高一化学讲氯及其化合物

11.1 黄绿色的气体—氯气

一、 氯气的物理性质

氯气是一种黄绿色、有刺激性气味、有毒的气体，密度比空气大，易液化成液氯，能溶于水(1体积H2O能溶解2体积氯气)，但是氯气却在饱和食盐水中的溶解度很小。

二、 氯气的化学性质

氯的原子结构示意图是 ，最外层有7个电子，很容易得到1个电子达到8电子的稳定结构。所以氯气化学性质非常活泼，是很强的氧化剂。

1. 与金属反应

2Na+Cl2点燃 2NaCl（冒出大量的白烟）

2Fe + 3Cl2点燃 2FeCl3（产生棕色的烟）

Cu + Cl2点燃 CuCl2（产生棕黄色的烟）

【备注】①氯气能与大多数金属反应生成相应金属的氯化物，当氯气与变价金属发生反应时，生成物为高价金属的氯化物。

②铜丝与氯气反应后随着倒入水的量逐渐增多，溶液会呈现“绿—蓝”等颜色。

2. 与非金属反应

H2+Cl2点燃或光照 2HCl

【备注】①H2在Cl2中安静的燃烧，发出苍白色的火焰，瓶口会有少量白雾出现，这是生成的HCl气体遇到空气中的水蒸气形成盐酸小液滴的缘故。

②H2和Cl2的混合气体见光会发生爆炸，生成物也是HCl气体。

③P也能在Cl2中燃烧，生成物为PCl3(当Cl2少量时，现象为白雾)或PCl5(当Cl2足量时，现象为白烟)。

④燃烧不一定有氧气参加，只要是发热、发光的剧烈的化学反应(氧化还原反应)都叫做燃烧。

3. 与H2O反应

氯气能溶于水，氯气的水溶液俗称氯水。溶于水的氯气会和水发生反应，生成盐酸和次氯酸(HClO)。

Cl2+H2OHCl+ HClO

Cl2+H2OH+ + Cl－+ HClO

【备注】①该反应是可逆反应（在同一条件下，能同时向正、逆两个方向进行的反应称为可逆反应）。

②通过离子方程式可以看出，c(Cl-)的大小会抑制Cl2在水中的溶解，所以Cl2可以用排饱和食盐水的方式进行收集。

③HClO具有较强的氧化性，能杀死水中的细菌，所以自来水使用Cl2做消毒剂就是利用了生成的HClO；干燥的Cl2没有漂白性。

④HClO在表现强氧化性、漂白性的同时表现出不稳定性，2HClO光照 2HCl+O2↑。

4. 与碱反应 氯及其化合物

+17 2 8 7 由于Cl2的毒性及不方便保存、HClO的不稳定性，所以在日常生活我们通常使用漂白液和漂白粉进行消毒、漂白。

22Cl2NaOHNaClNaClOHO

漂白液的成分

222222Cl2Ca(OH)CaClCa(ClO)2HO

漂白粉的成分

【备注】①漂白液(“84”消毒液)的成分为NaCl和NaClO，有效成分为NaClO；漂白粉的成分为CaCl2和Ca(ClO)2，有效成分为Ca(ClO)2。

②次氯酸盐用于漂白的原理是能与空气中CO2反应转化成具有较强的氧化性的HClO。

223NaClO+COHOHClONaHCO

222322HClOCa(ClO)COHOCaCO2HClO()↑漂白粉失效的原理

③通过上面两个反应可得知酸性：H2CO3>HClO，所以次氯酸属于弱酸。

5. 与其它还原性物质反应

Cl2+ 2Fe2+ = 2Cl－+2Fe3+

Cl2+ 2Br－ = 2Cl－+Br2

Cl2+ 2I－ = 2Cl－+I2

Cl2+ S2－=2Cl－+S↓

三、 氯水的成分与性质

1. 新制的氯水中有多种成分，三分子：Cl2、HClO、H2O，四离子：H+、Cl、ClO以及微量的OH－。它的多种成分决定了它具有多重性质：①2Cl的强氧化性；②HCl的强酸性；③HClO的强氧化性、弱酸性；④Cl的性质。

