氯气和氯化氢

氯气和氯化氢（一）氯气1、氯原子结构及氯分子结构 （1）氯原子核内有17个质子，核外有17个电子，其原子结构示意图为：。

可知氯原子最外电子层上有7个电子，且原子半径较小，在化学反应中易得到1个电子。

因此氯原子是很活泼的原子，氯元素是活泼的非金属元素。

（2）氯分子结构 由于氯原子最外层为7个电子，通常状况下两个氯原子共用一对电子形成共价分子Cl 2。

又由于两个氯原子对电子对有相同的吸引力 ，所以在氯分子中共用电子对在两个氯原子正中间。

2、氯气的性质（1）氯气的物理性质①通常状况下是黄绿色有刺激性气味的气体，氯气有毒。

②易液化，氯气在1.01×105 Pa 、－34.6℃时变成液氯。

③氯气的密度比空气的密度大。

④能溶于水，常温时1体积水约能溶解2体积氯气。

（2）氯气的化学性质①氯气与金属的反应2Na+Cl 2===点燃2NaCl （白烟）Cu+Cl 2===点燃CuCl 2 （棕黄色烟）2Fe+3Cl 2===点燃2FeCl 3 （棕褐色烟）氯气还能跟K 、Ca 、Mg 、Al 、Zn 等金属反应。

注意，氯气把Cu 、Fe 氧化到高价态。

②氯气与非金属的反应H 2+Cl 2===点燃2HCl（纯净的H 2在Cl 2中安静地燃烧，产生苍白色火焰，并有白雾生成。

）H 2+Cl 2===点燃2HCl （H 2与Cl 2的混合气光照时爆炸，并产生白雾。

）2P+3Cl 2===点燃2PCl 3 （液体）PCl 3+Cl 2 == PCl 5 （固体）2P+5Cl 2===点燃2PCl 5 （固体）磷在氯气中燃烧时，会产生白色烟雾。

由一些金属、非金属在氯气中燃烧的实验，可知燃烧不一定有氧气参加。

一切发光、发热的剧烈的化学反应，都可以叫做燃烧。

③氯气与水的反应氯气溶于水得到黄绿色溶液——氯水。

在氯水中有一少部分Cl 2与水反应，大部分以Cl 2分子存在，所以氯水中的主要溶质是Cl 2。

Cl 2+H 2O == HCl+HClO新制的氯水中存在Cl 2、H 2O 、HClO 、H +、Cl －、ClO －、OH －等微粒。

HClO （次氯酸）是一种弱酸，其酸性比碳酸还弱。

HClO 也是一种不稳定的酸，容易分解放出O 2，光照时分解速率加快2HClO ===光照2HCl+O 2↑，因此长久放置的氯水中HClO 减少，HCl 增多。

HClO 有强氧化性，可以用来杀菌消毒，也可用作漂白剂。

注意，Cl 2本身没有漂白性，只有当Cl 2 溶于水并和水反应生成HClO 时，才有杀菌和漂白作用。

Cl 2中不存在HClO ，故无漂白性，严格地说应当是HClO 具有漂白性。

④氯气与碱的反应2Cl 2+2Ca(OH)2 == CaCl 2+Ca(ClO)2+2H 2O （工业上制取漂白粉的反应）Cl 2+2NaOH == NaCl+NaClO+2H 2O （实验室制取Cl 2时尾气吸收的反应）注意，Cl 2与碱溶液的反应与Cl 2与水的反应有着密切的联系，它可由后者推导出来： Cl 2+H 2O == HCl+HClOHCl+NaOH == NaCl+H 2OHClO+NaOH == NaClO+H 2O将上列三个化学方程式合并，便可得到：Cl 2+2NaOH == NaCl+NaClO+H 2O 在这一反应中，Cl 2中氯的化合价既升高（生成物NaClO 中的Cl 为+1价）又降低（生成物NaCl 中的Cl 为－1价），所以Cl 2既是氧化剂，又是还原剂。

此反应常称为歧化反应。

Cl 2与H 2O 反应和Cl 2与碱溶液反应又有很大区别：Cl 2与H 2O 的反应很不完全，Cl 2与H 2O 可以大量共存；但Cl 2与碱溶液反应得很快而且完全，Cl 2与碱溶液不可能共存。

