文档文本内容
第 10 讲 氯及其化合物
1．结合真实情境中的应用实例或通过实验探究，了解卤素及其重要化合物的主要性质，认识其在生
产中的应用和对生态环境的影响。
2．结合实例认识卤素及其化合物性质的多样性，了解通过化学反应可以探索物质性质、实现物质转
化，认识物质及其转化在自然资源综合利用和环境保护中的重要价值。
【核心素养分析】
1.宏观辨识与微观探析：能从氯原子的结构理解Cl 的性质，形成“结构决定性质”的观念。
2
2.科学探究与创新意识：能和同学交流实验探究的成果，提出进一步探究或改进氯及其化合物的制备
及性质实验的设想，培养勇于质疑和批判的创新精神。认识科学探究是进行科学发现、创造和应用的科学
实践活动；能从问题和假设出发，依据探究目的，设计探究方案，获得卤素单质的提取方法。
3.科学态度与社会责任：认识氯及其化合物对环境的影响，形成绿色环保的意识。关注与化学有关的
社会热点问题。了解环境保护与资源开发的关系.具有绿色化学观念。勇于承担责任，权衡利弊，积极参与
化学问题的社会决策。
知识点一 氯及其化合物的性质和应用
一、氯气的性质
1．氯气的物理性质
颜色 气味 毒性 密度 特性
黄绿色 刺激性气味 有毒 比空气重 易液化
【特别提醒】实验室里闻有毒气体及未知气体气味的方法是：用手在瓶口轻轻扇动，仅使极少量气体
飘进鼻孔。
2．从氯的原子结构认识氯气的化学性质——氧化性
依据氯气的氧化性完成下列方程式：
(1)与金属反应①Fe：2Fe＋3Cl=====2FeCl ，棕红色烟。
2 3
②Cu：Cu＋Cl=====CuCl ，棕黄色烟。
2 2
(2)与非金属反应
H：H＋Cl=====2HCl，苍白色火焰；
2 2 2
H 和Cl 的混合气体光照时会发生爆炸。
2 2
(3)与还原性无机化合物反应：
①与碘化钾溶液反应：Cl＋2KI===2KCl＋I。
2 2
②与SO 水溶液反应：Cl＋SO ＋2HO===H SO ＋2HCl。
2 2 2 2 2 4
③与FeCl 溶液反应：Cl＋2FeCl ===2FeCl 。
2 2 2 3
3．从化合价的角度认识Cl 的化学性质——歧化反应
2
氯气与水或碱反应，氯元素的化合价既有升高又有降低，因而氯气既表现氧化性又表现还原性。
(1)与水反应
化学方程式：Cl＋HO HCl＋HClO，
2 2
离子方程式：Cl＋HO H＋＋Cl－＋HClO。
2 2
(2)与碱反应
①与烧碱反应：Cl＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋HO。
2 2
②制取漂白粉：2Cl＋2Ca(OH) ===CaCl ＋Ca(ClO) ＋2HO。
2 2 2 2 2
4．从平衡的角度理解氯水的成分和性质
氯气能溶于水(1∶2)，氯气的水溶液称为氯水，溶于水的氯气只有少量与水反应。
(1)氯水中存在三种平衡关系：
①Cl＋HO HCl＋HClO
2 2
②HClO H＋＋ClO－
③HO H＋＋OH－
2
(2)氯水性质的多重性
新制氯水的多种成分决定了它具有多重性质，在不同的化学反应中，氯水中参与反应的微粒不同。【易错警示】氯水的组成及性质在应用中的常见误区
(1)氯水中因HClO见光分解，随着HClO的消耗，最后成为盐酸，故久置氯水酸性增加，无漂白性。
因此，氯水要现用现配。
(2)制取氯水的反应为Cl＋HO HCl＋HClO，反应中Cl 既是氧化剂，又是还原剂，且1 mol Cl
2 2 2 2
参加反应，转移电子数为N 。
A
(3)Cl 尽管有较强的氧化性，但没有漂白性，氯水具有漂白性是因为Cl 与水反应生成了强氧化性的
2 2
HClO。
(4)ClO－与Fe2＋、I－、S2－、HS－、SO等在水中因发生氧化还原反应而不能大量共存。
二、次氯酸和次氯酸盐的性质
1．次氯酸
(1)不稳定性
次氯酸分解反应的化学方程式为2HClO=====2HCl＋O↑。
2
(2)强氧化性
①能将有色物质氧化为无色物质，作漂白剂。
②杀菌、消毒。
(3)弱酸性
向NaClO溶液中通入少量CO，离子方程式为
2
