第一節(jié) 氯氣的定義

氯氣，化學(xué)式為Cl₂。常溫常壓下為黃綠色，有強(qiáng)烈刺激性氣味的劇毒氣體，具有窒息性 ，密度比空氣大，可溶于水和堿溶液，易溶于有機(jī)溶劑（如二硫化碳和四氯化碳），易壓縮，可液化為黃綠色的油狀液氯，是氯堿工業(yè)的主要產(chǎn)品之一，可用作為強(qiáng)氧化劑。（可研報(bào)告）

第二節(jié) 氯氣的發(fā)展

氯氣是由工業(yè)鹽生產(chǎn)提煉加工而成的，氯氣的制作通過(guò)對(duì)工業(yè)鹽的制造加工然后可以制得氫氣，氯氣的制作并不是十分復(fù)雜的，工業(yè)鹽通過(guò)制造加工生產(chǎn)出氯氣，氯氣對(duì)于生產(chǎn)制造是十分重要的，很多的工業(yè)生產(chǎn)中需要用到氯氣，氯氣可以催化一些工業(yè)生產(chǎn)的化學(xué)反應(yīng)，提煉出需要的元素，在工業(yè)的生產(chǎn)上面有著十分重要的作用。氯氣在工業(yè)生產(chǎn)上面有著很強(qiáng)的催化作用。工業(yè)鹽的獲取方式很多，其中海鹽相比湖鹽和井鹽來(lái)說(shuō)海鹽具有更多的工業(yè)價(jià)值。所以以海鹽為原鹽來(lái)生產(chǎn)工業(yè)品的，工業(yè)鹽的價(jià)格也比較低，因?yàn)樵}的來(lái)源可以很廣泛，工業(yè)鹽的價(jià)格也因從比較低廉，氯氣是工業(yè)鹽生產(chǎn)的產(chǎn)品之一，氯氣的主要作用是在工業(yè)生產(chǎn)中，利用自己的化學(xué)性質(zhì)，通過(guò)與常用金屬材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)來(lái)生產(chǎn)出所需要的產(chǎn)品。

氯氣具有很強(qiáng)的漂白性，在生活中，介意適當(dāng)當(dāng)成漂白劑來(lái)使用，在工業(yè)上氯氣是通過(guò)工業(yè)生產(chǎn)生產(chǎn)出更多產(chǎn)品的存在，工業(yè)鹽通過(guò)對(duì)自己的加工提煉，生產(chǎn)而成的工業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)品，氯氣通過(guò)工業(yè)生產(chǎn)反應(yīng)生成各種氯化物，而這些氯化物可以被各行各業(yè)所因公，所以在面對(duì)氯氣的時(shí)候一定要小心謹(jǐn)慎，氯氣很容易揮發(fā)的空氣中產(chǎn)生刺鼻性氣味，會(huì)對(duì)人體造成健康傷害。氯氣在工業(yè)生產(chǎn) 行業(yè) 中有著極其重要的作用，工業(yè)鹽通過(guò)加工生產(chǎn)而成的氯氣，工業(yè)鹽價(jià)格很低，生產(chǎn)氯氣也并非十分復(fù)雜，氯氣通過(guò)化學(xué)反應(yīng)，生產(chǎn)而成的化學(xué)品運(yùn)用于諸多領(lǐng)域。

第三節(jié) 氯氣的技術(shù)發(fā)展過(guò)程

氯氣的生產(chǎn)方法經(jīng)歷了漫長(zhǎng)的發(fā)展過(guò)程。1774年瑞典化學(xué)家舍勒用軟錳礦（含有二氧化錳）和濃鹽酸作用，首先制得了氯氣，其反應(yīng)方程式為：

4HCl（濃）+MnO₂=加熱= MnCl₂+2H₂O+Cl₂↑

然而，由于當(dāng)時(shí)還不能夠大量制得鹽酸，故這種方法只限于實(shí)驗(yàn)室內(nèi)制取氯氣。后來(lái)法國(guó)化學(xué)家貝托雷把氯化鈉、軟錳礦和濃硫酸的混合物裝入鉛蒸餾器中，經(jīng)過(guò)加熱制得了氯氣，其反應(yīng)方程式為：

2NaCl+3H₂SO₄（濃）+MnO₂=加熱=2NaHSO₄+MnSO₄+2H₂O+Cl₂↑

因?yàn)榇朔ㄔ弦椎?，所以，?774年舍勒制得氯氣到1836年止，人們一直沿用貝托雷發(fā)明的方法來(lái)生產(chǎn)氯氣。

1836年古薩格發(fā)明了一種焦化塔，用來(lái)吸收路布藍(lán)法生產(chǎn)純堿（Na₂CO₃）的過(guò)程中排出的氯化氫氣體（以前這種含氯化氫的氣體被認(rèn)為是一種廢氣，從古薩格開始，才得到了充分利用）得到鹽酸，從此鹽酸才成為一種比較便宜的酸，可以廣為利用．舍勒發(fā)明的生產(chǎn)氯氣的方法，經(jīng)過(guò)改進(jìn)，到此時(shí)才成為大規(guī)模生產(chǎn)氯氣的方法。

