> AI coding agents: see [/llms.txt](/llms.txt) for the full documentation index. Markdown version: [/docs/chemistry/zh/elements-compounds/chlorine-halogens.md](/docs/chemistry/zh/elements-compounds/chlorine-halogens.md). --- title: 氯与卤族元素 description: "介绍氯气的物理和化学性质、与氢气、金属、水的反应，以及卤族元素的通性。" --- ## 氯 $\ce{Cl}$ ### 氯气 #### 物理性质 **黄绿色** 气体，有刺激性气味，可溶于水(1体积的水溶解约2体积的氯气)，密度大于空气，沸点比气体高，易液化，有毒 闻氯气气味的方法：抽去盛氯气的集气瓶口处的毛玻璃片，用手掌在瓶口上方轻轻扇动，使(极)少量氯气飘进鼻孔 #### 化学性质 1. 氯气与氢气反应： $\ce{H2 + Cl2 \xlongequal{点燃} 2HCl}$ > 实验操作：在空气中点燃氢气（点燃前要验纯），然后把导管伸入盛有氯气的集气瓶中。 > > 实验现象：氢气在氯气中安静地燃烧，发出苍白色的火焰，瓶口出现白雾 > > 工业制 $\ce{HCl}$ 时采用点燃法，工业浓 $\ce{HCl}$ 常显黄色，是因为含 $\ce{Fe^3+}$ 2. 氯气与金属单质反应 1. 与铁反应：$\ce{2Fe + 3Cl2 \xlongequal{\Delta} 2FeCl3}$ > 反应现象：产生黄色火焰，棕褐色烟 > > 与反应物的量无关（$\ce{Fe^3+->[Fe]Fe^2+}$ 只发生在氯化铁溶液中） > > 氧化性从高到低排列为：$\ce{Cl2}$ > $\ce{O2}$ > $\ce{S}$ > > 1. $\ce{Cl2}$ 与 $\ce{Fe}$ 反应生成 $\ce{FeCl3}$ > 2. $\ce{O2}$ 与 $\ce{Fe}$ 反应可以生成 $\ce{Fe3O4}$ > 3. $\ce{S}$ 与 $\ce{Fe}$ 反应生成 $\ce{FeS}$ 2. 与铜反应：$\ce{Cu + Cl2 \xlongequal{\Delta} CuCl2}$ > 反应现象：产生棕黄色烟 3. 与钠反应：$\ce{2Na + Cl2 \xlongequal{\Delta} 2NaCl}$ > 反应现象：产生大量白烟 3. 氯气与水反应：$\ce{Cl2 +H2O <=> HCl +HClO}$ > 注意：该反应为可逆反应，且由于 $\ce{HClO}$ 为弱酸，**离子反应中不可拆** 4. 氯气与碱反应 1. $\ce{Cl2}$ 与 $\ce{NaOH}$ 溶液 $\ce{Cl2 + 2NaOH \xlongequal{} NaCl + NaClO + H2O}······①$ > 应用： > > 1. 实验室吸收多余的 $\ce{Cl2}$ > 2. 工业制漂白液、84 消毒液，有效成分为 $\ce{NaClO}$ > 3. $\ce{NaClO}$的起效/失效方程式：$\ce{NaClO + H2O + CO2 \xlongequal{} NaHCO3 + HClO}$ 同时证明了次氯酸酸性比碳酸弱 温度较高时会发生： $\ce{3Cl2 + 6NaOH \xlongequal{\Delta} 5NaCl + NaClO3 + 3H2O} ······②$ 上述①②方程式中$\ce{n(Na+)}$与$\ce{n(Cl^{-})}$之比均为$\ce{1:1}$，此结论可用于解Cl2与NaOH反应时各离子浓度/物质量的图像题 同时，钾碱也能与氯气发生类似的反应，工业上利用$\ce{Cl2}$与浓$\ce{KOH}$的反应**②**制取较纯的$\ce{KClO3}$（欲实现KCl与KClO3的分离只需降温结晶） 2. $\ce{Cl2}$ 与冷的石灰乳 $\ce{Ca(OH)2}$ $\ce{2Ca(OH)2 + 2Cl2 \xlongequal{} CaCl2 + Ca(ClO)2 + 2H2O}$ > 如果书写离子方程式，$\ce{Ca(OH)2}$ 不要拆开，其是以悬浊液存在的 > > $\ce{Ca(ClO)2}$ 是漂白粉、漂白精的有效成分 > > 起效/失效：$\ce{Ca(ClO)2 + CO2 +H2O \xlongequal{} CaCO3 + 2HClO}$ $\ce{2HClO\xlongequal{光照}2HCl +O2 ^}$ 5. 