第十三章 氢和稀有气体 - 河南师范大学网络教学平台

1、基本性质 F Cl Br I 价层电子结构 ns 2np 5 主要氧化数 -1 -1,+1,+3,+5,+7 解离能/kJmol157.7 238.1 189.1 148.9 溶解度/g/100mgH2O分解水0.7323.580.029原子半径/pm 71 99 114 133 X-离子半径/pm 136 181 195 216 第一电离能/kJmol-1 1861.0 1251.1 1139.9 1008.4 第一电子亲合能/kJmol-338.8 354.8 330.5 301.7 电负性 (Pauling) 3.98 3.16 2.98 266 X-离子水合能/kJmol-1 -506

2、.3 -368.2 -334.7 -292.9 (X2/X-)/V2.87 1.36 1.08 0.535 卤素单质具有很高的化学活性，因此在自然界中以稳卤素单质具有很高的化学活性，因此在自然界中以稳定的卤化物存在。定的卤化物存在。 砹是人工合成的元素。砹是人工合成的元素。 一、元素电势图一、元素电势图对于具有多种氧化态的某元素，可将其各种氧化态按对于具有多种氧化态的某元素，可将其各种氧化态按从高从高到低到低的顺序排列，在每两种氧化态之间用直线连接起来并在直的顺序排列，在每两种氧化态之间用直线连接起来并在直线上标明相应电极反应的标准电极电势值，以这样的图形表示线上标明相应电极反应的标准电极电势

3、值，以这样的图形表示某一元素各种氧化态间电极电势变化的关系称为元素电势图。某一元素各种氧化态间电极电势变化的关系称为元素电势图。因是拉特默因是拉特默(Latimer,W.M.)首创，故又称为拉特默图。首创，故又称为拉特默图。现以溴在碱性介质中的电势图为例，作些说明：现以溴在碱性介质中的电势图为例，作些说明：BrO4-BrO3-BrO-Br2(l)Br-120.930.5650.3351.0850.6114-2 卤素单质14-2-1 卤素单质的物理性质卤素单质氟氯溴碘聚集状态气气液固颜色浅黄浅黄黄绿黄绿红棕红棕紫黑紫黑熔点/-219.6-101-7.2113.5沸点/-188-34.658.78

4、184.3汽化热/（KJmol-1)6.3220.4130.7146.61溶解度/g(100gH2O)-1分解水0.7323.580.029密度/(gcm-3)1.11(l)1.57(l)3.12(l)4.93(s)一、与金属、非金属的作用一、与金属、非金属的作用氟能与所有金属和非金属（除氮、氧和一些稀有气体外）氟能与所有金属和非金属（除氮、氧和一些稀有气体外）包括氢直接化合，而且反应常常是很猛烈的，伴随着燃烧和包括氢直接化合，而且反应常常是很猛烈的，伴随着燃烧和爆炸。氟与单质的反应总是把它们氧化到最高的氧化态如把爆炸。氟与单质的反应总是把它们氧化到最高的氧化态如把Co、S、V和和Bi氧化为氧

5、化为:CoF3，SF6，VF5，BiF5而氯与它们反应生成的是而氯与它们反应生成的是:CoCl2，SCl4，VCl4，BiCl3在室温或不太高温度下，氟与镁、铁、铜、铅、镍等金属在室温或不太高温度下，氟与镁、铁、铜、铅、镍等金属反应，在金属表面形成一层保护性的金属氟化物薄膜，可阻反应，在金属表面形成一层保护性的金属氟化物薄膜，可阻止氟与金属进一步的反应。在室温时氟与金、铂不作用，加止氟与金属进一步的反应。在室温时氟与金、铂不作用，加热时则生成氟化物。热时则生成氟化物。氯也能与各种金属和大多数非金属（除氮、氧、稀氯也能与各种金属和大多数非金属（除氮、氧、稀有元素外）直接化合，但有些反应需要加热，

6、反应还有元素外）直接化合，但有些反应需要加热，反应还比较剧烈，如钠、铁、锡、锑、铜等都能在氯中燃烧。比较剧烈，如钠、铁、锡、锑、铜等都能在氯中燃烧。潮湿的氯在加热条件下能与金、铂起反应，干燥的潮湿的氯在加热条件下能与金、铂起反应，干燥的氯却不与铁作用，故可将干燥的液氯贮于钢瓶中。氯氯却不与铁作用，故可将干燥的液氯贮于钢瓶中。氯与非金属反应的剧烈程度不如氟。与非金属反应的剧烈程度不如氟。一般能与氯反应的金属（除了贵金属）和非金属同一般能与氯反应的金属（除了贵金属）和非金属同样也能与溴、碘反应，只是反应的活性不如氯，要在样也能与溴、碘反应，只是反应的活性不如氯，要在较高的温度下才能发生。较高的温度

7、下才能发生。二、与水的反应二、与水的反应 卤素与水可能发生下列两类反应：卤素与水可能发生下列两类反应： X2 + H2O = 2H+ + 2X- + O2（1） X2 + H2O = H+ + X- + HXO （2） 氟与水反应依（氟与水反应依（1）式进行。）式进行。 氯、溴、碘与水反应主要依（氯、溴、碘与水反应主要依（2）式进行。该反应是）式进行。该反应是一种歧化反应。一种歧化反应。 卤素的歧化反应与溶液的卤素的歧化反应与溶液的pH值有关，当氯水溶液的值有关，当氯水溶液的PH4时，歧化反应才能发生，时，歧化反应才能发生，pH (Cl2/Cl-)，但在中但在中性条件下：性条件下：BrO3-+

8、6H+5e-=1/2Br2+3H2O (BrO3-/Br2)= (BrO3-/Br2)+(0.0592/5)lgH+6= (BrO3-/Br2)+(0.0592/5)lg10-76=1.52-0.50=1.02V1.36V卤酸盐中比较重要的，且有实用价值的是氯卤酸盐中比较重要的，且有实用价值的是氯酸盐，其中最常见的是酸盐，其中最常见的是KClO3和和NaClO3。NaClO3易潮解而易潮解而KClO3不会吸潮可制得干燥不会吸潮可制得干燥产品。产品。工业上制备工业上制备KClO3通常用无隔膜电解槽电解通常用无隔膜电解槽电解热的（约热的（约400K）NaCl溶液，得到溶液，得到NaClO3后再后再

9、与与KCl进行复分解反应，由于进行复分解反应，由于KClO3的溶解度的溶解度较小较小,可从溶液中析出：可从溶液中析出：NaClO3+KClKClO3+NaCl卤酸盐的热分解反应是较复杂的。例如卤酸盐的热分解反应是较复杂的。例如:2KClO3=KCl+3O2 4KClO3=KCl+3KClO4固体固体KClO3是强氧化剂，它与易燃物质如碳、是强氧化剂，它与易燃物质如碳、硫、磷及有机物质相混合时，一受撞击即猛烈爆炸，硫、磷及有机物质相混合时，一受撞击即猛烈爆炸，因此，氯酸钾大量用于制造火柴、焰火。因此，氯酸钾大量用于制造火柴、焰火。KClO3与与浓浓HCl生成生成ClO2与与Cl2的混合物称为的混合物称为优氯优氯。4、高卤酸及其盐、高卤酸及其盐HClO4是已知酸中最强的酸，浓热的是已知酸中最强的酸，浓热的HClO4是是强的氧化剂，遇到有机物质会发生爆炸性反应，但强的氧化剂，遇到有机物质会发生爆炸性反应，但稀冷的稀冷的HClO