江苏省邳州市第二中学高中化学总复习 卤族元素教学案.doc

江苏省邳州市第二中学高中化学总复习教学案：卤族元素新课指南1.解可逆反应的含义.2.了解卤化银的性质；了解agi的用途及碘与人类生存健康的关系. 3.通过对卤素原于结构及性质的对比，提高分析、比较、归纳、总结的能力.本节重点：卤素性质的比较.本节难点：卤素化学性质的比较及其规律.教材解读 精华要义相关链接1.主族元素原子结构和性质的递变性同主族元素从上到下，随着电子层数的逐渐增大，元素的性质也逐渐发生变化.如：碱金屑元素原子结构与物理性质的递变性(见下表).碱金属元素原子结构与物理性质的递变性元素符号电子层结构原子半径变化核对电子引力变化失去电子能力金属性变化单质密度熔沸点变化硬度变化linakrbcs 2.氯气的化学性质 cu+cl2cucl2 h2+cl2 2hcl cl2+h2ohcl+hclo 2naoh+cl2=naclo+nacl+h2o 2ca(oh)2+2cl2=ca(clo)2+cacl2+2h2o知识详解 知识点1 卤族元素简介 卤族元素的概念 氟（f）、氯（cl）、溴（br）、碘（i）、砹（at）五种元素统称为卤族元素，简称卤素（其中砹具有放射性，不稳定，中学化学不作要求). 卤族元素的原子结构 (1)氟、氯、溴、碘的原子结构示意图为： 由卤族元素原子结构示意图可知，卤族元素的原子结构有如下显著特点：f cl br i 原子的核电荷数逐渐增大 原子核外电子层数逐渐增大 原子核外最外电子层电子数均为7(2)卤族元素的原子半径大小关系如图4-18所示：由图4-18所示可知，卤族元素原子半径变化的规律为：f cl br i原子的核电荷数逐渐增大原子半径逐渐增大(3)由于原子结构决定了元素的性质，卤素原子的最外层都是7个电子，很容易得到1个电子而形成最外层为8个电子的稳定结构，所以卤族元素的性质具有一定的相似性.又由于从氟到碘，卤素原子半径逐渐变大，所以卤素的性质按氟、氯、溴、碘的顺序也将逐渐变化，即具有递变性.同时，由于卤素的原子结构各不相同，故其性质又具有各自的特殊性.知识点2 卤紊单质的物理性质(重点、难点)卤素单质的物理性质单质颜色状态（常态）密度溶解度（100g水中）毒性f2淡黄绿色气体1.69g/l-219.6-188.1与水反应剧毒cl2黄绿色气体3.214g/l-101-34.6226cm3有毒br2深红棕色液体3.119g/cm3-7.258.784.16g有毒i2紫黑色固体4.93g/cm3113.5184.40.029g有毒 相似性 卤素单质都有颜色，都有毒，都不易溶于水(f2与水反应)，都易溶于苯、四氯化碳等有机溶剂. 递变性 卤素单质物理性质的递变性见下表.卤素单质物理性质的递变性单质颜色变化密度变化熔点变化沸点变化溶解度变化f2cl2br2i2 【注意】 在描述性质变化时，要注意程度副词：渐深、渐浅、渐小、渐高、渐低的选择.即颜色用深、浅，密度用大、小，温度用高、低，性质用强、弱. 对表中的内容要用心阅读、区别对待.如颜色、状态、毒性等要牢记，对有关数据作一般了解，不要死记. 特殊性 (1)单质颜色不同 在常见的气体中，大多数是无色的.f2淡黄绿色、cl2黄绿色、br2(蒸气)红棕色、i2(蒸气)紫色是卤素单质气体的颜色特征.与br2(蒸气)颜色相近的气体，在中学化学里还有no2.固态i2的颜色为紫黑色，在中学化学里常见的化学试剂中，颜色为紫黑色的还有固态kmno4.