初中化学

请问:
CLO2是过氧化氯还是二氧化氯,如果是,是否代表这两者是同一样东西?
如果不是,请问差别在哪里?两者的化学式分别是什么, 其中氧和氯的化合价又是什么?谢谢!

是二氧化氯!
其中氯是+4价氧是-2价
没有过氧化氯这个物质
【中文名称】二氧化氯;亚氯酸酐;氯酸酐
【英文名称】chlorine dioxide
【结构或分子式】ClO2
Cl原子以sp3杂化轨道形成σ键,分子为V形分子。 [cl 原子以 SP2杂化轨道形成西格玛键 其中一个电子垂直于 o- CL-0 平面,并与 O=O 的4个电子形成 3原子 5电子 大派键(离域派键)]
【化合价】氯元素化合价为+4 氧元素化合价为-2
【相对分子量或原子量】67.46
【密度】3.09(11℃)
【熔点(℃)】-59
【沸点(℃)】11
【性状】
红黄色气体。
【溶解情况】
溶于水,同时分解。溶于碱溶液而生成亚氯酸盐和氯酸盐。
【用途】
用作氧化剂、脱臭剂、漂白剂等。
【制备或来源】
由氯酸钠与硫酸和甲醇作用或由氯酸钠与二氧化硫作用而制得。
【其他】
不稳定,有强的氧化性,会发生爆炸。
2003年5月1日,国家疾病控制中心颁发的《各种污染对象的常用消毒方法》中建议,为了避免“非典”等传染病的传播,餐饮用具可用200mg/L的二氧化氯溶液浸泡,游泳池水可按5mg/L用二氧化氯进行消毒。那么,什么是二氧化氯?它有哪些性质及用途?现就有关问题作以介绍。
CLO2 中 CL 的电子结构不是初中生所能够研究的,也无法理解。 ·· ∴ ··
CLO2中有一个大pi键,在高中有机物中的苯中也是有一个大pi键。 O ∷ Cl ∷ O
用 高 中 的 观点 我们 可以 简单 理解 为 如图的 电子结构。 ·· ·· ··
把多余的电子当作是配位键。其他都当作共价键处理。

按价层电子互斥理论来推导,氯原子应是sp3杂化,但CLO2在形成大pi键的时候,三个原子上的p轨道不一定是相互平行的,也可以存在一定角度。Cl还可以采用sp3杂化,而且由Cl提供1个离域电子。
在有机化学里,都知道自由基体系是一种离域体系。ClO2就与自由基体系差不多。

化学性质
二氧化氯的结构式:2个0与CL的两个双键间的夹角为117.70±1.720,2个0与CL之间的距离相等,即D=1.784±0.01A。
二氧化氯的红外光谱:υ1945cm-1;υ2445cm-1;υ31108cm-1。
二氧化氯在四氯化碳中的紫外吸收:λmax 375nm及355nm,在263nm处还有一个弱吸收。
二氧化氯以AB2的共振结构存在。
二氧化氯分子的电子结构呈不饱和状态,但在水中,却不以二聚或多聚状态存在,这对二氧化氯在水中的迅速扩散是有利的。二氧化氯对光较为敏感。在水中溶解的二氧化氯,在436nm处的光解量子率为为0.2mol/E,在405nm处上升为1.0mol/E,其机理如下:
2CLO2+hυ━2CLO1-+20·
CLO·+H2O━H2CLO2
H2CLO2+CLO·━HCLO3+HCL
2CLO2+hυ+H2O━HCLO3+HCL+20·
因些,在实际应用中,二氧化氯必须避光保存,一般情况下,二氧化氯应现使用,现制备。
理论上,二氧化氯应为亚氯酸和氯酸的酸酐,即2CLO2+H2O━HCLO2+HCLO3,但是,在实际水处理条件下,Ph值为6~8时,二氧化氯却在水中有较大的安定性,其浓度可稳定在48h以上,这可从下式看出来:
水温20℃时,[HCLO2][HCLO3]/[CLO2]2=1.2×10-7。
只有在pH≥9碱性条件下,二氧化氯才发生歧化反应:
2CLO2+20H━CLO2+H2O

1 ClO2的性质

ClO2是一种广谱、高效、无毒的杀菌剂,是一种黄绿色并有刺激性气味的气体,沸点11℃,凝固点-59℃,易溶于水,溶解度是氯气的5倍,气体密度约3.09g/L。ClO2稳定性较差,长期放置或遇热易分解失效,给生产、储存和应用带来一定困难。在空气中质量分数>10%或水中>30%时,ClO2都会发生爆炸。ClO2溶于水的同时即分解,可用作氧化剂、脱臭剂或漂白剂,由于它的不稳定性和腐蚀性,使其应用范围受到很大限制。但ClO2在氧化作用的同时,不伴随氯化作用,因而不会产生卤代烃等有机致癌物质[3,4],其残留生成物为H2O、NaCl和CO2,而且它不与酚类结合生成有毒的氯酚化物[5]。

