第二节氯及其化合物

本节学习目标

能从原子结构和化合价变化解释 $C l_{2}$ 的强氧化性。
掌握 $C l_{2}$ 与金属、非金属、水和碱的反应，能描述现象并书写方程式。
理解新制氯水的成分、 $H C l O$ 的弱酸性、强氧化性和不稳定性。
掌握漂白液、漂白粉的制备、有效成分、起效原理、保存和安全使用。
能按气体性质设计氯气的发生、净化、干燥、收集和尾气处理装置。
掌握 $C l^{-}$ 的检验方法，能识别并排除 $C O_{3}^{2 -}$ 等干扰。

核心知识点讲解

一、知识对象与物质情境

氯在海水中主要以 $C l^{-}$ 形式存在。氯原子最外层有 7 个电子，容易得到 1 个电子形成稳定的 $C l^{-}$ ：

C l + e^{-} = C l^{-}

$C l_{2}$ 因此是活泼的非金属单质和强氧化剂。其性质既带来盐酸、漂白剂、消毒剂等重要用途，也带来毒性和环境风险；学习时要同时关注反应原理、实验安全和合理使用。

二、核心概念与物质分类

物质	类别或状态	氯的化合价	关键性质
$C l_{2}$	非金属单质，黄绿色有毒气体	$0$	强氧化性，能溶于水并部分反应
$H C l$	氢化物，水溶液为强酸	$- 1$	水中完全电离，无漂白性
$H C l O$	弱酸，只存在于水溶液中	$+ 1$	强氧化性、漂白和消毒，不稳定
$N a C l O$	次氯酸盐	$+ 1$	漂白液有效成分，较 $H C l O$ 稳定
$C a (C l O)_{2}$	次氯酸盐	$+ 1$	漂白粉、漂粉精的有效成分
$C l^{-}$	氯离子	$- 1$	可用酸化的 $A g N O_{3}$ 溶液检验

液氯是液态 $C l_{2}$ ，属于纯净物；氯水是 $C l_{2}$ 的水溶液，属于混合物。两者不能混同。

三、关键规律、反应原理与方程式

1. $C l_{2}$ 与金属、非金属反应

2 N a + C l_{2} Δ 2 N a C l

2 F e + 3 C l_{2} Δ 2 F e C l_{3}

C u + C l_{2} Δ C u C l_{2}

氯气氧化性较强，能把铁直接氧化到 $+ 3$ 价。纯净 $H_{2}$ 在 $C l_{2}$ 中安静燃烧，发出苍白色火焰，生成的 $H C l$ 遇空气中的水蒸气形成白雾：

H_{2} + C l_{2} 点燃 2 H C l

燃烧的本质是剧烈的、发光放热的氧化还原反应，不一定有 $O_{2}$ 参加。

2. $C l_{2}$ 与水反应

C l_{2} + H_{2} O ⇌ H C l + H C l O

该反应中氯元素从 $0$ 价同时变为 $- 1$ 价和 $+ 1$ 价，是歧化反应。新制氯水中含有 $C l_{2}$ 、 $H_{2} O$ 、 $H C l O$ 三种分子和 $H^{+}$ 、 $C l^{-}$ 、 $C l O^{-}$ 、 $O H^{-}$ 等离子，其中 $C l O^{-}$ 、 $O H^{-}$ 含量很少。

$H C l O$ 的三条性质要分清：弱酸性决定它部分电离；强氧化性决定杀菌、消毒、漂白；不稳定性决定氯水要避光保存：

2 H C l O 光照 2 H C l + O_{2} ↑

3. $C l_{2}$ 与碱反应

冷的稀 $N a O H$ 溶液吸收 $C l_{2}$ ：

C l_{2} + 2 N a O H = N a C l + N a C l O + H_{2} O

离子方程式为：

C l_{2} + 2 O H^{-} = C l^{-} + C l O^{-} + H_{2} O

用冷的石灰乳制漂白粉：

2 C l_{2} + 2 C a (O H)_{2} = C a (C l O)_{2} + C a C l_{2} + 2 H_{2} O

漂白粉的主要成分是 $C a (C l O)_{2}$ 和 $C a C l_{2}$ ，有效成分是 $C a (C l O)_{2}$ 。它与空气中的 $C O_{2}$ 和水反应生成 $H C l O$ ：

