高中化學(xué)氯及其化合物專題學(xué)習(xí)資料氯元素是鹵族元素的代表，其單質(zhì)及其化合物在工業(yè)生產(chǎn)、日常生活和科學(xué)研究中都占據(jù)著舉足輕重的地位。本專題將系統(tǒng)梳理氯元素的原子結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、氯氣的性質(zhì)與制備、氯的重要化合物以及鹵素的通性與遞變規(guī)律，助力同學(xué)們構(gòu)建完整的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)，提升分析和解決問題的能力。一、氯元素的原子結(jié)構(gòu)與位置氯元素位于元素周期表第三周期第ⅦA族，原子序數(shù)為17。其原子結(jié)構(gòu)示意圖顯示，氯原子最外層有7個(gè)電子，這使得氯原子在化學(xué)反應(yīng)中極易獲得1個(gè)電子，形成帶1個(gè)單位負(fù)電荷的氯離子（Cl?），因此氯元素具有較強(qiáng)的非金屬性。這種結(jié)構(gòu)特點(diǎn)決定了氯元素的單質(zhì)及其化合物多具有氧化性，尤其是氯氣和含高價(jià)態(tài)氯的化合物。二、氯氣的性質(zhì)、制備與應(yīng)用（一）氯氣的物理性質(zhì)在通常狀況下，氯氣是一種黃綠色的氣體，具有強(qiáng)烈的刺激性氣味，對(duì)人體的眼、鼻、喉等黏膜有強(qiáng)烈的刺激作用，因此在實(shí)驗(yàn)室中聞氯氣氣味時(shí)，需用手在瓶口輕輕扇動(dòng)，僅使極少量氣體飄入鼻孔。氯氣的密度比空氣大，能溶于水（常溫下，1體積水約能溶解2體積氯氣），其水溶液稱為氯水。氯氣易液化，在加壓或降溫條件下可轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)（液氯）和固態(tài)，液氯可儲(chǔ)存于鋼瓶中。（二）氯氣的化學(xué)性質(zhì)氯氣的化學(xué)性質(zhì)非?；顫姡且环N強(qiáng)氧化劑，能與多種金屬、非金屬以及化合物發(fā)生反應(yīng)。1.與金屬單質(zhì)反應(yīng)：氯氣能與絕大多數(shù)金屬（除少數(shù)如金、鉑等不活潑金屬外）在點(diǎn)燃或加熱條件下反應(yīng)，生成高價(jià)金屬氯化物。*與鈉反應(yīng)：劇烈燃燒，產(chǎn)生大量白煙（氯化鈉固體小顆粒）。*與鐵反應(yīng)：劇烈燃燒，產(chǎn)生棕褐色的煙（氯化鐵固體小顆粒），溶于水后溶液呈黃色。*與銅反應(yīng)：劇烈燃燒，產(chǎn)生棕黃色的煙（氯化銅固體小顆粒），溶于水后溶液呈藍(lán)綠色。2.與非金屬單質(zhì)反應(yīng)：氯氣也能與許多非金屬單質(zhì)反應(yīng)。*與氫氣反應(yīng)：純凈的氫氣在氯氣中安靜地燃燒，發(fā)出蒼白色火焰，瓶口有白霧產(chǎn)生（氯化氫氣體與空氣中的水蒸氣結(jié)合形成的鹽酸小液滴）；氫氣與氯氣的混合氣體在光照或點(diǎn)燃條件下則會(huì)發(fā)生爆炸。*與磷反應(yīng)：磷在氯氣中燃燒，若氯氣足量則生成五氯化磷（白色固體），若氯氣不足則生成三氯化磷（無色液體）。3.與水反應(yīng)：氯氣能溶于水并與水發(fā)生可逆反應(yīng)，生成鹽酸（HCl）和次氯酸（HClO）：Cl?+H?O?HCl+HClO。*次氯酸（HClO）是一種弱酸，具有強(qiáng)氧化性，能殺菌消毒，也具有漂白性，能使有色布條、品紅溶液等褪色。但其穩(wěn)定性較差，見光或受熱易分解：2HClO═光照═2HCl+O?↑。*新制氯水中含有Cl?