⑤氯气与某些化合物的反应H 2S+Cl 2 == 2HCl+S此反应在气态或溶液中都能进行，在气态时反应生成淡黄色固体硫，在溶液中因生成的硫不溶于水而使溶液浑浊。

2NaBr+Cl 2 == 2NaCl+Br 23、漂白粉（1）工业上制取漂白粉的反应：2Cl 2+2Ca(OH)2 == CaCl 2+Ca(ClO)2+2H 2O（2）漂白粉的主要成分：CaCl 2和Ca(ClO)2（3）漂白粉的有效成分：Ca(ClO)2Ca(ClO)2比HClO 稳定，容易保存。

Ca(ClO)2能溶于水。

（4）漂白粉的主要用途：杀菌、消毒、漂白。

（5）漂白粉的漂白原理和使用方法：漂白粉中的Ca(ClO)2本身是没有漂白性的，只有将Ca(ClO)2转化为HClO ，才能具有漂白、杀菌作用。

真正起漂白、杀菌作用的是HClO ，故在作用漂白粉时可将漂白粉与稀酸混合：Ca(ClO)2+2HCl(稀) == CaCl 2+2HClO家庭中使用漂白粉时不必加酸，因为空气中的CO 2溶于水生成碳酸，就可将Ca(ClO)2转化为HClO ：Ca(ClO)2+CO 2+H 2O == CaCO 3↓+2HClO（6）漂白粉的失效原因及保存方法：如果漂白粉露置在潮湿的空气中，会慢慢变质而失效。

其反应的化学方程式为：Ca(ClO)2+CO 2+H 2O == CaCO 3↓+2HClO2HClO ===光照2HCl+O 2↑故存放漂白粉时，应注意密封和避光。

4、氯气的实验室制法 （1）药品：浓盐酸和MnO 2。

或浓盐酸和KMnO 4。

（2）反应原理：用氧化剂（MnO 2或KMnO 4）氧化浓盐酸中的HCl 而生成Cl 2，发生的是氧化还原反应。

MnO 2+4HCl ==∆MnCl 2+Cl 2↑+2H 2O2KMnO 2+16HCl == 2KCl+2MnCl 2+5Cl 2↑+8H 2O（3）发生装置：制取氯气时所用的MnO 2为固态粉未，所用的浓盐酸为液态，且需要在加热的条件下才能反应。

