handout1卤素解析.ppt

卤素 问题1 与H相比较 Cl Br I的I1 H的I1如何计算 13 6 1 602x10 19 6 022x1023 1312kJ mol 1Cl Br I的I1125111401008为什么没有Cl Br I 呢 答 H 为全空 Cl Br I 为ns2np4不稳定 电负性I为2 66说明I的吸电子力不够 可有I I2 2Py 吡啶 IPy2 1价I2 O3 HClO4 I ClO4 32H2O 3价测电导2ICl I ICl2 1 证明存在 I 卤素的成键特征 有配位能力AgCl Cl AgCl2 共价键 单质 存在 卤素因其活泼性 不以单质存在F CaF2 莹石 Na3AlF6 冰晶石 Ca5F PO4 3氟磷硅石 磷灰石 Cl NaCl海水3 约20g L 1 岩盐 井盐 盐湖Br 矿水I 海带 海藻类 智利硝石其主要为NaNO3 NaIO3 碘易升华 为什么 颜色 np 2 np 4 np 4 np 2 np 4 np 3 np 1 化学性质 与金属作用与非金属作用与水 碱作用 卤素的制备和用途 电解氧化法制氟 HF KF KHF2氟氢化钾KF高熔点 KHF2低熔点2KHF2 2KF H2 F2 阴阳为减少 HF挥发 极化作用 加入LiF和AlF3 电解质 氟氢化钾 KHF2 氟化氢 HF 电解法 2KMnO4 4KF 20HF 4K2MnF6 10H2O 3O2SbCl5 5HF SbF5 5HCl2K2MnF6 4SbF5 4KSbF6 2MnF3 F2 解释 K2MnF6看成MnF4 2KF而和SbF5生成SbF5 KF和MnF4 MnF3 F2 oMnO4 Mn2 1 51v oF2 F 2 87v 化学方法 用途 卤素在生产 生活和科学研究中有广泛的用途元素氟的直接利用和原子能工业的发展密切相关 UF6具有挥发性 F2 UO2 UF4 F2 UF6238U235U234U的分离 液态氟是火箭导弹和发射人造卫星的高能燃料 N2H4 l 2F2 N2 g 4HF g 4000K火箭材料氟的有机产品已进入大众生活领域 如特氟隆防粘涂层 氟化烃已用做血液的临时替代品用于临床 以挽救病人的生命 氯的制备 工业上制备氯采用电解饱和食盐水溶液的方法 阴极 铁网 2H2O 2e H2 2OH 阳极 石墨 2Cl Cl2 2e 电解反应 2NaCl 2H2O H2 Cl2 2NaOH 实验室制备氯的方法 MnO2 4HCl MnCl2 Cl2 2H2O 2KMnO4 16HCl 2MnCl2 2KCl 5Cl2 8H2O Br2和I2 工业上 氯通入海水 盐卤 Br2以空气吹出Cl2 2Br Br2 2Cl Br BrO3 Br210吨海水0 14KgBr2 Br2还可以电解NaCl水中的母液中提取2NaBr 3H2SO4 MnO2 2NaHSO4 MnSO4 2H2O Br22NaI 3H2SO4 MnO2 2NaHSO4 MnSO4 2H2O I2 此反应可用于从海藻中提取I2 工业上从NaIO3提取I22IO3 5HSO3 5SO42 H2O 3H I2 HX 制备1直接合成 仅 H2 Cl2 2HCl2复分解反应CaF2 H2SO4 CaSO4 2HFSiO2 4HF 2H2O SiF4 SiF4 2HF H2SiF6如何在玻璃容器上刻字 有人写不出来 怎么办 实 NaCl H2SO4 浓 NaHSO4 HCl NaCl H2SO4 浓 Na2SO4 HCl 而 NaBr H2SO4 浓 NaHSO4 HBr NaI H2SO4 浓 NaHSO4 HI 2HBr H2SO4 浓 SO2 2H2O Br28HI H2SO4 浓 H2S 4H2O 4I2另外 NaBr H3PO4 NaH2PO4 HBr NaI H3PO4 NaH2PO4 HI 3卤化物的水解 PBr3 3H2O H3PO3 3HBrPI3 3H2O H3PO3 3HI或2P 6H2O 3Br2 2H3PO3 6HBr 2P 6H2O 3I2 2H3PO3 6HI 4烃的卤化 C2H6 g Cl2 g C2H5Cl l HCl g 5其它 Br2 H2S 2HBr SBr2 SO2 2H2O 2HBr H2SO4I2 H2SO3 H2O 2HI H2SO4 HX性质 2HF H2F F K 