氯气与还原性无机化合物反应 1. $\ce{Cl2 + 2FeCl2 \xlongequal{} 2FeCl3}$（除去 $\ce{FeCl3}$ 中的 $\ce{FeCl2}$） 2. $\ce{Cl2 + H2S \xlongequal{} 2HCl + S}$（氧化性：$\ce{Cl2}$ > $\ce{S}$） 3. $\ce{Cl2 + 2NaBr \xlongequal{} 2NaCl + Br2}$（用于海水提取溴） 4. $\ce{Cl2 + 2KI \xlongequal{} 2KCl + I2}$（用于用 $\ce{KI -}$ 淀粉试纸检验 $\ce{Cl2}$） 5. $\ce{Cl2 + SO2 + 2H2O \xlongequal{} 2HCl + H2SO4}$（失去漂白作用） 6. $\ce{3Cl2 + 8NH3 \xlongequal{} 6NH4Cl + N2 ^}$（用浓氨水检查氯气管道是否漏气） #### 实验室制备 ![](https://ptg90phsi6rf8j7h.public.blob.vercel-storage.com/chemistry/6.1.webp){style="zoom:30%"} 1. 原理：$\ce{MnO2 +4HCl(浓)\xlongequal{\Delta}MnCl2 +Cl2 ^ +2H2O}$（**不浓不热不反应**） 2. 装置： 1. 分液漏斗：固液加热生成气体所需，用于调节浓盐酸滴入速率 2. 饱和食盐水：降低 $\ce{Cl2}$ 对水的溶解性，减少损耗（$\ce{Cl2 +H2O <=>H+ +Cl- +HClO}$，氯化钠促进平衡逆移）；用于除 $\ce{HCl}$ 气体（氯化氢极易溶于水） 3. 浓硫酸：用于除 $\ce{H2O}$ 蒸气 4. 向上排空气法：氯气密度比空气大（或排饱和食盐水法） 5. $\ce{NaOH}$ 水溶液：$\ce{2NaOH + Cl2 \xlongequal{} NaCl + NaClO + H2O}$ 3. 验满：将湿润的 $\ce{KI -}$ 淀粉试纸靠近瓶口，若试纸立即变蓝，则证明氯气已经收集满 > 其他制备方法： > > 1. 直接将高锰酸钾溶液加入**浓盐酸**中制备，无需加热 > 反应原理：$\ce{2KMnO4 +16HCl(浓) \xlongequal{} 2KCl +2MnCl2 +5Cl2 ^ +8H2O}$ > 2. $\ce{KClO3 +6HCl(浓) \xlongequal{} KCl +3Cl2 ^ +3H2O}$ > 3. 84 消毒液与洁厕灵混用易引发中毒：$\ce{ClO- +Cl- +2H^+ \xlongequal{} Cl2 ^ +H2O}$ ### 氯水 #### 新制氯水 1. 新制氯水的成分——三分四离（由大到小） - 分子：$\ce{H2O、Cl2、HClO}$ - 离子：$\ce{H+、Cl- 、ClO- 、OH-}$ 2. 性质 | 成分 | 表现性质 | 实例 | | :---------: | ----------------------- | ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ | | $\ce{Cl2}$ | 黄绿色
强氧化性 | $\ce{(\overset{-2}{S})H2S、HS- 、S^2-->[Cl2]S v}$
$\ce{(\overset{+4}{S})SO2、H2SO3 、HSO^-_3 、SO^2-_3->[Cl2]SO^2-_4 v}$
$\ce{SO2 +Cl2 +2H2O\xlongequal{}H2SO4 +2HCl}$
$\ce{2I- +Cl2\xlongequal{}I2 +2Cl- \quad 2Br- +Cl2\xlongequal{}Br2 +2Cl-}$
