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４−４ 塩素と窒素
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第４講では、塩素原子と窒素原子を含む物質について、著名な単体や化合物の製法とその性質について整理してみよう。
また、物質中におけるそれぞれの原子の酸化数の変化についても整理しておこう。 |
| １.塩素ガスの製法と捕集装置 |
- 濃塩酸に酸化剤として酸化マンガンを加え加熱すると、塩素ガスＣｌ2が発生する。反応により生じた塩素ガス中には、不純物として塩化水素や水蒸気が含まれているので、下図のような洗気ビンを用いてこれらを除去し塩素ガスを得ることができる。洗気ビンは始めに水を用いて塩化水素を除去した後、濃硫酸を用いて水分を除き乾燥させる。
塩素は空気よりも重いので、下方置換で捕集される。
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- ・反応式） ＭｎＯ2 ＋ ４ＨＣｌ ──→ ＭｎＣｌ2 ＋ ２Ｈ2Ｏ ＋ Ｃｌ2↑
《参照》４章−第２講(酸化還元反応)
- 二酸化マンガンの替わりに、過マンガン酸カリウムＫＭｎＯ4を使う方法もあるが、過マンガン酸カリウムの方が強い酸化剤なので加熱処理がいらない。しかし、加熱処理を必要とする二酸化マンガンの場合、加熱をやめれば塩素の発生を止められるので、安全性の面からこの方法の方が実験室では多用される。
それ以外には、さらし粉ＣａＣｌ(ＣｌＯ)･Ｈ2Ｏに濃塩酸を加えても塩素を発生させることができる。- 反応式）
ＣａＣｌ(ＣｌＯ)･Ｈ2Ｏ ＋ ２ＨＣｌ ──→ ＣａＣｌ2 ＋ ２Ｈ2Ｏ ＋ Ｃｌ2↑
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| ２.塩素の性質 |
- 塩素Ｃｌ2は、黄緑色、刺激臭の気体で多くの元素と反応する。
- 【水素との反応】
Ｈ2 ＋ Ｃｌ2 ──→ ２ＨＣｌ（光により爆発的に反応）
【水との反応】
Ｈ2Ｏ ＋ Ｃｌ2 ＜＝＝＞ ＨＣｌ ＋ ＨＣｌＯ（次亜塩素酸）
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次亜塩素酸には酸化作用があるので、塩素水には漂白作用や殺菌作用がある。 |
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| ３.塩化水素の製法と性質 |
- ◆製法
《工業的製法》：
水素と塩素から化合する。
Ｈ2 ＋ Ｃｌ2 → ２ＨＣｌ↑
《実験室的製法》：
塩化ナトリウムに濃硫酸を加えて加熱する。
ＮａＣｌ ＋ Ｈ2ＳＯ4 ─(加熱)→ ＮａＨＳＯ4 ＋ ＨＣｌ↑
《参照》
４章−第２講（濃硫酸の性質を利用） |  |
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- ◆性質
| No |
性 質 |
反応例 |
| １． |
色や臭い |
無色、刺激臭の気体で、湿った空気中で発煙する。 |
| ２． |
水溶性 |
水に大変良く溶けて、水溶液（塩酸）は強酸になる。 |
| ３． |
検出反応 |
アンモニアと反応して白煙を生じる。
ＨＣｌ ＋ ＮＨ3 ──→ ＮＨ4Ｃｌ（白煙）
《参照》アンモニアの検出反応 |
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| ４.塩素の酸化数と主な塩素化合物 |
- 塩素の主な化合物中の塩素原子の酸化数は、＋７のものから−１のものまで存在する。酸化数の最大の過塩素酸は他の塩素化合物に変化すると必ず酸化数は減少することになる。このような化合物は自分自身の酸化数が減少するので酸化剤としての働きをする。逆にある塩素化合物から他の塩素化合物への変化において、反応後、酸化数が増加していれば還元剤としての働きを示す。
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| 塩素の酸化数 |
塩素化合物 |
性質 |
| ＋７ |
過塩素酸
ＨＣｌＯ4 |
・強酸 ・酸化剤（例：ＨＣｌＯ4 → Ｃｌ2） |
| ＋１ |
次亜塩素酸
ＨＣｌＯ |
・弱酸 ・酸化剤（例：ＨＣｌＯ → ＨＣｌ）・殺菌・漂白作用 |
| ０ |
塩素
Ｃｌ2 |
・弱酸 ・酸化剤（例：Ｃｌ2 → ＨＣｌ） |
| −１ |
塩化水素
ＨＣｌ |
・強酸 |
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