氯气的性质
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氯气
一、组成结构
1．原子结构：氯原子最外层有7个电子，反应中易得到1个电子．
2．分子结构：氯气分子为双原子分子，分子式Cl2．
3．离子结构：氯离子最外层有8个电子，因而很稳定．
思考：从氯原子最外层有7个电子，易形成8电子稳定结构来思考氯气是双原子分子的原因．
答案：两个氯原子最外层都有7个电子，都欲形成8电子稳定结构，共用一对电子恰都能满足要求．由此也知：Cl2分子比Cl原子稳定．
二、物理性质
1．在通常情况下：氯气是黄绿色的气体、氯气有毒、并有刺激性气味、密度比空气大、熔沸点较低、能溶于水易溶于有机溶剂、在压强为101kPa、温度为-34.6℃时易液化。如果将温度继续冷却到-101℃时，液氯变成固态氯。1体积水在常温下可溶解2体积氯气．
2．氯气有毒，闻有毒气体气味的方法是(扇动法)：用手轻轻在瓶口扇动，使极少量的气体飘进鼻孔．
思考：和其他学习过的气体相对比，氯气的物理性质有哪些“特性”?
答案：有色、易液化．
三、化学性质
1．与金属反应
2Na＋Cl2＝2NaCl (现象：剧烈燃烧，白烟)
Cu＋Cl2＝CuCl2 (现象：剧烈燃烧，棕色烟)
2Fe＋3Cl2＝2FeCl3
思考：(1)上述反应中，氯元素的化合价变动有何共同特点?为什么?Cl2作什么剂?
(2)对比铁跟盐酸的反应，铁跟氯气的反应体现了氯气的什么性质?
答案：(1)都从0价→－1价．因为最外层有7e－，易得到1e－达到8e－稳定结构．Cl2作氧化剂．
(2)体现了Cl2的氧化性比HCl强，是强氧化剂．
2．与非金属反应
燃烧：发光、发热的剧烈化学反应．
思考：(1)氢气和氯气反应，在点燃和光照条件下反应的现象为什么不同?
(2)怎样用实验证明HCl气体极易溶于水?
答案：(1)二者混合程度不同、接触面积不同所致．
点燃氢气放入氯气中，氢气分子只在导管口跟少量氯气分子接触而化合成氯化氢分子，同时产生少量的热，不能爆炸，呈苍白色火焰．当点燃氢气与氯气的混合气体时，大量的氢分子与氯分子接触，迅速化合而产生大量的热，使气体体积急剧膨胀而发生爆炸．
(2)将盛HCl的试管倒置于水槽中，水面慢慢上升至满．
3．与水反应
在该反应中，氧化剂是Cl2，还原剂是Cl2，改写成离子反应方程式是：Cl2＋H2O
H＋＋Cl－＋HClO
(1)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－．
(2)次氯酸的性质
①弱酸性：是一元弱酸，属弱电解质，酸性弱于碳酸．
HClO＋NaOH＝NaClO＋H2O
NaClO＋HCl＝HClO＋NaCl
2NaClO＋CO2＋H2O＝Na2CO3＋2HClO
②不稳定性：
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．
③强氧化性：HClO能氧化许多物质．
④杀菌漂白性：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．
思考：(1)液氯和氯水是一种物质吗？
答案：不是．液氯是Cl2在加压或冷却时变成的液态Cl2，是纯净物，而氯水是氯气溶于水中形成的溶液，是混合物．
(2)①怎样证明新制氯水中含有大量Cl2？
②用实验证明氯气能与水反应．
答案：①观察氯水颜色，呈黄绿色，此即氯气的颜色，说明新制氯水中含大量Cl2．
②向新制的氯水中加AgNO3溶液．若产生白色沉淀，说明氯水中含有Cl－，即有部分氯气与水反应了．
Cl2＋H2O＝HCl＋HClO
AgNO3＋HCl＝AgCl↓＋HNO3
另法：也可向新制氯水中放入一红布条或滴入几滴品红溶液，若布条或品红褪色，说明新制氯水中有HClO，即Cl2与水发生了反应．
(3)氯水中有多种化学物质，故性质较复杂．下列现象各是基于哪种物质的什么性质?
