氯气与氯化物
游泳池里那股特殊的刺鼻气味，自来水消毒用的漂白粉，厨房漂白剂让衣物褪色——这些日常场景的背后，都有同一种物质在发挥作用：氯（Cl）。氯是地球上分布最广的卤族元素，虽然它以单质形式存在时有毒且腐蚀性强，却因为独特的氧化性和消毒能力，在工业、农业和日常生活中有着举足轻重的地位。
氯元素的化学性质活泼，能与绝大多数金属和非金属直接化合，还能与水发生独特的可逆反应，生成具有漂白作用的次氯酸。理解氯气及其化合物的性质，是掌握非金属元素化学的关键一步。
氯气的物理性质
氯气（Cl2）在常温常压下是一种黄绿色的气体，具有强烈的刺激性气味，即使浓度极低也能被人体感知。
氯气有毒，吸入少量会引起咳嗽、胸痛；大量吸入可导致肺水肿，危及生命。实验室使用氯气必须在通风橱中操作，若不慎吸入，应立即到空气新鲜处，并用碳酸氢钠溶液漱口。
由于氯气密度比空气大，发生氯气泄漏时，气体会沉积在低洼处，因此逃生时应向高处撤离，不能躲在低洼地带。
例题 1
实验室保存氯气时，通常将其压缩成液氯储存在钢瓶中。请结合氯气的物理性质，说明为什么液氯可以用钢瓶运输，而不必担心钢瓶被腐蚀？
干燥的氯气（或液氯）与铁不发生反应，不会腐蚀钢铁。但潮湿的氯气能腐蚀金属，因为水和氯气反应生成盐酸和次氯酸，这两种物质才是腐蚀金属的真正原因。因此，只要钢瓶内保持干燥，液氯储存是安全的。
氯气的化学性质
氯气是典型的强氧化剂，化学性质非常活泼，能与多种金属、非金属及化合物发生反应。
氯气与金属的反应
大多数金属在氯气中点燃后，都能剧烈燃烧，生成对应的氯化物。注意，金属在氯气中燃烧的产物，往往是金属的高价氯化物。
铁与氯气反应：
将铁丝（或铁粉）在氯气中点燃，铁丝剧烈燃烧，产生大量红棕色烟雾，生成氯化铁（FeCl3）：
2Fe+3Cl2点燃2
铁与氯气反应生成的是 FeCl3（铁的 +3 价），而不是 FeCl2（铁的 +2 价）。这是因为氯气氧化性强，能将铁氧化至最高化合价 。请注意与铁和稀盐酸反应产物（）的区别。
铜与氯气反应：
铜在氯气中点燃，生成棕黄色的氯化铜（CuCl2）：
Cu+Cl2点燃CuCl
钠与氯气反应：
钠在氯气中燃烧，生成白色的氯化钠（NaCl）：
2Na+Cl2点燃2NaCl
氯气与非金属的反应
氯气与氢气反应：
氢气在氯气中点燃，发出苍白色火焰，生成无色有刺激性气味的氯化氢气体（HCl）：
H2+Cl2点燃
若将氢气通入氯气中，在混合气体中点火，则发生“氢气在氯气中燃烧”。若将氯气通入氢气中点火，则可能发生爆炸（光照也能引发此反应）：
H2+Cl2光照
氢气在氯气中燃烧发出苍白色（不是黄色或蓝色）火焰，这是区分“氯气中点燃氢气”与其他燃烧现象的实验依据。燃烧产生的 HCl 遇到潮湿空气会形成白雾（盐酸小液滴），这也是现象之一。
例题 2
将点燃的氢气导管伸入盛有氯气的集气瓶中，观察到什么现象？写出反应方程式。
现象：导管口出现苍白色火焰，集气瓶瓶口有白雾产生。
原因：H2 在 Cl2 中燃烧，生成 HCl 气体，HCl 遇到瓶口外面潮湿的空气，迅速溶于水形成盐酸小液滴，表现为白雾。
反应方程式：
氯气与水的反应
将氯气通入水中，氯气部分溶于水并与水发生可逆反应，生成盐酸（HCl）和次氯酸（HClO）：
