2、氯气.doc

氯气百科名片氯气常温常压下为黄绿色气体,经压缩可液化为金黄色液态氯，是氯碱工业的主要产品之一，用作为强氧化剂与氯化剂。氯混合 5（体积）以上氢气时有爆炸危险。氯能与有机物和无机物进行取代或加成反应生成多种氯化物。氯在早期作为造纸、纺织工业的漂白剂。目录结构 物理性质 化学性质 1. 毒性 2. 助燃性 3. 与金属反应 4. 与非金属反应 5. 与水反应 6. 与碱溶液反应 7. 与盐溶液反应用途 制取 生产历史 生产液化 安全贮运 毒理学简介 标准 氯气的发现结构物理性质化学性质 1. 毒性 2. 助燃性 3. 与金属反应 4. 与非金属反应 5. 与水反应 6. 与碱溶液反应 7. 与盐溶液反应用途制取生产历史生产液化安全贮运 毒理学简介 标准 氯气的发现展开 氯气的电子式编辑本段结构1.原子结构：氯原子最外层有7个电子，反应中易得到1个电子或共用一个电子对达到稳定结构。 2.分子结构：氯分子为双原子分子，分子式Cl2 3.离子结构：氯离子最外层有8个电子，因而很稳定 编辑本段物理性质 氯气1.颜色气味状态：通常情况下为有强烈刺激性气味的黄绿色的气体。 2.密度：比空气密度大，标况时是=M/V(m)=(71g/mol)/(22.4L/mol)=3.17g/L 。 3.易液化。熔沸点较低，在101kPa下，熔点-107.1C，沸点-34.6C，降温加压可将氯气液化为液氯，液氯即Cl2，其与氯气物理性质不同，但化学性质基本相同。 4.溶解性：可溶于水，且易溶于有机溶剂，难溶于饱和食盐水。1体积水在常温下可溶解2体积氯气，形成氯水，密度为3.170g/L，比空气密度大。 编辑本段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有害的影响：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。 助燃性在一些反应中，氯气可以支持燃烧。 【例】 现象：钠在氯气里剧烈燃烧，产生大量的白烟，放热。 2Na+Cl2=点燃=2NaCl 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。 Cu+Cl2=点燃=CuCl2 现象：铁丝在氯气里剧烈燃烧，瓶里充满棕红色烟，加少量水后，溶液呈黄色。 2Fe+3Cl2=点燃=2FeCl3 与金属反应【例】 钠在氯气中燃烧生成氯化钠 化学方程式：2NaCl22NaCl（条件：点燃） 现象：见上 注：氯气具有强氧化性，一定条件下可与除Pt、Au外大部分金属反应，而与Fe、Cu等变价金属反应则生成高价金属氯化物 常温下，干燥氯气或液氯不与铁反应，所以可用钢瓶储存氯气。 与非金属反应【例】 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。 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、C、Si等非金属直接化合 与水反应在该反应中，氧化剂是Cl2，还原剂是也是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：Cl2H2OHClHClO（这是可逆反应） 与碱溶液反应【例】 Cl22NaOHNaClNaClOH2O 2Cl22Ca(OH)2CaCl2Ca(ClO)22H2O 上述两反应中，Cl2作氧化剂和还原剂，是歧化反应。 