天津大学无机化学课件第十一章卤素和氧族

–7.2 113.5 58.76 184.3
颜色* 浅黄 黄绿 红棕 紫黑
溶解度 分解水 在水中溶 解度不大
易溶于 有机溶剂
毒性
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具有刺激性气味，并有毒
毒性减小
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2.化学性质
氧化性
1 2
X2 + e- → X-
F2 > Cl2 > Br2 > I2
电极电势:
F2/F- Cl2/Cl- Br2/Br- I2/I-
MnO2 +4HCl(浓) → MnCl2+ Cl2 +2H2O 2KMnO4 + 16HCl(浓) →
2MnCl2 + 2KCl + 5Cl2 + 8H2O
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3.制备
卤素阴离子的氧化：2X-- 2e- → X2
用氯气氧化溴化钠中的溴离子
Br2
Cl2 + 2Br- → 2Cl- + Br2
氙 氡
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P区元素的特点
（3）金属的熔点较低
0
ⅢA ⅣA ⅤA ⅥA ⅦA He 氦
2 B 硼 C 碳 N 氮 O 氧 F 氟 Ne 氖
3
Al 铝
660.4℃
Si
硅
P
磷
S
硫这C些l 金氯属Ar 氩
4 5
Ga 镓
29.78 ℃
In 铟
156.6 ℃
Ge 锗
973.4 ℃
Sn 锡
231.9 ℃
I2
通氯气于天然卤水中 Cl2 + 2I- → 2Cl- + I2
用NaHSO3处理智利硝石提取
NaNO3后剩下的母液
4.22F×2 1+02-4H2O7.2→×41H0F-9 + 2O.02↑×10-13
Cl2、Br2、I2主要发生(2)类反应
反加应碱程使度平越衡来右越移小
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3.制备
卤素阴离子的氧化：2X-- 2e- → X2
F2
电解法：电解三份KHF2和
两份无水HF的熔融混合物
电解
2KHF2
2 B 硼 C 碳 N 氮 O 氧 F 氟 Ne 氖
3 Al 铝 Si 硅 P 磷 S 硫 Cl 氯 Ar 氩
4 Ga 镓 Ge 锗 As 砷 Se 硒 Br 溴 Kr 氪 5 In 铟 Sn 锡 Sb 锑 Te 碲 I 碘 Xe 氙
6 Tl 铊 Pb 铅 Bi 铋 Po
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At 砹 Rn 氡
2 B 硼 C 碳 N 氮 O氧氧 F氧氟 Ne 氖 3 Al 铝 Si 硅 P 磷 S 化数硫稳 定C化数l 氯稳定 Ar 氩
4 Ga 镓 Ge 锗 As 砷 Se化硒性B化r 铊 Pb 铅
Sb 锑 Bi 铋
TPeo合物碲增 强AI合物t 碘砹减弱
Xe Rn
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2.化学性质 氧化性 F2 > Cl2 > Br2 > I2
1 2
X2 + e-
→ X-
与水反应：分两类
(1)氧化作用 2X2 + 2H2O 4HX + O2↑
(2)歧化水解 X2 + H2O H+ + X- + HXO
KF2 只能发Cl生2 (1)类反Br应2 ，并反应I2激烈
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第十一章 卤素和氧族元素
第一节
p区元素概述
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11-1 p区元素概述
0 ⅢA ⅣA ⅤA ⅥA ⅦA He 氦 2 B 硼 C 碳 N 氮 O 氧 F 氟 Ne 氖
3 Al 铝 Si 硅 P 磷 S 硫 Cl 氯 Ar 氩
4 Ga 镓 Ge 锗 As 砷 Se 硒 Br 溴 Kr 氪 5 In 铟 Sn 锡 Sb 锑 Te 碲 I 碘 Xe 氙 6 Tl 铊 Pb 铅 Bi 铋 Po At 砹 Rn 氡
原子序数 9 17 35 53
价层电子构型 2s22p5 3s23p5 4s24p5 5s25p5 原子与半稳径定/的pm8电子64构型原9子9 相比1较14仅缺1一33
个电电负子性,(在p同) 周期4.元0 素中3.核0 电荷2是.8最多2的.5,
原I1/子(k半J·径mo是l-1最) 小16的81。 125非1 金属114性0 减1弱008 的主元易要素获氧得化电I数只1子大有，-,1碘是、X才同0- 有周e++--15期→这1、、、++中0种X37 非+可++困金-151能、、、属难++037性++最-151、、、强++037
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第十一章 卤素和氧族元素
第一节
结束
