氯氣對(duì)人體的危害有哪些

氯氣，化學(xué)式為Cl?。常溫常壓下為黃綠色，有強(qiáng)烈刺激性氣味的劇毒氣體，密度比空氣大，可溶于水，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。下面就一起來(lái)學(xué)習(xí)一下吧。

目錄氯氣對(duì)人體的危害有哪些氯氣的化學(xué)性質(zhì)氯氣的發(fā)現(xiàn)氯氣的生產(chǎn)氯氣的制取方法

1氯氣對(duì)人體的危害有哪些

　　急性中毒主要為呼吸系統(tǒng)損害的表現(xiàn)。

　　a. 起病及病情變化一般均較迅速。

　　b. 可發(fā)生咽喉炎、支氣管炎、肺炎或肺水腫，表現(xiàn)為咽痛、嗆咳、咳少量痰、氣急、胸悶或咳粉紅色泡沫痰、呼吸困難等癥狀，肺部可無(wú)明顯陽(yáng)性體征或有干、濕性羅音。有時(shí)伴有惡心、嘔吐等癥狀。

　　c. 重癥者尚可出現(xiàn)急性呼吸窘迫綜合征,有進(jìn)行性呼吸頻速和窘迫、心動(dòng)過(guò)速，頑固性低氧血癥,用一般氧療無(wú)效。

　　d. 少數(shù)患者有哮喘樣發(fā)作，出現(xiàn)喘息，肺部有哮喘音。

　　e. 極高濃度時(shí)可引起聲門(mén)痙攣或水腫、支氣管痙攣或反射性呼吸中樞抑制而致迅速窒息死亡。

　　f. 病發(fā)癥主要有肺部繼發(fā)感染、心肌損害及氣胸、縱隔氣腫等。

　　g. X線檢查：可無(wú)異常，或有兩側(cè)肺紋理增強(qiáng)、點(diǎn)狀或片狀邊界模糊陰影或云霧狀、蝶翼狀陰影。

　　h. 血?dú)夥治觯翰∏檩^重者動(dòng)脈血氧分壓明顯降低。

　　i.心電圖檢查：中毒后由于缺氧、肺動(dòng)脈高壓以及植物神經(jīng)功能障礙等，可導(dǎo)致心肌損害及心律失常。

　　眼損害：氯可引起急性結(jié)膜炎，高濃度氯氣或液氯可引起眼灼傷。

　　皮膚損害：液氯或高濃度氯氣可引起皮膚暴露部位急性皮炎或灼傷。

2氯氣的化學(xué)性質(zhì)

　　一、毒性

　　氯氣是一種有毒氣體，它主要通過(guò)呼吸道侵入人體并溶解在黏膜所含的水分里，生成次氯酸和鹽酸，對(duì)上呼吸道黏膜造成損傷：次氯酸使組織受到強(qiáng)烈的氧化;鹽酸刺激黏膜發(fā)生炎性腫脹，使呼吸道黏膜浮腫，大量分泌黏液，造成呼吸困難，所以氯氣中毒的明顯癥狀是發(fā)生劇烈的咳嗽。癥狀重時(shí)，會(huì)發(fā)生肺水腫，使循環(huán)作用困難而致死亡。由食道進(jìn)入人體的氯氣會(huì)使人惡心、嘔吐、胸口疼痛和腹瀉。1L空氣中最多可允許含氯氣0.001mg，超過(guò)這個(gè)量就會(huì)引起人體中毒。

　　二、助燃性

　　氯氣的化學(xué)性質(zhì)非?；顫姡诜墙饘僦袃H次于氟和氧。氯氣支持燃燒，許多物質(zhì)都可在氯氣中燃燒。(除少數(shù)物質(zhì)如碳等)。

3氯氣的發(fā)現(xiàn)

