卤素单质的性质

1、卤素单质的性质第1页，共33页，2022年，5月20日，3点39分，星期二第十七章 卤素171卤素单质17 1 1物理性质 171 2化学性质 与水的反应 与金属的反应 与非金属的反应 与H2的反应 与某些化合物的反应第2页，共33页，2022年，5月20日，3点39分，星期二 2卤素在自然界的存在形式 课本P5811卤素包括 氟F 氯Cl 溴Br 碘I 砹At 因为砹是放射性元素，且实验数据较少，在本节中就不予以讨论了简单了解第3页，共33页，2022年，5月20日，3点39分，星期二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

2、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。第4页，共33页，2022年，5月20日，3点39分，星期二性质FClBrI聚集态气气液固颜色淡黄黄绿红棕紫黑剧毒毒性大有毒毒性较小沸点熔点密度 溶解性大大大11

3、物理性质大毒性第5页，共33页，2022年，5月20日，3点39分，星期二元素符号FClBrI价电子层结构2s22p5 3s23p5 4s24p5 5s25p5 主要氧化数1,01,0,+1,+3, +4,+5,+7 1,0,+1,+3,+5,+71,0,+1,+3,+5,+7电子亲和能/(kJ mol1 )328.16324.54295。15分子离解能/（kJ mol1）157 194153电负性(Pauling)3.983.162.962.66243348.57第6页，共33页，2022年，5月20日，3点39分，星期二溶解度：F2剧烈地分解水水中：Cl2、Br2、I2溶解度较小，分别称氯

4、水、溴水、碘水有机溶剂： Br2可溶于乙醇、乙醚、氯仿、CCl4、CS2， 随浓度不同显示黄色棕红色KI和碘化物：黄棕黄棕红I2溶于乙醇、乙醚、酯等呈棕色或红棕色（溶剂合物）第7页，共33页，2022年，5月20日，3点39分，星期二从上到下 原子序数增加气态 液态 固态半径，相对分子质量增加，色散力增大熔沸点增高分子排列紧密程度增加，密度增大卤素单质结构性质规律第8页，共33页，2022年，5月20日，3点39分，星期二卤素基态原子的价电子层结构是ns2np5，有7个价电子，与稀有气体8电子稳定结构相比，仅缺少一个电子，因此卤素原子都有获得一个电子形成氧化数为1价额负离子倾向，从而卤素表现出

5、非金属元素特征。12 化学性质卤素单质是强氧化剂，其中F2的氧化性最强，随原子序数增大，氧化能力逐渐变弱。这是由于F半径特别小，电负性大，FF键能小等因素影响的结果。卤素单质的强化型表现在以下几个方面：第9页，共33页，2022年，5月20日，3点39分，星期二121 与水的反应卤素与水发生两类重要的化学反应。第一类：卤素置换水中氧的反应 X2+H2O=2H+2X_+1/2O2 第二类：卤素的歧化反应 X2+H2O=2H+2X_+HXO从热力学角度上看，氟、氯 、溴单质都能进行反应，而且氧化能力依次减弱，碘不能置换水中的氧，相反，水中溶解的氧气能将I氧化为单质碘。但考虑到动力学因素，氯、溴对水

6、的氧化反应速率很慢，以致于无实际意义。氯 、溴 、碘与水主要发生第二类反应。第10页，共33页，2022年，5月20日，3点39分，星期二2F2+2NaOH = 2NaF+OF2+H2O2F2+4NaOH=4NaF+O2+H2OCl2+2NaOH = NaCl+NaClO+H2O3Cl2+6NaOH = 5NaCl +NaClO3+ 3H2OBr2+NaOH= NaBr+NaBrO+H2O Br2+NaOH=NaBr+NaBrO3+H2O卤素与NaOH的反应 75oC低于室温3I2+6NaOH=5NaI+NaIO3+3H2O00C左右50-800C常用溴水和氯水来吸收NaOH不同碱度不同温度第

7、11页，共33页，2022年，5月20日，3点39分，星期二122 与金属的反应F2 在任何温度下都可与金属直接化合，生成高价氟化物 通常很猛烈，伴随着燃烧和爆炸。 F2与Cu，Ni，Mg作用时由于金属表面生成一层致密氟化物保护膜而中止反应。所以F2可以储存在Cu，Ni，Mg或其合金制成的容器中。Cl2也能与各种金属作用，反应较为强烈，但有些反应要加热。Ca在通常情况下就能与Cl2作用；Na、Fe、Cu、Sn等只有在加热的情况下才与Cl2作用，Cl2还能使变价的金属氧化成高价。干燥的Cl2不与Fe反应，所以Cl2可以再铁罐中储存或运输。第12页，共33页，2022年，5月20日，3点39分，星

