鹵素詳細(xì)性質(zhì)

1、 第十四章鹵素之教案14-1鹵素的通性一：鹵素元素性質(zhì)的變化規(guī)律14-1.1:總結(jié)鹵素元素在價(jià)電子構(gòu)型，常見(jiàn)氧化態(tài)，電離勢(shì)，電子親合勢(shì)，電負(fù)性，X-的水合能等性質(zhì)方面的變化規(guī)律（C級(jí)掌握）14-1.2:為什么鹵素元素的常見(jiàn)氧化態(tài)均為奇數(shù)而少有偶數(shù)?（B級(jí)掌握）解:鹵素元素價(jià)電子軌道排布式為:ns2npx2npy2npzl.當(dāng)失去電子時(shí),首先是npz1上的這個(gè)電子失去而顯+1氧化態(tài).繼續(xù)失電子時(shí)，因同一原子軌道中的兩個(gè)電子性質(zhì)相同，所以同時(shí)失去而依次顯+3,+5和+7氧化態(tài)，而得到1個(gè)電子顯-1,所以其氧化態(tài)均為奇數(shù).14-1.3:從F-I,為什么其X-的水合能依次增大（即放熱依次減?。?？（C級(jí)

2、掌握）解:因離子的水合能大小與離子的Z/r值有關(guān).此值越大，離子水合能絕對(duì)值越大，放出的熱量越多.而從F-到I-隨著離子半徑的依次增大，其Z/r值依次減小，則水合能（均為負(fù)值）依次增大.14-1.4:為什么鹵素單質(zhì)都是雙原子分子？（B級(jí)掌握）鹵素單質(zhì)有同素異形體嗎?為什么？（A級(jí)掌握）解:因鹵素元素最外層已有7個(gè)電子，只要獲得或共用1個(gè)電子即可滿(mǎn)足8電子構(gòu)型的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，而與另一原子組成雙原子分子剛好滿(mǎn)足穩(wěn)定構(gòu)型，所以鹵素單質(zhì)是雙原子分子.由于鹵素元素之間成鍵的方式只有一種，即共用一對(duì)電子，所以不可能出現(xiàn)同素異形體.二：氟的特殊性：（C級(jí)重點(diǎn)掌握）（1）電子親合勢(shì)：FVC114-1.5:為什么F

3、的電子親合勢(shì)反而小于Cl的？（C級(jí)掌握）解:這是因?yàn)榉拥陌霃胶苄?，核周?chē)碾娮釉泼芏容^大，當(dāng)它接受外來(lái)一個(gè)電子時(shí)，電子間的斥力較大，這一斥力部分地抵消了氟原子獲得一個(gè)電子成為氟離子時(shí)所放出的能量，使氟的電子親合勢(shì)反而比氯的電子親合勢(shì)小倣出能量?。?（2）解離能:叮卩14-1.6:解釋X分子的解離能從Cl到I依次減小的現(xiàn)象，說(shuō)明為什么F的卻反小于Cl的？（C級(jí)掌握）22222解:隨著原子半徑的增大，核對(duì)最外層電子的吸引力減弱，導(dǎo)致形成的X-X鍵鍵能減弱,所以解離能從C12到I2依次減小.但氟原子的半徑很小，核周?chē)碾娮釉泼芏容^大，當(dāng)它與另一氟原子相互靠攏成鍵時(shí),由于電子云之間的斥力較大，部分

4、地抵消了兩個(gè)氟原子成鍵所放出的能量，使得F-F鍵鍵能小于C1-C1鍵，所以F2的離解能小于C12的.（3）F2是單質(zhì)中最強(qiáng)的氧化劑。14-1.72：F的電子親合勢(shì)不是最大,為什么F2是單質(zhì)中最強(qiáng)的氧化劑？（B級(jí)掌握）解:通過(guò)計(jì)算下列兩過(guò)程的ArH后進(jìn)行比較可得出結(jié)論：F2f2F-（aq）過(guò)程放出的熱量大于C12-2C1-（aq）的,說(shuō)明前過(guò)程更易進(jìn)行，所以F2的氧化性最強(qiáng).（4）氟化物的穩(wěn)定性最高14-1.8:為什么氟化物的穩(wěn)定性都很高，難以分解？（B級(jí)掌握）解:這是由于與氟結(jié)合的其它元素原子半徑一般較大或它的最外電子層沒(méi)有孤對(duì)電子,則電子之間的斥力減小了，于是氟原子半徑小，有效核電荷大的因素

