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近三年高考试题中，氯气及其化合物，一直是高考命题的重点内容，Cl₂的实验室制法也是命题的重点，它作为气体制备实验经常出现在实验题中。

另外，在电化学方面，氯碱工业作为电解的重要应用之一，备考时应重点关注。应以氯碱工业原理为基点，从电解饱和食盐水的微观分析出发，通过“单室电解池”、“双室电解池”、“三室电解池”直至“四室电解池”的“一池多变”策略，从如何投放原料、如何选择底料、如何选膜、产品纯度分析、电渗析原理等多个维度，由宏观到微观、由低阶到高阶、由局部到整体、由现象到本质地且反复强化地展开探析过程，逐步深入地让学生认识电解在制备酸或碱、处理废液、废液再生、海水淡化等方面的广泛应用。

卤族的其他元素，如溴、碘的性质在高考中也时有涉及，它们在现代生产、生活中的应用也是高考命题的重点。

先放一波你不知道的这些事。

1、有毒的氯气被广泛应用于生活用水的杀菌消毒。

2、拉巴腊克溶液是什么？

3、“84”＋“威猛先生”＝剧毒？

4、远离毒品，珍爱生命——认识“K粉”。

5、化学武器到底有多厉害？

就高考备考中，关于氯的知识给同学们列出以下复习提纲：

1、概括为五大部分：

(1)氯的游离态——即氯单质

(2)氯的化合态——即氯的化合物(包括含氯元素的氧化物、酸、盐)

(3)氯水

(4)氯碱工业

(5)卤族元素的周期性变化及特殊性

2、氯单质的六个方面：

(1)氯原子结构与价电子排布、氯在周期表中的位置

(2)氯气的物理性质(色、态、味、密度、水溶性)

(3)氯气的化学性质

(4)氯气的用途

(5)氯气的发现和制备

3、含氯元素的氧化物——二氧化氯

4、含氯元素的酸——次氯酸

5、含氯元素的盐——次氯酸盐

6、氯碱工业

7、卤族元素

8、海水提溴

9、自学延伸(一)：海水提碘

10、自学延伸(二)：获得诺贝尔奖的德国战犯——弗里茨·哈伯

元素周期表第ⅦA族元素包括氟、氯、溴、碘和砹5种元素，总称为卤素(卤素是成盐元素的意思)。卤素是非金属元素，其中氟是所有元素中非金属性最强的，碘具有微弱的金属性，砹是放射性元素。

在卤族元素中氯是首先被发现的。1774年瑞典化学家C.W.Scheele发现在将盐酸加到软锰矿(MnO₂)粉末的过程中，经加热便析出一种黄绿色的气体。

然而早在13世纪人们在制造和使用王水时就已发现有一种刺鼻的气体。15世纪意大利文献中就有制备盐酸的报道，因其来源于盐，故称之为盐酸。直到1810年H. Dvy正式将其命名为氯，是黄绿色的意思。

氯是自来水消毒中不可缺少的元素。氯元素可以与惰性气体元素，氧以外的元素直接化合，得到氯化物。常用的氯化物主要用于漂白剂(次氯酸钠)，消毒剂，染料，炸药，漂白粉等。

1854年，英国科学家约翰·斯诺在伦敦Broad Street霍乱大爆发时期，提出了著名的流行病学理论：未消毒的水是霍乱的传播途径。霍乱成为第一个被认定的介水疾病。这让当时认为空气是疾病传染唯一途径的人们大为震撼，并逐渐开始关注起饮用水的卫生问题。

位于伦敦Broadwick Street(原名Broad Street)的纪念雕塑。约翰·斯诺医生发现病人集中居住在街上某一抽水泵三分钟路程的距离内，于是找人拆掉了抽水泵的把手，抑制了病情的扩散。图片来自维基百科。

为了控制病情，斯诺在苏活(Sho)地区首次使用了氯气对给水系统进行消毒。这是人类历史上第一次将氯消毒法应用于饮用水安全问题中。

地球上的氯元素实在不多，地壳中只有450PPM，位列第十六。这么少的氯元素却集中在地球上最大的“液体反应器”——海洋中，以氯化钠、氯化钾、氯化镁等盐类的形式存在。从这些廉价的盐类中提取氯元素，无疑是最有效的方法。

舍勒用二氧化锰和盐酸制造出了氯气，到了戴维时代，人们发现用电流来电解食盐水可以有效的得到氯气和氢氧化钠。这种方法效率更高，却无法工业化生产。直到19世纪末，大功率直流发电机的出现，却让电解法制氯从此得以上位。高中化学课本都不会放过这一原理：在电流作用下，氯化钠和水变成了氢氧化钠、氯气和氢气。这三种产物都是重要的化学化工原料，尤其是氢氧化钠，因其作为最常用的碱而让这种方法得名“氯碱法”。

氯胺酮，是一种医用麻醉剂，属于N－甲基－D－天门冬氨酸(NMDA)受体非竞争性拮抗剂，苯环己哌啶(PCP，列入1971年联合国精神药品公约表Ⅱ进行管制)的衍生物。PCP和氯胺酮都是早期流行于娱乐场所的臭名昭著的“舞会药”，2013年被联合国列入新精神活性物质(NPS)。

今天我们就来好好认识一下氯及其化合物、卤族元素。

第一部分

一、氯原子结构与价电子排布、氯在周期表中的位置

1、氯在周期表中的位置

位于元素周期表中第三周期第ⅦA族，属p区元素。

2、基态氯原子价电子排布

基态Cl：1s²2s²2p⁶3s²3p⁵，简写为[Ne] 3s²3p⁵

价电子排布为3s²3p⁵

价电子轨道表达式如上图(右)

二、氯的同位素、存在

1、同位素

在自然界中，氯有³⁵Cl和³⁷Cl两种稳定同位素。天然丰度分别为75.77%和24.23%。

2、存在

氯在自然界均以化合态存在，常以NaCl形式存在于海水和内陆盐湖中，并以固体存在于盐湖的沉积物和岩盐中。

三、氯气的物理性质(色、态、味、密度、水溶性)