故制取氯气的发生装置使用的仪器主要有圆底烧瓶、分液漏斗、铁架台、石棉网、酒精灯。

（4）收集方法：因氯气的密度（约3.2g/L ） 比空气大，且能溶于水，故可用向上排空气法收集氯气。

又因为Cl 2难溶于饱和食盐水，所以也可用排饱和食盐水的方法收集氯气。

（5）验满方法：①因Cl 2是黄绿色气体，可观察到整个集气瓶内都已充满黄绿色气体，则已收集满氯气。

②可在集气瓶口放一湿润的淀粉碘化钾试纸，若底纸变蓝则说明集气瓶内已收集满氯气。

2KI+Cl 2 ==2KCl+I 2 （I 2遇淀粉变蓝色）（6）尾气的吸收：氯气不毒，为防止污染，多余的氯气可用碱溶液来吸收。

一般用NaOH 溶液吸收多余的氯气，而不用石灰水吸收，这是因为Ca(OH)2溶解度小，吸收氯气的能力小。

注意：不能用水吸收多余的氯气，因为氯气不易溶于水。

（7）氯气的净化：因为浓盐酸有挥发性，能挥发出氯化氢气，在加热时挥发加剧。

因此，用MnO 2与浓盐酸反应生成的氯气中常混有氯化氢气和水蒸气。

为了得到纯净而又干燥的氯气应将气体先通入盛有饱和食盐水或水的洗气瓶，以除去氯气中混有的氯化氢气；再通过盛有浓硫酸的洗气瓶，以除去氯气中混有的水蒸气。

然后再用向上排空气法收集，便可得到纯净而又干燥的氯气。

由上列叙述可知， 在实验室一套完整的制取氯气的装置如下图所示：这是实验室制取气体的三种典型装置之一，它适用于固体和液体或液体和液体加热制取气体。

除制取Cl 2外，还可用于制取HCl 、HBr 等气体。

一套完整的制取气体的装置，应当由四部分组成：对于这套制取气体的装置，一定要认识各仪器并准确叫出名称，还要明确各装置的作用、原理及注意事项。

A ——分液漏斗，用来往烧瓶中加浓盐酸B ——圆底烧瓶，MnO 2与浓盐酸发生反应的反应器。

加热时要垫上石棉网。

甲——洗气瓶，内盛饱和食盐水。

乙——洗气瓶，内盛浓硫酸。

丙——集气瓶，收集Cl 2，进气管伸入瓶底。

丁——尾气吸收装置，内盛NaOH 溶液。

（二）氯化氢1、氯化氢的分子结构氯化氢分子是由1个氢原子和1个氯原子共用一对电子形成的共价分子。

因氯原子吸引电子能力比氢原子大，故电子对偏向于氯原子。

2、氯化氢的物理性质（1）无色，有刺激性气味的气体。

（2）极易溶于水。

在标准状况下，1体积水约能溶解500体积氯化氢。

用氯化氢可做喷泉实验。

氯化氢的水溶液是盐酸，因此氯化氢在潮湿的空气中会形成白雾，这是氯化氢与空气中的水蒸气结合形成盐酸的小液滴所致。

（3）氯化氢的密度比空气的密度大。

3、氯化氢的实验室制法（1）药品：浓H 2SO 4和食盐（固体）。

（2）反应原理：用高沸点酸与低沸点酸的盐发生复分解反应来制取低沸点酸。

或者说，用难挥发酸与易挥发酸的盐发生复分解反应来制取易挥发酸。

浓H 2SO 4是高沸点酸，难挥发酸。

盐酸是低沸点酸，易挥发酸。

浓H 2SO 4与食盐发生反应的化学方程式为：NaCl （固）+H 2SO 4（浓）===微热NaHSO 4+HCl ↑ NaHSO 4（固）+NaCl （固）===∆Na 2SO 4+HCl ↑（500～600℃）2NaCl （固）+H 2SO 4（浓）===∆Na 2SO 4+2HCl ↑（500～600℃）注意：①反应物的状态，一定要是NaCl 固体与浓H 2SO 4反应才能生成氯化氢，若是NaCl 溶液与稀H 2SO 4则不发生反应。

②注意反应条件对产物的影响。

反应物相同，反应时温度不同，所得产物也可能不同。

浓H 2SO 4与NaCl 固体的反应中，微热或不加热时生成NaHSO 4和HCl 气，加热到500～600℃时生成Na 2SO 4和HCl 气。

（3）发生装置：实验室制取氯化氢与制取氯气时，所用反应物的状态相同（都是固体与液体），且反应时都需要加热，因此制取氯化氢与制取Cl 2的发生装置相同。

（4）收集方法：因氯化氢密度比空气大，且极易溶于水，因此收集HCl 气体只能用向上排空气法。

（5）验满方法：①当观察到集气瓶口有白雾出现时，可证明集气瓶内已收集满HCl 气体。

②将湿润的蓝色石蕊试纸放在集气瓶口附近，若蓝试纸变红时，证明已收集满HCl 气体。

③将蘸有浓氨水的玻璃棒靠近集气瓶口，若有白烟（NH 4Cl 固体）生成，则证明集气瓶内已收集满HCl 气体。

（6）尾气吸收：可用水吸收多余的氯化氢气，但吸收装置与Cl 2的吸收装置不相同。

用水吸收多余的HCl 气体或用水吸收HCl 气制盐酸时，应加一个倒扣的漏斗，如下图中的A 所示：A B这样，一方面扩大了HCl 气体与水的接触面积，有利用HCl 气体的充分吸收；另一方面，更得要的是可以防止倒吸。

因为漏斗内容积较大，当漏斗内液面上升时，烧杯中的液面就会下降，漏斗口便脱离液面，由于重力的作用使漏斗内的液体又回落到烧杯内，从而防止了倒吸。

凡极易溶于水的气体，如HBr 、NH 3等都可用这种装置来进行吸收。