卤素1氯气：物理性质、化学性质及相关反应、闻气方法全解析
与金属反应时，如 Cu + Cl₂ = CuCl₂，实验现象为铜在氯气中剧烈燃烧，集气瓶中充满棕黄色的烟，一段时间后，集气瓶内壁附着有棕黄色物质。色为固体粉末。往集气瓶内添加少量蒸馏水后，棕黄色固体粉末溶解并形成绿色溶液，接着继续加水，溶液变为蓝色。2Na + CI2 反应生成 2NaCI，实验现象是有白烟产生。这表明在点燃或灼热的条件下，金属都能和氯气反应，生成相应的金属氯化物。其中，像变价金属（如 Cu、Fe）与氯气反应时会呈现高价态（分别生成 CuCl2、FeCl3）。在常温、常压下，干燥的氯气不能和铁发生反应，所以可以用钢瓶来储存和运输液氯。“烟”是固体小颗粒分散到空气中形成的物质。例如铜在氯气中燃烧，产生的棕黄色烟是 CuCl2 晶体小颗粒；钠在氯气中燃烧，产生的白烟是 NaCl 晶体小颗粒等。（2）与氢气反应，H2 + Cl2 反应生成 2HCl。注意在不同条件下情况有所不同。
H2 与 C12 均能发生反应，不过反应条件存在差异，反应现象也有所不同。在点燃的情况下，纯净的 H2 能够在 C12 中安静地燃烧，会发出苍白色的火焰，反应所产生的气体在空气中会形成白雾，并且有小液滴出现；而在强光照射下，H2 与 C12 的混合气体则会发生爆炸。物质的燃烧并非一定要有氧气参与，任何发光、发热的剧烈化学反应都属于燃烧，像金属铜、氢气在氯气中燃烧等情况就是如此。“雾”是由小液滴悬浮在空气中而形成的物质；“烟”则是固体小颗粒分散到空气中所形成的物质，要留意“雾”与“烟”的区别。H2 与 Cl2 反应生成的 HCI 气体带有刺激性气味，极易溶于水。HCI 的水溶液被称作氢氯酸，俗称盐酸。在与水反应时，其离子方程式为：CI2。
C1₂与 H₂O 反应的方程式为：+ H₂O = H⁺ + CI⁻ + HCIO，这表明该反应是 C1₂的自身氧化还原反应。在这个反应中，CI₂既充当氧化剂又充当还原剂，而 H₂O 仅作为反应物。在常温下，1 体积水大约能溶解 2 体积的氯气，所以新制氯水呈现黄绿色。同时，部分溶解在水中的 C1₂会与 H₂O 反应生成 HCI 和 HCIO。因此，新制氯水是一种包含三种分子（C1₂、HCIO、H₂O）和四种离子（H⁺、Cl⁻、CIO⁻和水电离产生的少量 OH⁻）的混合物。基于此，新制氯水具有以下性质：具有酸性（因为有 H⁺），具有漂白作用（因为含有 HCIO），具有 Cl 的性质，也具有 C1₂的性质。新制氯水中含有较多的 CI₂、HCIO，而久置氯水由于 C1₂不断与 H₂O 反应以及 HClO 分解等原因，其性质会发生变化。
IO 持续分解，这会导致溶液中的 C12 和 HCIO 逐渐减少，同时 HCI 逐渐增多。溶液的 pH 会逐渐变小，最终溶液变为稀盐酸，此时溶液的 pH 小于 7。C12 本身并不具备漂白作用，真正起到漂白作用的是 C12 与 H20 反应生成的 HCIO。所以干燥的 C12 无法使干燥的有色布条褪色，而含有水蒸气的 C12 能够使干燥布条褪色，或者说干燥的 C12 可以使湿布条褪色。需要注意“氯水”与“液氯”的区别，氯水是混合物，液氯是纯净物。（4）与碱反应。在常温下，氯气与碱溶液反应的化学方程式的通式为：氯气加上可溶碱生成金属氯化物、次氯酸盐和水。重要的反应有：C12 + 2NaOH = NaCI + NaCIO + H2O 或 CI2 + 2OH-= CI-+CIO-+H2O。
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当该反应用于实验室制 C12 时，可用于吸收多余的 CI2（尾气吸收）。2CI2 + 2Ca(OH)2 = Ca(C1O)2 + CaCb + 2H2O，这表明 CI2 与石灰乳 Ca(OH)2 的悬浊液或消石灰能发生反应，此反应是工业上生产漂粉精或漂白粉的原理。漂粉精和漂白粉是混合物，其主要成分是 Ca(CIO)2 和 CaCb，有效成分是 Ca(C1O)2。次氯酸盐比次氯酸稳定。漂粉精和漂白粉用于漂白时，通常先与其他酸反应，如：Ca(CIO)2+2HCI = CaCI2+2HCIO。漂粉精和漂白粉露置于潮湿的空气中易变质，所以必须密封保存，相关反应的化学方程式为：Ca(CIO)2 + CO2
H2O 与某种物质反应会生成 CaCO3 和 J 。由此可知，漂粉精和漂白粉具备漂白、消毒的作用。氯气有多种用途，比如杀菌消毒、制盐酸、制漂粉精和漂白粉、制造氯仿等有机溶剂和各种农药。次氯酸（HCIO）是一元弱酸，其酸性比 H2CO3 还弱，属于弱电解质，在新制氯水中主要以 HCIO 分子形式存在，所以在书写离子方程式时应保留其化学式形式。HCIO 不稳定，容易分解，在光照时分解速率会加快，相关的化学方程式为：2HCIO = 2H + + 2CI - + O2 f ，所以 HCIO 是一种强氧化剂。HCIO 能够杀菌，自来水常常用氯气来杀菌消毒（目前已逐渐用 C1O2 代替）。HCIO 能使某些染料和有机色素褪色。