在通常情况下，氯气是黄绿色的气体，有刺激性气味，密度比空气大，熔点－101.0℃，沸点－34.1℃。能溶于水(1:2)，易溶于有机溶剂(如二硫化碳CS₂和四氯化碳CCl₄)、在压强为101KPa、温度为－34.6℃时易液化为黄绿色的油状液氯。如果将温度继续冷却到－101℃时，液氯变成固态氯。氯气是氯碱工业的主要产品之一，可用作为强氧化剂。

四、氯气的化学性质

氧化性

1、与金属单质

2Na＋Cl₂2NaCl(有黄色火焰，形成白烟)

钠和氯气的反应需要一点热量来启动，常温下两者的反应比较缓慢。向其中加入水后，钠与水剧烈地反应放出热量，从而引发了钠在氯气中的燃烧，产生了黄色火焰，以及氯化钠的白烟。

2Fe＋3Cl₂2FeCl₃(发红热，形成棕褐色烟)

说明：用高压钢瓶包装，净重500kg、1000kg；槽车罐装，净重25吨左右/罐。贮于阴凉干燥通风处，防火、防晒、防热。转运过程要制定应急预案，由专业人员按规程操作，非专业人员要远离操作区。

Cu＋Cl₂CuCl₂(剧烈燃烧，棕色烟)

从以上反应不难看出，氯可以将变价金属Fe、Cu氧化到最高价，S只能氧化成低价，所以氯的氧化性高于S。

2、与非金属单质反应

纯氢气可在氯气中燃烧，有苍白色火焰。将氢气和氯气混合后，用强光照射或点燃，会爆炸。此外，硅、磷、硫等单质也以可在氯气中燃烧，其中磷在氯气中燃烧可形成白色烟雾。

2P＋3Cl₂2PCl₃(液)

PCl₃＋Cl₂PCl₅(固)

3、与水反应

Cl₂＋H₂OHCl＋HClO

①考查反应方程式Cl₂＋H₂OHCl ＋ HClO的书写，分析电子转移的情况及氧化产物与还原产物、氧化剂与还原剂的比值等问题；

②考查离子反应方程式Cl₂＋H₂OH^＋＋ Cl^－＋ HClO的书写，易错处是一些同学常将次氯酸(弱酸)改写成离子形式(高考试题中频繁出现)；

③考查氯水成分的复杂性。在新制氯水中，存在的分子有Cl₂、H₂O、HClO ；存在的离子有H^＋、Cl^－、ClO^－、OH^－(极少)；

④考查新制氯水与久置氯水的成分区别及检验方法；

⑤考查氯水性质的多样性。常表现的性质主要有：(1)氯气体现的强氧化性、呈黄绿色等；(2)H^＋体现的酸性；(3)HClO体现的强氧化性；(4)Cl^－体现的沉淀反应

4、与碱反应

与NaOH溶液(制取“84”消毒液)

Cl₂＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H₂O

与氢氧化钙反应(制取漂白粉)

Cl₂＋2Ca(OH)₂===CaCl₂＋Ca(ClO)₂＋2H₂O

与KOH共热反应(生成氯酸盐)

3Cl₂＋6KOH5KCl＋KClO₃＋3H₂O

5、与还原性无机化合物反应

Cl₂＋2KI===2KCl＋I₂(氧化阴离子)

Cl₂＋2FeCl₂===2FeCl₃(氧化阳离子)

Cl₂＋SO₂＋2H₂O===2HCl＋H₂SO₄

这一氧化还原反应，用来解释氯气与等体积SO₂混合通过水后的问题，主要有：

①毒性的变化(减弱或消失)；②漂白能力的变化(减弱或消失)；③溶液的酸、碱性(溶液呈酸性)。

6、与有机化合物反应

五、氯气的用途

氯气是制造农药、橡胶、塑料和合成纤维的重要原料，在有机、无机化工生产中有着广泛的用途。氯气具有一定的杀菌作用，现在仍然用于下水道用水的消毒处理。

六、氯气的发现和制备

氯气的发现应归功于瑞典化学家舍勒(C．W．Scheele，1742~1786)，发现时间是1774年。当时舍勒正在研究软锰矿(主要成分是二氧化锰)，他发现该矿石不溶于稀硫酸和稀硝酸，但却能溶于盐酸中。舍勒在研究过程中惊奇地发现，当时MnO₂和浓盐酸混合加热时，很快就产生了一种黄绿色的气体。

当时金属钾已被戴维用电解法制得，并证明钾是一种元素。于是他们就用金属钾和铁等与盐酸气(HCl)反应，看它是不是能够放出氯气。实验得出结果后，他们说：“我们考察金属钾对于盐酸气的反应。在寻常温度时，这个反应很慢；但钾熔融时立刻在盐酸气中发光燃烧，结果得到氯化钾和氢。在这个实验中收集的氢气之量，恰与钾和水接触时发生的相等。我们在暗红热时，用盐酸气通过擦净的铁屑，许多氢气放出，而不觉有盐酸混合在内，同时得到氯化铁；残渣铁屑并没有氧化。当中等温度时，用盐酸气通过既熔而又研成细粉的一氧化铅，又收集到氢，不过已与氧化合变成水的状态了。”这些实验证明，不是氯气分解成盐酸和氧，而是盐酸分解成氯和氢。在同一年盖．吕萨克和泰纳用合成法证明了盐酸的组成。他们把同量的氢气和氯气混合在一起，静置数日，或稍微加热，或露置日光中，都能化合成盐酸气。这个实验证明了盐酸气是氢气和氯气的化合物，而且是这两种气体化合而成的唯一物质，其变化应该表示为：