1868年狄肯和洪特發(fā)明了用氯化銅作催化劑，在加熱時(shí)，用空氣中的氧氣來(lái)氧化氯化氫氣體制取氯氣的方法，其反應(yīng)方程式為：

4HCl+O₂=2H₂O+2Cl₂↑

這種方法被稱為狄肯法。（又譯為地康法）

上面這些生產(chǎn)氯氣的方法，雖然在歷史上都起過(guò)一定的作用，但是它們與電解法生產(chǎn)氯氣相比，無(wú)論從經(jīng)濟(jì)效益還是從生產(chǎn)規(guī)模上，都大為遜色．當(dāng)電解法在生產(chǎn)上付諸實(shí)用時(shí)，上述生產(chǎn)氯氣的方法就逐漸被淘汰了。

電解法的誕生要追溯到1833年。法拉第經(jīng)過(guò)一系列的實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)當(dāng)把電流作用在氯化鈉的水溶液時(shí)，能夠獲得氯氣，其反應(yīng)方程式為：

2NaCl+2H₂O ==2NaOH+H₂↑+Cl₂↑

后來(lái)，英國(guó)科學(xué)家瓦特也發(fā)現(xiàn)了這種方法，并在1851年獲得了一份關(guān)于生產(chǎn)氯氣的英國(guó)專利。但是由于當(dāng)時(shí)沒(méi)有實(shí)用的直流發(fā)電機(jī)以產(chǎn)生足夠的電流，所以電解法也只能停留在實(shí)驗(yàn)室規(guī)模，不能付諸工業(yè)生產(chǎn)，而被束之高閣。一直到十九世紀(jì)七十至八十年代，出現(xiàn)了比較好的直流發(fā)電機(jī)，電解法才得到廣泛的應(yīng)用。從此，氯氣的工業(yè)生產(chǎn)跨入了一個(gè)新紀(jì)元。然而當(dāng)時(shí)電解制取氯氣所使用的電極為汞，致使電解得到的氯氣、氫氣中混有相當(dāng)多的汞蒸氣。這種“汞法制氯”對(duì)環(huán)境危害很大，所以新的“離子交換膜法”制取氯氣，更環(huán)保，更節(jié)能。（汞法制氯是制取氯氣的主流方法，如2010年中國(guó)有46%的氯氣，2000年西歐50.1%的氯氣都為此法生產(chǎn)的）。

第四節(jié) 氯氣的主要用途

據(jù)統(tǒng)計(jì)，20世紀(jì)90年代初期化學(xué)工業(yè)營(yíng)業(yè)額的半數(shù)以上與氯有關(guān)；化學(xué)工業(yè)人員中有1/4左右從事與氯有關(guān)的活動(dòng)。用于化學(xué)工業(yè)和醫(yī)藥工業(yè)的氯量約占其總產(chǎn)量的75%。1993年美國(guó)產(chǎn)量最大的50種化工產(chǎn)品中，氯的產(chǎn)量?jī)H次于硫酸、氮?dú)?、氧氣、乙烯、生石灰、氨氣和氫氧化鈉，居第8位。自從60年代以來(lái)，一個(gè)國(guó)家的氯產(chǎn)量常被看做是化學(xué)工業(yè)發(fā)展水平的重要標(biāo)志。

化學(xué)工業(yè)

化學(xué)工業(yè)用于生產(chǎn)次氯酸鈉、三氯化鋁、三氯化鐵、漂白粉、溴素、三氯化磷等無(wú)機(jī)化工產(chǎn)品，還用于生產(chǎn)有機(jī)氯化物，如氯乙酸、環(huán)氧氯丙烷、一氯代苯等。也用于生產(chǎn)氯丁橡膠、塑料及增塑劑。日用化學(xué)工業(yè)用于生產(chǎn)合成洗滌劑原料烷基磺酸鈉和烷基苯磺酸鈉等。

制環(huán)氧丙烷

在氯醇法生產(chǎn)環(huán)氧丙烷的過(guò)程中，有一步反應(yīng)是丙烯與次氯酸反應(yīng)生成氯醇，因此可將氯水用于氯醇化反應(yīng)中，同時(shí)氯水可部分代替生產(chǎn)所用工藝水。

制備氯化鐵

此方法利用工業(yè)鹽酸或酸洗廢液與廢鐵屑反應(yīng)，生成氯化亞鐵溶液，氯化亞鐵溶液與廢鐵屑組成的循環(huán)吸收液與氯氣發(fā)生氧化還原反應(yīng)，氯氣將Fe2+氧化為Fe3+，F(xiàn)e3+被吸收液中的鐵屑還原為Fe2+，F(xiàn)e2+繼續(xù)與氯氣反應(yīng)，形成循環(huán)吸收。

制鹽酸

工業(yè)上制取鹽酸時(shí)，首先在反應(yīng)器中將氫氣點(diǎn)燃，然后通入氯氣進(jìn)行反應(yīng)，制得氯化氫氣體，反應(yīng)方程式為：H2+Cl2=2HCl。氯化氫氣體冷卻后被水吸收成為鹽酸。在氯氣和氫氣的反應(yīng)過(guò)程中，有毒的氯氣被過(guò)量的氫氣所包圍，使氯氣得到充分反應(yīng)，防止了對(duì)空氣的污染。

