氯氣和氯化氫

1、氯氣和氯化氫（一）氯氣1、氯原子結(jié)構(gòu)及氯分子結(jié)構(gòu) （1）氯原子核內(nèi)有17個(gè)質(zhì)子，核外有17個(gè)電子，其原子結(jié)構(gòu)示意圖為：?？芍仍幼钔怆娮訉由嫌?個(gè)電子，且原子半徑較小，在化學(xué)反應(yīng)中易得到1個(gè)電子。因此氯原子是很活潑的原子，氯元素是活潑的非金屬元素。 （2）氯分子結(jié)構(gòu) 由于氯原子最外層為7個(gè)電子，通常狀況下兩個(gè)氯原子共用一對電子形成共價(jià)分子Cl2。又由于兩個(gè)氯原子對電子對有相同的吸引力 ，所以在氯分子中共用電子對在兩個(gè)氯原子正中間。2、氯氣的性質(zhì)（1）氯氣的物理性質(zhì) 通常狀況下是黃綠色有刺激性氣味的氣體，氯氣有毒。 易液化，氯氣在1.01×105 Pa、34.6時(shí)變成液氯。 氯氣的密

2、度比空氣的密度大。 能溶于水，常溫時(shí)1體積水約能溶解2體積氯氣。（2）氯氣的化學(xué)性質(zhì) 氯氣與金屬的反應(yīng)2Na+Cl22NaCl （白煙）Cu+Cl2CuCl2 （棕黃色煙）2Fe+3Cl22FeCl3（棕褐色煙）氯氣還能跟K、Ca、Mg、Al 、Zn等金屬反應(yīng)。注意，氯氣把Cu、Fe氧化到高價(jià)態(tài)。 氯氣與非金屬的反應(yīng)H2+Cl22HCl（純凈的H2在Cl2中安靜地燃燒，產(chǎn)生蒼白色火焰，并有白霧生成。）H2+Cl22HCl （H2與Cl2的混合氣光照時(shí)爆炸，并產(chǎn)生白霧。）2P+3Cl22PCl3 （液體）PCl3+Cl2 = PCl5 （固體）2P+5Cl22PCl5 （固體）磷在氯氣中燃燒時(shí)，

3、會產(chǎn)生白色煙霧。由一些金屬、非金屬在氯氣中燃燒的實(shí)驗(yàn)，可知燃燒不一定有氧氣參加。一切發(fā)光、發(fā)熱的劇烈的化學(xué)反應(yīng)，都可以叫做燃燒。氯氣與水的反應(yīng)氯氣溶于水得到黃綠色溶液氯水。在氯水中有一少部分Cl2與水反應(yīng)，大部分以Cl2分子存在，所以氯水中的主要溶質(zhì)是Cl2。Cl2+H2O = HCl+HClO新制的氯水中存在Cl2、H2O、HClO、H+、Cl、ClO、OH等微粒。HClO（次氯酸）是一種弱酸，其酸性比碳酸還弱。HClO也是一種不穩(wěn)定的酸，容易分解放出O2，光照時(shí)分解速率加快2HClO2HCl+O2，因此長久放置的氯水中HClO減少，HCl增多。HClO有強(qiáng)氧化性，可以用來殺菌消毒，也可用作

4、漂白劑。注意，Cl2本身沒有漂白性，只有當(dāng)Cl2 溶于水并和水反應(yīng)生成HClO時(shí)，才有殺菌和漂白作用。Cl2中不存在HClO，故無漂白性，嚴(yán)格地說應(yīng)當(dāng)是HClO具有漂白性。氯氣與堿的反應(yīng) 2Cl2+2Ca(OH)2 = CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O（工業(yè)上制取漂白粉的反應(yīng)） Cl2+2NaOH = NaCl+NaClO+2H2O（實(shí)驗(yàn)室制取Cl2時(shí)尾氣吸收的反應(yīng)）注意，Cl2與堿溶液的反應(yīng)與Cl2與水的反應(yīng)有著密切的聯(lián)系，它可由后者推導(dǎo)出來： Cl2+H2O = HCl+HClO HCl+NaOH = NaCl+H2O HClO+NaOH = NaClO+H2O將上列三個(gè)化學(xué)方程式合