①氯水能使紫色石蕊试液先变红后褪色．
②向氯水中滴加饱和NaHCO3溶液，有气泡出现．
③向氯水中滴入AgNO3溶液，产生白色沉淀．
答案：①H＋、HClO ②H＋ ③Cl－
4．与碱溶液反应
a.Cl2＋2NaOH＝NaCl＋NaClO＋H2O
b.2Cl2＋2Ca(OH)2＝CaCl2＋Ca(ClO)2＋2H2O
上述两反应中，Cl2作氧化剂和还原剂．
漂白粉：(1)有效成分是Ca(ClO)2
(2)漂白原理
c.Ca(ClO)2＋CO2＋H2O＝CaCO3↓＋2HClO
(3)久置失效的原因(用反应式说明)
Ca(ClO)2＋CO2＋H2O＝CaCO3↓＋2HClO；2HclO 2HCl＋O2↑．
(4)保存方法：隔绝空气密封保存．
将上述a、b、c三反应改写成离子方程式：
a.Cl2＋2OH－＝Cl－＋ClO－＋H2O
b.Cl2＋2OH－＝Cl－＋ClO－＋H2O
c.Ca2＋＋2ClO－＋CO2＋H2O＝CaCO3↓＋2HClO
思考：(1)实验室常用NaOH溶液吸收或除去多余的氯气，为什么?
(2)分别向漂白粉溶液中通入少量和足量CO2气体，产生的现象一样吗?为什么?
答案：(1)Cl2有毒污染环境，Cl2可以跟NaOH溶液反应从而除去Cl2．
(2)不一样，通入过量CO2没有沉淀生成，CaCO3＋CO2＋H2O＝Ca(HCO3)2．
四、用途
学习物质的用途要与其性质紧密联系，因为性质决定用途．下列Cl2的用途各是基于Cl2的什么性质?
用于消毒——溶于水生成的HClO具有强氧化性；
制盐酸——与H2反应生成HCl；
制漂白粉——与Ca(OH)2反应；
制多种农药；
制氯仿等有机溶剂；
制塑料等．
思考：工业制漂白粉为什么选用Ca(OH)2而不选用NaOH?而吸收Cl2防止中毒或污染空气却选用NaOH溶液而不选用Ca(OH)2?
答案：Ca(OH)2价廉易得、成本较低；NaOH溶液碱性强、吸收效率高．
五、实验室制法
1．反应原理�321
该反应中，氧化剂是MnO2，还原剂是HCl，请标出电子转移的方向和数目．
强调：MNO2跟浓盐酸在共热的条件下才反应生成Cl2，稀盐酸不与MNO2反应．
这是由于稀盐酸的还原性比浓盐酸弱，不能被MnO2氧化．
2．仪器装置
制取 净化 收集 吸收
3．收集方法
(1)向上排空气法
(2)排饱和食盐水法
排气法收集是基于Cl2的密度比空气大；Cl2在饱和食盐水中的溶解度约是在水中溶解度的 ，故也可用排饱和食盐水法收集，也常用饱和食盐水除去Cl2中的HCl杂质．
4．尾气吸收
(1)尾气吸收的原因是Cl2有毒，易污染空气．
(2)吸收发生的反应是2NaOH＋Cl2＝NaCl＋NaClO＋H2O．
说明：工业制法2NaCl＋2H2O 2NaOH＋H2↑＋Cl2↑
六、氯离子的检验
1．试剂：AgNO3溶液，稀HNO3．
2．原理：Ag＋＋Cl－＝AgCl↓，AgCl不溶于稀HNO3．
3．方法：先在被检液中加稀硝酸酸化，再滴入AgNO3溶液．
4．结论：若按上述方法操作，见到溶液中出现白色沉淀，则得被检液中含有Cl－．
一、组成结构
1．原子结构：氯原子最外层有7个电子，反应中易得到1个电子．
2．分子结构：氯气分子为双原子分子，分子式Cl2．
3．离子结构：氯离子最外层有8个电子，因而很稳定．
思考：从氯原子最外层有7个电子，易形成8电子稳定结构来思考氯气是双原子分子的原因．
答案：两个氯原子最外层都有7个电子，都欲形成8电子稳定结构，共用一对电子恰都能满足要求．由此也知：Cl2分子比Cl原子稳定．
二、物理性质
1．在通常情况下：氯气是黄绿色的气体、氯气有毒、并有刺激性气味、密度比空气大、熔沸点较低、能溶于水易溶于有机溶剂、在压强为101kPa、温度为-34.6℃时易液化。如果将温度继续冷却到-101℃时，液氯变成固态氯。1体积水在常温下可溶解2体积氯气．
2．氯气有毒，闻有毒气体气味的方法是(扇动法)：用手轻轻在瓶口扇动，使极少量的气体飘进鼻孔．
思考：和其他学习过的气体相对比，氯气的物理性质有哪些“特性”?