C a (C l O)_{2} + C O_{2} + H_{2} O = C a C O_{3} ↓ + 2 H C l O

酸性条件可促进次氯酸盐生成 $H C l O$ ，但含氯消毒剂绝不能与酸性洁厕剂混用，因为可能产生有毒 $C l_{2}$ 。

4. 氯气的实验室制法

M n O_{2} + 4 H C l (浓) Δ M n C l_{2} + C l_{2} ↑ + 2 H_{2} O

离子方程式为：

M n O_{2} + 4 H^{+} + 2 C l^{-} Δ M n^{2 +} + C l_{2} ↑ + 2 H_{2} O

该反应必须使用浓盐酸并加热；稀盐酸与 $M n O_{2}$ 通常不能制得 $C l_{2}$ 。浓盐酸中部分 $C l^{-}$ 被氧化， $M n O_{2}$ 中 $+ 4$ 价锰被还原为 $M n^{2 +}$ 。

5. $C l^{-}$ 的检验

先加稀硝酸酸化，再加 $A g N O_{3}$ 溶液，生成不溶于稀硝酸的白色 $A g C l$ 沉淀：

A g^{+} + C l^{-} = A g C l ↓

若直接加 $A g N O_{3}$ ， $C O_{3}^{2 -}$ 也会形成浅色沉淀而干扰判断：

2 A g^{+} + C O_{3}^{2 -} = A g_{2} C O_{3} ↓

稀硝酸可使 $A g_{2} C O_{3}$ 溶解：

A g_{2} C O_{3} + 2 H^{+} = 2 A g^{+} + C O_{2} ↑ + H_{2} O

四、典型转化模型与分析方法

含氯物质可用化合价主线组织：

C l^{-} (- 1) ⇌ C l_{2} (0) ⇌ H C l O 或 C l O^{-} (+ 1)

分析含氯反应时：先标氯元素化合价；再判断氧化还原方向；随后结合酸碱环境确定存在形态；最后用现象和方程式验证。氯水题还应先判断“新制或久置、光照或避光、干燥或湿润”。

五、实验现象、装置与证据

1. 漂白实验

干燥有色纸条放入干燥 $C l_{2}$ 中通常不明显褪色；湿润有色纸条会褪色，因为水参与生成 $H C l O$ 。鲜花含水，也会被干燥 $C l_{2}$ 漂白。酸碱指示剂遇氯水时可能先因酸性变色，随后被 $H C l O$ 氧化褪色。

2. 制气装置设计

氯气制备的完整流程为：

发生装置 → 除去 HCl → 干燥 → 向上排空气法收集 → NaOH 溶液吸收尾气

发生：固液加热型，浓盐酸和 $M n O_{2}$ 加热。
除杂：可用饱和食盐水除去 $H C l$ ，并减少 $C l_{2}$ 在水中的溶解。
干燥：用浓硫酸，不能用碱石灰等会与 $C l_{2}$ 反应的干燥剂。
收集： $C l_{2}$ 密度大于空气且能与水反应，采用向上排空气法。
尾气：用 $N a O H$ 溶液吸收，不能直接排放。

3. $C l^{-}$ 检验的证据链

实验表达要完整：“取少量待测液于试管中，先滴加适量稀硝酸酸化，再滴加 $A g N O_{3}$ 溶液；若产生不溶于稀硝酸的白色沉淀，则含有 $C l^{-}$ 。”仅写“加入硝酸银有白色沉淀”证据不足。

六、题型应用与迁移

氯水成分题：根据新制、久置、光照、滴加试剂等条件判断粒子变化。
装置评价题：按反应物状态、杂质、气体密度与溶解性、毒性逐段判断。
漂白消毒题：必须指出真正作用物质为 $H C l O$ ，并联系强氧化性。
安全题：含氯消毒剂避光、密封、阴凉保存，不能与酸混合。
检验题：把操作、试剂顺序、现象、结论和离子方程式写全。

