高中化学第一期氯元素

一、氯气的制备

实验室制氯气的办法都围绕着一个核心:氯离子+氧化剂+酸性环境,氧化剂的氧化性不强的话还需不同程度加热。

01二氧化锰与浓盐酸共热制备氯气

解读:采用固液加热装置,原料便宜,制备的Cl2副产物少,氯气较为纯净,为实验室标准制备氯气的方法。

02高锰酸钾与浓盐酸制备氯气

解读:该反应较为剧烈,不易控制,高锰酸钾氧化性非常强,可以氧化少量的Cl2生成更高价态Cl2O7液体和ClO2气体。ClO2气体使制取的Cl2不纯,且Cl2O7和ClO2在受热的情况下都容易爆炸,实验安全性不是很高。

03次氯酸钠与盐酸制备氯气

解读:生活中常用的“84消毒液”主要成分是NaClO,洁厕灵主要成分是HCl,“84消毒液”与洁厕灵不能混用,产生氯气也会中毒。

04浓硫酸和氯化钠固体

解读:若没有浓盐酸的话,也可以用浓硫酸和氯化钠固体代替浓盐酸,与二氧化锰共热制备氯气浓硫酸与氯化钠固体加热反应可以生成氯气。

05电解饱和食盐水制备氯气

解读:该反应也是氯碱工业生产氯气的原理。阳极产生氯气,阴极产生氢气,电解液变为NaOH。

二、氯气的氧化性

01钠在氯气中燃烧

解读:将燃烧的金属钠伸入盛有氯气的集气瓶中,钠剧烈燃烧,有大量白烟(NaCl)生成。

02铁在氯气中燃烧

解读:将铁丝在酒精灯上加热至通红,立即伸入盛有氯气的集气瓶中,铁丝剧烈燃烧,生成棕褐色烟。在集气瓶中加入少量蒸馏水,振荡,得到棕黄色三氯化铁溶液。

03铜在氯气中燃烧

解读:铜丝在酒精灯上灼烧,灼热后立即伸入至盛有氯气的集气瓶中,铜丝在氯气中剧烈燃烧,生成棕黄色烟。在集气瓶中加入少量蒸馏水,振荡,得到蓝绿色的氯化铜溶液。

04氢气在氯气中燃烧

解读:在空气中点燃导管口放出的氢气,再将导管伸入到盛有氯气的集气瓶中,氢气在氯气中燃烧,发出苍白色火焰。燃烧后的产物氯化氢容易与空气中的水蒸气结合,从而在瓶口呈现白雾。

05工业生产漂白粉

解读:工业上用氯气制取漂白粉用的是Ca(OH)2因为Ca(OH)2廉价易得,而NaOH相对较贵,漂白粉是混合物,其中主要成分是CaCl2和Ca(ClO)2,有效成分是Ca(ClO)2。

06氯气与氢氧化钠溶液

解读:在常温下,将氯气通入NaOH溶液中可以得到以NaClO为有效成分的漂白液,生活中常用的“84消毒液”主要成分就是NaClO。

07氯气通入碘化钾溶液

解读:氯气通入到碘化钾溶液中会置换出碘单质,溶液由无色变为棕黄色。该反应说明氯的氧化性强于碘。

08氯气与二氧化硫在水中的反应

解读:氯气通入水形成新制氯水,新制氯水具有漂白性,二氧化硫本身也具有漂白性,但二者混合会发生氧化还原反应,导致各自的漂白性失效。

09硅单质在氯气中加热

解读:粗硅与氯气在高温条件下反应生成SiCl4,这是工业提纯硅单质的第一步,再经氢气高温还原得到高纯度硅:

10氯气与氨气反应

解读:当氨气少量时,产物主要是氯化氢,而当氨气过量时,产物中的氯化氢会与过量的氨气继续反应生成氯化铵,该反应还能检验氯气管道是否泄漏,有泄漏会产生白烟NH4Cl。

三、氯气与有机物的重要反应

01氯气与甲烷的反应

解读:该反应现象为管内黄绿色气体消失,容器内壁出现油装液珠,容器内压强下降,管内倒吸使下方的水池液面上升。氯气与甲烷发生光照取代反应时,四个反应几乎同时进行,副产物多。

02与乙烯的反应

解读:乙烯等不饱和烃均能与氯气发生加成反应,乙烯与氯气发生加成反应,生成1,2—二氯乙烷。

03与苯的反应

解读:氯气与苯在催化剂条件下,与苯环上的氢发生取代反应,生成氯苯,而在紫外线作用下,氯气与苯发生加成反应,生成六氯环己烷,该物质俗称“六六六”是一种高残留的剧毒农药。

四、次氯酸及次氯酸盐的重要反应

(※次氯酸及次氯酸盐中的Cl都显+1价)

01氯气通入水中形成次氯酸

解读:氯气在水中的溶解度比为1:2(即1体积水能溶解2体积氯气)。氯气溶于水形成的溶液称为新制氯水,新制氯水的主要成分是Cl2、HCl和HClO,且该反应是一个可逆反应,新制氯水具有酸性、漂白性和强氧化性。

02漂白液起效原理

解读:NaClO具有漂白性,其漂白原理是NaClO水解生成具有漂白性的HClO。HClO是一种弱酸,酸性比碳酸要弱,且具有强氧化性。能够将还原性物质氧化,使其变性,因而能够起到消毒的作用。空气中的CO2溶解于NaClO溶液中可以与NaClO参加反应得到具有漂白性的HClO。

03向漂白粉溶液中加入稀盐酸

解读:次氯酸的酸性弱于盐酸,所以在次氯酸盐中滴加盐酸时,能够强酸制弱酸)。

04次氯酸的光照分解

解读:次氯酸是一种酸性比碳酸还弱的酸,具有很强的氧化性,不稳定,在光照条件下能够发生分解,所以次氯酸要避光密封储存。

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