、H?O、HClO三種分子以及H?、Cl?、ClO?（少量）、OH?（極少量）四種離子，因此新制氯水具有強(qiáng)氧化性、酸性和漂白性。久置氯水由于HClO的分解，最終會(huì)變成稀鹽酸，氧化性和漂白性消失，僅保留酸性。4.與堿溶液反應(yīng)：氯氣能與堿溶液發(fā)生反應(yīng)，生成氯化物、次氯酸鹽（或氯酸鹽）和水。這是實(shí)驗(yàn)室制取漂白粉、吸收氯氣尾氣等的原理。*與氫氧化鈉溶液反應(yīng)（實(shí)驗(yàn)室吸收氯氣尾氣）：Cl?+2NaOH═NaCl+NaClO+H?O。*與石灰乳反應(yīng)（工業(yè)制漂白粉）：2Cl?+2Ca(OH)?═CaCl?+Ca(ClO)?+2H?O。漂白粉的有效成分為次氯酸鈣[Ca(ClO)?]，其漂白原理是次氯酸鈣與空氣中的二氧化碳和水反應(yīng)生成次氯酸：Ca(ClO)?+CO?+H?O═CaCO?↓+2HClO。（三）氯氣的實(shí)驗(yàn)室制備實(shí)驗(yàn)室通常采用二氧化錳（MnO?）與濃鹽酸在加熱條件下反應(yīng)來制取氯氣。1.反應(yīng)原理：MnO?+4HCl(濃)═△═MnCl?+Cl?↑+2H?O。（若沒有MnO?，也可用KMnO?、K?Cr?O?等強(qiáng)氧化劑與濃鹽酸在常溫下反應(yīng)制取Cl?）2.發(fā)生裝置：固液加熱型（類似于制取氯化氫氣體的裝置）。3.收集方法：向上排空氣法（因Cl?密度比空氣大）或排飽和食鹽水法（因Cl?在飽和食鹽水中溶解度很?。?.凈化裝置：用飽和食鹽水除去揮發(fā)出的HCl氣體，再用濃硫酸干燥Cl?。5.尾氣處理：用氫氧化鈉溶液吸收多余的Cl?，防止污染空氣。（四）氯氣的用途與安全氯氣是重要的化工原料，廣泛用于制造鹽酸、漂白粉、農(nóng)藥、塑料、有機(jī)溶劑等。由于氯氣有毒，在生產(chǎn)和使用過程中必須注意安全，若發(fā)生氯氣泄漏，應(yīng)逆風(fēng)逃往高處，并可用濕毛巾（最好蘸有肥皂水或小蘇打水）捂住口鼻。三、氯的重要化合物（一）氯化氫與鹽酸氯化氫（HCl）是一種無色、有刺激性氣味的氣體，極易溶于水（常溫常壓下，1體積水約能溶解500體積HCl），其水溶液即為鹽酸。1.鹽酸的性質(zhì)：鹽酸是一種強(qiáng)酸，具有酸的通性，能使指示劑變色，能與活潑金屬、金屬氧化物、堿、某些鹽發(fā)生反應(yīng)。2.Cl?的檢驗(yàn)：向待測(cè)溶液中加入硝酸酸化的硝酸銀溶液，若產(chǎn)生白色沉淀，則證明溶液中含有Cl?。反應(yīng)方程式：Ag?+Cl?═AgCl↓（AgCl為白色不溶于稀硝酸的沉淀）。（二）氯的氧化物和含氧酸及其鹽氯元素能形成多種氧化物和含氧酸，其中較為重要的有：1.二氧化氯（ClO?）：一種黃綠色、有刺激性氣味的氣體，是一種高效、安全的新型消毒劑，已在水處理、食品加工等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。2.次氯酸（HClO）：見前文“氯氣與水反應(yīng)”部分。其鹽類如次氯酸鈉（NaClO，84消毒液的有效成分）、次氯酸鈣[Ca(ClO)?，漂白粉的有效成分]是常用的漂白劑和消毒劑。3.氯酸（HClO?）及其鹽：氯酸是一種強(qiáng)酸，具有強(qiáng)氧化性。其鉀鹽氯酸鉀（KClO?）是一種重要的氧化劑，在實(shí)驗(yàn)室中可用于制取氧氣（與MnO?混合加熱），也是黑火藥的成分之一。4.高氯酸（HClO?）：已知無機(jī)酸中酸性最強(qiáng)的酸，具有強(qiáng)氧化性和吸水性。