【閱前提示】本篇出自『數(shù)理化自學(xué)叢書6677版』，此版叢書是“數(shù)理化自學(xué)叢書編委會”于1963-1966年陸續(xù)出版，并于1977年正式再版的基礎(chǔ)自學(xué)教材，本系列叢書共包含17本，層次大致相當(dāng)于如今的初高中水平，其最大特點(diǎn)就是可用于“自學(xué)”。當(dāng)然由于本書是大半個(gè)世紀(jì)前的教材，很多概念已經(jīng)與如今迥異，因此不建議零基礎(chǔ)學(xué)生直接拿來自學(xué)。不過這套叢書卻很適合像我這樣已接受過基礎(chǔ)教育但卻很不扎實(shí)的學(xué)酥重新自修以查漏補(bǔ)缺。另外，黑字是教材原文，彩字是我寫的備注。

【山話嵓語】『數(shù)理化自學(xué)叢書』其實(shí)還有新版，即80年代的改開版，改開版內(nèi)容較新而且還又增添了25本大學(xué)基礎(chǔ)自學(xué)內(nèi)容，直接搞出了一套從初中到大學(xué)的一條龍數(shù)理化自學(xué)教材大系列。不過我依然選擇6677版，首先是因?yàn)?677版保留了很多古早知識，讓我終于搞明白了和老工程師交流時(shí)遇到的奇特專業(yè)術(shù)語和計(jì)算模式的來由。另外就是6677版的版權(quán)風(fēng)險(xiǎn)極小，即使出版社再版也只會再版80年代改開版。我認(rèn)為6677版不失為一套不錯的自學(xué)教材，不該被埋沒在故紙堆中，是故才打算利用業(yè)余時(shí)間，將『數(shù)理化自學(xué)叢書6677版』上傳成文字版。?

第一章鹵族元素

§1-1氯氣的性質(zhì)

引言

【01】氯的元素符號是，原子量是35.5。氯氣的分子式是，分子量是71。

【02】氯氣是一種有毒的氣體，在第一次世界大戰(zhàn)快要結(jié)束的時(shí)候，德帝國主義為了作垂死的掙扎，曾把氯氣用作軍事毒氣，在戰(zhàn)場上施放，這當(dāng)然不能挽救他最后的失敗。一般大家都知道氯氣是一種很厲害的毒氣，但它究竟有些什么樣的性質(zhì)呢？下面我們先來研究氯氣的性質(zhì)。

氯氣的物理性質(zhì)

【03】氯氣在普通狀況下是一種黃綠色的氣體。如果在一瓶貯盛氯氣的玻璃瓶的后面，放一張白紙，這種黃綠的顏色就特別明顯?！奥取本褪且蛩念伾妹?，它的希臘原文就是“綠色”的意思。

【04】氯氣具有劇烈刺激性的氣味。我們平常用的漂白粉能放出微量的氯氣，打開貯放漂白粉的瓶蓋，可以聞到這種刺激性的氣味。氯氣有毒，它能刺激我們的鼻粘膜和喉頭粘膜。吸入少量的氯氣，就會引起咳嗽和胸部疼痛；吸入多量時(shí)，會窒息死亡。在實(shí)驗(yàn)室里如果要聞氯氣的氣味，千萬不能把鼻子湊到瓶口直接去聞，而要用手輕輕地在瓶口搧動，使僅有極微量的氯氣飄近鼻孔（見第一冊附錄圖附31）【山注，化1-6-02，傳送門CV20878771】。

【氯氣對人體的作用主要在呼吸器官方面。少量的氯氣能引起呼吸器官的發(fā)炎、咳嗽并感覺到呼吸困難。氯氣和呼吸器官的粘膜相接觸，就和粘膜上的水分反應(yīng)：[山注，B站專欄公式代碼2Cl_2+2H_2O=4HCl+O_2]產(chǎn)生的氧能氧化并破壞粘膜的組織；產(chǎn)生的鹽酸也能刺激粘膜，引起垂誕、流淚等病癥。在嚴(yán)重中毒時(shí)，將因引起肺腫以至因窒息而死亡。所以氯氣是一種窒息性毒氣。】

