Chapter14 卤素
第十四章卤素
14-3-1 卤化氢和氢氟酸
3、非金属卤化物的水解：此法适用于HBr和HI 的制备,以水滴到非金属卤化物上,卤化氢即源 源不断地发生：
14-3 氟氯溴碘的化合物
14-3-1 卤化氢和氢氟酸 一℃ /(kJ·mol-1)
键能/(kJ·mol-1)
/(kJ·mol-1)
分子偶极矩μ(10-30cm)
表观解离度 (0.1mol·L-1,18℃)/% 溶解度/g·(100gH2O)-1
HF -83.1 19.54 -271.1 568.6 30.31 6.40
1、氟化氢的氢键 氟化氢这些独特性质与其分子间存在氢键
形成缔合分子有关。实验证明，氟化氢在气态、
液态和固态时都有不同程度的缔合。在360K以 上它的蒸气密度相当于HF，在299K时相当于 (HF)2和(HF)3的混合物。在固态时，氟化氢由未 限长的锯齿形长链组成。
H
H
H
H
F
F
F
F
14-3-1 卤化氢和氢氟酸
14-3-2 卤化物 卤素互化物 多卤化物
阳极反应：2Cl- === Cl2 + 2e阴极反应：2H2O + 2e- === H2 + 2OH总的反应：2Cl- + 2H2O === 2OH- + H2 + Cl2
14-2-2 卤素的制备和用途
14-2-2 卤素的制备和用途
无机化学 第14章 卤 素(2013)
φө (X2/X-)/V
[问题1]
为何奇数氧化数 ？
+4 +6
ClO2 （黄绿色）
即这些氧化数常在含氧化 Cl2O6 ClO3 （紫红色） 合物和卤素互化物中出现，因 为每拆开一对电子，将增加 2 个成单电子，因此在 +1 氧化数 的基础上，将出现+3、 +5、+7 的奇数氧化数 —— （我们主要 学习这些氧化数对应的化合 物）.
偶数氧化数：
【问题2】F有哪些特殊性？
1.主要氧化数: F 无正氧化数 2.解离能：F-F < Cl-Cl
3.分解水: F2氧化H2O 4.第一电子亲合能: F < Cl > Br > I 5.卤化物热力学稳定性: 氟化物最稳定 6.易形成高配位配合物，如AlF63-，BrF63-等。 这与F半径较小有关。
[问题4]如何解释Ｉ2溶解的特性？
非极性溶剂中表现出分子颜色，Ｉ2呈紫色 （CCl4）。在极性溶剂中棕红色（丙酮、乙 醇）。
Ｉ2分子在极性溶剂中被极化，使Ｉ-Ｉ键断裂， 发生溶剂化作用。 当Ｉ-离子靠近Ｉ2分子时，使Ｉ2分子极化，而 产生诱导偶极，并进一步形成稳定的配离子， 减小了Ｉ2分子的浓度，导致颜色变浅。
§14-2 卤素单质
一、卤素单质的物理性质
卤素单质 聚集状态 颜色 熔点/℃ 沸点/℃ 汽化热/（KJ· mol-1)
溶解度/mol·l-1
氟 气 浅黄 219.6 -188 6.54
氯 气 黄绿 -101 -34.6 20.41
溴 液 红棕 -7.2 58.78 29.56
碘 固 紫黑 113.5 184.3 41.95
0.40
Cl 2
1.36
无机化学--14卤素PPT课件
F2
Cl2
Br2
I2
/ V
2.87 1.36 1.087 0.535
X2 氧化性：
强
弱
X- 还原性：
弱
强
结论：氧化性最强的是F2，还原性最强的是I－。
8
①与金属作用：
F2 可氟化所有的金属，且反应剧烈，常伴随燃烧和爆炸，
但与Cu、Ni、Pb、Mg等作用时因生成难溶氟化物保护 膜而阻止反应，故可以贮存于上述金属及合金容器中。
非金属卤化物： B3F ,Si4F ,PC 5,S l 6 F等
23
◆卤化物的性质：
性质： 熔点：
溶解性：
离子型
高 大多易溶于水
导电性： 水溶液，熔融导电
金属卤化物
共价型
低 易溶于有机溶剂
无导电性 非金属卤化物
水解性： 对应氢氧化物不
是强碱的都易水解， 产物为氢氧化物或 碱式盐
易水解, 产物为两种酸
660
25
◆ 同一金属不同氧化值：高氧化值的卤化物共价性显著，
熔沸点相对较低。
3) 配位性 F3 e4C l [Fe4]C l Ag 2C l [Ag2]C l
难溶物溶解 AgC Cl l [Ag2]C l P b 4 H S ( 浓 C ) lH 2 [P4 b ] H C 2 Sl18
HBr和HI
1) 还原性
O 24 H2 II22 H 2 O使 HI 溶液变黄
Br2
H2B2r 2HBr
I2
H2I2
2HI需高温，反应不完全
10
④与H2O反应：
①氧化反应： X 22H 2O 4H O X 2
X22e2X
(X2/X)
4 H O 24 e2 H 2O (O 2/H 2O )0.81v6
卤族元素
虽然根据电子亲合势判断半反应： 虽然根据电子亲合势判断半反应： X2(g) + 2 e2 X-(g) 的还原电位应当是 F2 低于 Cl2，但本族元素的氧化性仍 为最强， 以 F2 为最强，F2具有较低的键焓以及 F- 离子较高的水合 焓使上述进程更有利于 F2。
14
与水的反应 发生氧化反应 X2 + 2 H2O 发生岐化反应 X2 + H2O K(Cl2)=4.8×10-4 × K(Br2 )=5.0×10-9 × K(I2) =3.0×10-13 × X2 + 2 OH3X2 + 6OH规 律 4HX + O2 F2﹥Cl2﹥Br2 HXO + HX 水溶液叫“氯水” 水溶液叫“氯水”、 溴水” 碘水” “溴水”和“碘水”
