专题 05 氯及其化合物 一、氯气 氯水 1．氯气的物理性质 颜色 状态 气味 毒性 溶解性 黄绿色 气体 刺激性气味 有毒 1 体积水约溶解 2 体积氯气 2．氯气的化学性质 Cl2 的化学性质很活泼，具有很强的氧化性。 (1)氯气是很活泼的非金属单质，具有很强的氧化性。氯气能与绝大多数金属反应，把变价金属(如 Fe、Cu) 一般氧化到最高价。 ① 与钠反应 2Na+Cl2 ② 与铁反应 2Fe+3Cl2 ③ 与铜反应 Cu+Cl2 点燃 2NaCl，产生大量白烟； 点燃 点燃 2FeCl3，产生大量棕褐色烟； CuCl2，产生大量棕黄色烟。 (2)氯气能与非金属单质(如 H2)反应： ① 在空气中点燃氢气，然后把导管伸入盛有氯气的集气瓶中，观察到的现象是氢气在氯气中安静地燃烧， 发出苍白色火焰。燃烧结束后，抽去盖在集气瓶口处的毛玻璃片，观察到的现象是集气瓶口上方出现白雾。 反应的化学方程式是 H2+Cl2 点燃 2HCl。 ② 氯气和氢气的混合气体在强光照射时爆炸，产生此现象的原因是 H2 和 Cl2 混合后点燃，反应瞬间完成， 放出的热量使气体急剧膨胀而发生爆炸。 2.氯水性质的多重性 （1）氯水中的反应 Cl2+H2O===H++Cl−+HClO，2HClO 光照 2H++2Cl−+O2↑，所以，保存氯水要密闭、放在冷暗处、棕色瓶中。 但氯水不宜长期存放，最好是现用现配，因为不见光也会缓慢分解。 （2）氯水的成分 新制氯水分子有 Cl2、HClO、H2O 三种，溶质分子中以 Cl2 为主；离子有 H+、Cl−、ClO−、OH−(少量)四种。 长期放置的氯水，由于 HClO 分解，Cl2 全部反应，氯水最终变为稀盐酸。 （3）氯水的性质 所加试剂 参与反应的微 粒 实验现象 离子方程式或解释 Cl−+Ag+===AgCl↓ AgNO3 溶液 Cl− 白色沉淀 Na2CO3 固体 H+ 有气泡产生 有色布条 HClO 布条颜色褪去 漂白性 FeCl2 溶液 Cl2 溶液变棕黄色 2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl− 石蕊溶液 HClO、H+ 先变红后褪去 酸性和漂白性 2H++ CO32  ===CO2↑+H2O ① 表现 Cl2 的性质 氯水中含有 Cl2，所以氯水呈黄绿色，由于 Cl2 具有强氧化性，当向氯水中加入强还原性物质，便可与 Cl2 发生氧化还原反应。如：氯水能使润湿的淀粉KI 试纸变蓝(用于对 Cl2 收集的验满)，能与 Na2SO3、FeBr2 等 发生氧化还原反应：Na2SO3+Cl2+H2O===Na2SO4+2HCl，2FeBr2+3Cl2(足量)===2FeCl3+2Br2。 ② 表现 HClO 的强氧化性 氯水中含有 HClO，HClO 具有强氧化性，能杀死水里的病菌，故常用氯气给自来水杀菌、消毒。另外 HClO 还可将色素氧化而使其颜色褪去，故氯水常用于漂白。 ③ 表现 H+的性质 氯水中含有 H+，所以氯水具有 H+的性质，如氯水能与镁粉反应放出氢气，能与 CaCO3 反应放出 CO2。 ④ 具有 Cl−的性质 氯水中加入硝酸银溶液反应生成白色沉淀。反应的离子方程式：Ag++Cl−===AgCl↓。 3.氯气与碱反应制取漂白液(粉) （1）Cl2 与 NaOH 溶液反应制取漂白液的化学方程式为 2NaOH+Cl2===NaCl+NaClO+H2O。 （ 2 ） 工 业 上 制 取 漂 白 粉 的 原 理 与 上 述 反 应 原 理 相 似 ， 反 应 的 化 学 方 程 式 为 2Ca(OH)2+2Cl2===CaCl2+Ca(ClO)2 +2H2O。如果氯气与 Ca(OH)2 反应充分，并使次氯酸钙成为主要成分，则得到漂白精。 注意：漂白粉保存不当会变质的原因是 Ca(ClO)2 和空气中的 CO2 和水蒸气反应生成 HClO，易分解。