从黄绿色的 Cl₂ 出发,一路走到氯水、次氯酸、漂白粉、Cl⁻ 检验、实验室制氯——这是必修里最"能出实验大题"的一章。把每个反应讲成人话、再动手拨一拨,选择与填空都能稳稳拿分。
黄绿色气体、有刺激性气味、有毒(闻要用手轻扇)、密度比空气大、能溶于水(1 体积水约溶 2 体积 Cl₂)。
▸ 与金属(把金属氧化到高价):
⚠ Fe 与 Cl₂ 直接反应只生成 FeCl₃(+3),不是 FeCl₂!这是与"Fe 和盐酸/稀硫酸生成 FeCl₂"的经典对比考点。
▸ 与氢气(光照会爆炸、点燃安静燃烧,苍白色火焰):
▸ 与水(部分反应,是个可逆反应):
▸ 与碱(工业除氯、制漂白剂):
工业制漂白粉常写:2Cl₂ + 2Ca(OH)₂ → Ca(ClO)₂ + CaCl₂ + 2H₂O;有效成分 Ca(ClO)₂。
点选一种碱,看 Cl₂ 如何被"吃掉":产物、有效成分、以及为什么这是尾气吸收 / 制漂白剂的原理。
① 弱酸:酸性 HClO < H₂CO₃(比碳酸还弱)。故 CO₂ 能与 NaClO 反应生成 HClO。
② 强氧化性:能漂白、杀菌消毒(自来水、游泳池消毒);把有色物质氧化到不可逆褪色。
③ 不稳定,见光分解:
⚠ 漂白靠的是 HClO 的氧化性(不可逆、永久褪色),和 SO₂ 的"化合褪色可复原"完全不同。
给 HClO"照光"。看它一点点分解成 HCl 和 O₂,O₂ 气泡冒出、漂白能力随之下降——这解释了氯水久置为何"失效变酸"。
新制氯水里 Cl₂ 只部分溶解、部分反应,存在两个平衡:
| 三种分子 | 四种离子 |
|---|---|
| Cl₂、H₂O、HClO | H⁺、Cl⁻、ClO⁻、OH⁻ |
检验思路:Cl₂→黄绿色 / 使湿润淀粉碘化钾试纸变蓝;HClO→漂白性;H⁺→酸性(使石蕊先变红);Cl⁻→AgNO₃ 生成白色沉淀。
| 项目 | 新制氯水 | 久置氯水 |
|---|---|---|
| 颜色 | 浅黄绿色 | 接近无色 |
| 成分 | 三分子四离子俱全 | 几乎只剩稀盐酸(HCl) |
| 原因 | — | HClO 见光分解、Cl₂ 逸出,平衡右移殆尽 |
| 漂白性 | 有(HClO) | 基本消失 |
⚠ 石蕊滴入新制氯水:先变红(H⁺ 酸性)后褪色(HClO 漂白)。久置氯水只变红不褪色(HClO 已分解)。
对新制氯水做操作,看三分子四离子比例怎样此消彼长、平衡往哪移。
| 名称 | 制法 | 主要成分 | 有效成分 |
|---|---|---|---|
| 漂白粉(固) | Cl₂ + 石灰乳 Ca(OH)₂ | Ca(ClO)₂ 与 CaCl₂ 混合物 | Ca(ClO)₂ |
| 漂白液(液) | Cl₂ + NaOH | NaCl 与 NaClO | NaClO |
ClO⁻ 本身不漂白,要与空气中更强的酸(碳酸)反应,生成 HClO 才漂白:
⚠ 这也是漂白粉久置失效的原因:长期敞放,CO₂ 与水缓慢反应先耗掉 Ca(ClO)₂ 生成 HClO,HClO 又见光分解跑掉 → 有效成分流失。所以要密封、避光、阴凉保存。
利用碳酸酸性 > 次氯酸的这条"强酸制弱酸",正是漂白粉能在空气中自动放出 HClO 的关键。
左边把有色布条丢进含 HClO 的漂白液,看它被氧化褪色;右边模拟漂白粉长期敞放,有效成分被 CO₂ 和光"吃掉"而失效。
| 干扰离子 | 为什么要先酸化排除 |
|---|---|
| CO₃²⁻ | 与 Ag⁺ 生成 Ag₂CO₃ 白色沉淀,但溶于稀硝酸(变 CO₂) |
| SO₃²⁻ | 与 Ag⁺ 生成 Ag₂SO₃ 沉淀,溶于稀硝酸 |