重点梳理

1. $C l_{2}$ 的强氧化性

看到铁在氯气中燃烧、氢气在氯气中燃烧或氯气置换卤素离子等情境，应从氯元素得到电子分析。氯气与变价金属反应常生成高价氯化物，例如 $F e C l_{3}$ 。

2. $H C l O$ 的三重性质

弱酸性用于判断电离程度，强氧化性用于解释漂白消毒，不稳定性用于解释氯水久置失效和避光保存。答题时不要只写“有漂白性”，应写“ $H C l O$ 具有强氧化性，能氧化有色物质或病菌中的有机物”。

3. 氯气制备的系统思维

装置题不是背固定图，而是依据气体性质逐段选择：状态和条件决定发生装置；杂质性质决定净化；密度和溶解性决定收集；毒性决定尾气处理。

4. 检验 $C l^{-}$ 必须排除干扰

先用稀硝酸酸化的目的不是“提供酸性环境”这么简单，而是把 $C O_{3}^{2 -}$ 等能与 $A g^{+}$ 形成沉淀的离子转化，避免假阳性；不能用盐酸酸化，因为会引入 $C l^{-}$ 。

难点突破

1. 新制氯水与久置氯水

光照时 $H C l O$ 分解，促使 $C l_{2} + H_{2} O ⇌ H C l + H C l O$ 向右移动。久置后 $C l_{2}$ 和 $H C l O$ 减少， $H^{+}$ 、 $C l^{-}$ 相对增多，漂白性减弱，酸性增强，最终接近稀盐酸。

2. 漂白与酸碱中和的区别

酚酞红色褪去可能有两种原因：酸与 $O H^{-}$ 中和使溶液不再显碱性； $H C l O$ 氧化酚酞使其永久失色。可在褪色后的溶液中再滴加 $N a O H$ ：若红色恢复，主要是中和；若不恢复，说明酚酞已被氧化。

3. 歧化反应中的双重角色

$C l_{2}$ 与碱反应时，一部分氯从 $0$ 价降为 $- 1$ 价，另一部分升为 $+ 1$ 价，因此 $C l_{2}$ 既是氧化剂又是还原剂。不能因为整体只有一种反应物含氯就只判断一种角色。

例题讲解

例题一：装置评价

某同学用 $M n O_{2}$ 和浓盐酸制备干燥、纯净的 $C l_{2}$ 。请写出装置顺序、各洗气瓶试剂及尾气处理方法。

题眼： 生成气体中含 $H C l$ 和水蒸气； $C l_{2}$ 有毒、密度比空气大、能与水和碱反应。

分析路径： 发生后先除酸性杂质 $H C l$ ，再干燥；若先干燥再用水溶液除杂，气体会重新带入水蒸气。

答案： 固液加热发生装置 $i g h t a r r o w$ 饱和食盐水洗气除 $H C l$ $i g h t a r r o w$ 浓硫酸干燥 $i g h t a r r o w$ 向上排空气法收集 $i g h t a r r o w$ $N a O H$ 溶液吸收尾气。发生反应为：

M n O_{2} + 4 H C l (浓) Δ M n C l_{2} + C l_{2} ↑ + 2 H_{2} O

反思： 洗气装置顺序按“先除杂、后干燥”确定；尾气吸收剂必须能有效反应且不能产生新的有毒气体。

例题二：氯水性质探究

向含酚酞的稀 $N a O H$ 溶液中逐滴加入新制氯水，红色最终褪去。如何判断褪色是中和还是漂白造成的？

答案： 取褪色后的少量溶液，再滴加 $N a O H$ 溶液。若红色恢复，说明原褪色主要因 $H^{+}$ 中和 $O H^{-}$ ；若仍不显红色，说明酚酞已被 $H C l O$ 氧化。实际情境中两种作用也可能同时发生，结论应依据现象表述。

