氯氣及其化合物在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人類(lèi)生活中扮演著重要角色。其中,含氯化合物如Ca(ClO)2、NaClO和NaClO2廣泛用作消毒劑和漂白劑,主要因?yàn)樗鼈兙哂袕?qiáng)烈的氧化性。工業(yè)上,氯氣與氫氧化鈉溶液反應(yīng)生產(chǎn)NaClO,反應(yīng)式為Cl2+2OH-=ClO-+Cl-+H2O。
在化學(xué)反應(yīng)中,氯元素的化合價(jià)變化是關(guān)鍵。例如,反應(yīng)2Cl2+2Na2CO3+H2O=2NaHCO3+2NaCl+ClO2中,氯元素的化合價(jià)從0價(jià)分別升高到+1價(jià)和+2價(jià),同時(shí)部分氯元素的化合價(jià)降低到-1價(jià)。
ClO3-與SO2在強(qiáng)酸性溶液中反應(yīng)生成ClO2,反應(yīng)式為2ClO-+SO2=2ClO2+SO42-。ClO2遇濃鹽酸生成Cl2,反應(yīng)式為2ClO2+8HCl(濃)=4H2O+5Cl2↑,轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為1.6mol。
Mn2+在ClO2的作用下轉(zhuǎn)化為MnO2,自身還原為Cl-。反應(yīng)中ClO2與Mn2+的物質(zhì)的量之比為2:5。氯氣與H2O反應(yīng)生成HCl和O2,反應(yīng)式為2H2O(液)+Cl2(g)=4HCl(g)+O2(g)。
進(jìn)一步分析得知,斷開(kāi)1 mol H—O鍵與斷開(kāi)1 mol H—Cl鍵所需能量分別是x與y。反應(yīng)熱等于斷鍵吸收的能量減去形成化學(xué)鍵所釋放的能量。由此得出4y+498kJ-2×243 kJ-4x=-115.6 kJ,簡(jiǎn)化后得出x-y=32 kJ,表明H2O中H—O鍵比HCl中H—Cl鍵強(qiáng)。