答案：有色、易液化．
三、化学性质
1．与金属反应
2Na＋Cl2＝2NaCl (现象：剧烈燃烧，白烟)
Cu＋Cl2＝CuCl2 (现象：剧烈燃烧，棕色烟)
2Fe＋3Cl2＝2FeCl3
思考：(1)上述反应中，氯元素的化合价变动有何共同特点?为什么?Cl2作什么剂?
(2)对比铁跟盐酸的反应，铁跟氯气的反应体现了氯气的什么性质?
答案：(1)都从0价→－1价．因为最外层有7e－，易得到1e－达到8e－稳定结构．Cl2作氧化剂．
(2)体现了Cl2的氧化性比HCl强，是强氧化剂．
2．与非金属反应
燃烧：发光、发热的剧烈化学反应．
思考：(1)氢气和氯气反应，在点燃和光照条件下反应的现象为什么不同?
(2)怎样用实验证明HCl气体极易溶于水?
答案：(1)二者混合程度不同、接触面积不同所致．
点燃氢气放入氯气中，氢气分子只在导管口跟少量氯气分子接触而化合成氯化氢分子，同时产生少量的热，不能爆炸，呈苍白色火焰．当点燃氢气与氯气的混合气体时，大量的氢分子与氯分子接触，迅速化合而产生大量的热，使气体体积急剧膨胀而发生爆炸．
(2)将盛HCl的试管倒置于水槽中，水面慢慢上升至满．
3．与水反应
在该反应中，氧化剂是Cl2，还原剂是Cl2，改写成离子反应方程式是：Cl2＋H2O
H＋＋Cl－＋HClO
(1)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－．
(2)次氯酸的性质
①弱酸性：是一元弱酸，属弱电解质，酸性弱于碳酸．
HClO＋NaOH＝NaClO＋H2O
NaClO＋HCl＝HClO＋NaCl
2NaClO＋CO2＋H2O＝Na2CO3＋2HClO
②不稳定性：
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．
③强氧化性：HClO能氧化许多物质．
④杀菌漂白性：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．
思考：(1)液氯和氯水是一种物质吗？
答案：不是．液氯是Cl2在加压或冷却时变成的液态Cl2，是纯净物，而氯水是氯气溶于水中形成的溶液，是混合物．
(2)①怎样证明新制氯水中含有大量Cl2？
②用实验证明氯气能与水反应．
答案：①观察氯水颜色，呈黄绿色，此即氯气的颜色，说明新制氯水中含大量Cl2．
②向新制的氯水中加AgNO3溶液．若产生白色沉淀，说明氯水中含有Cl－，即有部分氯气与水反应了．
Cl2＋H2O＝HCl＋HClO
AgNO3＋HCl＝AgCl↓＋HNO3
另法：也可向新制氯水中放入一红布条或滴入几滴品红溶液，若布条或品红褪色，说明新制氯水中有HClO，即Cl2与水发生了反应．
(3)氯水中有多种化学物质，故性质较复杂．下列现象各是基于哪种物质的什么性质?