| SO₄²⁻ | 生成 Ag₂SO₄ 微溶,加过量硝酸/改稀盐酸对照可辨 |
⚠ 一定要用稀硝酸酸化(不能用盐酸——盐酸自带 Cl⁻ 会假阳性;不能用硫酸——引入 SO₄²⁻)。看到"白色沉淀不溶于稀硝酸"才能下 Cl⁻ 的结论。
选一种待测液,依次"加稀硝酸酸化 → 加 AgNO₃",看沉淀是否出现、是否溶于酸,判断到底有没有 Cl⁻。
这是"固 + 液、加热型"发生装置。要点串成一条流水线:
| 环节 | 装置 / 试剂 | 作用 |
|---|---|---|
| 发生 | MnO₂ + 浓盐酸,加热 | 产生 Cl₂(浓盐酸,稀盐酸不反应) |
| 除 HCl | 通过饱和食盐水 | 除去 Cl₂ 中挥发出的 HCl 气体(不用水,防 Cl₂ 溶解) |
| 干燥 | 通过浓硫酸 | 除去水蒸气(浓硫酸不与 Cl₂ 反应) |
| 收集 | 向上排空气法 | Cl₂ 密度大于空气、且能溶于水,不用排水法 |
| 尾气 | NaOH 溶液吸收 | 吸收多余 Cl₂,防污染:Cl₂+2NaOH→NaCl+NaClO+H₂O |
⚠ 除杂顺序:先饱和食盐水(除 HCl)再浓硫酸(干燥),不能颠倒——否则气体又带上水汽。尾气必须用碱吸收,不能只用水(Cl₂ 溶解少、仍会逸出)。
点装置里的任一部件,看它是干什么的、用什么试剂、为什么这样安排。气流方向:发生 → 除 HCl → 干燥 → 收集 → 尾气吸收。
1. 以为漂白靠 Cl₂ 本身。干燥 Cl₂ 不漂白,漂白靠的是 Cl₂ 溶于水生成的 HClO。
2. 忽略氯水见光变化。HClO 见光分解,氯水久置漂白性下降、最终变稀盐酸。
3. 检验 Cl⁻ 忘记先酸化。必须先加稀硝酸排除 CO₃²⁻、SO₃²⁻ 等干扰,再加 AgNO₃。
4. 用盐酸/硫酸酸化检 Cl⁻。盐酸带入 Cl⁻(假阳性)、硫酸带入 SO₄²⁻,只能用稀硝酸。
5. Fe 与 Cl₂ 反应写成 FeCl₂。Cl₂ 氧化性强,把 Fe 直接氧化到 +3(FeCl₃)。
6. 制氯气除杂顺序颠倒。先饱和食盐水除 HCl,再浓硫酸干燥;尾气必须用 NaOH。
7. 用排水法收集 Cl₂。Cl₂ 能溶于水,应向上排空气法收集。
8. 漂白粉长期敞放。要密封避光,否则 CO₂ 使其放出 HClO 且分解而失效。
▸ 用"化合价变化"统一 Cl₂ 的反应: Cl 从 0 价既能降到 −1(得电子、氧化别人),又能升到 +1(如 HClO/ClO⁻)。与水、与碱都是歧化反应——同一个 Cl 既被氧化又被还原,记住"半升半降"就不用死背方程。
▸ 用"强酸制弱酸"看透漂白链条: 盐酸/碳酸 > 次氯酸。所以 CO₂ 能把 ClO⁻ 转成 HClO(漂白粉起效),而 HClO 又弱又不稳 → 见光就分解。整条链就是酸性强弱 + 氧化性的排序。
▸ 氯水是"平衡系统": 加水促进 Cl₂+H₂O 正移;加盐酸(同离子 Cl⁻/H⁺)抑制;加 NaOH 消耗酸使平衡大幅右移直至 Cl₂ 全部转化。学过离子平衡后,用勒沙特列原理秒判浓度变化。
▸ 检验的"排干扰"思维可迁移: 检 Cl⁻ 先排 CO₃²⁻/SO₃²⁻;检 SO₄²⁻ 先排 CO₃²⁻/SO₃²⁻/Ag⁺——先用酸干掉"溶于酸的沉淀",再看"不溶于酸的目标沉淀",是无机检验的通法。
▸ 尾气处理与工业除氯: Cl₂+2NaOH 既是尾气吸收也是制漂白液;工业上把这个反应放大就是氯碱工业副产物的处理。会一个反应,懂一条工业线。
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