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1、氯气氯气 【学习目标学习目标】 1、知道氯气的物理性质和化学性质 2、理解氯水和漂粉精的消毒原理 【学习内容学习内容】 一一. 氯气氯气 学习元素及化合物知识，首先要明确，物质的结构决定物质的性质。氯原子最外电子层有 7 个电子， 决定了它易得 1 个电子变成稳定结构，因此Cl2具有强氧化性。 1. 氯气的化学性质 （1）与金属反应，Cl2均作氧化剂，得电子变成Cl 离子。金属都作还原剂失电子。变价金属铁、铜 与Cl2反应都生成较高价态。 )( )( 232 3 32 + + Cl Fe FeClClFe 还原产物 氧化产物氧化剂还原剂 点燃 )( )( 2 22 + + Cl Cu CuCl
2、ClCu 还原产物 氧化产物氧化剂还原剂 点燃 （2）与非金属反应 Cl2与非金属除 F、O 之外，非金属均作还原剂被氧化，Cl2作氧化剂被还原。 32 52 22 2)(32 )(2)(52 2 PClClP PClClP HClClH + + + 点燃 点燃 点燃 不足量 白色烟雾足量 （3）与水与碱反应 Cl2与水的反应属于自氧化还原反应中的歧化反应。在歧化反应中，不仅氧化剂与还原剂是同一种物 质，还必须是同种元素的中间价态物质。 还原剂 氧化产物还原产物氧化剂 OClHlHCOHlC 11 2 2 0+ + HClO不稳定，光照会分解放出氧气。 + 2 22OHClHClO 光照 Cl
3、2与碱溶液之间的反应也是歧化反应。 方程式不用记忆。 只要用碱去中和Cl2与水反应生成的HCl和 HClO就能写出生成产物。 1 ClNaOHNaClNaClOH O ClCa OHCaClCa ClOH O 22 22222 2 222 +=+ +=+()() 漂白粉 2、氯气的实验室制法 （1）药品：浓盐酸和 MnO2。或浓盐酸和 KMnO4。 （2）反应原理：用氧化剂（MnO2或 KMnO4）氧化浓盐酸中的 HCl 而生成 Cl2，发生的是氧化还原反 应。 MnO2+4HCl= MnCl2+Cl2+2H2O 2KMnO2+16HCl = 2KCl+2MnCl2+5Cl2+8H2O （3）
4、发生装置：制取氯气时所用的 MnO2为固态粉未，所用的浓盐酸为液态，且需要在加热的条件下 才能反应。故制取氯气的发生装置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。 （4）收集方法：因氯气的密度（约 3.2g/L） 比空气大，且能溶于水，故可用向上排空气法收集氯气。 又因为 Cl2难溶于饱和食盐水，所以也可用排饱和食盐水的方法收集氯气。 （5）验满方法： 因 Cl2是黄绿色气体，可观察到整个集气瓶内都已充满黄绿色气体，则已收集满氯气。 可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） （6）尾气
5、的吸收：氯气不毒，为防止污染，多余的氯气可用碱溶液来吸收。一般用 NaOH 溶液吸收 多余的氯气，而不用石灰水吸收，这是因为 Ca(OH)2溶解度小，吸收氯气的能力小。 注意：不能用水吸收多余的氯气，因为氯气不易溶于水。 （7）氯气的净化：因为浓盐酸有挥发性，能挥发出氯化氢气，在加热时挥发加剧。因此，用 MnO2 与浓盐酸反应生成的氯气中常混有氯化氢气和水蒸气。为了得到纯净而又干燥的氯气应将气体先通入盛有 饱和食盐水或水的洗气瓶，以除去氯气中混有的氯化氢气；再通过盛有浓硫酸的洗气瓶，以除去氯气中混 有的水蒸气。然后再用向上排空气法收集，便可得到纯净而又干燥的氯气。 由上列叙述可知， 在实验室一