①氯水能使紫色石蕊试液先变红后褪色．
②向氯水中滴加饱和NaHCO3溶液，有气泡出现．
③向氯水中滴入AgNO3溶液，产生白色沉淀．
答案：①H＋、HClO ②H＋ ③Cl－
4．与碱溶液反应
a.Cl2＋2NaOH＝NaCl＋NaClO＋H2O
b.2Cl2＋2Ca(OH)2＝CaCl2＋Ca(ClO)2＋2H2O
上述两反应中，Cl2作氧化剂和还原剂．
漂白粉：(1)有效成分是Ca(ClO)2
(2)漂白原理
c.Ca(ClO)2＋CO2＋H2O＝CaCO3↓＋2HClO
(3)久置失效的原因(用反应式说明)
Ca(ClO)2＋CO2＋H2O＝CaCO3↓＋2HClO；2HclO 2HCl＋O2↑．
(4)保存方法：隔绝空气密封保存．
将上述a、b、c三反应改写成离子方程式：
a.Cl2＋2OH－＝Cl－＋ClO－＋H2O
b.Cl2＋2OH－＝Cl－＋ClO－＋H2O
c.Ca2＋＋2ClO－＋CO2＋H2O＝CaCO3↓＋2HClO
思考：(1)实验室常用NaOH溶液吸收或除去多余的氯气，为什么?
(2)分别向漂白粉溶液中通入少量和足量CO2气体，产生的现象一样吗?为什么?
答案：(1)Cl2有毒污染环境，Cl2可以跟NaOH溶液反应从而除去Cl2．
(2)不一样，通入过量CO2没有沉淀生成，CaCO3＋CO2＋H2O＝Ca(HCO3)2．
四、用途
学习物质的用途要与其性质紧密联系，因为性质决定用途．下列Cl2的用途各是基于Cl2的什么性质?
用于消毒——溶于水生成的HClO具有强氧化性；
制盐酸——与H2反应生成HCl；
制漂白粉——与Ca(OH)2反应；
制多种农药；
制氯仿等有机溶剂；
制塑料等．
思考：工业制漂白粉为什么选用Ca(OH)2而不选用NaOH?而吸收Cl2防止中毒或污染空气却选用NaOH溶液而不选用Ca(OH)2?
答案：Ca(OH)2价廉易得、成本较低；NaOH溶液碱性强、吸收效率高．
五、实验室制法
1．反应原理�321
该反应中，氧化剂是MnO2，还原剂是HCl，请标出电子转移的方向和数目．
强调：MNO2跟浓盐酸在共热的条件下才反应生成Cl2，稀盐酸不与MNO2反应．
这是由于稀盐酸的还原性比浓盐酸弱，不能被MnO2氧化．
2．仪器装置
制取 净化 收集 吸收
3．收集方法
(1)向上排空气法
(2)排饱和食盐水法
排气法收集是基于Cl2的密度比空气大；Cl2在饱和食盐水中的溶解度约是在水中溶解度的 ，故也可用排饱和食盐水法收集，也常用饱和食盐水除去Cl2中的HCl杂质．
4．尾气吸收
(1)尾气吸收的原因是Cl2有毒，易污染空气．
(2)吸收发生的反应是2NaOH＋Cl2＝NaCl＋NaClO＋H2O．
说明：工业制法2NaCl＋2H2O 2NaOH＋H2↑＋Cl2↑
六、氯离子的检验
1．试剂：AgNO3溶液，稀HNO3．
2．原理：Ag＋＋Cl－＝AgCl↓，AgCl不溶于稀HNO3．
3．方法：先在被检液中加稀硝酸酸化，再滴入AgNO3溶液．
4．结论：若按上述方法操作，见到溶液中出现白色沉淀，则得被检液中含有Cl－．
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