6 第二章氯气(教师版)

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第二章氯气

一、知识梳理

氯气，分子式为C12，摩尔质量7lg ／mol 。 （一）氯气 1、氯气的物理性质

氯气是一种黄绿色、有刺激性气味的气体，能溶于水，常温下1体积水约能溶解2体积氯气，标准状况下氯气的密度是3．214g ／L ，比空气重。氯气容易液化，常压下冷却到一34．6℃(或在常温下加压到6×101．3kPa)，便变成黄色油状的液态氯，继续冷却到一101℃，液态氯就变成了固态氯。

氯气有毒，对人体有强烈的刺激性，吸入少量氯气会刺激鼻腔和喉头黏膜，引起胸痛和咳嗽；吸入较多量氯气会中毒致死。

氯气也可以用来消毒，例如：在自来水生产中通入氯气以杀死各种细菌。

2、氯气的化学性质

【思考】通过氯原子的结构示意图，试推断氯气的化学性质。

【解析】氯原子的最外电子层上有7个电子，容易获得1个电子达到最外层8电子的稳定结构形成氯离子，即：Cl e -

+−−→ Cl -。因此，氯气是一种化学性质很活泼的非金属单质，它具有较强的氧化性，能与多种金属和非金属直接化合，还能与水、碱等化合物起反应。 （1）氯气跟金属的反应

【实验现象1】活泼金属钠在氯气中剧烈燃烧，发出黄光，生成白色固体，放出大量的热。

2Na+C12−−

−→点燃

2NaCl 【实验现象2】较活泼的金属铁在氯气中燃烧，火星四射，产生大量的褐色的烟（氯化铁小颗粒）。 2Fe+3C12

−−−→点燃

23

F e +Cl 3

【实验现象3】较不活泼的金属铜在氯气中也能剧烈燃烧，集气瓶里充满棕黄色的烟(氯化铜的微小晶体)。 Cu+Cl 2

−−−→点燃

CuCl 2

【归纳】大多数金属在点燃或灼热的条件下，都能与氯气发生反应生成高价金属氯化物。

在通常情况下，干燥的氯气不能与铁起反应，因此，可以用钢瓶储存液氯。

（2）氯气跟非金属的反应

【实验现象4】当镁条燃烧所产的强光照射到混合气体时，瓶中的氢气和氯气迅速化合生成氯化氢气体，放出大量的热，而发生爆炸。可以看到，塑料片向上弹起。

H 2+C12

−−−→光照

2HCl

【实验现象5】发现纯净的氢气可以在氯气中安静地燃烧，发出苍白色的火焰。且反应生成的氯化氢气体与空气里水蒸气结合，在瓶口形成白雾。

H 2+C12−−

−→点燃

2HCl

【实验现象6】点燃的红磷能在氯气中燃烧，产生白色的烟雾。

2P+3Cl 2−−

−→点燃

2PCl 3(无色小液滴) 2P+5Cl 2−−

−→点燃

2PCl 5 (固体小颗粒) 【归纳】氯气可与许多非金属单质直接化合。

(3)氯气跟水的反应

氯气能溶解于水，并与水发生反应，氯气的水溶液叫做氯水。氯水呈黄绿色并有刺激性气味。氯水中因溶有氯气分子而呈黄绿色，部分氯气与水起反应，生成盐酸和次氯酸(HClO)。

C12+H 2O 垐?噲?HCl+HClO

可逆反应：这种在同一条件下，同时向正、逆两个方向进行的化学反应。 【思考】氯水中含有哪些分子和离子？

【解析】分子：H 2O 、Cl 2、HClO ；离子：H +、Cl -、ClO -、OH -

【实验现象7】取干燥的和湿润的有色布条各一条，分别放入两个集气瓶中，然后通入氯气，现象为：干燥的色布不褪色，而湿润的色布却褪色了。

【实验现象8】在一块色布上，滴上一滴盐酸，色布不褪色。

【归纳】漂白并不是氯气跟色素直接反应的结果，而是氯气跟水反应生成的新物质作用的结果。盐酸本身无漂白作用，所以能使色布褪色发生漂白的是次氯酸。

(4)氯气跟碱的反应

氯气是有毒气体，实验室中常用氢氧化钠溶液来吸收氯气的尾气，反应生成氯化钠和次氯酸钠(NaClO)。 Cl 2+2NaOH →NaCl+NaClO+H 2O

氯气跟热的浓碱液反应的化学方程式为： 3C12+6NaOH

∆−−→5NaCl+NaClO 3+3H 2O

工业上生产的漂粉精[-CaCl 2和Ca(C1O)2的混合物是通过氯气与消石灰作用制成的：

2C12+2Ca(OH)2→CaCl 2+Ca(C1O)2+2H 2O

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3、氯气的制法

实验室里用二氧化锰与浓盐酸在加热条件下反应制取氯气。

MnO 2+4HCl(浓)∆

−−

→MnCl 2+C12↑+2H 2O 下图为实验室氯气的发生、干燥、收集及尾气处理过程的装置。

试剂： 饱和NaCl 溶液 浓H 2SO 4 NaOH 溶液 用途： 除HCl 除水 吸收尾气 实验室里也常用下列反应来制取氯气： KClO 3+6HCl(浓) →KCl+3C12↑+3H 2O