H₂＋Cl₂=2HCl

盖·吕萨克和泰纳的实验，对盐酸的组成作出了正确的结论，但是氯气在他们的眼里仍然是一种化合物。原因如上文所说，拉瓦锡的“氧是成酸元素”的论点已深深地印在广大化学家的脑子里。盖·吕萨克和泰纳是深信这个论点的，因而他们认为氯是某种“基”的氧化物。既然氯气是某种基的氧化物，那么盐酸就应该是某种基跟氧和氢的化合物：盐酸＝某种基＋氧＋氢如果联系贝托雷的结论，可以看出他们的矛盾之处。而最终解决这个问题的是戴维。戴维在研究碲的化学性质时发现碲化氢是一种酸，但是它并不含有氧，使他开始怀疑氧是否存在于所有的酸中。为了寻找更多的证据，戴维开始研究起盐酸。按照拉瓦锡的观点，舍勒用浓盐酸与二氧化锰作用制得的黄绿色气体是氧化盐酸，而盐酸是由氧和另外一种未知的基所组成的，氧化盐酸则是由这种基与更多的氧化合而成的。但是戴维想尽了一切办法也不能从氧化盐酸中把氧夺取出来。他说：“即使木炭被伏打电堆烧成白热状态，也不能使氧化盐酸气发生任何变化，我多次重复这种实验，结果都是一样，因此我怀疑这些物质中是否存在着氧。”他重做盖．吕萨克和泰纳合成盐酸的实验，并证实氯和氢化合成盐酸的结论是正确的，除了稍有水的痕迹外，没有其它杂质。既然实验中没有发现氯气或盐酸中有氧存在，为什么我们硬要说它们含有氧呢？他感到只有认为氯是一种元素，那么有关氯的所有实验才能得到合理的解释。1810年11月，戴维在英国皇家学会宣读了他的论文，正式提出氯是一种元素。戴维宣称，只要不存在水，氧化盐酸所发生的一切反应都不会产生氧，他认为最好把氧化盐酸看成是一种不能被分解的物质——元素。他认为事实表明，拉瓦锡和法国化学学派所持的见解，表面看起来很漂亮，也能令人满意，但是从现在已经掌握的知识来考察，它不过是建立在假设基础上的理论。戴维以无可辩驳的事实确认所谓的“氧化盐酸”决不是一种化合物，而是一种化学元素，他将这种元素命名为Chlorine(中译名为氯)，意为黄绿色的。他指出所有的剧烈发光、发热的反应(如铁丝、铜丝、氢气在氯气中的燃烧)都是氧化反应，氯和氧一样都可以助燃，氧化反应不一定非要有氧气参加，经氧化反应生成的酸中也不一定含有氧。戴维在确认氯是一种单质而非化合物的同时，出色地发展了拉瓦锡的燃烧的氧化理论。戴维还提出，在酸中氧是非本质性的，无氧酸中不含氧；但是酸中都含有氢，氢在酸中具有重要意义。这个见解未引起人们的注意。直到1837年，德国化学大师李比希对酸类进行了全面的综合分析研究之后，放弃了酸的二元论(酸基＋水)，振兴了戴维关于酸的氢学说。氯气自1774年被舍勒发现，到1810年被戴维确认为是一种元素，其间经历了36年。

1、工业制备——氯碱工业

2、实验室制备

(1)

原理：MnO₂＋4HCl(浓)MnCl₂＋Cl₂↑＋2H₂O

MnO₂＋4H^＋＋2Cl^－Mn^2＋＋Cl₂↑＋2H₂O

注意事项：

①使用浓溶液最好注明“浓”。

②浓盐酸质量分数约37%，写离子方程式时可拆

③反应必须加热，否则无法进行。

药品：MnO₂和浓HCl

反应装置：“烧瓶—分液漏斗加热装置”，适用于“固＋液加热制气体”型

收集装置：①用向上排空气法②排饱和食盐水

净化：用饱和食盐水洗气法除去HCl气体，用浓硫酸干燥除去水蒸气。

原因：HCl极易容易水(溶解度1:500)，不受到水中已有Cl^－的影响。而Cl₂在水中的溶解度为1:2，并与水反生可逆反应：Cl₂＋H₂O===H^＋＋Cl^－＋HClO。增大水中Cl^－浓度，可以使平衡左移，抑制Cl₂在水中的溶解，较少损失。

检验：使湿润的淀粉－KI试纸变蓝

尾气处理：用强碱溶液(如NaOH溶液)吸收。Cl₂＋2OH^－===Cl^－＋ClO^－＋H₂O

其他制备方法：原理均为将－1价的HCl氧化成Cl₂

使用酸性KMnO₄

2MnO₄^－＋10Cl^－＋16H^＋===2Mn^2＋＋5Cl₂↑＋8H₂O

使用酸性K₂Cr₂O₇

Cr₂O₇^2－＋6Cl^－＋14H^＋===2Cr^3＋＋3Cl₂↑＋7H₂O

使用KClO₃(归中反应)

ClO₃^－＋5Cl^－＋6H^＋===3Cl₂↑＋3H₂O

使用NaClO

ClO^－＋Cl^－＋2H^＋===Cl₂↑＋H₂O(84消毒液和洁厕灵不能混用的原因)

如不用浓盐酸，亦可用NaCl(固体)和浓硫酸来代替。如：

2NaCl＋3H₂SO₄(浓)＋MnO₂2NaHSO₄＋MnsO₄＋2H₂O＋Cl₂↑

总之，实验室制氯气的办法都围绕着一个核心：Cl^－＋氧化剂＋酸性环境，氧化剂的氧化性不强的话还需不同程度加热。

第二部分

一、含氯元素的氧化物——二氧化氯

1、二氧化氯

(1)分子结构

二氧化氯分子由一个氯原子和两个氧原子组成，外电子层共有19个电子，是奇电子化合物。二氧化氯的电子对排布呈平面三角形，氯原子采取sp²杂化，孤电子对占据1个杂化轨道，分子结构式为O—Cl—O，形状呈“V”型，键角117.4°，在分子中还存在一个离域π键垂直于分子平面，键长147PM。也可以利用共振结构来解释。

说明：大多数奇数分子都有颜色，而NO则例外，是无色气体。

(2)性质与消毒原理

二氧化氯(ClO₂)常温下二氧化氯为黄绿色或橘黄色气体，熔点为－59.5℃，沸点为11.0℃，易溶于水，不与水反应。易与碱液反应，其性质非常不稳定，温度过高、二氧化氯的水溶液质量分数高于30%等均有可能引起爆炸。

二氧化氯作为一种高效强氧化剂已被联合国世界卫生组织(WHO)列为AI级安全消毒剂，可用于纸浆漂白、污水杀菌和饮用水净化。

2KClO₃＋H₂C₂O₄＋2H₂SO₄===2ClO₂↑＋2CO₂↑＋2KHSO₄＋2H₂O

二氧化氯在遇水并存在有机物的特定条件下，发生瞬间氧化还原反应，产生中间产物氧自由基[O]和终产物氯离子(Cl^－)。

ClO₂→ Cl^－＋2[O]