【05】氯氣的分子量是71，根據(jù)氣體克分子體積的定義（第一冊§3-11)【山注，化1-3-11，傳送門CV20623994】可以算出，在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，1升氯氣的重量應(yīng)該是=3.17克，這和實(shí)際測得的結(jié)果正相符合.我們已知1升空氣在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的重量是1.29克，因此，氯氣比空氣重，它是同體積空氣重量的=2.5倍。因此，如果要把氯氣暫時(shí)保存在容器里，應(yīng)該把容器直放，并用厚紙板或玻璃片蓋住容器的口，和第一冊第三章里講過保存二氧化碳?xì)怏w的方法一樣【山注，化1-3-04第23段，傳送門CV20562699】。

【06】氯氣在加壓或冷卻的情況下容易變成液體。在常溫下只要加6個(gè)大氣壓的壓強(qiáng)，或者在常壓下冷卻到-34℃時(shí)，氯氣就會液化變成一種黃色油狀的液體，把氯氣液化可使體積大大減小，便于貯存和運(yùn)輸。平常我們常把液氯貯存在圓柱形鋼筒（和貯存壓縮氧氣的鋼筒相同，見第一冊圖2-9）里【山注，化1-2-05，傳送門CV20385731】。把液氯繼續(xù)冷卻至一101℃，就凝成黃色固體。

【07】氯氣在水里的溶解度，不僅比難溶的氫氣、氧氣要大得多，而且比溶解度不算太小的二氧化碳也還要大一些。在常溫下，1體積的水大約能夠溶解2.5體積的氯氣。氯氣的水溶液叫做氯水，有強(qiáng)烈的氯氣的氣味。

氯氣的化學(xué)性質(zhì)

【08】氯氣的化學(xué)性質(zhì)很活動，它能夠跟氫氣、所有的金屬以及大部分的非金屬直接化合，它還能夠跟水、許多有機(jī)化合物發(fā)生反應(yīng)。下面是一些實(shí)際例子，可以說明氯氣的這種活動性質(zhì)。

1、氯氣跟金屬的化合反應(yīng)

【09】氯氣能夠跟所有的金屬化合，許多金屬能夠在氯氣里燃燒。例如把燃著的小塊金屬鈉放進(jìn)盛有氯氣的集氣瓶里，金屬鈉能繼續(xù)燃燒，生成氯化鈉，反應(yīng)的化學(xué)方程式是：【山注，2Na +Cl_2 =2NaCl】

【10】金屬鈉是一種柔軟的銀白色金屬，可以用小刀切割。因?yàn)榻饘兮c在空氣里非常容易被氧化，跟水又能起劇烈反應(yīng)，因此，平時(shí)都保存在煤油里。做這個(gè)實(shí)驗(yàn)的時(shí)候，先用鑷子從煤油里夾出一小塊金屬鈉，用濾紙吸干它表面的煤油，然后放在小塊石棉布上，加熱至鈉開始燃燒，迅速連同石棉布一起放在燃燒匙里（這里所以要用石棉布，是為了防止燃燒匙本身也燃燒起來。因?yàn)槿紵滓话闶怯勉~制成的，在高溫時(shí)，銅在氯氣里也會燃燒），插進(jìn)盛氯氣的集氣瓶里。金屬鈉在瓶里繼續(xù)燃燒，發(fā)生明亮的黃色火焰，并有濃厚的白煙產(chǎn)生，這就是氯化鈉()的微粒。鈉燃燒完畢后，可以看到集氣瓶的內(nèi)壁和石棉布上都附著有白色氯化鈉的薄層（圖1-1）。