Cl2的性质 新制氯水中存在着大量2Cl分子，2Cl是新制氯水的主要成分。实验室中常用氯水代替2Cl。例如：将新制氯水滴加到淀粉碘化钾溶液中， 2Cl分子将I氧化成2I使淀粉变蓝；亚铁盐中滴入氯水溶液变黄。

22Cl2KI2KClI 232Cl2Fe2Cl2Fe

H+的性质 向3NaHCO溶液中加适量的氯水，有气泡产生，利用了盐酸强酸性。

322NaHCOHClNaClCOHO↑

Cl－的性质 向3AgNO溶液中加适量的氯水，有白色沉淀产生，利用了Cl的性质。

33AgNOHClAgClHNO↓

HClO的性质 将氯水滴在红色纸条上，可使红色褪去，便是HClO将有机色素氧化的结果，即氯水的漂白性；氯水的消毒性。

HCl和HClO的性质 往新制得的氯水中滴入紫色石蕊试液时，溶液先变红后褪色，便是盐酸的强酸性和HClO的强氧化性的具体体现。

【注意】——Cl－的检验方法

检验Cl－时要用HNO3酸化的AgNO3或者先加稀HNO3之后再加AgNO3，看是否有白色沉淀产生，离子方程式为：Ag+ + Cl－= AgCl↓(白色)。

不能直接用硝酸银检验，是因为CO32－也能与Ag+产生白色的Ag2CO3沉淀，若先用硝酸酸化后，就可以排除CO32－的干扰。

2. 久置的氯水由于HClO的不稳定性，逐渐会变成稀盐酸。所以久置的氯水的氧化性变弱，但酸性增强。由于自来水通常使用Cl2进行消毒，所以自来水含有氯水中各种成分，所以不能用自来水配制：亚铁盐、亚硫酸盐、银盐、碱性溶液等。

【例1】 下列有关氯气的叙述中，正确的是（ ）

A．工业上常用2MnO和浓盐酸共热来制取

B．1 mol2Cl与热NaOH溶液反应生成3NaClO和NaCl时，需2molNaOH

C．过量的铁粉与2Cl反应时生成物为2FeCl

D．2Cl能使碘的淀粉溶液变蓝后又褪色，说明2Cl有氧化性和漂白性

【例2】 有一瓶无色气体，可能含有CO2、HCl、HBr、SO2中的一种或几种。将过量氯水倒入瓶里，振荡、静置得无色透明溶液。将该溶液分为两份：向一份中加入盐酸酸化的BaCl2溶液，出现白色沉淀；另一份加入稀硝酸酸化的AgNO3溶液，溶液变浑浊。由此可知，正确的结论是（ ）

A．无色气体中一定有HCl B．无色气体中可能含有HBr

C．无色气体中不可能含有CO2 D．无色气体中一定含有SO2

【例3】 浓盐酸和Ca(ClO)2能发生如下反应：Ca(ClO)2+4HCl(浓)==CaCl2+2Cl2↑+2H2O用贮存很久的漂白粉与浓盐酸反应制得的氯气中，可能含有的杂质气体是（ ）

① CO2；② HCl；③ H2O；④ O2

A．①②③ B．②③④ C．②③ D．①④

【例4】 下列叙述正确的是（ ）

①氯气的性质很活泼，它与氢气混合后可发生爆炸；②实验室为了防止环境污染，多余的氯气可以用氢氧化钠溶液吸收；③新制氯水的氧化性强于久置氯水；④检验HCl气体中是否混有2Cl方法是将气体通入硝酸银溶液；⑤除去HCl气体中的2Cl，可将气体通入饱和食盐水

A．①②③ B．②③④ C．③ D．③⑤

【例5】 某温度下，将2Cl通入NaOH溶液中，反应得到NaClO、3NaClO的混合液，经测定ClO与3ClO的浓度之比为13∶，则2Cl与NaOH溶液反应时被还原的氯元素与被氧化的氯元素的物质的量之比为（ ）