卤素单质在各种不同的溶剂中，颜色各不相同(见下表)：卤素单质在不同溶剂中的颜色水中ccl4汽油c2h5ohf2强烈反应反应反应反应cl2黄绿色黄绿色黄绿色黄绿色br2黄橙橙橙红橙橙红橙橙红i2深黄褐紫深紫浅紫红紫红褐色 【注意】此表从左向右表示(浓度小的颜色)(浓度大的颜色)，只作一般了解，记住溴水一般为橙色，碘水一般为深黄色，在有机溶剂中，其颜色一般变深，接近单质颜色. (2)溴的状态特殊 观察溴的颜色和状态，纯溴为深红棕色液体，易挥发，具有较强的腐蚀性.所以溴通常保存在棕色细口瓶中(如图4-19所示)，加水 封，用玻璃塞(严禁用橡胶塞)塞紧瓶口，放置冷暗处.必要时可用石蜡封口. 说明 在常温下，非金属单质只有溴为液态，金属单质只有汞为液态. 取用液溴时，可将胶头滴管伸入纯溴层中，再挤压胶头，将液溴吸出，不能用倾倒的办法，因为这样只能倒出溴水. (3)碘的升华 实验4-7：碘的升华实验 实验目的：探究碘的升华现象. 实验原理：i2(s) i2(g). 实验用品：如图4-20所示. 实验步骤：按图4-20所示的方法。小心地、微微地对封闭在玻璃管内的固态碘加热. 实验现象：紫黑色的固体直接变成了紫红色的气体.气体在封闭玻璃管的上端受冷后又直接变成了固体. 实验结论：单质碘的状态变化有如下特点：i2(s)i2(g) 像碘这样，在一定条件下，固态物质不经液态而直接变成气态的现象，叫做升华. 说明 升华是少数物质在一定条件(如温度、压强)下，由固态直接变成气态的现象. 碘的升华属于物理变化，科用碘的这种性质可将碘和某些物质进行分离. 碘的蒸气遇冷时可直接凝聚成固体，这种现象叫做凝华. 例如：怎样将nai和i2的混合物分离开来? 答案：将混合物加热，使生成的蒸气冷凝即得单质i2，剩余固体即为nai. 又如：欲将nacl、沙子(sio2)、i2：三者的固体混合物分开，最好的操作顺序是 ( ) a.溶解、过滤、萃取 b.加热、溶解、过滤 c.升华、萃取、蒸馏 d.分液、结晶、分液 答案：b 思维拓展 如何观察指纹印迹? 点拨 用品：试管、橡肢塞、药匙、酒精灯、剪刀、白纸、碘. 步骤：取一张干净、光滑的白纸，剪成长约4 cm、宽不超过试管直径的纸条，用于指在纸条上用力摁几个手印. 用药匙取芝麻粒大的一粒碘，放入试管中，把纸条悬于试管中(注意摁有于印的一面不要贴在管壁上)，塞上橡胶塞. 把装有碘的试管在酒精灯火焰上方微热一下，待产生碘蒸气后立即停止加热，观察纸条上的指纹印迹. 原理：碘受热会升华变成碘蒸气.碘蒸气能溶解在于指上的油脂等分泌物中，形成棕色指纹印迹. 知识点3 关于萃取原理 萃取原理. 萃取是利用溶质在互不相溶的溶剂中溶解度不同，用一种溶剂把溶质从它与另一种溶剂所组成的溶液里提取出来的实验方法. 萃取过程可表示为：其中溶剂b是萃取剂. 【注意】 萃取过程中应注意的问题： 选择合适的萃取剂 作为萃取剂必须具备三个条件：a.与溶剂a互不相溶；b.溶质m在溶剂b中的溶解度比在溶剂a中的溶解度大得多；c.与溶质m不发生反应. 使用较少量的萃取剂 . 因溶质m更易溶于萃取剂，少量的萃取剂就可溶解大部分溶质m，溶液的体积比溶液皿的体积小许多.溶质m得到富集，有利于进一步提取溶质m. 分次使用萃取剂 理论上说，一定量的萃取剂，分多次萃取后残留在溶液中的溶质m比一次萃取后残留在溶液中的溶质m要少，但萃取次数过多会使操作复杂，因此一般萃取只需23次即可. 萃取后分液 萃取后经分液将溶液和溶液分开，溶液再经蒸馏即可得到溶质m和溶剂b(溶剂b可再用于萃取) 萃取常用的主要仪器是分液漏斗，萃取常在分液漏斗中进行. 分液是萃取操作中的一步，分液时，打开分液漏斗的活塞，将下层液体从漏斗颈放出，当下层液体刚好放完时。要立即关闭活塞.不要让上层液体流出，上层液体应从分液漏斗的上口倒出. 