Cl氯
单质
物理性质
- 标准状况下为气体
- 黄绿色
- 有刺激性气味
- 有毒
- 密度大于空气
- 易液化(液氯)
- $1:2$ 溶于水(氯水)
- 难溶于饱和氯化钠溶液
化学性质
氯气是很活泼的非金属单质，具有强氧化性。
与金属、非金属单质反应
| $\ce{2Na + Cl2 \triangleq 2NaCl}$ | 黄色火焰 |
|---|---|
| $\ce{2Fe + Cl2 \triangleq 2FeCl3}$ | 棕色烟，溶于水呈黄色 |
| $\ce{Cu + Cl2 \triangleq CuCl2}$ | 棕色烟，溶于水呈黄色(极少水)/蓝色(较多水)/蓝绿色(少量水) |
| $\ce{H2 + Cl2 \overset{点燃}{=}2HCl}$ | 安静地燃烧，苍白色火焰，生成的 $\ce{HCl_{(g)}}$ 与水蒸气结合，产生白色雾(盐酸小液滴) |
| $\ce{H2 + Cl2 \overset{光照}{=}2HCl}$ | 爆炸 |
| $\ce{P + Cl2 \overset{点燃}{=} PCl3}$ | 固体，烟，白色 |
| $\ce{P + Cl2 \overset{点燃}{=} PCl5}$ | 液体，瓶口有白色雾 |
与还原性化合物反应
$\ce{Cl2 + S^2- = S v + 2Cl-}$
- $\ce{Cl2 + Na2S = S v + 2NaCl}$
- $\ce{Cl2 + H2S = S v + 2HCl}$
$\ce{Cl2 + 2I- = I2 + 2Cl-}$
- 用湿润的淀粉碘化钾试纸测氯气
- 少量：$\ce{Cl2 + 2KI = I2 + 2KCl}$ (变蓝)
- 足量：$\ce{I2 + 5Cl2 + 6H2O = 2HIO3 + 10HCl}$ (褪色)
$\ce{Cl2 + SO^2-_3 = SO^2-_4 + 2Cl-}$
$\ce{Cl2 + 2Fe^2+ = 2Fe^3+ + 2Cl-}$
$\ce{Cl2 + 2Br- = Br2 + 2Cl-}$
$\left{\begin{array}{rcl}\begin{aligned}&\ce{3Cl2 + 2NH3\space(少量) = N2 + 6HCl}\newline&\ce{3Cl2 + 8NH3\space (足量) = N2 + 6NH4Cl}\end{aligned}\end{array}\right.$
- 用蘸有浓氨水的抹布检查 $\ce{Cl2}$ 的管道是否漏气 ($\ce{NH4Cl}$ 白烟)
与水反应
一部分氯气：$\ce{Cl2 + H2O = HCl + HClO}$
氯水
新制氯水
-
成分：$\ce{Cl2}$ 、$\ce{HCl}$ 、$\ce{HClO}$ 、$\ce{H2O}$ ( $\ce{Cl2}$ 、$\ce{H2O}$ 、$\ce{HClO}$ 、$\ce{Cl-}$ 、$\ce{H+}$ 、$\ce{OH-}$ 、$\ce{ClO-}$ )
-
淡黄绿色：含较多有 $\ce{Cl2}$
-
不稳定性：$\ce{2HClO \overset{光照}{=} 2HCl + O2 ^}$
-
漂白性：$\ce{ClO-}$
-
氧化性：$\ce{ClO-}$
-
酸性：较弱，$\ce{H+}$ 浓度低
久置氯水
-
成分：$\ce{HCl}$ 、$\ce{H2O}$ ( $\ce{Cl-}$ 、$\ce{H+}$ 、$\ce{OH-}$ 、$\ce{H2O}$ )
-
无色
-
等价于盐酸
-
无漂白性
-
氧化性：弱 ($\ce{H+}$)
-
酸性：强，$\ce{H+}$ 浓度高
与碱反应
$\ce{Cl2 + 2OH- = Cl- + ClO- + H2O}$
- $\ce{Cl2 + 2NaOH = NaCl + NaClO + H2O}$
- $\ce{2Cl2 + 2Ca(OH)2 = Ca(ClO2)+ CaCl2 + 2H2O}$
