安徽省合肥中科大附屬中學(xué) 徐 斌

以點(diǎn)帶面 突出要點(diǎn)
——談氯元素單質(zhì)及其化合物的學(xué)習(xí)

安徽省合肥中科大附屬中學(xué) 徐 斌

氯是一種典型的非金屬元素。我們在學(xué)習(xí)時，不但要掌握氯元素的單質(zhì)及其化合物的相關(guān)知識，而且要形成正確的學(xué)習(xí)非金屬元素及其化合物知識的思路和方法。在本節(jié)的學(xué)習(xí)中，我們要注意以下幾點(diǎn)。

一、結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)

1.根據(jù)氯原子的最外電子層上有7個電子，在化學(xué)反應(yīng)中極易得1個電子形成8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)而顯示-1價，從而使單質(zhì)表現(xiàn)出較強(qiáng)的氧化性。氯元素在自然界中以化合態(tài)存在。

2.單質(zhì)中氯原子的價態(tài)為0，從氧化還原反應(yīng)的角度分析，氯氣應(yīng)既有氧化性，又有還原性，在氯氣與水或堿的反應(yīng)中，氯氣既是氧化劑，又是還原劑。

二、氯的單質(zhì)及主要化合物的性質(zhì)和用途

1.Cl2化學(xué)性質(zhì)活潑，在一定條件下能與絕大多數(shù)金屬發(fā)生化學(xué)反應(yīng)（與鐵、銅等金屬生成高價金屬氯化物），也能與很多非金屬單質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。

（1）鈉在氯氣中燃燒時火焰為黃色，并產(chǎn)生白煙。

（2）鐵在氯氣中燃燒無論是鐵過量還是氯氣過量，產(chǎn)物均為FeCl3。干燥的氯氣和液氯常溫不與鐵反應(yīng)，故可用鐵桶裝氯氣或液氯。

（3）氫氣與氯氣反應(yīng)時，條件不同現(xiàn)象不同。氫氣在氯氣中燃燒是工業(yè)上制鹽酸的重要方法。

（4）燃燒不一定有氧氣參加，所有發(fā)光、放熱的劇烈化學(xué)反應(yīng)都稱為燃燒。

2.1體積的水可溶解2體積的氯氣，形成的溶液稱為氯水，呈淺黃綠色。其中少量氯氣與水發(fā)生了反應(yīng)：。

（1）新制氯水中含Cl2、H2O、HClO、H+、Cl-、ClO-等微粒，主要溶質(zhì)是Cl2。氯水的化學(xué)性質(zhì)具有多樣性。

（2）次氯酸的性質(zhì)

a.弱酸性：酸性弱于碳酸。

b.不穩(wěn)定性：見光易分解為HCl和O2。

c.強(qiáng)氧化性：次氯酸能氧化多種物質(zhì)。

d.殺菌漂白性：可用于自來水消毒。能使有色布條、品紅等有色物質(zhì)褪色。主要是利用次氯酸的強(qiáng)氧化性原理。

（3）氯水中的HClO遇光分解會導(dǎo)致Cl2與水繼續(xù)反應(yīng)，使氯水顏色逐漸變淺，久置氯水會變成稀鹽酸。所以氯水要現(xiàn)用現(xiàn)制，且保存在棕色試劑瓶中。

3.氯氣與堿溶液反應(yīng)時能生成氯化物、次氯酸鹽和水。

（1）Cl2與NaOH溶液的反應(yīng)可用于制取漂白液和含氯氣的尾氣處理。漂白液、84消毒液的有效成分是NaClO。

（2）Cl2與石灰乳反應(yīng)可用于制取漂白粉或漂粉精，其有效成分是Ca（ClO）2。

（3）漂白液、漂白粉和漂粉精既可用于漂白又可用于消毒，原理:溶液中NaClO或Ca（ClO）2結(jié)合空氣中的CO2生成了有強(qiáng)氧化性的HClO，如：。

（4）漂白液、漂白粉和漂粉精露置于空氣中會與CO2反應(yīng)而變質(zhì)，所以需要密封保存。

4.Cl2（或氯水）可與很多還原性物質(zhì)反應(yīng)：

5.Cl-檢驗的方法：先在被檢驗的溶液中加稀硝酸酸化，再滴加AgNO3溶液，若出現(xiàn)白色沉淀，則被檢驗的溶液中含有Cl-。在檢驗Cl-時，加稀硝酸酸化是為了排除等離子的干擾。