例如：下列溶剂能溶解单质碘和溴.但不能把碘和溴从碘水和溴水中提取出来的是 ( ) a.苯 b.汽油 c.酒精 d.四氯化碳 分析 碘和溴易溶于有机溶剂，但酒精不能作萃取剂把碘和溴从碘水和溴水中提取出来，因为酒精与水互溶不分层. 答案：c 又如：向橙色的溴水中撒人镁粉，充分振荡后过滤.滤液呈_色，主要反应的化学方程式为_，若将滤液分盛两支试管中，向其中一试管中加入氯水和苯充分振荡后静置，苯层呈现_色，化学方程式是_；向另一支试管中滴入agno3溶液，现象是_，离子方程式为_. 答案：无；mg+br2mgbr2；橙红；cl2+mgbr2mgcl2+br2；产生浅黄色沉淀；ag+br-agbr 知识点4 卤素单质的化学性质(重点、难点) 卤素原子的最外层都为7个电子，在化学反应中都能得到1个电子而形成8电子的稳定结构，所以在化学反应中常显-1价，具有一定的氧化性，这是由原子结构上的相似性决定了性质上的相似性.又因为从氟到碘，原子半径逐渐变大，原子核对核外电子的引力作用逐渐减弱，元素的氧化性也逐渐减弱，这是由于电子层数增加而决定的元素性质的递变性.同时，因为氟的原子半径最小，所以其性质又具有一定的特殊性. 跟金属反应 2fe+3cl22fecl3(常态下不生成fecl2) fe+i2fel2(不能生成fei3) 说明氧化性为cl2i2.说明氧化性为cl2i2. 跟非金属反应 卤素单质跟h2反应的情况见下表.化学方程式反应难易状况f2+h2=2hff2跟h2在冷暗处就能发生爆炸反应，生成的hf很稳定cl2+h22hclcl2跟h2在光照或点燃时剧烈化合，生成的hcl稳定br2+h22hbrbr2跟h2在500时，能较慢地进行反应，生成的hbr不如hci稳定h2+i22hii2跟h2很难化合，在不断加热的条件下缓慢地进行，生成的hi很不稳定，同时发生分解.即i2与h2的反应是可逆反应说明卤素单质与氢气的反应都是氧化还原反应，反应的通式为： 各卤素单质与氢气化合的难易关系是：f2cl2br2i2；各卤化氢的稳定性关系是:hfhclhbrhi.这说明随着核电荷数的增多，原子半径的增大，各卤素单质的氧化性强弱关系是：f2cl2br2i2. h2跟i2的反应属于可逆反应，那么什么是可逆反应呢? 可逆反应：在同一条件下，既能向正反应方向进行，同时又能向逆反应方向进行的反应叫做可逆反应：写可逆反应方程式时，要把“=”改为“=”，故h2与i2反应的化学方程式写作 h2+i22hi 在可逆反应(=)里，通常把向右进行的反应()叫做正反应，把向左进行的反应()叫做逆反应；“=”两边的物质互为反应物、生成物. 可逆反应可以认为是由在相同条件下进行，但又进行方向相反的两个反应构成的复合反应，各反应物、生成物共存.可逆反应不能进行到底.已学过的化学反应中，属于可逆反应的有： cl2+h2o=hcl+hclo 跟水的反应 卤素单质跟水反应的情况见下表.化学方程式反应难易状况2f2+2h2o=4hf+o2常温下迅速反应cl2+h2o=hcl+hclo可逆反应，常温下约有30cl2跟水反应br2+h2o=hbr+hbro可逆反应,比氯还弱一些i2+h2o=hi+hio可逆反应，很微弱 说明卤素单质与水的反应都是氧化还原反应，但电子转移的方向和数目分两种情况： 各卤素单质与水反应的难易关系说明，随着核电荷数的增多，原子半径的增大，各卤素单质的氧化性强弱的关系是：f2cl2br2i2. 