安徽高中化学竞赛-无机-8-第八章 卤素(共244页PPT)

剧烈反应。
Cl2 Cl2 在水中溶解度较小。
Cl2 溶于水得氯水，氯水的浓 度较溴水小。
Cl2 与水也有化学反应发生。
8. 1. 2 卤素单质的化学性质 1. 与金属的反应 F2 F2 可以与所有金属直
接化合，生成高价氟化物。
但是 F2 与 Cu，Ni，Mg 作用 时，由于金属表面生成一薄层致密 的氟化物保护膜而中止反应。
使自由基消失 Cl • + Cl • —— Cl2 H • + H • —— H2 Cl • + H • —— HCl 这一步骤称之为链终止。
Br2，I2 与 H2 的反应一般
需要加热。 Br2 + H2 —— 2 HBr
I2 + H2 —— 2 HI
但高温下 HBr 不稳定，易
H • + Cl2 —— HCl + Cl • （3） 反应（2），（3）称为
链传递。
Cl • + H2 —— HCl + H • （2） H • + Cl2 —— HCl + Cl • （3）
由自由基变成新的自由基并生
成产物，速率极快。 反应（2），（3）反复多次进行
自由基与自由基相撞，可能
分子轨道图的高能级部分
* n py
*n px *n pz np
n pz n px
np
n py
卤素吸收部分可见光，以满足
电子从最高占有轨道 *，向最低空
轨道 * 跃迁所需的能量。
*n py np n py
*n px *n pz
np n pz n px
* 和 * 两种轨道的能量之差 用 E 表示，则 E ＝ E* － E*
*n py np n py E ＝ E* － E*
*n px *n pz
np n pz n px
这个能量差随着原子序数 Z 的增大而变小。
从 Cl2 到 Br2 再到 I2，E 依次 减小，故吸收光的波长由短到长。
Cl2 吸收紫光，显示黄绿色 Br2 吸收蓝绿光，显示红棕色 I2 吸收黄绿光，显示紫色
8. 1. 1 物理性质
1. 存在状态
卤素单质以双原子分子形式存在。
随着相对分子质量增大，分子半径
也依次增大，所以色散力也增大，故物 质的熔沸点依次增高。
故物质的存在状态呈现由气体、 液体到固体的变化规律。 F2 气体 Cl2 气体 Br2 液体 I2 固体
2. 颜色 物质为非发光体时，其颜色取 决于吸收光谱。 即自然光照射该物质时，物质 吸收可见光的一部分，于是显示未 被吸收的那部分可见光的颜色。
所以 F2 可储存在 Cu， Ni，
Mg 或其合金制成的容器中。
Cl2
Cl2 可与各种金属作
△
用，有的需要加热。 2 Cr + 3 Cl2 —— 2 CrCl3 （紫色） Cd + Cl2 —— CdCl2 2 Ag + Cl2 —— 2 AgCl
△ △
常温下干燥的 Cl2 不与 Fe 反应。
因此 Cl2 可储存在铁罐中。
虽然 I2 在水中溶解度小，但
在 KI 或其他碘化物溶液中溶解度
变大，而且随 I－ 浓度增大而增大。
这是由于发生了如下反应 I－ + I2 —— I3－
实验室中进行 I2 的性质实验 时，经常用 I2 的 KI 溶液，即所 谓碘水 。
I2 的浓度大时，碘水呈很深
的红棕色。
F2
F2 氧化能力极强，与水
F2 浅黄
Cl2 黄绿
Br2 红棕
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
I2 紫
Cl2 吸收紫光，显示黄绿色
Br2 吸收蓝绿光，显示红棕色
I2 吸收黄绿光，显示紫色
红
黄
绿
蓝
紫
为什么 Cl2 吸收能量高的紫光， Br2 吸收能量居中的蓝绿光，而 I2 却吸收能量较低的黄绿光 ？
用分子轨道理论加以解释：
卤素单质的双原子分子轨道图 *n py np n py n pz n px *n px *n pz np
Cl • • Cl —— 2 Cl •
h
（ 1）
Cl • + H2 —— HCl + H • （2） H • + Cl2 —— HCl + Cl • （3）
反应（1）称为链引发，产
生自由基，引起反应。
h • Cl • Cl —— 2 Cl •
（ 1）
Cl • + H2 —— HCl + H • （2）
第八章
氟 F
萤石
卤素
CaF2
冰晶石
氟磷灰石
Na3AlF6
Ca5F （PO4） 3
在地壳中的质量分数
为 0.095 %， 列第 13 位。
氯 Cl 主要以氯化钠的形式存在于 海水、盐湖、盐井中。 光卤石 KCl•MgCl2•6 H2O 在地壳中的质量分数为 0.013%， 列第 20 位。
溴 Br 主要存在于海水中，盐 湖和盐井中也少量存在溴。
在地壳中的质量分数为 3.7 10－5 %。
碘 I
碘在海水中存在的更少，
主要被海藻所吸收。 碘也存在于某些盐井、盐
湖中。
南美洲智利硝石含有少
许的碘酸钠。
碘在地壳中的质量分数 为 1.4 10－5 %。
砹 At 砹属于放射性元素，不 列为本章研究内容。 砹以痕量存在于地壳中
8. 1
卤素单质
这是一个复杂反应，其基元步骤为
h • Cl • Cl —— 2 Cl •
h
（ 1）
产生能量高、反应活性极强的 自由基 Cl • 。
Cl • + H2 —— HCl + H • （2） H • + Cl2 —— HCl + Cl • （3） 这类反应叫做链反应，进行速 率相当快。 H2 和 Cl2 的混合物在强光照射 下发生爆炸，就是链反应的结果。
3. 卤素单质在水中的溶解度
Br2
Br2 在水中溶解度是卤
素单质中最大的，100 g 水中可溶
解 3.4 g 溴。
单质溴溶于水得溴水，随浓度 的增大溴水呈黄色到红棕色。
I2
卤素中 I2 在水中的溶解度
最小，几乎不能显色。
但在 CCl4 中的溶解度很大。利
用这一特点，可以用 CCl4 从水中提
取 I2。
Br2 和 I2 Br2，I2 常温下只能与活泼 金属作用。 与不活泼金属只有在加热条
件下反应。
2. 与氢气的反应 F2 与 H2 的混合物将发生 爆炸反应，无法控制。
常温下 Cl2 与 H2 缓慢反应， 但有强光照射时，将发生链反应导 致爆炸 Cl2 + H2 —— 2 HCl
h
Cl2 + H2 —— 2 HCl