卤素
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1.47
谁发生歧化反应?
φBө ClO3-—0.—33—ClO2-—0.6—6 —ClO-—0.3—2 —Cl2—1.—36 —Cl-
0.46
0.84
某些氧化性的物质的电极反应是与溶液的酸度有关的,一般 酸性越强,氧化性就越强。酸性条件下,氯酸根离子具有很 强的氧化性,它能将氯离子氧化成为氯气。
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第十七章 卤素
氯的制备
工业上用电解饱和食 盐水的方法制备氯
用强氧化剂如MnO2 和KMnO4等氧化氯 离子制备氯气单质
ห้องสมุดไป่ตู้
请你写出上述两 个反应方程式。
阴极:铁网 阳极:石墨 电解反应:
2H2O + 2e– = H2↑ + 2OH–
2Cl– = Cl2↑ + 2e–
通电
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第十七章 卤素
1、氢卤酸的酸性 HF HCl HBr HI
弱酸 强酸 酸性增强
为何HCl、HBr、HI的酸 性逐渐增强,而HF反常, 是很弱的酸?
酸性强弱取决于溶液中H+的浓度大小。 HCl、HBr、
HI的H—X键键长逐渐变长,原子间作用力减弱,因此, 更容易离解而产生H+,酸性逐渐增强。
Cl2 + 2Br- = Br2 + 2Cl-
3Br2 + 3Na2CO3 = 5NaBr + NaBrO3 + 3CO2↑
5Br – + BrO3 – + 6H+ = 3Br2 + 3H2O
2NaI + 3H2SO4 + MnO2 = 2NaHSO4 + MnSO4 + 2H2O + I2
Cl2 + 2NaI = 2NaCl + I2
2)你认为ICl3、IF5 中谁显正氧化数?为什么?
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第十七章 卤素
元素电势图
元素各氧化态按高到低顺序排列,每两种氧 化态之间用线段连接,线段上面标上相应的 电极电势,这样的图形称为元素电势图。
φAө ClO3- —1.2—1 HClO21—.6—4 HClO—1.6—3 Cl21—.3—58 Cl-
第十七章 卤素
问题:1、卤素的半径、电子亲和能及电离能有何变化规律?
2、为何卤素有可变氧化数且基本均为奇数?
3、卤素中电负性最大、氧化能力最强、分子离解能最小的分别是?
氟气 F2 淡黄色
氯气 Cl2 黄绿色
溴 Br2 红棕色
卤素的颜色
碘 I2 紫黑色
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元素符号
F
Cl
价电子层结构 2s22p5
IO3- + 5I- + 6H+ = 3I2 + 3H2O
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第三节 卤化氢和氢卤酸
一、物理性质
第十七章 卤素
请你分析氢卤 酸熔沸点变化 规律及原因!
性质
HF
HCl
HBr
HI
熔点/K
189.61 158.94 186.28 222.36
沸点/K
292.67 188.11 206.43 237.80
电解质:氟氢化钾﹙ KHF2 ﹚+ 氟化氢(HF)
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第十七章 卤素
Ø 氧化法:
只要求了解
2KMnO4 + 2KF + 10HF + 3H2O2 = 2K2MnF6 + 8H2O + 3O2 SbCl5 + 5HF = SbF6 + 5HCl
K2MnF6 + 2SbF5 423 K 2KSbF5 + MnF4 MnF3 + 1/2F2
Cl2 + H2O = H+ + Cl- + HClO
想一想:氯水久置会失效是什么原因?溶液的 酸度会有何变化?