第十四章 卤素元素
医药化工学院 无机化学教研室
1
教学要求
本章共5课时 掌握卤素单质的物理化学性质 掌握卤素氢化物的物理化学性质 掌握卤素含氧酸的物理化学性质 掌握卤素含氧酸盐的物理化学性质
2
本章内容
第一节 通 性 第二节 单质的性质
第三节 卤化氢和氢卤酸
第四节 卤化物 卤素互化物 多卤化物 第五节 含氧酸及其盐
在碱存在下， 中的溶解，歧化： 在碱存在下，促进 X2 在 H2O 中的溶解，歧化： X- + XO- + H2O 5X- + XO3- + 3H2O
Cl2 70℃时后一反应才进行得很快； ℃时后一反应才进行得很快； Br2 0℃时后一反应才较缓慢； ℃时后一反应才较缓慢； I2 0℃时后一反应也进行得很快。 ℃时后一反应也进行得很快。
电解
2HF(l)(不纯)
249K
H2↑+ F2↑
卤素ppt优秀课件(2024)
了解卤素在周期表中的位置及其性质变化规律。
2024/1/26
27
实验目的和原理
实验原理
卤素单质具有相似的化学性质，如与金属反应生成卤化 物、与非金属反应生成卤化氢等。
卤素位于元素周期表的第ⅦA族，包括氟（F）、氯（Cl ）、溴（Br）、碘（I）等元素。
随着原子序数的增加，卤素单质的颜色、密度、熔沸点 等物理性质呈现规律性的变化。
2024/1/26
8
氯气
物理性质
氯气是一种黄绿色、有刺激性气 味的气体，密度比空气大，可溶
于水。
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化学性质
氯气化学性质活泼，可以与多种元 素和化合物发生反应。
用途
氯气是一种重要的化工原料，用于 制造氯化物、漂白剂、消毒剂、农 药等。此外，氯气还用于自来水的 消毒和游泳池水的处理。
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2024/1/26
34
THANKS
感谢您的观看
2024/1/26
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对人体健康的影响：长期摄入过量溴和碘可能导致甲状 腺疾病等健康问题。
2024/1/26
工业排放：如石油化工、制药等工业生产过程中产生的 含溴和碘的废气、废水。
溴和碘污染危害
对生态环境的影响：溴和碘对植物的生长具有抑制作用 ，对水生生物也有毒性作用。
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治理措施和政策建议
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工业污染治理
生活垃圾焚烧：垃圾焚烧过程中产生 的氟化物。
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氟污染危害
对人体健康的影响：长期摄入过量氟 化物可能导致氟斑牙、氟骨症等疾病 。
对生态环境的影响：氟化物对植物的 生长具有抑制作用，对水生生物也有 毒性作用。
20
氯污染来源及危害
2024年化学竞赛无机化学绝密课件卤素
化学竞赛无机化学绝密课件卤素一、卤素简介卤素，又称卤族元素，是元素周期表中第VIIA族元素，包括氟（F）、氯（Cl）、溴（Br）、碘（I）和砹（At）。
卤素元素在自然界中大多以无机盐形式存在，具有独特的化学性质和广泛的应用领域。
本课件旨在为化学竞赛选手提供卤素元素的系统性知识，帮助选手在竞赛中取得优异成绩。
二、卤素的物理性质1.氟：氟是卤素元素中最轻的一种，具有浅黄绿色，在常温常压下为气态，具有刺激性气味。
氟的熔点为-219.67℃，沸点为-188.1℃，密度约为0.0017g/cm³。
2.氯：氯是一种黄绿色气体，具有刺激性气味。
氯的熔点为-101.5℃，沸点为-34.04℃，密度约为3.21g/L。
3.溴：溴在常温常压下为液态，具有红棕色，具有刺激性气味。
溴的熔点为-7.2℃，沸点为58.78℃，密度约为3.12g/cm³。
4.碘：碘在常温常压下为固态，具有紫黑色，具有刺激性气味。
碘的熔点为113.7℃，沸点为184.3℃，密度约为4.93g/cm³。
5.砹：砹是一种放射性元素，具有多种同位素，其中^210At的半衰期最长，约为8.1小时。
砹的物理性质尚不明确，但一般认为其熔点、沸点较高，密度较大。
三、卤素的化学性质1.氧化性：卤素元素具有较强的氧化性，能与大多数金属和非金属发生反应。
氟的氧化性最强，可以与水反应氧气。
2.电子亲和能：卤素元素的电子亲和能较大，容易接受电子，形成负离子。
3.电负性：卤素元素的电负性较高，与碳、氢等元素形成的化合物中，卤素元素表现出较强的亲电子性。
4.反应符合性：卤素元素与氢、卤化氢、金属卤化物等化合物发生反应时，遵循相应的反应规律，如氟化反应、氯化反应、溴化反应、碘化反应等。
5.卤素互化反应：氟、氯、溴、碘之间可以发生互化反应，相应的卤化物。
四、卤素化合物卤素元素与金属、非金属、有机物等均可形成多种化合物，下面列举一些常见的卤素化合物：1.卤化氢：卤素元素与氢气反应，卤化氢（HX，X代表卤素元素）。
第十四章卤素-文档资料
14-2 卤素单质
14-2-2 卤素单质的化学性质