10 10液态HF和液NH3一样为一种非水溶剂稀 HF H2O H3O F K 7 4 10 4HF F HF2 K 5浓 H2F2 H2O H3O HF2 恒沸溶液 在常压下蒸馏氢卤酸 不论是稀酸或浓酸 溶液的沸点和组成都将不断改变 但最后都会达到溶液的组成和沸点恒定不变的状态 恒沸溶液 HCl的浓度和沸点的关系图 将溶液加热到沸点后它会变化 如NaCl溶液 则水蒸发 NaCl溶液变浓 最后析出NaCl如HCl溶液 溶质溶剂都可挥发 则一种挥发的快 一种慢 即和这个溶液平衡时的气相组成不同 对于这种情况 气相中HCl多一些 则溶液变样而对于浓度 20 的HCl 则相反 溶液变浓 最终得到20 24 的恒沸液 卤化物 卤素和电负性小的元素生成的化合物叫做卤化物 区分氧化物1 F Cl Br I的卤化物按顺序从高价到低价稳定 卤化物的熔点沸点体现了键型的过渡 问题 1 列举实例说明氟稳定元素的高氧化态 碘稳定元素的低氧化态 并分析其原因 卤素单质的氧化性依氟 氯 溴 碘顺序减弱 因此在形成碘化物时往往表现出较低的氧化态 CuI 氟由于具有很强的氧化性 形成氟化物时往往表现高氧化态 SF6 IF7 OsF8 2 离子型卤化物和共价型卤化物各有那些特征 3 举例说明低氧化态卤化物离子型高氧化态卤化物共价型 卤素互化物 卤素互化物有XX XX 3XX 5XX 7四种 卤素的种类不超过2种X2 X 2 XX XX 3 XX 5 XX 7例 Cl2 F2 2ClFCl2 3F2 2ClF3它们为分子晶体 熔沸点低 熔沸点随电负性差的增大而增大 其中n和电负性差以及半径比有关 故XX 型有6种 C42XX 7型有1种IF7XX 5型有3种IF5BrF5ClF5三种XX 3型有5种IF3BrF3ClF3ICl3IBr3问题 用VSEPR解释IFIF3IF5IF7的结构 并说明 反应 水解XX H2O H X HXO3BrF3 5H2O H BrO3 Br2 9HF O2IF5 3H2O H IO3 5HF 卤化物水解的一般规律 氟化剂 2MO 2BrF3 2MF2 Br2 O2 F2价键理论 IF5 5HOHI OH 5 5HF 多卤化物 金属卤化物 卤素互化物多卤化物如 I2 I I3 K 730问题 为什么多卤化物以I的为多 F的最少 因为多卤化物形成的条件是分子的极化能大于卤化物的晶格能 I2的极化率高 晶格能低 氟化物晶格能高 极化率低 不易形成多卤化物 为直线型 一般r较大的IA A金属易形成多卤化物KI3KICl2KICl4CsIBr2多卤化物的分解CsICl2 CsCl ICl晶格能大稳定 CsI Cl2 类卤化合物 拟卤素 某些负一价的阴离子在形成离子化合物和共价化合物时 表现出与卤素离子相似的性质 在自由状态时 其性质与卤素单质很相似 CN 2 OCN 2 SCN 2 SeCN 2 和卤素一样皆为二聚体 但不稳定成为多聚体x SCN 2 2 SCN xx CN 2 2 CN x与金属反应2Fe 3 SCN 2 2Fe SCN 32Fe 3Cl2 2FeCl3与H2反应 但酸性很弱H2 CN 2 2HCNH2 Cl2 2HCl 生成配合物 配位能力较卤素强 Cu CN 4 3 Au CN 4 Hg SCN 4 2 HgCl4 2 氧化F2 OCN 2Cl2Br2 CN 2 SCN 2I2 SeCN 2歧化反应和卤素一样如 CN 2 2OH CN OCN H2O CN 2及其化合物 Hg CN 2 HgCl2 Hg2Cl2 CN 22AgCN 2Ag CN 2AgCN CN Ag CN 2 CN 有极强的配位能力 可使一些不溶于水的氰化物溶于KCN中4Au 8NaCN 2H2O O2 4Na Au CN 2 4NaOH氰化物的处理Fe2 6CN Fe CN 6 4 CN 2OH Cl2 OCN 2Cl H2O2OCN 4OH 3Cl2 2CO2 N2 6Cl 2H2O 硫氰及其化合物 2AgSCN Br2 2AgBr SCN 2黄色油状液体易聚合成砖红色固体 SCN x制备 KCN S KSCN良好的配体 Fe3 SCN Fe SCN 2 卤素含氧化合物 氧化物Cl Br I氧化物F氟化物Cl Br I氧化物中以Br的氧化物最不稳定 同样 也是Br的含氧酸氧化能力最强 3d10 第四周期的不规则性 