6.典型例題分析

例1 不能用于鑒別新制氯水和長期放置的氯水的試劑是（ ）。

A.石蕊試液 B.品紅溶液 C.FeCl2溶液 D.AgNO3溶液

解析 新制氯水能使石蕊試液先變紅后褪色，能使品紅溶液褪色，能將FeCl2氧化而使溶液變?yōu)樽攸S色，與AgNO3溶液作用有沉淀生成。長期放置的氯水能使石蕊試液變紅，不能使品紅溶液褪色，不能將FeCl2氧化，但與AgNO3溶液作用有沉淀生成。故選D。

例2 下列物質(zhì)能使干燥的藍(lán)色石蕊試紙先變紅后褪色的是（ ）。

①氯氣 ②液氯 ③新制氯水 ④氯氣的四氯化碳溶液 ⑤鹽酸 ⑥鹽酸與少量漂白粉的混合溶液

A.①②③ B.①②③⑥ C.③⑥ D.③④⑥

解析 能使干燥的藍(lán)色石蕊試紙先變紅后褪色，要求該物質(zhì)具有酸性和漂白性。酸性要看是否有較多的H+，漂白性要看是否產(chǎn)生了HClO。①和②中只有Cl2分子，④中Cl2分子與CCl4溶劑之間不反應(yīng)，不能產(chǎn)生H+和HClO，故①、②、④不符合題意。⑤中HCl只有酸性無漂白性，故只能使干燥的藍(lán)色石蕊試紙變紅。③中Cl2和水反應(yīng)生成HCl和HClO，⑥中發(fā)生反應(yīng)，且漂白粉少量，鹽酸過量，即有較多H+，即③和⑥符合題意，答案選C。

三、氯氣實驗室制法

1.基本裝置

（1）實驗室制氣裝置一般包括氣體發(fā)生裝置、氣體凈化裝置、收集裝置、有毒（或有刺激性）氣體的尾氣吸收裝置。

（2）裝置組裝時，按照先下后上、先左后右的原則，拆卸時順序相反。

（3）氣體中若含有多種雜質(zhì)成分，應(yīng)注意吸收的先后順序。從發(fā)生裝置中產(chǎn)生的氯氣含有氯化氫和水蒸氣，要制取純凈的氯氣，應(yīng)先用飽和食鹽水吸收氯化氫，再用濃硫酸吸收水蒸氣。

（4）可用濕潤的KI-淀粉試紙靠近盛氯氣的瓶口，若變藍(lán)，說明氯氣已集滿；也可用濕潤的藍(lán)色石蕊試紙靠近盛氯氣的瓶口，若先變紅后褪色，說明氯氣已集滿。

2.二氧化錳和鹽酸反應(yīng)制取氯氣需要加熱，且鹽酸必須為濃溶液；高錳酸鉀溶液與鹽酸反應(yīng)可用于實驗室快速制取氯氣，該反應(yīng)不需要加熱，且高錳酸鉀溶液與稀鹽酸也能反應(yīng)，所以高錳酸鉀溶液酸化時一般用稀硫酸而不能用鹽酸。

3.典型例題

例3 實驗室用濃鹽酸與二氧化錳反應(yīng)制取氯氣，下列有關(guān)說法中正確的是（氣體體積在標(biāo)準(zhǔn)狀況下測定）（ ）。

A.若提供0.4 mol HCl，MnO2不足量，則可制得氯氣2.24 L

B.若提供0.4 mol HCl，MnO2過量，則可制得氯氣2.24 L

C.若有0.4 mol HCl參與反應(yīng)，則可制得氯氣2.24 L

D.若有0.4 mol HCl被氧化，則可制得氯氣2.24 L

解析 在反應(yīng)中，隨著HCl被消耗，鹽酸的濃度逐漸減小，而稀鹽酸不能被氧化，故B錯誤。0.4 mol HCl被氧化，生成0.2 mol Cl2，其體積在標(biāo)況下為4.48 L，D錯誤。0.4 mol HCl完全反應(yīng)，才可制得氯氣2.24 L，故選C。

