鹵素單質(zhì)的性質(zhì)

鹵素單質(zhì)的性質(zhì)第一頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期日第十七章鹵素17～1鹵素單質(zhì)17～1～1物理性質(zhì)17～1～2化學(xué)性質(zhì)與水的反應(yīng)與金屬的反應(yīng)與非金屬的反應(yīng)與H2的反應(yīng)與某些化合物的反應(yīng)第二頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期日2·鹵素在自然界的存在形式

課本P5811·鹵素包括

氟F氯Cl溴Br碘I砹At

因?yàn)轫潦欠派湫栽?，且?shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)較少，在本節(jié)中就不予以討論了簡單了解第三頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期日小資料氟的發(fā)現(xiàn)是一篇悲壯的歷史氟是鹵族中的第一個元素，但發(fā)現(xiàn)得最晚。從1771年瑞典化學(xué)家舍勒制得氫氟酸到1886年法國化學(xué)家莫瓦桑分離出單質(zhì)氟經(jīng)歷了100多年時間。在此期間，戴維、蓋·呂薩克、諾克斯兄弟等很多人為制取單質(zhì)氟而中毒，魯耶特、尼克雷因中毒太深而獻(xiàn)出了自己的生命。莫瓦?？偨Y(jié)了前人的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，他認(rèn)為，氟活潑到無法電解的程度，電解出的氟只要一碰到一種物質(zhì)就能與其化合。如果采用低溫電解的方法，可能是解決問題的一個途徑。經(jīng)過多次實(shí)驗(yàn)，1886年6月26日，莫瓦桑終于在低溫下用電解氟氫化鉀與無水氟化氫混合物的方法制得了游離態(tài)的氟。第四頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期日性質(zhì)F２Cl２Br２I２聚集態(tài)氣氣液固顏色淡黃黃綠紅棕紫黑劇毒毒性大有毒毒性較小沸點(diǎn)熔點(diǎn)密度

溶解性大大大1~1物理性質(zhì)大毒性第五頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期日元素符號FClBrI價電子層結(jié)構(gòu)2s22p5

3s23p5

4s24p5

5s25p5

主要氧化數(shù)–1,0–1,0,+1,+3,+4,+5,+7–1,0,+1,+3,+5,+7–1,0,+1,+3,+5,+7電子親和能/(kJ·mol–1)328.16324.54295。15分子離解能/（kJ·mol–1）157

194153電負(fù)性(Pauling)3.983.162.962.66243348.57第六頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期日溶解度：F2劇烈地分解水水中：Cl2、Br2、I2溶解度較小，分別稱氯水、溴水、碘水有機(jī)溶劑：Br2可溶于乙醇、乙醚、氯仿、CCl4、CS2，隨濃度不同顯示黃色→棕紅色KI和碘化物：黃→棕黃→棕紅I2溶于乙醇、乙醚、酯等呈棕色或紅棕色（溶劑合物）第七頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期日從上到下原子序數(shù)增加氣態(tài)液態(tài)固態(tài)半徑，相對分子質(zhì)量增加，色散力增大熔沸點(diǎn)增高分子排列緊密程度增加，密度增大鹵素單質(zhì)結(jié)構(gòu)性質(zhì)規(guī)律第八頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期日鹵素基態(tài)原子的價電子層結(jié)構(gòu)是ns2np5，有7個價電子，與稀有氣體8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)相比，僅缺少一個電子，因此鹵素原子都有獲得一個電子形成氧化數(shù)為—1價額負(fù)離子傾向，從而鹵素表現(xiàn)出非金屬元素特征。1～2化學(xué)性質(zhì)鹵素單質(zhì)是強(qiáng)氧化劑，其中F2的氧化性最強(qiáng)，隨原子序數(shù)增大，氧化能力逐漸變?nèi)?。這是由于F半徑特別小，電負(fù)性大，F(xiàn)—F鍵能小等因素影響的結(jié)果。鹵素單質(zhì)的強(qiáng)化型表現(xiàn)在以下幾個方面：第九頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期日1~2~1與水的反應(yīng)鹵素與水發(fā)生兩類重要的化學(xué)反應(yīng)。第一類：鹵素置換水中氧的反應(yīng)X2+H2O==2H++2X_+1/2O2

第二類：鹵素的歧化反應(yīng)

X2+H2O==2H++2X_+HXO從熱力學(xué)角度上看，氟、氯、溴單質(zhì)都能進(jìn)行<1>反應(yīng)，而且氧化能力依次減弱，碘不能置換水中的氧，相反，水中溶解的氧氣能將I－氧化為單質(zhì)碘。但考慮到動力學(xué)因素，氯、溴對水的氧化反應(yīng)速率很慢，以致于無實(shí)際意義。氯、溴、碘與水主要發(fā)生第二類反應(yīng)。第十頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期日2F2+2NaOH==2NaF+OF2↑+H2O2F2+4NaOH==4NaF+O2+H2OCl2+2NaOH==NaCl+NaClO+H2O3Cl2+6NaOH==5NaCl+NaClO3+3H2OBr2+NaOH==NaBr+NaBrO+H2O

