[文化课]——氯与硫的故事

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氯与硫的故事

• 前言：上次在机房无意中写了一篇“化学小记”帮我自己梳理了一下知识。结果反响很好，化学年排进了前50。因此我觉得写blog是个不错的方式。于是，就有了今天的这一篇blog。

• 由于信竞停课，以下内容部分是自学 + 网上搜索 + 问老师得到的，如有错误，请指出！

氯

• 说到氯气。我们来分析分析这种物质是什么。
• 首先它是黄绿色的气体。说到颜色，我想起F2是浅黄绿色，Cl2是黄绿色色，Br2是棕红色，I2是紫红色，有木有发现它们颜色依次加深？
• 氯气还是有毒气体，所以只能轻轻扇动让极少量氯气飘进鼻孔。它是可溶于水的。比例是1:2。也就是一份水溶两份氯气。
• ok那么物理性质就这一点点啦、
• 注意，Cl2有强氧化性。所以他能把人家的化合价升高。
• 比如说与金属反应
  • 2Fe + 3Cl2 =加热= 2FeCl3；Cu + Cl2 =加热= CuCl2。
  • 注意上面俩反应是固体和气体反应噢，所以你会看到棕黄色的烟。这个是固体小颗粒。
  • 总结出规律：变价金属与Cl2反应生成高价金属。
  • 我有个疑问，那么如何产生低价金属呢？答案是用硫。后面会讲。
• 氯气还可能跟非金属反应
  • Cl2 + H2 =点燃= 2HCl（安静燃烧，苍白色火焰，瓶口有白雾）
  • 注意，如果把点燃换成光照，就会爆炸！
• 氯气跟水反应
  • Cl2 + H2O =可逆= HCl + HClO。出现了！HClO！
  • HClO叫次氯酸，是一种比碳酸都要弱的弱酸。但是，它有强氧化性，具有漂白性。
  • 单纯的氯气没有漂白性噢！
• 氯气跟碱反应
  • Cl2 + 2NaOH = NaCl + NaClO +H2O。这个反应其实可以推出来，你可以看成Cl2先跟水反应生成了HCl和HClO。然后HCl跟NaOH反应生成NaCl，HClO跟NaOH反应生成NaClO。至于H2O，配平用的。
  • 好再来看个Cl2跟Ca(OH)2反应，自然可以推出2Cl2 + 2Ca(OH)2 = CaCl2 + Ca(ClO)2 + 2H2O。
  • 注意，NaClO又叫漂白液，CaCl2和Ca(ClO)2叫漂白粉/漂粉精，其中Ca(ClO)2是主要成分。
• 突然想说说氯水。我们知道，氯气可以跟水反应生成HCl跟HClO。但是，氯气是以1:2溶于水的。所以，肯定有一些氯气没溶进去。所以何谓氯水？就是Cl2 + H2O + HCl + HClO。所以这也顺便证明了氯水是黄绿色的。
• 真的吗？错！
• 当时光飞逝，氯气全部与水反应掉，氯水中只有H2O + HCl + HClO，又由于阳光长时间照射氯水。这时HClO是种比碳酸还弱的酸，所以它易分解。程式：2HClO =光照= 2HCl + O2↑。所以，氯水里的HClO就分解掉了！此时，氯水中竟只含有HCl + H2O。
• 所以新制氯水中有HClO、H2O、Cl2分子；H、Cl、OH、ClO离子

• 久制氯水中有H2O分子；H、Cl、OH离子

• 突然想说说漂白。
• 我们知道：2Cl2 + 2Ca(OH)2 = CaCl2 + Ca(ClO)2 + 2H2O。得到漂白粉，那漂白粉又是如何发挥作用的呢？
• 如下三个程式体现出来：
  • Ca(ClO)2 + CO2 + H2O = CaCO3↓ + 2HClO
  • 2HClO =光照= 2HCl + O2↑
  • CaCO3 + 2HCl = CaCl2 + CO2↑ + H2O
• 主要是第二步产生了新生态的氧气从而使物质褪色。这三个程式既是漂白原理，也是失效原理。因为空气中有光有CO2有H2O啊。
• 最后注意下，漂白分几个类型。利用强氧化性漂白的：次氯酸、过氧化氢、次氯酸钠、次氯酸钙；利用吸附性漂白的：活性炭；利用化合性漂白的：SO2。

• 利用强氧化性漂白的一般都是不可逆的，而且能漂白的物质多一些。但利用化合性的只是跟有色物质生成了无色物质，加热时无色物质分解又有色了。所以化合性漂白往往可逆而且能漂白的物质还少。

• 实验室里制氯气用MnO2+浓盐酸+加热。程式如下：
  • MnO2 + 4HCl(浓) =加热= MnCl2 + Cl2↑ + H2O
• 有几个要注意的地方：
  1. 一定要用浓盐酸且加热，要不不得分
  2. 浓盐酸体现出的还原性和酸性比例是1:1
  3. 反应到一定程度时，HCl变稀。所以实际生成的Cl2量会少些
• 那么制出来氯气后怎么收集呢？