上述反应过程中，氧自由基[O]是氧化剂，是氧化还原反应的瞬间中间产物，氧自由基具有强大的氧化功能，可将大分子有机物氧化为小分子有机物或气体或部分无机物等，以达到净化、消毒、消除有机物的作用。

二、含氯元素的酸——次氯酸

1、弱酸性

次氯酸是一元弱酸，属弱电解质，酸性弱于碳酸，具有酸的通性。

HClO＋NaOH===NaClO＋H₂O

向NaClO溶液中通入少量CO₂，离子方程式为

ClO^－＋CO₂＋H₂O===HCO₃^－＋HClO

2、不稳定性

次氯酸不稳定，见光会分解，逸出氧气，要用棕色试剂瓶避光保存。

2HClO2HCl＋O₂↑

由于HClO的分解，使Cl₂和水逐渐反应，直至氯水失效，因此氯水要现用现制，保存在棕色试剂瓶中，氯水久置将变成稀盐酸。

增大浓度、加热或光照等，都能加快HClO的分解。

3、强氧化性

次氯酸能氧化许多还原性物质(如Na₂SO₃，FeCl₂，KI，C₇H₇O_{4n(石蕊)等)，使有色布条、品红褪色，并能使石蕊溶液变为无色液体。}

Na₂SO₃＋HClO=== Na₂SO₄＋HCl

SO₃^2－＋HClO===SO₄^2－＋H^＋＋Cl^－

SO₂＋Cl₂＋2H₂O=== H₂SO₄＋2HCl

2HClO＋2I^－=== I₂↓＋2Cl^－＋H₂O(HClO不足)

3HClO＋I－=== IO₃^－＋3Cl^－＋3H^＋(HClO足量)

HClOS^2－=== OH^－＋Cl^－＋S↓

4、漂白性

能使有色布条、品红试剂等有色物质褪色，其原理主要是利用其强的氧化性。

说明：干燥Cl₂本身没有漂白性，只有转化成HClO才有漂白性。

【实验现象】干燥的布条没有褪色，而湿润的布条褪色了。 

【实验结论】Cl₂无漂白性，HClO有漂白性。HClO比Cl₂氧化性更强。

三、含氯元素的盐——次氯酸盐

1、次氯酸盐的通性

ClO^－是一种弱酸的酸根离子，能发生水解反应，所以次氯酸钙溶液显碱性。

ClO^－和HClO一样都具有强氧化性，但ClO^－不能使品红溶液褪色。ClO^－无论酸性、碱性条件下都可以跟亚铁盐、碘化物、硫化物、二氧化硫等发生氧化还原反应，如：

SO₃^2－＋ClO^－=== SO₄^2－＋Cl^－

5ClO^－＋2Fe^2＋＋5H₂O=== 2Fe(OH)₃↓＋Cl^－＋4HClO

在次氯酸钙固体中滴加浓盐酸，会生成氯气，说明次氯酸盐有强氧化性：

Ca(ClO)₂＋4HCl(浓)=== CaCl₂＋2Cl₂↑＋2H₂O

2、次氯酸钙

由于HClO的酸性比H₂CO₃的酸性还弱，所以NaClO、Ca(ClO)₂等次氯酸盐易跟包括碳酸在内的其他酸反应。因此，次氯酸钙能与空气里的二氧化碳和水蒸气反应，生成和过氧化氢一样具有强氧化性的次氯酸：

Ca(ClO)₂＋CO₂＋H₂O===CaCO₃↓＋2HClO

Ca(ClO)₂＋HCl(稀)===CaCl₂＋2HClO

在水中没有酸存在的条件下，由于ClO^－易发生水解得到次氯酸，所以次氯酸盐如次氯酸钙，次氯酸钠也有一定的漂白性：

ClO^－＋H₂OHClO＋OH^－

次氯酸钙是漂白粉(漂粉精)有效成分，此外，漂白粉中含有氯化钙。工业上常利用氯气与氢氧化钙(石灰乳)反应来制取漂白粉：

2Cl₂＋2Ca(OH)₂=== Ca(ClO)₂＋CaCl₂＋2H₂O

漂白粉可用作棉、麻和纸张等的漂白。由于Ca(ClO)₂易与CO₂、H₂O反应，而反应生成的HClO不稳定，所以漂白粉要密封包装，避光、隔潮存放。

四、氯水

氯气的水溶液叫氯水，饱和氯水呈现黄绿色，具有刺激性气味，主要含有的粒子有Cl₂、H₂O、HClO、H^＋、Cl^－、ClO^－。新制氯水的多种成分决定了它具有多重性质，在不同的化学反应中，氯水中参与反应的微粒不同。

第三部分

一、氯碱工业

即使用饱和食盐水制氯气氢气烧碱的方法。工业上用电解饱和NaCl溶液的方法来制取NaOH、Cl₂和H₂，并以它们为原料生产一系列化工产品，称为氯碱工业。

氯碱产品主要用于制造有机化学品、造纸、肥皂、玻璃、化纤、塑料等领域。

补课了：烧碱

氢氧化钠(NaOH)，由于其具有较强的腐蚀性及溶于水放热的特点，故将以火碱，烧碱冠名。一般为片状或块状形态，易溶于水(溶于水时放热)并形成碱性溶液，另有潮解性，易吸取空气中的水蒸气(潮解)和二氧化碳(变质)，可加入盐酸检验是否变质。

NaOH是化学实验室其中一种必备的化学品，亦为常见的化工品之一。纯氢氧化钠是无色透明的晶体，密度2.130g/cm3，熔点318.4℃，沸点1390℃。工业制品中会含有少量的氯化钠和碳酸钠，是白色不透明的晶体。

烧碱在以下两个领域中被广泛运用：

1.化学实验

一般常用做试剂。此外因其强吸水性和潮解性，还可用做碱性干燥剂。也可以吸收酸性气体(如在硫在氧气中燃烧的实验中，氢氧化钠溶液可装入瓶中吸收有毒的二氧化硫)。中性、碱性气体中混有CO₂，可用NaOH除杂。