二、与水的反应 卤素与水可能发生下列两类反应： X2 + H2O === 2H+ + 2X- + O2（1） X2 + H2O === H+ + X- + HXO （2）
氟与水反应依（1）式进行。 氯、溴、碘与水反应主要依（2）式进行。该反应是 一种歧化反应。
14-2 卤素单质
14-2-2 卤素单质的化学性质
卤素的歧化反应与溶液的pH值的关系，可以由下图直观看出
3.0 /V 2.5 2.0 1.5 C l 2 + 2 e 1.0 0.5 0 I2 + 2e 2
-
F 2 + 2e
-
2F
-
O 2 可能发生区
-
2C l
B r2+ 2 e +
2B r
-
2I
14-2-2 卤素的制备和用途
2、氯的制备： 实验室里将氧化剂MnO2 、KMnO4 与浓盐酸反应制 取氯气： MnO2 + 4HCl(浓) === MnCl2 +2H2O + Cl2 2KMnO4 + 16HCl === 2KCl + 2MnCl2 + 8H2O + 5Cl2 将通Cl2过水、硫酸、氯化钙和五氧化二磷纯化。 工业上用电解氯化钠饱和溶液来制备氯气，电解槽 以石墨或金属钛做阳极，铁网做阴极，并用石棉隔膜 把阳极区和阴极区隔开。电解时： 阳极反应：2Cl- === Cl2 + 2e阴极反应：2H2O + 2e- === H2 + 2OH总的反应：2Cl- + 2H2O === 2OH- + H2 + Cl2
高考化学第一轮复习 第4单元第14讲 卤族元素精品课件 大纲人教
第14讲 │ 要点探究
变式题 1 按下面的实验过程，填空：
浅绿色 FeBr2 溶液通―足―1量→Cl2黄色液体加―分C―层C→l4
上层呈
色加少量―K―I2淀→粉溶液
色
下层呈
色加少量―K―I3淀→粉溶液
色
写出上述反应的化_______________________________；
第14讲 │ 要点探究
变式题 2 多原子分子氰(CN)2、硫氰(SCN)2 和(OCN)2 的性 质与卤素单质相似，故称它们为拟卤素。它们可以生成酸和盐(见
还原性 按 HF、HCl、HBr、HI 顺序还原性逐渐_增__强_
卤
颜色 AgF 白色，AgCl 白色，AgBr 淡黄色，AgI 黄色
化 银
溶解性
I2 的特性 Br2 的保存
AgF 可溶于水，AgCl、AgBr、AgI 不溶于水
也不溶于稀 HNO3
易_升___华__；遇淀粉呈现_蓝___色
加水形成水封，以防 Br2 的挥发
•
第14讲 │ 考点整合
二、卤素单质在不同溶剂中的颜色
溶剂 单质
F2 Cl2
Br2
I2
H2O
强烈 反应 黄绿
色
红棕 →橙
深黄 →褐
C6H6 CCl4 汽油
黄绿 色
黄绿色 黄绿色
红棕 →橙
红
红棕→ 红棕→ 橙红 橙红
紫→ 紫→紫 紫→紫
紫红 红
红
C2H5OH
黄绿色 红棕→橙
红 棕褐→深
棕
第14讲 │ 考点整合
第14讲 │ 考点整合
单质 物理 性质
单质 化学 性质
元素名称
颜色、状态
第14章卤素
2、property（1）HClO是极弱的酸 Ka = 3.2×10-8 （2）HClO的不稳定性和氧化性 2HClO CuO, CoO, FeO 3HClO △ 2HCl + 2O 杀菌漂白 歧化反应
3H+ + 2X水溶液中，得不到纯HClO，故HClO为稀浓度的一元 弱酸，且不稳定易分解，是强氧化剂，需存放于棕色瓶中，保持 较低的温度。 （二）preparation and property for hypohalites 1、preparation X2 + 2NaOH === NaXO + NaX + H2O 歧化反应 2、property：①歧化反应 3XO- === 2X- +XO3②强氧化性 Ni(OH)2↓绿 + NaClO === NiO(OH)2↓褐 + NaCl
还原性↑
与H2SO4(浓) 反应
不反应
与 H2SO4(浓)、与 Fe3+不反应
HI + Fe3+ ==== I2 + Fe2+ + H+
Section 4
oxyacid and salt
chlorine、bromine、iodine有+1、+3、+5、+7(电子对拆开)的 、 、 含氧酸oxyacid及其盐salt，因F的电负性比O大，故fluorine氟与 氧Oxygen的化合物叫氟化物fluoride, 而没有含氧酸oxyacid，卤 素halogen能形成四种含氧酸及盐。 一、次卤酸及盐 hypochlorous acid and salt （一）preparation and property for hypochlorous acid 1、preparation 实验室 X2 + H2O ==== H+ +X- + HXO 平衡 反应程度 另一方法是 2HgO(新，或Ag2O) + H2O + 2Cl2 === HgO·HgCl2↓+2HClO [H+] = [X-] = [HXO] Cl＞＞Br＞＞I
第十四章 卤素1
主要 氧化数
-1,0
-1,0 ,+1 -1,0 ,+1 -1,0 ,+1 +3,+4 +3,+4 +3,+4 +5,+6,+7 +5,+6,+7 +5,+6,+7
-1氧化态外，其他氧化态都可作氧化剂
第十四章
卤素
§14.1 卤素的通性
键解离能
F X-X键解离能 /(kJ· -1) mol
P-X3
Cl
（2）低价金属离子水解产物一般为碱式盐，高价金属离子
