高一化学《硅和氯》

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【化学史话一】舍勒是在1774年发现氯气的。当时他正在研究软锰矿(主要成分是MnO2)，当他将软锰矿与浓盐酸混合并加热时，产生了一种黄绿色的气体，这种气体强烈的刺激性气味使舍勒感到极为难受，但是当他确信自己制得了一种新气体后，他又感到一种由衷的高兴。

舍勒制备出这种气体后，把它溶解在水里，发现这种气体的水溶液有杀菌消毒的效果，对纸张、蔬菜和花都具有永久性的漂白作用；他还发现这种气体能与金属或金属氧化物发生化学反应。从1774年舍勒发现这种气体到1810年，许多科学家先后对这种气体的性质进行了研究。这期间，它一直被当作一种化合物。直到1810年，戴维经过大量实验研究，才确认这种气体是只由一种元素组成的单质。他将这种元素命名为Chlorine，这个名称来自希腊文，有“绿色的”意思。我国早年的译文将其译作“绿气”，后改为氯气。

【化学史话二】1915年4月22日18时，德军借助有利的风向风速，打开了早已在前沿阵地屯集的装满氯气的钢瓶，将180吨氯气释放。一人多高的黄绿色烟云被每秒2－3米的微风吹向英法联军阵地。面对扑面而来刺鼻的怪味，法军惊慌失措，流眼泪，眼睛睁不开，激烈咳嗽，纷纷倒地。据统计共有15000人中毒，5000人死亡。有的士兵死了，有的士兵却能幸存下来，这又是为什么呢?

原来，当毒气来临时，这些幸存的士兵用军大衣捂住了头。这时候，泽林斯基发现，许多动物也相继死亡，只有野猪奇迹般地幸存下来，因为野猪特别喜欢用嘴巴拱地，一旦嗅到强烈的刺激气味时，它就把嘴巴拱进地里，来躲避刺激。明白了这些，泽林斯基开始进行研究试验，最后制得了具有很好的防毒效果的“活性炭”防毒面具。由于这想法得益于那头幸存的野猪的启发，所以泽林斯基还专门把一个防毒面具做成猪头形状。

课堂引入 第8讲 硅和氯

63 8.1 海水中富集的“氯”

一、氯气

1．氯气的物理性质

在通常情况下，氯气呈黄绿色，是一种有强烈刺激性气味的有毒气体，密度比空气大，能溶于水。在低温和加压的条件下可以转化为液态（称为液氯），可储存于钢瓶中，便于运输和使用。

【注意】在实验室闻氯气气味时，尤其要严格遵循在实验室内闻气体气味的原则，即：用手在瓶口轻轻扇动，使极少量气体进入鼻腔。氯气的毒性表现在它明显的腐蚀性上，吸入过多氯气，会损伤人的喉黏膜和肺，严重时可窒息致死。因此，使用氯气要十分注意安全。

2．氯气的化学性质

（1）氯气与金属单质反应

实验一：用坩埚钳夹住一束铜丝，灼热后立刻放入充满氯气的集气瓶里。然后把少量的水注入集气瓶里，用玻璃片盖住瓶口并振荡，观察发生的现象。

可以观察到：红热的铜丝在氯气里剧烈燃烧，集气瓶里充满棕黄色的烟；加水后，溶液呈蓝绿色。

22Cu+ClCuCl点燃 氯气除了能和不活泼的Cu反应外，还能和很多金属反应：

232Fe+3Cl2FeCl点燃

22Na+Cl2NaCl点燃

（2）氯气与非金属单质反应

实验二：在空气中点燃H2，然后把导管缓缓伸入盛有Cl2的集气瓶中，观察发生的现象。

知识点睛 64 可以观察到：纯净的H2可以在Cl2中安静地燃烧，发出苍白色．．．火焰，瓶口有白雾生成。呈现雾状是因为反应生成的气体是HCl，它与空气里的水蒸气结合，生成盐酸小液滴。

