氯气_全球百科

氯气（Chlorine），是氯元素形成的一种单质，化学式为Cl₂，是一种有强烈刺激性的有毒黄绿色气体，有窒息性臭味，对呼吸器官有强烈的刺激性。其微溶于水，易溶于四氯化碳、二硫化碳等有机溶剂中；是一种强氧化剂，在空气中不燃烧，但能助燃，且能与大多数元素或化合物反应，在日光下与其他易燃气体混合时会发生燃烧或爆炸，也能与乙炔、松节油、乙醚、氨、烃类、大多数塑料及某些金属粉末剧烈反应，发生爆炸生成爆炸性产物。

研究历史

1774年，瑞典杰出的化学家卡尔・威尔海姆・舍勒发现了氯气。他研究软锰矿（主要成分是MnO₂）时发现，如果把浓盐酸倒入盛有“这种黑色粉末”的烧瓶里并加热时，便会生成一种窒息的、使肺部极为难受的黄绿色气体。舍勒称这种气体为“无燃素的盐酸”。氯虽被发现了，但当时不认为是新元素。1807年，英国化学家戴维对这种气体进行了仔细的研究，他通过磷与氯的作用，确证氯是一种元素。1823年，氯气第一次被英国科学家法拉第所液化。

物化性质

物理性质

氯气，相对分子质量70.9，熔点-101 ℃，沸点-34.04 ℃，相对蒸气密度（空气为1）2.49，亨利定律常数时为 0104.25 Pa·m/mol（0 °C），外观呈黄绿色，是有强烈刺激性气味，比空气重，易液化，微溶于水，1体积水溶解2体积的氯气，易溶于四氯化碳、二硫化碳等有机溶剂。

化学性质

氯气有毒，有剧烈的刺激性，溶于水会生成盐酸和次氯酸。氯气的化学性质很活泼，是一种活泼的非金属单质，和金属、非金属、有机物、碱等都可以发生反应。

与水反应

氯气可溶于水，遇水后会生成次氯酸和盐酸，而次氯酸有强氧化性，具有漂白性，同时也有消毒作用。

与金属反应

与金属钠的反应：

与金属铜的反应：

与非金属反应

与氢气反应：

与磷的反应：

与有机物反应

与甲烷反应：

与乙烷反应：

与乙炔反应：

与苯发生取代反应：

与碱反应

氯气与碱溶液反应，生成次氯酸盐、金属氯化物和水，由于次氯酸盐比次氯酸稳定，容易保存，故工业上常用氯气和消石灰作用制取漂白粉（也称含氯石灰），其反应如下：

氯气与消石灰反应的实验室装置图

制备方法

舍勒法

此工艺由瑞典化学家舍勒发明，将二氧化锰与浓盐酸反应制得氯气，但由于需要大量盐酸，此法仅限于实验室制取氯气，其反应方程式如下：

舍勒法制备氯气示意图

贝托雷法

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，加热制得氯气，其反应方程式如下：

狄肯法

狄肯和洪特发明了以氯化铜为催化剂，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，反应方程式如下：

电解法

电解饱和食盐水（氯碱工业）可制得氯气，其化学方程式是：

电解法（索尔维法）制备氯气示意图

应用领域

自来水消毒

自来水消毒多采用氯气和漂白粉。液氯主要用于城市自来水的消毒；次氯酸是一种很强的氧化剂，能杀死水中的细菌，所以常用氯气来消毒饮用水；次氯酸还能使染料氧化成无色的化合物，使其褪色，所以氯气可以用作布匹和纸等的漂白剂；工业上用氯气和消石灰作用来制取漂白粉，漂白粉是带有与氯气相似刺激性气味的白色粉末，具有极强的氧化性，受光受热易分解，放人水中后也能分解产生少量的次氯酸，次氯酸再分解便放出氧气，漂白粉比较稳定，容易保存。