8、期二2Fe+3X2 =2FeX3 （X为F Cl Br ）Fe + I2 =FeI2Br2和I2在常温下只能与活泼的金属作用，与不活泼的金属只有在加热的条件下才发生反应。Eg：与Fe的反应(I的氧化性比较弱 I- Fe3+ )第13页，共33页，2022年，5月20日，3点39分，星期二123 与非金属的反应 F2 除O2,N2，稀有气体He和Ne外，F2可与所有非金属（氢单独讨论）作用，直接化合成高价氟化物。在低温下可与C,Si，S，P猛烈反应，产生火焰，生成氟化物。大多数氟化物具有挥发性。 Cl2也能与大多数非金属直接反应，但不及F2激烈。Cl2与S的反应2S(s)+Cl2(g)=S2Cl

9、（l） S(s)+Cl2(g)(过量)=SCl2(l) 第14页，共33页，2022年，5月20日，3点39分，星期二Cl2与P的反应2P(s)+3Cl(g)=2PCl3(l)2P(s)+5Cl(g)(过量)=2PCl5(g)Br2和I2 可与许多非金属反应，但不如F2、Cl2激烈， 一般多形成低价化合物。2P(s)+3Br2=2PBr3（l）2P(s)+3I2=2PI3（s）【上述反应应控制在干燥条件下，否则会发生水解反应】第15页，共33页，2022年，5月20日，3点39分，星期二2P+3Br2+6H2O = 2H3PO3+6HBr 2P+3I2+6H2O = 2H3PO3+6HI 这类

10、反应比较剧烈，适宜溴化氢和碘化氢的制取，把溴逐滴加在磷和少许水的混合物上或把水滴加在磷和碘的混合物上。了解一下第16页，共33页，2022年，5月20日，3点39分，星期二与非金属的另一类反应就是卤素之间的置换 氯水与溴化钠溶液反应 NaBr溶液CCl4氯水溴的四氯化碳溶液 （下层橙色）氯气能把 溴 从其化合物中置换出来结论活泼性 Cl2 Br2Cl2+2NaBr=2NaCl+Br2第17页，共33页，2022年，5月20日，3点39分，星期二 溴水与碘化钾溶液反应 KI溶液碘的四氯化碳溶液 (下层紫色）CCl4溴水Br2 +2KI =2KBr+I2溴单质 能把 碘 从碘化物中置换出来结论Br

11、2 I2活泼性 第18页，共33页，2022年，5月20日，3点39分，星期二溶剂 溶质 水汽油或苯(比水轻)四氯化碳(比水重)溴黄橙色橙橙红橙橙红碘黄浅棕淡紫紫红 紫红溴和碘在水和有机溶剂中的颜色比较温故一下第19页，共33页，2022年，5月20日，3点39分，星期二124 与H2的反应H2(g)+F2(g)= 2HF(g) 【很稳定】低温暗处，剧烈反应，放出大量的热，导致爆炸卤素活泼性的差别最突出的表现在它们与氢气的相互反应上H2(g)+Cl2(g) = 2HCl(g)【较稳定】光照或加热，立即反应，并爆炸H2(g)+Br2(g)= 2HBr(g) 【易分解】以Pt为催化剂，加热到350

12、 缓慢反应H2(g)+I2(g)= 2HI(g) 【更易分解】催化剂并不断加热 缓慢反应HX稳定性渐弱反应能力渐弱第20页，共33页，2022年，5月20日，3点39分，星期二1、下列关于卤族元素的说法中不正确的是：（ ） A、单质的熔点和沸点随核电荷数的增加逐渐升高； B、单质的颜色随核电荷数的增加逐渐加深； C、单质与水反应的剧烈程度随核电荷数增加逐渐减弱； D、氢化物的稳定性随核电荷数增加逐渐增强。 2砹是核电荷数最大的卤族元素，推测砹及其化合物 最不可能具有的性质是（ ） AHAt很不稳定 B砹是白色固体 CAgAt不溶于水 D砹易溶于某些有机溶剂 3.若用X代表F、Cl、Br、I四种

