2025年高一上學(xué)期化學(xué)氯及其化合物性質(zhì)測試一、氯氣的物理性質(zhì)氯氣（Cl?）是一種黃綠色、有強烈刺激性氣味的有毒氣體，標(biāo)準(zhǔn)狀況下密度為3.214g/L，約為空氣密度的2.5倍，因此實驗室收集氯氣時可采用向上排空氣法。氯氣易溶于水，常溫常壓下1體積水可溶解約2體積氯氣，形成淺黃綠色的氯水；同時，氯氣具有易液化的特性，在加壓或降溫條件下可轉(zhuǎn)化為液態(tài)（液氯），液氯可儲存于鋼瓶中用于工業(yè)生產(chǎn)。氯氣的毒性較強，吸入少量會引起咳嗽、胸悶，大量吸入可能導(dǎo)致窒息甚至死亡，因此實驗操作必須在通風(fēng)櫥內(nèi)進(jìn)行，且需佩戴防護(hù)口罩。聞氯氣氣味時，應(yīng)采用“扇聞法”——用手在集氣瓶口輕輕扇動，使極少量氣體飄入鼻孔。二、氯氣的化學(xué)性質(zhì)（一）強氧化性：與金屬和非金屬的反應(yīng)氯原子最外層有7個電子，極易得到1個電子形成Cl?，因此氯氣具有強氧化性，能與大多數(shù)金屬和非金屬發(fā)生氧化還原反應(yīng)。與金屬反應(yīng)：氯氣可與鈉、鐵、銅等金屬在點燃條件下反應(yīng)，生成高價金屬氯化物。鈉與氯氣反應(yīng)：2Na+Cl?$\stackrel{點燃}{=}$2NaCl（劇烈燃燒，產(chǎn)生白煙）鐵與氯氣反應(yīng)：2Fe+3Cl?$\stackrel{點燃}{=}$2FeCl?（劇烈燃燒，產(chǎn)生棕褐色煙，溶于水得黃色溶液）銅與氯氣反應(yīng)：Cu+Cl?$\stackrel{點燃}{=}$CuCl?（劇烈燃燒，產(chǎn)生棕黃色煙，溶于水得藍(lán)綠色溶液）注意：氯氣與變價金屬反應(yīng)時，無論用量多少，金屬均被氧化至最高價態(tài)（如Fe→Fe3?，Cu→Cu2?）。與非金屬反應(yīng)：氯氣可與氫氣、磷等非金屬反應(yīng)。氫氣與氯氣反應(yīng)：H?+Cl?$\stackrel{點燃或光照}{=}$2HCl。純凈的氫氣在氯氣中安靜燃燒，產(chǎn)生蒼白色火焰，瓶口有白霧（HCl氣體與空氣中的水蒸氣結(jié)合形成鹽酸小液滴）；若在光照條件下混合H?和Cl?，則會發(fā)生爆炸。磷與氯氣反應(yīng)：2P+3Cl?（少量）$\stackrel{點燃}{=}$2PCl?（液體，形成白霧）；2P+5Cl?（過量）$\stackrel{點燃}{=}$2PCl?（固體，形成白煙）。（二）歧化反應(yīng)：與水和堿溶液的反應(yīng)氯氣中氯元素為0價（中間價態(tài)），因此在特定條件下可發(fā)生自身氧化還原反應(yīng)（歧化反應(yīng)），一部分氯原子被氧化為+1價，另一部分被還原為-1價。與水反應(yīng)：Cl?+H?O?HCl+HClO（可逆反應(yīng)）。該反應(yīng)是氯水具有多重性質(zhì)的根本原因。新制氯水中存在Cl?、H?O、HClO三種分子，以及H?、Cl?、ClO?、OH?四種離子，因此氯水兼具氧化性（Cl?、HClO）、酸性（H?）和漂白性（HClO）。與堿溶液反應(yīng)：與氫氧化鈉溶液反應(yīng)：Cl?