ClO－＋CO＋HO===HCO＋HClO。
2 2
2．次氯酸盐(1)“84”消毒液
有效成分为NaClO，它与洁厕灵(主要成分盐酸)混合立即会产生氯气，其离子方程式是ClO－＋Cl－＋
2H＋===Cl ↑＋HO。
2 2
(2)漂白粉
①成分：漂白粉的主要成分是CaCl 和Ca(ClO) ，其中有效成分是Ca(ClO) 。
2 2 2
②漂白原理：在潮湿的空气中能吸收CO，化学方程式为Ca(ClO) ＋CO＋HO===2HClO＋CaCO ↓。
2 2 2 2 3
【特别提醒】
①向Ca(ClO) 溶液中通入少量CO，发生的反应为Ca2＋＋2ClO－＋CO＋HO===CaCO↓＋2HClO。
2 2 2 2 3
②向Ca(ClO) 溶液中通入SO ，生成的是CaSO 而不是CaSO。
2 2 4 3
③次氯酸盐(ClO－)无论是在酸性、碱性还是中性条件下，均具有强氧化性，均能氧化I－、Fe2＋、SO、
S2－等还原性离子。
三、氯气的实验室制法
1.实验室制取气体装置一般由发生装置、净化装置、收集装置以及尾气吸收装置组成。以Cl 的实验室
2
制法为例(见下图)：
(1)反应原理：用强氧化剂(如KMnO 、KCr O、KClO、MnO 等)氧化浓盐酸。
4 2 2 7 3 2
MnO ＋4HCl(浓)=====MnCl ＋Cl↑＋2HO
2 2 2 2
(2)制备装置类型：固体＋液体――→气体
(3)净化方法：用饱和食盐水除去HCl，再用浓硫酸除去水蒸气。
(4)收集方法：向上排空气法或排饱和食盐水法。
(5)尾气吸收：用强碱溶液(如NaOH溶液)吸收，不用Ca(OH) 溶液吸收的原因是Ca(OH) 溶解度小，
2 2
溶液浓度低，吸收不完全。
(6)验满方法：将湿润的淀粉KI试纸靠近盛Cl 的试剂瓶口，观察到试纸立即变蓝，则证明已集满；或
2
将湿润的蓝色石蕊试纸靠近盛Cl 的试剂瓶口，观察到试纸先变红后退色，则证明已集满。
2
【特别提醒】实验室用MnO 和浓盐酸制取Cl 时应注意以下四点
2 2
(1)反应物的选择：必须用浓盐酸，稀盐酸与MnO 不反应，且随着反应的进行，浓盐酸变为稀盐酸时，
2反应停止，故盐酸中的HCl不可能全部参加反应。
(2)加热温度：不宜过高，以减少HCl挥发。
(3)实验结束后，先使反应停止并排出残留的Cl 后，再拆卸装置，避免污染空气。
2
(4)尾气吸收时，用NaOH溶液吸收Cl，不能用澄清石灰水吸收，因为溶液中含Ca(OH) 的量少，吸收
2 2
不完全。
2.其他制备Cl 的化学反应原理
2
①14HCl(浓)＋KCr O===2KCl＋2CrCl ＋7HO＋3Cl↑
2 2 7 3 2 2
②16HCl(浓)＋2KMnO ===2KCl＋2MnCl ＋8HO＋5Cl↑
4 2 2 2
③6HCl(浓)＋KClO===KCl＋3HO＋3Cl↑
3 2 2
④4HCl(浓)＋Ca(ClO) ===CaCl ＋2Cl↑＋2HO
2 2 2 2
3．装置拓展
(1)制备装置
橡皮管a的作用：使圆底烧瓶与分液漏斗内气压相等，保证液体顺利流下。
(2)净化装置
问题：
①装置中长颈漏斗的作用除用于检查装置气密性外，还可以检查整套装置是否发生堵塞。若发生堵塞
现象为：长颈漏斗中液面上升。
②该装置的作用之一是观察气体的生成速率。
4．工业制法
电解饱和食盐水，反应的化学方程式为2NaCl＋2HO=====2NaOH＋Cl↑＋H↑。
2 2 2
知识点二 卤素的性质及X－的检验
1.卤素单质的递变性F Cl Br I
2 2 2 2
颜色
―――――――――――――――――――――――→
熔、沸点 ―――――――――――――――――――――――→
密度 ――→
水溶性 ―――――――――――――――――――→
―――――――――――――――――→
氧化性
氧化性Cl>Br >I
2 2 2
阴离子还原性由强到弱顺序是I－>Br－>Cl－
还原性(X －) ①Cl 通入NaBr溶液中的离子反应：Cl＋2Br－===Br ＋2Cl－
2 2 2
②Br 加入KI溶液中的离子反应：Br ＋2I－===I ＋2Cl－
