【學案】氯氣的性質

2021-01-15 高中化學微講堂

【氯氣的發現】
提到氯氣,不得不說一位偉大的科學家——舍勒,因為是舍勒發現了氯氣


舍勒發現氯氣是在1774年,當時他正在研究軟錳礦(二氧化錳)。當他使軟錳礦與濃鹽酸混合併加熱時,產生了一種黃綠色的氣體,這種氣體的強烈的刺激性氣味使舍勒感到極為難受。

舍勒製備出氯氣以後,把它溶解在水裡,發現這種水溶液對紙張、蔬菜和花都具有永久性的漂白作用;他還發現氯氣能與金屬或金屬氧化物發生化學反應。從1774年舍勒發現氯氣以後,到1810年,許多科學家先後對這種氣體的性質進行了研究。這期間,氯氣一直被當作一種化合物。直到1810年,戴維經過大量實驗研究,才確認這種氣體是由一種化學元素組成的物質。他將這種元素命名為chlorine。這個名稱來自希臘文,有「綠色的」意思。中國早年的譯文將其譯作「綠氣」,後改為氯氣。

【物理性質】


這是一瓶實驗室製得的氯氣,觀察顏色,氯氣是一種黃綠色氣體,有刺激性氣味,有毒,可溶於水,常溫下,一體積水可溶解2體積氯氣,氯氣還易溶於有機溶劑,如四氯化碳等。密度比空氣大,易液化。

【化學性質】

1、與金屬反應

大部分的金屬,在點燃或加熱的情況下,會與氯氣反應,生成高價的金屬氯化物。如:

(1)鐵與氯氣反應


現象:鐵絲在氯氣中燃燒,產生大量棕色的煙,加少量的水,會得到棕黃色的溶液。

點燃

(2)鈉與氯氣反應


現象:銀白色金屬在氯氣中劇烈燃燒,放出大量的熱,產生大量的白煙

點燃

點燃

(3)銅與氯氣反應

現象:產生棕黃色的煙,加少量水,得到綠色溶液,加大量水得到藍色溶液

點燃

2、與非金屬單質反應

(1)氯氣與氫氣反應


現象:純淨的氫氣在氯氣中燃燒時,發出蒼白色火焰;當氫氣與氯氣混合遇到強光照射時會發生爆炸。

點燃/光照


(2)磷在氯氣中燃燒


現象:產生白色煙霧

點燃


三氯化磷可做液體農藥,也就是看到的霧

點燃


五氯化磷可做固體農藥,也就是看到的煙

3、氯氣與水反應

氯氣溶於水時,有一部分氯氣會與水反應


有一部分會以氯分子的形式存在與水中,所以,氯水會呈現出黃綠色的。


因此,新制的氯水中,有以下幾種粒子

分子:


離子:


HClO具有強氧化性,能夠漂白物質,而且不穩定,受熱或者見光易分解


所以,久置的氯水中,所含有的粒子(只有水分子、氫離子、氫氧根離子、氯離子)種類,會與新制的氯水不同

4、氯氣與鹼反應

(1)與氫氧化鈉溶液


工業上用這個反應製取漂白粉,漂白粉的主要成分是氯化鈣和次氯酸鈣。

5、氯氣與某些有機化合物發生反應

(1)取代反應


(2)加成反應



6、氯氣與其他還原性的物質發生反應


【氯氣的用途】


①消毒(自來水常用氯氣消毒,1L水裡約通入0.002g氯氣,消毒原理是其與水反應生成了次氯酸,它的強氧化性能殺死水裡的病菌。而之所以不直接用次氯酸為自來水殺菌消毒,是因為次氯酸易分解難保存、成本高、毒性較大,則用氯氣消毒可使水中次氯酸的溶解、分解、合成達到平衡,濃度適宜,水中殘餘毒性較少。)

②製鹽酸

③工業用於制漂白粉或漂粉精。

④制多種農藥(如六氯環己烷,俗稱666。)

⑤制氯仿、四氯化碳等有機溶劑

⑥制塑料(如聚氯乙烯塑料)等 Cl₂可用來製備多種消毒劑,含Cl的消毒劑有ClO₂,NaClO,Ca(ClO)₂。

⑦常用於將FeCl₂氧化成FeCl₃

⑧工業用於海水提溴(Cl₂+2NaBr==Br₂+2NaCl)

【漂白】

氯氣製成的漂白物很多,一般生活中涉及兩種,NaClO和Ca(ClO)₂

一般來說,消毒液是NaClO,因為其穩定,所以是液態,一般用氯氣通入氫氧化鈉中製得。但其價格較高,工業漂白不用,常見於84。

消毒粉則是Ca(ClO)₂,因為其不夠穩定一般為固體,是氯氣通入石灰乳中製得,價格低廉,用於工業漂白,使用方法是加水溶解有效成分是次氯酸鈣,從而漂白。

保存以上漂白劑時,注意密封乾燥,避免陽光直射。因為次氯酸鹽在空氣中會與二氧化碳、水發生反應,產生次氯酸,次氯酸在光照下分解,從而導致漂白劑失效。



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