水解产物一般为氢氧化物或含水氧化物。 （3）正氧化态的非金属元素水解产物一般为含氧酸。 （4）共价型化合物水解的必要条件是正电性原子具有空轨道， 可以接受水分子中氧原子的孤对电子以形成配位键，
使水的HO—H键削弱而断裂。
但BCl3 例外，因为B的缺电子特征，有空的2p轨道，可水解。
卤素
§14.2 卤素单质
3. 卤素间的置换反应
A /V
氧 化 性 渐 强
F2 Cl2 Br2 I2
2.87
FClBrI-
1.36
1.09 0.54
还 原 性 渐 强
I2 + 5Cl2 + 6H2O
2IO3 + 10Cl- + 12H+
第十四章
卤素
§14.2 卤素单质
4. 卤素的制备和用途
（1） 氟的制备： （2）
1 ClO Cl 2 H ClO2 Cl2 H 2O 2 2 ClO3 SO2 2ClO2 SO4
3
3KClO3 2 H 2 SO4 (浓) 2 KHSO4 2ClO2 KClO4 H 2O
第十四章 卤素
第十四章 卤素教学目的与要求：1、了解卤素及其重要化合物的制备、用途及在性质上的一些递变规律；氟的一些特殊的性质；2、掌握卤素单质、氢化物、含氧酸及其盐的结构、性质、制备和用途；3、掌握元素电势图，并能较熟练地判断卤素及其化合物的氧化还原性以及它们之间的相互转化关系。
教学重点：卤素单质、卤化氢和相应的氢卤酸、卤素的含氧酸及其盐的结构、性质、制备；元素电势图；卤素及其化合物的氧化还原性以及它们之间的相互转化关系。
（单质（氟的特性）---化合物---突出HX ，XO n m –盐；电子结构类似---性质十分相似）。
教学难点：元素电势图；卤素及其化合物的氧化还原性以及它们之间的相互转化关系。
§14-1 卤素的通性卤素：ⅦA ：At I Br Cl F ,,,,成盐的意思，这族元素表现了典型的非金属性质，与碱金属元素化合成盐。
由于它们的外层电子结构相似，所以元素的性质十分相似，并有规律性的变化。
砹是人工合成元素。
一、原子和分子结构：1、原子最外层电子结构：52np ns 与希有气体原子的8电子稳定结构相比仅缺少了一个电子，因此卤素原子都有获得一个电子成为-X 强烈倾向。
2、 F Cl Br I 电子亲和能 322 7.348 5.324 295降低由于F 原子半径很小，核周围的电子云密度较大，当它接受一个外来电子时引起电子之间较大的斥力，部分的抵消了F 原子获得一个电子成为-F 时所放出的能量。
3、卤素的原子半径随原子序数增加而依次增大。
→I Br Cl F ,,,增大与同周期元素相比较，则原子半径较小，因此卤素都有较大的电负性，F 的电负性最大，因此F 有最强的氧化性，易获得电子成为稳定结构，呈-F 。
4、卤素的第一电离能都比较大，说明它们共电子的倾向比较小。
F Cl Br I电离能 1681 1251 1140 1008降低H 的电离能：mol KJ /1311，比I Br Cl ,,电离能高，但为什么有+H 存在，却没有简单的+X 生成呢？这是因为+H 体积很小，在水溶液中生成水合离子时可以释放出较多的水合热，因而氢所需电离能可以从这些能量中得到补偿。
第14章 卤 素
第14章卤素[教学要求]1.掌握卤素的通性、制备和用途。
2.初步掌握卤化氢、卤化物的一般性质和制备。
3.掌握常见的含氧酸及其盐类的性质。
4.一般了解拟卤素。
[教学重点]1.卤素的单质及重要化合物的制备和性质2.卤素常见的含氧酸及其盐类的结构和性质[教学难点]卤素常见的含氧酸及其盐类的结构和性质[教学时数]6学时[教学内容]1.卤素的通性2.卤素的单质3.卤素的化合物4.拟卤素14-1 卤素的通性一、卤素的存在氟是最活泼的非金属元素，氟单质是目前已知最强的氧化剂，所以自然界中没有游离态的氟存在，只有氟的化合物。
萤石──氟化钙CaF2───就是氟的天然化合物，因为在黑暗中摩擦时发出绿色荧光而得名。
氯在地壳中的质量分数为0.031%，主要以氯化物的形式蕴藏在海水里，海水中含氯大约为1.9% 。
在某些盐湖、盐井和盐床中也含有氯。
在自然界中，碘以化合物的形式存在，地壳中碘的质量百分数为3×10%，主要以碘酸钠NaIO3的形式存在于南美洲的智利硝石矿中。
在海水中碘的含量很少，但海洋中的某些生物如海藻、海带等具有选择性地吸收和聚集碘的能力，是碘的一个重要来源。
二、卤素原子的性质卤素原子的一些性质三、卤素的电极电势φθ（V）：2.87 1.36 1.07 0.54F2———F-Cl2———Cl-Br2———Br-I2———I-14-2 卤素单质一、卤素单质的物理性质卤素单质的物理性质二、卤素单质的化学性质1、卤素与金属的反应卤素单质的氧化性是其最典型的化学性质.氟在低温或高温下都可以和所有的金属直接作用，生成高价氟化物。
氟与铜、镍、镁作用时，由于在金属表面生成薄层金属氟化物而阻止了反应的进行，因此氟可以贮存在铜、镍、镁或它们的合金制成的合金中。
氯气能与各种金属作用，反应比较剧烈。
例如钠、铁、锡、锑、铜等能在氯气中燃烧，甚至连不与氧气反应的银、铂、金也能与氯气直接化合。
但氯气在干燥的情况下不与铁作用，因此可以把干燥的液氯贮存于铁罐或钢瓶中。
无机化学下册课件第14章卤素
5、能形成卤素互化物如ICl3、IF5等。
问题：
1）为何F没有其它元素单质所具有的可变氧化数？
2）你认为ICl3、IF5 中谁显正氧化数？为什么?
