高中化學(xué)知識總結(jié)-鹵素

第一節(jié)鹵素

一、知識儲備

1.鹵素的物理性質(zhì)

物理性質(zhì)氟氯澳碘

毒性有毒

常況下聚集狀態(tài)氣氣液固

顏色淺黃黃綠棕紅紫黑

(1)鹵素均有毒，刺激眼、鼻、氣管的粘膜。毒性依Fz-CL-Bn-L減弱，其中以Clz

危害最大，因為人們接觸CL的機會比較多。

(2)鹵素皆難溶于水，但氟能使水分解：

2F2+2H20=4HF+02

碘易溶于碘化鉀溶液中：I2+KI=KI3

2.鹵素的化學(xué)性質(zhì)

鹵素單質(zhì)最突出的化學(xué)性質(zhì)是它的氧化性一強烈地奪得一個電子成為鹵素負(fù)離子或

水合鹵素負(fù)離子。這種趨勢按F—Cl—Br—I順序依次減弱。

(1)與金屬作用

F2：與金屬反應(yīng)生成高價氟化物；與Cu,Ni,Mg作用時，在金屬表面生成氟化物保護膜,

而阻止了反應(yīng)的進行，因此F?可以貯存在Cu,Ni,Mg或其合金制成的容器中。

CL：可與金屬反應(yīng)，但比氟平靜的多；CL在干燥的情況下不與Fe作用，因此可將干

燥的Ch貯存在鐵罐中。

Bn、以常溫下可與活潑金屬直接作用，與其他金屬的反應(yīng)需在加熱條件下進行。

(2)與非金屬作用

F2：除0、N之外能與所有非金屬直接化合，而且反應(yīng)劇烈。這是由于氟化物具有揮發(fā)

性，它的生成并不妨礙非金屬表面與氟的進一步作用。

Cl2：可與大多數(shù)非金屬單質(zhì)直接化合，其作用程度不如氟猛烈。

2s(s)+Ck(g)=S2cL(1)S(s)+Cl2(g,過量)=SCb(1)

2P(過量)+3C12=2PCk2P+3C1式過量)=2PCL

Bn、Iz：化學(xué)活性比氯差

2P+3Br2=2PBr32P+332PA

(3)與氫作用

即使低溫下，氟也與氫劇烈反應(yīng):F2(g)+H2(g)=HF(g)

氯與氫發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)：H2(g)+Cl2(g)=2HC1(g)

澳和氫在加熱時才能相互作用，碘和氫則在更高的溫度下才能作用而且反應(yīng)不完全，因

為高溫下生成的碘化氫又開始分解。

(4)與水作用：鹵素與水作用可發(fā)生兩類反應(yīng)

+-

①鹵素對水的氧化作用X2+H20=2H+2X+1/202

只有氟與水如此反應(yīng)。

②歧化反應(yīng)X2+H2O-H++X-+HX0

氟無此反應(yīng)，其它鹵素皆可，但在中性和酸性條件下，反應(yīng)程度很淺。

(5)與堿作用

堿性介質(zhì)中有利于Bn、CL、L的歧化反應(yīng)

-_

冷溶液：X2+20H=X+XO+H2OX2=C12,Br2

3-

3I2+60H=5r+I0+3H20

熱溶液：3X2+6K0H=5KX+KX03+3H20X2=C12,Bn、I2

F?與堿作用比較特殊：2F2+201T(2%)=2『+0&t+H=0

2F2+401T(濃堿)=4「+。2t+2H20

3.鹵化氫和氫鹵酸

(1).熔沸點：

周期數(shù)