化工领域

氯气是一种重要的化工原料，除用于制作液氯、盐酸及漂白消毒系列，还可制造一系列无机氯产品（如无机氯化物氯化铝、氯化铵、氯化锌等），也可制造氯仿、四氯化碳等有机溶剂。次氯酸钠、液氯等用于纸浆及棉纤维、化学纤维的漂白，氯化纸浆的制造；还用于气体冶炼，将一些元素的矿物制得氯化物，然后还原成产品，制造无机及有机氯化物等。

电子领域

氯气可用于干法蚀刻、集成电路、光纤、高温超导等方面的应用；高纯氯用作半导体材料的气体刻蚀剂，特别是与三氯化硼一起时可用于铝的刻蚀。还可用于MCVD、VAD、PCVD等三种光导纤维制造中以及半导体生产中的晶体生长、热氧化学工艺中。

其他行业

氯气在医药上具有广泛的应用，可用于合成一些常参与含氯药物，如马来酸氨氯地平片、氯磺丙脲等；氯气也可应用于冶金工业，生成金属镁等；还可用于合成农药，用于制造某些高效低毒的有机含氯农药，如速灭威、含氯菊酯等。

马来酸氨氯地平片

安全事宜

储存与运输

氯气应储放在低温、通风场所，防止日晒；与易燃气体、金属粉末、氨气钢瓶分开储存。装运时要捆扎牢固，防止滚动，搬运时轻拿轻放，切勿损坏钢瓶及瓶阀。

毒理学

空气中氯气最高允许浓度为2 mg/m，如空气中氯气浓度达200 mg/m，人暴露其中1分钟即可致死。

健康安全

氯气为黄绿色有强烈刺激性的气体，可溶于水，与水生成次氯酸和盐酸，次氯酸再分解成氧气、氯气和氯酸，对黏膜有刺激和氧化作用，导致黏膜充血、水肿和坏死。低浓度时仅作用于眼和上呼吸道，高浓度时除以上外还作用于下呼吸道，极高浓度时可刺激迷走神经，引起反射性心搏骤停。吸入少量氯气会使鼻、喉等黏膜受到刺激而发炎，引起胸部疼痛和咳嗽，吸入大量氯气会中毒致死；实验室内嗅闻氯气时，应用手轻轻在氯气瓶口扇动，只使极少量的氯气飘入鼻孔。

氯气图片

环境危害

氯气是破坏臭氧层的主要单质之一，氯气会分解臭氧分子，而氯原子在阳光下又会与臭氧分子发生化学反应，破坏臭氧分子。氯气对植物也有一定的危害，氯气进入植物组织后，与水作用生成次氯酸，它是强氧化剂，有较大的破坏作用，对叶肉细胞有很强的杀伤力，能很快破坏叶绿素，使叶片产生褪色伤斑，严重时使全叶漂白、枯卷，甚至脱落。

泄漏现场氯气中毒预防措施

1.发生氯气泄漏后，要做好个体防护工作，如配戴防毒面具、防毒口罩、氧气呼吸器，穿防化衣，用湿毛巾或湿衣物捂住口鼻等。2.做好个体防护的同时向上风向疏散，不要在低洼处滞留。3.若吸入少量氯气，可用碳酸氢钠溶液漱口，若吸入过多的氯气，立即送往医院治疗。4.应急抢险人员做好个体防护的同时进行氯气捕消和堵漏，防止事故扩大，并且要两人以上同行，不得单独行动。5.按照事故泄漏量的大小设置隔离区，防止无关人员进入导致中毒事故。

急救措施

皮肤接触：立即脱去污染的衣着，用大量流动清水冲洗，并迅速进行医务处理。眼睛接触：提起眼睑，立即用流动清水或生理盐水冲洗至少15分钟，并迅速进行医务处理。吸入：必须将人员移到空气清新处，若呼吸困难，给予吸氧，若停止呼吸，则人工呼吸。吸入后有症状者至少观察12h，对症处理。吸入量较多者应卧床休息，吸氧，及时进行医务处理。