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第十一章 卤素和氧族元素
第二节
卤素
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11-2-1 卤族元素通性
卤素，希腊文原意为成盐元素 0
ⅢA ⅣA ⅤA ⅥA ⅦA He 氦
2 B 硼 C 碳 N 氮 O 氧 F 氟 Ne 氖
I1/力时(k强，J·，该mo与元l-1具素) 有往16多往81种可氧呈1-化现215、数最10 的高1元氧-11、4素化00 化数1合-10、008 主要氧化如数 -1A、sF05、+1S、F+63、 +IF1、7 +3 +1、+3 3.F-F键能小，易打开+,5化、+学7 性+质5、活+7泼+5、+7
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2化.化学学性性质质 氧化性 F2 > Cl2 > Br2 > I2
1 2
X2 + e-
→ X-
与金属、非金属反应
卤素
反应物质
反应程度
F2
Cl2 Br2 I2
所有金属干燥的氯反不应激烈 除氮、与活氧上泼外类金的似属非可与金将F属氯e常反储伴应有存燃平常烧稳温和爆减 小炸
其他金属 在铁罐中加热
工业上从海水中提取*
1.在晒盐后留下的苦卤(pH=3.5左右)中通入氯气
Cl2 + 2Br- → 2Cl- + Br2 2.用为空除气去把B残r2存吹的出，氯再气用，N可a2加CO入3溶少液量吸K收Br*
3CO23-+ 3Br2 → 5Br- + BrO3 -+ 3CO2
3.用硫酸酸化
5Br-+ BrO3- + 6H+ → 3Br2 + 3H2O
600C
I2
高温
不如氯
明显 减 缓慢 小
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2化.化学学性性质质 氧化性 F2 > Cl2 > Br2 > I2
1 2
X2 + e-
→ X-
与金属、非金属反应
卤素
反应物质
反应程度
所有金属
反应激烈
F2 除氮、氧外的非金属 常伴有燃烧和爆炸
FC2l与2 Cu、N与i、上M类g似作用，表面生成平氟稳化物减 B保储Ir2护存2 膜在，Cu可、活其阻N泼他i止、金金进M属属一g制步成被的氧容化器，中常加所温热以F2可小
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11-2-2 卤族单质 1.物理性质
氟(F2) 氯(Cl2) 溴(Br2) 碘(I2) 集均聚为状双态分子气体 气体 液体 固体 熔(具点有/℃稳定-2的198.电6 子构-1型01及较高–7的.2键能)113.5 沸在点周/期℃表中-1，8整8 族是-3双4.原6 子分5子8.7的6 只有18卤4.素3
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11-2-1 卤族元素通性
Cl、Br、I的价电氟子(F构)型氯(Cl)溴氧(B化r数) 碘为+(1I)
原子ns序数np 9 nd17 35 53
价拆层开电1对子电构子型 2s22p5 3s23p5 4s24p5 5s25p5
具有多种氧化数 原子半ns 径/pnmp
电拆开负2性对(电x子p)
电解MgCl2熔盐制Mg的副产品
MgCl2(熔融） 电解 Mg + Cl2
电解NaCl熔盐制Na的副产品
2NaCl(熔融） 电解 2Na + Cl2
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3.制备
卤素阴离子的氧化：2X-- 2e- → X2
Cl2 实验室：用MnO2、KMnO4、K2Cr2O7、KClO4
等氧化剂与浓盐酸反应
除沿非氢Ⅲ金B外-A属S-，iⅦ(-所包AAs和有括-T的零线e-非上A族t金)对元，属角素左全线为下部，p角集右区为中上元金在角素属p为区
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P区元素的特点 (1) 除ⅦA和零族外，均为从
典型非金属→准金属→典型金属
0
Ⅲ原A金 非ⅣA ⅤA ⅥA ⅦA He 氦 2 B子 硼属 C金 碳 N 氮 O 氧 F 氟 Ne 氖 3 A半径l 铝性增 S属性i 硅 P 磷 S 硫 Cl 氯 Ar 氩 4 G增a 镓强 G减e 锗 As 砷 Se 硒 Br 溴 Kr 氪
64 4.0
99 nd3.0
并相差2 I1/(kJ·mol-1) 1681 1251
氧11化4 数为1+333 2.8 2.5 1氧14化0 数为10+058
ns np
nd-1、0 -1、0 -1、0
拆主开要3氧对化电子数 -1、0 +1、+3 +1氧、化+3数+为1、+7+3
ns np
+n5d、+7 +5、+7 +5、+7
E (X2/X-) 2.87 1.36 1.065 0.535
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2.化学性质
氧化性
1 2
X2 + e- → X-
