴加AgNO₃溶液后再加稀硝酸，可以排除其他离子的干扰。例如CO₃^2-可以结合Ag^＋而生成不溶于水的Ag₂CO₃，但Ag₂CO₃溶于稀硝酸。 
四、氯及其化合物相互转化图
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