制聚氯乙烯

重單體制法可分為兩種路線，一種是以乙烯為原料的石油路線，即氧氯化法。由石油裂解分離出乙烯，然后用氧氣和HCl（裂解副產(chǎn)物）作用生成的Cl2與乙烯發(fā)生氯化反應(yīng)，生成二氯乙烷，再裂解出氯化氫得氯乙烯。

制漂白物

氯氣制成的漂白物很多，一般生活中涉及兩種，NaClO和Ca（ClO）₂。一般來(lái)說(shuō)，消毒液是NaClO，一般用氯氣通入氫氧化鈉中制得。但其價(jià)格較高，工業(yè)漂白不用，常見(jiàn)于84。消毒粉則是Ca（ClO）₂，因?yàn)槠洳粔?a href="http://www.jiuaninvest.com/shwdfx/" target="_blank" class="keylink">穩(wěn)定一般為固體，是氯氣通入石灰乳中制得，價(jià)格低廉，用于工業(yè)漂白，使用方法是加水溶解有效成分是次氯酸鈣，從而漂白。保存以上漂白劑時(shí)，注意密封干燥，避免陽(yáng)光直射。因?yàn)榇温人猁}在空氣中會(huì)與二氧化碳、水發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生次氯酸，次氯酸在光照下分解，從而導(dǎo)致漂白劑失效。

制備次氯酸鈣固體，用氫氧化鈉溶液吸收含氯尾氣得到的產(chǎn)物是次 氯酸鈉溶液，得不到固體產(chǎn)物，不容易長(zhǎng)時(shí)間保存。 用氫氧化鈉和氫氧化鈣的混合水溶液吸收氯氣時(shí)， 能夠得到次氯酸鈣固體，便于儲(chǔ)存和使用。

電子工業(yè)

在電子工業(yè)中，高純氯氣主要用于電子工業(yè)干刻、光導(dǎo)纖維、晶體生長(zhǎng)和熱氧化。

干法蝕刻

干法刻蝕是用等離子體進(jìn)行薄膜刻蝕的技術(shù)。

干刻又叫干法蝕刻，是指氣固反應(yīng)，氣相產(chǎn)物主要有GaCl2，AsCl2和氫氣，使用氯氣做等離子蝕刻時(shí)，通常采用5%的高純氯氣+95%的氦氣。

用氯氣氧化降解制備納米微晶纖維素

中國(guó)專利公開了用氯氣氧化降解制備納米微晶纖維素的方法，與水解法制備納米微晶纖維素相比，氯氣氧化降解法利用了氯氣水解所產(chǎn)生的次氯酸鈉的漂白作用，可以使制得的納米微晶纖維素光亮、潔白。

氯氣還用于大規(guī)模集成電路、光纖、高溫超導(dǎo)等技術(shù)領(lǐng)域。

其他方面

用于啤酒廠的污水處理

中國(guó)專利公布了用氯氣對(duì)啤酒廠污水進(jìn)行處理的方法。氯氣價(jià)格低廉，用量少，消毒可靠，工藝成熟，是自來(lái)水公司普遍使用的消毒劑，氯氣還可以除臭、除微生物，對(duì)生物耗氧量和化學(xué)耗氧量去除率也很高，可確?；厥账|(zhì)的穩(wěn)定，因而比較適合啤酒廠污水的處理。

自來(lái)水消毒

自來(lái)水常用氯氣消毒，1L水里約通入0.002g氯氣，消毒原理是其與水反應(yīng)生成了次氯酸，它的強(qiáng)氧化性能殺死水里的病菌。而之所以不直接用次氯酸為自來(lái)水殺菌消毒，是因?yàn)榇温人嵋追纸怆y保存、成本高、毒性較大，則用氯氣消毒可使水中次氯酸的溶解、分解、合成達(dá)到平衡，濃度適宜，水中殘余毒性較少。

去除乙炔中的硫、磷雜質(zhì)

乙炔氣是PVC生產(chǎn)的主要原料。工業(yè)乙炔氣中，硫、磷是以H2S和H3P氣體形式存在的，這2種氣體超標(biāo)，會(huì)使生產(chǎn)PVC所用的催化劑中毒。利用氯水中的CIO-的強(qiáng)氧化性，對(duì)乙炔氣進(jìn)行噴淋洗滌，可除去H2S和H3P。

醫(yī)藥工業(yè)氯氣常用于制藥，常參與含氯基化合物的合成。如：馬來(lái)酸氨氯地平片；N-（2-甲基-2、3-二氫-1H-吲哚基）-3-氨磺?；?4-氯-苯甲酰胺。

農(nóng)藥工業(yè)用作生產(chǎn)高效殺蟲劑、殺菌劑、除草劑、植物生長(zhǎng)刺激劑的原料。

冶金工業(yè)主要用于生產(chǎn)金屬鈦、鎂等。

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