化学自习室移动版

（一）氯元素的存在

1、氯的原子结构及存在

(1)卤族元素：

F、Cl、Br、I、At、Ts

(2)价电子排布式：ns²np⁵

①化合价：最高正价为＋7(氟无正价)，最低负价为－1

②成对电子数：1

③形成共价键个数：1

(3)原子结构：

2、单质的结构和性质

(1)晶体类型：分子晶体

(2)作用力：范德华力

(3)熔沸点：相对分子质量越大，熔沸点越高

3、氯元素的存在：

氯在自然界中以化合态存在，除了以NaCl、MgCl₂、CaCl₂等形式大量存在于海水中，还存在于陆地的盐湖和盐矿中

（二）Cl₂的物理性质：

1、溶解性

(1)水溶性：在水中溶解度较小，得到卤水

(2)易溶于酒精、苯、分馏汽油、四氯化碳等有机溶剂

(3)氯气不溶于饱和氯化钠溶液

2、物理特性：

Cl₂易液化，Br₂易挥发，I₂易升华

3、颜色

4、元素存在：在自然界中全部以化合态存在

5、卤素的保存

(1)液氯：常存放干燥的钢瓶中

(2)卤水：放在棕色瓶中，阴暗处密封保存

(3)溴的保存

①密封：防止溴挥发出来

②液封：瓶中加少量水做液封，以减少挥发

③瓶塞：不能用橡胶塞，而应用玻璃塞

（三）化学性质：

氯原子最外层有7个电子，在化学反应中容易易得到1个电子，使最外层达到8个电子的稳定结构。因此氯气是很活泼的非金属单质，具有强氧化性

1、Cl₂与金属单质的反应：

Cl₂能与绝大多数金属能反应，且变价金属(如Fe)一般能氧化到最高价

(1)与钠反应：

(反应现象：产生大量白烟，火焰为黄色)

(2)与铁反应：

(反应现象：产生大量棕黄色烟)

(3)与铜反应：

(反应现象：产生大量棕黄色烟)

2、Cl₂与非金属单质的反应

(1)与氢气反应

(反应现象：H₂在Cl₂中能安静地燃烧，发出苍白色火焰，瓶口有白雾) 用于工业制盐酸

(反应现象：剧烈反应，会发生爆炸，瓶口有白雾) 不能用于工业制盐酸

(2)与磷的反应

(Cl₂不足) (三氯化磷是液体，呈雾状)

(Cl₂充足) (五氯化磷是固体，呈白烟状)

反应现象：磷在氯气中剧烈燃烧，在集气瓶口产生大量白色烟雾

(3)与硅的反应：

3、Cl₂与水的反应

常温下，溶于水中的部分氯气会与水反应，反应的化学方程式为：

Cl₂＋H₂O===HCl＋HClO，该反应中的氧化剂为Cl₂，还原剂为Cl₂，为歧化反应。

生成物中次氯酸(HClO)具有强氧化性，能杀死水中的病菌，起到消毒作用，目前，很多自来水厂用氯气来杀菌、消毒。

近年来有科学家提出，使用氯气对自来水消毒时，氯气会与水中的有机物发生反应，生成的有机氯化物可能对人体有害。

所以国家规定了饮用水中余氯含量标准，而且已经开始使用新的自来水消毒剂，如二氧化氯(ClO₂)、臭氧等

4、Cl₂与碱的反应

(1)与氢氧化钠溶液反应——制取漂白液

①化学方程式：

——主要用来吸收多余Cl₂

②离子方程式：

③漂白液的主要成分是氯化钠和次氯酸钠，有效成分是次氯酸钠，是混合物

(2)与石灰乳反应——制取漂白粉

化学方程式：

—工业通常是将Cl₂通入石灰乳中用来制取漂白粉

注意事项：

①工业上为什么用Cl₂来制取漂白粉？

形成比次氯酸更稳定的比次氯酸盐，便于运输、保存

②漂白粉的主要成分是CaCl₂、Ca(ClO)₂，有效成分是Ca(ClO)₂，漂粉精的主要成分是Ca(ClO)₂

③漂白反应原理：

(强酸制弱酸，用盐酸也能反应)

