高中化学卤族元素

高中化学卤素元素

1.氯气

[氯气的物理性质]

(1)常温下，氯气为黄绿色气体．加压或降温后液化为液氯，进一步加压或降温则变成固态氯．(2)常温下，氯气可溶于水(1体积水溶解2体积氯气)．(3)氯气有毒并具有强烈的刺激性，吸入少量会引起胸部疼痛和咳嗽，吸入大量则会中毒死亡．因此，实验室闻氯气气味的正确方法为：用手在瓶口轻轻扇动，仅使少量的氯气飘进鼻孔．

[氯气的化学性质]

画出氯元素的原子结构示意图：

氯原子在化学反应中很容易获得1个电子．所以，氯气的化学性质非常活泼，是一种强氧化剂．

(1)与金属反应：Cu + C12CuCl2

实验现象：铜在氯气中剧烈燃烧，集气瓶中充满了棕黄色的烟．一段时间后，集气瓶内壁附着有棕黄色的固体粉末．向集气瓶内加入少量蒸馏水，棕黄色固体粉末溶解并形成绿色溶液，继续加水，溶液变成蓝色．

2Na + Cl22NaCl 实验现象：有白烟产生．

说明①在点燃或灼热的条件下，金属都能与氯气反应生成相应的金属氯化物．其中，变价金属如(Cu、Fe)与氯气反应时呈现高价态(分别生成CuCl2、FeCl3)．

②在常温、常压下，干燥的氯气不能与铁发生反应，故可用钢瓶储存、运输液氯．

③“烟”是固体小颗粒分散到空气中形成的物质．如铜在氯气中燃烧，产生的棕黄色的烟为CuCl2晶体小颗粒；钠在氯气中燃烧，产生的白烟为NaCl晶体小颗粒；等等．

(2)与氢气反应．H2 + Cl22HCl

注意①在不同的条件下，H2与C12均可发生反应，但反应条件不同，反应的现象也不同．点燃时，纯净的H2能在C12中安静地燃烧，发出苍白色的火焰，反应产生的气体在空气中形成白雾并有小液滴出现；在强光照射下，H2与C12的混合气体发生爆炸．②物质的燃烧不一定要有氧气参加．任何发光、发热的剧烈的化学反应，都属于燃烧．如金属铜、氢气在氯气中燃烧等．③“雾”是小液滴悬浮在空气中形成的物质；“烟”是固体小颗粒分散到空气中形成的物质．要注意“雾”与“烟”的区别．④H2与Cl2反应生成的HCl气体具有刺激性气味，极易溶于水．HCl的水溶液叫氢氯酸，俗称盐酸．

(3)与水反应．化学方程式：C12 + H2O ＝HCl + HClO

说明①C12与H2O的反应是一个C12的自身氧化还原反应．其中，Cl2既是氧化剂又是还原剂，H2O只作反应物．②在常温下，1体积水能溶解约2体积的氯气，故新制氯水显黄绿色．同时，溶解于水中的部分C12与H2O反应生成HCl和HClO，因此，新制氯水是一种含有三种分子(C12、HClO、H2O)和四种离子(H ＋、Cl－、ClO－和水电离产生的少量OH－)的混合物．所以，新制氯水具有下列性质：酸性(H＋)，漂白作用(含HClO)，Cl－的性质，C12的性质．③新制氯水中含有较多的C12、HClO，久置氯水由于C12不断跟H2O反应和HClO不断分解，使溶液中的C12、HClO逐渐减少、HCl逐渐增多，溶液的pH逐渐减小，最后溶液变成了稀盐酸，溶液的pH＜7．④C12本身没有漂白作用，真正起漂白作用的是C12与H2O反应生成的HClO．所以干燥的C12不能使干燥的有色布条褪色，而混有水蒸气的C12能使干燥布条褪色，或干燥的C12能使湿布条褪色．⑤注意“氯水”与“液氯”的区别，氯水是混合物，液氯是纯净物．

(4)与碱反应．

常温下，氯气与碱溶液反应的化学方程式的通式为：

氯气+ 可溶碱→ 金属氯化物+ 次氯酸盐+ 水．重要的反应有：

C12 + 2NaOH＝NaCl + NaClO + H2O或Cl2 + 2OH－＝Cl－+ ClO－+ H2O

该反应用于实验室制C12时，多余Cl2的吸收（尾气吸收）．

2Cl2 + 2Ca(OH)2 ＝Ca(C1O)2 ＋CaCl2 + 2H2O

说明①Cl2与石灰乳[Ca(OH)2的悬浊液]或消石灰的反应是工业上生产漂粉精或漂白粉的原理．漂粉精和漂白粉是混合物，其主要成分为Ca(ClO)2和CaCl2，有效成分是Ca(C1O)2

