元素课件第一讲卤素-第一节

1、元 素 化 学主讲教师：王广胜联系方式：82316066E-mail： 参考教材 无机化学 (第三版),下册，北师大等三校编，高等教育出版社，1994.普通化学原理(第二版) ，华彤文 杨骏英 陈景祖 刘淑珍等编，北京大学出版社。 使用教材 无机化学 (第三版),下册，武汉大学，吉林大学等校编，高等教育出版社，1994.成绩评定方式：期中测验: 25期末考试: 60平时考查: 作业 10; 综合表现 5绪 论盘古开天辟地 天地浑沌如鸡子，盘古生其中。万八千岁，天地开辟，阳清为天，阴浊为地。盘古在其中，一日九变，神於天，圣於地。天日高一丈，地日厚一丈，盘古日长一丈。如此万八千岁，天数极高，地数极

2、深，盘古极长。後乃有三皇。 数起於一，立於三，戒於五，盛於七，处於九，故天去地九万里。艺文类聚卷一引三五历纪神创世界说 起初，神创造天地。地是空虚混沌，渊面黑暗；神的灵运行在水面上。 神说：“要有光”，于是就有了光。 神看光是好的，就把光暗分开。 神称光为昼，称暗为夜。有晚上，有早晨，这是头一日。 神说：“诸水之间要有空气，将水分为上下。”神就造出空气，将空气以下的水、空气以上的水分开了。神称空气为天。是第二日。 第三天，植物：青草、蔬菜、树木。 第四天，日月星辰。 第五天，鱼、鸟。 第六天，牲畜、昆虫、野兽。亚当、夏娃。 第七天，安息日。圣经-创世纪大爆炸学说宇宙的诞生恒星的诞生年代元素数目

3、发现的元素史前 3C, S, Au, 天然单质态存在公元前3000 5Ag, Cu, Pb, Sn, Hg, 稳定矿石公元前10001Fe, 需要高温还原公元前5001Zn, 大约90%纯度至16503As, Sb, Bi(与Pb混合)1650-17001P, 1669年1700-503Co, Ni, 天然Pt1750-757H, N, O, Cl(气体); Ni , Mn, Bi(纯净)1775-805Cr, Mo, W, Te, Ti(1910年得以纯化)1800-2518Li, Na, K, Mg, Sr, Ba; Ce, Ir, Os, Pd, Rh, Zr ; B, Cd, I, S

4、e1825-509Br, Si, Be, Al, V, La, Ru, Th, U1850-755Rb, Cs, Ga, Tl, Nb1875-1900约115种稀有气体；F, Ge; Po Ra, Ac(放射性); 镧系元素1900-25约10Rn, Ta, In, Hf, Re, Pa; 镧系元素1925-50112镧系; Tc, Pm, Fr,At; Np, Pu, Am,Cm, Bk(人造超铀元素)1950-75 10最后2种纯化的稀土; 8种人造元素1975-1989 约4人造元素* 注意: 发现元素的重复出现, 后者表明为纯化物.元素的发展元素在地壳中的丰度地球大气圈重约5.1 1

5、018 Kg。随着大气层高度的变化，大气层的温度、压强、密度等均发生变化。大气圈中的主要气体第一章 卤素12.1 卤素的通性12.2 卤素的单质及卤化氢12.3 卤素的化合物12.4 含氧酸的氧化还原性元素符号 F Cl Br I 价层电子结构 ns2np5 主要氧化数 -1，0 -1,0,+1,+3,+5,+7 原子半径/pm 71 99 114 133 X-离子半径/pm 136 181 195 216 电负性 (Pauling) 3.98 3.16 2.98 2.66 第一电离能/kJmol-1 1861.0 1251.1 1139.9 1008.4 第一电子亲合能/kJmol-1-33

6、8.8 -354.8 -330.5 -301.7 X-离子水合能/kJmol-1 -506.3 -368.2 -334.7 -292.9 解离能/kJmol157.7 238.1 189.1 148.9 溶解度/g/100mgH2O分解水0.7323.580.029 (X2/X-)/V2.87 1.36 1.08 0.535 12.1 卤素的通性(1) 主要氧化数: F 无正氧化数 (2) 第一电子亲合能: F Br I(3) 解离能：F-F Cl2 Br2 I2X2 X-(aq)的玻恩-哈伯循环： X2 (g) - X (g) -X-(g) - X-(aq) 离解能电子亲和势水合能rHm =