HClO在各种条件下会发生分解: 光照
2HClO === 2HCl + O2
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第十七章 卤素
与碱反应:
2F2 + 2NaOH = 2NaF + OF2 + H2O
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第十七章 卤素
第十七章 卤素
Halogen
Ⅵ族 ⅦA族
氧 8O 硫 16S 硒 34Se 碲 52Te 钋 84Po
氟 9F 氯17Cl 溴 35Br 碘 53I 砹85At
0族
2He 10Ne 18Ar 36Kr 54Xe 86Rn
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第一节 简介
±1, 0, +3, ±1, 0, +3,
+5, +7
+5, +7
324.5
295
190
149
2.96
2.66
3
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第十七章 卤素
第二节 卤素单质
一、物理性质
卤素分子内原子间以共价键相结合,分子间仅存在微弱的 范德华力,主要是色散力,所以卤素单质是分子晶体。
碘容易升华,因此固体碘的保存要注意; 碘是人体必须的 微量元素;它在水中溶解度不大,但在有机溶剂中的溶解 度比在水中大得多,以游离碘形式存在,因此显紫色或红 褐色;碘易溶于KI、HI和其他碘化物溶液中:
5Cl – + ClO3 – + 6H+ = 3Cl2+3H2O
3Br2 + 2OH- = 5Br- + BrO3- + 3H2O 5Br- + BrO3- + 6H+ = 3Br2 + 3H2O
你能解释清楚吗?
2Cl2 + 2Ca(OH)2 = CaCl2 + Ca(ClO)2 + 2 H2O (歧化反应) 漂白粉暴露在空气中吸收二氧化碳后或加入稀盐酸后又
1、形成-1氧化数的离子或共价化合物:
X(ns2np5) 夺取一个电子 X- (ns2np6)
或共用一对电子
2、形成+1,+3,+5,+7氧化数的共价化合物。
3、形成配位键如[AgCl2]-或者[CuCl4]-。 4、有可变氧化数且为奇数。
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?
如果在酸性条 件下进行,反 应方向呢?
pH、温度对卤素在水 中的歧化反应有影响。
3Br2 + 6OH- = BrO3- + 5Br- + 3H2O 3I2 + 6OH- = IO3- + 5I- + 3H2O
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第十七章 卤素
某些氧化性的物质的电极反应是与溶液的酸度有关的,一般 酸性越强,氧化性就越强。酸性条件下,氯酸根离子具有很 强的氧化性,它能将氯离子氧化成为氯气。
3s23p5
主要氧化数
–1, 0
±1, 0, +3, +4, +5, +7
电子亲和能/ (kJ ·mol–1 )
322
分子离解能/ 155
(kJ ·mol–1)
电负性
(Pauling)
3.96
348.7 240 3.16
第十七章 卤素
为何F的电子亲和能反 而比Cl的小些?
Br
I
4s24p5
5s25p5
2NaCl + 2H2O
H2↑ + Cl2↑ + 2NaOH14
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第十七章 卤素
电解法 :NaCl + H2O(冷) =通电= H2↑ + Cl2↑ + NaOH
为何制备时要用冷水而非热水?
氧化法:MnO2 + 4HCl(浓) MnCl2 + 2H2O + Cl2↑ 2KMnO4 + 16HCl (浓) = 2KCl + 2MnCl2 + 8H2O + 5Cl2↑
HF的反常现象 B.P 是由于分子间形
成氢键的缘故
HF
HI HCl HBr 卤化氢的沸点
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第十七章 卤素
二、化学性质
1、 酸性——能电离出H+ 2、还原性——HBr和HI容易被氧化 3、热不稳定性——HBr和HF加热可分解
氢氯酸俗称盐酸,是最常用的三 大强酸之一,氢溴酸和氢碘酸也 都是强酸,它们的酸性强弱怎样?
氢氟酸的酸性较为特殊,溶液中发生电离 时,既有F-,也有HF2-:
稀:HF + H2O = H3O+ + F- K=3.5×10-4 产生的F-与HF间存在氢键,形成HF2-,同时 HF与HF之间也因氢键作用形成缔合分子(HF)2
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第十七章 卤素
与其他的氢卤酸不同,氢氟酸是相当弱的酸,在稀溶液
Ø 碘的溶解程度越大,颜色当然越深。
Ø 溴及氯气的单质半径较小,核对电子的引力相 对较大,原子难以变形,因此产生诱导偶极的 程度很小,故难以因此而增大其在相应盐中的 溶解度。
溶解性:氟与水激烈反应,氯有轻微反应,溶于 水分别称为氯水、溴水和碘水。
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第十七章 卤素
二、卤素单质的成键特征
生成热/(kJ·mol–1)
–271
–92
–36
+26
H-X键能/ (kJ·mol–1 )
569
431
369 297.1
溶解度(293 K, 101 kPa)/%
35.3
42
49
57
由此你应该能判断出
几种氢卤酸酸性强弱!