+2NaOH=NaCl+NaClO+H?O（用于制備“84消毒液”，有效成分為NaClO）。與氫氧化鈣溶液反應(yīng)：2Cl?+2Ca(OH)?=CaCl?+Ca(ClO)?+2H?O（用于制備漂白粉，有效成分為Ca(ClO)?）。應(yīng)用：工業(yè)上利用氯氣與石灰乳反應(yīng)生產(chǎn)漂白粉，漂白粉的漂白原理為Ca(ClO)?+CO?+H?O=CaCO?↓+2HClO（HClO具有強氧化性，可漂白有色物質(zhì)）。三、氯水的成分與性質(zhì)（一）氯水的成分氯水是氯氣的水溶液，存在以下平衡：Cl?+H?O?H?+Cl?+HClOHClO?H?+ClO?（弱酸，部分電離）H?O?H?+OH?（極少量）新制氯水：主要成分包括分子（Cl?、H?O、HClO）和離子（H?、Cl?、ClO?、OH?），呈淺黃綠色。久置氯水：由于HClO不穩(wěn)定，見光易分解（2HClO$\stackrel{光照}{=}$2HCl+O?↑），平衡不斷正向移動，最終Cl?完全反應(yīng)，溶液變?yōu)橄←}酸（無色），因此久置氯水僅具有酸性（H?、Cl?），無漂白性。（二）氯水的性質(zhì)實驗探究實驗操作現(xiàn)象結(jié)論（體現(xiàn)的成分）滴加紫色石蕊試液先變紅后褪色酸性（H?）、漂白性（HClO）滴加AgNO?溶液產(chǎn)生白色沉淀Cl?（Ag?+Cl?=AgCl↓）加入鎂粉有氣泡產(chǎn)生酸性（Mg+2H?=Mg2?+H?↑）加入有色布條布條褪色漂白性（HClO）滴加FeCl?溶液溶液由淺綠色變?yōu)辄S色氧化性（Cl?+2Fe2?=2Fe3?+2Cl?）四、次氯酸（HClO）的性質(zhì)次氯酸是氯水中的關(guān)鍵成分，具有以下特性：強氧化性：HClO能氧化色素分子（漂白性）和細(xì)菌病毒（消毒性），是氯水、漂白粉、84消毒液的有效作用成分。不穩(wěn)定性：2HClO$\stackrel{光照}{=}$2HCl+O?↑，因此氯水、漂白粉等需避光、密封保存。弱酸性：HClO的酸性弱于碳酸（H?CO?>HClO>HCO??），因此向NaClO溶液中通入CO?時，無論CO?是否過量，均生成NaHCO?和HClO：NaClO+CO?+H?O=NaHCO?+HClO（該反應(yīng)體現(xiàn)“強酸制弱酸”原理）。五、氯氣的實驗室制法（一）反應(yīng)原理實驗室通常用濃鹽酸與二氧化錳共熱制備氯氣，化學(xué)方程式為：MnO?+4HCl（濃）$\stackrel{△}{=}$MnCl?+Cl?↑+2H?O（離子方程式：MnO?+4H?+2Cl?$\stackrel{△}{=}$Mn2?+Cl?↑+2H?O）。注意：若用KMnO?、KClO?等強氧化劑代替MnO?，反應(yīng)可在常溫下進(jìn)行（如2KMnO?+16HCl（濃）=2KCl+2MnCl?+5Cl?↑+8H?O）。（二）實驗裝置（“固液加熱型”）發(fā)生裝置：圓底燒瓶（含MnO?）、分液漏斗（盛濃鹽酸）、酒精燈、鐵架臺。凈化裝置：飽和食鹽水：除去Cl?中的HCl氣體（Cl?在飽和食鹽水中溶解度極小，而HCl易溶）。濃硫酸：干燥Cl?（除去水蒸氣）。收集裝置：向上排空氣法（Cl?密度大于空氣）或排飽和食鹽水法（防止Cl?