上海高一化学中氯气的知识要点统筹

一、氯水成分的多样性
氯气溶于水得到的溶液叫做氯水,常温下1体积水溶解大约2体积Cl2,而溶解的Cl2约只有39%与水发生反应,在氯水中存在如下三个平衡：
①Cl2＋H2O HCl＋HClO ②HClO H+＋ClO— ③H2O H+＋OH—
所以在氯水中含有三种分子：Cl2、H2O、HClO；四种离子：H+、Cl—、ClO—及少量OH—.
二、氯水性质的多样性
由于氯水中成分的多样性,使得氯水性质也具有多样性：如Cl2、HclO的强氧化性,HCl的强酸性,HClO的弱酸性等.
1．氧化性：当氯水与Fe2+、I—、S2—、SO32—等还原性物质作用时,起反应的是Cl2分子.
2．酸性：当氯水与较活泼金属(如Al、Mg等)、弱酸盐(如NaHCO3、Na2CO3等)作用时,起反应的是H＋离子.
3．漂白性：氯水使品红溶液等有机色质褪色,起反应的是HClO分子.
4．沉淀反应：当氯水与AgNO3溶液反应时,产生白色沉淀,起反应的是Cl—离子.
在某些反应中,起反应的不止一种微粒.如新制的氯水中滴加紫色石蕊试液先变红后褪色,起反应的是H+和HClO.
三、氯水参与反应类型的多样性
1．化合反应
①向氯水中加入不活泼金属Cu：Cu＋Cl2=CuCl2
②氯水与Mg等活泼金属发生的主反应：Mg＋Cl2=MgCl2
2．分解反应
氯水久置或见光：
故久置氯水的黄绿色消失,pH减小,可视为稀盐酸.氯水通常随配随用,如需贮存备用,宜放在棕色瓶中并置于冷暗处.
3．置换反应
①氯水与Mg等活泼金属发生的副反应：Mg＋2HCl=MgCl2＋H2↑
②氯水与浓氨水反应：3Cl2＋2NH3=N2＋6HCl或3Cl2＋8NH3=N2＋6NH4Cl
③氯水与硫化钠溶液反应：Na2S＋Cl2＝2NaCl＋S↓
④氯水与少量溴化亚铁溶液反应：2FeBr2＋3Cl2(足量)=2FeCl3＋2Br2
⑤氯水与碘化钾溶液反应：2KI＋Cl2＝2KCl＋I2
故可用润湿的KI淀粉试纸对Cl2收集的验满.
4．复分解反应
①氯水中加碳酸钙：CaCO3＋2HCl=CaCl2＋H2O+CO2↑
②氯水与硝酸银溶液反应：AgNO3＋HCl＝AgCl↓+HNO3
5．其他氧化还原反应
①向氯水中加入NaOH溶液：Cl2＋2NaOH=NaCl+NaClO＋H2O
②氯水与亚硫酸钠溶液反应：Na2SO3＋Cl2＋H2O=Na2SO4＋2HCl
③少量氯水与溴化亚铁溶液反应：6FeBr2＋3Cl2(少量)=2FeCl3＋4FeBr3
④二氧化硫通入氯水中：SO2＋Cl2＋2H2O=H2SO4＋2HCl
次氯酸有强氧化性,某些有色有机物被次氯酸氧化,破坏了其中的显色结构而褪色,但不能使有色的无机离子(Fe3+、Cu2+、MnO4—)褪色.
6．加成反应
向氯水中通入乙烯：Cl2+CH2=CH2→CH2ClCH2Cl
故盛氯水的试剂瓶不能用橡皮塞,因为橡胶中含有不饱和的碳碳键.
氯元素是一种重要的卤族元素,化学性质特别活泼,氯元素的价态变化也很复杂,现总结如下：
一、Cl2→Cl—(氯气的强氧化性)
1．氯气与多数金属反应
2Fe＋3Cl2=2FeCl3(氯气的氧化性强,生成高价物)
Cu＋Cl2=CuCl2(氯气的氧化性强,生成高价物)
Mg＋Cl2=MgCl2
2．氯气与某些非金属反应
2P＋3Cl2=2PCl3(少量氯气,生成液态PCl3)
2P＋5Cl2=2PCl5(足量氯气,生成固态PCl5)
H2＋Cl2=2HCl(工业上制盐酸)
3．氯气与某些还原性化合物反应
2KI＋Cl2＝2KCl＋I2(工业上制碘)
2KBr＋Cl2＝2KCl＋Br2(工业上制溴)
Na2SO3＋Cl2＋H2O=Na2SO4＋2HCl
SO2＋Cl2＋2H2O=H2SO4＋2HCl(漂白的二氧化硫与氯气不能混用)
2FeBr2＋3Cl2=2FeCl3＋2Br2(足量氯气)
6FeBr2＋3Cl2=2FeCl3＋4FeBr3(少量氯气)
Na2S＋Cl2＝2NaCl＋S↓
3Cl2＋2NH3=N2＋6HCl(少量氨气)
3Cl2＋8NH3=N2＋6NH4Cl(足量氨气)
二、Cl2→Cl—+ClO—(岐化反应,氯气的氧化性、还原性)
1．氯气与水反应
Cl2＋H2O=HCl＋HClO
2．氯气与碱溶液反应
Cl2＋2NaOH=NaCl+NaClO＋H2O(制氯气的尾气吸收)
2Cl2+2Ca(OH)2==CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O(工业上制漂白粉)
三、Cl2→Cl—+ClO3—(岐化反应,氯气的氧化性、还原性)
3Cl2＋6KOH(浓) 5KCl+KClO3＋3H2O(实验室制氯酸钾)
四、Cl—→Cl2(氯化物的还原性)
1．氯化物被强氧化剂氧化
MnO2+4HCl(浓) MnCl2+Cl2↑+2H2O(实验室用舍勒法制氯气)
2KMnO4＋16HCl(浓)==2KCl＋2MnCl2＋8H2O＋5Cl2↑(实验室快速制氯气)
MnO2+4NaCl+4H2SO4(浓)==MnCl2+4NaHSO4+Cl2↑+2H2O(贝托雷法制氯气)
14HCl(浓)+K2Cr2O7=2KCl+2CrCl3+3Cl2↑+7H2O(实验室快速制氯气)
PbO2+ 4HCl(浓)==2PbCl2＋2H2O＋Cl2↑
4HCl+O2 2Cl2↑+2H2O(地康法制氯气)
2．电解氯化钠熔融物或氯化钠溶液
2NaCl 2Na + Cl2↑(工业上制钠,副产物氯气)
2NaCl+2H2O 2NaOH +Cl2↑+H2↑(工业上制烧碱,副产物氯气)
五、Cl—+ClO—→Cl2(归中反应)
Ca(ClO)2+4HCl(浓)==CaCl2+Cl2↑+2H2O
六、Cl—+ClO3—→Cl2(归中反应)
KClO3+6HCl (浓)==KCl+3Cl2↑+3H2O(实验室快速制氯气)
七、ClO3—→Cl—(氯酸盐的强氧化性)
2KClO3 2KCl+2O2↑(实验室制氧气)
2KClO3+I2==2KIO3+Cl2↑(一定条件下反应)
八、ClO—→Cl2(次氯酸盐的强氧化性)
KClO+3KI+H2O==KCl+2KOH+I2(次氯酸根离子与碘离子不能共存)