【11】除金屬鈉以外，銅、鐵等金屬也都能在氯氣里燃燒，生成氯化銅、氯化鐵等。它們反應(yīng)的化學(xué)方程式是：

【山注，\begin{eqnarray}&&Cu+Cl_2=CuCl_2\\&&2Fe+3Cl_2=2FeCl_3\end{eqnarray}】

【12】找一段廢舊的電線，剝?nèi)ル娋€的外皮，取出里面的細(xì)軟銅絲，把一束這種細(xì)軟銅絲，先在酒精燈上灼熱到發(fā)紅的程度，趁熱迅速插入貯有氯氣的集氣瓶里，銅絲就會在瓶里燃燒起來，產(chǎn)生一股濃厚的棕黃色的煙，這就是氯化銅的微粒。銅絲燃燒完畢后，在集氣瓶里注入少量的水。用玻璃片蓋住瓶口，加以搖動，結(jié)果瓶中生成綠色的氯化銅溶液(圖1-2)。

【13】在做鐵在氯氣中燃燒的實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)先在盛氯氣的集氣瓶底鋪一層細(xì)砂，這樣可以防止燃著的鐵屑落入瓶底時(shí)把集氣瓶爆裂。先把少量的鐵絲絨放在薄鐵片上加熱，當(dāng)鐵絲絨開始紅熱時(shí)，用手指輕彈鐵片，使撒入貯有氯氣的集氣瓶中，鐵立刻就在氯氣中燃燒起來，發(fā)出明亮的火花，同時(shí)生成褐色的氯化鐵（圖1-3）。

2、氯氣跟氫氣的化合反應(yīng)

【14】氯氣跟氫氣在常溫時(shí)化合非常緩慢，但在太陽光直接照射下，或點(diǎn)燃氯氣和氫氣的混和氣體時(shí)，立即發(fā)生猛烈的爆炸，化合生成氯化氫氣體。氯氣跟氫氣化合反應(yīng)的化學(xué)方程式是：

【山注，H_2+Cl_2\mathop{=\!=\!=\!=\!=}\limits^{點(diǎn)燃或照光}2HCl】

【15】先把氯氣和氫氣分別盛在兩個(gè)集氣瓶里，用玻璃片把瓶口蓋好。把這兩個(gè)集氣瓶瓶口相對迭合在一起（圖1-4(a)，然后抽去兩瓶間的玻璃片，把兩集氣瓶上下顛倒反復(fù)多次，使兩瓶氣體充分混和（圖1-4(b))。然后把兩瓶分開，各用玻璃片蓋好，并在瓶外用抹布裹住。然后取去玻璃片，把集氣瓶口朝著酒精燈火焰（圖1-4(c))，瓶里的混和氣體就會發(fā)生沒有危險(xiǎn)的爆炸。爆炸后立刻向集氣瓶里注入5~10毫升的水，用玻璃片把瓶口蓋好，并加搖動。再在瓶里滴入紫色石蕊試液四五滴，紫色石蕊立即變成紅色（氯化氫的水溶液就是鹽酸）。做這個(gè)實(shí)驗(yàn)時(shí)，在點(diǎn)燃混和氣體以前，一切操作都只能在微弱的光線下進(jìn)行，干萬不要讓強(qiáng)光直接照射。否則在混和這兩種氣體時(shí)，可能發(fā)生爆炸的危險(xiǎn)。

【16】如果讓氫氣在氯氣里燃燒，結(jié)果也同樣能夠相互化合生成氯化氫氣體（圖1-5）。在做這個(gè)實(shí)驗(yàn)時(shí)，必須注意點(diǎn)燃?xì)錃庖郧埃欢ㄒ?jīng)過檢純的手續(xù)（第一冊§2-12）【山注，化1-2-12第14段，傳送門CV20428697】。

【17】氯氣不僅能夠跟氫氣直接化合，還能奪取某些含氫化合物里的氫，與之化合生成氯化氫氣體。如果用一條蘸有松節(jié)油（松節(jié)油的主要成分是)的濾紙，放進(jìn)貯有氯氣的集氣瓶里，氯氣能奪取松節(jié)油分子里的氫生成氯化氫氣體，同時(shí)把松節(jié)油分子里的碳游離出來。這時(shí)我們就會看到濾紙條上面很快就蒙上一層黑煙（碳），同時(shí)瓶里充滿了白霧，這白霧就是反應(yīng)后生成的氯化氫溶解在空氣里的水蒸氣所成的鹽酸珠滴（圖1-6）【如果氯氣是干燥的，又幾乎不混有空氣，所用的松節(jié)油又是純凈的，這時(shí)濾紙還會燃燒起來】。氯氣跟松節(jié)油的化學(xué)反應(yīng)，可用下面的化學(xué)方程式表示：