2 2 2
2.相似性
①都能与大多数金属反应：2Fe＋3Br ===2FeBr ；I＋Fe===FeI ；
2 3 2 2
②都能与H 反应：H＋X===2HX；
2 2 2
③都能与HO反应：X＋HO HX＋HXO(F 例外)；
2 2 2 2
④都能与碱液反应：X＋2NaOH===NaX＋NaXO＋HO(F 例外)。
2 2 2
3.性质的特殊性
①无正价，非金属性最强，F－的还原性最弱
氟 ②2F＋2HO===4HF＋O，与H 反应在暗处即爆炸
2 2 2 2
③氢氟酸是弱酸，能腐蚀玻璃，故应保存在塑料瓶中
①Br 常温下是深红棕色液体，是唯一的液态非金属单质
2
②Br 易溶于有机溶剂
溴 2
③液态Br 有剧毒，易挥发，故盛溴的试剂瓶中加水，进行水封，保存液溴不能
2
用橡胶塞
①淀粉遇I 变色
2
②I 加热时易升华
2
碘 ③I 易溶于有机溶剂
2
④I 易与NaSO 反应：I＋2SO===2I－＋SO，此反应常用于滴定法(以淀粉为指
2 2 2 3 2 2 4
示剂)来定量测定碘的含量
【特别提醒】
①F 能与水反应放出O，故F 不能从其他卤化物的水溶液中将卤素单质置换出来。
2 2 2
②氯、溴单质的氧化性较强，能与一些还原性离子反应，如Br 与SO、Fe2＋反应的离子方程式分别为
2
SO＋Br ＋HO===SO＋2Br－＋2H＋、2Fe2＋＋Br ===2Fe3＋＋2Br－。
2 2 2
4.卤素单质溶于水或有机溶剂所呈现的颜色
单质 水 CCl 汽油(或苯) 酒精
4
Cl 淡黄→黄绿 黄绿 黄绿 黄绿
2
Br 黄→橙 橙→橙红 橙→橙红 橙→橙红
2I 深黄→褐 紫→深紫 淡紫→紫红 淡紫→紫红
2
5．卤族化合物的相似性和递变性
(1)卤素化合物的性质
化合物 性质 备注
稳定性：HF>HCl>HBr>HI
HF几乎没有还原性；HF为弱酸，
氢化物 还原性：HF<HCl<HBr<HI
HCl、HBr、HI均为强酸
水溶液的酸性：F<HCl<HBr<HI
I－的还原性很强，能被Fe3＋、
金属卤 卤素离子的还原性：
HNO、MnO(H＋)、HO、O、ClO－、
3 2 2 2
化物 F－<Cl－<Br－<I－
ClO等氧化剂氧化
次卤酸
次卤酸盐能氧化相应的卤素离子生
均具有氧化性(填“氧化”或“还
盐(XO－、 成卤素单质(F除外)：如ClO－＋Cl－＋
原”)
2H＋===Cl ↑＋HO
F除外) 2 2
卤酸盐
卤酸盐能氧化相应的卤素离子生成
均具有氧化性(填“氧化”或“还
(XO、 卤素单质(F除外)：如ClO＋5Cl－＋6H
原”)
＋===3Cl ↑＋3HO
F除外) 2 2
(2)卤化银的性质
溶解性 AgCl、AgBr、AgI均不溶于水和稀硝酸，而AgF可溶于水
颜色 AgF、AgCl均为白色，AgBr为浅黄色，AgI为黄色
感光性 除AgF外，均有感光性，其中AgBr常作感光材料
【特别提醒】实验室里常用萤石(CaF )与浓HSO 反应来制取HF，反应的化学方程式为CaF ＋
2 2 4 2
HSO =====CaSO＋2HF↑。
2 4 4
6．卤素离子的检验方法
(1)AgNO 溶液——沉淀法
3
未知液――――――――――→生成
(2)置换——萃取法
未知液――――――――――――→ ―――――――――――――――→
有机层呈
(3)氧化——淀粉法检验I－
未知液――――――――――――――→ ――→蓝色溶液，表明有I－
三、氯、溴、碘的提取
1．氯的提取——氯碱工业
海水―→粗盐――→饱和食盐水――→
(1)电解NaCl溶液2NaCl＋2HO=====2NaOH＋H↑＋Cl↑；
2 2 2
(2)产物制盐酸：H＋Cl=====2HCl；
2 2
(3)制漂白液：Cl＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋HO。
2 2
2．海水提溴
(1)工艺流程
(2)基本步骤及主要反应
①浓缩：海水晒盐和海水淡化的过程中Br－得到浓缩。
②氧化：向浓缩的海水中通入Cl，将Br－氧化为Br ，反应的离子方程式为Cl＋2Br－===Br ＋2Cl－。