思考：為什么F—H....F鍵比0—H.....。強，而HF的熔、沸點卻比壓0低？

(2).熱穩(wěn)定性

依HF-HCl-HBr-HI順序而降低，HF在很高的溫度下并無顯著的離解，而HI在573K時

即大量分解，這是因氫鹵鍵依次減弱所致。

HFHC1HBrHI

H-X鍵能/kJ-moL569.0431369297.1

(3).酸性：HF—HC1—HBr—HI依次增強

強酸

氫氟酸的特殊性

a.弱酸，在稀溶液中發(fā)生部分電離：HF-吟/KJ=3.5Xl(r

但在濃溶液中酸性增強，因為：HF+『-HFJKa°=5.1

HF濃度越高越易形成HFJ,電離度增大，酸性增強。濃酸中以(HF)2締合分子存在。

+

(HF)2-H+HF；

H2F2(一元酸非二元酸)，酸性H2F2>HF?

b.與SiO?或硅酸鹽反應(yīng)：

Si02(s)+4HF(g)=SiF?(g)+2H20(g)

CaSiO3(s)+6HF(g)=SiF4(g)+3H2O(g)+CaF2

原因:Si-F鍵能大(-590kJ-mor1),故HF(aq)、NHF(aq)均要用塑料瓶保存，

(4).還原性：依HF-HI順序增強，即還原性r>BE>Cr>F-

+

4H+4r+02=2I2+2H20

Cl2+2I-=2Cl-+l2

5Cl2+l2+6H20=2HI03+lOHC1

4.金屬鹵化物

1.鹵化物的鍵型遞變規(guī)律

(1)同一金屬元素的鹵化物，高價態(tài)時共價性顯著，低價態(tài)時離子性顯著。

(2)同一金屬元素的鹵化物中，氟化物由于電負(fù)性差值A(chǔ)x大，離子性強；碘化物由于△

x小，且r(F)大，易變形，鍵離子性弱，共價性強。例如AlFs離子型化合物，A1L則以共

價性為主。

(3)同一周期金屬元素的鹵化物隨金屬離子半徑的減小和氧化數(shù)的增大，鍵的共價性增

強，離子性減弱。例如KC1,CaCl2,ScCL,TiCL由典型的離子鍵過渡到典型的共價鍵，TiCL

常溫下是液體，沸點136℃,且不導(dǎo)電。

2.金屬鹵化物在水中的溶解度規(guī)律

鹵化物都可溶：Na+K+NH；

氟化物難溶，氯化物可溶：Mg2+Ca2+Sr2+Ba2+La3+

氟化物可溶，氯化物難溶：Ag+

鹵化物都不易溶：Pb2+

(1)氟化物：r(F)「小，變形性小，離子型氟化物晶格能大，難溶。

例如：LiF、A1F3>GaF3、MFZ(M=Mg,Ca,Sr,Ba,Mn,Fe,Ni,Cu,Zn,Pb,Pt)?

(2)氯化物：除AgCl、CuCKPbCk、TICKHg2Cl2>PtCk等重金屬氯化物外，多數(shù)氯化

物可溶于水。

(3)澳化物、碘化物：氯化物可溶的，漠化物、碘化物也可溶于水，且溶解度為：氯化

物〈澳化物<碘化物；氯化物難溶的，漠化物、碘化物更難溶于水，且溶解度為：氯化物>

澳化物>碘化物。

3.金屬鹵化物水解

(1)活潑金屬可溶性氟化物，如NaF、KF等，因「水解，而使溶液呈堿性。

F+壓0=HF+01T

(2)其它鹵素的可溶性金屬鹵化物，如MgClz、A1CL等，因『水解，而使溶液呈酸性。

MgCL+H20=Mg(OH)Cl+HC1

加H+，抑制水解：MgCh-6H2O(s)==MgCl2(s)+6H2O

A產(chǎn)水解傾向更大:A1C13-6H20(S)==Al(OH)3+3HCl(g)+3H20

無水AlCh只能用“干法”制備：2Al(s)+35(g)==2A1C13(S)

