氯气的性质
1、结构:
氯气是由两个氯原子构成的双原子分子,为含有非极性键的非极性分子(Cl2),氯原子的最外层7个电子,在反应中易得到(或共用)1个电子。
2、物理性质:
氯气是一种黄绿色、有刺激性气味的气体,密度大于空气,可溶于水(1体积水约溶解2体积氯气),难溶于饱和食盐水,易液化,液化得到的物质称为液氯。
3、化学性质:
(1)酸性气体:
a、与水反应生成酸:
【注意】HClO为弱酸,故书写离子反应时候不拆,该反应为可逆反应。
b、与碱溶液反应生成盐:
Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O
该反应的应用为①氯气的尾气处理(NaOH溶液吸收);②84消毒液(主成分为NaClO,具有杀菌漂白作用)的制备。
2Cl2+2Ca(OH)2=CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O
该反应的应用为漂白粉的工业生产,工业上将氯气通入石灰乳(消石灰)中制备漂白粉;漂白粉/漂粉精(较纯的漂白粉)的主要成分都为CaCl2+Ca(ClO)2,有效成分为Ca(ClO)2。
(2)强氧化性:
a、与金属单质化合:氯气具有很强的氧化性,能够氧化绝大多数金属单质
【注意】
①氯气的强氧化性导致其与变化金属反应时,生成的是金属高价态的氯化物;
②金属可以在氯气中燃烧,说明氯气具有助燃性;
③氯气可以和Fe反应,但是常温下不反应,因此液氯一般用钢瓶储存,但是使用
前,需要将钢瓶彻底干燥。
b、与非金属单质化合:氯气也能够氧化一些非金属单质。
Cl2+H2=2HCl
【注意】该反应的条件不同,现象也不相同:
①在强光照条件下,会发生爆炸;
②点燃条件下,H2在Cl2中安静的燃烧,发出苍白色的火焰,同时会有白雾生成;
③该反应用于工业上制备盐酸,将Cl2在过量的H2中点燃,用水吸收生成的HCl就能够得到盐酸。
c、非金属单质之间的置换:
非金属单质也能够像金属单质一样发生类似的置换反应,非金属单质的活泼性(氧化性)强弱关系为Cl2>Br2>I2>S,因此有如下反应:
Cl2+2Br-=2Cl-+Br2
Cl2+2I-=2Cl-+I2(氯气能够使得湿润的淀粉—KI试纸变蓝)
d、与常见的还原剂的反应:
Cl2+2Fe2+=2Cl-+2Fe3+
SO2+Cl2+2H2O=2HCl+H2SO4
(3)其他:毒性、助燃性。
4、用途:氯气常用于生产漂白粉、消毒液以及自来水的净化,有机合成中的重要原料,生产橡胶塑料等。
5、制备:
(1)工业制备:电解饱和食盐水
(2)实验室制备:
a、原理:用强氧化剂氧化Cl-得到氯气,常见的反应如下:
KClO3+6HCl(浓)= KCl+3C12↑+3H2O
2KMnO4+16HCl(浓)=2KCl+2MnCl2+5C12↑+8H2O
NaClO+2HCl(浓)=NaCl+H2O+C12↑
【注意】实验室一般用第一种方法制备氯气,通过对比反应条件,可得到MnO2的氧化性弱于其它物质(反应需要加热);反应4中NaClO为84消毒液的主要成分,洁厕灵(威猛先生)中含有HCl,因此在家庭生活中严禁两者混合使用。
b、试剂:浓盐酸和MnO2,稀盐酸和MnO2不反应。
c、发生装置:固液加热制气型,使用的仪器主要有圆底烧瓶、分液漏斗、铁架台、石棉网、酒精灯。
d、净化装置:制备得到的氯气中含有挥发出来的HCl和水蒸气,因此需要分别除去,可将气体依次通过饱和食盐水(除去HCl)和浓硫酸(除去水蒸气)的洗气瓶。
e、收集方法:因为氯气可溶于水,密度大于空气,且有毒,因此一般采取带塞子的向上排空气法,也可用排饱和食盐水的方法收集氯气。
f、验满方法:一般不采用观察法(观察到整个集气瓶内都已充满黄绿色气体),通常在集气瓶口放一湿润的淀粉碘化钾试纸,若底纸变蓝则说明集气瓶内已收集满氯气
2KI+Cl2=2KCl+I2 (I2遇淀粉变蓝色)
g、尾气处理:NaOH溶液吸收