2 2 2 2
③富集：利用溴的挥发性，通入热空气或水蒸气，吹出的溴蒸气用SO 吸收。反应的化学方程式为Br
2 2
＋SO ＋2HO===2HBr＋HSO 。
2 2 2 4
④提取：再用Cl 将HBr氧化得到产品溴。
2
3．碘的提取
(1)海带中碘元素的检验
①实验步骤及证明方法
②反应原理：2H＋＋2I－＋HO===I ＋2HO
2 2 2 2
(2)海带提碘
①工艺流程
②两种原理化学原理： Cl＋2KI===2KCl＋I。
2 2
物理原理：单质碘用苯或四氯化碳萃取，分液后用蒸馏法将碘与有机溶剂分开。
高频考点一 氯气的性质
例1.下列说法错误的是( )
A.（2019年浙江卷）液氯可以储存在钢瓶中
B.（2018年全国卷II）漂白粉可用于生活用水的消毒
C.（2021年广东）用84消毒液对图书馆桌椅消毒，含氯消毒剂具有氧化性
D.（2019年江苏）MnO 和稀盐酸反应制取Cl
2 2
【变式探究】下列说法不正确的是( )
A．(2018·全国卷Ⅱ，7B)漂白粉可用于生活用水的消毒
B．(2018·北京卷，9B)石蕊溶液滴入氯水中，溶液变红，随后迅速褪色，不涉及氧化还原反应
C．(2018·海南卷，5D)氯水具有较强的氧化性，可用于漂白纸张、织物等
D．(2017·全国卷Ⅲ，9B)清洗碘升华实验所用试管，先用酒精清洗，再用水清洗
高频考点二 氯水的性质
例2.（2022·浙江卷）关于反应 ，达到平衡后，
下列说法不正确的是
A.升高温度，氯水中的 减小
B.氯水中加入少量醋酸钠固体，上述平衡正向移动， 增大
C.取氯水稀释， 增大
D.取两份氯水，分别滴加 溶液和淀粉KI溶液，若前者有白色沉淀，后者溶液变蓝色，可以证
在
明上述反应存 限度
【方法技巧】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 黄绿色 浅黄绿色 无色性质 氧化性 酸性、氧化性、漂白性 酸性
粒子 Cl、HClO、HO、H＋、 HO、H＋、
2 2 2
Cl
2
种类 Cl－、ClO－、OH－ Cl－、OH－
【变式探究】下列实验现象，与新制氯水中的某些成分(括号内物质)没有关系的是( )
A．将NaHCO 固体加入新制氯水，有无色气泡生成(H＋)
3
B．紫色石蕊试液，先变红，后褪色(Cl )
2
C．向FeCl 溶液中滴加氯水，再滴加KSCN溶液，发现呈血红色(Cl )
2 2
D．滴加AgNO 溶液生成白色沉淀(Cl－)
3
高频考点三 氯的化合物
例3．(2021·浙江6月选考)关于化合物ClONO 的性质，下列推测不合理的是( )
2
A．具有强氧化性
B．与NaOH溶液反应可生成两种钠盐
C．与盐酸作用能产生氯气
D．水解生成盐酸和硝酸
【规律总结】
(1)含氯消毒剂的共同特点是利用本身的强氧化性，或与水反应产生HClO，杀灭具有生命活性的微生
物。解答这类题目，一般要从氧化性、得电子数目以及平衡移动等角度分析思考。
(2)ClO 主要表现氧化性，做氧化剂时本身被还原为Cl－，可做消毒剂、漂白剂。
2
【变式探究】(2020·全国卷Ⅱ节选)化学工业为疫情防控提供了强有力的物质支撑。氯的许多化合物既
是重要化工原料，又是高效、广谱的灭菌消毒剂。回答下列问题：
(1)Cl O为淡棕黄色气体，是次氯酸的酸酐，可由新制的 HgO和Cl 反应来制备，该反应为歧化反应
2 2
( 氧 化 剂 和 还 原 剂 为 同 一 种 物 质 的 反 应 ) 。 上 述 制 备 ClO 的 化 学 方 程 式 为
2
_______________________________。
(2)ClO 常温下为黄色气体，易溶于水，其水溶液是一种广谱杀菌剂。一种有效成分为 NaClO 、
2 2
NaHSO、NaHCO 的“二氧化氯泡腾片”，能快速溶于水，溢出大量气泡，得到ClO 溶液。上述过程中，
4 3 2
生成ClO 的反应属于歧化反应，每生成1 mol ClO 消耗NaClO 的量为____________mol；产生“气泡”的
2 2 2
