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22.1 氯鹼工業22.1 氯鹼工業

氯鹼工業以電解濃氯化鈉溶液（濃鹽水）來製造三種非常重要的化工產品

氯氣

氫氣

氫氧化鈉溶液

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家居漂白劑是由氯氣與氫氧化鈉溶液製成的。

22.2 氯漂白劑22.2 氯漂白劑

Cl2(g) + 2NaOH(aq) NaCl(aq) + NaOCl(aq) + H2O(l)Cl2(g) + 2NaOH(aq) NaCl(aq) + NaOCl(aq) + H2O(l)

氯氣與氫氧化鈉溶液反應，會生成次氯酸鈉（ NaOCl）。

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22.2 氯漂白劑22.2 氯漂白劑

次氯酸鈉具漂白性質。

圖 22.1 氯漂白劑

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氯的用途

22.3 氯和次氯酸鈉的用途22.3 氯和次氯酸鈉的用途

1. 製造漂白粉和漂白水；

2. 漂白紡織物（如亞麻布、棉布）；

3. 製造有機溶劑；

圖 22.2 一些含氯的產品

4. 製造消毒劑、殺蟲劑、油漆、塑膠和氫氯酸；

5. 消毒食水和泳池水。

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圖 22.3 氯可用來消毒泳池水


氯的用途

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次氯酸鈉的用途

1. 漂白衣物上的污漬；

2. 消毒和清潔排水道、廁所和洗滌槽；

3. 消毒泳池水；

4. 處理廢水，可減少異味及幫助微生物分解廢水中的有機廢物。


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於實驗室進行電解濃鹽水22.4 從電解濃鹽水製造氯22.4 從電解濃鹽水製造氯

圖 22.4 電解濃鹽水

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用簡單的裝置電解濃鹽水會產生兩個問題：

1. 氯氣和氫氣會混合及產生反應，生成氯化氫氣體。

2. 氯氣會直接與電解池中的氫氧化鈉溶液反應。

22.4 從電解濃鹽水製造氯22.4 從電解濃鹽水製造氯

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避免各種生成物混合。汞電解池是常用的電解池之一。

圖 22.5 工業用的汞電解池


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汞電解池在電解過程中，氯氣和鈉分別在碳陽極和汞陰極

生成。

在陽極上產生的反應：（碳陽極）

2Cl–(aq) Cl2(g) + 2e–2Cl–(aq) Cl2(g) + 2e–

Na+(aq) + e– + Hg(l) Na/Hg(l) 鈉汞齊

Na+(aq) + e– + Hg(l) Na/Hg(l) 鈉汞齊

在陰極上產生的反應：（汞陰極）


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汞電解池

鈉汞齊隨即流至另一個間隔中，並與水反應，生成氫氣和氫氧化鈉溶液。還原的汞可再用。

2Na/Hg(I) + 2H2O(I) 2NaOH(aq) + H2(g) + 2Hg(l) 鈉汞齊 2Na/Hg(I) + 2H2O(I) 2NaOH(aq) + H2(g) + 2Hg(l) 鈉汞齊

鈉在汞中溶解，生成鈉汞齊。


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汞電解池

圖 22.6 汞電解池


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汞電解池

可是，上述過程會產生含有汞化合物的有毒廢料。如果把這些廢料排放入河流和大海，會造成嚴重的污染問題，海洋生物會死於汞中毒。

圖 22.7

魚類死於汞中毒


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氯的性質：

1. 黃綠色的有毒酸性氣體。

22.5 氯22.5 氯

2. 具刺鼻的氣味。

3. 密度比空氣高。

4. 可溶於水和有機溶劑。

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氯水的漂白作用

氯氣會與水產生可逆反應，生成氫氯酸和次氯酸。

22.6 氯的化學性質22.6 氯的化學性質

氯水中的次氯酸會產生次氯酸根離子。

Cl2(g) + H2O(l) HCl(aq) + HOCl(aq)Cl2(g) + H2O(l) HCl(aq) + HOCl(aq)氫氯酸次氯酸

酸性溶液

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次氯酸根離子可把有色染料氧化，令染料變成無色。


OCl–(aq) + 染料 Cl–(aq) + (O + 染料 )OCl–(aq) + 染料 Cl–(aq) + (O + 染料 )無色

氧化狀態

有色無色無色

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圖 22.8 濕潤氯氣對花朵的漂白作用


氯氣

水


花朵被漂白

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與鹵化物溶液的反應與溴化鉀溶液的反應


把氯水加入溴化鉀溶液中，會生成溴，使混合物變為橙色或棕色。

溴化鉀溶液

溴溶液

圖 22.9 氯水與溴化鉀溶液的反應

加入氯水

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與鹵化物溶液的反應22.6 氯的化學性質22.6 氯的化學性質

氯把溴離子氧化為溴。

整個氧化還原反應的方程式：

Cl2(aq) + 2Br–(aq) 2Cl–(aq) + Br2(aq)Cl2(aq) + 2Br–(aq) 2Cl–(aq) + Br2(aq)淺綠色無色無色橙／棕色