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第十七章 卤素
无色、有刺鼻臭味、沸点
除HF外,随半径增大依 次增大。
= I2 + I- I3- Kө = 714
I2在KI中的溶解度大于在水中的溶解度,颜色也更深。
Br2是否也具有类似的性质?(提示:离子极化)
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第十七章 卤素
Ø 半径越大,受其它离子的极化而变形的程度就 越大。碘离子使碘单质产生诱导偶极,从而生 成I3-。溶解度增大。
氧化剂用MnO2则一般要加热, 用KMnO4则不须加热
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第十七章 卤素
溴和碘的制备
能否直接用浓硫酸 氧化溴化物来制备?
用氧化剂MnO2、氯气等氧化溴化物或碘化物:
2NaBr + 3H2SO4 + MnO2 = 2NaHSO4 + MnSO4 + 2H2O + Br2
CaSiO3 + 6HF = CaF2 + 3H2O + SiF4↑
应用什么容器 盛装HF溶液?
可用塑料、铜或铅的容器盛放HF,铜和铅的表面 在HF中能生成难溶性氟化物保护层。
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第十七章 卤素
2、还原性 热稳定性
HF HCl HBr HI 还原性增强、热稳定性降低
第十七章 卤素
三、化学性质 1、与水、碱的反应
卤素与水可以发生两种类型反应: (1) 2X2 + 2H2O = 4H+ + 4X- + O2 (2) X2 + H2O = H+ + X- + HXO
F2与水按(1)激烈反应:2F2 + 2H2O = 4HF + O2 Cl2与水按(2)发生部分反应:
制备反应要避免使 用过量氧化剂
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制备实例
从海带海藻中提取 碘的方法:
酸化后加 入氧化剂
第十七章 卤素
常用氧化剂: KIO3、MnO2、
KCrO4
海带海藻 燃烧灰化
水浸取液: 碘化物
产物 碘 I2
反应式:MnO2 + 2I- + 4H+ = I2 + Mn2+ + 2H2O
可产生氯气,也是此原因。
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第十七章 卤素
小资料
氟的发现是一篇悲壮的历史
氟是卤族中的第一个元素,但发现得最晚。从1771年瑞典化 学家舍勒制得氢氟酸到1886年法国化学家莫瓦桑分离出单质氟经 历了100多年时间。 在此期间,戴维、盖·吕萨克、诺克斯兄弟等 很多人为制取单质氟而中毒,鲁耶特、尼克雷因中毒太深而献出 了自己的生命。
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。
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中发生电离:
HF
F– + HF
H++F- HF2-
Kaθ = 6.6×10–4 Kaθ = 5
在不太稀的溶液中,氢氟酸是以二分子缔合(HF)2形式
存在的:
H2F2
H+ + HF2-
氢氟酸具有与二氧化硅或硅酸盐(玻璃的主要成分) 反应生成气态的SiF4特殊性质:
SiO2 + 4HF = 2H2O + SiF4 ↑
Cl2 + 2NaOH = NaCl + NaClO + H2O (歧化反应) 2Cl2 + 2Ca(OH)2 = CaCl2 + Ca(ClO) 2 + 2H2O (歧化反应)
此反应比较重要!!!
273 K Cl2 + 2OH- ==== Cl- + ClO- + H2O
加热 3Cl2 + 6OH- === 5Cl- + ClO3- + 3H2O
2、单质的制备
第十七章 卤素
制备原理:由于卤素具有较强的氧化性,因此
只能用比它们氧化性更强的物质来制备卤素单质, 或者采用电化学氧化法即电解法来制备。
F2的制备:
Ø 电解法: 2HF =通=电== H2↑ + F2↑
阳极(无定型炭)
2F– = F2 + 2e–
阴极(电解槽) 2HF2– + 2e– = H2 + 4F–