与盐溶液反应【例】 Cl22FeCl22FeCl3 Cl2+Na2S2NaCl+S (中学阶段用来证明氯气非金属性比硫强） 8、与气体的反应 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：H2、C2H2等。 编辑本段用途消毒（温馨小提示：自来水常用氯气消毒，1L水里约通入0.002g氯气，消毒原理是其与水反应生成了次氯酸，它的强氧化性能杀死水里的病菌。而之所以不直接用次氯酸为自来水杀菌消毒，是因为次氯酸易分解难保存、成本高、毒性较大，则用氯气消毒可使水中次氯酸的溶解、分解、合成达到平衡，浓度适宜，水中残余毒性较少） 制盐酸 制漂白粉 制多种农药（如六氯代苯，俗称666） 制氯仿等有机溶剂 制塑料（如聚氯乙烯塑料）等 编辑本段制取1工业生产中用直流电电解饱和食盐水法来制取氯气： 2NaCl2H2O=电解= H2Cl22NaOH 2实验室通常用氧化浓盐酸的方法来制取氯气： 常见的氧化剂有：MnO2、K2Cr2O7（重铬酸钾）、KMnO4、KClO3、Ca(ClO)2 发生的反应分别是： 4HCl(浓)MnO2 加热=MnCl2Cl22H2O 课本上的制法，比较浪费盐酸，家庭实验推荐用次氯酸钙漂白粉与稀盐酸反应，注意最好用稀盐酸，浓盐酸会造成浪费，且反应速率过快。 14HClK2Cr2O72KCl2CrCl37H2O3Cl2此反应用的盐酸比较稀的话，微热即可反应，没有盐酸可用一种非还原性酸和氯化钠的混合物代替，也可产生氯气 16HCl2KMnO42KCl2MnCl28H2O5Cl2此反应用的盐酸比较稀的话，微热即可反应，没有盐酸可用一种非还原性酸和氯化钠的混合物代替，也可产生氯气 6HCl浓KClO3KCl3H2O3Cl2此反应有一部分会发生2KClO3+4HCl稀=2KCl+Cl2+2H2O+2ClO2，因此制的的Cl2不纯。 4HClCa(ClO)2CaCl22H2O2Cl2此反应需要的盐酸很稀，1molL便可以剧烈反应 氯气实验如不用浓盐酸，亦可用NaCl(固体)跟浓硫酸来代替如： 2NaClMnO23H2SO4（加热）2NaHSO4MnSO4Cl22H2O 编辑本段生产历史氯气的生产方法经历了漫长的发展过程1774年瑞典化学家舍勒用软锰矿(含有二氧化锰)和浓盐酸作 氯气泄漏处理用，首先制得了氯气： 4HCl(浓)MnO2=加热= MnCl22H2OCl2（条件：加热） 然而，由于当时还不能够大量制得盐酸，故这种方法只限于实验室内制取氯气后来法国化学家贝托雷把氯化钠、软锰矿和浓硫酸的混合物装入铅蒸馏器中，经过加热制得了氯气： 2NaCl3H2SO4(浓)MnO2=加热=2NaHSO4MnSO42H2OCl2 因为此法原料易得，所以，自1774年舍勒制得氯气到1836年止，人们一直沿用贝托雷发明的方法来生产氯气 1836年古萨格发明了一种焦化塔，用来吸收路布蓝法生产纯碱（Na2CO3）的过程中排出的氯化氢气体(以前这种含氯化氢的气体被认为是一种废气，从古萨格开始，才得到了充分利用)得到盐酸，从此盐酸才成为一种比较便宜的酸，可以广为利用舍勒发明的生产氯气的方法，经过改进，到此时才成为大规模生产氯气的方法 1868年狄肯和洪特发明了用氯化铜作催化剂，在加热时，用空气中的氧气来氧化氯化氢气体制取氯气的方法： 4HClO22H2O2Cl2 这种方法被称为狄肯法(又译为地康法) 上面这些生产氯气的方法，虽然在历史上都起过一定的作用，但是它们与电解法生产氯气相比，无论从经济效益还是从生产规模上，都大为逊色当电解法在生产上付诸实用时，上述生产氯气的方法就逐渐被淘汰了 