溶于水）。尾氣處理裝置：用NaOH溶液吸收多余Cl?（Cl?+2NaOH=NaCl+NaClO+H?O，防止污染空氣）。（三）實驗注意事項濃鹽酸需緩慢滴加，以控制反應(yīng)速率；加熱時需墊石棉網(wǎng)，防止燒瓶炸裂；實驗結(jié)束后，應(yīng)先撤導(dǎo)管，再熄滅酒精燈（防止倒吸）；若用長頸漏斗代替分液漏斗，需在漏斗下端套一小試管形成“液封”，防止Cl?逸出。六、氯化氫（HCl）的性質(zhì)與制法（一）物理性質(zhì)HCl是一種無色、有刺激性氣味的氣體，極易溶于水（常溫常壓下1體積水溶解約500體積HCl），其水溶液為鹽酸（強酸）。HCl氣體遇水蒸氣形成白霧，可用于檢驗HCl的存在。（二）化學(xué)性質(zhì)酸性：HCl溶于水完全電離（HCl=H?+Cl?），具有酸的通性，能與活潑金屬、金屬氧化物、堿、鹽等反應(yīng)。與氨氣反應(yīng)：HCl+NH?=NH?Cl（產(chǎn)生白煙，可用于檢驗NH?或HCl）。（三）實驗室制法原理：用難揮發(fā)性酸（濃硫酸）與易揮發(fā)性酸鹽（氯化鈉）反應(yīng)，化學(xué)方程式為：2NaCl+H?SO?（濃）$\stackrel{△}{=}$Na?SO?+2HCl↑（高沸點酸制低沸點酸）。裝置：“固液加熱型”（與氯氣發(fā)生裝置類似），但無需尾氣處理（HCl極易溶于水，若需收集純凈HCl，可采用向上排空氣法并連接防倒吸裝置）。七、含氯化合物的應(yīng)用（一）生活中的含氯消毒劑84消毒液：有效成分為NaClO，通過與空氣中CO?反應(yīng)生成HClO發(fā)揮漂白、消毒作用，適用于衣物、環(huán)境消毒，但需避免與潔廁靈（含HCl）混用，否則會發(fā)生反應(yīng)：NaClO+2HCl=NaCl+Cl?↑+H?O，產(chǎn)生有毒氯氣。漂白粉/漂白精：漂白粉主要成分為CaCl?和Ca(ClO)?（有效成分），漂白精純度更高（Ca(ClO)?含量約70%）。二者需密封保存，否則會因Ca(ClO)?+CO?+H?O=CaCO?↓+2HClO及HClO分解而失效。（二）工業(yè)中的氯化合物鹽酸：用于金屬除銹、制藥、食品工業(yè)等。聚氯乙烯（PVC）：由氯乙烯（CH?=CHCl）聚合而成，廣泛用于塑料管道、薄膜等。二氧化氯（ClO?）：高效消毒劑，用于自來水消毒（殺菌能力是Cl?的2.63倍，且不會產(chǎn)生三氯甲烷等致癌物質(zhì)）。（三）醫(yī)療與科研中的應(yīng)用氯仿（CHCl?）：曾用作麻醉劑，現(xiàn)主要用于有機合成。KClO?：強氧化劑，用于實驗室制O?（2KClO?$\stackrel{MnO?/△}{=}$2KCl+3O?↑）和火柴生產(chǎn)。八、鹵族元素的相似性與遞變性（以氯為代表）氯是鹵族元素（F、Cl、Br、I、At）的典型代表，鹵族元素原子最外層均為7個電子，因此化學(xué)性質(zhì)相似，但隨原子序數(shù)遞增，原子半徑增大，得電子能力減弱，性質(zhì)呈現(xiàn)遞變性：單質(zhì)氧化性：F?>Cl?>Br?>I?（如Cl?可置換Br?、I?：Cl?+2NaBr=2NaCl+Br?；Cl?+2KI=2KCl+I?）。