F2 > Cl2 > Br2 > I2
与H2反应
X2 + H2 → 2HX
卤素 反应条件 反应速率与程度
F2
阴冷
爆炸、放出大量热
常温
缓慢
Cl2 强光照射
爆炸
常温
Br2
熔、沸点升高
∵ 固态为分子晶体 ∴ 熔、沸点较低
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11-2-2 鹵素单质 1.物理性质
氟(F2) 氯(Cl2) 溴(Br2) 碘(I2)
集聚状态 气体 气体 液体 固体
熔点/℃ -219.6 -101 沸点/℃ -188 -34.6
–7.2 113.5 58.76 184.3
2KF + H2 + F2
由K.Christe设计的方法
K2MnF6+2SbF5 150℃2KSbF6+MnF3+ 12F2
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3.制备
卤素阴离子的氧化：2X-- 2e- → X2
工业上：
Cl2 电解饱和食盐水溶液制烧碱的副产品
2NaCl+2H2O 电解 2NaOH + Cl2 + H2
As 砷 Sb 锑
630.5 ℃
Se Te
彼硒此B可r 溴形K成r 低熔合金
碲 I 碘 Xe
氪 氙
6
Tl 铊
303.5 ℃
Pb 铅
327.5 ℃
Bi 铋
271.3 ℃
Po
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At 砹 Rn 氡
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P区元素的特点
（4）某些金属具有半导体性质
0
ⅢA Ⅳ如A 超Ⅴ纯A 锗ⅥA ⅦA He 氦
5 In大 铟 S弱n 锡 Sb 锑 Te 碲 I 碘 Xe 氙
6 Tl 铊 Pb 铅 Bi 铋 Po At 砹 氡
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P区元素的特点（2）具有多种氧化数
这因非种原金现子n属象的s、元称价n素为电p电还子具子构有可型负参为氧与n化成s2数键np1-5
惰性电子对效应
0
ⅢA ⅣA ⅤA Ⅵ低A Ⅶ高A He 氦
3 Al 铝 Si 硅 P 磷 S 硫 Cl 氯 Ar 氩
4 Ga 镓 Ge 锗 As 砷 Se 硒 Br 溴 Kr 氪
5 In 铟 Sn 锡 Sb 锑 Te 碲 I 碘 Xe 氙
6 Tl 铊 Pb 铅 Bi 铋 Po
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At 砹 Rn 氡
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11-2-1 卤族元素通性
氟(F) 氯(Cl) 溴(Br) 碘(I)
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3.制备
卤素阴离子的氧化：2X-- 2e- → X2
I2
通氯气于天然卤水中 Cl2 + 2I- → 2Cl- + I2
注意
应避免通入过量的氯气 I2 + 5Cl2 + 6H2O → 2IO-3 +10Cl-+12H+
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3.制备
卤素阴离子的氧化：2X-- 2e- → X2
颜碘色*棕或红浅棕黄
黄绿 紫 红棕 紫黑
溶解度 分解水 在水中溶
I2易溶于碘化物(如解KI度)中不→大I3-
I2 + I- I3 -
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易溶于 有机溶剂
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11-2-2 鹵素单质 1.物理性质
氟(F2) 氯(Cl2) 溴(Br2) 碘(I2)
集聚状态 气体 气体 液体 固体
熔点/℃ -219.6 -101 沸点/℃ -188 -34.6
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11-2-1 卤族元素通性
氟(F) 氯(Cl) 溴(Br) 碘(I)
原子序数 特9殊性 17 35 53
价层电子构型 2s22p5 3s23p5 4s24p5 5s25p5
21原电..原F子负子电半性半负径( 径性/ppm小大) ，，46空非.40间金位属3阻性9.90不强大，121.氧84 化能123.53
颜色* 浅黄 黄绿 红棕 紫黑
颜色加深
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14
11-2-2 鹵素单质 1.物理性质
氟(F2) 氯(Cl2) 溴(Br2) 碘(I2)
集聚状态 气体 气体 液体 固体
熔点水/℃中颜-2色19.6 有机-10溶1 剂(CC–l74.、2CS2)颜11色3.5
沸溴点/黄℃→棕-1红88 -34.6黄→棕58红.76 184.3