這些含氧酸及其鹽的性質(zhì)（如酸性、氧化性、穩(wěn)定性）呈現(xiàn)出一定的遞變規(guī)律，同學(xué)們?cè)趯W(xué)習(xí)時(shí)可以注意總結(jié)。四、鹵素概述氯元素是鹵族元素（簡(jiǎn)稱鹵素）中的一種，鹵素還包括氟（F）、溴（Br）、碘（I）、砹（At，放射性元素，中學(xué)階段一般不討論）。它們的原子最外層均有7個(gè)電子，因此化學(xué)性質(zhì)具有相似性，但隨著原子序數(shù)的遞增，原子半徑逐漸增大，元素的非金屬性逐漸減弱，單質(zhì)的氧化性逐漸減弱，對(duì)應(yīng)的陰離子的還原性逐漸增強(qiáng)。（一）鹵素單質(zhì)的物理性質(zhì)遞變從氟到碘，單質(zhì)的顏色逐漸加深（F?：淡黃綠色氣體；Cl?：黃綠色氣體；Br?：深紅棕色液體；I?：紫黑色固體）；狀態(tài)由氣態(tài)逐漸變?yōu)橐簯B(tài)、固態(tài)；密度逐漸增大；熔點(diǎn)、沸點(diǎn)逐漸升高。Br?易揮發(fā)，I?易升華。（二）鹵素單質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)遞變1.與氫氣反應(yīng)：反應(yīng)條件由易到難（F?暗處即可爆炸，Cl?光照或點(diǎn)燃，Br?加熱，I?持續(xù)加熱且為可逆反應(yīng)），生成的氫化物（HX）穩(wěn)定性逐漸減弱（HF>HCl>HBr>HI），HX的酸性（除HF為弱酸外，其余均為強(qiáng)酸）逐漸增強(qiáng)（HCl<HBr<HI）。2.與水反應(yīng)：F?與水劇烈反應(yīng)生成HF和O?；Cl?、Br?、I?與水反應(yīng)均生成HX和HXO，但反應(yīng)程度逐漸減弱。3.鹵素單質(zhì)間的置換反應(yīng)：氧化性強(qiáng)的鹵素單質(zhì)能將氧化性弱的鹵素單質(zhì)從其鹵化物溶液中置換出來。例如：Cl?能置換出Br?和I?；Br?能置換出I?。（三）鹵離子的檢驗(yàn)除Cl?的檢驗(yàn)方法外，Br?可通過加入硝酸酸化的硝酸銀溶液產(chǎn)生淡黃色沉淀（AgBr）來檢驗(yàn)，或加入氯水后再加入四氯化碳，振蕩，四氯化碳層呈橙紅色。I?可通過加入硝酸酸化的硝酸銀溶液產(chǎn)生黃色沉淀（AgI）來檢驗(yàn)，或加入氯水（或溴水）后再加入四氯化碳，振蕩，四氯化碳層呈紫紅色；也可加入淀粉溶液后滴加氯水，溶液變藍(lán)色。五、專題總結(jié)與學(xué)習(xí)建議氯及其化合物的知識(shí)點(diǎn)繁多且聯(lián)系緊密，在學(xué)習(xí)過程中，建議同學(xué)們：1.抓住結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)的主線：從氯原子的最外層電子數(shù)（7個(gè)）入手，理解其容易得電子形成Cl?的特點(diǎn)，進(jìn)而掌握氯氣的強(qiáng)氧化性等化學(xué)性質(zhì)。2.重視實(shí)驗(yàn)：通過觀察和分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，加深對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的理解和記憶，如氯氣的顏色、狀態(tài)、氣味，與金屬、非金屬反應(yīng)的現(xiàn)象，氯水的漂白性實(shí)驗(yàn)等。3.構(gòu)建知識(shí)網(wǎng)絡(luò)：將氯氣、氯化氫、鹽酸、次氯酸、漂白粉等物質(zhì)的性質(zhì)、制備、用途聯(lián)系起來，形成系統(tǒng)的知識(shí)體系。4.注意對(duì)比歸納：將氯元素