氯氣的物理化學(xué)性質(zhì)
氯氣的物理化學(xué)性質(zhì)
氯氣，化學(xué)式為Cl₂。常溫常壓下為黃綠色氣體，有強(qiáng)烈刺激性氣味的有毒氣體，密度比空氣大，可溶于水，易壓縮經(jīng)壓縮可液化為金黃色液態(tài)氯，是氯堿工業(yè)的主要產(chǎn)品之一，用作強(qiáng)氧化劑與氯化劑。下面學(xué)習(xí)啦小編給你分享氯氣的物理化學(xué)性質(zhì)，歡迎閱讀。
氯氣的物理性質(zhì)
狀態(tài)
通常情況下為有強(qiáng)烈刺激性氣味的
黃綠色的有毒氣體。
密度
氯氣密度是空氣密度的2.5倍，標(biāo)況下ρ=3.21kg/m³。
易液化
熔沸點(diǎn)較低，常溫常壓下，熔點(diǎn)為-101.00℃，沸點(diǎn)-34.05℃，常溫下把氯氣加壓至600～700kPa或在常壓下冷卻到-34℃都可以使其變成液氯，液氯即Cl₂，液氯是一種油狀的液體，其與氯氣物理性質(zhì)不同，但化學(xué)性質(zhì)基本相同。
溶解性
可溶于水，且易溶于有機(jī)溶劑
(例如：四氯化碳)，難溶于飽和食鹽水。1體積水在常溫下可溶解2體積氯氣，形成黃綠色氯水，密度為 3.170g/L，比空氣密度大。
結(jié)構(gòu)
原子結(jié)構(gòu)：氯原子最外層有7個(gè)電子，反應(yīng)中易得到1個(gè)電子或共用一個(gè)電子對(duì)達(dá)到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)(共價(jià)鍵)
分子結(jié)構(gòu)：氯分子為雙原子分子，分子式Cl₂。
離子結(jié)構(gòu)：氯離子最外層有8個(gè)電子，因而很穩(wěn)定。
氯氣的化學(xué)性質(zhì)
毒性
氯氣是一種有毒氣體，它主要通過呼吸道侵入人體并溶解在黏膜所含的水分里，生成次氯酸和鹽酸，對(duì)上呼吸道黏膜造成損傷：次氯酸使組織受到強(qiáng)烈的氧化;鹽酸刺激黏膜發(fā)生炎性腫脹，使呼吸道黏膜浮腫，大量分泌黏液，造成呼吸困難，所以氯氣中毒的明顯癥狀是發(fā)生劇烈的咳嗽。癥狀重時(shí)，會(huì)發(fā)生肺水腫，使循環(huán)作用困難而致死亡。由食道進(jìn)入人體的氯氣會(huì)使人惡心、嘔吐、胸口疼痛和腹瀉。1L空氣中最多可允許含氯氣0.001mg，超過這個(gè)量就會(huì)引起人體中毒。
金屬
1、金屬鈉在氯氣中燃燒生成氯化鈉。
現(xiàn)象：鈉在氯氣里劇烈燃燒，產(chǎn)生大量的白煙，放熱。
2、銅在足量氯氣中燃燒生成氯化銅。
現(xiàn)象：紅熱的銅絲在氯氣里劇烈燃燒，瓶里充滿棕黃色的煙，加少量水后，溶液呈藍(lán)綠色(綠色較明顯)，加足量水后，溶液完全顯藍(lán)色。
3、鐵在氯氣中燃燒生成三氯化鐵。
現(xiàn)象：鐵絲在氯氣里劇烈燃燒，瓶里充滿棕紅色煙，加少量水后，溶液呈黃色。
4.鎂帶在氯氣中燃燒生成氯化鎂。
注：氯氣具有強(qiáng)氧化性，加熱下可以與所有金屬反應(yīng)，如金、鉑在熱氯氣中燃燒，而與Fe、Cu等變價(jià)金屬反應(yīng)則生成高價(jià)金屬氯化物。