【山注，C_{10}H_{16}+8Cl_2=16HCl+10C】

3、氯氣跟非金屬的化合反應(yīng)

【18】除了碳、氧、氮等少數(shù)幾種非金屬以外，氯氣能跟大部分的非金屬直接化合，例如磷能夠在氯氣里燃燒。

【19】把少量紅磷放在燃燒匙里，先用酒精燈的火焰加熱到開始燃燒，迅速插入貯有氯氣的集氣瓶里，磷在氯氣里繼續(xù)燃燒，發(fā)出很淡的火焰。反應(yīng)結(jié)果生成三氯化磷和五氯化磷：

【山注，\begin{eqnarray}&&2P+3Cl_2=\mathop{2PCl_3}\limits_{三氯化磷}\\&&2P+5Cl_2=\mathop{2PCl_5}\limits_{五氯化磷}\end{eqnarray}】

4、氯氣跟水的反應(yīng)

【20】氯氣溶解于水，生成氯水。在氯水里，有一部分氯分子緩慢地跟水分子反應(yīng)，生成鹽酸并放出氧氣。氯氣跟水的反應(yīng)可簡單地用下面的化學(xué)方程式表示：

【山注，2Cl_2+2H_2O=4HCl+O_2↑】

【21】在日光照射下，這個(gè)反應(yīng)進(jìn)行較快。因此，氯水里除含有溶解的氯氣外，還常含有鹽酸。新制的氯水里含有鹽酸的量很少，放置時(shí)間越長，所含鹽酸也越多。

【22】在圓底燒瓶里裝滿氯水，將燒瓶倒放在裝有水的燒杯中，放在窗口有陽光的地方，經(jīng)過幾天以后，可以在燒瓶底部收集到一定量的氧氣(圖1-7)。這氧氣可以拿帶有余燼的火柴梗來試驗(yàn)。

習(xí)題1-1

1、氯氣有哪些重要的物理性質(zhì)？

2、新制的氯水和長久擱置的氯水在成分上有什么不同？

3、液態(tài)氯和氯水有什么區(qū)別？

4、為什么在混和氯氣和氫氣時(shí)不能讓強(qiáng)光直接照射？

5、把銻粉撒入盛有干燥氯氣的瓶里，銻粉會立刻燃燒起來，結(jié)果生成白色的三氯化銻()和五氯化銻()的混和物。寫出這個(gè)反應(yīng)的化學(xué)方程式。

6、寫出氯氣跟(1)鉀，(2)鋅，(3)鋁，(4)硅化合時(shí)的化學(xué)方程式。[提示：硅()在化合物里的化合價(jià)是4價(jià)]

7、蠟燭的主要成分是碳和氫的化合物，當(dāng)燃著的蠟燭插進(jìn)氯氣瓶里時(shí)，會有什么現(xiàn)象發(fā)生？試解釋之。[提示：參看松節(jié)油在氯氣里燃燒的現(xiàn)象]

8、10公斤液態(tài)氯如果完全蒸發(fā)變?yōu)槁葰?，在?biāo)準(zhǔn)狀況下，將占有體積多少升？

9、鐵跟鹽酸反應(yīng)產(chǎn)生氯化亞鐵()，鐵在氯氣里燃燒產(chǎn)生氯化鐵()。在這兩種鐵的氯化物里，氯的百分率各是多少？

10、不用計(jì)算，直接回答：1克分子氯氣將跟多少克分子氫氣完全化合？化合后產(chǎn)生多少克分子的氯化氫氣體？1升氯氣將跟多少升氫氣直接化合？化合后產(chǎn)生的氯化氫氣體又是多少升（假定各氣體處在相同的條件下）？