Хлор. Химические свойства и применение. Лекция 5

Хлор — химический элемент с атомным номером 17.
При нормальных условиях хлор
– ядовитый удушающий газ желтовато-зелёного цвета, тяжелее воздуха, с резким запахом и сладковатым, «металлическим» вкусом.
Молекула хлора двухатомная (формула Cl2).
Хлор

Характеристика хлора по таблице Менделеева

Химические свойства хлора
Хлор очень активен - он непосредственно соединяется почти со всеми элементами периодической системы, металлами и неметаллами (кроме углерода, азота, кислорода и инертных газов).
Хлор очень сильный окислитель.
На валентном уровне атома хлора содержится 1 неспаренный электрон, поэтому валентность, равная 1, для атома хлора очень стабильна.

Возбуждённое состояние
В = 1
В = 3
В = 5
В = 7

Химические свойства хлора
1. Взаимодействие с водородом – активно реагирует на свету или при нагревании (иногда со взрывом):
Cl2 + H2 = 2HCl
2. Взаимодействие с металлами – непосредственно реагирует почти со всеми металлами:
2Na + Cl2 = 2NaCl
2Fe + 3Cl2 = 2FeCl3

Химические свойства хлора
3. Взаимодействие с неметаллами – напрямую с углеродом, азотом и кислородом хлор не реагирует; нет реакции с инертными газами; со фтором образует фториды:
Cl2 + F2 = 2ClF
Cl2 + 3F2 = 2ClF3
Cl2 + 5F2 = 2 ClF5
Реагирует с фосфором:
5Cl2 + 2P = 2PCl5

Химические свойства хлора
4. Взаимодействие с водой – при взаимодействии диспропорционирует, образуя хлорноватистую и соляную кислоты (хлорную воду):
Cl2 + H2O ⇆ HCl + HClO
5. Взаимодействие с щелочами – также диспропорционирует, образуя соли хлорноватистой и соляной кислот, при нагревании может образовывать также соль хлорноватой кислоты:
Cl2 + NaOH = NaCl + NaClO + H2O

Задание №1
Уравняйте следующую реакцию методом электронного баланса:
NaOH + Cl2 = NaCl + NaClO3 + H2O
Ответ: 6NaOH + 3Cl2 → 5NaCl + NaClO3 + 3H2O

Химические свойства хлора
6. Взаимодействие с солями других галогенов (Br, I) – более активный галоген может вытеснить менее активный из его соли:
Cl2 + 2NaBr = Br2 + 2NaCl
7. Взаимодействие с монооксидом углерода – образуется фосген:
Cl2 + CO = COCl2
Фосген очень активен во многих реакциях присоединения, благодаря этому активно используется в органическом синтезе (красители, термопласты, поликарбонаты)

Химические свойства хлора
8. Взаимодействие с сухим гидроксидом кальция (Ca(OH)2) – получается хлорная известь:
Cl2 + Ca(OH)2 = CaCl(OCl) + H2O
9. Взаимодействие с аммиаком – образуется трёххлористый азот:
3Cl2 + 4NH3 = NCl3 + 3NH4Cl

Задание №2
Определите, с какими из следующих веществ будет реагировать хлор:
С
H2O
Na
N2
HI
Запишите уравнения реакций
Ответ
2. Cl2 + H2O = HClO + HCl
3. Cl2 + 2Na = 2NaCl
5. Cl2 + 2HI = 2HCl + I2

Хлорная вода
– водный раствор хлора, который содержит смесь соляной и хлорноватистой кислот (HCl + HClO) и молекулы хлора (Сl2).
Сильный окислитель благодаря образованию атомарного кислорода в момент выделения. Является одним из немногих веществ, растворяющих золото.
Применение: обеззараживание воды в бассейнах способом хлорирования; очень слабый раствор хлора в питьевой воде обеспечивает обеззараживание без нанесения большого ущерба здоровью.

Получение хлора в промышленности
Химические методы получения хлора малоэффективны и затратны.
Метод Шееле:
MnO2 + 4HCl = MnCl2 + Cl2 + 2H2O
2. Метод Дикона – каталитическое окисление хлороводорода кислородом воздуха:
4HCl + O2 = 2H2O + 2Cl2

Получение хлора в лаборатории
В лабораторной практике обычно используется сжиженный хлор в баллонах.
Действие кислоты на гипохлорит натрия:
NaClO + HCl = NaCl + Cl2 + H2O
4NaClO + 4CH3COOH = 4CH3COONa + 2Cl2 + O2 + 2H2O
2. Процессы, основанные на окислении хлороводорода сильными окислителями (см. задание №3).

Задание №3
Уравняйте следующую реакцию методом электронного баланса:
KMnO4 + HCl = KCl + MnCl2 + Cl2 + H2O
Ответ: 16HCl + 2KMnO4 → 5Cl2 + 2MnCl2 + 2KCl + 8H2O

Хлор используется для обеззараживания воды, производства соляной кислоты, а также пластмасс, каучуков, растворителей, красителей.
Поваренная соль NaCl добавляется в пищу, а калийную соль KCl вносят в почву в качестве калийного удобрения.
Соединения брома и йода используются в медицине для лечения и профилактики некоторых заболеваний. Спиртовой раствор иода применяется при обработке ран и царапин.
Применение хлора

В организме хлор:
регулирует количество жидкости,
обеспечивает осмотическое давление в жидких средах, постоянство мембранного потенциала и потенциала действия,
присутствует в составе соляной кислоты желудка и хлорной кислоты нейтрофилов, ликвидирующей микроорганизмы.
Роль хлора в организме

Задание №4
Известно, что в концентрация соляной кислоты в желудке составляет порядка 0,4-0,5 %.
Определите, какое количество HCl содержится в 1 кг желудочного сока.

Минералы, содержащие хлор
бишофит
MgCl2 · 6H2O
карналлит
KCl · MgCl2 · 6Н2O
каинит
KCl · МgSO4 · 3Н2О

Задание №5
Определите массовое содержание хлора в карналите
(KCl · MgCl2 · 6Н2O)
Решение
Мr (KCl · MgCl2 · 6Н2O) = 1·39 + 1·35,5 + 1·24 + 2·35,5 + 6·18 = 277,5 (а.е.м.)
Mr(Cl) = 3·35,5 = 106,5 (а.е.м.)
Х = Mr(Cl) / Мr (KCl · MgCl2 · 6Н2O) = 106,5 / 277,5 = 0,384 = 38,4 %

Хлор был одним из первых химических отравляющих веществ, использованных Германией в Первую мировую войну, впервые применен в 1915 году во время битвы при Ипре.
Хлор — токсичный удушающий газ, сильный ирритант, при попадании в лёгкие вызывает ожог лёгочной ткани.
Применение хлора как боевого отравляющего вещества
Как вы думаете, какая реакция при этом протекает в лёгких?
Cl2 + H2O ⇆ HCl + HClO