鹵素詳細(xì)性質(zhì)

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)鹵素元素在價電子構(gòu)型，常見氧化態(tài)，電離勢，電子親合勢，電負(fù)性，X-的水合能等性質(zhì)方面的變化規(guī)律（C級掌握）14-1.2:為什么鹵素元素的常見氧化態(tài)均為奇數(shù)而少有偶數(shù)?（B級掌握）解:鹵素元素價電子軌道排布式為:ns2npx2npy2npz1.當(dāng)失去電子時,首先是npz1上的這個電子失去而顯+1氧化態(tài).繼續(xù)失電子時，因同一原子軌道中的兩個電子性質(zhì)相同，所以同時失去而依次顯+3,+5和+7氧化態(tài)，而得到1個電子顯-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級掌握）鹵素單質(zhì)有同素異形體嗎?為什么？（A級掌握）解:因鹵素元素最外層已有7個電子，只要獲得或共用1個電子即可滿足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，即共用一對電子，所以不可能出現(xiàn)同素異形體.二：氟的特殊性：（C級重點(diǎn)掌握）（1） 電子親合勢：F<Cl14-1.5:為什么F的電子親合勢反而小于Cl的？（C級掌握）解:這是因?yàn)榉拥陌霃胶苄?，核周圍的電子云密度較大，當(dāng)它接受外來一個電子時，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電子成為氟離子時所放出的能量，使氟的電子親合勢反而比氯的電子親合勢?。ǚ懦瞿芰啃。?（2） 解離能:F2<Cl214-1.6:解釋X2分子的解離能從Cl2到I2依次減小的現(xiàn)象，說明為什么F2的卻反小于Cl2的？（C級掌握）解:隨著原子半徑的增大，核對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Cl2到I2依次減小.但氟原子的半徑很小，核周圍的電子云密度較大，當(dāng)它與另一氟原子相互靠攏成鍵時,由于電子云之間的斥力較大，部分地抵消了兩個氟原子成鍵所放出的能量，使得F-F鍵鍵能小于Cl-Cl鍵，所以F2的離解能小于Cl2的.（3） F2是單質(zhì)中最強(qiáng)的氧化劑。14-1.7；F的電子親合勢不是最大,為什么F2是單質(zhì)中最強(qiáng)的氧化劑？（B級掌握）解:通過計算下列兩過程的△rH后進(jìn)行比較可得出結(jié)論：離解能、屯子，親臺骨z］水吉能時、松區(qū)腳_泗一日頊①—r礦沖78.5-327.9-507=-756.5kj/mol【 j離麟能、f氣電子親臺贄e涅K含能,廠[?WC-121.2 —Cl(g)_3[|0Cl(aq)121.3-348.8-3E8=-595.5k.T/molF2—2F-（aq）過程放出的熱量大于Cl2—2Cl-（aq）的,說明前過程更易進(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有孤對電子，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占優(yōu)勢，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：單質(zhì)的物理性質(zhì)（C級掌握）鹵素單質(zhì)的物理性質(zhì)性 質(zhì)氟氯漠碘通常條件聚集狀態(tài)氣氣氣氣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)電極電勢等的變化規(guī)律，并從理論上解釋之.（C級重點(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)到較高能級所需的能量逐漸減少,故對可見光的吸收逐漸向波長較長（即能量較低）的部分移動.氟吸收能量大波長短的紫光而顯黃色，而碘吸收能量小波長長的黃光而顯紫色.氯，漠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Cl-I依次減小,而標(biāo)準(zhǔn)電極電勢值依次減小.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其絕對值依次減小，即放出的能量減少，所以過程X2—X-（aq）放出的熱量從F-I依次減少，所以標(biāo)準(zhǔn)電極電勢依次減小,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（一） 臨界溫度，臨界壓力，超臨界現(xiàn)象（B級了解）（1） 當(dāng)把溫度降低到一定值之下，然后加壓力可實(shí)現(xiàn)氣體的液化，但是在這個溫度以上，無論加多大的壓力，氣體均不能液化，這個溫度叫臨界溫度（Tc）；在臨界溫度時，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級掌握）物質(zhì)產(chǎn)生顏色是因?yàn)樗鼈儾煌潭鹊匚樟丝梢姽猓ò坠猓┲心承┎ǘ蔚墓舛@示出該光的互補(bǔ)光顏色.如果物質(zhì)吸收了所有可見光而不反射，則為黑色;全部反射掉光顯白色;全部透過或者吸收紫外，紅外光均為無色.