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第2讲 氯及其重要化合物
[复习目标] 1.通过物质类别与元素化合价,了解氯及其重要化合物的主要性质,认识这些物质在生产中的应用和对生态环境的影响。2.结合实例认识氯及其化合物的多样性,通过化学反应探究物质性质、实现物质转化,认识物质及其转化在促进社会文明进步、自然资源综合利用和环境保护中的重要价值。
一、氯气及其重要化合物
1.氯气的物理性质
颜色
状态
气味
密度
毒性
溶解性(25 ℃)
黄绿色
气体
刺激性
比空气大
有毒
1体积水溶解约2体积Cl2
2.氯气的化学性质
氯的原子结构示意图为,最外电子层上有7个电子,在化学反应中很容易得到1个电子形成8e-稳定结构,Cl2具有强氧化性。
(1)与金属反应:与变价金属反应生成高价态金属氯化物。
①与铁反应:2Fe+3Cl22FeCl3(生成棕褐色的烟)。
②与铜反应:Cu+Cl2CuCl2(生成棕黄色的烟)。
(2)与非金属反应
①与H2反应:H2+Cl22HCl。
②与磷反应:2P+3Cl22PCl3
2P+5Cl22PCl5。
(3)与水反应:Cl2+H2OHCl+HClO。
(4)与碱反应
①Cl2与NaOH溶液反应一般有两种情况:
常温下:Cl2+2NaOH===NaCl+NaClO+H2O;
加热时:3Cl2+6NaOH5NaCl+NaClO3+3H2O。
②Cl2通入石灰乳中可制取漂白粉:2Cl2+2Ca(OH)2===CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O。
[提醒] Cl2与水、碱溶液的反应均为歧化反应,Cl2既为氧化剂也为还原剂。
(5)与还原性无机化合物反应
①与SO2反应:Cl2+SO2+2H2O===H2SO4+2HCl。
②与Na2SO3溶液反应:Cl2+Na2SO3+H2O===Na2SO4+2HCl。
③与NaBr溶液反应:Cl2+2NaBr===2NaCl+Br2。
④与FeCl2溶液反应:Cl2+2FeCl2===2FeCl3。
⑤与FeI2溶液反应:FeI2+Cl2(不足)===FeCl2+I2、2FeI2+3Cl2(过量)===2FeCl3+2I2。
3.次氯酸(HClO)
(1)弱酸性:酸性弱于碳酸。
(2)不稳定性,光照易分解:2HClO2HCl+O2↑。
(3)强氧化性:具有杀菌消毒作用和漂白性,常用作消毒剂、漂白剂。
4.漂白粉
(1)组成:主要成分是Ca(ClO)2和CaCl2,有效成分是Ca(ClO)2。
(2)漂白原理:Ca(ClO)2+H2O+CO2===CaCO3↓+2HClO。
(3)水解显碱性,其水解离子方程式为ClO-+H2OHClO+OH-。
判断正误。正确的打“√”,错误的打“×”并指明错因。
(1)Cl2具有很强的氧化性,在化学反应中只能作氧化剂。(×)
错因:Cl2中氯元素的化合价是0价,能升高也能降低,既能作氧化剂,又能作还原剂。
(2)可以用pH试纸测定氯水的pH。(×)
错因:氯水有漂白性,能使pH试纸褪色,用pH试纸无法测其pH。
(3)可用浓硫酸或碱石灰干燥Cl2。(×)
错因:碱石灰与Cl2反应,不能用碱石灰干燥Cl2。
(4)Cl2可使湿润的红色布条褪色,所以Cl2具有漂白性。(×)
错因:Cl2本身无漂白性,湿润的红色布条褪色是因为Cl2与H2O生成的HClO具有漂白性。
(5)漂白粉在空气中久置变质,是因为漂白粉中的CaCl2与空气中的CO2反应生成CaCO3。(×)
错因:漂白粉在空气中久置变质,是因为漂白粉中的Ca(ClO)2与空气中的CO2和H2O反应生成的HClO发生了分解反应。
二、氯气的制备
1.氯气的实验室制法
(1)制备原理:用MnO2、KMnO4、KClO3、
K2Cr2O7、Ca(ClO)2等强氧化剂与浓盐酸反应(若无浓盐酸,可用浓硫酸与NaCl晶体)。
MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O
2KMnO4+16HCl(浓)===2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O
KClO3+6HCl(浓)===KCl+3Cl2↑+3H2O
K2Cr2O7+14HCl(浓)===2KCl+2CrCl3+3Cl2↑+7H2O
Ca(ClO)2+4HCl(浓)===CaCl2+2Cl2↑+2H2O
(2)实验过程:以MnO2与浓盐酸反应制备氯气为例。
(3)实验装置
[提醒]
(1)反应物的选择:必须用浓盐酸,稀盐酸与MnO2不反应,且随着反应的进行,浓盐酸变为稀盐酸时,反应停止,故盐酸中的HCl不可能全部参加反应。
(2)加热:小火加热,温度不宜过高,以减少HCl挥发,减少制得的Cl2中HCl的含量。
(3)尾气处理:吸收尾气时,不能用澄清石灰水吸收Cl2,因为溶液中含Ca(OH)2量少,吸收不完全。应该用浓Na