理论教学三十

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     经历了一年的化学学习,我们基本上已经掌握了高中范围内的大部分知识点。接下来的几章,我们将走进元素化学的大门,通过对实际的例子用我们手中的“武器”加以分析,对化学知识有更深刻的理解。

一、元素概况

    氯是一种位于第VIIA族第三周期的元素,原子序数17,核外共有17个电子成1s22s22p63s23p5排布,是卤素里的“二哥”,在很多情况下作为卤素的代表(大哥脾气比较暴躁嘿嘿)反应着卤素的性质。单质为氯气(化学式Cl2),是一种双分子气体。氯的最高价态为+7价,最低价态为-1价共有-1,0,+1,+3,+5,+7五个价态。接下来,我们就每个价态的代表物质加以分析。

二、稀盐酸

    负一价的氯通常以氯离子的形式存在,是氯元素在自然界较为广泛的一种存在形式。代表性的物质有HCL,其具有还原性。

    氯化氢,具有刺激性气味的无色气体,是一种酸性气体,可与碱性物质发生反应。氯化氢气体极易溶于水,这意味着它可以用作喷泉实验,而在收集它时一定要注意防止倒吸。盐酸是hcl气体在水中溶解后形成的溶液,浓度上限为36.5%,称为浓盐酸。浓盐酸具有挥发性,揭开浓盐酸烧杯盖时会出现大量白雾,这是散逸出的氯化氢与空气中的水分结合形成的盐酸小液滴。

    我们在实验室通常使用的是7.3%浓度的稀盐酸,稀盐酸是一种标准的一元强酸,在水中完全电离为氢离子与氯离子。作为酸,它具有酸的共性——大家应该都还记得初中所学的酸的共性:1:能与碱发生中和反应;2:能使石蕊溶液变红;3:能与碱性氧化物发生反应,生成盐和水;4:能与活泼金属发生反应,被活泼金属置换出氢离子;5:能与部分盐反应生成新盐与新酸(详情请见离子反应一章)氯离子与金属离子能形成盐酸盐,想要检验氯离子便使用硝酸酸化的硝酸银溶液,若产生白色沉淀溶液中便含有氯离子。

三、氯气

    氯气是一种黄绿色具有刺激性气味的气体,能溶于水(1体积水约溶解2体积气体),有毒。氯气的水溶液称作氯水。新制氯水呈黄绿色,具有相对强的氧化性。新制氯水中化学成分相对复杂,各位小可爱们一定要记清楚口诀——“三分四离”。具体是什么意思,我们慢慢分析。

    首先,氯气与水发生可逆反应生成盐酸与次氯酸,盐酸在水中完全电离为氢离子与氯离子,次氯酸在水中可逆电离形成氢离子与次氯酸根离子,水可逆电离为氢离子与氢氧根离子。由此可见,氯水中一共存在三种分子四种离子——氯气,水,次氯酸,氢离子,氯离子,氢氧根离子,次氯酸根离子。氯水中存在次氯酸,从而具有漂白性,氯水的漂白是不可逆的。

四、次氯酸

    次氯酸,分子式HCLO,结构式H——O——Cl,是一种弱酸。次氯酸见光易分解,生成盐酸与氧气。因此,久置氯水冒气泡便是氧气而并非氯气。次氯酸是一种弱酸,酸性比碳酸都要弱。次氯酸具有漂白性,而次氯酸根与次氯酸都具有强氧化性,无论酸性或是碱性条件下都可以与亚铁盐,碘化物,硫化物发生氧化还原反应。

    由于次氯酸见光易分解,次氯酸不便在工业久存,人们便选择用次氯酸盐代替储存,由于次氯酸酸性弱于盐酸,因而次氯酸盐只要与空气中二氧化碳水发生反应便可生成次氯酸。要使漂白效果更好,可以加盐酸。工业上次氯酸盐通常选用次氯酸钠(84消毒液)与次氯酸钙(漂粉精)。漂粉精可用氯气与消石灰或石灰乳反应制取。漂粉精的主要成分是氯化钙与次氯酸钙,有效成分是次氯酸钙。漂粉精成碱性,需避光保存。