10
湖南城市学院化学与环境工程系
第十四章 卤素
单质的化学性质
1.与H2 反应： H2 + F2 = 2HF H2 + Cl2 = 2HCl
2.与P等反应(表现为强氧化性)： 3Cl2 + 2P =2PCl3 (P过量） 5Cl2 + 2P =2PCl5 (Cl2过量）
2H2O + 2e– == H2↑+2OH–
2Cl– == Cl2 + 2e–
2NaCl+2H2O 通电 H2+Cl2+2NaOH 18
湖南城市学院化学与环境工程系
氯的制备
第十四章 卤素
MnO2+4HCl(浓HCl)====MnCl2+2H2O+Cl2↑ 2KMnO4+16HCl (浓)===2KCl+2MnCl2+8H2O+Cl2↑
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。
15
湖南城市学院化学与环境工程系
单质的制备
碘 I2 紫黑色
3
湖南城市学院化学与环境工程系
3S2
3p5
Cl
3S2
3p4
3S2
3p3
第十四章 卤素
课件无机化讲义学14卤素(2024)
2024/1/28
大气治理
利用无机含卤材料的吸附、催化性 能，可去除大气中的有害气体和颗 粒物，改善空气质量。
土壤修复
无机含卤材料可用于土壤修复，通 过吸附、固定或降解土壤中的污染 物，提高土壤质量。
22
无机含卤材料在能源领域应用
电池材料
无机含卤材料可作为电池的正极 材料、电解质等，提高电池的能 量密度、循环寿命和安全性能。
01
物理性质
氟气是一种淡黄色、剧毒、强氧化性的气体，密度比空 气大，极不稳定。
02
化学性质
氟气化学性质极为活泼，几乎可以与所有元素发生反应 （除氦、氖、氩）。
03
用途
由于氟气过于活泼和剧毒，实际应用较少，主要用于合 成氟化物。
9
氯气
01
02
03
物理性质
氯气是一种黄绿色、有刺 激性气味的气体，密度比 空气大，易溶于水。
2024/1/28
01
卤素是指周期表中第17族的元素，包括氟（F）、氯（ Cl）、溴（Br）、碘（I）和砹（At）。
02
卤素原子最外层都有7个电子，易于接受一个电子形成 稳定的8电子构型，因此卤素具有强氧化性。
03
卤素单质都是双原子分子，颜色、状态、密度、熔沸点 等物理性质随原子序数递增呈现规律变化。
05
对合成产物进行分离、纯化和干燥处理
04
按照化学反应方程式进行合成操作
2024/1/28
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数据记录、结果分析和讨论
2024/1/28
数据记录
详细记录实验过程中的原料用量、反应条件、产物性状等 数据。
结果分析
对实验数据进行整理和分析，计算产物的产率、纯度等指 标，绘制相关图表。
第14章卤素预习提纲
第十四章卤素预习提纲14.1 卤素的通性卤素的电子构型及氧化态：一、卤素的存在和发现由于卤素单质具有很高的化学活性，因此它们在自然界不可能以游离状态存在，而是以稳定的卤化物形式存在。
二、卤素的应用三、卤素的电势图14.2 卤素单质卤素单质不能存在于自然界。
显然，这是由于它们的高度活泼性。
它们皆有毒，原子量越小，毒性越大。
一卤素单质的物理性质1、卤素单质的颜色F2: 电子数少,吸收可见光中能量高、波长短的那部分光，而显示出长波段那部分光，复合色变成黄色。
I2 : 电子数多，反键的π*和σ*反键轨道能量相差较小。
I2主要吸收可见光中能量低波长长的那部分光而显示出短波段那部分的复合颜色—紫色。
F2—Cl2—Br2—I2，随Z增大，△E减小，吸收光波由短到长，显示颜色由浅到深。
显色原因：利用分子轨道能级图解释显色。
2、卤素单质在溶剂中的颜色碘溶于溶剂中所形成溶液的颜色随溶剂不同而有区别。
一般来说，在介电常数较大的溶剂中，如不饱和烃、液态二氧化硫、醇、酮、醚和酯，碘呈棕色或棕红色，而在介电常数较小的溶剂中，如二硫化碳和四氯化碳，则呈紫色。
碘溶液颜色的不同是由于碘在极性溶剂中形成溶剂化物，而在非极性或极性较低的溶剂内，碘不发生溶剂化作用，溶解的碘以分子状态存在，故溶液颜色与碘蒸气相同为什么碘难溶于水，而易溶于KI溶液中？碘在非极性溶剂中，如二硫化碳和四氯化碳，则呈紫色如同碘蒸气一样，现已查明碘在此类有机溶剂中以双聚体I4。
存在平衡：2I2 I4。
碘在极性溶剂中呈现的颜色不同，这是依赖于溶剂本性。
经研究表明碘与溶剂形成电荷---传递配合物如C6H6·I2。
二、卤素单质的化学性质与金属、非金属的作用三、卤素的制备和用途1、单质氟的制备：（1）化学方法：4KMnO4+4KF+20HF===4K2MnF6+10H2O+3O2SbCl5+5HF===SbF5+5HCl2K2MnF6+4SbF5===4KSbF6+2MnF3+F2↑（2）电解法制备氟：（3）2、单质氯的制备总反应：2KHF2 ==== 2KF+ H2↑+ F2↑阳极（石墨）：2F- === F2 + 2e-阴极（电解槽）：2HF2- + 2e- === H2 + 4F-(两气体用蒙乃尔合金隔开－－镍，铜，铁合金)（1）化学方法MnO2+4HCl(浓)= MnCl2+2H2O+C12↑2KMnO4+16HCl =2KC1+2MnCl2+8H2O+5C12↑（2）电解法工业上常用电解氯化钠饱和溶液来制备氯气：阳极反应：2Cl－= C12+2e阴极反应：2H2O+2e－= H2↑+2OH－总的反应：2C1－+2H2O = 2OH－+H2↑+C12↑3、溴、碘的制备常用氯来氧化Br-和I-以制取Br2和I21). 从海水中制溴，先把盐卤加热到363K后控制pH为3.5，通入Cl2把Br2置换出来：Cl2+Br-=Br2+Cl-再用空气把溴吹出以碳酸钠吸收: 3Na2CO3+3Br2===5NaBr+NaBrO3+3CO2最后用硫酸酸化，单质溴又从溶液中析出。
分析化学第14章卤素
氯化物
01
氯化钠
