文档内容
第 10 讲 氯及其化合物
【化学学科素养】
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。
【必备知识解读】
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 33．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＋H O HCl＋HClO，
2 2
离子方程式：Cl＋H O 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
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 3②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、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＋H O 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 2②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
2
I 深黄→褐 紫→深紫 淡紫→紫红 淡紫→紫红
2
5.氯离子的检验方法
检验试剂：硝酸银和稀硝酸。
实验步骤：向待测溶液中先加入AgNO 溶液，然后加入稀硝酸。
3
实验现象：产生白色沉淀；白色沉淀不溶于稀硝酸。
原理：溶液中的Cl-与AgNO 反应生成AgCl白色沉淀，AgCl白色沉淀遇稀硝酸不溶解。
3
实验结论：待测溶液中含有Cl-。
有关反应：Ag+＋Cl- = AgCl↓
干扰离子：CO2-、OH-：它们Ag+反应生成Ag CO 白色沉淀，但此白色沉淀溶于稀硝酸中。PO 3-：也
3 2 3 4
能与Ag+ 发生反应生成Ag PO 的黄色沉淀，此沉淀也可溶于稀硝酸。
3 4
SO 2-：由于SO 2-可以与Ag+ 生成白色微溶物Ag SO 且不溶于稀硝酸，则在检验Cl- 之前，需先用
4 4 2 4
Ba(NO ) 溶液除去SO，再加入硝酸酸化的AgNO 溶液检验Cl-的存在。
3 2 3
四、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。
【关键能力拓展】
一、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＋H O HCl＋HClO
2 2
②HCl O H＋＋ClO－
③H O 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＋H O 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、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 2MnO ＋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
2
时，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
三、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”“<”或“=”)实验Ⅱ。
（2）实验Ⅲ所得溶液中，被氧化的铜元素的可能存在形式有 (蓝色)或 (无
色)，进行以下实验探究：
步骤a．取实验Ⅲ的深红棕色溶液，加入CCl ，多次萃取、分液。
4
步骤b．取分液后的无色水溶液，滴入浓氨水。溶液颜色变浅蓝色，并逐渐变深。
ⅰ．步骤a的目的是_____________________。
ⅱ．查阅资料， ， (无色)容易被空气氧化。用离子方程式解
释步骤b的溶液中发生的变化：______________。
（3）结合实验Ⅲ，推测实验Ⅰ和Ⅱ中的白色沉淀可能是CuI，实验Ⅰ中铜被氧化的化学方程式是
____________________。分别取实验Ⅰ和Ⅱ充分反应后的固体，洗涤后得到白色沉淀，加入浓KI溶液，
__________(填实验现象)，观察到少量红色的铜。分析铜未完全反应的原因是____________________。
（4）上述实验结果，I 仅将Cu氧化为+1价。在隔绝空气的条件下进行电化学实验，证实了I 能将Cu
2 2
氧化为Cu2+。装置如图所示，a、b分别是_____________。（5）运用氧化还原反应规律，分析在上述实验中Cu被I 氧化的产物中价态不同的原因：
2
_________。
【答案】（1）< （2）除去I-，防止干扰后续实验
3
、
（3） 或 白色沉淀逐渐溶解 溶液变为无色铜与碘的反
应为可逆反应(或I-浓度小未能氧化全部的Cu)
3
（4）铜、含nmolI 的4mol·L-1的KI溶液
2
（5）在实验Ⅰ、实验Ⅱ、实验Ⅲ中Cu+可以进一步与I-结合生成CuI沉淀或 ，Cu+浓度减小使
得Cu2+氧化性增强，发生反应 和 。
【解析】因I 溶解度较小，Cu与I 接触不充分，将转化为I-可以提高Cu与I-的接触面积，提高反应
2 2 3 3
速率。加入 ， 平衡逆向移动，I 浓度减小，I-浓度增加， 浓度增加，加入氨水
2
后转化为 ，被氧化为 ，故而产生无色溶液变为蓝色溶液的现象。
（1）提高KI浓度，便于提高I-的浓度，与Cu接触更加充分，Cu与I-的反应速率加快，故实验Ⅰ<
3 3
实验Ⅱ。
（2）加入 ， 平衡逆向移动，I 浓度减小，I-浓度增加，其目的为：除去I-，防止
2 3干扰后续实验。加入氨水 浓后转化为 无色的 被氧化为蓝色的
，方程式为 、
。
（3）结合实验Ⅲ，推测实验Ⅰ和Ⅱ中的白色沉淀可能是CuI，实验Ⅰ中铜被氧化的化学方程式是
或 ； 反应为可逆反应，加入浓KI溶液，I 浓度减小，
2
CuI转化为Cu和I，故产生白色沉淀溶解，出现红色固体的过程。
2
（4）要验证I 能将Cu氧化为Cu2+，需设计原电池负极材料为Cu，b为含nmolI 的4mol·L-1的KI溶
2 2
液。
（5）含nmolI 的4mol·L-1的KI溶液铜与碘反应的体系在原电池装置中，I 将Cu氧化为Cu2+；而在实
2 2
验Ⅰ、实验Ⅱ和实验Ⅲ中Cu以Cu+形式存在，这是由于在实验Ⅰ、实验Ⅱ、实验Ⅲ中Cu+可以进一步与I-
结合生成CuI沉淀或 ，Cu+浓度减小使得Cu2+氧化性增强，发生反应 和
。
【举一反三】用高分子吸附树脂提取卤水中的碘(主要以 形式存在)的工艺流程如下
下列说法不正确的是
A．流程中①和④所得溶液中，后者c( )大
B．流程中②中 不宜过量，防止 进一步氧化
C．制备 ，理论上需 的质量约为408g
D．流程中④的作用是将吸附的碘氧化而脱离高分子树脂
【答案】D
【分析】由题给流程可知，向卤水中加入稀硫酸酸化后，通入氯气将溶液中的碘离子氧化为单质碘，用高分子吸附树脂吸附溶液中的碘，向树脂中加入亚硫酸钠溶液，将碘还原为碘化钠而脱离高分子树脂，
向所得的溶液中加入氯酸钾溶液，将碘化钠氧化为单质碘，单质碘经分离提纯得到碘产品。
【解析】由分析可知，流程中①和④为碘元素的富集过程，则流程中①和④所得溶液中碘离子的物质
的量相同，但④所得溶液碘离子浓度大于①，故A正确；由分析可知，流程②为通入氯气将溶液中的碘离
子氧化为单质碘，为防止过量的氯气将碘氧化，通入的氯气不宜过量，故B正确；由分析可知，加入氯酸
钾溶液的目的是将碘化钠氧化为单质碘，由得失电子数目守恒可知，制备10mol碘，理论上需要氯酸钾的
质量为10mol× ×122.5g/mol=408g，故C正确；由分析可知，流程中④为向树脂中加入亚硫酸钠溶液，将
碘还原为碘化钠而脱离高分子树脂，故D错误；故选D。
