作业帮氯气的化学特征和物理特征
来源：学生作业帮 编辑：作业帮 分类：化学作业 时间：2024/05/29 11:16:36
氯气的化学特征和物理特征
物理特征
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.
分子结构：氯分子为双原子分子,分子式Cl₂.
化学特征
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.
与金属反应
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.
钠与氯气反应
2、铜在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氯化铁.
现象：铁丝在氯气里剧烈燃烧,瓶里充满棕褐色烟,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,干燥氯气或液氯与铁会发生钝化反应,生成致密氯化膜,氯化膜又阻止了氯与铁的继续反应,所以可用钢瓶储存氯气（液氯）.[1]
与非金属反应
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]
2、与磷的反应
2P+3Cl₂(少量）=点燃=2PCl₃(液体农药,雾）
2P+5Cl₂(过量）=点燃=2PCl5(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
与水反应
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.
与碱溶液反应
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
与盐溶液反应
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.）
与气体反应
Cl₂的化学性质比较活泼,容易与多种可燃性气体发生反应.
如：CH4、H₂、C₂H₂等.
与有机物反应
甲烷的取代反应：
CH₄+Cl₂=光照=CH₃Cl+HCl
CH₃Cl+Cl₂=光照=CH₂Cl₂+HCl
CH₂Cl₂+Cl₂=光照=CHCl₃+HCl
CHCl₃+Cl₂=光照=CCl₄+HCl
加成反应：
CH₂=CH₂+Cl₂=催化剂=CH₂ClCH₂Cl(1,2-二氯乙烷)
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.
分子结构：氯分子为双原子分子,分子式Cl₂.
化学特征
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.
与金属反应
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.
钠与氯气反应
2、铜在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氯化铁.
现象：铁丝在氯气里剧烈燃烧,瓶里充满棕褐色烟,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,干燥氯气或液氯与铁会发生钝化反应,生成致密氯化膜,氯化膜又阻止了氯与铁的继续反应,所以可用钢瓶储存氯气（液氯）.[1]
与非金属反应
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]
2、与磷的反应
2P+3Cl₂(少量）=点燃=2PCl₃(液体农药,雾）
2P+5Cl₂(过量）=点燃=2PCl5(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
与水反应
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.
与碱溶液反应
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
与盐溶液反应
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.）
与气体反应
Cl₂的化学性质比较活泼,容易与多种可燃性气体发生反应.
如：CH4、H₂、C₂H₂等.
与有机物反应
甲烷的取代反应：
CH₄+Cl₂=光照=CH₃Cl+HCl
CH₃Cl+Cl₂=光照=CH₂Cl₂+HCl
CH₂Cl₂+Cl₂=光照=CHCl₃+HCl
CHCl₃+Cl₂=光照=CCl₄+HCl
加成反应：
CH₂=CH₂+Cl₂=催化剂=CH₂ClCH₂Cl(1,2-二氯乙烷)