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第四章 非金属及其化合物
第12讲 富集在海水中的元素——卤素（精讲）
【考情分析】
本讲内容与化工生产、日常生活、科学技术等方面有着广泛的联系，如氯碱工业、漂白粉应用、饮
用水消毒、环境保护等，往往与氧化还原反应、离子反应、化学实验方案的设计与评价等知识结合出现。
预计今后：1.以氯单质及其重要化合物的性质、用途设计选择题；2.以制取氯气设计有关实验题；3.根据
同主族元素性质的相似性设计信息题，考查溴、碘及其重要性质和用途。
【核心素养分析】
1.宏观辨识与微观探析：能从宏观和微观相结合的视角分析与解决实际问题，在卤素学习过程中，使用
“宏观—微观—结合”来认识物质及其递变规律，形成科学的方法论。
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。
【网络构建】
【知识梳理】
智能点一 氯气及其重要化合物
（一）氯气
1.物理性质
颜色 状态 气味 密度 溶解性
1体积水溶
黄绿色 气体 刺激性 比空气大
解约2体积Cl
2
【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.化学性质
1）从氯的原子结构认识氯气的氧化性：
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===HSO ＋2HCl。
2 2 2 2 2 4
③与FeCl 溶液反应：Cl＋2FeCl ===2FeCl 。
2 2 2 3
2）从化合价的角度认识Cl 的歧化反应
2
Cl 中氯元素化合价为0，为中间价态，可升可降，氯气与水或碱反应，氯的化合价既有升高又有降低，因
2
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
(3)从平衡的角度理解氯水的成分和性质
①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，氯水中存在一个完全
电离和三个平衡：
HCl===H＋＋Cl－
Cl＋HO HCl＋HClO
2 2HClO H＋＋ClO－
HO H＋＋OH－
2
②根据可逆反应的特点，氯水中存在着上述关系中的各种微粒：
③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。
④液氯、新制氯水、久置氯水的比较
液氯 新制氯水 久置氯水
类别 纯净物 混合物 混合物
HO、Cl、HClO、ClO－、Cl－、H＋、OH
微粒 Cl 2 2 HO、Cl－、H＋、OH－
2 － 2
颜色 黄绿色 淡黄绿色 无色
性质 氧化性 酸性、氧化性 酸性
【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 参加
2 2 2 2
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）氯的常见氧化物
1.一氧化二氯①性质：次氯酸的酸酐，溶于水产生不稳定的次氯酸并最终变为盐酸。
②外观与性状：棕黄色气体，有刺激性气味。
③制法：用新制备的黄色氧化汞与氯气反应可制得一氧化二氯：
2HgO＋2Cl===ClO＋HgCl·HgO；
2 2 2
也可以用氯气与潮湿的碳酸钠反应来制取：
2NaCO＋HO＋2Cl===2NaCl＋2NaHCO＋ClO。
2 3 2 2 3 2
2.二氧化氯
①物理性质：是一种黄绿色到橙黄色的气体，极易溶于水。
②制取：Cl＋2NaClO===2ClO＋2NaCl
2 2 2
或：5NaClO＋4HCl===4ClO↑＋5NaCl＋2HO。
2 2 2
③用途：是一种广谱、高效的灭菌剂。
（三）氯的含氧酸及其盐
1.氯的含氧酸
(1)氯的含氧酸的种类
HClO(次氯酸)、HClO(亚氯酸)、HClO(氯酸)、HClO(高氯酸)。
