氯及其化合物【考綱分析】1.了解氯元素單質及其重要化合物的制備方法，掌握其主要性質及其應用。2.了解氯元素單質及其重要化合物對環境的影響。一、氯氣1．物理性質：常溫下，氯氣是黃綠色、有刺激性、能溶于水、比空氣重、易液化的有毒氣體。溫馨提示：聞有毒氣體及未知氣體的方法是用手在瓶口輕輕煽動，僅使極少量氣體進入鼻孔。從氯的原子結構認識氯氣的化學性質——氧化性3.化學性質：氯氣化學性質非常活潑，很容易得到電子，作強氧化劑，能與金屬、非金屬、水以及堿反應。（1）與金屬反應（與變價金屬反應，均是金屬氧化成高價態）=1\*GB3①2Na＋Cl22NaCl（產生白煙）=2\*GB3②Cu＋Cl2CuCl2（產生棕黃色的煙）=3\*GB3③2Fe＋3Cl22FeCl3（產生棕色的煙）溫馨提示：常溫下干燥的氯氣或液氯不與鐵反應，所以液氯通常儲存在鋼瓶中。（2）與非金屬反應=1\*GB3①H2＋Cl22HCl（發出蒼白色火焰，有白霧生成）——可用于工業制鹽酸H2＋Cl22HCl（會發生爆炸）——不可用于工業制鹽酸溫馨提示：①HCl極易溶于水而成鹽酸。②氫氣在氯氣中燃燒現象：安靜地燃燒，發出蒼白色火焰；光照H2和Cl2的混合氣時，發生爆炸，因此工業生產中不能用光照的方法來制取鹽酸。③所有發光發熱的劇烈化學反應都叫做燃燒，不一定要有氧氣參加。=2\*GB3②2P＋3Cl22PCl3（氯氣不足；產生白霧）2P＋5Cl22PCl5（氯氣充足；產生白煙）與水反應：Cl2＋H2O=HCl＋HClO氯氣與水或堿反應，氯元素的化合價既有升高又有降低，因而氯氣既表現氧化性又表現還原性。氯氣能溶于水(1∶2)，氯氣的水溶液稱為氯水，溶于水的氯氣只有少量與水反應。氯水中存在三種平衡關系：Cl2＋H2OHCl＋HClOHClOH＋＋ClO－③H2OH＋＋OH－氯水性質的多重性:新制氯水的多種成分決定了它具有多重性質，在不同的化學反應中，氯水中參與反應的微粒不同。氯水的組成及性質在應用中的常見誤區(1)氯水中因HClO見光分解，隨著HClO的消耗，最后成為鹽酸，故久置氯水酸性增加，無漂白性。因此，氯水要現用現配。(2)制取氯水的反應為Cl2＋H2OHCl＋HClO，反應中Cl2既是氧化劑，又是還原劑，且1molCl2參加反應，轉移電子數為NA。(3)Cl2盡管有較強的氧化性，但沒有漂白性，氯水具有漂白性是因為Cl2與水反應生成了強氧化性的HClO。(4)ClO－與Fe2＋、I－、S2－、HS－、SOeq\o\al(2－,3)等在水中因發生氧化還原反應而不能大量共存。注意：①將氯氣溶于水得到氯水（淺黃綠色），氯水含多種微粒，其中有H2O、Cl2、HClO、Cl－、H+、OH－(極少量，水微弱電離出來的)。②氯氣溶于水生成的HClO是一種極弱的酸，但是一種強氧化劑，能漂白、殺菌，它的漂白是一種氧化性漂白，與Na2O2、H2O2的漂白原理是一樣的。③Cl2可使潤濕的有色布條褪色，不能使干燥的有色布條褪色，說明Cl2沒有漂白性，而是HClO起漂白作用。④Cl2使潤濕石蕊試先變紅后褪色，其原因是Cl2與H2O作用生成的酸使石蕊先變紅，HClO強氧化性使變色后的石蕊氧化褪色（漂白）。⑤光照氯水，黃綠色逐漸褪色，溶液pH逐漸減小（HClO轉化成了鹽酸）。⑥氯水應保存在棕色瓶中且置于陰涼處。（4）與堿反應：Cl2＋2NaOH=NaCl＋NaClO＋H2O（用于除去多余的氯氣）2Cl2＋2Ca(OH)2=Ca(ClO)2＋CaCl2＋2H2O（用于制漂粉精或漂白粉）溫馨提醒：漂白液的有效成分為NaClO，漂白粉（精）的有效成分為Ca(ClO)2。漂白粉之所以具有漂白性，原因是：Ca(ClO)2＋CO2＋H2O=CaCO3↓+2HClO生成的HClO具有漂白性。