氯气的性质

概括：这道题是戴蕾桃同学的课后化学练习题，主要是关于氯气的性质，指导老师为勾老师。

题目：氯气的性质

氯气,化学式为Cl₂.常温常压下为黄绿色有毒气体,易压缩可液化为金黄色液态氯,是氯碱工业的主要产品之一,可用作为强氧化剂.氯气中混和体积分数为5%以上的氢气时遇强光可能会有爆炸的危险.氯气能与有机物和无机物进行取代反应和加成反应生成多种氯化物.氯气在早期作为造纸、纺织工业的漂白剂.

物理性质

状态

通常情况下为有强烈刺激性气味的黄绿色的有毒气体.

密度

氯气密度是空气密度的2.5倍,标况下ρ=3.21kg/m³.

易液化

熔沸点较低,常温常压下,熔点为-101.00℃,沸点-34.05℃,常温下把氯气加压至600～700kPa或在常压下冷却到-34℃都可以使其变成液氯,液氯即Cl₂,液氯是一种油状的液体.其与氯气物理性质不同,但化学性质基本相同.

溶解性

可溶于水,且易溶于有机溶剂(例如：四氯化碳）,难溶于饱和食盐水.1体积水在常温下可溶解2体积氯气,形成黄绿色氯水,密度为3.170g/L,比空气密度大.

化学性质

毒性

氯气是一种有毒气体,它主要通过呼吸道侵入人体并溶解在黏膜所含的水分里,生成次氯酸和盐酸,对上呼吸道黏膜造成损伤：次氯酸使组织受到强烈的氧化；盐酸刺激黏膜发生炎性肿胀,使呼吸道黏膜浮肿,大量分泌黏液,造成呼吸困难,所以氯气中毒的明显症状是发生剧烈的咳嗽.症状重时,会发生肺水肿,使循环作用困难而致死亡.由食道进入人体的氯气会使人恶心、呕吐、胸口疼痛和腹泻.1L空气中最多可允许含氯气0.001mg,超过这个量就会引起人体中毒.

与金属反应

1、金属钠在氯气中燃烧生成氯化钠.

现象：钠在氯气里剧烈燃烧,产生大量的白烟,放热.

钠与氯气反应

2、铜在氯气中燃烧生成氯化铜.

现象：红热的铜丝在氯气里剧烈燃烧,瓶里充满棕黄色的烟,加少量水后,溶液呈蓝绿色(绿色较明显),加足量水后,溶液完全显蓝色.

3、铁在氯气中燃烧生成氯化铁.

现象：铁丝在氯气里剧烈燃烧,瓶里充满棕褐色烟,加少量水后,溶液呈黄色.

4.镁带在氯气中燃烧生成氯化镁.

注：氯气具有强氧化性,加热下可以与所有金属反应,如金、铂在热氯气中燃烧,而与Fe、Cu等变价金属反应则生成高价金属氯化物.

常温下,干燥氯气或液氯与铁会发生钝化反应,生成致密氯化膜,氯化膜又阻止了氯与铁的继续反应,所以可用钢瓶储存氯气（液氯）.[1]

与非金属反应

1、与氢气的反应

H₂+Cl₂=点燃=2HCl（工业制盐酸方法,工业先电解饱和食盐水,生成的氢气和氯气燃烧生成氯化氢气体.）

现象：H₂在Cl₂中安静地燃烧,发出苍白色火焰,瓶口处出现白雾.

H₂+Cl₂=光照=2HCl

现象：见光爆炸,有白雾产生.

需要注意的是：将点燃的氢气放入氯气中,氢气只在管口与少量的氯气接触,产生少量的热；点燃氢气与氯气的混合气体时,大量氢气与氯气接触,迅速化合放出大量热,使气体急剧膨胀而发生爆炸.工业上制盐酸使氯气在氢气中燃烧.氢气在氯气中爆炸极限是9.8%～52.8%[2]

2、与磷的反应

2P+3Cl₂(少量）=点燃=2PCl₃(液体农药,雾）

2P+5Cl₂(过量）=点燃=2PCl5(固体农药,烟）

现象：产生白色烟雾.

3、与其他非金属的反应

实验证明,在一定条件下,氯气还可与S、Si等非金属直接化合.

2S+Cl₂=点燃=S₂Cl₂

与水反应

在该反应中,氧化剂是Cl₂,还原剂也是Cl₂,本反应是歧化反应.

氯气遇水会产生次氯酸,次氯酸具有净化（漂白）作用,用于消毒——溶于水生成的HClO具有强氧化性.