易错点整理

常见错误表现	错因分析	正确处理步骤
认为干燥 $C l_{2}$ 能直接漂白干纸	忽略生成 $H C l O$ 需要水	先判断材料是否含水，再解释漂白现象
把氯水当作液氯	混淆混合物与纯净物	氯水是水溶液，液氯是液态 $C l_{2}$
检验 $C l^{-}$ 时用盐酸酸化	盐酸引入待检离子	使用稀硝酸酸化
用石灰水代替石灰乳制漂白粉	忽视工业制备所需浓度和产量	方程式与工艺条件写冷的石灰乳
氯气尾气用水吸收	$C l_{2}$ 在水中溶解有限且会逸出	用 $N a O H$ 溶液吸收
制氯气用稀盐酸	忽略氧化还原反应条件	必须写浓盐酸并加热

考点考证点整理

考点一：氯气性质和氯水成分

出题思路：给出有色纸条、鲜花、指示剂、光照氯水或金属燃烧现象。
关键条件：干燥或湿润；新制或久置；光照或避光。
解答要点：确定真正作用粒子；写出 $C l_{2}$ 与水及 $H C l O$ 分解方程式；联系酸性和强氧化性。
易扣分点：把漂白归因于 $C l_{2}$ 或 $H C l$ ；漏写可逆符号；忽略久置变化。

考点二：漂白剂的制备、使用与安全

出题思路：以漂白液、漂白粉、游泳池消毒或清洁剂混用为情境。
关键条件：有效成分、酸碱环境、光照、密封情况。
解答要点：指出次氯酸盐生成 $H C l O$ 后发挥强氧化作用；说明避光、密封、阴凉保存和禁止与酸混用。
易扣分点：把主要成分等同于有效成分；只写“有毒”而无方程式或原理。

考点三：氯气制备与装置设计

出题思路：装置排序、试剂选择、气密性检查、净化干燥和尾气处理。
关键条件：固液加热；生成物中的杂质； $C l_{2}$ 密度、溶解性和毒性。
解答要点：按发生—除杂—干燥—收集—尾气处理说明；写浓盐酸和加热条件。
易扣分点：洗气顺序颠倒；使用会与 $C l_{2}$ 反应的干燥剂；漏处理尾气。

考点四： $C l^{-}$ 检验

出题思路：未知溶液检验、试剂评价或干扰离子分析。
关键条件：是否含 $C O_{3}^{2 -}$ 等干扰；酸化试剂能否引入 $C l^{-}$ 。
解答要点：取样、稀硝酸酸化、滴加 $A g N O_{3}$ 、观察白色沉淀、写离子方程式。
易扣分点：缺少取样；试剂顺序和作用不清；仅凭白色沉淀直接下结论。

练习题

基础训练

描述纯净 $H_{2}$ 在 $C l_{2}$ 中燃烧的现象，并写出方程式。
写出 $C l_{2}$ 与水、冷的稀 $N a O H$ 溶液反应的方程式。
说明干燥有色纸条和湿润有色纸条遇干燥 $C l_{2}$ 时现象不同的原因。
写出检验 $C l^{-}$ 的操作、现象和离子方程式。

巩固训练

新制氯水在阳光下放置一段时间，其漂白性和酸性如何变化？说明原因。
为什么实验室制 $C l_{2}$ 时不能用稀盐酸，也不能用排水法收集？
漂白粉的主要成分和有效成分分别是什么？写出其在潮湿空气中起效的方程式。
判断正误：燃烧必须有氧气参加； $C l_{2}$ 与 $N a O H$ 反应时只作氧化剂。

提升训练

实验室需制取常温下体积为 $400 mL$ 的 $C l_{2}$ ，其密度为 $2.91 g \cdot L^{- 1}$ 。理论上至少需要多少克 $M n O_{2}$ ？假设反应完全， $M (C l_{2}) = 71 g \cdot mo l^{- 1}$ ， $M (M n O_{2}) = 87 g \cdot mo l^{- 1}$ 。
“84”消毒液的有效成分为 $N a C l O$ 。写出其与盐酸混合产生 $C l_{2}$ 的离子方程式，并从化合价角度说明氧化剂和还原剂。