④Ca(ClO)₂易于CO₂、H₂O反应，生成的HClO见光易分解，所以漂粉精、漂白粉都要密封包装，避光、隔潮存放

⑤漂白液、漂白粉、漂粉精既可作漂白棉、麻、纸张的漂白剂，又可作游泳池及环境的消毒剂

⑥在常温下，Cl₂与碱反应的化学方程式一般为：Cl^2＋碱===次氯酸盐＋金属氯化物＋水。但在加热的条件下，Cl₂与氢氧化钠溶液的反应为：

(热碱溶液中)

⑦Cl₂与碱反应时：

，

1 mol Cl₂与足量NaOH反应转移电子数为Na

⑧Ca(ClO)₂与浓HCl反应：

Ca(ClO)₂与稀HCl反应：

向NaCl和NaClO的混合溶液通入稀硫酸：

⑨漂白粉长期露置于空气中，最终会生成氯化钙而失效，有关反应的化学方程式

5、Cl₂与还原性物质反应

①Cl₂与FeCl₂溶液反应：

(除去FeCl₃中FeCl₂)

②Cl₂与KI溶液反应：

(氯气的检验：湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝)

③Cl₂与SO₂的水溶液反应：

④与Na₂S反应：(氧化性：Cl₂﹥S)

⑤与H₂O₂反应：

⑥与NH₃反应：

(检验输氯管道是否发生泄漏)

（四）Cl₂的用途

1、消毒剂、漂白剂、制漂白液、漂白粉、漂粉精——氯气溶于水生成HClO具有强氧化性

2、有机合成，有机化工，如合成塑料、橡胶、人造纤维、农药、燃料、药品等

3、制高纯度的半导体(Si)，高纯度的金属钛

4、制盐酸

（五）氯气的实验室制备

1、实验室制备氯气的反应原理

(1)方法1：

(2)方法2：若无浓盐酸，可用NaCl和浓H₂SO₄代替：

(3)方法3：反应物若无MnO₂，可用其他强氧化剂如KClO₃、Ca(ClO)₂、KMnO₄等代替：

2、实验仪器：

铁架台、酒精灯、石棉网、圆底烧瓶、分液漏斗、导气管、洗气瓶、集气瓶

3、实验装置

(1)发生装置：用分液漏斗、圆底烧瓶等组装的固液加热型制气装置。

(2)净化装置：先用饱和食盐水除去Cl₂中的HCl气体，再用浓硫酸除去Cl₂中的水蒸气。

(3)收集装置：向上排空气法或排饱和食盐水法。

选用收集方法的主要依据是气体的密度和水溶性。因为氯气能溶于水，密度比空气大，所以收集氯气时，不能用排水法，应该用向上排空气法。Cl₂在饱和食盐水中的溶解度较小，也可用排饱和食盐水法收集Cl₂

(4)尾气处理：用 NaOH溶液吸收多余的Cl₂，以防Cl₂污染空气。

氯气有毒，实验室制取氯气时应在密闭系统或通风橱中进行，通常在收集装置的后面连接盛有NaOH溶液的吸收装置

4、验满方法

(1)将湿润的淀粉−碘化钾试纸靠近收集Cl₂的集气瓶瓶口，若观察到试纸立即变蓝，则证明已收集满。

(2)将湿润的蓝色石蕊试纸靠近盛氯气的瓶口，若观察到试纸先变红后褪色，则证明已收集满。

(3)根据氯气的颜色判断是否收集满：若观察到整个集气瓶中充满黄绿色的气体，则证明已收集满。

5、实验室制取氯气的注意事项

(1)为了减少制得的Cl₂中HCl的含量，加热时温度不宜过高，以减少HCl的挥发。

(2)制取时一定要注意反应条件是“浓盐酸”和“加热”，一旦浓盐酸变为稀盐酸，反应将不再发生。

(3)尾气吸收时，不能用澄清石灰水吸收Cl₂，因为澄清石灰水中Ca(OH)₂浓度小，吸收不完全。工业上常采用石灰乳来吸收Cl₂。

(4)必须用浓盐酸，MnO₂与稀盐酸不反应，且随着反应的进行，盐酸浓度变小，无论MnO₂是否足量，盐酸均不能完全反应，反应后的溶液为盐酸和MnCl₂的混合液

(5)浓盐酸中，部分Cl^－的化合价升高，4 mol HCl参加反应，被氧化的Cl^－为2 mol

(6)实验结束后，先使反应停止并通入无害气体，如氮气排出装置中残留的Cl₂，再拆卸装置，避免污染空气