一、氯水成分的多樣性
氯氣溶于水得到的溶液叫做氯水,常溫下1體積水溶解大約2體積Cl2,而溶解的Cl2約只有39%與水發(fā)生反應(yīng),在氯水中存在如下三個(gè)平衡：
①Cl2＋H2O HCl＋HClO ②HClO H+＋ClO— ③H2O H+＋OH—
所以在氯水中含有三種分子：Cl2、H2O、HClO；四種離子：H+、Cl—、ClO—及少量OH—.
二、氯水性質(zhì)的多樣性
由于氯水中成分的多樣性,使得氯水性質(zhì)也具有多樣性：如Cl2、HclO的強(qiáng)氧化性,HCl的強(qiáng)酸性,HClO的弱酸性等.
1．氧化性：當(dāng)氯水與Fe2+、I—、S2—、SO32—等還原性物質(zhì)作用時(shí),起反應(yīng)的是Cl2分子.
2．酸性：當(dāng)氯水與較活潑金屬(如Al、Mg等)、弱酸鹽(如NaHCO3、Na2CO3等)作用時(shí),起反應(yīng)的是H＋離子.
3．漂白性：氯水使品紅溶液等有機(jī)色質(zhì)褪色,起反應(yīng)的是HClO分子.
4．沉淀反應(yīng)：當(dāng)氯水與AgNO3溶液反應(yīng)時(shí),產(chǎn)生白色沉淀,起反應(yīng)的是Cl—離子.
在某些反應(yīng)中,起反應(yīng)的不止一種微粒.如新制的氯水中滴加紫色石蕊試液先變紅后褪色,起反應(yīng)的是H+和HClO.
三、氯水參與反應(yīng)類型的多樣性
1．化合反應(yīng)
①向氯水中加入不活潑金屬Cu：Cu＋Cl2=CuCl2
②氯水與Mg等活潑金屬發(fā)生的主反應(yīng)：Mg＋Cl2=MgCl2
2．分解反應(yīng)
氯水久置或見光：
故久置氯水的黃綠色消失,pH減小,可視為稀鹽酸.氯水通常隨配隨用,如需貯存?zhèn)溆?宜放在棕色瓶中并置于冷暗處.
3．置換反應(yīng)
①氯水與Mg等活潑金屬發(fā)生的副反應(yīng)：Mg＋2HCl=MgCl2＋H2↑
②氯水與濃氨水反應(yīng)：3Cl2＋2NH3=N2＋6HCl或3Cl2＋8NH3=N2＋6NH4Cl
③氯水與硫化鈉溶液反應(yīng)：Na2S＋Cl2＝2NaCl＋S↓
④氯水與少量溴化亞鐵溶液反應(yīng)：2FeBr2＋3Cl2(足量)=2FeCl3＋2Br2
⑤氯水與碘化鉀溶液反應(yīng)：2KI＋Cl2＝2KCl＋I(xiàn)2
故可用潤(rùn)濕的KI淀粉試紙對(duì)Cl2收集的驗(yàn)滿.
4．復(fù)分解反應(yīng)
①氯水中加碳酸鈣：CaCO3＋2HCl=CaCl2＋H2O+CO2↑
②氯水與硝酸銀溶液反應(yīng)：AgNO3＋HCl＝AgCl↓+HNO3
5．其他氧化還原反應(yīng)
①向氯水中加入NaOH溶液：Cl2＋2NaOH=NaCl+NaClO＋H2O
②氯水與亞硫酸鈉溶液反應(yīng)：Na2SO3＋Cl2＋H2O=Na2SO4＋2HCl
③少量氯水與溴化亞鐵溶液反應(yīng)：6FeBr2＋3Cl2(少量)=2FeCl3＋4FeBr3
④二氧化硫通入氯水中：SO2＋Cl2＋2H2O=H2SO4＋2HCl
次氯酸有強(qiáng)氧化性,某些有色有機(jī)物被次氯酸氧化,破壞了其中的顯色結(jié)構(gòu)而褪色,但不能使有色的無機(jī)離子(Fe3+、Cu2+、MnO4—)褪色.
6．加成反應(yīng)
向氯水中通入乙烯：Cl2+CH2=CH2→CH2ClCH2Cl
故盛氯水的試劑瓶不能用橡皮塞,因?yàn)橄鹉z中含有不飽和的碳碳鍵.