化学方程式是：

Cl₂+H₂O=HCl+HClO（可逆反应）

家用84消毒液与洁厕液混用会导致氯气中毒的原理就是此反应的逆反应.因为84消毒液的主要成分为NaClO,洁厕液的主要成分为盐酸,两者相遇会产生大量热,并放出氯气.

与碱溶液反应

Cl₂+2NaOH=NaCl+NaClO+H₂O

2Cl₂+2Ca(OH)₂=CaCl₂+Ca(ClO)₂+2H₂O

上述两反应中,Cl₂作氧化剂和还原剂,是歧化反应.

Cl₂ + 2OH(-) (冷） = ClO(-) + Cl(-) + H₂O

3Cl₂ + 6OH(-) (热） = ClO₃(-) + 5Cl(-) + 3H₂O

与盐溶液反应

Cl₂+2FeCl₂=2FeCl₃

Cl₂+Na₂S=2NaCl+S (中学阶段用来证明氯气非金属性和氧化性比硫强.）

与气体反应

Cl₂的化学性质比较活泼,容易与多种可燃性气体发生反应.

如：CH4、H₂、C₂H₂等.

与有机物反应

甲烷的取代反应：

CH₄+Cl₂=光照=CH₃Cl+HCl

CH₃Cl+Cl₂=光照=CH₂Cl₂+HCl

CH₂Cl₂+Cl₂=光照=CHCl₃+HCl

CHCl₃+Cl₂=光照=CCl₄+HCl

加成反应：

CH₂=CH₂+Cl₂=催化剂=CH₂ClCH₂Cl(1,2-二氯乙烷)

和二硫化碳反应：

举一反三

例1： 氯气的毒性是化学性质还是物理性质?3Q[化学练习题]

如果说使人中毒,那是其与体内某些物质反应,是化学性质 但如果说氯气的刺激性,那就是物理性质

例2： 自来水中加入少量氯气可杀菌消毒.这是化学性质还是物理性质[化学练习题]

是化学性质.

杀菌消毒的本质是氯气与水反应后得到的“次氯酸”有强氧化性,可以把细菌病毒等的蛋白质发生变性而失去生命活性.这个过程是化学变化.所以这是化学性质.

例3： 【什么是物理性质?什么是化学性质?急.】[化学练习题]

物理性质之一

物质的物理性质如：颜色、气味、状态、是否易升华、挥发等,都可以利用人们的耳、鼻、舌、身等感官感知,还有些性质如熔点、沸点、硬度、导电性、导热性、延展性等,可以利用仪器测知.还有些性质,通过实验室获得数据,计算得知,如溶解性、密度、防腐性等.在实验前后物质都没有发生改变.这些性质都属于物理性质.

物理性质之二

通常用观察法和测量法来研究物质的物理性质,如可以观察物质的颜色、状态、熔点和溶解性；可以闻气味（实验室里的药品多数有毒,未经教师允许绝不能用鼻子闻和口尝）；也可以用仪器测量物质的熔点、沸点、密度、硬度、导电性、导热性、延展性等.

定义

物质在发生化学变化时才表现出来的性质叫做化学性质.牵涉到物质分子(或晶体)化学组成的改变.

判断

如可燃性、不稳定性、酸性、碱性、氧化性、助燃性、还原性、络合性、毒性、热稳定性、腐蚀性、金属性、非金属性跟某些物质起反应呈现的现象等.用使物质发生化学反应的方法可以得知物质的化学性质.例如,碳在空气中燃烧生成二氧化碳；盐酸与氢氧化钠反应生成氯化钠和水；加热 KClO3到熔化,可以使带火星的木条复燃,表明KClO3受热达较高温度时,能够放出O2.因此KClO3具有受热分解产生O2的化学性质.

或者,通俗一点就是：实验时有其他物质生成的变化叫做化学变化.

物理性质：物质不需要发生化学变化就能表现出来的性质.如指 化学性质 酸性液体

：颜色、状态、气味、密度、硬度、光泽、溶解性、挥发性、导电性、延展性等、熔点、沸点、导热性等.

化学性质：物质在发生化学变化中才能表现出来的性质叫做化学性质.如：可燃性、稳定性、酸性、碱性、氧化性、还原性等、腐蚀性等.

例4： 【化学性质是什么?还原性为什么是化学性质?具体点】[化学练习题]

化学性质是物质在化学变化中表现出来的性质.如所属物质类别的化学通性：酸性、碱性、氧化性、还原性、热稳定性及一些其它特性.

关于物理性质的定义有两个,一是指物质不需要经过化学变化就表现出来的性质,二是指物质没有发生化学反应就表现出来的性质叫做物理性质.颜色、气味、形态、是否易融化、凝固、升华、挥发性等都是物理性质.

