一、氯气的性质和制法
1.氯气的物理性质
常温下,氯气为黄绿色有刺激性气味的气体,密度比空气大,有毒,易液化,能溶于水。
2.氯气的化学性质
(1)Cl2与金属的反应:Cl2+2Na 2NaCl(剧烈燃烧,产生白烟)
3Cl2+2Fe 2FeCl3(剧烈燃烧,产生棕色烟,溶于水得黄色的氯化铁溶液)
Cl2+Cu CuCl2(剧烈燃烧,产生棕黄色烟,溶于水形成绿色的氯化铜浓溶液)
(2)Cl2与非金属的反应:Cl2+H2 2HCl(氢气在氯气中安静燃烧,产生苍白色火焰,瓶口有白雾)
Cl2+H2 2HCl(光照氢气与氯气的混合气体,剧烈反应发生爆炸,瓶口有白雾)
(3)Cl2和H2O的反应:Cl2+H2OHCl+HClO (氯水是氯气的水溶液,通常为浅黄绿色溶液,有刺激性气味,溶解的氯气中只有少部分与H2O反应,所以新制的氯水可以代替Cl2使用)。
氯水中存在三个平衡:Cl2+H2OHCl+HClO HClOH++ClO- H2OH++OH-
氯水中有三种分子:Cl2 、H2O 、HClO;四种离子:H+ 、Cl-、ClO-、OH-。氯水的主要性质有:
① 不稳定性:2HClO 2HCl+O2↑ 因氯水不稳定,所以氯水久置后就变为盐酸。
② 酸性:HCl和HClO电离产生大量的H+,所以氯水显酸性。如加Na2CO3固体有气泡产生。
③ 强氧化性:因HClO和Cl2都具有强氧化性,氯水能将SO32-、Fe2+、I-等氧化为SO42-、Fe3+、I2。
④ 漂白性:HClO的强氧化性能使有机色剂氧化而褪色。能漂白酸碱指示剂,加入石蕊溶液先变红后褪色。
⑤ Cl-的性质:氯水中加入AgNO3溶液有白色沉淀产生:Cl-+Ag+ === AgCl↓
(4)Cl2和碱的反应:Cl2+2NaOH === NaClO+NaCl+H2O 2Cl2+2Ca(OH)2 === CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O
(5)Cl2的强氧化性:2Br-+Cl2 === 2Cl-+Br2 2I-+Cl2 === I2+2Cl- 2Fe2++Cl2 === 2Fe3++2Cl-
SO2+Cl2+2H2O === 2HCl+H2SO4 Na2SO3+Cl2+H2O === Na2SO4+2HCl
6FeBr2+3Cl2(少量) === 4FeBr3+2FeCl3 2FeBr2+3Cl2(过量) === 2FeCl3+2Br2
2NH3+3Cl2(过量) === 6HCl+N2 8NH3+3Cl2(少量) === 6NH4Cl+N2
3.氯气的制法
气体的制取流程:原理 装置 除杂 干燥 验纯 收集 尾气处理
(1)反应原理:MnO2+4HCl(浓) MnCl2+Cl2↑+2H2O
2KMnO4+16HCl(浓)=== 2MnCl2+2KCl+5Cl2↑+8H2O
(2)发生装置:见P110“气体发生装置图9”。
(3)除杂洗气:用饱和食盐水除HCl,用浓H2SO4或CaCl2固体除去水蒸汽。
(4)检验:用湿润的KI淀粉试纸检验,现象变蓝;或湿润的蓝色石蕊试纸检验,现象先变红后褪色。
(5)收集方法:向上排空气法或排饱和食盐水的方法。
(6)尾气吸收:用NaOH溶液吸收,Cl2+2NaOH === NaCl+NaClO+H2O