為什么物質(zhì)又會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)會發(fā)生電子吸收光子能量而在不同能級之間躍遷,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(nm)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：單質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)（C級掌握）（1） 與金屬，非金屬的作用鹵素單質(zhì)均具有氧化性，且從f2—i2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)TOC\o"1-5"\h\z1） 與水發(fā)生兩類反應(yīng)：X2+H2O==2H++2X-+1/2O2 （1） X2+H2O==H++X-+HXO （2）反應(yīng)劇烈程度：f2>ci2\b；2>i2 2 22馬按（1）式進(jìn)行,cl2，Br；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。2） x2在堿性條件下的歧化反應(yīng)：（C級重點(diǎn)掌握）X2+2OH-^X- + X0- + H2O （X=Cl2、Br2） 3I2 +6OH-^=2I-+ IO3-+ 3H2O氟與堿的反應(yīng)和其它鹵素不同，其反應(yīng)如下： 2F2+2OH-（2%）==2F-+OF2+H2O當(dāng)堿溶液較濃時，則OF2被分解放出O2。 2F2+4OH-==4F-+O2+2H2O在酸性介質(zhì)中： XO3-+5X-+6H+==3X2+3H2O反應(yīng)的平衡常數(shù)：Kci=2X109，KBr=1X1038,K「1.6X1044（3） 鹵素間的置換反應(yīng)^級重'點(diǎn)掌握）'C12+2X-==X2+2Cl-（X=Br，I）Br2+2I-==I2+2Br- 5C12+I2+6H2O==2HIO3+10HC114-2.3:請指出鹵素單質(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級重點(diǎn)掌握）解:在水中,F2立即與H2O反應(yīng)生成HF和O2,在堿液中也反應(yīng)生成F-,O2,H2O.X2（X=C1,Br,l）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HXO.而在堿性溶液中均會歧化生成X-和XO-（I2為I-和IO3-）.（有關(guān)的反應(yīng)見前述）14-2.4:當(dāng)用濕潤的KI-淀粉試紙檢驗(yàn)C12氣時，試紙先變藍(lán)后藍(lán)色很快消失,為什么？（C級掌握）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)生成無色的HIO3,所以蘭色又消失.5C12+I2+6H2O==2HIO3+10HC114-2.5:向同時含有I-和Br-以及CC14的試管中不斷滴加氯水,請指出CC14層顏色的變化情況，并解釋現(xiàn)象和寫出方程式（B級掌握）4 4解:CC14層首先變?yōu)樽仙缓鬅o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+6H2O==2HIO3+10HC1最后是： C12+2Br-==Br2+2C1-四：單質(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）的無水HF溶液制得MKHq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+2H2O電解〉H2+Cl2+2NaOH3。 漠的制備：工業(yè)上從海水中用隊把Br-置換出來。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（1） 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（C級解：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;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級掌握）解:因I-離子具有較強(qiáng)的還原性,可被空氣中的O2氧化產(chǎn)生I2,所以變黃.而Cl-的還原性較弱，O2不能氧化之，所以在空氣中可穩(wěn)定存在.14-3.4:有三種白色固體,可能是NaCl,NaBr,NaI.試用簡便方法加以鑒別.（C級掌握）如果是這三種固體的混合物,如何分離它們？（B級掌握）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AgI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級掌握）解:方法一:從穩(wěn)定性和鍵能的角度解釋，因從HF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意的答案.