氯气

氯气，化学式为Cl₂。常温常压下为黄绿色，有强烈刺激性气味的剧毒气体，具有窒息性 ，密度比空气大，可溶于水和碱溶液，易溶于有机溶剂（如二硫化碳和四氯化碳），易压缩，可液化为黄绿色的油状液氯，是氯碱工业的主要产品之一，可用作为强氧化剂。
氯气中混和体积分数为5%以上的氢气时遇强光可能会有爆炸的危险。氯气具有毒性，主要通过呼吸道侵入人体并溶解在黏膜所含的水分里，会对上呼吸道黏膜造成损害。氯气能与有机物和无机物进行取代反应和加成反应生成多种氯化物。主要用于生产塑料（如PVP）、合成纤维、染料、农药、消毒剂、漂白剂溶剂以及各种氯化物。
原子结构：氯原子最外层有7个电子，反应中易得到1个电子或共用一个电子对达到稳定结构（共价键）。
分子结构：氯分子为双原子分子，分子式Cl₂。
状态
常温常压下为有强烈刺激性气味的黄绿色的气体。
密度
氯气密度是空气密度的2.5倍，标况下ρ=3.21kg/m³。
易液化
熔沸点较低，常温常压下，熔点为-101.00℃，沸点-34.05℃，常温下把氯气加压至600～700kPa或在常压下冷却到-34℃都可以使其变成液氯，液氯是一种油状的液体，其与氯气物理性质不同，但化学性质基本相同。
溶解性
可溶于水，易溶于有机溶剂（例如：四氯化碳）难溶于饱和食盐水。1体积水在常温下可溶解2体积氯气，形成黄绿色氯水，密度为 3.170g/L，比空气密度大。
自然分布
自然界中游离状态的氯存在于大气层中，不过此时的氯气受紫外线经常会分解成两个氯原子（自由基）。是破坏臭氧层的主要单质之一。
化学性质
助燃性
氯气支持燃烧，许多物质都可在氯气中燃烧（除少数物质如碳单质等）。
与金属反应
1、与钠的反应：2Na+Cl2=2NaCl
现象：钠在氯气里剧烈燃烧，产生大量的白烟，放热。
钠在氯气中燃烧
2、与铜的反应：Cu+Cl2=CuCl2
现象：红热的铜丝在氯气里剧烈燃烧，瓶里充满棕黄色的烟，加少量水后，溶液呈蓝绿色（绿色较明显），加足量水后，溶液完全显蓝色。
铜在氯气中燃烧
3、与铁的反应：3Fe+3Cl2=2FeCl3
现象;铁丝在氯气里剧烈燃烧，瓶里充满棕红色烟，加少量水后，溶液呈黄色。
铁在氯气中燃烧
4、与镁的反应：Mg+Cl2=MgCl2
现象;非常剧烈的燃烧，生成白色的烟。
镁在氯气中燃烧
注：氯气具有强氧化性，加热下可以与所有金属反应，如金、铂在热氯气中燃烧，而与Fe、Cu等变价金属反应则生成高价金属氯化物。
常温下，干燥氯气或液氯不与铁反应，只能在加热情况下反应，所以可用钢瓶储存氯气（液氯）。
与非金属反应
1、与氢气的反应：H₂+Cl₂=点燃=2HCl
现象：H₂在Cl₂中安静地燃烧，发出苍白色火焰，瓶口处出现白雾。
氯气与氢气反应
H₂+Cl₂=光照=2HCl
现象：H₂在Cl₂中安静地燃烧，发出苍白色火焰，瓶口处出现白雾。
注：将点燃的氢气放入氯气中，氢气只在管口与少量的氯气接触，产生少量的热；点燃氢气与氯气的混合气体时，大量氢气与氯气接触，迅速化合放出大量热，使气体急剧膨胀而发生爆炸。工业上制盐酸使氯气在氢气中燃烧。氢气在氯气中爆炸极限是9.8%～52.8%。
2、与磷的反应：2P+3Cl₂（少量）=点燃=2PCl₃
磷在氯气中燃烧
2P+5Cl₂（过量）=点燃=2PCl5
现象：产生白色烟雾
3、与硫的反应：2S+Cl₂=点燃=S₂Cl₂
注：在一定条件下，氯气还可与S、Si等非金属直接化合。
4、与水反应：Cl₂+H₂O=HCl+HClO（可逆反应）
现象：水变黄绿色，气泡在水里又冒出来，有刺激性气味。
注：在该反应中，氧化剂是Cl₂，还原剂也是Cl₂，本反应是歧化反应。氯气遇水会产生次氯酸，次氯酸具有净化（漂白）作用，用于消毒——溶于水生成的HClO具有强氧化性。
5、与二氧化硫和水反应：SO₂+Cl₂+2H₂O=H₂SO₄+2HCl
6、与碱溶液反应：Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O
2Cl2+2Ca（OH）2=CaCl₂+Ca（ClO）2+2H2O
注：上述两反应中，Cl₂作氧化剂和还原剂，是歧化反应。
7、与盐溶液反应： Cl2+2FeCl2=2FeCl3
Cl2+Na2S=2NaCl+S
Cl2+2I-=2Cl-+I2↓
Cl2+2Br-=2Cl-+Br2↓
注：中学阶段用来证明氯气非金属性和氧化性比硫强。
8、与二硫化碳反应：CS2+3Cl2→CCl4+S2Cl2
注：反应条件为90℃到100℃。
9、与甲烷的反应：CH₄+Cl₂—光照→CH₃Cl+HCl
CH₃Cl+Cl₂—光照→CH₂Cl₂+HCl
CH₂Cl₂+Cl₂—光照→CHCl₃+HCl
CHCl₃+Cl₂—光照→CCl₄+HCl
现象：黄绿色气体消失，容器内壁出现液珠，容器内压强下降。氯气与甲烷反应时，四个反应同时进行。
10、与乙烯的反应：CH₂=CH₂+Cl₂→CH₂ClCH₂Cl（1，2-二氯乙烷）(加成反应）
11、与苯的反应： CH₂=CH₂+Cl₂→CH₂ClCH₂Cl（1，2-二氯乙烷）
注：该取代反应在氯化铁的催化下才能发生。
C6H6+ 3Cl2→ C6H6Cl6
注：该加成反应在紫外线照射（无铁）的条件下才能发生。