例如：下列化学反应中，不可用于实验室中制取o2的是 ( ) a.2na2o2+2h2o4naoh+o2 b.2kclo32kcl+3o2 c.2f2+2h2o4hf+o2 d.2h2o22h2o+o2 答案：c 跟碱的反应 cl2、br2、i2跟碱反应的通式如下： x2+2naoh(冷、稀)nax+naxo+h2o 3x2+6naoh(热、浓)5nax+naxo3+3h2o 说明以上两种反应都属于氧化还原反应.其电子转移情况可分析如下： f2跟naoh溶液的反应有所不同，这里不再赘述. 卤素间的置换反应 实验4-8：卤素间氧化性强弱的比较实验 实验目的：探究卤素单质(cl2、br2、i2)的氧化性强弱. 实验原理：2br-+cl22cl-+br2 2i-+cl22cl-+i2 2i-+br2=2br-+i2 实验用品：新制的饱和氯水、溴水、nabr溶液、ki溶液、四氯化碳、试管、胶头滴管. 实验步骤：(见下表)实验操作实验现象化学(离子)方程式氯置换溴(1)将少量新制的饱和氯水滴入试管内的 nabr溶液中，振荡溶液由无色变为橙色2nabr+cl2=br2+2nacl2br-+cl2=br2+2cl-(2)再向试管内注入少量四氯化碳，振荡试管、静置液体分为上、下两层，上层为淡黄色，下层为橙红色氯置换碘(1)将少量氯水滴入试管内的ki溶液中，振荡溶液由无色变为深黄色2ki+cl2=i2+2kcl 2i-+cl2=i2+2cl-(2)再向试管内注入少量四氯化碳，振荡、静置液体分为上、下两层，上层为黄色，下层为深紫色溴置换碘(1)将少量溴水注入盛有ki溶液的试管中，振荡溶液由无色变成深黄色2ki+br2=i2+2kbr 2i-+br2i2+2br-(2)再向试管内注入少量四氯化碳，振荡、静置液体分为上、下两层，上层为黄色，下层为深紫色实验结论氯能把溴和碘从它们的卤化物中置换出来，溴能把碘从它的卤化物中置换出来，即氯、溴、碘的氧化性的强弱关系为：cl2 br2 i2单质的氧化性逐渐减弱 说明 在气态或固态时，上述置换反应也能发生，但速率较慢. f2的氧化性最强，它能从水中置换出氧，加之极难制取和保存，且有剧毒，所以中学化学不宜研究. 由于i2能跟i结合生成i3，所以置换反应生成的i2，一般不形成沉淀.在配制碘水时，常加入少量ki，以增加i2的溶解量. 卤素化学性质的特殊性（1）碘的特殊性实验4-9：碘的特殊性实验实验目的：探究碘与淀粉的显色反应；检验碘遇淀粉变蓝的特性.实验用品：淀粉溶液、碘水(实际为碘和碘化钾的混合溶液)、试管、胶头滴管.实验步骤：取少量淀粉溶液注入试管中，滴入几滴碘水.实验现象：溶液显特殊的蓝色.实验结论：碘单质遇淀粉可显特殊的蓝色，这一特性可用于检验i2的存在. 说明 其他卤素单质和i、io-3等遇淀粉无此现象.在ki的淀粉溶液(无色)中，滴加氯水或溴水时，由于cl2、br2能将i2置换出来，所以溶液也能显特殊的蓝色.实验室中常用湿润的淀粉碘化钾试纸检验cl2、br2等强氧化性气体.淀粉碘化钾试纸.a.组成及颜色：纸上附有淀粉和碘化钾的混合物，常用的淀粉碘化钾试纸通常呈白色.b.用途与原理：淀粉碘化钾试纸主要用于检验cl2、br2等氧化剂的存在.主要化学原理是：在溶液里，氧化剂将ki氧化为i2，i2与淀粉反应显示出特殊的蓝色.其他凡是能将i-氧化为i2的物质都可以使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝.c.使用方法：将被检溶液蘸取少量滴在淀粉碘化钾试纸上，观察现象，或将淀粉碘化钾试纸用蒸馏水湿润以后，用玻璃棒将试纸送到被检气体环境之中，观察现象.例如：在化学试剂：干燥的氯气；碘化钾溶液；用稀硫酸酸化了的碘酸钾 (kio3)溶液中，有一种能使干燥的淀粉碘化钾试纸变蓝，该化学试剂是_(填序号)，用离子方程式表示生成碘单质的化学原理：_.