Br2+NaOH==NaBr+NaBrO3+H2O鹵素與NaOH的反應(yīng)

>75oC低于室溫3I2+6NaOH==5NaI+NaIO3+3H2O00C左右50-800C常用溴水和氯水來吸收NaOH不同堿度不同溫度第十一頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期日1～2～2與金屬的反應(yīng)F2在任何溫度下都可與金屬直接化合，生成高價氟化物通常很猛烈，伴隨著燃燒和爆炸。F2與Cu，Ni，Mg作用時由于金屬表面生成一層致密氟化物保護(hù)膜而中止反應(yīng)。所以F2可以儲存在Cu，Ni，Mg或其合金制成的容器中。Cl2也能與各種金屬作用，反應(yīng)較為強(qiáng)烈，但有些反應(yīng)要加熱。Ca在通常情況下就能與Cl2作用；Na、Fe、Cu、Sn等只有在加熱的情況下才與Cl2作用，Cl2還能使變價的金屬氧化成高價。干燥的Cl2不與Fe反應(yīng)，所以Cl2可以再鐵罐中儲存或運(yùn)輸。第十二頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期日2Fe+3X2=2FeX3

（X為FClBr）Fe+I2=FeI2Br2和I2在常溫下只能與活潑的金屬作用，與不活潑的金屬只有在加熱的條件下才發(fā)生反應(yīng)。Eg：與Fe的反應(yīng)(I的氧化性比較弱

I-<Fe3+)第十三頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期日1～2～3與非金屬的反應(yīng)

F2

除O2,N2，稀有氣體He和Ne外，F(xiàn)2可與所有非金屬（氫單獨(dú)討論）作用，直接化合成高價氟化物。在低溫下可與C,Si，S，P猛烈反應(yīng)，產(chǎn)生火焰，生成氟化物。大多數(shù)氟化物具有揮發(fā)性。Cl2也能與大多數(shù)非金屬直接反應(yīng)，但不及F2激烈。Cl2與S的反應(yīng)2S(s)+Cl2(g)=S2Cl（l）<紅黃色液體>S(s)+Cl2(g)(過量)=SCl2(l)<深紅色發(fā)煙液體>第十四頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期日Cl2與P的反應(yīng)2P(s)+3Cl(g)=2PCl3(l)2P(s)+5Cl(g)(過量)=2PCl5(g)Br2和I2

可與許多非金屬反應(yīng)，但不如F2、Cl2激烈，一般多形成低價化合物。2P(s)+3Br2=2PBr3（l）2P(s)+3I2=2PI3（s）【上述反應(yīng)應(yīng)控制在干燥條件下，否則會發(fā)生水解反應(yīng)】<無色發(fā)煙液體><無色發(fā)煙液體><淡黃色固體><紅色>第十五頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期日2P+3Br2+6H2O==

2H3PO3+6HBr↑

2P+3I2+6H2O

==2H3PO3+6HI↑

這類反應(yīng)比較劇烈，適宜溴化氫和碘化氫的制取，把溴逐滴加在磷和少許水的混合物上或把水滴加在磷和碘的混合物上。了解一下第十六頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期日與非金屬的另一類反應(yīng)就是鹵素之間的置換

氯水與溴化鈉溶液反應(yīng)

NaBr溶液CCl4氯水溴的四氯化碳溶液（下層橙色）氯氣能把溴從其化合物中置換出來結(jié)論活潑性Cl2>Br2Cl2+2NaBr=2NaCl+Br2第十七頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期日

溴水與碘化鉀溶液反應(yīng)

KI溶液碘的四氯化碳溶液(下層紫色）CCl4溴水Br2+2KI=2KBr+I2溴單質(zhì)能把碘從碘化物中置換出來結(jié)論Br2>I2活潑性

第十八頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期日溶劑溶質(zhì)水汽油或苯(比水輕)四氯化碳(比水重)溴黃→橙色橙→橙紅橙→橙紅碘黃→淺棕淡紫→紫紅

紫紅溴和碘在水和有機(jī)溶劑中的顏色比較溫故一下第十九頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期日1～2～4與H2的反應(yīng)H2(g)+F2(g)=2HF(g)【很穩(wěn)定】低溫暗處，劇烈反應(yīng)，放出大量的熱，導(dǎo)致爆炸鹵素活潑性的差別最突出的表現(xiàn)在它們與氫氣的相互反應(yīng)上H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)【較穩(wěn)定】光照或加熱，立即反應(yīng)，并爆炸H2(g)+Br2(g)=2HBr(g)【易分解】以Pt為催化劑，加熱到350℃緩慢反應(yīng)H2(g)+I2(g)=2HI(g)【更易分解】催化劑并不斷加熱緩慢反應(yīng)HX穩(wěn)定性漸弱反應(yīng)能力漸弱第二十頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期日1、下列關(guān)于鹵族元素的說法中不正確的是：（）