　　氯氣的發(fā)現(xiàn)應(yīng)歸功于瑞典化學(xué)家舍勒。1774年，當(dāng)時(shí)他正在研究軟錳礦(二氧化錳)。當(dāng)他使軟錳礦與濃鹽酸混合并加熱時(shí)，產(chǎn)生了一種黃綠色的氣體，這種氣體的強(qiáng)烈的刺激性氣味使舍勒感到極為難受。

　　舍勒制備出氯氣以后，把它溶解在水里，發(fā)現(xiàn)這種水溶液對(duì)紙張、蔬菜和花都具有永久性的漂白作用;他還發(fā)現(xiàn)氯氣能與金屬或金屬氧化物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。

　　1810年，許多科學(xué)家先后對(duì)這種氣體的性質(zhì)進(jìn)行了研究。這期間，氯氣一直被當(dāng)作一種化合物。直到1810年，戴維經(jīng)過(guò)大量實(shí)驗(yàn)研究，才確認(rèn)這種氣體是由一種化學(xué)元素組成的物質(zhì)。他將這種元素命名為chlorine。這個(gè)名稱(chēng)來(lái)自希臘文，有“綠色的”意思。中國(guó)早年的譯文將其譯作“綠氣”，后改為氯氣。

4氯氣的生產(chǎn)

　　技術(shù)發(fā)展史

　　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：

　　4HCl(濃)+MnO?=加熱= MnCl?+2H?O+Cl?↑

　　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：

　　2NaCl+3H?SO?(濃)+MnO?=加熱=2NaHSO?+MnSO?+2H?O+Cl?↑

　　因?yàn)榇朔ㄔ弦椎茫?，?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(Na?CO?)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(kāi)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：

　　4HCl+O?=2H?O+2Cl?↑

　　這種方法被稱(chēng)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：

　　2NaCl+2H?O =2NaOH+H?↑+Cl?↑

　　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(zhuān)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。(汞法制氯至今仍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)[6]

　　氯氣液化

　　氯氣通?？芍苯永?，但為了制取純凈的氯氣，并考慮貯運(yùn)的方便，而把一部分氯氣進(jìn)行液化制成液氯，用鋼瓶或槽車(chē)運(yùn)往用戶(hù)。生產(chǎn)中，將從電解槽出來(lái)的熱氯氣(其中含有少量氫、氧和二氧化碳等雜質(zhì))，用冷水洗滌或在換熱器內(nèi)冷凝脫水，再用硫酸干燥(必要時(shí)可以液氯洗滌以除去水分和雜質(zhì))，然后送去液化。因濕氯對(duì)鐵有腐蝕作用，液化前氯中水分應(yīng)低于50ppm。

　　液氯鋼瓶 氯氣液化的溫度和壓力范圍很大，工業(yè)生產(chǎn)上分為低壓法、中壓法和高壓法。低壓法在氯氣為0.078～0.147MPa(表壓)，冷卻溫度為-35～-40℃下進(jìn)行液化。中壓法在氯氣為0.245～0.49MPa，冷卻溫度為-15～-20℃下進(jìn)行液化。高壓法的氯氣為0.98～1.17MPa,用15～25℃水冷卻即可液化。高壓法比低壓法能耗低，循環(huán)水用量少，但設(shè)備費(fèi)用較高，適于大規(guī)模生產(chǎn)使用，中、小型氯堿廠多采用中壓法。液化率由氯中含氫量來(lái)決定。液化尾氣中含氫不得超過(guò)4%(體積)。尾氣含60%～70%的氯氣可作為合成鹽酸、氯苯、次氯酸鹽的原料氣，也可經(jīng)過(guò)深度凈化精制，使液化率達(dá)到98%～99%。