2.化学工业

氢氧化钠在国民经济中有广泛应用，许多工业部门都需要氢氧化钠。使用氢氧化钠最多的部门是化学药品的制造，其次是造纸、炼铝、炼钨、人造丝、人造棉和肥皂制造业。另外，在生产染料、塑料、药剂及有机中间体，旧橡胶的再生，制金属钠、水的电解以及无机盐生产中，制取硼砂、铬盐、锰酸盐、磷酸盐等，也要使用大量的烧碱。同时氢氧化钠是生产聚碳酸酯、超级吸收质聚合物、沸石、环氧树脂、磷酸钠、亚硫酸钠和大量钠盐的重要原材料之一。

肥皂：制造肥皂是烧碱最古老和最广泛的用途。

氢氧化钠一直被用于传统的生活用途。直到今天，肥皂、香皂和其它种类的洗涤用品对烧碱的需求量依然占烧碱的15%左右。

洗涤剂：氢氧化钠被用于生产各种洗涤剂，甚至如今的洗衣粉(十二烷基苯磺酸钠等成分)也是由大量的烧碱制造出来的，烧碱被用于磺化反应后对过剩的发烟硫酸进行中和。

造纸：氢氧化钠在造纸工业中发挥着重要的作用。由于其碱性特质，它被用于煮和漂白纸页的过程。

精炼石油：石油产品经硫酸洗涤后还含有一些酸性物质，必须用氢氧化钠溶液洗涤，再经水洗，才能得到精制产品。

吴蕴初在我国创办了第一个味精厂、氯碱厂、耐酸陶器厂和生产合成氨与硝酸的工厂。他大力支持学会活动，资助清寒优秀学生上大学培养成高级科技人才。他为我国化学工业的兴起和发展作出了卓越的贡献。

二、隔膜法电解原理

氯碱工业的总反应方程式：2NaCl＋2H₂O2NaOH＋H₂↑＋Cl₂↑

电解在立式隔膜电解槽中进行，电解槽的阳极用涂有TiO₂^－RuO₂涂层的钛或石墨制成，阴极由铁丝网制成，网上附着一层石棉绒做隔膜，这层隔膜把电解槽分隔成阳极室和阴极室。

所以，食盐水中含有Na^＋、H^＋、Cl^－和OH^－四种离子。当接通电源后，在电场的作用下，带负电的Cl^－和OH^－移向阳极，带正电的Na^＋和H^＋移向阴极，即在阳极室放出Cl₂，阴极室放出H₂。由于阴极上有隔膜，而且阳极室的液位比阴极室高，所以可以阻止H₂跟Cl₂混合，以免引起爆炸。由于H^＋不断放电，破坏了水的电离平衡，促使水不断电离，造成溶液中OH^－的富集。这样在阴极室就形成了NaOH溶液，它从阴极室底部流出。

用这种方法生产的碱液比较稀，其中含有多量未电解的NaCl，需要经过分离、浓缩，才能得到固态NaOH。

这是一个高效率的方法，也有许多企业化工厂用这个，但是这个有一个弊端，就是成本很贵，一个离子交换膜最少都几千，所以这也需要效率极高资本雄厚的化工厂才会使用世界上比较先进的电解制碱技术是离子交换膜法。这一技术在20世纪50年代开始研究，80年代开始工业化生产。离子交换膜电解槽主要由阳极、阴极、离子交换膜、电解槽框和导电铜棒等组成，每台电解槽由若干个单元槽串联或并联组成。电解槽的阳极用金属钛网制成，为了延长电极使用寿命和提高电解效率，钛阳极网上涂有钛、钌等氧化物涂层；阴极由碳钢网制成，上面涂有镍涂层；阳离子交换膜把电解槽隔成阴极室和阳极室。阳离子交换膜有一种特殊的性质，即它只允许阳离子通过，而阻止阴离子和气体通过，也就是说只允许Na^＋通过，而Cl^－、OH^－和气体则不能通过。这样既能防止阴极产生的H₂和阳极产生的Cl₂相混合而引起爆炸，又能避免Cl₂和NaOH溶液作用生成NaClO而影响烧碱的质量。

第五部分

一、卤族元素的相似性

1、卤素原子最外层都是7个电子；最高正价(氯、溴、碘)为＋7价，此外还有－1，0，＋3，＋5价且在自然界中均以化合态形式存在。

2、都是典型非金属元素，单质均为双原子分子；单质都有毒；单质在有机溶剂中的溶解度比水中大。

3、强氧化性

与金属单质作用生成金属卤化物；

与变价金属反应时，金属呈高价(I₂例外)；

与非金属H₂、P等反应生成卤化物；

能将还原性酸(H₂S、H₂SO₃等)及还原性盐(S^2－、SO₃^2－、I^－、Br^－、Fe^2＋等)氧化.

4、单质与水反应为：

X₂＋H₂O===Hx＋HXO(X为Cl₂、Br₂、I₂，下同)

氯水具有强氧化性，有杀菌、消毒、漂白等性质。这是由于氯气溶于水后，与水反应生成HClO的缘故；溴、碘与水反应微弱，其水溶液无漂白性。

与强碱发生歧化反应，

常温下反应：X₂＋2NaOH===Nax＋NaXO＋H₂O

加热条件下反应：3X₂＋6NaOH5NaX＋NaXO₃＋3H₂O

5、氢化物(卤化氢)均为无色气体，均易溶于水，在潮湿空气中均能形成白雾。其水溶液均显酸性，除氢氟酸外，其余均为强酸。含氧酸盐不稳定，具有较强的氧化性。

6、单质(F₂除外)都可用浓氢卤酸与MnO₂反应制得：

MnO₂＋4HX(浓)MnCl₂＋X₂↑＋2H₂O

二、卤族元素的递变性

三、卤族元素的特殊性

1、氟元素的化合价只有－1价，无含氧酸。氟单质能与稀有气体反应，生成一系列化合物(如XeF₂、KrF₂等)，氟单质与水发生置换反应：2F₂＋2H₂O===4HF＋O₂。