5.鹵素互化物

由不同鹵素原子之間以共價鍵結(jié)合形成的化合物稱為鹵素互化物(由一個較重的鹵原子

和奇數(shù)個較輕的鹵原子構(gòu)成)，通式為XYn。

rX重鹵原子，Y輕鹵原子如CIF3、ICk等

XY?J電負(fù)性Y>Xn=l,3,5,7

1X的氧化數(shù)和配位數(shù)與二者有關(guān)，Ax越大，X氧化數(shù)和配位數(shù)越高。

如：吟C1F6

XYn無單電子，為反磁性物質(zhì)?？捎脙r電子對互斥原理或雜化軌道理論推斷鹵素互化物

分子或離子的空間結(jié)構(gòu)。

1.化學(xué)性質(zhì)：XL鍵能小，化學(xué)活潑性，類似于鹵素單質(zhì)，大多數(shù)是強氧化劑，反應(yīng)類

型與鹵素相似。

(1)與金屬、非金屬單質(zhì)反應(yīng)生成鹵化物。由于其鍵能小，故活性大。

+

(2)易水解：XY+H2O=HXO+Y"+H

+

IF5+3H2O=H+IO3-+5HF(規(guī)律：哪個鹵素的電負(fù)性強，它的反應(yīng)產(chǎn)物就為負(fù)

離子)

(3)堿金屬的多鹵化物受熱易分解，傾向于生成晶格更穩(wěn)定的物質(zhì)。

CsICL=CsCl+IC1

鹵素互化物一般由鹵素單質(zhì)直接化合制得。

6.鹵素氧化物

1.0F2

(1)性質(zhì)：二氟化氧是無色氣體，是強氧化劑，它與金屬、硫、磷、鹵素劇烈作用生成

氟化物和氧化物。二氟化氧溶于水得到中性溶液，溶解在氫氧化鈉溶液中得到氟離子和氧氣,

它不是酸酎。

(2)制?。喊褑钨|(zhì)氟通入2%氫氧化鈉溶液中可制得二氧化氟：

2F2+2Na0H=2NaF+H20+0F2

2.C12O

(1)性質(zhì)：CU)是黃紅色氣體,在有還原劑存在的條件下或加熱時可以發(fā)生爆炸。溶于水

生成次氯酸一一次氯酸的酸酎。

(2)制?。涸谛鲁恋淼母稍锏难趸贤ㄈ肼葰饪梢灾频肅LO：

2Cl2+2HgO=HgC12?HgO+CL0(573K)

3.C102

(1)性質(zhì)：二氧化氯是黃色氣體、冷凝時為紅色液體，沸點284K。C102氣體分子中含有

成單電子，因此具有順磁性。含有奇數(shù)電子的分子通常具有較高的化學(xué)活性，CIOZ是強的氧

化劑和氯化劑，當(dāng)與還原性物質(zhì)接觸時可發(fā)生爆炸。它可用于對水的凈化和對紙張、纖維、

紡織品的漂白。在堿性溶液中歧化分解：

2C102+2NaOH=NaC102+NaC103+H20

(2)制?。涸诤哿康穆然c的幫助下

2NaC103+S02+H2S04=2C102+2NaHS04

(3)結(jié)構(gòu)：CIO2分子具有V型結(jié)構(gòu)，鍵角為116.5°,鍵長為149pm,比單鍵短一些。

4.C12O7

(1)性質(zhì)：七氧化二氯是無色的液體，受熱或撞擊立即爆炸，是高氯酸的酸酎。

(2)制?。河肞。。使高氯酸脫水：

2HC1O4+P2O5=2HPO3+C12O7

5.I2O5

(1)性質(zhì)：12。5是白色的固體，它是所有鹵素氧化物中最穩(wěn)定的，M)5是碘酸的酸酎，作

為氧化劑，它可以氧化NO、C2H4、H2S、CO等，在合成氨工業(yè)中可以用來定量測定CO的含量:

I2O5+5CO—I2+5CO2

(2)制?。嚎梢杂傻馑峒訜嶂?43K脫水生成：2HIO3E2O5+H2O

7.鹵素的含氧酸及其鹽

1.次鹵酸及其鹽

(1)次鹵酸通性

①一元弱酸，酸性依次減弱

XCT+HaOHXO+OH

②熱穩(wěn)定性差：

2HX0=2HX+02

3HXO=2HX+HXO3

(2)次氯酸鹽---NaClOCa(CIO)2

①水解呈堿性：CIO+H2OHC1O+OH-

②強氧化性:

H20+2Ni(OH)2+NaC10=2Ni(OH)3I+NaCl

NH3+CIO=NH￡1+

-

NH3+3C1O(J1?=NC13+3OH

Ca(C10)2CaCl2Ca(OH)壓0俗稱漂白粉，它的質(zhì)量標(biāo)志是有效氯的含量，其測量方法:

過量鹽酸酸化一定量的漂白粉，放出的全部CL的量。漂白粉有效氯達28-30虬

漂白粉和空氣接觸會失效，因為生成了HC10,HC10會進一步分解。

Ca(CIO)2+C02+H20=CaC03+2HC10

2HC1O=2HC1+O2

漂白粉應(yīng)密封保存在干燥陰涼處，在堿性介質(zhì)中所有次鹵酸根都發(fā)生歧化反應(yīng)。

2.亞鹵酸及其鹽

(1)亞鹵酸僅有亞氯酸HC10?,一元中強酸，酸性強于HC10,僅存在于水溶液中。

(2)熱穩(wěn)定性差：4HC1O2=3C1O2+1/2C12+2H2O

MCIO2加熱或撞擊立即爆炸：

3NaC102=2NaC103+NaCl

(3)HCIO2制法：H2s(VBa(C102)2=BaS04+2HC102

過濾分離出BaS04,得到HCIO,稀溶液。

2clOa+NazOz=2NaClO2+O2

3.鹵酸及其鹽

(1)鹵酸：HC103HBrO3HIO3

①酸性：強酸強酸中強酸(Ka°=0.16)

酸性-------->依次減弱

②穩(wěn)定性：HC103HBrO3HI03

穩(wěn)定性----->增強

水溶液40%50%100%超過此濃度會迅速分解并發(fā)生爆炸

8HCIO3=302+2Cl2+4HC104+2H2O

4HBrO3=502+2Br2+2H20

但HIO3只分解，不爆炸：2HI03=I205+H20

③制法：Ba(XO3)2+H2S04=BaS04I+2HX03X=Br,C1

I2+10HN03=2HI03+10N02t+4H20

⑵鹵酸鹽MXO3

①氧化性：MX03<HX03,MBrO3>MC103>MI03

8KC103+24HC1(濃)=8KC1+9C12t+6CIO2+I2H2O

黃綠色

X0*+X「+6HMX2+3壓0K°ClBrI

2X1092X10342X1055

②熱穩(wěn)定性：MXO3>HXO3

鹵酸鹽撞擊易爆炸，又因其有氧化性不能與易燃物、有機物相混合。其熱分解有三種類

型：

4KClOs-3MC1O4+KC1

2KClOs-2KC1+302

2+2+

2M(C103)2=2C12+502+2M0(M=Zn,Cu,Co?：M.+等)

③制法：6K0H+3Cl2^KC103+5KCl+3H20或用無隔膜電解熱的NaCl溶液。

4.高鹵酸及其鹽

(1)高氯酸

①制法

實驗室：KCIO4+H2SO4(^)=KHS04+HC104

工業(yè)：電解氧化鹽酸。.