5、占優(yōu)勢(shì)，使得F原子與別的元素形成的鍵鍵能均較大，所以氟化物與其它相應(yīng)的鹵化物比總是最穩(wěn)定的.三：鹵素的存在（了解）在自然界不能以游離態(tài)存在，而是以穩(wěn)定的鹵化物形式存在。14-2鹵素單質(zhì)一：?jiǎn)钨|(zhì)的物理性質(zhì)（C級(jí)掌握）鹵素單質(zhì)的物理性質(zhì)性質(zhì)氟氯漠碘通常聚集狀態(tài)氣氣氣氣條件顏色淡黃黃綠紅棕紫黑毒性劇毒毒性大毒毒性較小14-2.1:根據(jù)上表總結(jié)鹵素單質(zhì)的顏色，密度，熔沸點(diǎn)，離解能，標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)等的變化規(guī)律，并從理論上解釋之.（C級(jí)重點(diǎn)掌握）解:鹵素單質(zhì)的熔沸點(diǎn)，密度等物理性質(zhì)按F-Cl-Br-I的順序依次遞增.這是因?yàn)檫@些分子都是非極性分子，分子間的結(jié)合力為色散力.隨著分子量的增大，分子的變形性逐漸增

6、大，分子間的色散力也逐漸增強(qiáng)，則分子間作用力依次增強(qiáng)，即熔沸點(diǎn)，密度等也就依次遞增鹵素單質(zhì)的顏色隨著分子量的增大依次加深.這是因?yàn)樵邴u素元素中，從氟到碘外層電子從基態(tài)被激發(fā)到較高能級(jí)所需的能量逐漸減少，故對(duì)可見(jiàn)光的吸收逐漸向波長(zhǎng)較長(zhǎng)（即能量較低）的部分移動(dòng).氟吸收能量大波長(zhǎng)短的紫光而顯黃色，而碘吸收能量小波長(zhǎng)長(zhǎng)的黃光而顯紫色.氯，溴分子吸收能量介于氟，碘之間，它們顯現(xiàn)的顏色也在二者之間.離解能除F2例外從C1-I依次減小,而標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)值依次減小因?yàn)閄-X之間的鍵能依次減小，所以離解能依次減小.雖然離解能依次減?。‵2除外），但因X-的水合能從F-I其絕對(duì)值依次減小，即放出的能量減少，所以過(guò)程

7、X2X-（aq）放出的熱量從F-I依次減少，所以標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)依次減小,氧化性依次減弱.14-2.2:為什么鹵素單質(zhì)在有機(jī)溶劑中的溶解度比在水中大?（C級(jí)掌握）為什么碘在不同有機(jī)溶劑中呈現(xiàn)不同的顏色？（B級(jí)掌握）解:因鹵素單質(zhì)分子都是非極性分子，因此在極性溶劑中（如水中）溶解度不大.而有機(jī)溶劑一般為極性較低或非極性溶劑，根據(jù)相似相溶原理,X2在有機(jī)溶劑中的溶解度更大碘在極性有機(jī)溶劑中形成溶劑化物，呈現(xiàn)出棕色或棕紅色，而在非極性溶劑或極性很弱的溶劑中以分子狀態(tài)存在，呈現(xiàn)與碘蒸氣相同的紫色.二：補(bǔ)充知識(shí)（一）臨界溫度，臨界壓力，超臨界現(xiàn)象（B級(jí)了解）（1）當(dāng)把溫度降低到一定值之下，然后加壓力可實(shí)現(xiàn)氣