2、氟化氢由于形成分子间氢键相互缔合，沸点反常的高。

3、HF水溶液为弱酸，能与SiO₂发生反应，反应方程式为：4HF＋SiO₂===SiF₄↑＋2H₂O。

4、Agx中只有AgF溶于水，且不具有感光性。CaX₂中只有CaF₂难溶于水。

5、F^－易形成配合物(如冰晶石Na₃AlF₆)。

6、溴是唯一液态非金属，易挥发。

7、碘易升华，碘遇淀粉变蓝，碘的氧化性较弱，它与具有多种价态的金属作用生成低价化合物(如FeI₂、CuI)。

8、溴、碘溶于不同的溶剂中，溶液的颜色各不相同(如碘水呈棕色；I₂的CCl₄溶液呈紫红色)。

第六部分

一、海洋元素——溴

溴是唯一在室温下呈现液态的非金属元素。溴的命名来自于希腊文Bromos，它的意思是“公山羊的恶臭”。在化学元素周期表中，溴位于第四周期Ⅶa族。在自然界中和其他卤素一样，没有单质状态存在。在一些矿泉水、盐湖水(如死海)和海水中含有溴，整个大洋水体的溴储量可达100万亿吨，地球上99%的溴元素以溴离子的形式存在于海水中，所以人们把溴称为“海洋元素”。

溴的单质是有挥发性的红棕色液体，是唯一在室温下呈现液态的非金属元素。熔点－7.2℃，沸点58.8℃，微溶于水，但对二硫化碳、有机醇类、有机酸的溶解度佳。在实验室中，可以加热溴化钾、溴酸钾与浓硫酸的混合物，并蒸馏来制取溴单质。需要着重说明的是，溴蒸汽具有腐蚀性，有刺激性并且有毒。

溴能和荧光素反应生成俗称“伊红”的四溴荧光黄。使得试纸上的荧光素由黄色变为红色。用该方法可以测定这种红棕色的气体是不是溴。“伊红”是一种酸性染料，在组织学用于上皮组织、肌肉纤维和细胞浆染色。同样的反应可以在试管中进行。

在液溴中加入铝箔，你可以看到他们会激烈的反应甚至燃烧。溴和铜也会发生和铝类似的反应。

3Br₂＋2Al===2AlBr₃(遇水强烈水解)

溴的化合物用途十分的广泛。溴化银被用作照相机中的感光剂，使用老式相机时，当你“咔嚓”按下快门的时候，相片上的部分溴化银就分解出银，从而得到我们所说的底片。溴也被用来制造含溴阻燃剂，当发生燃烧时，阻燃剂会生成氢溴酸，它会干扰在火焰中所进行的氧化连锁反应。溴在医疗上的用途也很多，医院里曾经使用的治疗神经衰弱和歇斯底里症的“三溴片”就是溴的化合物溴化钾、溴化钠、溴化铵。药物合成方面经常需要用到溴元素，比如巴比妥类，成环的时候需要用到溴代烷烃。又如头孢菌素中间体需要先对原料青霉素V(钾盐加入对硝基溴化苄进行酯化)。大家曾经广泛使用的红药水，也是溴与汞的化合物汞溴红的2%溶液。

二、海水提溴

溴素提取的方法有多种，蒸汽蒸馏法、溶剂萃取法等，但是这些方法不适合用于从含溴浓度很低的海水中(如自然海水或海水淡化装置排出的浓海水)提取溴素。合适的方法主要有：空气吹出法、离子交换树脂法、膜分离法、沉淀法和无机离子交换法等。

空气吹出法

将浓缩的海水用硫酸酸化后，通入氯气氧化溴离子，反应式如下：Cl₂＋2Br^－===Br₂＋2Cl^－

生成的单质溴通入空气吹出，实现与母液的分离，得到初步产品，但因浓度太低还需浓缩。根据吸收液的不同可以分为酸液吸收和碱液吸收

(1)工业上通过碱液吸收，溴发生歧化反应：

6NaOH＋3Br₂===5NaBr＋NaBrO₃＋3H₂O

再用酸酸化，发生逆反应：

5NaBr＋NaBrO₃＋6H^＋===6Na^＋＋3Br₂＋3H₂O

蒸馏得到最终产物。

(2)用SO₂吸收

通入SO₂

发生如下反应：

Br₂＋SO₂＋2H₂O===H₂SO₄＋2HBr

再用氯气氧化，得到溴素。再用蒸汽蒸馏出溴经冷凝即得成品溴。

第六部分

一、化学武器

化学武器是通过爆炸的方式(比如炸弹、炮弹或导弹)释放有毒化学品或称化学战剂。化学武器通过包括窒息、神经损伤、血中毒和起水疱在内的令人恐怖的反应杀伤人类。化学武器素有“无声杀手”之称。它包括装有各种化学毒剂的化学炮弹、导弹和化学地雷、飞机布洒器、毒烟施放器以及某些二元化学炮弹等。

简单来讲化学武器就是装填了化学毒气的弹药。化学武器毒气种类：芥子气、路易氏气、催泪瓦斯乙基溴、光气、氯气。由于这些种类的毒气可以在空气中随着风向进行扩散，使得毒剂的效力被放大了无数倍。这样就使得化学武器的杀伤力远远大于的常规武器。

化学武器大规模使用始于1914年～1918年的第一次世界大战。使用的毒剂有氯气、光气、双光气、氯化苦、二苯氯胂、氢氰酸、芥子气等多达40余种，毒剂用量达12万吨，伤亡人数约130万，占战争伤亡总人数的4.6%。

1、光气

光气这样的致命气体会导致肺部，眼睛和喉咙严重刺激。吸入者会出现呼吸困难，因为他们的肺部会缓慢地充满液体，暴露在这种气体中48小时后就会死亡。尤其是，氯会和肺部的气体发生反应，生成盐酸，造成严重的疼痛甚至死亡。非致命但是非法的化学武器也有使用，包括催泪瓦斯和芥子气。这些气体会造成皮肤起泡和内脏烧伤。第一次世界大战期间，化学武器造成超过10万例死亡，影响了超过100万人。

2、氯气

氯气吸入后与粘膜和呼吸道的水作用形成氯化氢和新生态氧。氯化氢可使上呼吸道粘膜炎性水肿、充血和坏死；新生态氧对组织具有强烈的氧化作用，并可形成具细胞原浆毒作用的臭氧。氯浓度过高或接触时间较久，常可致深部呼吸道病变，使细支气管及肺泡受损，发生细支气管炎、肺炎及中毒性肺水肿。由于刺激作用使局部平滑肌痉挛而加剧通气障碍，加重缺氧状态；高浓度氯吸入后，还可刺激迷走神经引起反射性的心跳停止。氯气中毒不可以进行人工呼吸。