2 3 4
(2)氯的含氧酸的性质
酸性：HClO＞HClO＞HClO＞HClO
4 3 2
氧化性：HClO＞HClO＞HClO＞HClO。
2 3 4
（3）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↑，氯水要现用现配，且保存在棕色试剂瓶中，并
2
置于冷暗处。
②强氧化性
a.能将有机有色物质氧化为无色物质，作漂白剂。
b.杀菌、消毒。
③弱酸性
向NaClO溶液中通入少量CO，离子方程式为ClO-＋CO＋HO===HCO-＋HClO。
2 2 2 3
（4）亚氯酸
亚氯酸(HClO，英文名：chlorous acid)氧化性很强，比氯酸和高氯酸，氧化性HClO＞HClO＞HClO
2 2 3
＞HClO。是目前所知唯一的亚卤酸。同时，它也是氯的含氧酸中最不稳定的。亚氯酸很不稳定，容易分
4
解，在几分钟之内便可生成Cl、ClO 和HO，8HClO=Cl＋6ClO＋4HO ，但生成的盐类——亚氯酸盐相对
2 2 2 2 2 2 2
稳定，亚氯酸钠是生产二氧化氯的原料之一1)制备
①ClO 在水中分解：2ClO＋HO=HClO＋HClO
2 2 2 2 3
②通ClO 于NaO 或NaOH与HO 可得亚氯酸盐
2 2 2 2 2
2ClO＋NaO=2NaClO＋O；2ClO＋HO＋OH-=2ClO-+O＋HO
2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2
③HClO 可由亚氯酸钡与稀硫酸的反应制备：Ba(ClO)＋HSO=BaSO＋2HClO
2 2 2 2 4 4 2
滤去硫酸钡沉淀即可得亚氯酸溶液。
2)性质与用途
①非常不稳定的化合物，但亚氯酸盐较稳定。
②具有漂白性(HClO，HClO，HClO 都有漂白性，一般用NaClO 加到水中从而生成HClO)
2 3 2 2
（5）氯酸
化学式HClO，仅存在于稀溶液中。水溶液在真空中可浓缩到质量百分浓度为40％，加热到40°C时
3
即分解爆炸：仅存在于稀溶液中。水溶液在真空中可浓缩到质量百分浓度为40％，加热到40°C时即分解
爆炸：26 HClO=10 HClO＋15O＋8Cl＋8 HO,浓酸为浅黄色，有类似硝酸的刺激性气味；稀酸无色，在常
3 4 2 2 2
温时没有气味。有强烈氧化性，当与纸张、棉花等接触时就燃烧。氯酸是强酸，它的电离近似硝酸和盐
酸。当将稀的氯酸溶液剧烈冷却时，它将变得粘稠但不结晶。氯酸钡与硫酸作用后经过滤蒸馏而得氯酸。
其酸的重要盐类是钾盐和钠盐，氯酸钾不潮解，氯酸钠潮解。
（6）高氯酸
化学式HClO ，通常是无色 、极易吸湿的液体，在空气中强烈冒烟，熔点为-112°C，沸点为16°C
4
（2.4×103Pa）。无水高氯酸不稳定，储藏时有时会爆炸，因此应特别注意！但它的水溶液是稳定的。溅
于皮肤上会引起灼伤。高氯酸与水结合形成水合物 HClO·nHO，式中n＝1，2，2.5，3，3.5，皆为晶体。
4 2
其中最稳定的为1水合物，熔点为50°C，沸点为110°C，热到近沸点也不分解，它可写为[HO][ClO]。
3 4
在无水的高氯酸中，显然有部分形成这种化合物：3HClO ＝[HO][ClO]＋ClO 七氧化二氯也易分解：2
4 3 4 2 7
ClO ＝4ClO ＋3O 这就是无水酸易爆炸的原因。高氯酸是普通含氧酸中的最强者，在水中完全电离。高氯
2 7 2 2
酸的氧化力不如氯酸强，但在加热与高浓度时为强氧化剂，与有机物质发生猛烈作用。高氯酸根离子非常
稳定，它的结构是正四面体形，故较氯酸根离子（ClOˉ）稳定的多。二氧化硫、硫化氢、亚硝酸、氢碘酸、
3
锌、铝等皆不能使它还原，氯酸却为这些还原剂还原。但低价钛、钒、钼等化合物可以使之还原，高氯酸
根离子还有一种特性，即对金属离子的配位作用很弱，所以在研究溶液的反应时，为保持溶液的离子强度