食盐的主要成分，用于调味和腌制 食品。
氯化钡
一种有毒的氯化物，用于制造其他 化学物质和作为颜料添加剂。
03
02
氯化钙
一种常见的无机盐，用于制造其他 氯化物和作为干燥剂。
氯化铵
一种有机氯化物，用于制造其他化 学物质和作为农业肥料。
卤素与金属的反应活性与其非金属性有关，非金属性越强，反应活性越高。
卤素与非金属的反应
卤素与非金属的反应通常为取代反应，如氯气与甲烷在光照条件下反应，氯原子取代甲烷中的氢原子 生成一氯甲烷。
卤素与非金属的反应活性与其非金属性有关，非金属性越强，反应活性越高。
卤素之间的反应
卤素之间的反应通常为置换反应，如 氯气与溴化钠反应，将溴离子置换出 来生成溴和氯化钠。
VS
卤素之间的反应活性与其非金属性有 关，非金属性越强，反应活性越高。
04
卤素的重要化合物
氟化物
氟化钠
是一种常见的氟化物，用于制造其他氟化合 物和作为动物饲料中的添加剂。
氟化氢
在工业上用于制造其他氟化合物，如氟塑料 和氟制冷剂。
氟化铵
是一种用于制造其他氟化物的中间体，也用 于玻璃和陶瓷的加工。
氟化钾
分析化学第14章卤 素
目录
• 卤素概述 • 卤素的物理性质 • 卤素的化学性质 • 卤素的重要化合物 • 卤素的应用
01
卤素概述
卤素的发现与性质
卤素的发现
卤素是周期表中的一族非金属元素，它们都是典型的非金属 元素，具有强烈的氧化性和腐蚀性。卤素的发现可以追溯到 18世纪初，当时人们开始对氯气、氟气等气体进行研究。
第十四章卤素
第十四章卤素第十四章卤素总体目标：1. 掌握卤素单质、氢化物、含氧酸及其盐的结构、性质、制备和用途2. 掌握卤素及其化合无各氧化态间的关系各节目标：第一节卤素单质1. 了解卤素单质的物理性质，如：颜色、状态、熔点、沸点、溶解性等等2. 掌握卤素单质的化学性质，包括与水作用、与金属的反应、与非金属反应、与氢气的反应及其递变规律；了解卤素单质的用途3. 运用元素电势图来判断卤素及其化合物的氧化一还原性第二节卤化氢和氢卤酸掌握卤化氢的酸性、还原性、热稳定性及其变化规律；卤化氢的制备方法第三节卤化物、卤素互化物和拟卤素了解卤化物的分类；金属卤化物、卤素互化物和拟卤素的主要性质和制备第四节卤素的含氧化合物了解卤素含氧酸及其盐酸性、氧化性强度及变化规律U习题一选择题1. 某元素的电势图为：E?M+-0.15M2+-0.14M，下列说法中正确的是（）A. M2+不能发生歧化反应B. M 2+是强氧化剂C. M是强还原剂D. M 4+与M反应生成M+2. 碘的电子结构式是[Kr]5S 25P5,指出下列哪种化学式的化合物不能存在（）A. IF 5B.IF 7C.Na 3HIO6D.HIF3. 下列关于（CN 2的反应中，不象卤素单质反应的是（）A. （CN 2+HO==HCN+HCNOB.可在空气中燃烧A.无论在酸性还是在碱性介质中，卤素电对X>|X 3不变C.与银、汞、铅反应得难溶盐D. 与卤素反应生成CNC k CNBr等4. 下列叙述正确的是（）A.NaCI 与浓HSOB.NaCI 与MnOA.NaCI 与浓 HSOB.NaCI 与 MnOB. 由于卤素阴离子（X J 具有还原性，所以能用电解卤化物水溶液的方法制备卤素单质C. 卤素阴离子可以作为路易斯碱而构成配合物的内界D. 氟的电负性最大，所以F 2分子中的共价键是所有共价键中最强的 5. 在含I P 勺溶液中通入CI 2，产物可能是（）A.I 2和CI -B.CIO 3和CI -C.ICI 2-D. 以上产物均有可能 6. 将氟气通入水中，生成的产物可能有（）A.O 2、Q 和 HFB.OF 2和 HFC.H 2Q 和 HFD.以上诸种 7. 冷的氯水中微粒的种类有（）A.5种B.6种 C.7 种 D.8 种8.卤素互化物一般由较重卤素和较轻卤素构成，在卤素互化物分子中，较轻卤素原子个数一般为（） A.1 B.2 C.1 、3、5、7 （奇数） 9. 下列物质受热产生CI 2的是（）10. 关于SnCI 2和SnCb 的熔沸点高低，正确的是（）A.SnCl 2高于 SnCl 4B. SnCI 2低于 SnCbC.两者差不多一样高D.外界条件不同，熔、沸点高低不同 11. 制备F 2实际所采用的方法是（）A.电解HFB. 电解CaFC. 电解KHFD. 电解NHF 12. 实验室制备CI 2最常用的方法是（）A.K MnO 与浓盐酸共热B.M nO 2与稀盐酸反应C.M nO 与浓盐酸共热D. KMnO4与稀盐酸反应中试剂选择及顺序正确的是（） A.NaOH 浓 HSO B.CaCIC.H 2O,浓"SOD.14. 下列各对试剂混合后能产生氯气的是（ D.2 、4、6 （偶数）A.CI 3QB.CIO 2C.CI2QD.CI 2O13.实验室制得的氯气含有 HCI 和水蒸气，欲通过二个洗气瓶净化，下列洗气瓶2,浓 I4SO浓 I4SQ ，H.O)C.NaCI 与浓HNOD.KMnO与浓HCI15. 实验室中制取少量HBr所采用的方法是（A.红磷与Br2混合后滴加H2OB. KBr 固体与与浓HSQ作用C. 红磷与HO混合后滴加Br2D. Br 2在水中歧化反应16. 欲与KBr固体制备HBr气体，应选择的酸是（A. H 2SOB.HAcC. HNO 3D. H3PO17.氢氟酸最好贮存在（（吉林大学《无机化学例题与习题》）A.塑料瓶中B.无色玻璃瓶中C.金属容器中D.棕色玻璃瓶中18.卤素单质中，与水不发生水解反应的是（A.F2B.ClC.BrD.I19.在热碱溶液中，Cl2的歧化产物为（（吉林大学《无机化学例题与习题》A.Cl-和ClO-B. Cl -和ClO2-C. Cl 和CIQ-D. Cl -和ClO4-20.卤素的氧化物中，热稳定性最高的是（）（吉林大学《无机化学例题与习题》）A. ClO 2B.OF2C.I 2O D」2C721.下列各对物质在酸性溶液中能共存的是）（吉林大学《无机化学例题与习题》A.FeCb与KIB.FeCl 2 与B「2C.FeCl3 与KBrD.KI 与KIQ22.下列有关卤素的论述不正确的是（吉林大学《无机化学例题与习题》A.溴可由氯作氧化剂制得B. 卤素单质都可由电解熔融卤化物得到C. I 2是最强的还原剂D.F2是最强的氧化剂二填空题1. 碘易溶于___ 溶剂中，也易溶于___ 盐溶液中，形成____________ 。