还原性是指物质失电子的能力,一般低价态的物质具有还原性.所以还原性是化学性质.

例5： 金的物理性质和化学性质[化学练习题]

物理性质

颜色：金黄色之美可与太阳相比.当金被熔化时发出的蒸汽是绿 色的; 冶炼过程中它的金粉通常是啡色 ; 若将它铸成薄薄 的一片,它更可以传送绿色的光线.

延展性：异常的强.1盎司的金可以拉成50里长,其延展性 令它易于铸造,是制造首饰的佳选.金是众金属中拉力最强的.

可锻性：首屈一指.可以造成极薄易于卷起的金片.1盎司重的金可以锤薄至400万分之1呎厚及100平方呎面积大.古代人将它锤成薄片,来扑成庙宇和皇宫上面做装饰.据说1盎司的金可以用来铺满一所屋子的顶盖.如果你有机会游览这些古庙 可要留意或会有免费金片跌在你的头上呢!

黄金的颜色为金黄色,金属光泽,无解理.硬度2-3,纯金19.3,熔点1070℃；具良好的延展性,能压成薄箔,具极高的传热性和导电性,纯金是最好的电子导体材料.

黄金作为一种贵金属,有良好的物理特性,“真金不怕火炼”就是指一般火焰下黄金不容易熔化.密度大,手感沉甸.韧性和延展性好,良导性强.纯金具有艳丽的黄色,但掺入其他金属后颜色变化较大,如金铜合金呈暗红色,含银合金呈浅黄色或灰白色.金易被磨成粉状,这也是金在自然界中呈分散状的原因,纯金首饰也易被磨损而减少分量.

在门捷列夫周期表中金的原子序数为79,即金的原子核周围有79个带负电荷的旋转电子,因此,金具有很好的化学稳定性,在金属市场上金与钌、铑、钯、锇、铱、铂等金属统称为贵金属.

黄金是一种很柔软的金属,但不及铅和锡两种金属,在纯金上用指甲可划出痕迹,这种柔软性使黄金非常易于加工,然而这一点对装饰品的制造者来说,又很不理想,因为这样很容易使装饰品蹭伤,使其失去光泽以至影响美观.所以在用黄金制作首饰时,一般都要添加铜和银,以提高其硬度.

黄金易锻造、易延展,可碾成厚度为0.001毫米的透明和透绿色的金箔.0.5克的黄金可拉成160米长的金丝.

黄金很容易磨损,变成极细的粉末,因此黄金常以分散状态广泛分布在自然界中.

黄金是热和电的良导体,但不如铂、汞、铅、银四种金属.

黄金的熔点为1063.C,熔融金有较高的挥发性,随着温度的升高,其挥发性不断增强.

纯金的抗压强度为10kg／mm2,其抗拉强度与预处理的方法有关,一般在10-30kg/ mm2之间.冷拉金丝时,受力最大.

纯金有着极好看的草黄色的金属光泽,可以说黄金在所有金属中,颜色最黄.在自然界中见不到纯金,而金属杂质(首先是铜和银)赋予金以各种颜色和色调,从淡黄色到鲜黄红色.黄金的颜色同时也取决于该金属块的厚度及其聚集体状态.例如,很薄的金箔,对着亮处看是发绿色的,熔化的金也是这种颜色,而末熔化的金则呈黄绿色,细粒分散金一般为深红色或暗紫色.

自然金有时会覆盖一层铁的氧化物薄膜,在这种情况下,黄金的颜色可能呈褐色、深褐色、甚至是黑色.

金能与许多金属形成合金,原因是这些金属的原子半径与金的原子半径非常接近；金的原子半径等于1.46埃；铋1.46埃；银1.44埃；铂1.39埃.因此金可以形成金银合金、金铜合金、金铂合金、金钯合金等,这些合金并不是化合物,而是固熔体.合金中的所有金属都比其纯金属熔点低,假如把金加热到接近熔点,金就可以象铁一样熔接,纤细的金粒可熔结成金块.（l埃＝0.0000000l厘米）

金粉在温度较低的情况下,必须加压才能熔接在一起.

金与其他金属在一起熔化,不仅可降低其熔点,而且还能改变金本身的机械性能.含银和铜可明显地提高金的硬度；含砷、铅、铂、银、铋、碲能使金变脆,铅在这方面的特点就更为突出,仅含铅1％的合金,如果冲压一下,就会变成碎块,纯金中含0.01%的铅,它的良好可锻性就将完全丧失.

金有吸收x射线的本领.