中毒后，吸入气体者应立即脱离现场至空气新鲜处，保持安静及保暖。眼或皮肤接触液氯时立即用清水彻底冲洗。

氯气在第一次世界大战的时候，曾经被德国军队作为有毒气体(化学武器)来使用1915年4月22日，比利时的伊普尔地区，当德国军队和法国军队正在激烈交战的时候，德国军队突然放出了黄白色的烟雾，在顺风中，这股烟雾飘到了法国军队的阵地。当烟雾进入到了战壕之后，立刻就听到了法国士兵的惨叫，并且纷纷跌倒在地……那景象别提有多残酷了。当时，德国军队放出了170吨的氯气，法国军队有5000人左右因此身亡14000人左右出现了中毒的症状，这是人类历史上第一次大规模使用氯气作为化学武器，也是第二次伊普尔大战的一个不可忽视的重要环节。在第二次伊普尔大战中，英国军队在同年的9月，法国军队在第二年的2月都使用了氯气作为化学武器。此后，人们采用防毒面具来对抗氯气。可是，比氯气的毒性还要强10倍的化学武器光气和无色接触之后会让人的皮肤烧伤并产生肺气肿、肝脏功能受损的芥子气等也慢慢出现了。

3、芥子气

芥子气的学名是“双氯乙基硫”，工业品芥子气是一种褐色的油状液体，有大蒜的臭味，沸点较低，在寒冷的气候下它并不产生很多蒸汽，但在暖和的气候中，其所产生的蒸汽就可以对人造成危害作用，并保持较长的时间。

芥子气为糜烂性毒剂，对眼、呼吸道和皮肤都有作用。据统计，在第一次世界大战中共有12000吨芥子气被消耗于战争用途；因毒气伤亡的人数达到130万，其中88.9%是因芥子气中毒。在第二次世界大战中，侵华日军曾在中国东北地区秘密驻有负责毒气研究和试验的516部队、731部队；并在抗战初期的淞沪战场、徐州战场、衡阳保卫战等大规模战役中使用过大量芥子气，造成中国军民死亡近万人。两伊战争中，伊拉克也使用过芥子气对付伊朗军队。至今无特效药治疗，无尽的后遗症，终生的痛苦。

与氯气、光气不同的是，芥子气并不是工业上常用的化学品，但它结构简单、生产容易，只要有熟练的工人，大规模生产芥子气并不困难。事实上早在1915年，英国科学家就曾建议英军使用芥子气来对付德军，但没有引起军方的足够重视。而德国人却在不声不响地为大规模使用这一毒剂做着准备，闷声大发财准备搞一个大新闻。

1917年7月12日，在伊普尔前线的德军对英军阵地发动了第一次芥子气炮击，这次炮击表面看来并不猛烈，而且持续时间也很短，英国人完全没当回事儿，当炮击结束后，英军士兵纷纷从掩体中走出来，像往常一样进行活动。但是一两个小时之后，在炮击区待过的人们的身上开始出现了奇怪的症状，他们发生了严重的结膜炎，眼睛睁开困难，手臂内侧和两腿间大面积皮肤变红，并发生水泡。他们中的许多人开始咳嗽，普遍因严重的喉炎而声音嘶哑。在这一天结束时，有数百人撤出战斗或被送往急救站。当夜，伊普尔再次遭到芥子气攻击，又造成2000人死亡。在不到三个星期的时间中，德国人总共发射了100多万发炮弹，共计2500吨芥子气，它所造成的伤亡，相当于过去一年中交战双方全部毒气伤亡的总和。

4、沙林

沙林是剧毒神经毒剂，化学名“甲氟膦酸异丙酯”。曾被纳粹军队用作毒气战。它主要通过过度刺激肌肉和重要器官影响神经系统产生致命效果，导致人体呼吸功能瘫痪，缩瞳，肠胃痉挛剧痛，大量分泌眼泪汗水跟唾液，一般人们在2分钟左右就会痛苦死去。沙林在常温状态下极易挥发，靠自然蒸发就可以达到致命浓度。

1915年4月22日，比利时弗兰德省的伊普尔。这一天，德军向法加联军释放了沙林毒气。也是这一天，沙林毒气第一次被用作杀伤性战争武器。

两伊战争中，伊拉克军队曾使用沙林发动化学战，造成伊朗军队伤亡2700多人，其中1700多人死亡。

沙林首次受到广泛“认识”是在上世纪90年代，1995年3月20日，日本东京发生的地铁沙林毒气事件是全世界第一次有人在恐怖袭击中使用毁灭性化学武器，短短5分钟之内，毒气在地铁的5条专线、16个站之中肆意四溢。受害者达5500人以上，1000多人深度中毒，14人终生残疾，11人死亡。

5、梭曼

梭曼，化学名“甲氟膦酸频哪酯”。是具有微弱水果香味的无色液体，挥发度中等，梭曼的毒性比沙林大3倍左右，据有关资料记载，人员吸入几口高浓度的梭曼蒸气后，在1分钟之内即可致死，中毒症状与沙林相似。

1980年1月中旬，入侵阿富汗的苏联空军在阿东部法扎巴德和贾拉拉巴德两个城镇附近，以及塔哈尔和巴米亚两省，向穆斯林游击队使用了梭曼，使这些人呕吐、窒息、失明、瘫痪和死亡。

梭曼、沙林和塔崩这三种神经性毒剂是20世纪40年代德国人发明并首先为德国人拥有的毒性最大的毒剂。这些化学毒剂曾作为德国纳粹的威慑力量，是希特勒秘而不宣的新式武器。

6、路易斯气

路易斯气(Lewisite)又叫α－氯乙烯二氯胂，是无色油状液体，有天竺葵气味，沸点190℃，微溶于水，易溶于有机溶剂。路易斯气是一种化学战争毒剂，其挥发性和穿透力均强于芥子气，能引起皮肤红肿、起泡以至溃烂，能伤害身体各部器官，特别是肺部。漂白粉、碱等可破坏其毒性。二巯基丙醇可抑制其毒性，用作解毒剂。