8、體的液化，但是在這個(gè)溫度以上，無(wú)論加多大的壓力，氣體均不能液化，這個(gè)溫度叫臨界溫度（Tc）；在臨界溫度時(shí)，使氣體液化所需的最小壓力叫臨界壓力（Pc）。（2）超臨界現(xiàn)象的應(yīng)用（課外興趣題）（二）物質(zhì)顏色產(chǎn)生的原因（B級(jí)掌握）物質(zhì)產(chǎn)生顏色是因?yàn)樗鼈儾煌潭鹊匚樟丝梢?jiàn)光（白光）中某些波段的光而顯示出該光的互補(bǔ)光顏色.如果物質(zhì)吸收了所有可見(jiàn)光而不反射，則為黑色;全部反射掉光顯白色;全部透過(guò)或者吸收紫外，紅外光均為無(wú)色.為什么物質(zhì)又會(huì)選擇性地吸收某些波段的波?這是因?yàn)槲镔|(zhì)的分子或原子內(nèi)會(huì)發(fā)生電子吸收光子能量而在不同能級(jí)之間躍遷,結(jié)果導(dǎo)致物質(zhì)顏色的產(chǎn)生.物質(zhì)顏色與吸收光的近似關(guān)系表吸收光1|波長(zhǎng)(nm)

9、750-650650-600600-580580-560560-500500-490490-480480-450450-400顏色紅橙黃淡黃（綠）綠藍(lán)綠綠藍(lán)藍(lán)紫物質(zhì)顏色藍(lán)綠綠藍(lán)藍(lán)紫紫紅紅橙黃淡黃（綠）三：?jiǎn)钨|(zhì)的化學(xué)性質(zhì)（C級(jí)掌握）（1）與金屬，非金屬的作用鹵素單質(zhì)均具有氧化性，且從f2i2氧化性依次減弱,所以反應(yīng)程度也依次減弱.（2）與水、堿的反應(yīng)1）與水發(fā)生兩類(lèi)反應(yīng)：X+HO=2H+2X-+1/2O（1）X+HO=H+X-+HXO（2）2222反應(yīng)劇烈程度：FClBr12222F2按（1）式進(jìn)行,Cl2，Br2，I2按（2）式進(jìn)行.它為歧化反應(yīng)，是可逆的.溶液的pH值增大，平衡向右移動(dòng)。2）

10、X：在堿性條件下的歧化反應(yīng)：（C級(jí)重點(diǎn)掌握）X+20H-X-+X0-+HO（X=Cl、Br）2222氟與堿的反應(yīng)和其它鹵素不同，其反應(yīng)如下：當(dāng)堿溶液較濃時(shí)，則OF被分解放出0。22在酸性介質(zhì)中：X0-+5X-+6H+=3X反應(yīng)的平衡常數(shù)：K=2X109,K=1X1038,K=1ClBrI（3）鹵素間的置換反應(yīng)（C級(jí)重點(diǎn)掌握）Cl+2X-=X+2Cl-（X=Br,I）22Br+2I-=I+2Br-222F2+3H0.6X1044冷31+6OH-2I-+IO-+22F+20H-(2%)=2F-2+40H-=4F-+I+6HO=22O+2HO222HIO+10HC135C1214-2.3:請(qǐng)指出鹵素

11、單質(zhì)在水中和堿液中的主要存在形式以及相關(guān)的方程式（C級(jí)重點(diǎn)掌握）3OF23H02+H02解:在水中,F2立即與H20反應(yīng)生成HF和02,在堿液中也反應(yīng)生成F-，02，H20.X2（X=Cl，Br，I）溶解于水中以水合X2分子的形式存在,且部分與水反應(yīng)生成HX和HX0.而在堿性溶液中均會(huì)歧化生成X-和X0-（I2為I-和I03-）.（有關(guān)的反應(yīng)見(jiàn)前述）14-2.4:當(dāng)用濕潤(rùn)的KI-淀粉試紙檢驗(yàn)Cl2氣時(shí)，試紙先變藍(lán)后藍(lán)色很快消失,為什么？（C級(jí)掌握）解:因先有反應(yīng)：2C12+2I-=I2+2C1-I2遇淀粉變蘭.而產(chǎn)物I2與C12又可反應(yīng)生成無(wú)色的HI03,所以蘭色又消失.5C12+I2+6H2