5、并，便可得到： Cl2+2NaOH = NaCl+NaClO+H2O在這一反應(yīng)中，Cl2中氯的化合價(jià)既升高（生成物NaClO中的Cl為+1價(jià)）又降低（生成物NaCl中的Cl為1價(jià)），所以Cl2既是氧化劑，又是還原劑。此反應(yīng)常稱為歧化反應(yīng)。Cl2與H2O反應(yīng)和Cl2與堿溶液反應(yīng)又有很大區(qū)別：Cl2與H2O的反應(yīng)很不完全，Cl2與H2O可以大量共存；但Cl2與堿溶液反應(yīng)得很快而且完全，Cl2與堿溶液不可能共存。氯氣與某些化合物的反應(yīng) H2S+Cl2 = 2HCl+S此反應(yīng)在氣態(tài)或溶液中都能進(jìn)行，在氣態(tài)時(shí)反應(yīng)生成淡黃色固體硫，在溶液中因生成的硫不溶于水而使溶液渾濁。 2NaBr+Cl2 = 2NaC

6、l+Br23、漂白粉（1）工業(yè)上制取漂白粉的反應(yīng)： 2Cl2+2Ca(OH)2 = CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O（2）漂白粉的主要成分：CaCl2和Ca(ClO)2（3）漂白粉的有效成分：Ca(ClO)2 Ca(ClO)2比HClO穩(wěn)定，容易保存。Ca(ClO)2能溶于水。（4）漂白粉的主要用途：殺菌、消毒、漂白。（5）漂白粉的漂白原理和使用方法：漂白粉中的Ca(ClO)2本身是沒有漂白性的，只有將Ca(ClO)2轉(zhuǎn)化為HClO，才能具有漂白、殺菌作用。真正起漂白、殺菌作用的是HClO，故在作用漂白粉時(shí)可將漂白粉與稀酸混合： Ca(ClO)2+2HCl(稀) = CaCl2+2HCl

7、O家庭中使用漂白粉時(shí)不必加酸，因?yàn)榭諝庵械腃O2溶于水生成碳酸，就可將Ca(ClO)2轉(zhuǎn)化為HClO： Ca(ClO)2+CO2+H2O = CaCO3+2HClO（6）漂白粉的失效原因及保存方法：如果漂白粉露置在潮濕的空氣中，會慢慢變質(zhì)而失效。其反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Ca(ClO)2+CO2+H2O = CaCO3+2HClO 2HClO2HCl+O2故存放漂白粉時(shí)，應(yīng)注意密封和避光。4、氯氣的實(shí)驗(yàn)室制法（1）藥品：濃鹽酸和MnO2。或濃鹽酸和KMnO4。（2）反應(yīng)原理：用氧化劑（MnO2或KMnO4）氧化濃鹽酸中的HCl而生成Cl2，發(fā)生的是氧化還原反應(yīng)。MnO2+4HClMnCl2+Cl2

8、+2H2O 2KMnO2+16HCl = 2KCl+2MnCl2+5Cl2+8H2O（3）發(fā)生裝置：制取氯氣時(shí)所用的MnO2為固態(tài)粉未，所用的濃鹽酸為液態(tài)，且需要在加熱的條件下才能反應(yīng)。故制取氯氣的發(fā)生裝置使用的儀器主要有圓底燒瓶、分液漏斗、鐵架臺、石棉網(wǎng)、酒精燈。（4）收集方法：因氯氣的密度（約3.2g/L） 比空氣大，且能溶于水，故可用向上排空氣法收集氯氣。又因?yàn)镃l2難溶于飽和食鹽水，所以也可用排飽和食鹽水的方法收集氯氣。（5）驗(yàn)滿方法： 因Cl2是黃綠色氣體，可觀察到整個(gè)集氣瓶內(nèi)都已充滿黃綠色氣體，則已收集滿氯氣。 可在集氣瓶口放一濕潤的淀粉碘化鉀試紙，若底紙變藍(lán)則說明集氣瓶內(nèi)已收集滿