2 ClO2的制备方法

ClO2的制备方法主要有化学法和电解法两种。其中化学法又分为还原法和氧化法。以亚氯酸盐和氯酸盐为原料的化学法发生ClO2的技术已趋成熟,而以亚氯酸盐和氯酸盐为原料的电解法发生ClO2技术正在发展中[6]。

2.1 还原法

还原法根据还原剂的不同,可分为二氧化硫法、盐酸法、硫酸法、甲醇法和双氧水法。

(1)二氧化硫法[7]。又称为马蒂逊(Mathieson)法,它是在硫酸介质中用二氧化硫还原氯酸钠得到ClO2。反应方程式如下:

2NaClO3+SO2→2ClO2↑+Na2SO4

从反应方程式可以看出,反应不需要另外加酸,只需加入维持反应液酸度的硫酸。因而,酸耗较低。二氧化硫法反应副产物少,工艺成熟,操作简便,容易控制,一次性投资少,适合工业化生产,尤其适用于二氧化硫来源方便的硫酸厂。但是产品收率低,产品混合物中含有二氧化硫。一般不适用于现场生产,原因是二氧化硫难于现场制取。

(2)盐酸法[8]。又称开斯汀法,以盐酸作还原剂,与氯酸钠溶液发生反应得到ClO2和氯的混合气体,用水吸收ClO2得到水溶液,使之与氯分离。反应式如下:

NaClO3+2HCl→ClO2↑+NaCl+1/2Cl2↑+H2O

该法的优点是工艺较成熟,不需要专门的还原剂。产物中ClO2含量较高。缺点是该法一次性投资相对较大,ClO2的收率低,氯气含量高,需要特别处理。

(3)硫酸法。为了降低盐酸法的成本,用硫酸代替盐酸与氯酸钠反应就成了硫酸法(又称R2法)[9~11]。该法是将氯酸钠和氯化钠按物质的量比为1:1~1:1.1制成含氯酸钠350g/L的溶液,加热后与硫酸一起进入反应槽,硫酸与氯化钠和氯酸钠反应生成氯化氢和氯酸,氯化氢还原氯酸产生ClO2,反应式如下:

NaClO3+H2SO4+NaCl→ClO2↑+Na2SO4+1/2Cl2↑+H2O

为了保持较高的收率,反应液中硫酸的浓度>4.5mol/L,这样ClO2的产率可达90%。R2法一次性投资少,操作简单,ClO2收率高。但产生的废酸较多,副产大量的芒硝(Na2SO4),产品(气体)中常含有少量氯气,回收较困难。

为了减少硫酸的用量,把废酸蒸发浓缩使硫酸钠结晶析出,分离固体后液体循环使用,这种改进的方法称为R3法[12]。现在又将反应器、真空蒸发器和结晶器合为一体,叫做单室法(又称R3/SVP法),是在较高的温度和真空下反应,在生成ClO2时,一部分水蒸发结晶出硫酸钠,过滤分离后,反应液循环使用。这样可大幅度地减少硫酸的用量,ClO2的产量可提高至93%。

硫酸法与盐酸法相比,投资较少,成本较低,但产物中也混有氯气,需要特别处理。目前世界上有几十套装置采用该生产工艺,生产规模为5~300t/d。

(4)甲醇法。该法是用甲醇为还原剂,使氯酸钠还原为ClO2[13,14]。其中R8法是甲醇法应用的典型。自1985年R8法在美国投产后,由于其具有一次性投资少,工艺操作简单,生产效率高,运行成本低,产品气纯净等优点,现已得到了较为广泛的应用。该法一般在硫酸浓度高(>4mol/L)、一定负压(13.3~16kPa)和反应物沸腾温度(约70℃)下进行。n(NaClO3):n(CH3OH)约4:1,其主反应式如下:

30NaClO3+7CH3OH+20H2SO4→30ClO2↑+6HCOOH+10Na3H(SO4)2+23H2O+CO2↑

近几年我国广西、福建、内蒙等几家纸厂分别从加拿大和瑞典等国引进了R8法生产工艺,总体运行效果较好。现在,加拿大已对R8法进行了改进,研究出了制备ClO2的R10法,它可使制取ClO2的酸碱消耗量降低20%~25%[15,16]。

参考资料:http://baike.baidu.com/view/4814.htm?fromenter=%B9%FD%D1%F5%BB%AF%C2%C8

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第1个回答  2009-08-05
CLO2 中 CL 的电子结构不是初中生所能够研究的,也无法理解。 ·· ∴ ··
CLO2中有一个大pi键,在高中有机物中的苯中也是有一个大pi键。 O ∷ Cl ∷ O
用 高 中 的 观点 我们 可以 简单 理解 为 如图的 电子结构。 ·· ·· ··
把多余的电子当作是配位键。其他都当作共价键处理。

