物理

[元素周期表] 氯

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氯 (Chlorine)

1. 基本信息

• 元素符号: Cl

• 原子序数: 17

• 原子量: 35.45

• 位置: 位于元素周期表第三周期，第VIIA族（17族），属于卤素家族。

• 电子构型: [Ne] 3s² 3p⁵

2. 原子结构

• 七个价电子: 氯原子最外层有七个电子（3s² 3p⁵），强烈倾向于获得一个电子，以形成稳定的8电子构型。

• 高电负性: 电负性极强（仅次于氟），是典型的非金属元素，具有强氧化性。

3. 物理性质

• 状态: 在标准条件下，是黄绿色的双原子气体（Cl₂）。

• 气味: 具有强烈刺激性窒息性气味，吸入对人体有害。

• 密度: 比空气重。

• 溶解性: 可溶于水，常温下1体积水可溶解约2体积氯气，形成“氯水”。

4. 化学性质

氯的化学性质非常活泼，是强氧化剂。

• 与金属反应: 几乎能与所有金属反应，通常生成金属氯化物。例如，与加热的钠、铜、铁等剧烈反应。

• 与非金属反应: 能与许多非金属直接化合。例如，与氢气在光照或点燃条件下剧烈反应（甚至爆炸），生成氯化氢：H₂ + Cl₂ → 2HCl。与磷反应生成三氯化磷或五氯化磷。

• 与水反应: 溶于水发生可逆反应，生成次氯酸和盐酸：Cl₂ + H₂O ⇌ HCl + HClO。这个反应是氯气漂白和消毒作用的化学基础。

• 与碱反应: 与冷碱溶液反应生成次氯酸盐和氯化物，是制取漂白液的反应：Cl₂ + 2NaOH → NaCl + NaClO + H₂O。与热碱溶液反应则生成氯酸盐。

5. 存在与制备

• 自然界存在: 由于性质活泼，在自然界中不以游离态存在。

  • 主要以氯化物形式存在，如氯化钠（NaCl，岩盐、海水）、氯化钾（KCl，光卤石）等。海水是氯的巨大资源库。

• 工业制法:

  • 氯碱工业: 通过电解饱和食盐水（NaCl溶液）来大规模生产氯气、氢氧化钠（烧碱）和氢气。
    2NaCl + 2H₂O → 2NaOH + Cl₂↑ + H₂↑

  • 此外，也可通过熔融盐电解氯化钠或其他金属氯化物来制取。