12、0=2HI03+10HC114-2.5:向同時(shí)含有I-和Br-以及CC1的試管中不斷滴加氯水,請(qǐng)指出CC1層顏色的變化情況，并解釋44現(xiàn)象和寫(xiě)出方程式（B級(jí)掌握）解:CC14層首先變?yōu)樽仙缓鬅o(wú)色，最后為橙紅色.因?yàn)槭紫确磻?yīng)的是：2I-+C12=I2+2C1-然后是：5C12+I2+6H20=2HI03+10HC1最后是：C12+2Br-=Br2+2C1-四：?jiǎn)钨|(zhì)的制備和用途（了解）1。氟的制備：工業(yè)上由電解氟氫化鉀（KHF2）的無(wú)水HF溶液制得.2KHF2電解2KF+H2+F22。氯的制備：工業(yè)上用電解NaCl飽和溶液制得，另一產(chǎn)物為NaOH。2NaCl+2H0電解H+Cl+2NaOH22

13、23。溴的制備：工業(yè)上從海水中用Cl2把Br-置換出來(lái)。4。碘的制備：以自然界的碘酸鈉與還原劑NaHSO3反應(yīng)得到。14-3鹵素的化合物14-3-1鹵化氫和氫鹵酸一：鹵化氫性質(zhì)變化規(guī)律及理論解釋?zhuān)?）物理性質(zhì)14-3.1:總結(jié)鹵化氫的熔沸點(diǎn)，溶解度,氣化熱，鍵能等物理性質(zhì)的變化規(guī)律,并從理論上加以解釋?zhuān)–級(jí)解：熔沸點(diǎn)，水中溶解度和氣化熱依HCl-HBr-HI的順序依次增加.因?yàn)镠X分子雖為極性分子，但色散力為主要分子間力.而從HCl-HI分子體積增大，變形性增大，則分子間力增大,熔沸點(diǎn)和氣化熱依次增大.因從Cl-I元素電負(fù)性依次減小，原子半徑依次增大,H-X的鍵能依次減小，所以溶解度依次增大;

14、而分子偶極距，鍵能，水合熱依HCl-HBr-HI的順序依次減小.（2）穩(wěn)定性和還原性14-3.2:總結(jié)HX的穩(wěn)定性和還原性變化規(guī)律，并定性解釋之.（C級(jí)重點(diǎn)掌握）解:穩(wěn)定性按HF-HI的順序依次減弱.因?yàn)閺腍-F到H-I鍵能依次減弱，鍵越易打斷，穩(wěn)定性就越差.還原性按F-Cl-Br-I的順序依次增強(qiáng).因隨著X半徑的增大,原子核對(duì)最外層電子的約束力減弱，最外層電子越容易失去，所以還原性就越強(qiáng).14-3.3:試解釋KI暴露在空氣中易變黃,而KCl在空氣中則較穩(wěn)定？（C級(jí)掌握）解:因I-離子具有較強(qiáng)的還原性,可被空氣中的02氧化產(chǎn)生I2,所以變黃.而Cl-的還原性較弱,02不能氧化之，所以在空氣中可

15、穩(wěn)定存在.14-3.4:有三種白色固體,可能是NaCl,NaBr,NaI.試用簡(jiǎn)便方法加以鑒別.（C級(jí)掌握）如果是這三種固體的混合物,如何分離它們？（B級(jí)掌握）解:分別取三種固體配成溶液，加入少量CCl4,然后滴加氯水并震蕩,CCl4層變?yōu)樽霞t色的試管為NaI;變?yōu)槌燃t色的為NaBr;變?yōu)榈S色的為NaCl.把混合物配成溶液，加入AgNO3使其沉淀完全.分離出沉淀后首先加入6mol/L氨水使沉淀充分溶解，則AgCl溶解于氨水（因形成Ag（NH3）2+配離子）進(jìn)入溶液相，而AgBr和AgI留在固相中.再向固體加入Na2S2O3溶液,AgBr溶于該溶液中（因生成Ag（S2O3）23-配離子），而A