电解法的诞生要追溯到1833年法拉第经过一系列的实验，发现当把电流作用在氯化钠的水溶液时，能够获得氯气： 2NaCl2H2O 2NaOHH2Cl2 后来，英国科学家瓦特也发现了这种方法，并在1851年获得了一份关于生产氯气的英国专利但是由于当时没有实用的直流发电机以产生足够的电流，所以电解法也只能停留在实验室规模，不能付诸工业生产，而被束之高阁一直到十九世纪七十至八十年代，出现了比较好的直流发电机，电解法才得到广泛的应用。从此，氯气的工业生产跨入了一个新纪元。 编辑本段生产液化氯气生产 工业上氯气主要由电解食盐水溶液制得（见氯碱生产过程）；此外,氯气也由盐酸回收取得,例如：气态氯化氢的催化氧化；用二氧化硫直接氧化氯化氢；盐酸水溶液的电解等。极少量的氯气是钠、钙、镁的熔融氯化物电解的副产品。 氯气液化 氯气通常可直接利用，但为了制取纯净的氯气，并考虑贮运的方便，而把一部分氯气进行液化制成液氯，用钢瓶或槽车运往用户。生产中，将从电解槽出来的热氯气（其中含有少量氢、氧和二氧化碳等杂质），用冷水洗涤或在换热器内冷凝脱水，再用硫酸干燥（必要时可以液氯洗涤以除去水分和杂质），然后送去液化。因湿氯对铁有腐蚀作用，液化前氯中水分应低于50ppm。 氯气液化的温度和压力范围很大，工业生产上分为低压法、中压法和高压法。低压法在氯气为0.0780.147MPa（表压）,冷却温度为-35-40下进行液化。中压法在氯气为0.2450.49MPa，冷却温度为-15-20下进行液化。高压法的氯气为0.981.17MPa,用1525水冷却即可液化。高压法比低压法能耗低，循环水用量少，但设备费用较高，适于大规模生产使用，中、小型氯碱厂多采用中压法。液化率由氯中含氢量来决定。液化尾气中含氢不得超过4(体积)。尾气含6070的氯气可作为合成盐酸、氯苯、次氯酸盐的原料气，也可经过深度净化精制，使液化率达到9899。 编辑本段安全贮运液氯在生产和贮运中易发生下列问题：液化尾气中氯气、氢气与空气的混合气爆炸；包装容器中残存有机物杂质与氯气反应爆炸；水和食盐水溶液中铵盐带入液化系统，会使液氯中三氯化氮积累而引起爆炸。当液氯蒸发用完后，所用容器均须用水和碱水冲洗，以除去被三氯化氮污染的液氯后，方能修理和使用。氯是剧毒物，生产中对受压容器等设备应严格要求，防止氯气泄漏。空气中氯气允许浓度不大于1ppm。 编辑本段毒理学简介 氯气人吸入LCLo: 500 ppm/5M。 大鼠吸入LC50: 293 ppm/1H。小鼠吸入LC50: 137 ppm/1H。 氯气吸入后,主要作用于气管、支气管、细支气管和肺泡,导致相应的病变,部分氯气又可由呼吸道呼出。人体对氯的嗅阈为0.06mg/m3; 90mg/m3,可致剧咳; 120180mg/m3, 3060min可引起中毒性肺炎和肺水肿; 300mg/m3时,可造成致命损害; 3000mg/m3时,危及生命; 高达30000mg/m3时,一般滤过性防毒面具也无保护作用。 中毒机理:氯气吸入后与粘膜和呼吸道的水作用形成氯化氢和新生态氧。氯化氢可使上呼吸道粘膜炎性水肿、充血和坏死; 新生态氧对组织具有强烈的氧化作用,并可形成具细胞原浆毒作用的臭氧。氯浓度过高或接触时间较久,常可致深部呼吸道病变,使细支气管及肺泡受损,发生细支气管炎、肺炎及中毒性肺水肿。由于刺激作用使局部平滑肌痉挛而加剧通气障碍,加重缺氧状态; 高浓度氯吸入后,还可刺激迷走神经引起反射性的心跳停止。氯气中毒不可以进行人工呼吸。 