氯气对眼睛和呼吸系统的黏膜有极强的刺激性。如与潮湿空气接触则生成初生态氧，并形成盐酸。由于两者的存在致使机体组织发生严重的炎症。在肺中可发生淤血和水肿。3.5×10-6时可感到臭味;15ppm时对眼睛和呼吸道有刺激作用，并感到疼痛、咳嗽、窒息感及胸部紧束感;50×10-6可引起严重损害，有胸痛、吐粘痰及咯血;100×10-6时，瞬间就可以引起呼吸困难，发绀;1000×10-6时立即死亡。对皮肤也有强刺激性，有时在面部等处可见氯唑疮。
氯气在空气中不燃。但一般可燃物大都能在氯气中燃烧，就像在氧气中燃烧一样。一般易燃性气体或蒸气也都能与氯气形成爆炸性混合物。氯气能与许多化学品如乙炔、松节油、乙醚、氨、燃料气、烃类、氢气、金属粉末等猛烈反应发生爆炸或生成爆炸性物质。它几乎能与金属和非金属都起腐蚀作用。大鼠吸入LC50：293×10-6×1h;小鼠吸入LC50：137×10-6×1h;狗吸入LC50：800×10-6×30min;猫吸入LC50：(280～630)×10-6×1h。
消防人员必须穿戴防毒面具与全身防护服。需关闭钢瓶阀门，切断气流，以消杀火势。用水保持火场容器冷却，并用水喷淋保护去关闭阀门的人员。急救：应使吸入气体的患者脱离污染区，安置休息并保暖，严重者送医院抢救。眼睛受刺激用水冲洗，严重的就医诊治。皮肤接触先用水冲洗，再用肥皂彻底洗涤。如产生灼伤须就医诊治。
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