22H+Cl2HCl点燃

磷也可以在氯气中燃烧：

232P+3Cl2PCl点燃（在空气中形成白雾）

252P+5Cl2PCl点燃（在空气中形成白烟）

实验三：若将Cl2和H2充分混合后，点燃镁条后，将其置于距瓶约10cm处，使镁条燃烧所产生的强光照射到混合气体，观察现象。

可以观察到：瓶中的气体发生爆炸。

22H+Cl2HCl光照

【总结】燃烧不一定要有氧气参加。任何发光、放热的剧烈的化学反应，都叫做燃烧。

物质 化学方程式 反应的现象

Na 22Na+Cl2NaCl点燃 剧烈燃烧，白烟，生成白色固体

Fe 232Fe+3Cl2FeCl点燃 剧烈燃烧，褐色烟，生成褐色固体

Cu 22Cu+ClCuCl点燃 剧烈燃烧，棕黄色烟，生成褐色固体

H2 22H+Cl2HCl点燃或光照 安静燃烧，苍白色火焰，瓶口有白雾

（在光照的条件下发生爆炸）

结论 氯气很活泼，能与大部分金属反应，和部分非金属反应。而且氯气与有变价的金属反应，只能得到金属最高价态的化合物。

【思考】结合氯元素的原子核外电子排布图，分析氯气为什么这样活泼？

【答案】氯的原子结构示意图： ，从图中可以看出氯原子的最外层有7个电子，在化学反应中很容易得到1个电子。因此，氯的化学性质非常活泼，是强氧化剂。

【例1】 下列关于氯的说法不正确的是（ ） 例题精讲 +17 2 8 7

65 A．Cl2具有很强的氧化性，在化学反应中通常作氧化剂

B．实验室制备Cl2，可以用排水法收集

C．氯在自然界中既可以以化合态存在，也可以游离态存在

D．标准状况下，1.12 LCl2含有1.7NA个质子（NA表示阿伏伽德罗常数）

【答案】BC

【例2】 下列关于氯气的说法正确的是（ ）

A．氯气可以用向下排空气法收集 B．氯气可以直接闻气味

C．氯气是黄绿色的有毒气体 D．氯气易液化，密度与空气接近

【答案】C

【例3】 下列氯化物中，不能用单质直接制取的是（ ）

A．CuCl2 B．FeCl2 C．FeCl3 D．AlCl3

【答案】B

【例4】 两种金属组成的合金65g，与氯气完全反应，消耗氯气71g，则合金的组成可能是（ ）

A．Cu和Zn B．Na和Hg C．Fe和Ca D．Cu和Ca

【答案】B

【例5】 一定条件下磷与干燥氯气反应，若12.4g磷消耗掉15.68L氯气（标准状况），则产物中PCl3与PCl5的物质的量之比接近于（ ）

A．1：2 B．2：3 C．3：1 D．5：3

【答案】 C

二、氯水

1．氯气与水的反应

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。在常温下，溶于水中的部分氯气与水发生如下反应：

22Cl+HOHCl+HClO 次氯酸

【注意】氯气与水反应并不完全，也称之为可逆反应。

2．新制氯水的成分

新制氯水中含有多种分子和离子，可以设计一系列实验来验证：

推测氯水中可能存在的粒子 实验方案 现象

Cl2、H2O 观察颜色 淡黄绿色

Cl－ 向氯水中滴入几滴硝酸酸化的硝酸银溶液 白色沉淀

H+ 在蓝色石蕊试纸上滴氯水 先变红后褪色 知识点睛 66 HClO 在一片红纸上滴氯水 滴有氯水的位置褪色

【注意】①检验Cl－时要用硝酸酸化的硝酸银，而不直接用硝酸银检验，是因为碳酸银也是白色沉淀，用硝酸酸化后，就可以排除碳酸根的干扰。

②除了上面表格中的成分外，氯水中还存在ClO－、OH－两种离子，所以我们将氯水的成分通常总结为三分子(Cl2、H2O 和HClO)、四离子(H+、Cl－、ClO－和OH－)。

3．次氯酸的性质

（1）弱酸性

次氯酸是很弱的酸，酸性比碳酸还弱:

2223Ca(ClO)+CO+HO=CaCO+2HClO

（2）强氧化性和漂白性

次氯酸还具有强氧化性，可以杀死中水的细菌，起消毒作用。很多自来水厂用氯气来杀菌、消毒，利用的就是氯水中次氯酸的这个性质。

上面实验中，将氯水滴加到蓝色石蕊试纸和红纸上都能观察到会褪色的现象，说明氯水具有漂白的作用，那干燥的氯气能否具有漂白的作用呢？设计一个实验来探究氯水的漂白性：

实验四：按下图连接好装置，a瓶中盛放的是干燥的有色布条，b瓶中盛放的是湿润的有色布条，当通入氯气后，观察现象。

可以观察到：a瓶的布条不褪色，b瓶的布条褪色。

实验说明，干燥的氯气不能使布条褪色，而潮湿的氯气却能使布条褪色，其实起漂白作用的是次氯酸。

【注意】①在高中阶段，氯水的强氧化性由氯气分子表现，漂白性由次氯酸表现。

②次氯酸具有漂白性，能使染料等有机色素褪色，所以可以用作棉、麻和纸张等的漂白剂；

（3）不稳定性

次氯酸不稳定，容易分解放出氧气。当氯水受到日光照射时，次氯酸分解加快：

22HClO2HClO 光照

【思考】若将氯水久置之后，它的主要成分又有什么变化？氯水如何保存？

【答案】若将氯水久置或光照，HClO不稳定而发生分解反应：22HClO2HClO 光照 。体系中各成分的相对含量会发生变化，如Cl2、HClO含量会减少，而H+、Cl-含量会增多。久置氯水因Cl2含量的减少由黄绿色变成无色，Cl2的刺激性气味也随之消失。氯水久置：由于次氯酸的分解，使得氯气全部反应，最终变成HCl的水溶液，即稀盐酸，酸性增强，氧化性减弱。所以在使用氯水时要现用现配，且将氯水置于棕色试剂瓶中密封保存。

67 三、漂白液和漂白粉

由于氯气在水中的溶解度不大，而且生成的HClO不稳定，难于保存，使用起来很不方便，效果也不理想。在Cl2与水反应原理的基础上，经过改进，才有了今天常用的漂白液和漂白粉。

常温下，将氯气通入NaOH溶液中，即可得到漂白液，也就是我们平时所说的84消毒液。漂白液的主要成分是氯化钠和次氯酸钠，但有效成分为次氯酸钠，反应方程式为：

22Cl+2NaOH=NaCl+NaClO+HO 次氯酸钠

如果换用成本更低廉的氢氧化钙（事实上使用的是石灰浆），即可得到漂白粉。漂白粉的主要成分是氯化钙和次氯酸钙，但有效成分为次氯酸钙。反应方程式为：

222222Cl+2Ca(OH)=CaCl+Ca(ClO)+2HO 次氯酸钙

漂白粉在潮湿的环境下，与空气中的二氧化碳发生反应，生成次氯酸：

2223Ca(ClO)+CO+HO=CaCO+2HClO

如果体系内有需要漂白的物质，则漂白粉生效；如果体系内没有需要漂白的物质，就会继续发生次氯酸的分解反应22HClO2HClO 光照 ，则漂白粉失效。

【例6】 下列关于氯水的叙述正确的是（ ）

A．新制氯水中只含有氯分子和水分子

B．新制氯水能使蓝色石蕊试纸先变红后褪色

C．光照氯水有气泡逸出，该气体是氯气

D．氯水放置数天后，氯气挥发出去，氯水变成水

【答案】B

【例7】 判断下列说法正误（用√或×表示）

①红热的铁丝在氯气中燃烧，生成棕色固体FeCl2（ ）

②有氯气参加的化学反应，必须在溶液中进行（ ）

③钠在氯气中燃烧生成白色固体NaCl（ ）

④氯水的pH小于7（ ）

⑤任何发光发热的剧烈的化学反应，都可以叫做燃烧（ ）

⑥氯水能使有色布条褪色，所以氯气具有漂白性（ ）

⑦氯水、氯气和盐酸中都含有氯元素，所以它们都呈黄绿色（ ）

【答案】××√√√××

【例8】 饱和氯水放置数天后，下列微粒在溶液中数目会增多的是（ ）

A．O2 B．HClO C．H+ D．Cl2