與溴化鉀溶液的反應

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與鹵化物溶液的反應與碘化鉀溶液的反應


把氯水加入碘化鉀溶液中，會生成碘，使混合物變為棕色。

圖 22.10 氯水與碘化鉀溶液的反應

碘化鉀溶液

碘溶液加入氯水

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與鹵化物溶液的反應22.6 氯的化學性質22.6 氯的化學性質

氯把碘離子氧化碘。

Cl2(aq) + 2I–(aq) 2Cl–(aq) + I2(aq)Cl2(aq) + 2I–(aq) 2Cl–(aq) + I2(aq)淺綠色無色無色棕色

與碘化鉀溶液的反應

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與氫氧化鈉溶液的反應

氯氣會與冷的稀氫氧化鈉溶液反應，生成氯化鈉（ NaCl ）和次氯酸鈉（ NaOCl ）。


Cl2(g) + 2NaOH(aq) NaCl(aq) + NaOCl(aq) + H2O(l)

Cl2(g) + 2NaOH(aq) NaCl(aq) + NaOCl(aq) + H2O(l)

0 +1–1

氯同時被還原和氧化。

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與氫氧化鈉溶液的反應

氯氣亦會與熱的濃氫氧化鈉溶液反應，生成氯化鈉（ NaCl ）和氯酸鈉（ NaClO3 ）。


3Cl2(g) + 6NaOH(aq) 5NaCl(aq) + NaClO3(aq) + 3H2O(l)

3Cl2(g) + 6NaOH(aq) 5NaCl(aq) + NaClO3(aq) + 3H2O(l)

0 +5–1

氯同時被還原和氧化。

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氯氣可把濕潤的藍色石蕊試紙變紅，繼而變白（漂白）。

22.7 氯的檢驗22.7 氯的檢驗

圖 22.11 氯氣把濕潤的藍色石蕊試紙變紅，繼而變白

濕潤的藍色石蕊試紙

氯氣

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次氯酸鈉溶液的漂白作用

次氯酸鈉是氯漂白劑的有效成分。

22.8 次氯酸鈉的化學性質22.8 次氯酸鈉的化學性質

圖 22.12 次氯酸鈉是氯漂白劑的有效成分

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次氯酸鈉溶液的漂白作用

氯漂白劑能漂白是因為次氯酸根離子的氧化性質。


OCl–(aq) + 染料 Cl–(aq) + (O + 染料 ) OCl–(aq) + 染料 Cl–(aq) + (O + 染料 )無色有色無色無色

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次氯酸鈉溶液的漂白作用氯漂白劑的漂白效果非常持久。


圖 22.13浸在氯漂白劑前（左）和後（右）的染色紙張

圖 22.14浸在氯漂白劑前（藍）和後（白）的染色棉布

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次氯酸鈉與稀酸的反應漂白劑與稀酸混合後會釋出有毒的氯氣。


圖 22.15 氯漂白劑的警告標籤

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次氯酸鈉與稀酸的反應22.8 次氯酸鈉的化學性質22.8 次氯酸鈉的化學性質

圖 22.16 氯漂白劑與稀酸反應，生成氯氣

漂白劑與稀酸混合後會釋出有毒的氯氣。

(b) 釋出的氯氣把濕潤的藍色石蕊試紙變紅

(c) 最後氯氣把石蕊試紙漂白

(a) 把稀酸加入氯漂白劑中

濕潤的藍色石蕊試紙

稀酸和氯漂白劑的混合物

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次氯酸鈉與稀酸的反應22.8 次氯酸鈉的化學性質22.8 次氯酸鈉的化學性質

我們可以透過氯漂白劑和稀酸的反應製備氯氣。

Cl–(aq) + OCl–(aq) + 2H+(aq) Cl2(g) + H2O(l)Cl–(aq) + OCl–(aq) + 2H+(aq) Cl2(g) + H2O(l)

氯氣的密度比空氣高，可用向下導氣法收集。

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圖 22.17 在實驗室內製備氯氣的裝置

次氯酸鈉與稀酸的反應

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1. 氯漂白劑會刺激眼睛和皮膚，使用不當會發生危險。因此，使用時應該戴上保護手套、安全眼鏡及確保空氣流通。

22.9 使用氯漂白劑的潛在危險22.9 使用氯漂白劑的潛在危險

2. 氯漂白劑會損壞羊毛、絲綢、紙張等物料。

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22.9 使用氯漂白劑的潛在危險22.9 使用氯漂白劑的潛在危險3. 如果把含氯漂白劑的廢水直接排入下水道，

會造成污染。

4. 應把氯漂白劑儲存在陰涼的地方，避免陽光直接照射，因為次氯酸鹽並不穩定，它會分解成氯化物和氧氣。

2OCl–(aq) 2Cl–(aq) + O2(g)2OCl–(aq) 2Cl–(aq) + O2(g)

溫度愈高，次氯酸鹽的分解速度愈快。

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