将氯气通入石蕊试液中，试液会先变红，之后又会褪色。在实验室制取氯气时，利用氧化性比氯气强的氧化剂，像二氧化锰、高锰酸钾、氯酸钾、次氯酸钙等，将浓盐酸中的氯离子氧化，从而制取氯气。因为反应物 MnO₂是固体，浓盐酸是液体，并且反应需要加热，所以应选用“固+液加热型”的气体发生装置。所需的仪器主要包含圆底烧瓶（或蒸馏烧瓶）、分液漏斗、酒精灯、双孔橡胶塞以及铁架台（带铁夹、铁圈）等。
应注意的问题：加热时，需要小心且不停地移动火焰，以此来控制反应温度。当氯气出来速度较快时，可以暂停加热。要防止加强热，不然会使浓盐酸里的氯化物挥发出来。
CI⁻的检验方法是：向待检溶液中加入 AgNO₃溶液，接着再加入稀 HNO₃，若产生了白色沉淀，那么原待检液中就含有 C1⁻。需要注意的是，不能加入盐酸进行酸化，以防止引入 C1⁻（若要酸化，可以使用稀 HNO₃）。如果待检液中同时含有 SO₄²⁻或 SO₃²⁻，那么就不能用 HNO₃酸化的 AgNO₃溶液来检验 C1⁻，因为会生成 Ag₂S。
固态物质不经液态而直接变成气态的现象叫做升华。
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质可用于分离和提纯单质碘。（3）溴（Br₂）、碘（I₂）较难溶于水，却容易溶于汽油、苯、四氯化碳、酒精等有机溶剂。医疗上所用的碘酒，是碘（溶质）溶解在酒精（溶剂）中形成的溶液。借助与水互不相溶的有机溶剂，能够将溴（Br₂）、碘（I₂）从溴水、碘水中提取出来（此过程称为萃取）。卤素单质的化学性质：（1）卤素的原子结构以及元素性质的相似性和递变性。氟（F）、氯（Cl）、溴（Br）、碘（I）的核电荷数不同，原子结构存在相似性，最外层电子数均为 7 个。卤素化学性质具有相似性，氟只有 -1 价，其余卤素有 -1、+1、+3、+5、+7 价。单质都具有强氧化性，是强氧化剂。单质均能与氢气化合生成卤化氢气体，也能与金属单质化合生成金属卤化物。单质都能与水、强碱反应，溴（Br₂）、碘（I₂）的反应与氯（Cl₂）类似。
10. 卤素单质与水的反应：2F₂ + 2H₂O = 4HF + O₂（置换反应），注意将 F₂通入某物质的水溶液中，F₂先跟 H₂O 反应，如将 F₂通入 NaCl 的水溶液中，同样发生上述反应。
等等。X 为氯（Cl）、溴（Br）、碘（I）时，有 X₂ + H₂O = HX + HXO。（4）卤素单质间的置换反应。新制且饱和的 2NaBr + Cl₂ = 2NaCl + Br₂，2Br⁻ + Cl₂ = 2Cl⁻ + Br₂，加入 CCl₄并振荡后，液体分层，上层是含有 NaCl 的水层，无色；下层是溶有 Br₂的 CCl₄层，显橙色。新制且饱和的 2NaI + Cl₂ = 2NaCl + I₂，2I⁻ + Cl₂ = 2Cl⁻ + I₂，将反应后的溶液加热蒸干灼烧，生成的 I₂升华，所以残留的固体为 NaCl（Cl₂足量时）或 NaCl 和 NaI 的混合物（Cl₂不足量时）。2NaI + Br₂ = 2NaBr + I₂。
加入 CCI4 并振荡后，液体出现分层情况。上层是含有 NaBr 的水层，其颜色为无色；下层是溶有 I2 的 CCI4 层，呈现紫红色。将反应后的溶液进行加热蒸干灼烧操作，生成的 I2 会升华，所以残留的固体在 Br2 足量时为 NaBr，在 Br2 不足量时为 NaBr 和 NaI。F2 与 NaX（熔融状态）反应会生成 2NaF + X2（X = C1、Br、I）。需要注意的是，将 F2 通入含 Cl、Br 或 I 的水溶液中，不会发生卤素间的置换反应，而是 F2 与 H20 发生反应。碘单质（I2）具有特定的化学特性，I2 与淀粉溶液反应会生成蓝色溶液，利用这一特性可以用来检验 I2 的存在，因为只有单质碘（I2）遇淀粉才会显蓝色，其他价态的碘不具备此性质。
氟化氢与 SiO2 反应：SiO2 + 4HF = SiF4↑ + 2H2O。需注意，此反应是 HF 的特性，换成 HCl 则与 SiO2 不反应。氢氟酸具有腐蚀玻璃的特性，可用于玻璃刻字。氢氟酸需要保存在铅制容器或塑料容器中。（2）制法为 CaF₂ + H₂SO₄（浓）= 2HF↑ + CaSO₄，此反应不能在玻璃器皿中进行，原因何在？CaF₂是萤石的主要成分，它不溶于水，是氟元素的重要资源。碘的化合物有 KIO3（碘酸钾）、KI 等。人体中的碘主要存在于甲状腺内，若人体缺碘，就会患甲状腺肿症（大脖子病）。为防止碘缺乏病，最方便、有效的方法是食用加碘盐，通常加入的是碘酸钾。需强调的是，X-的还原性逐渐增强；HXO4 酸性逐渐减弱；HF 有剧毒且能腐蚀玻璃；HClO 有漂白性；HF 无感光性；HBr、HI 有还原性，HBr、HI 不可用浓硫酸制取。
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