漂白粉久置空氣會失效（涉及兩個反應）：Ca(ClO)2＋CO2＋H2O＝CaCO3↓＋2HClO，↑，漂白粉變質會有CaCO3存在，外觀上會結塊，久置空氣中的漂白粉加入濃鹽酸會有CO2氣體生成，含CO2和HCl雜質氣體。所以，漂白粉應密閉保存，避免與空氣接觸。（5）與某些還原性物質反應=1\*GB3①2FeCl2＋Cl2=2FeCl3=2\*GB3②2KI＋Cl2=2KCl+I2（使濕潤的淀粉-KI試紙變藍色，用于氯氣的檢驗）=3\*GB3③SO2＋Cl2＋2H2O=2HCl+H2SO4（將SO2氣體和Cl2氣體混合后作用于有色溶液，漂白效果將大大減弱）溫馨提醒：自來水用氯水殺菌消毒，所以用自來水配制以下溶液如KI、KBr、FeCl2、Na2SO3、Na2CO3、NaHCO3、AgNO3、NaOH等溶液會變質。（6）與某些有機物反應=1\*GB3①CH4＋Cl2CH3Cl+HCl（取代反應）=2\*GB3②CH2=CH2＋Cl2→CH2ClCH2Cl（加成反應）4.氯氣的實驗室制法(1)實驗原理：MnO2＋4HCl(濃)eq\o(=====,\s\up7(△))MnCl2＋Cl2↑＋2H2O。提示：還可以使用KMnO4、K2Cr2O7、KClO3等作氧化劑與濃鹽酸反應，使用以上物質時，反應不需要加熱，如2KMnO4＋16HCl(濃)=2MnCl2＋2KCl＋5Cl2↑＋8H2O、14HCl(濃)＋K2Cr2O7===2KCl＋2CrCl3＋7H2O＋3Cl2↑、6HCl(濃)＋KClO3===KCl＋3H2O＋3Cl2↑(2)實驗裝置：(提示)：①Cl2的凈化用水或飽和食鹽水洗氣，除去混在Cl2中的HCl氣體；用濃H2SO4除去混在Cl2中的水蒸氣。②由于Cl2的密度比空氣大，常用向上排空法收集，還可用排飽和食鹽水的方法收集。③用潤濕的KI淀粉試紙檢驗（放在瓶口），如試紙變藍，則表示Cl2已收滿。④由于Cl2有毒，多余的Cl2不能直接排放，一般用濃NaOH溶液吸收，而不能用水或澄清石灰水吸收。因Cl2在水中溶解度不大，澄清石灰水中溶解的Ca(OH)2的量很少，只能吸收少量的Cl2。(3)驗滿方法：①將濕潤的淀粉碘化鉀試紙靠近盛Cl2的集氣瓶口，觀察到試紙立即變藍，則證明已集滿。②將濕潤的藍色石蕊試紙靠近盛Cl2的集氣瓶口，觀察到試紙先變紅后褪色，則證明已集滿。③實驗室制取Cl2時，常常根據集氣瓶中氣體的顏色判斷是否收集滿。（4）注意事項：①必須用濃鹽酸，MnO2與稀鹽酸不反應；②為了減少制得的Cl2中HCl的含量，加熱的溫度不宜過高，以減少HCl的揮發；③實驗結束后，先使反應停止并排出殘留的Cl2，再拆卸裝置，避免污染空氣；④尾氣吸收時，不能用澄清石灰水吸收Cl2，因為溶液中Ca(OH)2濃度小，吸收不完全。二、次氯酸和次氯酸鹽的性質1．次氯酸(1)不穩定性：次氯酸分解反應的化學方程式為2HClOeq\o(=====,\s\up7(光照))2HCl＋O2↑。(2)強氧化性：①能將有色物質氧化為無色物質，作漂白劑。②殺菌、消毒。(3)弱酸性：向NaClO溶液中通入少量CO2，離子方程式為ClO－＋CO2＋H2O===HCOeq\o\al(－,3)＋HClO。2．次氯酸鹽(1)“84”消毒液：有效成分為NaClO，它與潔廁靈(主要成分鹽酸)混合立即會產生氯氣，其離子方程式是ClO－＋Cl－＋2H＋===Cl2↑＋H2O。(2)漂白粉：①成分：漂白粉的主要成分是CaCl2和Ca(ClO)2，其中有效成分是Ca(ClO)2。②漂白原理：在潮濕的空氣中能吸收CO2，向Ca(ClO)2溶液中通入少量CO2，發生的反應為Ca2＋＋2ClO－＋CO2＋H2O===CaCO3↓＋2HClO。向Ca(ClO)2溶液中通入SO2，生成的是CaSO4而不是CaSO3。