练习题答案

发出苍白色火焰，生成气体在空气中形成白雾。 $H_{2} + C l_{2} 点燃 2 H C l$ 。
$C l_{2} + H_{2} O ⇌ H C l + H C l O$ ； $C l_{2} + 2 N a O H = N a C l + N a C l O + H_{2} O$ 。
湿润纸条含水， $C l_{2}$ 与水反应生成具有强氧化性的 $H C l O$ ，有色物质被氧化而褪色；干纸条缺少水，不能充分生成 $H C l O$ 。
取少量待测液，先加适量稀硝酸酸化，再滴加 $A g N O_{3}$ 溶液；若产生不溶于稀硝酸的白色沉淀，则含 $C l^{-}$ 。 $A g^{+} + C l^{-} = A g C l ↓$ 。
漂白性减弱、酸性增强。光照使 $2 H C l O 光照 2 H C l + O_{2} ↑$ ， $H C l O$ 减少而 $H C l$ 增多。
该反应需要浓盐酸提供足够的 $H^{+}$ 和 $C l^{-}$ ，稀盐酸通常不反应； $C l_{2}$ 能溶于水并与水反应，不能用排水法收集。
主要成分是 $C a (C l O)_{2}$ 和 $C a C l_{2}$ ，有效成分是 $C a (C l O)_{2}$ 。 $C a (C l O)_{2} + C O_{2} + H_{2} O = C a C O_{3} ↓ + 2 H C l O$ 。
两项都错误。 $H_{2}$ 可在 $C l_{2}$ 中燃烧；在歧化反应中 $C l_{2}$ 既作氧化剂又作还原剂。
$m (C l_{2}) = 0.400 L \times 2.91 g \cdot L^{- 1} = 1.164 g$ ， $n (C l_{2}) = 1.164/71 \approx 0.0164 mol$ 。由方程式知 $n (M n O_{2}) = n (C l_{2})$ ，所以 $m (M n O_{2}) \approx 0.0164 \times 87 = 1.43 g$ 。
$C l O^{-} + C l^{-} + 2 H^{+} = C l_{2} ↑ + H_{2} O$ 。 $C l O^{-}$ 中 $+ 1$ 价氯降为 $0$ 价，作氧化剂； $C l^{-}$ 中 $- 1$ 价氯升为 $0$ 价，作还原剂。不得将两类清洁剂混用。

Quartz 5

Explorer

第二节 氯及其化合物

第二节 氯及其化合物

本节学习目标

核心知识点讲解

一、知识对象与物质情境

二、核心概念与物质分类

三、关键规律、反应原理与方程式

1. Cl2​ 与金属、非金属反应

2. Cl2​ 与水反应

3. Cl2​ 与碱反应

4. 氯气的实验室制法

5. Cl− 的检验

四、典型转化模型与分析方法

五、实验现象、装置与证据

1. 漂白实验

2. 制气装置设计

3. Cl− 检验的证据链

六、题型应用与迁移

重点梳理

1. Cl2​ 的强氧化性

2. HClO 的三重性质

3. 氯气制备的系统思维

4. 检验 Cl− 必须排除干扰

难点突破

1. 新制氯水与久置氯水

2. 漂白与酸碱中和的区别

3. 歧化反应中的双重角色

例题讲解

例题一：装置评价

例题二：氯水性质探究

易错点整理

考点考证点整理

考点一：氯气性质和氯水成分

考点二：漂白剂的制备、使用与安全

考点三：氯气制备与装置设计

考点四：Cl− 检验

练习题

基础训练

巩固训练

提升训练

练习题答案

Graph View

Table of Contents

第二节氯及其化合物

第二节氯及其化合物

1. $C l_{2}$ 与金属、非金属反应

2. $C l_{2}$ 与水反应

3. $C l_{2}$ 与碱反应

5. $C l^{-}$ 的检验

3. $C l^{-}$ 检验的证据链

1. $C l_{2}$ 的强氧化性

2. $H C l O$ 的三重性质

4. 检验 $C l^{-}$ 必须排除干扰

考点四： $C l^{-}$ 检验