金被列入化合物的行列中,也象规定贵金属族一样,是很勉强的,但它毕竟能与某些元素相互作用.特别是与卤素(氯、溴、碘)化合物生成AuCl或AuC13等.金同样能与氰化物、汞和碲化合.事实上,在自然界中只存在金与碲的化合物,金与汞的化合物极少.所有其他化合物都是用人工制得的,用人工方法还可以制得“雷金”—(Au(NH)3(CH)3),“雷金”在冲击或加热时容易爆炸.

金虽然很难溶解,但仍能溶解在某些溶液中.在含有氯、硫酸或腐蚀酸的水中也可以溶解少量的金.在王水,以及在氰化物稀溶液中,以离子态大量溶解.

金的结晶属等轴晶系.晶体的形状常呈立方体或八面体.晶体经溶化后再凝结时,呈不规则的多角形.冷却得越慢,晶体就越大.

化学性质

金的化学性质稳定,具有很强的抗腐蚀性, 在空气中从常温到高温一般均不氧化,不溶于单一的盐酸、硝酸、硫酸等强酸 金中,只溶于盐酸与硝酸的混合酸(即王水)生成氯金酸H[AuCl4]；在常温下有氧存在时金可溶于含有氰化钾或氰化钠的溶液,形成稳定的络合物M[Au(CN)2] ；金也可溶于含量有硫脲的溶液中；还溶于通有氯气的酸性溶液中.金不与碱溶液作用,但在熔融状态时可与过氧化钠生成NaAuO2 .金的化合价有-1、-2、+1、+2、+3、+5、+7等,氧化物有三氧化二金Au2O3,氯化物有三氯化金AuCl3 .在酸性介质中,氯金酸H[AuCl4]或络合物M[Au(CN)2]可被金属锌（锌粉或锌丝）、亚硫酸钠、水合肼等还原为单质的金粉,碱金属的硫化物会腐蚀金,生成可溶性的硫化金.土壤中的腐殖酸和某些细菌的代谢物也能溶解微量金.

金的电离势高,难以失去外层电子成正离子,也不易接受电子成阴离子,其化学性质稳定,与其他元素的亲和力微弱,因此,在自然界多呈单质即自然金状态存在.

金在地壳中的平均含量为约1亿分之1.1(0.0011PPm),在海水中的含量约为1000亿分之1(0.00001PPm),由于几亿年至几十亿年的地壳运动和地质变化使金元素富集成金矿床,一般工业价值的金矿中金的品位在2-3克/吨,富矿有5-50克/吨,特富矿50-500克/吨,还有块金,单块最小的十几克,最大的几十公斤,罕见的大块金几百公斤,因有的形似狗头,俗称狗头金,印度科学家曾发现过二块近2.5吨的狗头金；贫矿在0.1-1克/吨,在目前的选冶技术水平0.5克/吨以上就有工业开采价值.

自然界纯金极少,常含银、铜、铁、钯、铋、铂、镍、碲、硒、锇等伴生元素,自然金中含银15%以上者称银金矿、含铜20%以上者称铜金矿、含钯5-11%者称钯金矿、含铋4%以上者称铋金矿.

金具有亲硫性,常与硫化物如黄铁矿、毒砂、方铅矿、辉锑矿等密切共生;易与亲硫的银、铜等元素形成金属互化物.

金具有亲铁性,陨铁中含金（1150×10-12）比一般岩石高3个数量级,金经常与亲铁的铂族元素形成金属互化物.

金还具有亲铜性,它在元素周期表中,占据着亲铜和亲铁元素之间的边缘位置,与铜、银属于同一副族,但在还原地质环境下,金的地球化学行为与相邻元素相似,表现了更强的亲铁性,铜、银多富集于硫化物相内；而金铂多集中于金属相.金在地球中元素丰度为0.8×10－6,地核为2.6×10－6,地幔为0.005×10－6,地壳为0.004×10－6.金在地壳中的丰度只有铁的1/1千万,银的1/21.

地球上99％以上的金进入地核.金的这种分布是地球长期演化过程中形成的.地球发展早期阶段形成的地壳其金的丰度较高,因此,大体上能代表早期残存地壳组成的太古宙绿岩带,尤其是镁铁质和超镁铁质火山岩组合,金丰度值高于地壳各类岩石,可能成为金矿床的最早的“矿源层”.

综上所述,金在地壳中丰度值本来就很低,又具有亲硫性、亲铜性,亲铁性,高熔点等性质,要形成工业矿床,金要富集上千倍,要形成大矿、富矿,金则要富集几千、几万倍,甚至更高,可见其规模巨大的金矿一般要经历相当长的地质时期,通过多种来源,多次成矿作用叠加才可能形成.

黄金的主要用途和功能,

1．用作国际储备

2．保值功能

3．避险功能

4．用作珠宝装饰

5．工业技术上的应用

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