不变，常用它作稀释剂。高氯酸盐的溶解度有些异常，高氯酸的锂、钙、镁等盐在水中溶解度很高，而钾、
铷、铯的盐皆难溶于水。高氯酸镁、高氯酸钡的去水作用很强，故为优良的脱水剂。高氯酸铵分解放出大
量氧等气体，如：2NHClO=N↑＋Cl↑＋2O↑＋4HO，它可作火箭推进剂，高氯酸可用于医药和电镀铅等
4 4 2 2 2 2
方面。高氯酸钾与浓硫酸在140～190°C的油浴上减压蒸馏可的高氯酸。2.氯的含氧酸盐
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化学性质：水解呈碱性，具有强氧化性。
③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
④久置失效原理：Ca(ClO) ＋CO＋HO===2HClO＋CaCO ↓；2HClO=====2HCl＋O↑，必须密封保存。
2 2 2 3 2
3）NaClO(亚氯酸钠)
2
①性质：呈碱性，是一种强氧化剂，遇酸放出ClO 气体。
2
②用途：是一种高效氧化性漂白剂。主要用于棉纺、亚麻、纸浆漂白、食品消毒、水处理、杀菌灭藻和鱼
药制造。
（四）氯胺
1.氯胺的种类
氯胺是由氯气遇到氨气反应生成的一类化合物，主要包括一氯胺、二氯胺和三氯胺（NHCl，NHCl 和
2 2
NCl），是常用的饮用水二级消毒剂。
3
2.氯胺的化合价：氯胺中氯为+1，N为-3，H为+1。
3.氯胺的消毒原理：氯胺在水中发生缓慢水解生成次氯酸，发挥消毒杀菌作用，水解方程式如下：
NHCl+HO NH+HClO
2 2 3
NHCl+2HO NH+2HClO
2 2 3
NCl+3HO NH+3HClO
3 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↓＋
2 2 2 2 3
2HClO。
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。
④84消毒液(主要成分NaClO)和洁厕灵(主要成分HCl)不能混合使用，否则会产生有毒气体——氯气。
⑤氯气没有漂白性，不能使干燥的有色布条褪色，但可使湿润的有色布条褪色，起漂白作用的是HClO。
⑥常温下干燥的氯气或液氯均不与铁反应，故液氯通常储存在钢瓶中。
智能点二 氯气的制法
（一）氯气的实验室制法1．制取原理
实验室通常用强氧化剂MnO、KMnO、KCrO、KClO、Ca(ClO) 等氧化浓盐酸制取氯气。
2 4 2 2 7 3 2
（1）用MnO 制取Cl 的化学方程式：MnO＋4HCl(浓)=====MnCl＋Cl↑＋2HO。
2 2 2 2 2 2
（2）其他制备Cl 的化学反应原理（特点：不需要加热）
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
2．实验装置
注：实验装置改进
(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
改进作用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。
(2)干燥装置
改进作用：用无水氯化钙或五氧化二磷固体同样能吸收氯气中的水蒸气，且操作方便安全，但不能用碱石
灰。
3．制取流程
(1)制备装置类型：固体＋液体――→气体
(2)净化方法：用饱和食盐水除去HCl，再用浓硫酸除去水蒸气。
(3)收集方法：①氯气的密度比空气大，可用向上排空气法收集②氯气在饱和食盐中的溶解度较小，可用排
饱和食盐水法收集。
(4)验满方法：①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；②将
2
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；③根据氯气的颜
2
色，装置充满了黄绿色气体，则证明已集满。