6、套完整的制取氯气的装置如下图所示： 这是实验室制取气体的三种典型装置之一，它适用于固体和液体或液体和液体加热制取气体。除制取 Cl2外，还可用于制取 HCl、HBr 等气体。 一套完整的制取气体的装置，应当由四部分组成： 对于这套制取气体的装置，一定要认识各仪器并准确叫出名称，还要明确各装置的作用、原理及注意 事项。 A分液漏斗，用来往烧瓶中加浓盐酸 B圆底烧瓶，MnO2与浓盐酸发生反应的反应器。加热时要垫上石棉网。 2 甲洗气瓶，内盛饱和食盐水。 乙洗气瓶，内盛浓硫酸。 丙集气瓶，收集 Cl2，进气管伸入瓶底。 丁尾气吸收装置，内盛 NaOH 溶液。 3. 氯气用途 氯气的性质决定了氯气的用
7、途。Cl2具有强氧化性，Cl2与H O 2 反应生成的HClO氧化能力更强。因 此Cl2用于杀菌消毒，漂白以及处理工业上具有还原性物的废水（含H S 2 或含酚、氰化物等） 。 【知识详解知识详解】氯水的多重性 （1）新制氯水的成分与长期放置的氯水的成分 新制氯水的成分： ClH O 22 + HClHClO+ HClHCl=+ + HClO HClO + + ( * H OHOH 2 + +) 注：注： “”号式只存在生成物； “”号式前后物质共存。 新制氯水的成分为：分子：ClH OHClO 22 、（三分子） 离子；HClClOOH + 、（四离子） 长期放置的氯水； 由于 HClO 分
8、解，Cl2全部反应掉， 这长期放置的氯水已变成 HCl 水溶液， 即盐酸， 则所含成分为：HClOHH O + 、 2 （2）氯水是一种常见试剂，围绕氯水而出现的各类问题也较多。因为氯水成分比较复杂，一时抓不 住要点，答题时常感困惑，错误较多，对于什么情况下考虚Cl2的性质，什么情况下考虑 HClO 的性质， 什么情况下考虑HCl + 、的性质，很多同学拿不准，下面针对这个问题作一分析： 1考虑氯气的性质： 新制氯水中存在着大量Cl2分子，Cl2是新制氯水的主要成分，为了方便，有时实验室中常用氯水代 替Cl2，如将新制氯水滴加到淀粉碘化钾溶液中和通入Cl2的效果一样，都是Cl2分子将I 氧化成
9、I2使淀 粉变蓝。 ClKIKClI 22 22+=+。类似的还有KBrFeClH S、 22 ，但Na SOSOH SO 23223 、等与氯水 的反应，ClH O 22 和都参加反应。 2考虑 HClO 的性质 HClO 表现有三性：见光受热分解的不稳定性、强氧化性及极弱的酸性，出题多考查不稳定性和强氧 化性。如不稳定性有：将新制氯水光照有何现象？长期放置的氯水跟新制氯水成分有何不同？关于强氧化 性的有：为什么Cl2能用于自来水的消毒？为什么氯水能漂白？为什么将石蕊试液滴加到新制氯水中先变 3 红后又褪色了？ 3考虑H + 的性质： 将NaHCOCaCO 33 、等 加 入 到 新 制 氯
10、 水 中 有 何 现 象 ； 要 考 虑 盐 酸 电 离 出 的H + 跟 NaHCOCaCO 33 、等发生反应产生CO2气体。 OHCOCaClHClCaCO OHCONaClHClNaHCO 2223 223 2+ + 再如将石蕊试液滴加到新制氯水中为什么变红等，需考虑H + 的性质。 4考虑Cl 的性质： 向新制氯水中滴加AgNO3溶液有何现象？这个问题需考虑Cl 的性质， ）（ 33 HNOAgClHClAgNOAgClClAg+ + 产生 AgCl 的白色沉淀。 注意：注意：AgClO 不是沉淀。 注意：注意：氯水与液氯的区别 氯水 液氯 含有微粒 H OClHClOHClClOO
11、H 22 、 + Cl2 类 别 混合物 纯净物 制 法 把氯水通入水中 氯气经加压或降温 保 存 棕色瓶冷暗处 钢瓶 【疑难解答】【疑难解答】 某温度下， 将Cl2通入 NaOH 溶液中， 反应得到NaClNaClONaClO、 3的混合液， 经测定ClO 与 ClO3 的离子数之比为 1:3，则Cl2与NaOH溶液反应时被还原的Cl元素与被氧化的氯元素的质量比为 （ ） A. 21:5 B. 11:3 C. 3:1 D. 4:1 解析：解析：Cl2与NaOH溶液在加热的条件下也能歧化为+5 价氯NaClO3和1价氯。 写出并配平下列两个歧化反应方程式： OHOClNaClNaNaOHCl