Cl2+H2O⇌HCl+HClO
这个反应是可逆反应（用 ⇌ 表示），在常温下不能进行到底，溶液中同时含有 Cl2、H+、Cl−、 等多种粒子。
氯气与水的反应是可逆反应，所以氯气不能被水完全吸收。若要除去混合气体中的氯气，应使用 NaOH 溶液而非水，因为 NaOH 与 Cl₂ 的反应不可逆，能将 Cl₂ 完全吸收。
氯气与碱的反应
氯气与 NaOH 溶液反应，生成 NaCl、NaClO 和水：
Cl2+2NaOH→NaCl+NaClO+H2O
工业上，用 Ca(OH)2（石灰乳）与氯气反应制备漂白粉。漂白粉的主要成分是 Ca(ClO)2（次氯酸钙）和 CaCl2 的混合物：
2Cl2+2Ca(OH)2→Ca(ClO)2+
例题 3
实验室里将少量氯气通入足量 NaOH 溶液中，再将所得溶液蒸干，最终得到的固体是什么？
氯气与 NaOH 反应：Cl2+2NaOH→NaCl+NaClO+H
氯水的成分与性质
将氯气通入水中所得到的溶液叫做氯水。氯水不是单一物质，而是含有多种粒子的混合物。
氯水的成分
新制氯水中存在以下几类粒子：
新制氯水呈浅黄绿色（含有 Cl₂），具有特殊气味，溶液显酸性（含 HCl 和 HClO）。久置后氯水逐渐变成无色，因为 HClO 见光分解，Cl₂ 也逐渐挥发和分解，最终氯水只剩稀盐酸。
氯水的化学性质
氯水具有多种化学性质，来源于其中的不同成分：
例题 4
将干燥的有色布条和湿润的有色布条，分别放入两支充满氯气的试管中，观察哪支布条会褪色？
湿润的布条会褪色，干燥的布条不褪色。
原因：氯气本身没有漂白能力，只有氯气与水反应生成的 HClO 才具有漂白性。湿润布条上的水与 Cl2 反应生成 HClO，从而将布条漂白；干燥布条上没有水，不能生成 HClO，所以不褪色。
次氯酸的性质
次氯酸（HClO）是氯气与水反应的产物之一，它的性质非常特殊，是高考中的重要考点。
次氯酸是一种弱酸，酸性比碳酸（H2CO3）还弱，即酸性强弱：HCl>H2CO。
这一性质决定了：向次氯酸钠（NaClO）溶液中通入 CO2，较强酸 H2CO3 能将较弱酸 从其盐中置换出来：
NaClO+CO2+H2O→NaHCO3
由于 HClO 酸性弱于 H₂CO₃，所以 CO₂ 能与 NaClO 溶液反应，但产物是 NaHCO₃ 而不是 Na₂CO₃，因为 HClO 的酸性也弱于 HCO₃⁻ 对应的酸性，即便如此，CO₂ 过量时仍只能生成 NaHCO₃。
次氯酸的不稳定性：
次氯酸在光照下容易分解，生成盐酸和氧气：
2HClO光照2HCl+O2
这就是为什么氯水（含 HClO）应避光保存，否则漂白能力会迅速下降；也解释了为什么久置的氯水会逐渐酸化——HClO 分解生成盐酸，溶液中 H+ 浓度升高。
例题 5
向 NaClO 溶液中通入足量 CO2，写出反应方程式，并说明为什么不能生成 Na2CO3。
反应方程式：
NaClO+CO2+H2O→NaHCO3
氯气的实验室制法
实验室中制备氯气，通常采用浓盐酸与二氧化锰在加热条件下反应：
MnO2+4HCl（浓）Δ