②HC104的性質(zhì)：HC1C)4是最強的無機酸，無水HC104是無色液體，不穩(wěn)定，在貯藏時會

發(fā)生爆炸；對皮膚、衣服具有毀滅性破壞作用。濃HC104溶液不穩(wěn)定受熱分解：

4HC104=2Cl2+702+2H20

③高氯酸鹽：

熱穩(wěn)定性：KC104的熱分解溫度高于KClOs,因此過去曾把KC104制成的炸藥叫“安全炸

藥”。

KC104==KC1+202t

氧化性：固態(tài)MC10,在高溫下是一強氧化劑，但其氧化能力小于MClOs。

溶解性：高氯酸鹽中K：Rb+,Cs+,NHj鹽難溶，其它皆易溶于水，分析化學(xué)常用C10J檢出

K：Rb+,Cs+1,

(2)高澳酸HBrO<

①性質(zhì)：強酸：強度接近HC1O&

氧化性：HBr04>HC104

穩(wěn)定性：HBr04<HC104

②制法：NaBrO3+F2+2NaOH=NaBrO4+2NaF+H2O產(chǎn)率20%

NaBrO3+XeF2+H2O=NaBrO4+Xe+2HF產(chǎn)率10%

(3)高碘酸：氏1。6(正高碘酸)或HIOK偏高碘酸)，強酸性溶液中以壓1。6形式存在。正高

碘酸分子是八面體，I采取sp3d2雜化態(tài)，由于I原子半徑較大，周圍可容納六個氧原子。

①性質(zhì)：上1。6白色晶體，酸性比HC1CU弱的多。

②氧化能力大于HC104是強氧化劑。

2+-+

5H5l06+2Mn=2Mn0/+5I03+llH+7H20

③穩(wěn)定性差：壓1。6比HCIO4、HBrO4差，真空中加熱失水

H5IO6-H4I2O9(焦高碘酸)-HI04-2HI03+02

5.氯的含氧酸和它們的鈉鹽的性質(zhì)變化規(guī)律

熱穩(wěn)定性和氧化性和陰離子

氧化態(tài)酸氧化性鹽熱穩(wěn)定性

酸強度堿強度

+1HC10MC10

增、增增k、增

+3HC102MC102

+5HCIOMCIO3

3大大大大

r

MCIO4

+7HCIO4

---------------熱穩(wěn)定性增高

---------------氧化性增強

8.擬鹵素

由二種或二種以上電負(fù)性不很大的元素組成的原子團，其“游離態(tài)”性質(zhì)與鹵素單質(zhì)相

似，其陰離子性質(zhì)與鹵離子X「相似，把這些原子團稱為擬鹵素。如：

(CN)2(SCN)2(OCN)2(SeCN)2

鼠硫鼠氧鼠硒鼠

CNSCNOCNSeCNN3-

鼠根離子硫氟酸根離子鼠酸根離子硒氟酸根離子疊氮酸根離子

1.擬鹵素與鹵素的相似性

(1)游離態(tài)皆為二聚體，有揮發(fā)性和特殊刺激性氣味；

(2)它們的氫化物溶于水顯酸性；

HCNHOCNHSCNHN3

名稱氫氟酸氟酸硫氟酸氫疊氮酸

⑶它們的銀(I)、汞(I)、鉛(II)鹽均難溶于水；

(4)與堿、水作用也和鹵素相似；

(CN)2+20H=CN+0CN+H20

(CN)2+H2O=HCN+HOCN

(5)形成與鹵素類似的配合物；

(6)擬鹵離子也具有還原性：F-<OCN<cr<BF<CN<SCN<F

2.氟和氧化物

(1)M(CN)2結(jié)構(gòu)式：：N三C-C三N:

制?。?AgCN==2Ag+(CN)2t

Hg(CN)2+HgCl2=HgzClg+(CN)2t

(2)氟化氫和氫氟，酸：NaCN+HCl=NaCl+HCN

氟化氫是無色氣體，苦杏仁味，極毒，液態(tài)氟化氫沸點是298.8K,凝固點是260K,無限

10

溶于水，其水溶液稱為氫氟酸，Ka°=6.2X10o

氟化物：IA、IIA的氟化物易溶于水，水溶液呈強堿性；重金屬的氟化物難溶于水。

①配位作用

Fe"+6CN=[Fe(CN)614-[Fe(CN)6產(chǎn)毒性小,可用F/除CN「。

4Au+8NaCN+2H2+02=4Na[Au(CN)2]+4NaOH用于回收金。

②還原性

2CN+5C12+801r=2CO2f+N2f+10CE+4H=0

CN+03=OCN+02

3.硫氟和硫氧化合物

制?。?AgscN+Brz=2AgBr+(SCN)2

實驗室：KCN+S==KSCN

工業(yè)：4NH3+CS2=NH4SCN+(NH4)2S

(1)硫氟性