$\ce{2Fe^2+ +Cl2\xlongequal{}2Fe^3+ +2Cl-}$ | | $\ce{H+}$ | 弱酸性 | 与镁反应放出 $\ce{H2}$
与 $\ce{CaCO3}$ 反应放出 $\ce{CO2}$ | | $\ce{HClO}$ | 弱酸性
**强氧化性** | 1. 漂白、杀菌、消毒
2. $\ce{Cl2}$ 使湿润的有色布条褪色，不能使干燥的有色布条褪色，说明 $\ce{Cl2}$ 没有漂白性，而是 $\ce{HClO}$ 起漂白作用
3. 使紫色石蕊试剂先变红（$\ce{H+}$ 酸性作用），后褪色（$\ce{HClO}$ 氧化性作用） | | $\ce{Cl-}$ | 沉淀反应 | $\ce{Ag+ +Cl- \xlongequal{}AgCl v}$ | #### 久置氯水 1. 反应方程式：$\ce{2HClO \xlongequal{光照}2HCl +O2 ^}$ 2. 成分：$\ce{HCl}$ 水溶液 3. 性质：有酸性（比新制氯水强），无氧化性、无漂白性 4. 实验室中氯水需 **现用现配**，且避光、密封保存在 **棕色试剂瓶** 中 > 液氯、新制氯水、久置氯水的比较 > > | | 液氯 | 新制氯水 | 久置氯水 | > | -------- | ---------- | ------------------------------------------- | ------------------------- | > | 分类 | 纯净物 | 混合物 | 混合物 | > | 颜色 | 黄色 | 浅黄绿色 | 无色 | > | 性质 | 氧化性 | 酸性、氧化性、漂白性 | 酸性 | > | 粒子种类 | $\ce{Cl2}$ | $\ce{Cl2、HClO、H2O、H+、Cl- 、ClO- 、OH-}$ | $\ce{H2O、H+、Cl- 、OH-}$ | > | 保存 | 钢瓶 | 棕色试剂瓶 | | ### 氯离子的检验 > 借助 $\ce{AgCl}$ 沉淀来检验氯离子的存在，但需要排除碳酸根离子的干扰 1. 实验过程：在三支试管中分别加入 2~3mL 稀盐酸、$\ce{NaCl}$ 溶液、$\ce{Na2CO3}$ 溶液，然后各滴入几滴 $\ce{AgNO3}$ 溶液，观察现象。再分别加入少量稀硝酸，观察现象 2. 实验现象： | 物质 | 加入 $\ce{AgNO3}$ 溶液后 | 加入稀硝酸后 | 解释或离子方程式 | | :----------------- | :------------------------ | :------------- | :------------------------------------------------------------------------------------------- | | 稀盐酸 | 白色沉淀（$\ce{AgCl}$） | 不溶解 | $\ce{Ag+ +Cl- \xlongequal{}AgCl v}$ | | $\ce{NaCl}$ 溶液 | 白色沉淀（$\ce{AgCl}$） | 不溶解 | $\ce{Ag+ +Cl- \xlongequal{}AgCl v}$ | | $\ce{Na2CO3}$ 溶液 | 白色沉淀（$\ce{Ag2CO3}$） | 溶解并产生气泡 | $\ce{2Ag+ +CO^2-_3\xlongequal{}Ag2CO3 v}$
$\ce{Ag2CO3 +2H+\xlongequal{}2Ag+ +H2O +CO2 ^}$ | 3. 结论： 待测液 $\ce{->[HNO3][酸化]}$ （排除 $\ce{CO^2-_3}$ 的干扰） $\ce{->[AgNO3]}$ 白色沉淀 $\ce{AgCl}$ ## 卤族元素 ### 相似性 1. 都能与大多数金属反应：$\ce{Fe->[F2/Cl2/Br2]Fe^3+;Fe->[I2]Fe^2+}$ 2. 都能与 $\ce{H2}$ 反应：$\ce{H2 +X2\xlongequal{}2HX}$ 3. 都能与水反应：$\ce{H2O +Cl2/Br2/I2<=>HX +HXO;2H2O +2F2<=>4HF +O2}$ 4. 