9、氯氣。 2KI+Cl2 =2KCl+I2 （I2遇淀粉變藍(lán)色）（6）尾氣的吸收：氯氣不毒，為防止污染，多余的氯氣可用堿溶液來吸收。一般用NaOH溶液吸收多余的氯氣，而不用石灰水吸收，這是因?yàn)镃a(OH)2溶解度小，吸收氯氣的能力小。注意：不能用水吸收多余的氯氣，因?yàn)槁葰獠灰兹苡谒＃?）氯氣的凈化：因?yàn)闈恹}酸有揮發(fā)性，能揮發(fā)出氯化氫氣，在加熱時(shí)揮發(fā)加劇。因此，用MnO2與濃鹽酸反應(yīng)生成的氯氣中?；煊新然瘹錃夂退魵?。為了得到純凈而又干燥的氯氣應(yīng)將氣體先通入盛有飽和食鹽水或水的洗氣瓶，以除去氯氣中混有的氯化氫氣；再通過盛有濃硫酸的洗氣瓶，以除去氯氣中混有的水蒸氣。然后再用向上排空氣法收集，便可得

10、到純凈而又干燥的氯氣。由上列敘述可知， 在實(shí)驗(yàn)室一套完整的制取氯氣的裝置如下圖所示： 這是實(shí)驗(yàn)室制取氣體的三種典型裝置之一，它適用于固體和液體或液體和液體加熱制取氣體。除制取Cl2外，還可用于制取HCl、HBr等氣體。一套完整的制取氣體的裝置，應(yīng)當(dāng)由四部分組成： 對于這套制取氣體的裝置，一定要認(rèn)識各儀器并準(zhǔn)確叫出名稱，還要明確各裝置的作用、原理及注意事項(xiàng)。A分液漏斗，用來往燒瓶中加濃鹽酸B圓底燒瓶，MnO2與濃鹽酸發(fā)生反應(yīng)的反應(yīng)器。加熱時(shí)要墊上石棉網(wǎng)。甲洗氣瓶，內(nèi)盛飽和食鹽水。乙洗氣瓶，內(nèi)盛濃硫酸。丙集氣瓶，收集Cl2，進(jìn)氣管伸入瓶底。丁尾氣吸收裝置，內(nèi)盛NaOH溶液。（二）氯化氫1、氯化氫的

11、分子結(jié)構(gòu)氯化氫分子是由1個(gè)氫原子和1個(gè)氯原子共用一對電子形成的共價(jià)分子。因氯原子吸引電子能力比氫原子大，故電子對偏向于氯原子。2、氯化氫的物理性質(zhì)（1）無色，有刺激性氣味的氣體。（2）極易溶于水。在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，1體積水約能溶解500體積氯化氫。用氯化氫可做噴泉實(shí)驗(yàn)。氯化氫的水溶液是鹽酸，因此氯化氫在潮濕的空氣中會形成白霧，這是氯化氫與空氣中的水蒸氣結(jié)合形成鹽酸的小液滴所致。（3）氯化氫的密度比空氣的密度大。3、氯化氫的實(shí)驗(yàn)室制法（1）藥品：濃H2SO4和食鹽（固體）。（2）反應(yīng)原理：用高沸點(diǎn)酸與低沸點(diǎn)酸的鹽發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)來制取低沸點(diǎn)酸。或者說，用難揮發(fā)酸與易揮發(fā)酸的鹽發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)來制取易揮發(fā)