$\ce{3Cl2 + 6OH- \triangleq 5Cl- + ClO^-_3 + 3H2O}$
实验室制备
浓盐酸与二氧化锰反应
$\ce{MnO2 + 4HCl(浓) \triangleq MnCl2 + Cl2 ^ + 2H2O}$
-
$\ce{HCl}$：
-
酸性
-
还原性
-
浓盐酸：稀盐酸还原性弱
-
-
其他氧化剂(无需加热)：
-
$\ce{KMnO4}$
-
$\ce{K2MnO4}$
-
$\ce{KClO3}$
-
$\ce{Ca(ClO)2}$
-
$\ce{K2Cr2O7}$
-
-
杂质：
- 氯化氢：饱和食盐水
- 水：浓硫酸
工业制备
电解饱和食盐水
$\ce{2NaCl + 2H2O \overset{电解}{=} H2 ^ + 2NaOH + Cl2 ^}$
氯溴碘检验
| 单质 | 颜色状态 | 水溶液 | 有机溶剂 |
|---|---|---|---|
| $\ce{Cl2}$ | 黄绿色气体 | 浅黄绿色 | 浅黄绿色 |
| $\ce{Br2}$ | 深棕红色液体 | 黄(橙)色 | 橙(红)色/红棕色 |
| $\ce{I2}$ | 黑紫色固体 | 黄色 | 紫(紫红)色 |
-
离子：
- $\ce{Cl-}$
- 加入硝酸酸化
- 加入 $\ce{AgNO3}$ 溶液，出现 $\ce{AgCl}$ 白色沉淀
-
$\ce{Br-}$
1. 加入硝酸酸化 2. 加入 $\ce{AgNO3}$ 溶液，出现 $\ce{AgBr}$ 浅黄色沉淀
1. 加入氯水 $\ce{Cl2 + 2Br- = 2Cl- + Br2}$ 2. 加入四氯化碳 $\ce{CCl4}$ ，下层( $\ce{CCl4}$ )的 $\ce{Br2}$ 呈棕红色 -
$\ce{I-}$
1. 加入硝酸酸化 2. 加入 $\ce{AgNO3}$ 溶液，出现 $\ce{AgI}$ 黄色沉淀-
- 加入氯水 $\ce{Cl2 + 2I- = 2Cl- + I2}$
- 加入四氯化碳 $\ce{CCl4}$ ，下层( $\ce{CCl4}$ )的 $\ce{I2}$ 呈紫色 / 加入淀粉，溶液呈蓝色
-
- $\ce{Cl-}$
化合物
次氯酸
化学性质
- 弱酸性
- 强氧化性
- 不稳定性：$\ce{2HClO \overset{光照}{=}2HCl + O2 ^}$
用途
- 漂白剂
- 消毒液
漂白液
制备
常温下，将 $\ce{Cl2}$ 通入 $\ce{NaOH}$ 溶液。
$\ce{Cl2 + 2NaOH = NaCl + NaClO +H2O}$
优点
低温下三年分解一半左右，稳定性远强于 $\ce{HClO}$
生效
$\ce{NaClO + CO2 + H2O = HClO + NaHCO3}$
无论 $\ce{CO2}$ 多少，均生成 $\ce{NaHCO3}$
漂白粉
注意：$\color{red}{\ce{Ca(ClO)2 + SO2 + H2O \neq CaSO3 v + 2HClO}}$ (这个方程式是错的)
制备
将 $\ce{Cl2}$ 通入冷的石灰乳 $\ce{[Ca(OH)2]}$ 中。
$\ce{2Cl2 + 2Ca(OH)2 = Ca(ClO)2 + CaCl2 + 2H2O}$
优点
稳定性更强
生效
- 工业：$\ce{Ca(ClO)2 + 2HCl = CaCl2 + 2HClO}$
- 生活：
- 少量 $\ce{CO2}$ ：$\ce{Ca(ClO)2 + CO2 + H2O = CaCO3 v + 2HClO}$
- 大量 $\ce{CO2}$ ：$\ce{Ca(ClO)2 + 2CO2 + 2H2O = Ca(HCO3)2 + 2HClO}$
失效
- 与空气中 $\ce{CO2}$ 和 水蒸气接触
- 次氯酸光照分解盐酸
- 再次分解漂白粉
漂白精
$\ce{Cl2}$ 与 $\ce{Ca(OH)2}$ 反应充分，并使 $\ce{Ca(ClO)2}$ 成为主要成分。
即 $\ce{Ca(ClO)2}$ 含量高。