5氯氣的制取方法

　　電解

　　1.工業(yè)生產(chǎn)中用直流電電解飽和食鹽水法來(lái)制取氯氣：

　　2NaCl+2H?O=通電= H?↑+Cl?↑+2NaOH

　　2.實(shí)驗(yàn)室通常用氧化濃鹽酸的方法來(lái)制取氯氣：

　　常見(jiàn)的氧化劑有：MnO?、K?Cr?O?(重鉻酸鉀)、KMnO?、Ca(ClO)?、CoO

　　發(fā)生的反應(yīng)分別是：

　　4HCl(濃)+MnO? =加熱=MnCl?+Cl?↑+2H?O

　　14HCl+K?Cr?O?=2KCl+2CrCl?+7H?O+3Cl?↑

　　16HCl+2KMnO?=2KCl+2MnCl?+8H?O+5Cl?↑

　　[這兩個(gè)反應(yīng)用的鹽酸比較稀的話，微熱即可反應(yīng)，沒(méi)有鹽酸可用一種非還原性酸和氯化鈉的混合物代替，也可產(chǎn)生氯氣。]

　　4HCl+Ca(ClO)?=CaCl?+2H?O+2Cl?↑{此反應(yīng)需要的鹽酸很稀，1mol/L便可以劇烈反應(yīng)。}

　　H++ClO-+Cl-=H2O+Cl2↑

　　{只要能電離出H的酸即可參加并且發(fā)生此歸中反應(yīng);如：草酸。但由于參加反應(yīng)的酸電離出的H能力的不同，反應(yīng)的速率也會(huì)不同。如果此酸為有機(jī)酸，且易揮發(fā)，那么要注意不能在強(qiáng)光照的照射下反應(yīng)，不然氯氣可能會(huì)和揮發(fā)出來(lái)的有機(jī)酸發(fā)生取代反應(yīng)發(fā)生爆炸或生成有毒物質(zhì)，如：冰醋酸會(huì)和氯氣發(fā)生取代反應(yīng)生成氯醋酸(劇毒固體)、二氯醋酸(固體)、三氯醋酸(固體)}

　　如不用濃鹽酸，亦可用NaCl(固體)跟濃硫酸來(lái)代替.如：

　　2NaCl+3H?SO?(濃)+MnO?=加熱=2NaHSO?+MnSO?+2H?O+Cl?↑

　　注意：切勿被網(wǎng)絡(luò)上的無(wú)知言論欺騙

　　，，因?yàn)闀?huì)生成大量難以分離且易爆炸的ClO。

　　總之，實(shí)驗(yàn)室制氯氣的辦法都圍繞著一個(gè)核心：氯離子+氧化劑+酸性環(huán)境，氧化劑的氧化性不強(qiáng)的話還需不同程度加熱。

　　相關(guān)口訣

　　二氧化錳鹽酸逢，隔網(wǎng)熱瓶氯氣生。

　　鹽水硫酸除雜質(zhì)，吸收通入火堿中。

　　解釋

　　(1)二氧化錳鹽酸逢，隔網(wǎng)熱瓶氯氣生：這句的意思是說(shuō)在實(shí)驗(yàn)室中是用二氧化錳與濃鹽酸在燒瓶中隔石棉網(wǎng)加熱的方法來(lái)制取氯氣。

　　(2)鹽水硫酸除雜質(zhì)：“鹽水”指飽和食鹽水，“雜質(zhì)”指混在氯氣中的氯化氫和水蒸氣。這句的意思是說(shuō)使氣體依次通過(guò)飽和食鹽水和濃硫酸分別除掉混在氯氣中的氯化氫和水蒸氣。

　　(3)吸收通入火堿中：的意思是說(shuō)多余的氯氣必須通入火堿溶液中吸收掉(因?yàn)槁葰庥卸?。

　　尾氣處理及離子反應(yīng)

　　用NaOH溶液。

　　2OH + Cl? =Clˉ+ ClOˉ + H?O

　　第一個(gè)瓶子內(nèi)的是飽和食鹽水是為了除鹽酸。

　　第二個(gè)是濃硫酸是為了除水蒸氣。

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