化学自习室移动版

常温下每体积水可以溶解2体积Cl₂，所以氯水也具有和Cl₂一样的黄绿色，这似乎很容易理解和接受。可是，学习了Cl₂和H₂O反应的化学性质之后，常常有同学提出这样的疑问：既然Cl₂和H₂O发生反应，生成物盐酸和HClO均为无色物质，那么为什么氯水还具有颜色呢？氯水显示黄绿色，说明其中仍有大量Cl₂未和H₂O发生反应。即使Cl₂按其最大溶解度溶于H₂O，H₂O相对于Cl₂也是绝对过量的，可是为什么过量的水不会把Cl₂全部反应完呢?

简单地解释是“Cl₂＋H₂O→HCl＋HClO这个反应，不能进行到底”。可是，为什么别的反应可以进行到底，而这个反应却不能进行到底呢?

让我们通过分析该反应产物中氯元素的化合价来找问题的答案：HCl中氯元素的化合价为－1(相当于氯原子获得了1个电子)，而HClO中氯元素的化合价为＋1(相当于氯原子失去了1个电子)，这个HClO里的氯原子自然“心理不平衡”了！“我们俩核内都是17个质子，凭什么你获得1个电子而让我失去1个电子呢？”因此，当HClO分子遇到Cl^－的时候，它们之间必然要发生氧化还原反应，变回Cl₂，这也就是上述反应的逆过程HCl＋HClO→Cl₂＋H₂O发生的根本原因，读到这里，大家可能会产生这样的疑问：“既然会反应回去，当初为什么要歧化呢？”对此可以这样理解，Cl₂溶解于水之初，在大量H₂O分子的不断撞击下，Cl₂分子发生了分裂(异裂)，歧化为+1价和-1价，开始阶段由于溶液里Cl^－(H^＋)、HClO的浓度均很低，它们几乎没有发生碰撞的机会，故Cl₂分子发生歧化的趋势大。随着正反应的进行，溶液里的Cl^－(H^＋)和HClO分子的浓度不断增大，它们之间发生碰撞的机会就越来越多，逆反应的速率不断增大，最终当正反应的速率和逆反应的速率相等时，单位时间内歧化的Cl₂与逆反应生成Cl₂的量持平，形成一种平衡态，这就是我们看到的具有稳定黄绿色的氯水了。故Cl₂和H₂O的反应方程式常常写成：Cl₂＋H₂OHCl＋HClO。

换句话说，表面看上去“波澜不惊”的氯水内部，从微观的角度看，却是“汹涌澎湃”的——正反应、逆反应都在不断发生着，只是其速率相等而已。可逆反应在一定外界条件下达到的这种状态，我们称之为化学平衡状态。这种平衡状态在一定条件下可能被破坏，比如，向氯水中加碱时，由于碱可以和酸电离出的H^＋中和成水，使H^＋浓度降低，于是就会有更多的Cl₂不断和水发生反应，并最终全部转化为Cl^－和ClO^－，即，Cl₂＋2OH^－=Cl^－＋ClO^－＋H₂O。再如，向氯水中加AgNO₃溶液时，Ag^＋会跟Cl^－不断结合成AgCl沉淀，导致Cl^－浓度下降，促进Cl₂不断和水反应，最终可以全部转化。同样道理，若对氯水进行持续光照，则其中的HClO会不断分解，从而促使Cl₂和H₂O的反应不断进行，并最终使氯水完全褪色。