(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，溶液
2 2
浓度低，吸收不完全。
【特别提醒】实验室制取氯气的注意事项
(1)反应物的选择：必须用浓盐酸。
(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，吸收不完
2 2全。
（二）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
智能点三 卤素的性质和卤素离子的检验
（一）卤素的性质
1．溴、碘单质的物理性质
性质 Br I
2 2
颜色 深红棕色 紫黑色
状态 液体 固体
溶解性及 水中 溶解度不大，橙色 溶解度不大，黄色
溶液颜色
有机溶剂中 易溶，橙红色 易溶，紫红色
①易升华
特性 易挥发、有毒
②使淀粉溶液变蓝
2.卤素单质化学性质的相似性
(1)都能与大多数金属反应，如溴与铁反应生成FeBr，但I 与Fe反应生成FeI。
3 2 2
(2)都能与H 反应生成HX(X代表F、Cl、Br、I)。
2
(3)都能与水反应：X＋HOHX＋HXO(X代表Cl、Br、I)。
2 2
(4)都能与碱溶液反应。
3．卤素单质性质的递变性
（1）颜色 逐渐加深
（2）熔、沸点 逐渐升高
（3）密度―→逐渐增大
（3）氧化性 逐渐减弱
4．卤素性质的特殊性
(1)氟①无正价，非金属性最强，F－的还原性最弱；②F 与H 反应在暗处即爆炸，F 与水剧烈反应，化学
2 2 2
方程式：2F＋2HO===4HF＋O；③氢氟酸是弱酸，能腐蚀玻璃，故应保存在塑料瓶中。
2 2 2
(2)溴：①Br 是常温下唯一呈液态的非金属单质；②Br 易溶于有机溶剂；③液态Br 有剧毒，易挥发，故
2 2 2
盛溴的试剂瓶中加水，进行水封，保存液溴不能用橡胶塞
(3)碘：①淀粉遇I 变色；②I 加热时易升华；③I 易溶于有机溶剂；④I 易与NaSO 反应：I＋
2 2 2 2 2 2 3 22SO===2I－＋SO，此反应常用于滴定法(以淀粉为指示剂)来定量测定碘的含量。
2 4
(4)卤化银：AgBr、AgI均具有感光性，见光易分解。AgBr可用于制照相底片或感光纸，AgI可用于人工降
雨。
5.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
6．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，HCl、HBr、
氢化物 还原性：HFBr >I
2 2 2
【解析】高锰酸钾和浓盐酸发生氧化还原反应生成氯气，反应的离子方程式为16H＋＋10Cl－＋
2MnO===2Mn2＋＋5Cl↑＋8HO，A正确；氯气将氯化亚铁氧化为氯化铁，铁离子遇到硫氰化钾溶液显红色，
2 2
发生的反应为2Fe2＋＋Cl===2Fe3＋＋2Cl－，Fe3＋＋3SCN－===Fe(SCN) ，B正确；氯气与水反应生成盐酸和
2 3
次氯酸，遇到石蕊溶液先变红后褪色，C正确；氯气和碘化钾反应生成碘单质，淀粉遇碘单质变蓝色，氯
气和溴化钾反应生成溴单质，溶液变橙色，上述反应说明氯气的氧化性大于碘单质和溴单质，但不能说明
溴单质的氧化性大于碘单质，D错误。
【答案】D
【变式训练1】（卤素的性质及递变规律）下列关于卤族元素的比较中，不正确的是（ ）
A．卤族元素的原子半径：F＜Cl＜Br＜I
B．从上到下，卤素原子的电子层数依次增多，半径依次增大
C．单质与氢气化合的难易：F＞Cl＞Br＞I
2 2 2 2
D．氢卤酸的酸性：HF＞HCl＞HBr＞HI【解析】A．卤族元素从上到下，随着原子序数的增大，原子半径逐渐增大，所以原子半径：F＜Cl＜Br＜
I，不选A；B.卤族元素从上到下，随着原子序数的增大，原子半径逐渐增大，不选B；C.卤族元素从上到
下，随着原子序数的增大，非金属性减弱，与氢气化合越来越难化合，所以单质与氢气化合的难易：
F