14-4-卤素的含氧化合物
第14 讲卤素14.4 卤素的含氧化合物14.4 Halogen oxygen-containing compounds生活中的化学据报道，2015 年天津港“8.12”特别重大燃烧爆炸事故中，有大量KClO 3 存在，给周围民众带来极大恐慌，也给救援人员带来很大的心理压力和行动困难。
KClO 3为什么会给民众和救援人员这么大影响？卤素含氧化合物Halogen oxygen-containing compounds-卤素含氧化合物都具有较强的氧化性，因此它们大多不稳定或不太稳定。
-同一卤素的含氧化合物稳定性的大小顺序是：含氧酸盐＞含氧酸＞氧化物各类卤素含氧酸根的结构ClO -ClO 2-ClO -、ClO 2-、ClO 3-和ClO 4-的空间构型ClO 3-ClO 4--据报道氟只形成次氟酸HOF 。
-氯、溴、碘与氧可分别形成HXO 、HXO 2、HXO 3和HXO 4（H 5IO 6）。
-在XO-、XO 2-、XO 3-和XO 4-（除H 2IO 6-）离子中：•卤素原子采取sp 3杂化•杂化轨道空间构型为四面体-在高碘酸H5IO6分子中：•中心原子I 采取sp3d2杂化•杂化轨道空间构型为八面体IHOHOOH OHO OH次卤酸及其盐制备：-Cl2、Br2、I2与水反应生成氢卤酸和次卤酸：X2 + H2O = H++ X-+ HXO （X= Cl、Br、I）•若向反应体系中加入可与氢卤酸反应的物质，则平衡右移，次卤酸的浓度增大。
-氟的含氧酸HOF只能在低温下制得，室温下很容易分解。
HOF 与水反应放出氧气。
酸性：-次卤酸都是一元弱酸：HXO + H2O ⇌H3O++ XO-（X= Cl、Br、I ）酸性：HClO＞HBrO＞HIOK aɵ： 2.8×10-8 2.6×10-9 2.4×10-11-由于次卤酸的酸性都很弱，因此碱金属的次卤酸盐都容易水解，溶液呈碱性：XO-+ H2O = HXO + OH-（X= Cl、Br、I）稳定性：-次卤酸都很不稳定，具有强氧化性，容易分解。
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ϕ O2/H2O = ϕθ O2/H2O + ϕ
= ϕθ H2O/H2+
4 0.059 PO2 C H + lg 4 1
H2O/H2
0.059 1 lg 2 4 p H 2 .C OH −
当PO2=PH2=1Pθ= 1kPa时，简化为： 时 简化为：
ϕ ϕ
O2/H2O H2O/H2
=1.23-0.059pH =-0.877+0.059（14- pH） （ ） 直线方程
OH OH
ϕ (Nernst)
∆rHθ热力学 解释 H+极化作用 有效离子势结构 原子轨道“钻穿效应” 原子轨道“钻穿效应” XOn-结构
(宏观 宏观) 宏观
(微观 微观) 微观
XOn- + 2ne- + 2nH+ = X- + 2nH2O ① ϕ 据Nernst方程 方程 [H+]↑,则ϕθ XOn-/ X-↑, XOn-氧化性 氧化性↑ 则
2.卤素在水中溶解度 卤素在水中溶解度 2F2 +2H2O = 4HF + O2 20℃、1Pø下水中溶解度（g/100gH2O）: 下水中溶解度（ ℃ ） Cl2(g) 0.73， Br2(L) 3.52， I2(s) 0.029 ， ， 3.碘在溶剂中的颜色 碘在溶剂中的颜色 I2在CCl4和CS2溶液中显紫色，接近 2（s）的颜色。而在不 溶液中显紫色，接近I ）的颜色。 饱和烃、 酯和液态二氧化硫中显棕色或棕红色。 饱和烃、醇、酮、醚、酯和液态二氧化硫中显棕色或棕红色。
⑵不同卤素同一组成类型： 不同卤素同一组成类型： X属 三周期 O 属 四周期 五周期 ① HClO > HBrO > HIO HO ClO- > BrO- > IOI ② HClO3≈ HBrO3 > HIO3 HO - ≈ BrO - > IO ClO3 3 3 OH 正高碘酸） ③ HClO4 < HBrO4 > H5IO6 （正高碘酸） ClO4- < BrO4- > H3IO62- HIO4（偏高碘酸） 偏高碘酸） ⑶同一元素，不同氧化态： 同一元素，不同氧化态： HClO > HClO3 > HClO4 ClO-> ClO3-> ClO4-
14-2 卤族元素各氧化态的氧化还原性 一.卤素单质的强氧化性和卤离子的还原性 卤素单质的强氧化性和卤离子的还原性 1.卤素单质的强氧化性 卤素单质的强氧化性 F2 > Cl2 > Br2 > I2
ϕθ(X2/X-)
2.卤离子 -的还原性 卤离子X 卤离子 F- < Cl- < Br- < I-
卤素与水的作用（ 二.卤素与水的作用（卤素的歧化与反歧化反应） 卤素与水的作用 卤素的歧化与反歧化反应） 1.卤素与水的作用 卤素与水的作用 据ϕθ -pH图 图
∴
1 O2 ( g ) + 2 HI ( aq ) = I 2 ( s ) + H 2O 2
2.卤素的歧化与反歧化反应 卤素的歧化与反歧化反应
⑴碱性介质：X2和XO-均可自发歧化 碱性介质： X2+2OH-=X-+ XO-+H2O ① 3XO-=2X-+ XO3② 卤素在碱性介质中歧化的热力学倾向 Cl2 Br2 反应① 0.96 0.61 反应①Eθ K1 1.73×1016 2.01×1010 × × 0.38 0.22 反应② 反应②Eθ K2 5.14×1025 7.7×1014 × ×
