卤素单质的性质

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第十七章 卤素,17,1,卤素单质,17,1,1,物理性质,17,1,2,化学性质,与水的反应,与金属的反应,与非金属的反应,与,H,2,的反应,与某些化合物的反应,2,卤素在自然界的存在形式,课本,P,581,1,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,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。,性质,F,Cl,Br,I,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,物理性质,大,毒性,元素符号,F,Cl,Br,I,价电子层结构,2s,2,2p,5,3s,2,3p,5,4s,2,4p,5,5s,2,5p,5,主要氧化数,1,0,1,0,+1,+3,+4,+5,+7,1,0,+1,+3,+5,+7,1,0,+1,+3,+5,+7,电子亲和能,/,(kJ mol,1,),328.16,324.54,295,。,15,分子离解能,/,（,kJ mol,1,）,157,194,153,电负性,(,Pauling,),3.98,3.16,2.96,2.66,243,348.57,溶解度：,F2,剧烈地分解水,水中：,Cl2,、,Br2,、,I2,溶解度较小，分别称氯水、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,I,2,溶于,乙醇、乙醚、酯等呈棕色或红棕色（溶剂合物）,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,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,卤素表现出非金属元素特征,。,1,2,化学性质,卤素单质是强氧化剂,，,其中,F,2,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：,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,X,2,+H,2,O=2H,+,+2X,_,+1/2O,2,第二类：卤素的歧化反应,X,2,+H,2,O=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。,2F,2,+2NaOH,=,2NaF+OF,2,+H,2,O,2F,2,+4NaOH=4NaF+O,2,+H,2,O,Cl,2,+2NaOH,=,NaCl+NaClO+H,2,O,3Cl,2,+6NaOH,=,5NaCl +NaClO,3,+ 3H,2,O,Br,2,+NaOH= NaBr+NaBrO+H,2,O,Br,2,+NaOH,=,NaBr+NaBrO,3,+H,2,O,卤素与,NaOH,的反应,75,o,C,低于室温,3I,2,+6NaOH=5NaI+NaIO,3,+3H,2,O,0,0,C,左右,50-80,0,C,常用溴水和氯水来吸收,NaOH,不同碱度,不同温度,1,2,2,与金属的反应,F,2,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。,F,2,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,F,2,可以储存在,Cu,，,Ni,，,Mg,或其合金制成的容器中,。,Cl,2,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,Cl,2,作用；,Na,、,Fe,、,Cu,、,Sn,等只有在加热的情况下才与,Cl,2,作用，,Cl,2,还能使变价的金属氧化成高价。干燥的,Cl,2,不与,Fe,反应，所以,Cl,2,可以再铁罐中储存或运输。,2Fe+3X,2,=2FeX,3,（,X,为,F Cl Br,）,Fe +,I,2,=FeI,2,Br,2,和,I,2,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,-, Fe,3+,),1,2,3,与非金属的反应,F,2,除,O,2,N,2,，稀有气体,He,和,Ne,外，,F,2,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。,Cl,2,也能与大多数非金属直接反应，但不及,F,2,激烈。,Cl,2,与,S,的反应,2S(s)+Cl,2,(g)=S,2,Cl,（,l,）,S(s)+Cl,2,(g)(,过量,)=SCl,2,(l),Cl,2,与,P,的反应,2P(s)+3Cl(g)=2PCl,3,(l),2P(s)+5Cl(g)(,过量,)=2PCl,5,(g),Br,2,和,I,2,可与许多非金属反应，但不如,F,2,、,Cl,2,激烈， 一般多形成,低价,化合物。,2P(s)+3Br,2,=2PBr,3,（,l,）,2P(s)+3I,2,=2PI,3,（,s,）,【,上述反应应控制在干燥条件下，否则会发生水解反应,】,2P+3Br,2,+6H,2,O,=,2H,3,PO,3,+6HBr,2P+3I,2,+6H,2,O,=,2H,3,PO,3,+6HI,这类反应比较剧烈，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,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,CCl,4,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,Cl,2, Br,2,Cl,2,+2NaBr,=,2,NaCl+Br,2,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）,CCl,4,溴水,Br,2,+2KI =2,KBr+I,2,溴单质 能把 碘 从碘化物中置换出来,结论,Br,2, I,2,活泼性,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,1,2,4,与,H,2,的反应,H,2,(g)+,F,2,(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,H,2,(g)+,Cl,2,(g) = 2HCl(g,)【,较稳定,】,光照或加热，立即反应，并爆炸,H,2,(g)+,Br,2,(g)= 2HBr(g) 【,易分解,】,以,Pt,为催化剂，加热到,350,缓慢反应,H,2,(g)+,I,2,(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,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（ ）,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,3.,若用,X,代表,F,、,Cl,、,Br,、,I,四种卤族元素，下列属于它们共性反,应的是,（ ）,A.X,2,+H,2,2HX B.X,2,+H,2,O HX+HXO,C.2Fe+3X,2,2FeX,3,D.X,2,+2NaOH NaX+NaXO+H,2,O,D,B,A,练习一下,1,2,5,与某些化合物的反应,与,H,2,S,的反应,CO(g)+Cl,2,(g)=COCl,2,(g) 【Br,2,也可发生,】,X,2,+H,2,S=2HBr+S (X,2,为,Cl,2,Br,2,I,2,),与,CO,的反应,碳酰氯,(COCl2),俗称光气，无色高毒性气体,F,2,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。,eg,：,NaSO,4,+2F,2,=SO,2,F,2,+NaF+O,2,3X,2,+8NH,3,=6NH,4,X+N,2,(,X,2,为,F,2,，,Cl,2,，,Br,2,),与有机物的反应,取代，加成反应,与盐的反应,与氨的反应,特殊性,1,）氟单质的特性,F,2,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,F,2,+ 2KI = 2KF + I,2,2,F,2,+,2H,2,O=4HF,+ O,2,小深化,氟气首先,同碘化钾,液中的水,剧烈反应,2,、碘的特性,小深化,碘（,I,2,）,遇淀粉变,蓝色,（碘的鉴定反应）,注意,：碘化钾溶液加入淀粉溶液，不变蓝色。,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,SF,6,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(CCl,2,F,2,),用于制冷剂，,CCl,3,可用作杀虫剂，,CBr,2,F,2,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,：,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,：,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,(C,2,H,4,Br,2,),它可作为,抗震汽油的添加剂,，提高发动机的工作效率。,溴,：,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（,CHI,3,),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：,F,2,Cl,2,Br,2,I,2,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,Cl,2,在常温下与,H,2,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,Cl,2,=2Cl,2,.,链传递反应,反应交替进行，不断产生自由基,Cl,+H,2,=HCl+H,H,+Cl,2,=HCl+Cl,3.,链终止反应,消除自由基,2H,=H,2,2Cl,=Cl,2,Cl,+H,=HCl,卤素毒性：,所有卤素均具有,刺激气味,，强烈刺激眼，鼻，器官等，吸入较多的蒸汽会发生严重中毒，甚至造成死亡，他们的毒性从氟到碘减轻，液溴与皮肤接触产生疼痛并造成难以治愈的创伤，受溴腐蚀致伤，用苯或甘油洗伤口，再用水洗，伤势较重时立即送医院治疗。因此使用时要特别小心。发生较重的氯气中毒时，可吸入酒精和乙醚混合蒸气作为解毒剂，吸入氨气蒸气也有效,。,、,安全,谢谢,