化学方程式为_____________________________。
(3)“84消毒液”的有效成分为NaClO，不可与酸性清洁剂混用的原因是_____________________(用离
子方程式表示)。工业上是将氯气通入30%的NaOH溶液中来制备NaClO溶液，若NaClO溶液中NaOH的
质量分数为1%，则生产1 000 kg该溶液需消耗氯气的质量为________kg(保留整数)。
高频考点四 氯气的实验室制法例4. （2022·广东卷）实验室用 和浓盐酸反应生成 后，按照净化、收集、性质检验及尾气
处理的顺序进行实验。下列装置(“→”表示气流方向)不能达到实验目的的是
【变式探究】实验室制备氯气的装置如图。图中涉及气体发生、除杂、干燥、收集、尾气处理装置，
其中错误的是( )
A．①②④ B．①②③
C．①③④ D．②③④
高频考点五 卤族元素性质及X－的检验
例5. 下列叙述中正确的是( )
A．能使湿润的淀粉KI试纸变成蓝色的物质不一定是Cl
2
B．用硝酸酸化的硝酸银溶液能一次性鉴别NaCl、NaBr、KI三种失去标签的溶液
C．某溶液中加入CCl ，CCl 层显紫色，证明原溶液中存在I－
4 4
D．向浅黄色的溴水中加入CCl ，振荡静置后，上层显橙红色
4
【变式探究】某化学小组用如图所示装置验证卤素单质氧化性的相对强弱。下列说法不正确的是(
)
A．E处棉花球变成黄色，说明Cl 的氧化性比Br 强
2 2
B．F处棉花球变成蓝色，说明Br 的氧化性比I 强
2 2C．E处发生反应的离子方程式为Cl＋2Br－===2Cl－＋Br
2 2
D．G装置中NaOH溶液与Cl 反应的离子方程式为2OH－＋Cl===ClO－＋Cl－＋HO
2 2 2
【举一反三】向含有Fe2＋、I－、Br－的溶液中缓慢通入氯气，溶液中各种离子的物质的量变化如图所
示。下列说法正确的是( )
A．当通入2 mol Cl 时，溶液中发生的离子反应是
2
2Fe2＋＋2I－＋2Cl===2Fe3＋＋I＋4Cl－
2 2
B．DE段表示n(Fe2＋)的变化情况
C．原溶液中n(Fe2＋)∶n(I－)∶n(Br－)＝3∶1∶2
D．B点时溶液中含有I－和Br－
高频考点六 海水资源的开发
例6.（2021·湖南卷）一种工业制备无水氯化镁的工艺流程如下：
下列说法错误的是
A．物质X常选用生石灰
B．工业上常用电解熔融MgCl 制备金属镁
2
C．“氯化”过程中发生的反应为
D．“煅烧”后的产物中加稀盐酸，将所得溶液加热蒸发也可得到无水MgCl
2
【变式探究】(2021·全国甲卷)碘(紫黑色固体，微溶于水)及其化合物广泛用于医药、染料等方面。回
答下列问题：
(1)I 的一种制备方法如下图所示：
2①加入Fe粉进行转化反应的离子方程式为___________________________________________，生成的
沉淀与硝酸反应，生成________后可循环使用。
②通入Cl 的过程中，若氧化产物只有一种，反应的化学方程式为______________________________；
2
若反应物用量比＝1.5时，氧化产物为_____________；当>1.5后，单质碘的收率会降低，原因是
________________________________________________________________。
(2)以NaIO 为原料制备I 的方法是：先向NaIO 溶液中加入计量的NaHSO，生成碘化物；再向混合溶
3 2 3 3
液中加入NaIO 溶液，反应得到I。上述制备I 的总反应的离子方程式为__________________________。
3 2 2
(3)KI溶液和CuSO 溶液混合可生成CuI沉淀和I，若生成1 mol I ，消耗的KI至少为________mol。I
4 2 2 2
在KI溶液中可发生反应：I＋I－I。实验室中使用过量的KI与CuSO 溶液反应后，过滤，滤液经水蒸气
2 4
蒸馏可制得高纯碘。反应中加入过量KI的原因是_________________________________。