• 首先要过一个饱和食盐水溶液，来除去挥发出来的HCl气体。原理我觉得有必要跟大家讲一下（死缠烂打地问老师才说的）

• 氯气在水中的溶解包括两部分：一部分溶解于水中，另一部分是与水发生反应。Cl2在食盐水中溶解度很低，所以第一部分损失的Cl2很少。第二部分的程式为Cl2 + H2O =可逆= HCl + HClO，由于饱和食盐水中Cl-浓度很大,所以平衡左移，导致Cl2很难与H2O进行反应了，从而第二部分的Cl2也消耗的很少。又由于HCl易溶于饱和食盐水，所以它就溶进去了。而Cl2就等于无视了饱和食盐水直接穿过去了。

• 然后再过一个浓硫酸，除水嘛。

• 最后收集就行啦。用向上排空气法（氯气密度>空气密度）

• 别忘了在最后加个尾气处理装置哦，一般用NaOH溶液。

硫

• woc我真的要佩服我们的郑哥讲这块内容只花了10min。以下是原话：
• “关于硫的物化性质自己去走逻辑不就推出来了吗？”
• “全部都可以用CO2类比出来啊，有什么好讲的？”
• “自学才是清北班学生的最大优点。”
• “自己去处理。”
• 牛逼。
• 好了，不说废话。还是献上我的一些总结。
• 单质硫在火山边有。物理性质：是黄色晶体（俗名硫黄）；不溶于水，微溶于酒精，易溶于CS2。高中易溶于CS2的只有白磷（P4）和S了。
• 化学性质：首先跟变价金属反应生成低价金属。这个在上面铺垫过了。例如：
  • Cu + S =加热= Cu2S；Fe + S =加热= FeS
• S还可以跟非金属反应：
  • S + O2 =点燃= SO2；S + H2 =加热= H2S。
  • 注意，这里的H2S可以叫硫化氢也可以叫氢硫酸，是有毒气体。还有，这玩意儿是弱酸，写离子方程式时不拆
• S还可以跟碱反应：
  • 3S + 6NaOH =加热= NaS + Na2SO3 + 3H2O
• 接下来就是SO2了！
• 物理性质：无色、有刺激性气味、易溶于水（1:40）、密度大于空气
• 化学性质：类比CO2
  • 跟H2O：SO2 + H2O =可逆= H2SO3。亚硫酸的酸性比碳酸强。
  • 跟碱：SO2 + CaO = CaSO3（CaSO3是沉淀噢）
  • 跟碱性氧化物：SO2 + 2NaOH = Na2SO3 + H2O
  • 思考一下，如果跟NaOH反应SO2过量呢？
  • 当然是生成NaHSO3啦！程式：
    • SO2 + NaOH = NaHSO3
    • 记住，没有头绪时，想想CO2时怎样反应的。因为它们都是酸性氧化物
• 因为SO2是强还原剂，所以跟O2可以反应
  • 2SO2 + O2 =可逆,加热,催化剂= 2SO3。注意这个SO3在标况下为非气体
• 并且SO2同时具有氧化性，所以可以跟H2S反应
  • SO2 + 2H2S = 3S + 2H2O。现象当然就是看到黄色沉淀(S)
• 接下来说个SO2的重点。漂白性
• 上文提到过了，SO2的漂白性是化合性漂白。能漂白的物质比较少。为了方便起见，我们记一下SO2可以漂白品红就好了。酚酞不行，因为SO2跟H2O一反应就变成H2SO3了。
• 最后就是怎样制SO2了（实验室制法）
  • Na2SO3 + H2SO4 = NaSO4 + SO2↑ + H2O
  • 怎么推出来的，类比CO2啊！

注意

• 关于褪色问题，可以延伸出很多东西：
• 首先对于品红：SO2加进入先褪色，加热又恢复。Cl2加进去褪色，加热也不会恢复。
• 然后对于紫色石蕊：SO2加进去不会褪色，反而变成了红色。因为生成了亚硫酸。Cl2加进去先变红，然后褪色，加热也不能恢复。因为Cl2与H2O反应生成HCl和HClO。盐酸有酸性所以变红，HClO有强氧化性所以漂白掉了。这同过氧化钠加入到酚酞中，酚酞先变红后褪色的原理是一样的。
• 那，SO2跟溴水反应或酸性高锰酸钾反应使其褪色能叫漂白吗？
• 首先看看跟溴水反应吧
  • SO2 + Br2 + 2H2O = 2HBr + H2SO4
  • 溴水是橙黄色的，这么一弄，直接褪色了。原因是被反应掉了！
  • （欸好像一下制得了俩强酸，意外收获:D
  • 说到一下制得俩强酸，我记得还有一个反应：
    • SO2 + Cl2 + H2O = 2HCl + H2SO4
• 再看看跟酸性高锰酸钾反应。
  • 5SO2 + 2KMnO4 + 2H2O = K2SO4 + 2MnSO4 + 2H2SO4
  • 所以我们除SO2可以用酸性高锰酸钾来除
  • 说到除SO2，我想起做题时碰到可以用饱和的NaHCO3溶液来除，程式为：
    • SO2 + 2NaHCO3 = Na2SO3 + H2O + 2CO2。但注意，这里产生了CO2！
• 补充个反应，做题时碰到的：
  • SO2 + 2Na2S + 2H2O = 4NaOH + 3S↓
• 就写到这叭～

[文化课]——氯与硫的故事

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