临床表现 急性中毒主要为呼吸系统损害的表现。 a. 起病及病情变化一般均较迅速。 b. 可发生咽喉炎、支气管炎、肺炎或肺水肿,表现为咽痛、呛咳、咯少量痰、气急、胸闷或咯粉红色泡沫痰、呼吸困难等症状,肺部可无明显阳性体征或有干、湿性罗音。有时伴有恶心、呕吐等症状。 c. 重症者尚可出现急性呼吸窘迫综合征,有进行性呼吸频速和窘迫、心动过速,顽固性低氧血症,用一般氧疗无效。 d. 少数患者有哮喘样发作,出现喘息,肺部有哮喘音。 e. 极高浓度时可引起声门痉挛或水肿、支气管痉挛或反射性呼吸中枢抑制而致迅速窒息死亡。 f. 病发症主要有肺部继发感染、心肌损害及气胸、纵隔气肿等。 g. X线检查:可无异常,或有两侧肺纹理增强、点状或片状边界模糊阴影或云雾状、蝶翼状阴影。 h. 血气分析:病情较重者动脉血氧分压明显降低。 i. 心电图检查:中毒后由于缺氧、肺动脉高压以及植物神经功能障碍等,可导致心肌损害及心律失常。 眼损害:氯可引起急性结膜炎,高浓度氯气或液氯可引起眼灼伤。 皮肤损害:液氯或高浓度氯气可引起皮肤暴露部位急性皮炎或灼伤。 处理 吸入气体者立即脱离现场至空气新鲜处,保持安静及保暖。眼或皮肤接触液氯时立即用清水彻底冲洗。 吸入后有症状者至少观察12小时,对症处理。吸入量较多者应卧床休息,吸氧,给舒喘灵气雾剂、喘乐宁(Ventolin)或5%碳酸氢钠加地塞米松等雾化吸入。 急性中毒时需合理氧疗; 早期、适量、短程应用肾上腺糖皮质激素; 维持呼吸道通畅; 防治肺水肿及继发感染,参见; 其他对症处理。 眼及皮肤灼伤按酸灼伤处理,参见和。 编辑本段标准车间空气卫生标准：中国MAC 1 mg/m3; 美国ACGIH TLV-STEL 2.9 mg/m3 (1 ppm); TLV-TWA 1.5 mg/m3 (0.5 ppm) 中国职业病诊断国家标准：职业性急性氯气中毒诊断标准及处理原则GB4866-1996。 危规：GB2.3类23002(液化的)。原铁规:剧毒气体,31001。UN NO.1017。IMDG CODE 2028页,2类。副危险6.1 。 常用方程式 Cl2 + H2O =（可逆号） Cl- + H+ + HClO Cl2 + 2OH- = Cl- + ClO- + H2O Cl2 + 2OH- = Cl- + ClO- + H2O Cl2 + 2I- = 2Cl- + I2 Cl2 + H2SO3 + H2O = 2Cl- + SO42- + 4H+ Cl2 + H2S = 2Cl- + 2H+ + S Cl2 + 2Fe2+ = 2Fe3+ + 2Cl-（向FeBr2溶液中少量Cl2） 3Cl2 + 2Fe2+ + 4Br- = 2Fe3+ + 2Br2 + 6Cl-（足量Cl2） 2Cl2 + 2Fe2+ + 2Br- = 2Fe3+ + Br2 + 4Cl- （当n(FeBr2)/n(Cl2)= 1 ：1时） 8Cl2 + 6Fe2+ + 10Br-= 6Fe3+ + 5Br2 + 16Cl- （当n(FeBr2)/n(Cl2)= 3 ：4时） Cl2 + 2I- = 2Cl- + I2 Cl2 + 2I- = I2 + 2Cl-（向FeI2溶液中通入少量Cl2） 3Cl2 + 2Fe2+ + 4I-= 2Fe3+ + 2I2 + 6Cl- （足量Cl2） 4Cl2 + 2Fe2+ + 6I- = 2Fe3+ + 3I2 + 8Cl- （当n(FeI2)/n(Cl2)= 3 ：4时） 2Cl- + 4H+ +