在这个反应中，MnO2 是氧化剂，浓盐酸既作还原剂（Cl− 被氧化为 Cl2），也提供酸性环境。
注意：必须使用“浓盐酸”，稀盐酸不能与 MnO₂ 在加热下反应生成 Cl₂，因为稀盐酸中 HCl 的浓度不足以被 MnO₂ 氧化。
实验装置与步骤
实验室制备和收集氯气的流程如下：
尾气处理
实验结束后，多余的氯气不能直接排入空气，必须用 NaOH 溶液进行尾气吸收：
Cl2+2NaOH→NaCl+NaClO+H2O
不能用水代替 NaOH 溶液处理尾气，因为 Cl₂ 与水的反应是可逆的，吸收不完全，会造成污染。只有与 NaOH 反应才能将 Cl₂ 完全吸收。
例题 6
实验室制备氯气时，为何要用饱和食盐水而非纯水除去氯化氢？
用纯水洗气时，虽然能溶解大部分 HCl，但同时也会大量溶解 Cl2（因为 Cl2 可溶于水），造成氯气损失，产量下降。饱和食盐水（含有大量 Cl）能有效抑制 的溶解（同离子效应），但 在饱和食盐水中溶解度大，仍能被充分吸收。因此饱和食盐水既能除去 ，又不会显著损失 。
氯化氢与盐酸
氯化氢（HCl）是无色、有刺激性气味的气体，在标准状况下密度比空气略大，极易溶于水（1 体积水能溶解约 500 体积 HCl），溶于水后即得盐酸。
盐酸的性质
盐酸是 HCl 的水溶液，属于强酸，完全电离：
HCl→H++Cl−
作为强酸，盐酸具有酸的通性：
浓盐酸在空气中会挥发出 HCl 气体，HCl 与空气中的水蒸气结合形成盐酸小液滴，产生白雾——这叫做“发烟”。盐酸的这一特性可以帮助判断溶液是否为浓盐酸。
氯化氢的喷泉实验
氯化氢极易溶于水，利用这一性质可以做“喷泉实验”：将充满 HCl 气体的圆底烧瓶倒置，下方连接盛有水（加酚酞）的烧杯，打开活塞，水立即喷入瓶中，形成红色喷泉（因 HCl 溶于水后呈酸性，酚酞不变色；若水中已加 NaOH 和酚酞则为红色喷泉）。
例题 7
将充满 HCl 的圆底烧瓶倒置，导管插入含有酚酞的 NaOH 溶液中，打开活塞后发生喷泉，溶液从无色变红色。请解释变红的原因。
HCl 大量溶于水后，烧瓶内气压骤降，外界大气压将 NaOH 溶液压入烧瓶，发生喷泉。进入烧瓶的是含酚酞的 NaOH 溶液，NaOH 溶液显碱性，酚酞遇碱变红，因此溶液变为红色。（若 HCl 气体大量溶解后，NaOH 被消耗完且 HCl 过量，溶液则会从红色退回无色。）
氯离子的检验
在溶液中检验 Cl−（氯离子），是化学实验中的基本操作，方法固定：
检验步骤：
- 取少量待测溶液于试管中；
- 加入适量稀硝酸（HNO3）酸化；
- 再滴加硝酸银（AgNO3）溶液。
现象与判断：
若出现白色沉淀，且该沉淀不溶于稀硝酸，则证明溶液中含有 Cl−。
反应方程式：
AgNO3+HCl→AgCl↓+HNO3
离子方程式：
Ag++Cl−→AgCl↓
加入 AgNO₃ 之前，必须先用稀硝酸（而非稀盐酸或稀硫酸）酸化，目的是排除 CO₃²⁻、SO₄²⁻ 等干扰离子（它们也能与 Ag⁺ 生成白色沉淀，但 Ag₂CO₃ 和 Ag₂SO₄ 能溶于稀硝酸，而 AgCl 不溶于稀硝酸）。用稀盐酸酸化则会引入 Cl⁻，造成干扰。
例题 8