13、卤族元素，下列属于它们共性反 应的是（ ） A.X2 +H2 2HX B.X2+H2O HX+HXO C.2Fe+3X2 2FeX3D.X2+2NaOH NaX+NaXO+H2ODBA练习一下第21页，共33页，2022年，5月20日，3点39分，星期二125 与某些化合物的反应 与H2S的反应CO(g)+Cl2(g)=COCl2(g) 【Br2也可发生】X2+H2S=2HBr+S (X2为Cl2,Br2,I2) 与CO的反应碳酰氯(COCl2)俗称光气，无色高毒性气体第22页，共33页，2022年，5月20日，3点39分，星期二F2在一定温度下与硫酸盐，亚硫酸盐，硫代硫酸盐作用生成硫酸氟。e

14、g：NaSO4+2F2=SO2F2+NaF+O23X2+8NH3=6NH4X+N2 (X2为F2，Cl2，Br2) 与有机物的反应 取代，加成反应 与盐的反应 与氨的反应第23页，共33页，2022年，5月20日，3点39分，星期二特殊性 1）氟单质的特性F2是自然界中氧化性最强的非金属单质,若把氟气通入碘化钾溶液中，大家猜一猜会看到什么现象？写出有关反应的化学方程式思考F2 + 2KI = 2KF + I22F2 + 2H2O=4HF + O2小深化氟气首先同碘化钾液中的水剧烈反应第24页，共33页，2022年，5月20日，3点39分，星期二2、碘的特性小深化 碘（I2）遇淀粉变蓝色（碘的鉴

15、定反应） 注意：碘化钾溶液加入淀粉溶液，不变蓝色。第25页，共33页，2022年，5月20日，3点39分，星期二卤素的用途卤素在工业生产、大众生活领域和科学研究中有着广泛的用途 SF6是很稳定的气体，在高温下也不分解，因此可作为理想的气体绝缘材料。大量的氟气用于制取氟的有机化合物，如氟利昂-12(CCl2F2)用于制冷剂，CCl3可用作杀虫剂，CBr2F2可用作灭火剂。液态氟也是火箭、导弹和发射人造卫星方面所用的高效燃料。氟：第26页，共33页，2022年，5月20日，3点39分，星期二 氯气或氯氧化物用于漂白或杀菌，如用于造纸额纸浆的漂白、纤维织物的漂白等，同时可起到杀菌的作用。单质氯还常作

16、为氧化剂和取代试剂，广泛应用于有机化学的合成反应中。氯乙烯(CH2=CHCl)自身可以聚合，形成聚氯乙烯(PVC)大量用于制造商用塑料。氯：第27页，共33页，2022年，5月20日，3点39分，星期二 溴主要运用于制备有机溴化物，这些有机溴化物可用作杀虫剂，在农业生产中广泛使用。溴还用于制备燃料和化学中间体。溴可与氯配合使用，应用于水的处理和杀菌。和氯相同，溴也具有天然漂白作用。大量的溴用于制造染料，生产照相用的光敏物质溴化银，医药中用作镇静剂和安眠药的溴化钠、溴化钾以及无机溴酸盐。溴的另一个主要用途是制取二溴乙烷(C2H4Br2),它可作为抗震汽油的添加剂，提高发动机的工作效率。溴：第28

17、页，共33页，2022年，5月20日，3点39分，星期二 碘广泛用于制药、照相、橡胶制造、有机碘化物的制备等方面。有机碘化物在有机化学中占总要地位。碘和碘化钾的酒精溶液既碘酒用作消毒剂，可用来处理外部创伤。碘仿（CHI3)用作防腐剂。碘是维持甲状腺正常功能所必需的元素，因此碘化物可以防止和治疗甲状腺肿大。碘化银用于制造照相软片并那个可作为人工降雨时的造云的“晶种”。碘：第29页，共33页，2022年，5月20日，3点39分，星期二F2Cl2Br2I2颜色逐渐加深密度逐渐增大熔沸点逐渐升高在水中的溶解性渐小活泼性递减氢化物的稳定性渐弱氢化物的酸性渐强小结第30页，共33页，2022年，5月20日，3点39分，星期二Cl2在常温下与H2缓慢反应，但在紫外光照射下，可发生连锁反应引起爆炸。另外在价额条件下，业可发生连锁反应（整个反应是由若干个相继发生或相继平行发生的基元反应所组成，整个反应过程的基元反应连续不断的重复进来完成的。这个过程就像链环一样紧密的联系在一起 。反应步骤如下：1.链引发反应 产生单电子自由基 Cl2=2Cl2.链传递反应 反应交替进行，不断产生自由基 Cl+H2=HCl+H H+Cl2=HCl+Cl3.链终止反应 消除自由基 2H=H2 2Cl=