②次氯酸盐比次氯酸稳定．

③漂粉精和漂白粉用于漂白时，通常先跟其他酸反应，如：

Ca(ClO)2+2HCl＝CaCl2+2HClO

Ca(ClO)2 + CO 2 + H 2O ＝CaCO 3↓+ 2HClO 2HClO 2HCl + O 2↑ 由此可见，漂粉精和漂白粉也具有漂白、消毒作用． [氯气的用途]

①杀菌消毒；②制盐酸；⑧制漂粉精和漂白粉；④制造氯仿等有机溶剂和各种农药． [次氯酸]

①次氯酸(HClO)是一元弱酸(酸性比H 2CO 3还弱)，属于弱电解质，在新制氯水中主要以HClO 分子的形式存在，因此在书写离子方程式时应保留化学式的形式．

②HClO 不稳定，易分解，光照时分解速率加快．有关的化学方程式为： 2HClO ＝2H ＋ + 2Cl － + O 2↑，因此HClO 是一种强氧化剂．

③HClO 能杀菌．自来水常用氯气杀菌消毒(目前已逐步用C1O 2代替)．

④HClO 能使某些染料和有机色素褪色．因此，将Cl 2通入石蕊试液中，试液先变红后褪色． [氯气的实验室制法]

(1)反应原理：实验室中，利用氧化性比C12强的氧化剂[如MnO 2、KMnO 4、KClO 3、Ca(ClO)2等]将浓盐酸中的Cl －氧化来制取C12。例如： MnO 2 + 4HCl(浓) MnCl 2 + C12↑+ 2H 2O

2KMnO 4 + 16HCl(浓) = 2KCl + 2MnCl 2 + 5Cl 2↑+ 8H 2O

(2)装置特点：根据反应物MnO 2为固体、浓盐酸为液体及反应需要加热的特点，应选用“固 + 液加热型”的气体发生装置．所需的仪器主要有圆底烧瓶(或蒸馏烧瓶)、分液漏斗、酒精灯、双孔橡胶塞和铁架台(带铁夹、铁圈)等．

(3)收集方法：氯气溶于水并跟水反应，且密度比空气大，所以应选用向上排气法收集氯气．此外，氯气在饱和NaCl 溶液中的溶解度很小，故氯气也常用排饱和食盐水的方法收集，以除去混有的HCl 气体．因此在实验室中，要制取干燥、纯净的Cl 2，常将反应生成的C12依次通过盛有饱和NaCl 溶液和浓硫酸的洗气瓶．

(4)多余氯气的吸收方法：氯气有毒，多余氯气不能排放到空气中，可使用NaOH 溶液等强碱溶液吸收，但不能使用石灰水，因为Ca(OH)2的溶解度较小，不能将多余的氯气完全吸收． (5)应注意的问题：

①加热时，要小心地、不停地移动火焰，以控制反应温度．当氯气出来较快时，可暂停加热．要防止加强热，否则会使浓盐酸里的氯化氢气体大量挥发，使制得的氯气不纯而影响实验．

②收集氯气时，导气管应插入集气瓶底部附近，这样收集到的氯气中混有的空气较少．

③利用浓盐酸与足量的MnO 2共热制取C12时，实际产生的C12的体积总是比理论值低．主要原因是：随着反应不断进行，浓盐酸会渐渐变稀，而稀盐酸即使是在加热的条件下也不能与MnO 2反应． [Cl －

的检验]

方法 向待检溶液中加入AgNO 3溶液，再加入稀HNO 3，若产生白色沉淀，则原待检液中含有C1－

． 注意 (1)不能加入盐酸酸化，以防止引入C1－

（若酸化可用稀HNO 3）．

(2)若待检液中同时含有SO 42－

或SO 32－

时，则不能用HNO 3酸化的AgNO 3溶液来检验Cl －

，因为生成的Ag 2SO 4也是不溶于稀HNO 3的白色沉淀(SO 32－

能被HNO 3氧化为SO 42－

)．

2．卤族元素

[卤族元素] 简称卤素．包括氟(F)、氯(C1)、溴(Br)、碘(I)和放射性元素砹(At)．在自然界中卤素无游离态，都是以化合态的形式存在． 颜色 状态

(常态)

熔点、沸点 溶解度(水中) 密度

F 2 浅黄绿色 浅 深 气体 低 高

降

低 小

大

Cl 2 黄绿色 气体 部分溶于水，并与水发生不同程度反Br 2 深红棕色 液体 易挥发 I 2 紫黑色 固体 升华