12、OHNaClONaClNaOHCl 232 22 3 51 563 2 + + + + + NaClO3电离出的ClO3 数是NaClO电离出的ClO离子数的 3 倍， 因此要将后边的方程式系数扩大 3 倍。 OHNaClONaClNaOHCl 232 9315189+ 反应中被还原的氯元素是指作氧化剂得电子的氯元素，反应后必然变成 NaCl 中的Cl 离子。反应中被 4 氧化的氯元素是指作还原剂失电子的氯元素， 反应后必然要变成NaClO（ClO） 和NaClO3（ClO3 ） 。 因此被还原的氯元素与被氧化的氯元素的质量比应为两方程式中NaCl系数之和与NaClO与NaClO3系 数之和比
13、。():():1151341+=。 故 D 为正确选项。 【例题分析】【例题分析】 例 1. 下列有关氯水的叙述中，正确的是（ ） A. 新制氯水中只含ClH O 22 和分子 B. 新制氯水能消毒杀菌是因为其中含有Cl2有毒，能消毒、杀菌 C. 光照氯水有气泡逸出，该气体是Cl2 D. 氯水放置数天后酸性增强 解析：解析：本题是通过氯水中含有氯气，以及少量Cl2与H O 2 反应生成的HClO这一知识点变换形式进 行发散思维。A. 新制的氯水中还含有HClO分子。B. 是HClO杀菌、消毒，而不是Cl2分子。C. 逸出 的气体应为O2；由于氯水放置数天后HClO的分解，生成更多的盐酸，所以酸
14、性增强，需要注意的是即 使HClO全部分解，由于氯水的浓度不大，得到的也仅是很稀的盐酸。 答案：答案：D 例 2. 当不慎有大量Cl2逸出周围空间时， 可以用浸有一定浓度某种物质的水溶液的毛巾捂住鼻子， 该物质 最适宜采用的是： A. NaOH B. NaCl C. KBr D. Na CO 23 解析：解析：选择合适的物质时必须同时比较两个方面，一是要能够吸收氯气；二是本身无毒无腐蚀性，对 人体无害，同时吸收氯气时的产物也应对人体无害。从以上两点可以得出（A）NaOH 有腐蚀性； （B）NaCl 不能吸收氯气； （C）生成Br2有毒； （D）综合考虑两个方面，Na CO 23可用。 答案：答
15、案：D 例 3. 下列物质能使红墨水褪色的是（ ） A. 活性炭 B. 二氧化碳 C. NaCl 溶液 D. 酸化了的 NaClO 溶液 解析：解析：通过比较：活性炭具有吸附作用，吸附色素而使红墨水褪色；CONaCl 2和 溶液不能使红墨水 褪色；NaClO 酸化后有 HClO 生成，HClO 具有漂白性，使红墨水褪色。 答案：答案：D 例 4. 实验室用二氧化锰和浓盐酸来制取氯气，主要操作有： （1）将蒸馏烧瓶固定在铁架台上； （2）把酒精灯放在铁架台上，根据酒精灯确定铁圈的高度、固定铁圈放好石棉网； （3）用药匙向蒸馏烧瓶中加入MnO2，再向分液漏斗中加浓盐酸，并将导管放入集气瓶中； （4
16、）检查装置的气密性； 5 （5）在蒸馏烧瓶上装好分液漏斗，连结好导气管，最好的实验操作顺序是 A. （2） （3） （4） （1） （5） B. （2） （1） （3） （5） （4） C. （2） （1） （5） （4） （3） D. （2） （1） （3） （4） （5） 解析：解析：装置的安装顺序为“由下而上” ，另外需注意的是，加入药品前检查装置的气密性，则这两点 不难得出选 C。 答案：C 例 5. 今有HCl 22 、混合气体 100mL（标准状况） ，其中一种气体体积为 45mL，另一种气体为 55mL。 光照使两种气体发生反应后，恢复到标态，气体体积为_mL。为了证明反应后气体中HCl 22 和有 剩余，使气体通过 10mL 水，并使剩余气体干燥后恢复到标态