7、 离解能 + 电子亲和势 + 水合能2.卤素与水的作用2.卤素与水的作用 O2/H2O = O2 /H2O +O2+4H+4e- = 2H2O H2O/H2 = H2O/H2 +2H2O +2e-=H2+2OH- O2区： A/B在此区，A把H2OO2-pH图 H2O区：A/B在此区，A、B、H2O稳定共存 H2区： A/B在此区，B把H2OH2热力学 X2+H2O=2HX(aq)+1/2 O2(g) 其中，X2= F2 、Cl2和 pH 4.0 的Br2I2 / I- 在H2O中稳定（pH7.0）pH=7.0时，O2/H2O = 0.817V，I2/I- = 0.535V. F2 激烈反应

8、无氟水动力学 Cl2光照下缓慢反应 Br2反应慢3.卤素的歧化反应：(与pH值有关)F2+NaOH = NaF+OF2+H2O Cl2+2NaOH = NaCl+NaClO+H2OBr2+NaOH50 oC NaBr+NaBrO3+H2O0 oC NaBr+NaBrO+H2O3I2+6NaOH5NaI+NaIO3+3H2O 80oC3Cl2+6NaOH = 5NaCl +NaClO3+ 3H2O（三）单质的制备 电解质：氟氢化钾 KHF2 + 氟化氢（HF）阳极（无定型炭）2F = F2 +2e 阴极（电解槽）2HF2 + 2e = H2+ 4F 化学方法2KMnO4+2KF+10HF+3H2

9、O2 = 2K2MnF6+8H2O+3O2 SbCl5+5HF = SbF6+5HCl K2MnF6+2SbF5 423K 2KSbF5+MnF4 电解法MnF3+1/2F2 1. F2的制备小资料氟的发现是一篇悲壮的历史 氟是卤族中的第一个元素，但发现得最晚。从1771年瑞典化学家舍勒制得氢氟酸到1886年法国化学家莫瓦桑分离出单质氟经历了100多年时间。 在此期间，戴维、盖吕萨克、诺克斯兄弟等很多人为制取单质氟而中毒，鲁耶特、尼克雷因中毒太深而献出了自己的生命。 莫瓦桑总结了前人的经验教训，他认为，氟活泼到无法电解的程度，电解出的氟只要一碰到一种物质就能与其化合。如果采用低温电解的方法，可

10、能是解决问题的一个途径。经过多次实验，1886年6月26日,莫瓦桑终于在低温下用电解氟氢化钾与无水氟化氢混合物的方法制得了游离态的氟。2. 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+2H2OH2+Cl2+2NaOH 通电实验室制备氯的方法：MnO2+4HCl =MnCl2+Cl2+2H2O 2KMnO4+16HCl = 2MnCl2+2KCl+5Cl2+8H2O 3.溴的制备Cl2+2Br = Br2+2Cl 3Br2+3NaCO3 =5NaBr+HBrO3+3CO2 5Br

11、+ BrO3 + 6H+ = 3Br2+3H2O 4.碘的制备I2+5Cl2+6H2O =2IO3 +10Cl +12H+ Cl2+2NaI = 2NaCl+I22NaI+3H2SO4+MnO2 = 2NaHSO4+I2+2H2O+MnSO4 此二反应要避免使用过量氧化剂12.3 卤 化 氢（一）物理性质性质HFHClHBrHI熔点/K189.61158.94186.28222.36沸点/K292.67188.11206.43237.80生成热/(kJmol1) 2719236+26H-X键能/ （kJmol1 ）569431369297.1HF的特殊性 熔点、沸点 “反常”高: HCl HB

12、r HF HI 氢氟酸与二氧化硅或硅酸盐（玻璃的主要成分）反应生成气态的SiF4：SiO2 +4HF = 2H2O+SiF4 CaSiO3+6HF = CaF2+3H2O+SiF4 常温下HF主要存在形式是（HF)2 和（HF)3， 氢氟酸酸性相当弱；（二）化学性质酸性：HF HCl HBr HI，其中 HF是弱酸，在浓溶液中，电离度增大。HFH+FKa = 6.6104 HF2F+HF Ka = 5还原性：HF HCl HBr HI4H+4I+O2 2I2 + 2H2O （二）制备方法1. 直接合成H2+X2 2HX 2. 浓硫酸与金属卤化物作用CaF2+H2SO4 =NaCl+H2SO4(浓) =CaSO4+2HF NaHSO4+HCl注：氟和氢虽可直接化合，但反应太猛烈且F2成本高。溴与碘和氢反应很不完全而且反应速度缓慢。能用于制备HBr及HI吗？不能，因为热浓硫酸具有氧化性，把生成的溴化氢和碘化氢进一步氧化。NaI+H2SO4(浓) = NaHSO4+HI 8HI+H2SO4(浓) = H2S+4I2+4H2ONaBr + H2SO4(浓) =