按价层电子互斥理论来推导,氯原子应是sp3杂化,但CLO2在形成大pi键的时候,三个原子上的p轨道不一定是相互平行的,也可以存在一定角度。Cl还可以采用sp3杂化,而且由Cl提供1个离域电子。
在有机化学里,都知道自由基体系是一种离域体系。ClO2就与自由基体系差不多。

化学性质
二氧化氯的结构式:2个0与CL的两个双键间的夹角为117.70±1.720,2个0与CL之间的距离相等,即D=1.784±0.01A。
二氧化氯的红外光谱:υ1945cm-1;υ2445cm-1;υ31108cm-1。
二氧化氯在四氯化碳中的紫外吸收:λmax 375nm及355nm,在263nm处还有一个弱吸收。
二氧化氯以AB2的共振结构存在。
二氧化氯分子的电子结构呈不饱和状态,但在水中,却不以二聚或多聚状态存在,这对二氧化氯在水中的迅速扩散是有利的。二氧化氯对光较为敏感。在水中溶解的二氧化氯,在436nm处的光解量子率为为0.2mol/E,在405nm处上升为1.0mol/E,其机理如下:
2CLO2+hυ━2CLO1-+20·
CLO·+H2O━H2CLO2
H2CLO2+CLO·━HCLO3+HCL
2CLO2+hυ+H2O━HCLO3+HCL+20·
因些,在实际应用中,二氧化氯必须避光保存,一般情况下,二氧化氯应现使用,现制备。
理论上,二氧化氯应为亚氯酸和氯酸的酸酐,即2CLO2+H2O━HCLO2+HCLO3,但是,在实际水处理条件下,Ph值为6~8时,二氧化氯却在水中有较大的安定性,其浓度可稳定在48h以上,这可从下式看出来:
水温20℃时,[HCLO2][HCLO3]/[CLO2]2=1.2×10-7。
只有在pH≥9碱性条件下,二氧化氯才发生歧化反应:
2CLO2+20H━CLO2+H2O

1 ClO2的性质

ClO2是一种广谱、高效、无毒的杀菌剂,是一种黄绿色并有刺激性气味的气体,沸点11℃,凝固点-59℃,易溶于水,溶解度是氯气的5倍,气体密度约3.09g/L。ClO2稳定性较差,长期放置或遇热易分解失效,给生产、储存和应用带来一定困难。在空气中质量分数>10%或水中>30%时,ClO2都会发生爆炸。ClO2溶于水的同时即分解,可用作氧化剂、脱臭剂或漂白剂,由于它的不稳定性和腐蚀性,使其应用范围受到很大限制。但ClO2在氧化作用的同时,不伴随氯化作用,因而不会产生卤代烃等有机致癌物质[3,4],其残留生成物为H2O、NaCl和CO2,而且它不与酚类结合生成有毒的氯酚化物[5]。

2 ClO2的制备方法

ClO2的制备方法主要有化学法和电解法两种。其中化学法又分为还原法和氧化法。以亚氯酸盐和氯酸盐为原料的化学法发生ClO2的技术已趋成熟,而以亚氯酸盐和氯酸盐为原料的电解法发生ClO2技术正在发展中[6]。

2.1 还原法

还原法根据还原剂的不同,可分为二氧化硫法、盐酸法、硫酸法、甲醇法和双氧水法。

(1)二氧化硫法[7]。又称为马蒂逊(Mathieson)法,它是在硫酸介质中用二氧化硫还原氯酸钠得到ClO2。反应方程式如下:

2NaClO3+SO2→2ClO2↑+Na2SO4

从反应方程式可以看出,反应不需要另外加酸,只需加入维持反应液酸度的硫酸。因而,酸耗较低。二氧化硫法反应副产物少,工艺成熟,操作简便,容易控制,一次性投资少,适合工业化生产,尤其适用于二氧化硫来源方便的硫酸厂。但是产品收率低,产品混合物中含有二氧化硫。一般不适用于现场生产,原因是二氧化硫难于现场制取。

(2)盐酸法[8]。又称开斯汀法,以盐酸作还原剂,与氯酸钠溶液发生反应得到ClO2和氯的混合气体,用水吸收ClO2得到水溶液,使之与氯分离。反应式如下:

NaClO3+2HCl→ClO2↑+NaCl+1/2Cl2↑+H2O

该法的优点是工艺较成熟,不需要专门的还原剂。产物中ClO2含量较高。缺点是该法一次性投资相对较大,ClO2的收率低,氯气含量高,需要特别处理。

(3)硫酸法。为了降低盐酸法的成本,用硫酸代替盐酸与氯酸钠反应就成了硫酸法(又称R2法)[9~11]。该法是将氯酸钠和氯化钠按物质的量比为1:1~1:1.1制成含氯酸钠350g/L的溶液,加热后与硫酸一起进入反应槽,硫酸与氯化钠和氯酸钠反应生成氯化氢和氯酸,氯化氢还原氯酸产生ClO2,反应式如下:

NaClO3+H2SO4+NaCl→ClO2↑+Na2SO4+1/2Cl2↑+H2O

为了保持较高的收率,反应液中硫酸的浓度>4.5mol/L,这样ClO2的产率可达90%。R2法一次性投资少,操作简单,ClO2收率高。但产生的废酸较多,副产大量的芒硝(Na2SO4),产品(气体)中常含有少量氯气,回收较困难。

为了减少硫酸的用量,把废酸蒸发浓缩使硫酸钠结晶析出,分离固体后液体循环使用,这种改进的方法称为R3法[12]。现在又将反应器、真空蒸发器和结晶器合为一体,叫做单室法(又称R3/SVP法),是在较高的温度和真空下反应,在生成ClO2时,一部分水蒸发结晶出硫酸钠,过滤分离后,反应液循环使用。这样可大幅度地减少硫酸的用量,ClO2的产量可提高至93%。

硫酸法与盐酸法相比,投资较少,成本较低,但产物中也混有氯气,需要特别处理。目前世界上有几十套装置采用该生产工艺,生产规模为5~300t/d。

(4)甲醇法。该法是用甲醇为还原剂,使氯酸钠还原为ClO2[13,14]。其中R8法是甲醇法应用的典型。自1985年R8法在美国投产后,由于其具有一次性投资少,工艺操作简单,生产效率高,运行成本低,产品气纯净等优点,现已得到了较为广泛的应用。该法一般在硫酸浓度高(>4mol/L)、一定负压(13.3~16kPa)和反应物沸腾温度(约70℃)下进行。n(NaClO3):n(CH3OH)约4:1,其主反应式如下:

30NaClO3+7CH3OH+20H2SO4→30ClO2↑+6HCOOH+10Na3H(SO4)2+23H2O+CO2↑

近几年我国广西、福建、内蒙等几家纸厂分别从加拿大和瑞典等国引进了R8法生产工艺,总体运行效果较好。现在,加拿大已对R8法进行了改进,研究出了制备ClO2的R10法,它可使制取ClO2的酸碱消耗量降低20%~25%[15,16]。
第2个回答  2009-08-05
是二氧化氯
不是同一样东西
根本就没有过氧化氯这种东西,如果假设存在也不知道过氧化氯中氯的价态,不能推断化学式
氧的化合价是-2价,氯是+4价本回答被提问者采纳
第3个回答  2009-08-05
是二氧化氯哦
没有过氧化氯这种东西啊
这是二氧化氯的介绍
【中文名称】二氧化氯;亚氯酸酐;氯酸酐
【英文名称】chlorine dioxide
【结构或分子式】ClO2
Cl原子以sp3杂化轨道形成σ键,分子为V形分子。 [cl 原子以 SP2杂化轨道形成西格玛键 其中一个电子垂直于 o- CL-0 平面,并与 O=O 的4个电子形成 3原子 5电子 大派键(离域派键)]
【化合价】氯元素化合价为+4 氧元素化合价为-2
【相对分子量或原子量】67.46
【密度】3.09(11℃)
【熔点(℃)】-59
【沸点(℃)】11
【性状】
红黄色气体。
【溶解情况】
溶于水,同时分解。溶于碱溶液而生成亚氯酸盐和氯酸盐。
【用途】
用作氧化剂、脱臭剂、漂白剂等。
【制备或来源】
由氯酸钠与硫酸和甲醇作用或由氯酸钠与二氧化硫作用而制得。
【其他】
不稳定,有强的氧化性,会发生爆炸。
2003年5月1日,国家疾病控制中心颁发的《各种污染对象的常用消毒方法》中建议,为了避免“非典”等传染病的传播,餐饮用具可用200mg/L的二氧化氯溶液浸泡,游泳池水可按5mg/L用二氧化氯进行消毒。那么,什么是二氧化氯?它有哪些性质及用途?现就有关问题作以介绍。

参考资料:http://baike.baidu.com/view/4814.htm?fromenter=%B9%FD%D1%F5%BB%AF%C2%C8

第4个回答  2009-08-06
是二氧化氯
他们不是同一种物质
我知道过氧化氢,但没听过过氧化氯
氧往往都是-2价,特殊的很少,除非单质,初中化学里只有在过氧化氢中 ,才显示-1价,所以可以根据氧的化合价来判断氯的化合价,氯的化合价有很多,但氯在第七主族,所以它最高就是+7价了,这在初中很少见的。