OF2及X2O2F2 2NaOH 2 2NaF OF2 H2OCl2 HgO HgCl2 HgO Cl2OCl2O H2O HClO酸酐 ClO2 制备2NaClO3 2H2C2O42ClO2 2CO2 Na2C2O2 2H2O 工 2NaClO SO2 H2SO42ClO2 2NaHSO42NaClO3 SO2 NaSO4 ClO2KClO3 H2SO4KClO4 KHSO4 ClO2 H2O ClO2性质 ClO2含有奇数个电子 是强氧化剂和氯化剂 杀菌 漂白 净化水比84消毒液要好2ClO2 2OH ClO3 ClO2 H2O其分解产物中无Cl2故无害 ClO2结构 奇电子数分子 有未成对电子 化学性质比较活泼 最新研究表明 其中含有 35键 Cl2O7HClO4酸酐 I2O5固体 稳定性最高 2HIO3 I2O5 H2OI2O5 5CO I2 5CO2可以制I2定量检测CO结构 含氧酸及其盐 基本种类为HOXHXO2HXO3HXO4不同价态的含氧酸的命名 F只有HOF而且不稳定 I无HIO2能提出纯物质的只有HClO4HIO3HIO4H5IO6它们采取什么形式杂化 sp3sp3d2 高卤酸 HClO4HBrO4H5IO6酸性 酸性 最强强弱 1 2261 7631 60 都是强氧化剂 均已获得纯物质 稳定性好 偏高碘酸HIO4 O 空间构型 次卤酸及其盐 由此可知酸性极弱 盐可水解成碱性中心原子电负性升高 酸性增强 制备方法 F2 H2O HOF HF回忆F2和水的反应 HF O2 HF OF2 X2 H2O HOX HX为提高转化率 则加入OH 特别 Cl2 H2O HgO HgO HgCl2 HOClCl2 H2O CaCO3 CaCl2 CO2 HOCl 对于歧化反应 X2 NaOHNaXO NaX 1 X2 NaOHNaXO3 NaX 2 对Cl 室温 1 高温 2 对Br 室温 2 低温 1 对I 只有 2 故I2 OH 盐MClO 电解无隔膜 稀NaCl溶液2Cl 2H2O 2OH Cl2 H2 Cl2 2OH Cl ClO H2O总 Cl H2O ClO H2 漂白粉 Ca ClO 2 CaCl2 加酸生成什么 为什么时间一长会失效 问题 实验室如何制备 漂白粉 KBrO KClO3 KIO3 亚卤酸及其盐 制备亚溴酸仅见报道Ba ClO 2 H2SO4 2HClO2 BaSO42ClO2 2OH ClO2 ClO3 H2O性质Ka 10 2比HClO酸性强8HClO2 4H2O 6ClO2 Cl2盐Na2O2 ClO2 2NaClO2 O2NaClO2NaClO3 NaCl 卤酸及其盐 制备实验室方法Ba ClO3 2 H2SO4 2HClO3 BaSO4Ba BrO3 2 H2SO4 HBrO3 BaSO4注意 Ba ClO3 2 2H2SO4 2HClO3 Ba HSO4 2溶解于水 我们有一个实验H2SO4 BaSO4 Ba HSO4 2HXO3制备时 应减压分馏 到HClO340 HBrO350 8HClO3 4HClO4 2Cl2 3O2 2H2O 工业方法电解食盐水 盐 去隔膜 通电NaCl 3H2O NaClO3 3H2NaClO3 KCl KClO3 NaCl另外 5Cl2 Br2 6H2O HBrO3 10HCl5Cl2 I2 6H2O HIO3 10HCl3I2 6NaOH NaIO3 5NaI 3H2OI2 10HNO3 2HIO3 10NO2 4H2OI2O5 H2O 2HIO3 性质氧化性 2BrO3 I2 2IO3 Br22ClO3 I2 2IO3 Cl22BrO3 Cl2 2ClO3 Br2分解 4KClO3 3KClO4 KCl2KClO3 2KCl 3O2 但不可以4KBrO3 3KBrO4 KBr 高卤酸及其盐 制备电解 通电KClO3 H2O KClO4 H2 通电ClO3 H2O ClO4 2H 2e真空蒸馏可达纯HClO4或者KClO4 H2SO4 KHSO4 HClO4这是弱酸制强酸或者电解盐酸法Cl 4H2O ClO4 8H 8e 性质 1 K NH4 Rb Cs 的ClO4 一些溶解性极差 制备方法2 oBrO4 BrO3 1 79V故不可制得BrO4 BrO3 F2 2OH BrO4 2F H2OBrO3 XeF2 H2O BrO4 Xe 2