12、酸。濃H2SO4是高沸點(diǎn)酸，難揮發(fā)酸。鹽酸是低沸點(diǎn)酸，易揮發(fā)酸。濃H2SO4與食鹽發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為：NaCl（固）+H2SO4（濃）NaHSO4+HClNaHSO4（固）+NaCl（固）Na2SO4+HCl（500600）2NaCl（固）+H2SO4（濃）Na2SO4+2HCl（500600）注意：反應(yīng)物的狀態(tài)，一定要是NaCl固體與濃H2SO4反應(yīng)才能生成氯化氫，若是NaCl溶液與稀H2SO4則不發(fā)生反應(yīng)。 注意反應(yīng)條件對產(chǎn)物的影響。反應(yīng)物相同，反應(yīng)時(shí)溫度不同，所得產(chǎn)物也可能不同。濃H2SO4與NaCl固體的反應(yīng)中，微熱或不加熱時(shí)生成NaHSO4和HCl氣，加熱到500600時(shí)生成Na

13、2SO4和HCl氣。（3）發(fā)生裝置：實(shí)驗(yàn)室制取氯化氫與制取氯氣時(shí)，所用反應(yīng)物的狀態(tài)相同（都是固體與液體），且反應(yīng)時(shí)都需要加熱，因此制取氯化氫與制取Cl2的發(fā)生裝置相同。（4）收集方法：因氯化氫密度比空氣大，且極易溶于水，因此收集HCl氣體只能用向上排空氣法。（5）驗(yàn)滿方法：當(dāng)觀察到集氣瓶口有白霧出現(xiàn)時(shí)，可證明集氣瓶內(nèi)已收集滿HCl氣體。將濕潤的藍(lán)色石蕊試紙放在集氣瓶口附近，若藍(lán)試紙變紅時(shí)，證明已收集滿HCl氣體。 將蘸有濃氨水的玻璃棒靠近集氣瓶口，若有白煙（NH4Cl固體）生成，則證明集氣瓶內(nèi)已收集滿HCl氣體。（6）尾氣吸收：可用水吸收多余的氯化氫氣，但吸收裝置與Cl2的吸收裝置不相同。用水

14、吸收多余的HCl氣體或用水吸收HCl氣制鹽酸時(shí)，應(yīng)加一個(gè)倒扣的漏斗，如下圖中的A所示： A B這樣，一方面擴(kuò)大了HCl氣體與水的接觸面積，有利用HCl氣體的充分吸收；另一方面，更得要的是可以防止倒吸。因?yàn)槁┒穬?nèi)容積較大，當(dāng)漏斗內(nèi)液面上升時(shí)，燒杯中的液面就會下降，漏斗口便脫離液面，由于重力的作用使漏斗內(nèi)的液體又回落到燒杯內(nèi)，從而防止了倒吸。凡極易溶于水的氣體，如HBr、NH3等都可用這種裝置來進(jìn)行吸收。 4、氯化氫與鹽酸的比較（1）組成：氯化氫是純凈物，只含有一種分子氯化氫分子。鹽酸是氯化氫氣的水溶液，是混合物，由H+、Cl、H2O等多種微粒組成。（2）狀態(tài)：氯化氫在常溫下為氣態(tài)。鹽酸在常溫下為元色液態(tài)。（3）導(dǎo)電性：氯化氫無論在氣態(tài)、液態(tài)、固態(tài)時(shí)均不能導(dǎo)電。鹽酸中有自由移動的離子，因此鹽酸能夠?qū)щ?。?）與石蕊試紙：氯化氫不能使干燥的石蕊試紙變紅，但能使?jié)駶櫟氖镌嚰堊兗t。鹽酸可使石蕊試紙變紅。（5）化學(xué)性質(zhì)：氯化氫的化學(xué)性質(zhì)不活潑，在高溫下表現(xiàn)出還原性。例如： 4HCl+O22H2O+Cl2 （地康法制Cl2）鹽酸的