16、gI不溶.最后AgI可溶于KCN溶液得到I-.（3）酸性14-3.5:除HF夕卜,HX均為強(qiáng)酸，且酸性按HCl-HBr-HI的順序依次增強(qiáng),為什么？（B級(jí)掌握）解:方法一:從穩(wěn)定性和鍵能的角度解釋?zhuān)驈腍F到HI,H-X之間的鍵能依次減小，則打破此鍵形成H+和X-就越容易，即酸性就越強(qiáng).方法二:從熱力學(xué)角度分析可以得到滿(mǎn)意的答案.根據(jù)AG0=H0-TAS0,其中AHO可以通過(guò)下列熱力學(xué)循環(huán)實(shí)現(xiàn)：HX（aq）HW+Xtaq）AH?H+（g）Ji哺曲其中:AHIe為HX的去水化焓（與水化焓的數(shù)值相同,符號(hào)相反）；為HX的離解能（D）,也稱(chēng)鍵能;H30為H的電離勢(shì)（I）;H4e為X的電子親合勢(shì)；AH

17、5。為H+的水合熱;H60為X-的水合熱把上述各項(xiàng)數(shù)據(jù)代入上式可算出AHe的數(shù)值.現(xiàn)將AHe,過(guò)程的熵變Ase和能量項(xiàng)TASe以及由它們計(jì)算出的自由能變化AGe,再根據(jù)AGe=-RTlnK關(guān)系式算出的Ka值,一并列于下表中.二：氟化氫的特殊性（C級(jí)重點(diǎn)掌握）（1）物理性質(zhì)14-3.6:為什么氟化氫的熔沸點(diǎn)和氣化熱等性質(zhì)比HC1的反常的高？（C級(jí)掌握）解:因其分子間存在氫鍵形成締合分子有關(guān).氟化氫在氣態(tài)，液態(tài)和固態(tài)時(shí)都有不同程度的締合.在固態(tài)時(shí),氟化氫由無(wú)限長(zhǎng)的鋸齒形長(zhǎng)鏈組成.因此熔化或氣化時(shí)除需打破正常的分子間力外，還需打破氫鍵,所以熔沸點(diǎn)等反常的高.（2）酸性14-3.7:為什么在酸濃度低時(shí)

18、,HF的酸性與一般弱酸的性質(zhì)相同，但酸濃度高時(shí),HF電離度反常地增大而成為強(qiáng)酸？（B級(jí)掌握）解:在酸濃度低時(shí)，其具有一般弱酸的性質(zhì)，即酸濃度越稀,HF電離度越大.但在酸濃度高時(shí)，正常弱酸的電離度是很小的.而HF在濃溶液中表現(xiàn)出反常,一部分F-離子通過(guò)氫鍵與未離解的HF分子形成締合離子，如HF2-、H2F3-、H3F4-等。HF+F-=HF2-K=5.1濃溶液：2HF+H2O=H3O+HF2-其中,HF2-離子是一弱堿,比水合F-離子穩(wěn)定,使上式平衡向右移動(dòng)從而使氫氟酸的電高度增大.當(dāng)濃度大于5molL-1時(shí),氫氟酸已經(jīng)是相當(dāng)強(qiáng)的酸.三：鹵化氫的制備和用途（了解）14-3-2鹵化物鹵素互化物多鹵

19、化物一：鹵化物（了解）鹵素與電負(fù)性較小的元素形成的化合物叫做鹵化物主要分為金屬鹵化物（既有共價(jià)型又有離子型）和非金屬鹵化物（屬共價(jià)型）二：鹵素互化物（A級(jí)了解）由兩種鹵素組成的二元化合物稱(chēng)為鹵素互化物。用XX表示。n為1、3、5、7（n的值隨r/r和中nxx心鹵原子X(jué)的氧化數(shù)的增大而增加），X的電負(fù)性比X的大。XXn的化學(xué)活潑性比x2的大（除f2外），不穩(wěn)定，是氧化劑。nICl+HO=HCl+HIO（或HIO）BrF+3HO=5HF+HBrO23523一些鹵素互化物分子的空間構(gòu)型如下圖所示，它們的結(jié)構(gòu)可用價(jià)層電子對(duì)互斥理論說(shuō)明。FFClF3（變形T型）IF,變形四方錐）IF,五角雙錐）三：多鹵