例4 已知KMnO4與濃鹽酸在常溫下反應(yīng)能產(chǎn)生Cl2。若用如下圖所示的實驗裝置來制備純凈、干燥的氯氣，并觀察它與金屬的反應(yīng)。每個虛線框表示一個單元裝置，其中有錯誤的是（不考慮①夾持裝置）

A.④ B.② C.②③ D.②③④

解析 KMnO4和濃鹽酸在常溫下就可以反應(yīng)，生成Cl2，不需要酒精燈加熱，①正確。反應(yīng)產(chǎn)生的Cl2可能混有HCl，需要進(jìn)行凈化，但不能使用NaOH溶液，因為Cl2也能和NaOH溶液反應(yīng)，應(yīng)該使用飽和食鹽水，②錯誤。凈化后的Cl2可以用濃硫酸干燥，但氣體要用長導(dǎo)管直接通入濃硫酸中，且出氣導(dǎo)管應(yīng)在液面以上，③錯誤。干燥的Cl2和金屬反應(yīng)的容器只有氣體進(jìn)入而無氣體排出，一段時間后壓強(qiáng)升高，可能會使實驗裝置中某處的橡皮塞彈開，④錯誤。故選D。

四、知識的拓展

1.氯水中滴加幾滴石蕊試液，溶液先變紅后褪色。除驗證氯水中有H+外，還說明氯水中有一種成分具有漂白性。如何設(shè)計實驗說明氯水中哪一種成分具有漂白性？

解析 按上圖裝置進(jìn)行實驗，干燥的紅布條不褪色，而濕潤的紅布條褪色，說明氯氣本身不具有漂白性，氯氣使有色物質(zhì)褪色的實質(zhì)是氯氣與水反應(yīng)生成的HClO有漂白作用。

2.根據(jù)鹵族元素原子結(jié)構(gòu)上的相似性和遞變性推斷，鹵素單質(zhì)都具有較強(qiáng)的氧化性，但F2、Cl2、Br2、I2的氧化性依次減弱，F(xiàn)-、Cl-、Br-、I-的還原性依次增強(qiáng)。同時還要了解鹵素單質(zhì)物理性質(zhì)的變化規(guī)律及特性：

鹵素單質(zhì) 顏色和狀態(tài) 在CCl4溶液的顏色 特性Br2 深紅棕色液體 橙色 易揮發(fā)I2 紫黑色固體 紫紅色 遇淀粉溶液變藍(lán)，加熱升華

例5下列說法中正確的是________。

①KI遇淀粉溶液變藍(lán)

②液溴易揮發(fā)，通常用汽油油封來保存

③氯原子最外層為7個電子，極易得電子達(dá)到“8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)”，表現(xiàn)為強(qiáng)氧化性，所以氯氣在反應(yīng)中只做氧化劑

④NaI的顏色比NaCl的深

⑤氯氣通入NaBr溶液中，溶液由無色變?yōu)樯罴t棕色，再向溶液中加入一定量的CCl4，充分振蕩后靜置，上層為橙色

⑥碘水中的碘單質(zhì)可用CCl4萃取

解析 I2遇淀粉溶液才變藍(lán)。汽油本身易揮發(fā)，不能用于油封。在氯氣與水或堿的反應(yīng)中，氯氣既是氧化劑，又是還原劑。NaI、NaCl均為白色固體，其水溶液均為無色。氯氣通入NaBr溶液中，Cl2置換出NaBr中的Br2，溶液由無色變?yōu)辄S色，Br2易溶于CCl4，CCl4層變?yōu)槌壬珻Cl4比水的密度大，在下層。由于I2在CCl4中溶解度遠(yuǎn)大于在水中溶解度，且CCl4難溶于水，故可用CCl4萃取碘水中的碘單質(zhì)。故正確的說法只有⑥。

總之，在學(xué)習(xí)氯的單質(zhì)及其化合物知識時，我們要學(xué)會從結(jié)構(gòu)上分析物質(zhì)的性質(zhì)，要注重知識的總結(jié)、對比和深化，了解化學(xué)知識在生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用，要重視實驗探究，努力在解決實際問題的過程中，活化知識，提高分析問題和解決問題的能力。