在德军成功使用芥子气之后，英法美等国也都加紧了对皮肤糜烂性毒剂的研究和研制工作，但是效率都比较低，直到一年以后，1918年6月，法国才研制出芥子气，9月英军也研制成功，由此也把一战的化学战推向了最高潮，互相伤害乐此不疲。而在大战最后几个月中，美国人也研制出了自己的皮肤糜烂性毒剂，这便是曾经大名鼎鼎的“路易氏剂”，这是一种含砷的皮肤糜烂剂，学名是2－氯乙烯二氯砷，它的作用与芥子气相似，但挥发度很高，当时美国曾视为自己的秘密武器，并冠以“死亡之露”的美名，听起来就像是死亡的露露，自信的美国人还匆忙建厂生产了近2万吨这种毒剂，但后来的研究表明，路易氏剂在毒性作用和战斗性能等方面，都远不如芥子气。比如说，其对皮肤的伤害程度就不如芥子气严重，而且路易氏剂也无法像芥子气那样，非常高效地穿透服装，也比较容易被湿气分解。再者，路易氏剂对皮肤有明显的刺激作用，容易引起受害者的警觉而及时采取防护措施。

1918年11月9日，柏林工人和士兵举行总罢工和武装起义，德皇威廉二世于内外交困的情况下，被迫宣布退位。11月11日，德军正式投降，第一次世界大战至此结束，随着一战的结束，化学武器也暂时消停了下来。据统计，在整个一战期间，各交战国总共生产了约15万吨各类毒剂，其中投放战场达12.4万吨，共造成130多万人伤亡，占战争伤亡总数的4.3%，其中死亡9.1万人，占死亡总人数的1%。最悲催的当属俄国，中毒伤亡人数达47.5万人，其中5.6万人死亡。紧随其后的是德国，伤亡20万人，死亡9000人。就这样，化学武器作为一种完全新式的作战手段，登上了历史舞台，并初露锋芒。

总之，德国是化学战的始作俑者，在一战中，无论是发动化学攻击的次数、使用毒剂吨数、发射毒剂弹数量，还是造成对方人员的伤亡数，德国都雄居第一。

7、光气

光气又称为碳酰氯(COCl₂)，无色、具有腐草气味，经加压降温后可呈液体，微溶于水，易溶于有机溶剂，水解后形成盐酸。光气是制造塑料、燃料、农药、制药等原料。

光气属高毒性，为窒息性毒气。由英国化学家约翰·戴维在1812年用一氧化碳与氯气在日光下合成。由于它是光化合成的产物，故得名“光气”，光气的毒性要比氯气强18倍。一战时光气曾作为化学武器使用。

二、氯化钠———氯元素的代表化合物

氯元素非常不稳定，在自然界中并没有单质存在，全部都是以化合物的形式存在。而作为食盐成分的氯化钠、盐酸(氯化氢)等都是具有代表性的氯元素化合物。

食盐，就是纯度较高的、可以食用的氯化钠，其中还含有一定量的氯化钾和氯化镁氯化钠在天然岩石中就能发现，海水中含有2.8%的氯化纳。

氯化钠还是工业上的重要原料物质，氢氧化钠、碳酸钠、氯气、盐酸等的制作和提炼都可能会用到。塑料里面的聚氯乙烯(PVC)、氯元素漂白剂等都含有氯，是氯元素的化合物。干洗店也常常使用氯化物来作为清洁剂。

三、“84”＋“威猛先生”＝剧毒

威猛先生含有盐酸，“84”消毒液中含有次氯酸钠，并且只需一滴即可发生

2HCl＋NaClO===NaCl＋Cl₂↑＋H₂O

在家庭生活中要注意的是，如果将含有氯元素的漂白剂与氧化性物质混合在一起，那么就可能产生有毒的氯气。所以，一般在漂白剂上都有相关的安全标识。

四、远离毒品——认识“K粉”

要说K粉，我们得先来认识氯胺酮，氯胺酮作为医用静脉全麻药品，具有安眠、镇痛作用，临床上主要用于小手术、小儿检查或诊断操作时麻醉诱导及辅助麻醉。人体静脉或肌肉注射后很快出现意识模糊，如入梦境，但仍可睁眼，肌张力增加呈木僵状，对周围环境的改变不再敏感，而痛觉却完全消失，意识和感觉分离。

氯胺酮，化学名为2－邻－氯苯基－2－甲氨基环已酮，是苯环已哌啶的衍生物。因为其物理形状通常呈白色粉末，而英文名称的第一个字母是K，故俗称“K”粉。化学式为C₁₃H₁₆ClNO，熔点为92℃，白色结晶粉末，无臭，易溶于水。

1962年，一位叫Calvin Lee Stevens的化学博士合成了多种结构的苯环利定衍生物，并交付药理学家做动物实验，主要是猴子的动物实验。所谓皇天不负有心人，他们发现了一个效果极好的麻醉剂，并且是短效的、安全性高的化合物，命名为CI－581，也就是后来的氯胺酮(KETaminE)。氯胺酮在1964年开启了临床试验，并于1970年作为短效解离型麻醉剂被美国FDa批准上市。此药广为人所用，用途包括治疗和消闲娱乐。苯环利定与氯胺酮曾在越战时期作为麻醉药在野战创伤外科中广泛使用。

与海洛因一样，由于迷恋氯胺酮的分离性幻觉药效，人类又作死的滥用开来。1971年，美国旧金山和洛杉矶市首先报告氯胺酮滥用病例。此后，毒贩们将它制作成片剂、粉剂，登上街头毒品黑市交易中，由于其英文名为Ketamine，又根据形状，人们取其首位字母即K粉。

1999年，K粉流入日本、泰国和香港地区。中国公安部于2003年将K粉归纳于毒品，(作为毒品，大剂量的氯胺酮会使人上瘾)并对其进行严格的管控，2007年，升为第一类精神药品，加强管制及惩处相关犯罪。

青少年是祖国的未来、民族的希望。然而，毒品就像神话故事中索命的“恶鬼”一样，一旦沾上就使人跌入万劫不复的“深渊”。为了让宝贵的生命绽放出绚丽的光彩，为了我们的家庭更加幸福，让我们从心底喊出庄重的誓言：珍爱生命，拒绝毒品，远离毒品！