氯气的化学性质

氯气的化学性质

1．氯气是一种非常活泼的气体

学习氯气的化学性质时，总要配合一定数量的化学实验，同学们应充分利用作为知识第一来源（或直接来源）的化学实验，通过对实验的仔细观察去认识事物。你会注意到，氯气与许多类物质都能反应，如金属（钠、铁、铜等），非金属（氢气、磷等），化合物（水、碱等）。这说明氯气是一种非常活泼的气体。课本上指出，氯气与绝大多数金属都能发生反应。这种反应上的活性，比我们熟知的氧气还要高。

可以通过归纳整理，将氯气的化学性质的知识网络建立起来，如图：

2．氯气的强氧化性

从对上述氯气参加的化学反应的分析看，大多数情况下，氯元素都是从单质（0价）变为具有负化合价的化合物，其本质过程可以用电子式表示：

由此可见，氯原子在反应中得到一个电子，而变为—1价的阴离子，这是氯气氧化性的本质，也是反应规律。

为什么说氯气具有强的氧化性呢？可以从这样几个方面去理解：①在发生氯原子夺电子的反应（即表现氯气氧化性）时，反应所需的条件不高，反应较易进行，说明此过程比较容易发生，从而说明氯气具有强的氧化性；②氯气参加的反应，一般进行的较为剧烈，放出的热量也比较大（通常伴有发光发热现象），这说明参加反应的物质内贮存的能量比较高（叫做内能），这也是理解氯气强氧化性原因的一个角度—即能量角度；③从具体反应入手，也可分析氯气的强氧化性。首先，氯气可以与活泼金属反应，例如钢，还能与不太活泼的金属铜反应。在与变价金属元素反应时，氯气总是将金属氧化为较高的价态：

23Cl 2Fe 32FeCl

在上述反应中，Fe 总是被氧化为+3价，而不会有+2价的铁生成。

例1自来水厂一般是用氯气对自然水进行消毒的。然而残留在水中的氯气会对人们的生产生活产生不良影响。不过，在消毒后的“降尘”处理中，会向留有残氯的水中加入一定量的硫酸亚铁，目的之一就是除去水中的残氯。试对其中的原理加以解释，写出有关的化学方程式。

解析：我们已经知道，单质铁与氯气反应可以被氧化为高价铁，而不是低价的亚铁。

当溶解在水的氯气遇到硫酸亚铁中的亚铁离子时，将能很容易地将其氧化为+3价的+

3Fe ，同时，氯气本身被还原为－1价的-Cl 。

答案：氯气是具有很强氧化性的，当用4FeSO 处理含2Cl 的水时，亚铁被氧化为高价铁。其化学方程式为： 3342242FeCl )(S O 2Fe 3Cl 6FeS O +=+

第二，氯气除可与金属顺利反应以外，还可以与其它非金属反应，生成非金属氯化物。一般来说，非金属是以夺电子为主的，但遇到氯气后却能被其氧化。因此，这更能说明氯气氧化性之强。例如红磷与氯气可顺利反应。如果红磷是干燥的，则放入氯气中不长时间，就会自动起反应。其反应产物木仅有低价的3PCl ，若氯气足量，则所有磷元素将全部被氧化为价态更高的5PCl 。作为一个典型的实例，氯气甚至能够将同为强氧化剂的溴单质氧化而生成卤素的互化物氯化溴：BrCl 。如果使碘与过量的氯气反应，则会使碘元素被氧化到更高的价态，形成3ICl 等。

氯气和水的反应较为特殊。氯气与水反应的产物为盐酸和次氯酸（HClO ）：

HClO HCl O H Cl 22+=+

从化合价上分析，盐酸中氯元素的化合价为—1价，次氯酸中的氯元素的化合价为+l 价。反应中，氢元素和氧元素都没有变价（分别仍为+1价和—2价），而对2Cl 中的氯元素而言，有50%降价，50%升价。我们把这种氧化还原反应叫做“自身氧化还原反应”，又叫做“歧化反应”。这个反应中生成的HClO 是一种很弱的酸，它的酸性比同浓度的32CO H 还要弱，因此，这个反应进行到一定程度后就达到了一种“平衡状态”（以后会学到），而不能使2Cl 和O H 2完全反应，全部生成HCl 和HClO 。事实上，他和2Cl 水中的HClO 的浓度是很低的。不过HClO 具有不稳定性，在光照的条件下发生分解反应：

↑+=2O 2HCl 2HClO

HClO 分解使其浓度下降，使2Cl 与O H 2的反应得以继续进行，最终使2Cl 全部反应掉。这两个过程可以用“方程式叠加”的方法理解：

HClO HCl O H Cl 22+=+ ①

2HClO

2O 2HCl + ②

①×2 + ②： O 2H 2Cl 22+↑+2O 4HCl ③

这个反应从形式上看与2F 和O H 2的反应很类似，不过应把反应③当作一个“总反应式”

去理解，它应分为①、②两步进行，而不是像2F 与O H 2那样一步进行的，而且反应②比反应①要慢，并且需要光照的条件才行。

在分析了氯气与水的反应后，就不难理解碱与氯气的反应。

如果向氯水中加入NaOH 溶液，就会发现氯水的颜色马上褪去。这可以理解为，氯水中的两种酸与HClO 迅速反应生成NaCl 和NaClO ，从而使氯气和水的反应迅速完成。也就是说氯气与HClO 反应可以理解为氯气与水的反应和中和反应的叠加。总反应为：

NaClO NaCl 2NaOH Cl 2+=+

不过这个反应进行得非常快，一般不把它理解为“分步反应”。