【最新】安徽化学竞赛 无机 14第14章卤素(共71页PPT)(共71张PPT)
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• 前面的卤素单质可以从后面的卤素卤化 物中置换出卤素单质 Cl2+2KBr=Br2+2KCl Cl2+2KI=I2+2KCl
• 问题： Br-和I-同时存在时，加入氯水，哪个反应 先进行？
2. 卤素与单质的反应
• 与金属单质直接化合 2Fe+3F2=2FeF3 Sn+2Br2=SnBr4
• 与非金属单质直接化合 2P+3Cl2=2PCl3； 2P+5Cl2=2PCl5 2P+3I2=2PI3 X2+H2=2HX（反应条件）
2MnCl2 +2KCl+5Cl2 ↑ +8H2O
3. 溴的制备
• 置换反应
2Br-+Cl2=Br2+2Cl2NaBr+MnO2+3H2SO4=MnSO4 +2NaHSO4+ Br2
+2H2O (加热)——实验室 例: 从海水中提取溴的过程 • 通Cl2置换出Br2: (110℃, pH=3.5) • 用空气把溴吹出, 用碳酸钠吸收
A/V
1.44
1.33
BrO4-1.76BrO3-1.50 HBrO1 -.60 Br2 1.065 Br1.48
B/V
0.76
0.70
BrO4-0.93BrO3-0.565 BrO-0.335Br2 1.065 Br0.519
§14-2 卤素Байду номын сангаас质
一、卤素单质的物理性质
1. 熔沸点、密度等依次增大 2. 颜色依次加深 3. 溶解度：
•发生歧化反应
X2+H2O=H++X-+HXO
歧化反应时X2发生异裂的结果 X-+X++OH-+H+=HX+XOH ∵Cl+→I+得电子能力减弱 ∴歧化程度越来越小 K(Br2)=7.2×10-9 ; K(I2)=2.0×10-13
• 通常所用的氯水、溴水和碘水主要成分是 单质。
• 加酸能抑制卤素的歧化，加碱则促进歧化
Cl，Br，I（-1，0，+1，+3，+5，+7）
二、卤素的存在
卤素以X-负一价离子的形式存在于矿石 和海水中 • F: 存在于萤石CaF2、冰晶石Na3AlF6、 氟磷灰石Ca5F(PO4)3 • Cl: 主要存在于海水、盐湖、盐井，盐床 中，主要有钾石盐KCl、光卤石 KCl·MgCl2.6H2O。 • Br: 主要存在于海水中 • I: 主要被海藻所吸收， • At: 放射性元素，人工合成
3.卤素与水的反应
• 发生氧化反应而放出氧气 2X2+2H2O=4H++4X-+O2↑
相应的两个电极反应为： 2X2+4e-=4X- (X2/X-)——氧化剂
4H++O2+4e-=2H2O =0.816（pH=7） ∴F2，Cl2，Br2能与水发生氧化反应，而I2
不能发生此反应 能发生：4I-+O2+4H+=2I2+2H2O
较难溶于水 溴、碘易溶于有机溶剂中 (在CCl4中, I2为紫色，Br2从黄到红棕色) 碘在KI中溶解度增大 4. 毒性
二、卤素单质的化学性质
卤素单质最突出的化学性质是氧化性。 氧化能力：F2 > Cl2 >Br2 >I2 1.发生置换反应 2.卤素与单质的反应 3.卤素与水反应
1. 发生置换反应
用途
• 氟用来制制冷剂、杀虫剂、灭火剂等 • 氯用来合成HCl，制漂白粉等 • 溴用于制备汽油抗震剂的添加剂和催泪化
毒剂 • 碘用作消毒剂、碘酒
§14-3 氟氯溴碘的化合物
氧化性较强的物种：
三、卤素的电势图 能发生歧化反应的物种：
A/V
ClO2，HClO2，ClO3-
1.15ClO2 1.27
1.49
ClO4-
1.19ClO3-
1.21 HClO2
1.43
1.64
HClO1.632 1Cl21.358
Cl-
1.47
1.45
B/V
0 .4 7
0 .8 1
C lO 4 - 0 .3 6C lO 3 - 0 .3 5C lO 2 - 0 .5 6 6C lO - 0 .4 0 2 1C l21 .3 5 8C l0 .6 2
无机化学 第14章 卤素
§14-1 卤素的通性