次氯酸鹽(ClO－)無論是在酸性、堿性還是中性條件下，均具有強氧化性，均能氧化I－、Fe2＋、SOeq\o\al(2－,3)、S2－等還原性離子。三、鹵族元素1．鹵素及化合物的性質比較:氟氯溴碘單質物理性質狀態氣氣（易液化）液（易揮發）固（易升華）熔、沸點熔、沸點逐漸升高顏色淡黃綠色黃綠色紅棕色紫黑色密度密度逐漸增大X2與H2化合條件冷暗處光照加熱持續加熱程度劇烈爆炸爆炸緩慢化合同時分解X2與H2O化合反應2F2+2H2O=4HF+O2X2+H2O=HX+HXO程度劇烈緩慢微弱極弱水溶性反應生成氫氟酸水溶性依次減小，有機溶劑中溶解性依次增大化合價只有-1價有-1、+1、+3、+5、+7等含氧酸化學式無含氧酸有HXO、HXO2、HXO3、HXO4等強弱程度同一價態的酸性依次減弱鹵化銀顏色AgF（白）AgCl（白）AgBr（淡黃）AgI（黃）水溶性易溶均難溶，且溶解度依次減小感光性難分解見光均易分解，且感光性逐漸增強相似性：①都能與大多數金屬反應：2Fe＋3Br2===2FeBr3；I2＋Fe===FeI2；②都能與H2反應：H2＋X2===2HX；③都能與H2O反應：X2＋H2OHX＋HXO(F2例外)；④都能與堿液反應：X2＋2NaOH===NaX＋NaXO＋H2O(F2例外)。2．鹵素元素的有關特性：（1）F2遇水發生置換反應，生成HF并放出O2，故F2不能從其他鹵化物的水溶液中將鹵素單質置換出來。（2）HF是弱酸、劇毒，但能腐蝕玻璃4HF+SiO2=SiF4↑+2H2O；HF由于形成分子間氫鍵相互締合，沸點反常的高。（3）溴是唯一的液態非金屬，易揮發，少量的液溴保存要用水封。溫馨提示：能使溴水褪色的原因：被H2S、SO2、SOeq\o\al(2－,3)、I－等還原劑還原而褪色；與NaOH、Na2CO3等堿性物質發生反應而褪色；與較活潑金屬(如Mg＋Br2===MgBr2)反應而褪色；能與溴發生加成反應的不飽和烴及其衍生物，如烯烴、炔烴等；能被溴水氧化的、含有醛基的化合物。（4）碘易升華，遇淀粉顯藍色；碘的氧化性較弱，它與變價金屬反應時生成低價化合物,I2易與Na2S2O3反應：I2＋2S2Oeq\o\al(2－,3)===2I－＋S4Oeq\o\al(2－,6)，此反應常用于滴定法(以淀粉為指示劑)來定量測定碘的含量。（5）AgX中AgCl、AgBr、AgI均不溶于水和稀硝酸，只有AgF溶于水，AgF、AgCl均為白色，AgBr為淺黃色，AgI為黃色。除AgF外，均有感光性，其中AgBr常作感光材料；CaX2中只有CaF2難溶。實驗室里常用螢石(CaF2)與濃H2SO4反應來制取HF，反應的化學方程式為CaF2＋H2SO4eq\o(=====,\s\up7(△))CaSO4＋2HF↑。3．鹵素間的置換反應及X-離子的檢驗：（1）Cl2+2Br-=Br2+2Cl-，Cl2+2I-=I2+2Cl-，Br2+2I-=I2+2Br-。結論：氧化性：Cl2>Br2>I2；還原性：I->Br->Cl-（2）溴和碘在不同溶劑中所生成溶液（由稀到濃）的顏色變化：溶劑溶質水苯汽油四氯化碳Br2黃→橙橙→橙紅橙→橙紅橙→橙紅I2深黃→褐淡紫→紫紅淡紫→紫紅紫→深紫密度比水輕比水輕比水重X-離子的檢驗：(1)AgNO3溶液——沉淀法未知液eq\o(――――――――――→,\s\up7(滴加AgNO3溶液和稀硝酸))生成eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(白色沉淀，則有Cl－,淡黃色沉淀，則有Br－,黃色沉淀，則有I－))(2)置換——萃取法未知液eq\o(――――――――――――→,\s\up12(加適量新制飽和氯水),\s\do