氯气的物理化学性质

2017-06-06

氯气,化学式为Cl₂。常温常压下为黄绿色气体,有强烈刺激性气味的有毒气体,密度比空气大,可溶于水,易压缩经压缩可液化为金黄色液态氯,是氯碱工业的主要产品之一,用作强氧化剂与氯化剂。下面小编给你分享氯气的物理化学性质,欢迎阅读。

氯气的物理性质

状态

通常情况下为有强烈刺激性气味的

黄绿色的有毒气体。

密度

氯气密度是空气密度的2.5倍,标况下ρ=3.21kg/m³。

易液化

熔沸点较低,常温常压下,熔点为-101.00℃,沸点-34.05℃,常温下把氯气加压至600~700kPa或在常压下冷却到-34℃都可以使其变成液氯,液氯即Cl₂,液氯是一种油状的液体,其与氯气物理性质不同,但化学性质基本相同。

溶解性

可溶于水,且易溶于有机溶剂

(例如:四氯化碳),难溶于饱和食盐水。1体积水在常温下可溶解2体积氯气,形成黄绿色氯水,密度为 3.170g/L,比空气密度大。

结构

原子结构:氯原子最外层有7个电子,反应中易得到1个电子或共用一个电子对达到稳定结构(共价键)

分子结构:氯分子为双原子分子,分子式Cl₂。

离子结构:氯离子最外层有8个电子,因而很稳定。

氯气的化学性质

毒性

氯气是一种有毒气体,它主要通过呼吸道侵入人体并溶解在黏膜所含的水分里,生成次氯酸和盐酸,对上呼吸道黏膜造成损伤:次氯酸使组织受到强烈的氧化;盐酸刺激黏膜发生炎性肿胀,使呼吸道黏膜浮肿,大量分泌黏液,造成呼吸困难,所以氯气中毒的明显症状是发生剧烈的咳嗽。症状重时,会发生肺水肿,使循环作用困难而致死亡。由食道进入人体的氯气会使人恶心、呕吐、胸口疼痛和腹泻。1L空气中最多可允许含氯气0.001mg,超过这个量就会引起人体中毒。

金属

1、金属钠在氯气中燃烧生成氯化钠。

现象:钠在氯气里剧烈燃烧,产生大量的白烟,放热。

2、铜在足量氯气中燃烧生成氯化铜。

现象:红热的铜丝在氯气里剧烈燃烧,瓶里充满棕黄色的烟,加少量水后,溶液呈蓝绿色(绿色较明显),加足量水后,溶液完全显蓝色。

3、铁在氯气中燃烧生成三氯化铁。

现象:铁丝在氯气里剧烈燃烧,瓶里充满棕红色烟,加少量水后,溶液呈黄色。

4.镁带在氯气中燃烧生成氯化镁。

注:氯气具有强氧化性,加热下可以与所有金属反应,如金、铂在热氯气中燃烧,而与Fe、Cu等变价金属反应则生成高价金属氯化物。

常温下,干燥氯气或液氯不与铁反应,只能在加热情况下反应,所以可用钢瓶储存氯气(液氯)。

非金属

1、与氢气的反应

H₂+Cl₂=点燃=2HCl(工业制盐酸方法,工业先电解饱和食盐水,生成的氢气和氯气燃烧生成氯化氢气体。)

现象:H₂在Cl₂中安静地燃烧,发出苍白色火焰,瓶口处出现白雾。

H₂+Cl₂=光照=2HCl

现象:见光爆炸,有白雾产生。

需要注意的是:将点燃的氢气放入氯气中,氢气只在管口与少量的氯气接触,产生少量的热;点燃氢气与氯气的混合气体时,大量氢气与氯气接触,迅速化合放出大量热,使气体急剧膨胀而发生爆炸。工业上制盐酸使氯气在氢气中燃烧。氢气在氯气中爆炸极限是9.8%~52.8%

2、与磷的反应

2P+3Cl₂(少量)==2PCl₃(液体农药,雾)

2P+5Cl₂(过量)==2PCl(固体农药,烟)

现象:产生白色烟雾.

3、与其他非金属的反应

实验证明,在一定条件下,氯气还可与S、Si等非金属直接化合。

2S+Cl₂=点燃=S₂Cl₂

在该反应中,氧化剂是Cl₂,还原剂也是Cl₂,本反应是歧化反应。

氯气遇水会产生次氯酸,次氯酸具有净化(漂白)作用,用于消毒——溶于水生成的HClO具有强氧化性。

化学方程式是:

Cl₂+H₂O=HCl+HClO(可逆反应)

家用84消毒液与洁厕液混用会导致氯气中毒的原理就是此反应的逆反应。因为84消毒液的主要成分为NaClO,洁厕液的主要成分为盐酸,两者相遇会产生大量热,并放出氯气。

二氧化硫与水

SO₂+Cl₂+2H₂O=H₂SO₄+2HCl

碱溶液

Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O

2Cl2+2Ca(OH)2=CaCl₂+Ca(ClO)2+2H2O

上述两反应中,Cl₂作氧化剂和还原剂,是歧化反应。

Cl2+ 2OH-(冷) = ClO-+ Cl-+ H2O

3Cl2+ 6OH-(热) = ClO3-+ 5Cl-+ 3H2O

盐溶液

Cl2+2FeCl2=2FeCl3

Cl2+Na2S=2NaCl+S (中学阶段用来证明氯气非金属性和氧化性比硫强。)

气体

Cl的化学性质比较活泼,容易与多种可燃性气体发生反应。

如:CH、H₂、C₂H₂等。

有机物

甲烷的取代反应:

CH₄+Cl₂=光照=CH₃Cl+HCl

CH₃Cl+Cl₂==CH₂Cl₂+HCl

CH₂Cl₂+Cl₂==CHCl₃+HCl

CHCl₃+Cl₂==CCl₄+HCl

加成反应:

CH₂=CH₂+Cl₂==CH₂ClCH₂Cl(1,2-二氯乙烷)

和二硫化碳反应:

CS+3Cl=95~100℃=CCl+SCl

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