A．215∶ B．113∶ C．31∶ D．41∶

【例6】 取体积相同的KI、2NaS和2FeBr溶液，分别通入足量氯气当反应恰好完全时，三种溶液消耗氯气的物质的量相同，则KI、2NaS、2FeBr溶液的物质的量浓度之比为（ ）

A．212∶∶ B．213∶∶ C．632∶∶ D．371∶∶

【例7】 在常温、常压下，将一支盛满氯气的试管倒立在水槽中，让日光照射一段时间至不再反应为止，试管中最后残留的气体体积占整个试管体积的（ ）

A．12 B．13 C．14 D．23

【例8】 如图所示，将潮湿的Cl2通过甲装置后，再通过放有干燥红色布条的乙装置，红色布条不褪色。则甲装置中的试剂可能是（ ） 例题精讲

①浓硫酸 ②NaOH溶液 ③FeCl2溶液 ④饱和食盐水

A．①② B．②③ C．①②③ D．①②③④

【例9】 下列离子方程式与所述事实相符且正确的是（ ）

A．漂白粉溶液在空气中失效：223ClOCOHOHClOHCO

B．用浓盐酸与2MnO反应制取少量氯气：2222MnO2H2ClMnCl2HO↑

C．向2NaAlO溶液中通入过量2CO制3Al(OH)：22233AlOCO2HOAl(OH)HCO↓

D．在强碱溶液中次氯酸钠与3Fe(OH)反应生成24NaFeO(高铁酸钠，可用于净水)：

23423ClO2Fe(OH)2FeO3ClHO4H

四、 氯气的制法

1. 工业制法

工业上用电解饱和食盐水制取Cl2，又称氯碱工业。

2NaCl+2H2O电解2NaOH+H2+Cl2

2. 实验室制法

2222224222MnO4HCl()MnClCl2HOMnOHCl“”a.b.HClHSONaOHCl2NaOHClNaClONaClHO△△①原理:浓↑②药品:、浓③反应装置:固液气型，如下图向上排空气法④收集方法:排饱和食盐水法⑤净化:用饱和食盐水洗气法除去,再用浓干燥⑥尾气处理:用溶液吸收多余的

【注意事项】

（1）装置：

① 仪器组装顺序：从下到上、从左到右（在从下到上中要注意灯定圈高、圈上放网、网上放瓶、铁夹定瓶）；

② 凡固液或液液加热制气体，均可用制Cl2的发生装置。凡固液不加热制取气体均可用制H2的简易装置。凡固固加热制气体均可用制O2的发生装置。 ③ 由于浓盐酸具有挥发性，因此装置必须使用分液漏斗且盖上玻璃塞；

④ 操作顺序应掌握三个原则：先“塞”后“定”（先塞好带导管的塞子再固定烧瓶）、先“放”后“加”（先放固体后加液体）、先“验”后“点”（先验气密性后点酒精灯）。

（2）药品：稀盐酸与MnO2作用不能制得Cl2，所以一定要用浓盐酸。

（3）除杂与干燥：制得的Cl2中可能混有HCl气体和水蒸气，HCl可用饱和食盐水进行除杂，由于Cl2属酸性气体，所以可以用浓硫酸进行干燥。

（4）操作注意要点：滴加浓盐酸不宜过快，加热不宜过猛。

（5）其它制备方法

322KClO6HCl()KCl3Cl3HO浓↑

42222KMnO16HCl()2MnCl2KCl + 5Cl 8HO浓↑

五、 氯气的用途

消毒、制盐酸、漂白剂、氯仿、氯乙烯、农药等。

【例10】 Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ是常见的气体发生装置；Ⅳ、Ⅴ、Ⅶ是气体收集装置，根据要求回答下列问题：

（1）若用2MnO与浓盐酸反应制取氯气，应选用的发生装置 ，用方程式表示制取氯气的反应原理是 。