卤素位于周期表第七主族, 价层电子构型ns2np5， 包括F、Cl、Br、I、At五种元素
卤族元素的性质变化如下：
F的特点：原子半径特别小， 核周围电子密度较大。
一、卤素原子的物理性质
1. 从上到下，原子半径、离子半径增大 2. 易得电子形成阴离子1/2X2+e-→X3. 第一电离能从F →I依次减小 4. 电负性从F →I减小 5. (X2/X-)值从F →I逐渐减小 6. 氧化值： F（-1，0）
总反应: 2KHF2=2KF+ H2 ↑+ F2↑ • 化学法: 1986年
2K2MnF6+4SbF5=4KSbF6+2MnF3+ F2↑ (432K)
2. 氯的制备
• 电解法: 2NaCl+2H2O=2NaOH+ H2 ↑+ Cl2 ↑
• 氧化法: MnO2+4HCl(浓)=MnCl2 + Cl2 ↑ +2H2O (加热) 2KMnO4+16HCl(浓)=
卤素在碱性条件下发生两类歧化反应：
（1）X2+2OH-=X-+XO-+H2O （2）3X2+6OH-=5X-+XO3-+3H2O 不同元素单质发生歧化反应的条件及主要
产物见下表：
氟与碱的反应的特殊性
• 碱溶液较稀 (2%) 时: 2F2+2OH-=2F-+OF2+2H2O
• 碱溶液较浓时: 2F2+4OH-=4F-+O2+2H2O
三、卤素的制备和用途
• 可归结为卤素负离子的氧化 由于其还原能力的次序为: I- >Br- >Cl- >F由此决定了不同的制备方法.
• 电解法: 适用还原性弱的 • 氧化法: • 置换反应: 适用于制备Br2和I2
1. 氟的制备
• 电解法: 1886年 阳极(无定形碳): 2F--2e-=F2↑ 阴极(铜制电解槽): 2HF2-+2e-=H2 ↑+4F-
3CO32-+3Br2=5Br-+BrO3-+3CO2 • 用硫酸酸化制得Br2
5Br-+BrO3-+6H+=3Br2+3H2O
4. 碘的制备
• 置换反应 2I-+Cl2=I2+2Cl-
2NaI+MnO2+3H2SO4=MnSO4 +2NaHSO4+ I2 +2H2O——实验室
也是自海藻灰中提取碘的主要反应 大量碘的制备是以碘酸钠为原料 2IO3-+5HSO3- =5SO42-+H2O+3H++I2
• 问题： Br-和I-同时存在时，加入氯水，哪个反应 先进行？
2. 卤素与单质的反应
• 与金属单质直接化合 2Fe+3F2=2FeF3 Sn+2Br2=SnBr4
• 与非金属单质直接化合 2P+3Cl2=2PCl3； 2P+5Cl2=2PCl5 2P+3I2=2PI3 X2+H2=2HX（反应条件）
2MnCl2 +2KCl+5Cl2 ↑ +8H2O
3. 溴的制备
• 置换反应
2Br-+Cl2=Br2+2Cl2NaBr+MnO2+3H2SO4=MnSO4 +2NaHSO4+ Br2
+2H2O (加热)——实验室 例: 从海水中提取溴的过程 • 通Cl2置换出Br2: (110℃, pH=3.5) • 用空气把溴吹出, 用碳酸钠吸收
A/V
1.44
1.33
BrO4-1.76BrO3-1.50 HBrO1 -.60 Br2 1.065 Br1.48
B/V
0.76
0.70
BrO4-0.93BrO3-0.565 BrO-0.335Br2 1.065 Br0.519
§14-2 卤素Байду номын сангаас质
一、卤素单质的物理性质
1. 熔沸点、密度等依次增大 2. 颜色依次加深 3. 溶解度：
•发生歧化反应
X2+H2O=H++X-+HXO
歧化反应时X2发生异裂的结果 X-+X++OH-+H+=HX+XOH ∵Cl+→I+得电子能力减弱 ∴歧化程度越来越小 K(Br2)=7.2×10-9 ; K(I2)=2.0×10-13
• 通常所用的氯水、溴水和碘水主要成分是 单质。
• 加酸能抑制卤素的歧化，加碱则促进歧化
Cl，Br，I（-1，0，+1，+3，+5，+7）
二、卤素的存在