答案：；io-3+5i-+6h+=3i2+3h2o (2)氟的特殊性f2为最强的氧化剂.氟元素无正化合价.f2遇水剧烈反应生成hf和o2，所以f2不能从naci溶液中置换出cl2.f2和h2在冷暗处即可剧烈反应而爆炸.hf为弱酸，而其他hx为强酸，且酸性hfhclhbrhi.agf可溶于水而其他agx难溶于水.caf2难溶于水，而其他cax2都易溶于水caf2是萤石(或夜明珠)的主要成分.f2可跟稀有气体(如xe)反应生成xef2、xef4、xef6等.例如：砹是原子序数最大的卤族元素，试通过推测判断砹及砹的化合物最不可能具有的性质是 ( ) a.hat很不稳定 b.砹是白色固体 c.agat不溶于水 d.砹易溶于某些有机溶剂 答案：b 同类变式1 下列说法中，不符合递变规律的是 ( ) a.f2、cl2、br2、i2氧化性逐渐减弱 d.hf、hcl、hbr、hi稳定性逐渐减弱 c.f-、cl-、br-、i-还原性逐渐增强 d. hf、hcl、hbr、hi酸性逐渐减弱 答案：d 同类变式2 某学生做完实验以后，采用下列方法清洗所用仪器：用酒精清洗做过碘升华实验的烧杯；用浓盐酸清洗做过kmno4分解实验的试管；用盐酸清洗长期存放石灰水的试剂瓶，该学生的操作中正确的有 ( ) a. b. c. d. 答案：d 知识点5 含卤化合物 卤化银 实验4-10：卤化银的生成实验 实验目的：探究x-(x-：cl-、br-、i-)的检验方法. 实验原理：x-+ag+agx 实验用品：agno3溶液、nacl溶液、nabr溶液、ki溶液、稀hno3溶液、试管、胶头滴管.实验步骤：(见下表)实验操作实验现象化学（离子）方程式cl-的检验（1）将少量agno3溶液滴入盛有nacl溶液的试管内产生白色沉淀nacl+agno3=agcl+nano3cl-+ag+=agcl(2)再向试管内加入足量稀hno3溶液白色沉淀不溶解br-的检验（1）将少量agno3溶液滴入盛有nabr溶液的试管内产生淡黄色沉淀nabr+agno3=agbr+nano3br-+ag+=agbr（2）再向试管中加入足量稀hno3溶液淡黄色沉淀不溶解i-的检验(1)将少量agno3溶液滴入盛有ki溶液的试管内产生黄色沉淀ki+agno3=agi+kno3i-+ag+=agi（2）再向试管中加入足量的稀hno3溶液黄色沉淀不溶解实验结论agcl、agbr、agi通常分别为白色、淡黄色、黄色固体，它们都既不溶于水又不溶于hno3溶液.在实验室里，可用agno3溶液和稀hno3溶液检验溶液中cl-、br-、i-的存在说明 ag2so4是微溶于水的白色固体，ag2co3是不溶于水的白色固体， ag3po4是不溶于水的黄色固体，但这些固体都溶于稀hno3溶液.因此，在检验溶液中的cl-、br-、i-的存在时，必须加稀hno3溶液排除干扰. agf通常为黄色易溶于水的固体，这是由氟原子结构的特殊性决定的. 卤化银都有感光性，在光的照射下会发生分解反应. 2agx2ag+x2 agx分解生成的ag通常为黑色，而不是银白色. 卤化银的这种感光性质，常被用于感光材料.有感光性的化学药品在包装和存放时，都要采取有效的避光措施.如将药品盛在有色玻璃瓶中、用黑色纸包裹药品瓶等，都是较好的避光措施. 卤化氢(hx) (1)相似性：hf、mcl、hbr、hi都是无色易溶于水的气体，其水溶液都显酸性，称为氢卤酸.(2)递变性：(见下表)hx稳定性变化酸性变化还原性变化hfhclhbrhi 说明 由于hf很稳定，