>750℃大 ℃ R.T. (Room Temperature): Cl2 + 2OH- = Cl- + ClO- + H2O
为主 为主 定量！ 定量！
3Br2+ 6OH- = 5Br- + BrO3- + 3H2O 3I2+ 6OH- = 5I- + IO3- + 3H2O
HXO 。
稳定，反歧化自发（归中） ⑵酸性介质 X2稳定，反歧化自发（归中）： X-+HXO+H+=X2+H2O
卤化物——卤素与另一元素形成的二元化合物 三.卤化物 卤化物 卤素与另一元素形成的二元化合物 1.卤化物 卤化物 (1)键型 键型 ①离子型 IA、ⅡA、La系、Ac系. 、 、 系 系 ②共价型 非金属卤化物HX、BX3、SiX4 …… 非金属卤化物 、 高氧化态（ ） 高氧化态（≥3）金属卤化物 FeCl3、 SnCl4、TiCl4 …… ③过渡型 层状 CdCl2 、FeBr2 、BiI3 …… 链状 PdCl2 键的离子性——共价性变化规律： 共价性变化规律： ④键的离子性 共价性变化规律 a.同一金属，不同氧化态 同一金属， 同一金属 低氧化态，离子性↗ 高氧化态，共价性↗ 低氧化态，离子性↗ ；高氧化态，共价性↗ 固态， 例1．SnCl2 R.T.固态，m.p.246 ℃, b.p.632℃; ． 固态 ℃ SnCl4 R.T.液态，m.p.-33℃, b.p.114℃. 液态， 液态 ℃ ℃
HI 1×1010
SiO2(s) + 4HCl (g)= SiCl4(g) + 2H2O(g) ∆rGθ = ? 请同学们自行计算。 请同学们自行计算。 HF（aq）、 4F均要用塑料瓶保存。 ）、NH 均要用塑料瓶保存 均要用塑料瓶保存。 （ ）、 ③浓HF，酸性 ，酸性↑ HF = H+ + FHF + F- = HF2⑶氢卤酸制备（自学） 氢卤酸制备（自学） K1 = 6.3×10-4 × K2 = 5.2
2.氢卤酸（ HX水溶液称“氢卤酸”） 氢卤酸（ 水溶液称“ 氢卤酸 水溶液称 氢卤酸” 酸性递变规律： ⑴酸性递变规律： HF HCl HBr Ka 6.3×10-4 1×107 3.16×109 ⑵氢氟酸的特殊性： 氢氟酸的特殊性： ①弱酸 ②与SiO2或硅酸盐反应 SiO2(s) + 4HF(aq) = SiF4(g) + 2H2O(l) ∆rGθ = - 80 kJ·mol-1 原因： 键能大（ 原因：Si-F键能大（- 590 kJ·mol-1） 键能大 ）
②H+反极化作用
O X H+ O O O _ [H+]↑ X-O键断开趋势↑ XOn-氧化性↑
分子结构： ③HXOn分子结构： n↑, X-O键数目 ，断开这些键所需的能量 ，XOn-氧化性 。 键数目↑，断开这些键所需的能量↑， 氧化性↓。 键数目
..
Cl
SP3
..
Cl
O ( σ 键+p-d反馈П 键 ) SP3 O H O
二.卤化氢与氢卤酸 卤化氢与氢卤酸
1.卤化氢室温皆为气体 卤化氢室温皆为气体 熔点、沸点： 反常” 氢键强。 熔点、沸点：HF“反常”高——氢键强。 反常 氢键强 HF > HCl < HBr <HI 氢键键能 HF（s ）27.8 kJ·mol-1 > H2O(s) 18.8 kJ·mol-1 （ 但熔、沸点H 但熔、沸点 2O > HF
I2 0.09（小） （ 33.0（小） （ 0.39 2.44×1026 ×
其余反应热力学倾向大！ 除I2→I-+ IO-外，其余反应热力学倾向大！ X2歧化实际产物 歧化实际产物——由动力学因素 由动力学因素——反应速率决定！ 反应速率决定！ 由动力学因素 反应速率决定 不同温度下的反应速率 Cl2 反应① 反应① R.T. 反应② 反应② R.T. 大 小 Br2 大 大 >500℃很大 ℃ I2 大 很大
..
3 Cl SP 3 Cl SP
....
....
..
O
H
O O
H
O O
O
H
所以氧化性： 所以氧化性：HClO > HClO3 > HClO4 ClO-> ClO3-> ClO4-
14-3卤素单质、卤素氢化物及卤化物 卤素单质、 卤素单质
一.卤素单质的物理性质 卤素单质的物理性质 介绍“光的互补关系” 介绍“光的互补关系”。 非透明物质的颜色：物质对可见光全吸收——黑色； 黑色； 非透明物质的颜色：物质对可见光全吸收 黑色 完全不吸收——白色；各种波长均吸收一部分 白色； 灰色； 完全不吸收 白色 各种波长均吸收一部分——灰色； 灰色 吸收特定波长的光——显示互补色。 显示互补色。 吸收特定波长的光 显示互补色 1.R.T.卤素单质颜色 卤素单质颜色 F2（g）浅黄绿 ） Cl2(g)黄绿 黄绿 Br2（l）红棕 I2（s）紫 ） ） X2吸收特定波长的光，发生光学跃迁，显示互补色。 吸收特定波长的光，发生光学跃迁，显示互补色。
第十四章 卤族元素 (VIIA ：F、Cl 、Br 、I 、At) 、
14-1 卤族元素的一些基本性质（表 1-1） 卤族元素的一些基本性质（ ）
表 1-1
基本性质 价层电子结构 主要氧化数 解离能/kJ·mol 解离能 溶解度/g/100mgH2O 溶解度 原子半径/pm 原子半径 X-离子半径 离子半径/pm 第一电离能/kJ·mol-1 第一电离能 第一电子亲合能/kJ·mol第一电子亲合能 电负性 (Pauling) X-离子水合能 离子水合能/kJ·mol-1 -1 156.9 分解水 71 136 1861.0 338.8 3.98 -506.3 2.87 F Cl Br ns 2np 5 -1、+1、+3、+5、+7 、 、 、 、 242.6 0.732 99 181 1251.1 354.8 3.16 -368.2 1.36 193.8 3.58 114 195 1139.9 330.5 2.98 -334.7 1.08 152.6 0.029 133 216 1008.4 301.7 2．66 ． -292.9 0.535 I