常溫下，干燥氯氣或液氯不與鐵反應(yīng)，只能在加熱情況下反應(yīng)，所以可用鋼瓶?jī)?chǔ)存氯氣(液氯)。
非金屬
1、與氫氣的反應(yīng)
H₂+Cl₂=點(diǎn)燃=2HCl(工業(yè)制鹽酸方法，工業(yè)先電解飽和食鹽水，生成的氫氣和氯氣燃燒生成氯化氫氣體。)
現(xiàn)象：H₂在Cl₂中安靜地燃燒，發(fā)出蒼白色火焰，瓶口處出現(xiàn)白霧。
H₂+Cl₂=光照=2HCl
現(xiàn)象：見光爆炸，有白霧產(chǎn)生。
需要注意的是：將點(diǎn)燃的氫氣放入氯氣中，氫氣只在管口與少量的氯氣接觸，產(chǎn)生少量的熱;點(diǎn)燃?xì)錃馀c氯氣的混合氣體時(shí)，大量氫氣與氯氣接觸，迅速化合放出大量熱，使氣體急劇膨脹而發(fā)生爆炸。工業(yè)上制鹽酸使氯氣在氫氣中燃燒。氫氣在氯氣中爆炸極限是9.8%～52.8%
2、與磷的反應(yīng)
2P+3Cl₂(少量)==2PCl₃(液體農(nóng)藥，霧)
2P+5Cl₂(過量)==2PCl(固體農(nóng)藥，煙)
現(xiàn)象：產(chǎn)生白色煙霧.
3、與其他非金屬的反應(yīng)
實(shí)驗(yàn)證明，在一定條件下，氯氣還可與S、Si等非金屬直接化合。
2S+Cl₂=點(diǎn)燃=S₂Cl₂
水
在該反應(yīng)中，氧化劑是Cl₂，還原劑也是Cl₂，本反應(yīng)是歧化反應(yīng)。
氯氣遇水會(huì)產(chǎn)生次氯酸，次氯酸具有凈化(漂白)作用，用于消毒——溶于水生成的HClO具有強(qiáng)氧化性。
化學(xué)方程式是：
Cl₂+H₂O=HCl+HClO(可逆反應(yīng))
家用84消毒液與潔廁液混用會(huì)導(dǎo)致氯氣中毒的原理就是此反應(yīng)的逆反應(yīng)。因?yàn)?4消毒液的主要成分為NaClO，潔廁液的主要成分為鹽酸，兩者相遇會(huì)產(chǎn)生大量熱，并放出氯氣。
二氧化硫與水
SO₂+Cl₂+2H₂O=H₂SO₄+2HCl
堿溶液
Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O
2Cl2+2Ca(OH)2=CaCl₂+Ca(ClO)2+2H2O
上述兩反應(yīng)中，Cl₂作氧化劑和還原劑，是歧化反應(yīng)。
Cl2+ 2OH-(冷) = ClO-+ Cl-+ H2O
3Cl2+ 6OH-(熱) = ClO3-+ 5Cl-+ 3H2O
鹽溶液
Cl2+2FeCl2=2FeCl3
Cl2+Na2S=2NaCl+S (中學(xué)階段用來(lái)證明氯氣非金屬性和氧化性比硫強(qiáng)。)
氣體
Cl的化學(xué)性質(zhì)比較活潑，容易與多種可燃性氣體發(fā)生反應(yīng)。
如：CH、H₂、C₂H₂等。
有機(jī)物
甲烷的取代反應(yīng)：
CH₄+Cl₂=光照=CH₃Cl+HCl
CH₃Cl+Cl₂==CH₂Cl₂+HCl
CH₂Cl₂+Cl₂==CHCl₃+HCl
CHCl₃+Cl₂==CCl₄+HCl
加成反應(yīng)：
CH₂=CH₂+Cl₂==CH₂ClCH₂Cl(1,2-二氯乙烷)
和二硫化碳反應(yīng)：
CS+3Cl=95~100℃=CCl+SCl