氯元素是一種重要的鹵族元素,化學(xué)性質(zhì)特別活潑,氯元素的價(jià)態(tài)變化也很復(fù)雜,現(xiàn)總結(jié)如下：
一、Cl2→Cl—(氯氣的強(qiáng)氧化性)
1．氯氣與多數(shù)金屬反應(yīng)
2Fe＋3Cl2=2FeCl3(氯氣的氧化性強(qiáng),生成高價(jià)物)
Cu＋Cl2=CuCl2(氯氣的氧化性強(qiáng),生成高價(jià)物)
Mg＋Cl2=MgCl2
2．氯氣與某些非金屬反應(yīng)
2P＋3Cl2=2PCl3(少量氯氣,生成液態(tài)PCl3)
2P＋5Cl2=2PCl5(足量氯氣,生成固態(tài)PCl5)
H2＋Cl2=2HCl(工業(yè)上制鹽酸)
3．氯氣與某些還原性化合物反應(yīng)
2KI＋Cl2＝2KCl＋I(xiàn)2(工業(yè)上制碘)
2KBr＋Cl2＝2KCl＋Br2(工業(yè)上制溴)
Na2SO3＋Cl2＋H2O=Na2SO4＋2HCl
SO2＋Cl2＋2H2O=H2SO4＋2HCl(漂白的二氧化硫與氯氣不能混用)
2FeBr2＋3Cl2=2FeCl3＋2Br2(足量氯氣)
6FeBr2＋3Cl2=2FeCl3＋4FeBr3(少量氯氣)
Na2S＋Cl2＝2NaCl＋S↓
3Cl2＋2NH3=N2＋6HCl(少量氨氣)
3Cl2＋8NH3=N2＋6NH4Cl(足量氨氣)
二、Cl2→Cl—+ClO—(岐化反應(yīng),氯氣的氧化性、還原性)
1．氯氣與水反應(yīng)
Cl2＋H2O=HCl＋HClO
2．氯氣與堿溶液反應(yīng)
Cl2＋2NaOH=NaCl+NaClO＋H2O(制氯氣的尾氣吸收)
2Cl2+2Ca(OH)2==CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O(工業(yè)上制漂白粉)
三、Cl2→Cl—+ClO3—(岐化反應(yīng),氯氣的氧化性、還原性)
3Cl2＋6KOH(濃) 5KCl+KClO3＋3H2O(實(shí)驗(yàn)室制氯酸鉀)
四、Cl—→Cl2(氯化物的還原性)
1．氯化物被強(qiáng)氧化劑氧化
MnO2+4HCl(濃) MnCl2+Cl2↑+2H2O(實(shí)驗(yàn)室用舍勒法制氯氣)
2KMnO4＋16HCl(濃)==2KCl＋2MnCl2＋8H2O＋5Cl2↑(實(shí)驗(yàn)室快速制氯氣)
MnO2+4NaCl+4H2SO4(濃)==MnCl2+4NaHSO4+Cl2↑+2H2O(貝托雷法制氯氣)
14HCl(濃)+K2Cr2O7=2KCl+2CrCl3+3Cl2↑+7H2O(實(shí)驗(yàn)室快速制氯氣)
PbO2+ 4HCl(濃)==2PbCl2＋2H2O＋Cl2↑
4HCl+O2 2Cl2↑+2H2O(地康法制氯氣)
2．電解氯化鈉熔融物或氯化鈉溶液
2NaCl 2Na + Cl2↑(工業(yè)上制鈉,副產(chǎn)物氯氣)
2NaCl+2H2O 2NaOH +Cl2↑+H2↑(工業(yè)上制燒堿,副產(chǎn)物氯氣)
五、Cl—+ClO—→Cl2(歸中反應(yīng))
Ca(ClO)2+4HCl(濃)==CaCl2+Cl2↑+2H2O
六、Cl—+ClO3—→Cl2(歸中反應(yīng))
KClO3+6HCl (濃)==KCl+3Cl2↑+3H2O(實(shí)驗(yàn)室快速制氯氣)
七、ClO3—→Cl—(氯酸鹽的強(qiáng)氧化性)
2KClO3 2KCl+2O2↑(實(shí)驗(yàn)室制氧氣)
2KClO3+I2==2KIO3+Cl2↑(一定條件下反應(yīng))
八、ClO—→Cl2(次氯酸鹽的強(qiáng)氧化性)
KClO+3KI+H2O==KCl+2KOH+I2(次氯酸根離子與碘離子不能共存)