因此 漂白粉和漂粉精的保存方法是密封、避光并置于阴凉干燥处。 归纳总结 液氯与氯水的区别 液氯 新制氯水 久 氯水 成分 Cl2 Cl2、HClO、H2O、H+、Cl−、ClO−、OH− H+、Cl−、H2O、OH− 分类 纯净物 混合物 混合物 颜色 黄绿色 黄绿色 无色 性质 氧化性 酸性、氧化性、漂白性 酸性 保存 特制钢瓶 棕色瓶盛装，放阴凉处，一般现用现配 放于试剂瓶，玻璃塞即可 二、氯气的实验室制取 1．反应原理 △ MnO2+4HCl(浓) MnCl2+Cl2↑+2H2O 2．仪器装置 装置特点：固+液 △ �� � 气 主要仪器：铁架台(带铁圈)、酒精灯、石棉网、圆底烧瓶、分液漏斗、集气瓶、烧杯等。装置如图所示。 说明：C 装置的作用是除去 Cl2 中的 HCl；D 装置的作用是干燥 Cl2；F 装置的作用是吸收多余的 Cl2，防止 污染环境。 3．收集方法 (1)向上排空气法(Cl2 密度大于空气)。 (2)排饱和食盐水法(Cl2 在饱和 NaCl 溶液中的溶解度很小，且用此法可除去实验过程中挥发产生的 HCl 气 体)。 4．验满方法 (1)将湿润的淀粉碘化钾试纸靠近盛 Cl2 的瓶口，观察到试纸立即变蓝，则证明已集满。 (2)将湿润的蓝色石蕊试纸靠近盛 Cl2 的瓶口，观察到试纸立即发生先变红后褪色的变化，则证明已集满。 5．尾气处理 Cl2 有毒，易污染空气，需用 NaOH 溶液吸收。 拓展探究 1．实验室制备 Cl2 注意事项 (1)必须用浓盐酸，MnO2 与稀盐酸不反应。 (2)为了减少制得的 Cl2 中 HCl 的含量，所以加热温度不宜过高，减少 HCl 的挥发。 (3)实验结束后，先使反应停止并排出装置中残留的 Cl2，再拆卸装置，避免污染空气。 (4)尾气吸收时，不能用澄清石灰水吸收 Cl2，因为溶液中 Ca(OH)2 浓度小，吸收不完全。 2．验满方法 (1)将湿润的淀粉碘化钾试纸靠近盛 Cl2 的瓶口，观察到试纸立即变蓝，则证明已集满。 (2)将湿润的蓝色石蕊试纸靠近盛 Cl2 的瓶口，观察到试纸立即发生先变红后褪色的变化，则证明已集满。 3．气体净化装置的选择 气体净化装置的设计必须同时考虑主要成分和杂质成分的性质，以便选择适当的装置除去杂质。用浓盐酸 和二氧化锰制取氯气时，氯气中混有 HCl 和水蒸气等杂质，除去氯气中的 HCl 可以用饱和食盐水(如下图 中Ⅰ所示)；除去氯气中的水蒸气可用浓硫酸(如下图中Ⅱ所示)或无水 CaCl2(如下图中Ⅲ所示)。 4．MnO2 与浓 HCl 反应特点 (1)浓盐酸中，部分 Cl−的化合价升高，4 mol HCl 参加反应，被氧化的 Cl−为 2 mol。 (2)随着反应的进行盐酸浓度变小，故 MnO2 足量时，盐酸不能完成反应，反应后溶液为盐酸和 MnCl2 混合 液。 三、Cl−的检验 1．检验 Cl−的实验 实验现象 化学方程式 滴入几滴 AgNO3 溶液 加入少量稀硝酸 ① 稀盐酸 有白色沉淀生成 沉淀不溶解 HCl+AgNO3===AgCl↓+HNO3 ②NaCl 溶液 有白色沉淀生成 沉淀不溶解 NaCl+AgNO3===AgCl↓+NaNO3 ③Na2CO3 溶液 有白色沉淀生成 沉淀溶解，有气泡产 生 ④ 自来水 有少量白色沉淀生成 沉淀不溶解 ⑤ 蒸馏水 无明显变化 无明显变化 2．检验 Cl−的方法 (1)方法：先加 AgNO3 溶液，再加稀硝酸。 (2)现象：产生白色沉淀，加硝酸，沉淀不溶解。 (3)原理：Ag++Cl−===AgCl↓。 (4)加稀硝酸的目的：排除 CO 32  ❑ ❑ 等离子的干扰。 Na2CO3+2AgNO3===Ag2CO3↓+2 NaNO3，Ag2CO3+2HNO3=== CO2↑+H2O+2AgNO3 Cl2+H2O===HCl+HClO， HCl+AgNO3===AgCl↓+HNO3 ——