卤素以X-负一价离子的形式存在于矿石 和海水中 • F: 存在于萤石CaF2、冰晶石Na3AlF6、 氟磷灰石Ca5F(PO4)3 • Cl: 主要存在于海水、盐湖、盐井，盐床 中，主要有钾石盐KCl、光卤石 KCl·MgCl2.6H2O。 • Br: 主要存在于海水中 • I: 主要被海藻所吸收， • At: 放射性元素，人工合成
3.卤素与水的反应
• 发生氧化反应而放出氧气 2X2+2H2O=4H++4X-+O2↑
相应的两个电极反应为： 2X2+4e-=4X- (X2/X-)——氧化剂
4H++O2+4e-=2H2O =0.816（pH=7） ∴F2，Cl2，Br2能与水发生氧化反应，而I2
不能发生此反应 能发生：4I-+O2+4H+=2I2+2H2O
较难溶于水 溴、碘易溶于有机溶剂中 (在CCl4中, I2为紫色，Br2从黄到红棕色) 碘在KI中溶解度增大 4. 毒性
二、卤素单质的化学性质
卤素单质最突出的化学性质是氧化性。 氧化能力：F2 > Cl2 >Br2 >I2 1.发生置换反应 2.卤素与单质的反应 3.卤素与水反应
1. 发生置换反应
用途
• 氟用来制制冷剂、杀虫剂、灭火剂等 • 氯用来合成HCl，制漂白粉等 • 溴用于制备汽油抗震剂的添加剂和催泪化
毒剂 • 碘用作消毒剂、碘酒
§14-3 氟氯溴碘的化合物
氧化性较强的物种：
三、卤素的电势图 能发生歧化反应的物种：
A/V
ClO2，HClO2，ClO3-
1.15ClO2 1.27
1.49
ClO4-
1.19ClO3-
1.21 HClO2
1.43
1.64
HClO1.632 1Cl21.358
Cl-
1.47
1.45
B/V
0 .4 7
0 .8 1
C lO 4 - 0 .3 6C lO 3 - 0 .3 5C lO 2 - 0 .5 6 6C lO - 0 .4 0 2 1C l21 .3 5 8C l0 .6 2
无机化学 第14章 卤素
§14-1 卤素的通性
卤素位于周期表第七主族, 价层电子构型ns2np5， 包括F、Cl、Br、I、At五种元素
卤族元素的性质变化如下：
F的特点：原子半径特别小， 核周围电子密度较大。
一、卤素原子的物理性质
1. 从上到下，原子半径、离子半径增大 2. 易得电子形成阴离子1/2X2+e-→X3. 第一电离能从F →I依次减小 4. 电负性从F →I减小 5. (X2/X-)值从F →I逐渐减小 6. 氧化值： F（-1，0）
总反应: 2KHF2=2KF+ H2 ↑+ F2↑ • 化学法: 1986年
2K2MnF6+4SbF5=4KSbF6+2MnF3+ F2↑ (432K)
2. 氯的制备
• 电解法: 2NaCl+2H2O=2NaOH+ H2 ↑+ Cl2 ↑
• 氧化法: MnO2+4HCl(浓)=MnCl2 + Cl2 ↑ +2H2O (加热) 2KMnO4+16HCl(浓)=
卤素在碱性条件下发生两类歧化反应：
（1）X2+2OH-=X-+XO-+H2O （2）3X2+6OH-=5X-+XO3-+3H2O 不同元素单质发生歧化反应的条件及主要
产物见下表：
氟与碱的反应的特殊性
• 碱溶液较稀 (2%) 时: 2F2+2OH-=2F-+OF2+2H2O
• 碱溶液较浓时: 2F2+4OH-=4F-+O2+2H2O
三、卤素的制备和用途
• 可归结为卤素负离子的氧化 由于其还原能力的次序为: I- >Br- >Cl- >F由此决定了不同的制备方法.
• 电解法: 适用还原性弱的 • 氧化法: • 置换反应: 适用于制备Br2和I2
1. 氟的制备
• 电解法: 1886年 阳极(无定形碳): 2F--2e-=F2↑ 阴极(铜制电解槽): 2HF2-+2e-=H2 ↑+4F-
3CO32-+3Br2=5Br-+BrO3-+3CO2 • 用硫酸酸化制得Br2
5Br-+BrO3-+6H+=3Br2+3H2O
4. 碘的制备
• 置换反应 2I-+Cl2=I2+2Cl-
2NaI+MnO2+3H2SO4=MnSO4 +2NaHSO4+ I2 +2H2O——实验室
也是自海藻灰中提取碘的主要反应 大量碘的制备是以碘酸钠为原料 2IO3-+5HSO3- =5SO42-+H2O+3H++I2