20、化物（B級(jí)了解）金屬鹵化物與鹵素單質(zhì)或鹵素互化物加合所生成的化合物稱(chēng)為多鹵化物多鹵化物通常是離子化合物.CsBr+IBr=CsIBr2KI+I=KI23這類(lèi)化合物穩(wěn)定性差，當(dāng)受熱時(shí)可以生成簡(jiǎn)單的金屬鹵化物和鹵素單質(zhì)或鹵素互化物。14-3-4氧化物和含氧酸及其鹽一：氧化物（一般了解）二：含氧酸及其鹽的通性1。含氧酸根的結(jié)構(gòu)（B級(jí)掌握）各種鹵酸根離子結(jié)構(gòu)見(jiàn)下圖。高鹵酸根正四面體型）I常離子正八面體型）次鹵醴根直線(xiàn)型）亞崗酸根晴型）鹵酸根（三角錐型）14-3.8:請(qǐng)指出鹵素的含氧酸根XO-,XO-,XO-,XO-,IO5-的雜化類(lèi)型和離子空間構(gòu)型，并說(shuō)明它們的相對(duì)2346穩(wěn)定性（B級(jí)掌握）離子X(jué)0-

21、X02-X03-X04-I065-雜化類(lèi)型sp3sp3sp3sp3sp3d2雜化軌道空間構(gòu)型四面體四面體四面體正四面體正八面體離子空間構(gòu)型直線(xiàn)角型三角錐型正四面體正八面體穩(wěn)定性低低中等高高2。含氧酸的酸性變化規(guī)律（C級(jí)重點(diǎn)掌握）A）從上到下酸性遞減：HClOHBrOHIOB）同一元素，氧化數(shù)越高，酸性越強(qiáng)：HClOVHClOVHClOVHClO（H10例外）234566 3。含氧酸的穩(wěn)定性變化規(guī)律（C級(jí)重點(diǎn)掌握）A）從上到下穩(wěn)定性依次減弱（但HXO3的相反：HClO3VHBrO3VHIO3）B）同一元素，氧化數(shù)越高，酸越穩(wěn)定：HClOVHClOVHClOVHC1023414-3.9:從理論上解

22、釋含氧酸的穩(wěn)定性變化規(guī)律（B級(jí)掌握）解:因從HC1O到HIO,其X-O鍵的鍵能依次減弱，鍵斷裂容易，則穩(wěn)定性就依次減弱.而同一元素的含氧酸，氧化態(tài)越高，含氧酸的結(jié)構(gòu)對(duì)稱(chēng)性越高，所含的X-O鍵的數(shù)量也越多，所以斷鍵越難,則穩(wěn)定性就越高.4。含氧酸的氧化性變化規(guī)律（C級(jí)重點(diǎn)掌握）A）從上到下，一般第四周期的含氧酸氧化性均大于上下兩周期的含氧酸：HC1OVHBrOHI033B）同一元素，氧化數(shù)越高，其氧化性反而越低例如：HC1OHC1OHC1OHC1O2345。含氧酸及其對(duì)應(yīng)的鹽的性質(zhì)比較（C級(jí)重點(diǎn)掌握）A）穩(wěn)定性：鹽酸如：NaC1OHC1OB）氧化性：鹽V酸如:NaClOVHClOC）還原性：鹽酸如：NaC1OHC1O14-3.10:解釋含氧酸及其對(duì)應(yīng)的鹽在穩(wěn)定性，氧化性,還原性的規(guī)律（B級(jí)掌握）解:因H+的極化能力大于一般的陽(yáng)離子，其對(duì)含氧酸根的極化作用越大，則物質(zhì)穩(wěn)定性越差，所以鹽的穩(wěn)定性高于相應(yīng)的酸.因在氧化還原反應(yīng)中，含氧酸中的H+般參與反應(yīng)，且其濃度越高,含氧酸的氧化性越強(qiáng)，所以酸的氧化性高于相應(yīng)的鹽.同理，在堿性條件下，物質(zhì)的還原性增強(qiáng)，所以含氧酸鹽的還原性高于相應(yīng)的酸.