A、單質(zhì)的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)隨核電荷數(shù)的增加逐漸升高；B、單質(zhì)的顏色隨核電荷數(shù)的增加逐漸加深；C、單質(zhì)與水反應(yīng)的劇烈程度隨核電荷數(shù)增加逐漸減弱；D、氫化物的穩(wěn)定性隨核電荷數(shù)增加逐漸增強(qiáng)。

2．砹是核電荷數(shù)最大的鹵族元素，推測砹及其化合物最不可能具有的性質(zhì)是（）

A．HAt很不穩(wěn)定B．砹是白色固體

C．AgAt不溶于水D．砹易溶于某些有機(jī)溶劑

3.若用X代表F、Cl、Br、I四種鹵族元素，下列屬于它們共性反應(yīng)的是（）

A.X2+H22HX

B.X2+H2OHX+HXO

C.2Fe+3X22FeX3

D.X2+2NaOHNaX+NaXO+H2ODBA練習(xí)一下第二十一頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期日1～2～5與某些化合物的反應(yīng)與H2S的反應(yīng)CO(g)+Cl2(g)=COCl2(g)【Br2也可發(fā)生】X2+H2S=2HBr+S(X2為Cl2,Br2,I2)

與CO的反應(yīng)[碳酰氯(COCl2)俗稱光氣，無色高毒性氣體]第二十二頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期日F2在一定溫度下與硫酸鹽，亞硫酸鹽，硫代硫酸鹽作用生成硫酸氟。eg：NaSO4+2F2==SO2F2+NaF+O23X2+8NH3=6NH4X+N2(X2為F2，Cl2，Br2)

與有機(jī)物的反應(yīng)取代，加成反應(yīng)

與鹽的反應(yīng)

與氨的反應(yīng)第二十三頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期日特殊性1）氟單質(zhì)的特性F2是自然界中氧化性最強(qiáng)的非金屬單質(zhì),若把氟氣通入碘化鉀溶液中，大家猜一猜會看到什么現(xiàn)象？寫出有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式思考F2+2KI=2KF+I22F2+2H2O=4HF+O2[小深化]氟氣首先同碘化鉀液中的水劇烈反應(yīng)第二十四頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期日2、碘的特性[小深化]

碘（I2）遇淀粉變藍(lán)色（碘的鑒定反應(yīng)）

注意：碘化鉀溶液加入淀粉溶液，不變藍(lán)色。第二十五頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期日鹵素的用途鹵素在工業(yè)生產(chǎn)、大眾生活領(lǐng)域和科學(xué)研究中有著廣泛的用途SF6是很穩(wěn)定的氣體，在高溫下也不分解，因此可作為理想的氣體絕緣材料。大量的氟氣用于制取氟的有機(jī)化合物，如氟利昂-12(CCl2F2)用于制冷劑，CCl3可用作殺蟲劑，CBr2F2可用作滅火劑。液態(tài)氟也是火箭、導(dǎo)彈和發(fā)射人造衛(wèi)星方面所用的高效燃料。氟：第二十六頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期日氯氣或氯氧化物用于漂白或殺菌，如用于造紙額紙漿的漂白、纖維織物的漂白等，同時可起到殺菌的作用。單質(zhì)氯還常作為氧化劑和取代試劑，廣泛應(yīng)用于有機(jī)化學(xué)的合成反應(yīng)中。氯乙烯(CH2=CHCl)自身可以聚合，形成聚氯乙烯(PVC)大量用于制造商用塑料。氯：第二十七頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期日溴主要運(yùn)用于制備有機(jī)溴化物，這些有機(jī)溴化物可用作殺蟲劑，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中廣泛使用。溴還用于制備燃料和化學(xué)中間體。溴可與氯配合使用，應(yīng)用于水的處理和殺菌。和氯相同，溴也具有天然漂白作用。大量的溴用于制造染料，生產(chǎn)照相用的光敏物質(zhì)溴化銀，醫(yī)藥中用作鎮(zhèn)靜劑和安眠藥的溴化鈉、溴化鉀以及無機(jī)溴酸鹽。溴的另一個主要用途是制取二溴乙烷(C2H4Br2),它可作為抗震汽油的添加劑，提高發(fā)動機(jī)的工作效率。溴：第二十八頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期日碘廣泛用于制藥、照相、橡膠制造、有機(jī)碘化物的制備等方面。有機(jī)碘化物在有機(jī)化學(xué)中占總要地位。碘和碘化鉀的酒精溶液既碘酒用作消毒劑，可用來處理外部創(chuàng)傷。碘仿（CHI3)用作防腐劑。碘是維持甲狀腺正常功能所必需的元素，因此碘化物可以防止和治療甲狀腺腫大。碘化銀用于制造照相軟片并那個可作為人工降雨時的造云的“晶種”。碘：第二十九頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期日F2C