某溶液中可能含有 Na+、Cl−、SO42−、。现加入足量稀硝酸后，无气泡产生；再加入 溶液，出现白色沉淀，且沉淀不溶于稀硝酸。请判断溶液中一定存在、一定不存在哪些离子？
加入稀硝酸后无气泡，说明溶液中不含 CO32−（若有 CO32− 与酸反应会产生 CO 气泡）。
氯气与氯化物的转化关系
掌握氯元素各种化合物之间的转化规律，可以帮助我们用更少的记忆量解决更多的问题。
氯元素转化的核心规律：Cl₂ 是“中心物质”，既能向氯化物（HCl、NaCl）方向转化，也能形成含 +1 价氯的次氯酸（HClO）和次氯酸盐（NaClO）。HClO 是氯气与水反应的关键产物，也是漂白性的来源。
练习题
第1题
下列关于氯气性质的说法，正确的是（ ）
A. 干燥的氯气能使湿润的有色布条褪色
B. 氯气溶于水后，溶液中只有 HCl 和 HClO 两种分子
C. 氯气与 NaOH 溶液反应是不可逆的，可以完全吸收氯气
D. 铁在氯气中燃烧生成 FeCl2
答案：C
A 错误：干燥的氯气本身无漂白性，能漂白的是 HClO，需要有水才能生成 HClO。干燥的氯气不能使有色布条褪色。
B 错误：氯水中同时含有 Cl2 分子、H2O 分子、 分子，以及 、、 等离子，并非只有两种分子。
第2题
向新制氯水中加入少量 Na2CO3 固体，下列说法正确的是（ ）
A. 溶液中 Cl2 的浓度增大
B. 溶液的漂白性减弱
C. 溶液中 HClO 的浓度增大
D. 加入 Na2CO3 与 HCl 和 HClO 均发生反应
答案：B
向氯水中加入 Na2CO3，碳酸钠与氯水中的盐酸（HCl）发生中和反应：
Na
第3题
检验某溶液中是否含有 Cl−，正确的操作步骤是（ ）
A. 直接加入 AgNO3 溶液，观察是否有白色沉淀
B. 先加稀盐酸酸化，再加 AgNO3 溶液
C. 先加稀硝酸酸化，再加 AgNO3 溶液，观察是否有不溶于稀硝酸的白色沉淀
D. 先加 AgNO3 溶液，再用稀盐酸洗涤沉淀
答案：C
检验 Cl− 的正确步骤：先用稀硝酸酸化（排除 CO32−、SO4 等干扰离子），再加 溶液，若出现白色沉淀且不溶于稀硝酸，则证明有 。
第4题
将少量 Na2O2 固体加入氯水中，下列关于溶液变化的描述，正确的是（ ）
A. 溶液中 Cl2 浓度增大，漂白性增强
B. 溶液中 HClO 完全不变
C. 溶液漂白性先增强后减弱，最终消失
D. 溶液颜色变浅甚至褪色，最终溶液可能不含 HClO
答案：D
将 Na2O2 加入氯水中，Na2O2 先与水反应：
第5题（计算题）
实验室用 MnO2 与足量浓盐酸加热制备氯气，若反应中消耗 MnO2 共 8.7 g，求：
（1）参与反应的 HCl 的物质的量；
（2）生成 Cl2 在标准状况下的体积。
解题过程：
MnO2 的摩尔质量为 87 g/mol，
n(MnO2)=
第6题（计算题）
将足量氯气通入 200 mL 浓度为 1 mol/L 的 NaOH 溶液中，充分反应。
（1）求消耗 Cl2 的物质的量；
（2）求反应后溶液中 NaCl 和 NaClO 的物质的量。
解题过程：
n(NaOH)=0.2 L×1 mol/L=0.2 mol
“足量氯气”与 NaOH 溶液反应，NaOH 全部被消耗：