2KMnO 4+16HCl(浓) →2KCl+2MnCl 2+5C12↑+8H 2O 【注意】上述反应中均使用浓盐酸，用稀盐酸不能制得氯气。

工业制氯气常用电解饱和食盐水的方法得到： 2NaCl+2H 2O −−−→通电

2NaOH+H 2↑+Cl 2↑

4、氯气的用途

氯气是一种重要的化工原料，具有广泛的用途。用于消毒，制造盐酸、漂粉精、农药以及制造氯仿等有机溶剂。

(二)次氯酸和漂粉精 1、次氯酸

次氯酸是一种不稳定的弱酸，容易分解放出氧气。当氯水受到日光照射时，次氯酸的分解速率加快。

2HClO −−

−→光照

2HCl+O 2↑ 【思考】新制的氯水与久置的氯水在成分上有何不同? 【解析】新制氯水中存在分子：H 2O 、Cl 2、HClO ；离子：H +、Cl -、ClO -、OH -。而次氯酸不稳定分解生成

HCl

和水，所以久置氯水中的主要成分是

H 2O 、H +、Cl -。

【用途】次氯酸还是一种很强的氧化剂，具有很强的杀菌消毒能力，能杀死水里的病菌，所以自来水常用氯液(1m 。水里约通人2g 氯气)来杀菌消毒。次氯酸的强氧化性还能使某些染料和有机色素褪色，可用作棉、麻和纸张等 物品的漂白剂。但次氯酸不稳定，难以保存，而次氯酸盐比次氯酸要稳定，容易存放，故工业上将其制成盐——

漂粉精来使用。 2、漂粉精

漂粉精是次氯酸钙、少量氯化钙和氢氧化钙等的混合物，其中有效成分是次氯酸钙。次氯酸钙在酸性溶液中可以生成具有强氧化性的次氯酸，起到漂白、杀菌作用。 Ca(ClO)2+2HCl →CaCl 2+2HClO

在潮湿的空气里，次氯酸钙与空气里的二氧化碳和水蒸气反应也会生成次氯酸。 Ca(ClO)2+CO 2+H 2O →CaCO 3↓+2HClO 酸性比较：次氯酸的酸性<碳酸

【思考】密封不好或久置的漂粉精主要成分是什么，还会有漂白作用吗? 【解析】密封或久置的漂粉精将失效。

【用途】漂粉精主要用于游泳池水和饮用水的消毒、防止工业冷却水中菌藻的滋生、食品工业的环境消毒以及用作家庭、学校、医院及公共场所的清洁卫生剂。次氯酸钠也具有较强的氧化性，工业织物的漂白通常用次氯酸钠。

二、典型例题

【例1】将氯水分别加到下列溶液中：(A)紫色石蕊溶液；(B)FeCl 2溶液；(C)AgNO 3溶液；(D)Na 2CO 3溶液，观察有何变化，写出有关的化学方程式。

【解析】解本题首先应弄清楚氯水的成分。氯水是氯气的水溶液，由于Cl 2与水发生反应部分生成盐酸和次氯酸，因而溶液中存在有Cl 2、H 2O 、HClO 分子以及电离出的H +、Cl -、ClO -(还会有很少量的OH -)等，这些离子各有不相同的性质。

答案：(A)紫色石蕊溶液先变红色(由于H +作用)而后红色褪去变为无色溶液(由于HClO 的氧化作用引起)；(B)溶液由浅绿色变为黄色，由于2FeCl 2+Cl 2→2FeCl 3，生成FeCl 3而显黄色；(C)有白色沉淀生成，因为AgNO 3+HCl →AgCl ↓+HNO 3；(D)有气泡产生，由于Na 2CO 3+2HCl →2NaCl+CO 2↑+H 2O 反应生成CO 2。 【例2】用自来水养金鱼时通常先将自来水日晒一段时间后再注入鱼缸，其目的是( ) A ．利用紫外线杀死水中的细菌 B ．提高水温，有利金鱼生长 C ．增加水中氧气的含量 D ．促使水中的次氯酸分解

【解析】自来水常用氯气作消毒剂，氯气溶于水会与水反应生成次氯酸，次氯酸是强氧化剂，它的存在对金鱼的生长有害，而次氯酸见光易分解。答案是D 。

三、课堂练习

1．关于Cl -和Cl 2性质中，下列说法正确的是( ) A ．C1-无毒，Cl 2有毒 B ．都能与钠反应 C ．都呈黄绿色 D ．都有刺激性气味 2．把氯气不断通人石蕊溶液中，出现的现象是( ) A ．溶液变红 B ．溶液变蓝

C ．溶液先红后变白

D ．溶液先红后无色

3．有毒氯气在一战期间曾被法西斯制成毒气弹，爆炸时，通常可采用的防御办法是( ) A ．人、畜集中到低洼的地方躲避 B ．人、畜多饮豆浆和牛奶 C ．人、畜应躲到较高的地方去 D ．用肥皂水浸湿软布蒙面 4．下列微粒或物质中，化学性质最活泼的是( ) A ．氯离子 B ．氯原子 C ．氯分子 D ．液氯