都能与碱液反应：$\ce{2NaOH +Cl2/Br2/I2\xlongequal{}NaX +NaXO +H2O;2F2 +4NaOH\xlongequal{}4NaF +2H2O +O2}$ ### 递变性 颜色：$\ce{F2(浅黄绿色)->Cl2(黄绿色)->Br2(深红棕色)->I2(紫黑色)}$ 颜色加深 熔沸点：$\ce{F2(气体)->Cl2(气体)->Br2(液体)->I2(固体)}$ 逐渐升高 密度：$\ce{F2->Cl2->Br2->I2}$ 逐渐升高 水溶性：$\ce{F2(反应)->Cl2(溶解-反应)->Br2(溶解-反应)->I2(微溶,1g/3L水)}$ 逐渐降低 氧化性：$\ce{->[F2、Cl2、Br2、I2][与氢化合由易到难]}$ 逐渐减小 还原性：$\ce{->[F- 、Cl- 、Br- 、I-]}$ 逐渐增强 > 比较氧化性的方法： > > 1. 与氢气化合难易程度； > 2. 氢化物的稳定性； > 3. 最高价氧化物对应水化物的酸性； > 4. 置换反应 ### 特殊性 1. 氟 $\ce{F2}$ 1. 氟没有正价，是非金属性最强的元素，$\ce{F-}$ 的还原性最弱 2. $\ce{F2}$ 与 $\ce{H2O}$ 反应生成 $\ce{HF}$ 和 $\ce{O2}$，$\ce{F2}$ 与 $\ce{H2}$ 在暗处即可爆炸反应 3. $\ce{HF}$ 是弱酸，能腐蚀玻璃，应保存在铅制器皿或塑料瓶中；有毒；在卤素氢化物中，$\ce{HF}$ 的沸点最高（分子间存在较强氢键） 2. 溴 $\ce{Br2}$ 1. $\ce{Br2}$ 是深红棕色液体，易挥发 2. $\ce{Br2}$ 易溶于有机溶剂 3. 盛放液态溴时，试剂瓶需加水封，保存时不能用橡胶塞封口 3. 碘 $\ce{I2}$ 1. $\ce{I2}$ 遇淀粉变蓝色 2. $\ce{I2}$ 加热时易升华（用于分离提纯 $\ce{I2}$） 3. $\ce{I2}$ 易溶于有机溶剂 4. 食盐中添加 $\ce{KIO3}$ 可预防和治疗甲状腺肿大 ### 卤素离子的检验 1. $\ce{AgNO3}$ 溶液——沉淀法（注意$\ce{AgF}$可溶，因此此法不能检验氟离子） 未知液 $\ce{->[稀硝酸]->[\ce{AgNO3} 溶液]} \ce{\begin{cases}白色沉淀&Cl- \\淡黄色沉淀&Br- \\黄色沉淀&I- \end{cases}}$ 2. 置换——萃取法 未知液 $\ce{->[适量新制饱和氯水][振荡]->[\ce{CCl4} 或 汽油][振荡]} 有机层 \ce{\begin{cases}橙色或橙红色&Br- \\紫色、浅紫色或紫红色&I- \end{cases}}$ 3. 氧化——淀粉法检验 $\ce{I-}$ 未知液（无色）$\ce{->[适量新制饱和氯水][振荡]->[淀粉溶液][振荡]}$ 蓝色溶液 $\ce{\quad I-}$ ### 海水资源的开发和利用 1. 海水淡化：蒸馏法、电渗析法、离子交换法 2. 海水制盐：氯碱工业 $\ce{2NaCl +2H2O\xlongequal{电解}2NaOH +H2↑+Cl2↑}$ $\ce{海水→粗盐->[制取]饱和食盐水->[电解]\ce{\begin{cases}阴极产物&Cl2 \\阳极产物&H2、NaOH \end{cases}}}$ 3. 海水提溴 ![](https://ptg90phsi6rf8j7h.public.blob.vercel-storage.com/chemistry/6.2.webp){style="zoom:25%"} 4. 海水提碘 ![](https://ptg90phsi6rf8j7h.public.blob.vercel-storage.com/chemistry/6.3.webp){style="zoom:25%"} **注意事项：** ①双氧水（稀硫酸用于酸化）**不可用**氯气代替：氯气会进一步氧化$\ce{I_2}$为$\ce{IO^-_3}$等 ②海带灰中**硫酸盐、碳酸盐**等杂质在**萃取分液**时实现与$\ce{I_2}$分离 ③萃取时上层液应无色；若仍显浅黄色，则可能是**萃取不完全或$\ce{H2O2}$偏少（$\ce{I2}$转化成了$\ce{I^-_3}$)**