根據(jù)AG0=AH0-TAS0,其中^H?？梢酝ㄟ^下列熱力學(xué)循環(huán)實(shí)現(xiàn)：HX（aq） +X'taq）AH? H&）HX?5"?H'-S1+土［i廿二akTahT-^hT1hT+A其中:AH"為HX的去水化焓（與水化焓的數(shù)值相同,符號相反）；AH2。為HX的離解能（D）,也稱鍵能;△H3。為H的電離勢（I）;AH40為X的電子親合勢（A）;AH5。為H+的水合熱;AH6。為X-的水合熱把上述各項(xiàng)數(shù)據(jù)代入上式可算出△HO的數(shù)值.現(xiàn)將AH0,過程的熵變AS。和能量項(xiàng)T^S0以及由它們計算出的自由能變化AG0,再根據(jù)AG0=-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HCl的反常的高？（C級掌握）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)時都有不同程度的締合.在固態(tài)時,氟化氫由無限長的鋸齒形長鏈組成.因此熔化或氣化時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,HF的酸性與一般弱酸的性質(zhì)相同,但酸濃度高時,HF電離度反常地增大而成為強(qiáng)酸？（B級掌握）解:在酸濃度低時，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，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從而使氫氟酸的電高度增大.當(dāng)濃度大于5mol-L-1時,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（既有共價型又有離子型）和非金屬鹵化物（屬共價型）二：鹵素互化物0級了解）由兩種鹵素組成的二元化合物稱為鹵素互化物。用XX'表示。n為1、3、5、7（n的值隨r/r'和中心鹵原子X的氧化數(shù)的增大而增加），x'的電負(fù)性比X的大。 xxXXn'的化學(xué)活潑性比x2的大（除F2外），不穩(wěn)定，是氧化劑。n ICl+H2O==HCl+HIO（或HIO3） BrF5+3H2O==5HF+HBrO3一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)可用價層電子對互斥理論說明。3FFClF3（變形T型） IF5（變形四方錐） IF7（五角雙錐）

三：多鹵化物^級了解）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為多鹵化物多鹵化物通常是離子化合物. KI+I2==KI3 CsBr+IBr==CsIBr2這類化合物穩(wěn)定性差，當(dāng)受熱時可以生成簡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級掌握）X鹵酸根（三南錐型）I皓離子（正八面體型）歡鹵酸根（直線型）X鹵酸根（三南錐型）I皓離子（正八面體型）14-3.8:請指出鹵素的含氧酸根XO-,XO2-,XO3-,XO4-,IO65-的雜化類型和離子空間構(gòu)型，并說明它們的相對穩(wěn)定性（B級掌握） 2 3 4 6離子XO-XO2-XO3-XO4-IO65-雜化類型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級重點(diǎn)掌握）A） 從上到下酸性遞減：HClO>HBrO>HIOB） 同一元素，氧化數(shù)越高，酸性越強(qiáng)：HClO<HClO2<HClO3<HClO4（H5IO6例夕卜）3。 含氧酸的穩(wěn)定性變化規(guī)律（C級重點(diǎn)掌握）A） 從上到下穩(wěn)定性依次減弱.（但HXO3的相反：HClO3<HBrO3<HIO3）B） 同一元素，氧化數(shù)越高，酸越穩(wěn)定：HC1O<HC1O2<HC1O3<HC1O414-3.9:從理論上解釋含氧酸的穩(wěn)定性變化規(guī)律（B級掌握）3 4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)對稱性越高,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：HC1O3<HBrO3>HIO3b）同一元素，氧化數(shù)越高，其氧化性反而越低.例如：hc1o>hc1O2>hc1O3>hc1o4 3 35。 含氧酸及其對應(yīng)的鹽的性質(zhì)比較（C級重點(diǎn)掌握） 2 3 4A） 穩(wěn)定性：鹽>酸如：NaC1O>HC1OB） 氧化性：鹽〈酸如：NaC1O<HC1OC） 還原性：鹽>酸如：NaC1O>HC1O14-3.10:解釋含氧酸及其對應(yīng)的鹽在穩(wěn)定性，氧化性,還原性的規(guī)律（B級掌握）解:因H+的極化能力大于一般的陽離子,其對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.三：某些含氧酸及其鹽的特性（B級掌握）1。 漂白粉的制備，有效組成和漂白原理（P4