卤素单质的性质.ppt

第十七章第十七章 卤素卤素171卤素单质1711物理性质物理性质1712化学性质化学性质u与水的反应与水的反应u与金属的反应与金属的反应u与非金属的反应与非金属的反应u与与H2的反应的反应u与某些化合物的反应与某些化合物的反应 2卤素在自然界的存在形式 课本P5811卤素包括 氟F 氯Cl 溴Br 碘I 砹At 因为砹是放射性元素，且实验数据较少，在本节中就不予以讨论了小小资资料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。性性性性质质质质F FClClBrBrI聚集聚集聚集聚集态态态态气气气气气气气气液液液液固固颜颜颜颜色色色色淡黄淡黄淡黄淡黄黄黄黄黄绿绿绿绿红红红红棕棕棕棕紫黑紫黑剧剧剧剧毒毒毒毒毒性大毒性大毒性大毒性大有毒有毒有毒有毒毒性毒性较较小小沸点沸点沸点沸点熔点熔点熔点熔点密度密度密度密度 溶解性溶解性溶解性溶解性大大大大大大11物理性质物理性质大大毒性毒性毒性毒性元素符号元素符号FClBrI价电子层结构价电子层结构2s22p53s23p54s24p55s25p5主要氧化数主要氧化数1,01,0,+1,+3,+4,+5,+71,0,+1,+3,+5,+71,0,+1,+3,+5,+7电子亲和能电子亲和能/(kJmol1)328.16324.54295。15分子离解能分子离解能/（kJmol1）157194153电负性电负性(Pauling)3.983.162.962.66243348.57溶解度：溶解度：溶解度：溶解度：F2F2F2F2剧烈地分解水剧烈地分解水剧烈地分解水剧烈地分解水水中：水中：水中：水中：Cl2Cl2Cl2Cl2、Br2Br2Br2Br2、I2I2I2I2溶解度较小，分别称氯水、溴水、溶解度较小，分别称氯水、溴水、溶解度较小，分别称氯水、溴水、溶解度较小，分别称氯水、溴水、碘水碘水碘水碘水有机溶剂：有机溶剂：有机溶剂：有机溶剂：Br2Br2Br2Br2可溶于乙醇、乙醚、氯仿、可溶于乙醇、乙醚、氯仿、可溶于乙醇、乙醚、氯仿、可溶于乙醇、乙醚、氯仿、CCl4CCl4CCl4CCl4、CS2CS2CS2CS2，随浓度不同显示随浓度不同显示随浓度不同显示随浓度不同显示黄色黄色黄色黄色棕红棕红棕红棕红色色色色KI和碘化物和碘化物：黄黄棕黄棕黄棕红棕红I2溶于溶于乙醇、乙醚、酯等呈棕色或红棕色（溶剂合物）乙醇、乙醚、酯等呈棕色或红棕色（溶剂合物）从上到下 原子序数增加气气态态液液态态固固态态半半径径，相相对对分分子子质质量量增增加加，色色散散力力增增大大熔沸点增高分子排列分子排列紧密程度增加，紧密程度增加，密度增大密度增大卤素基态原子的价电子层结构是ns2np5ns2np5，有7个价电子，与稀有气体8电子稳定结构相比，仅缺少一个电子，因此卤素原子都有获得一个电子形成氧化数为1价额负离子倾向，从而卤素表现出非卤素表现出非金属元素特征金属元素特征。1 12 2 化学性质化学性质卤素单质是强氧化剂卤素单质是强氧化剂，其中F F2的氧化性最强，随原子序数增大，氧化能力逐渐变弱。这是由于F半径特别小，电负性大，FF键能小等因素影响的结果。卤素单质的强化型表现在以下几个方面：121与水的反应与水的反应卤素与水发生两类重要的化学反应。卤素与水发生两类重要的化学反应。第一类：卤素置换水中氧的反应第一类：卤素置换水中氧的反应X2+H2O=2H+2X_+1/2O2第二类：卤素的歧化反应第二类：卤素的歧化反应 X2+H2O=2H+2X_+HXO从热力学角度上看，氟、氯、溴单质都能进行反应，而且氧化能力依次减弱，碘不能置换水中的氧，相反，水中溶解的氧气能将I氧化为单质碘。但考虑到动力学因素，氯、溴对水的氧化反应速率很慢，以致于无实际意义。氯、溴、碘与水主要发生第二类第二类反应。2F2+2NaOH=2NaF+OF2+H2O2F2+4NaOH=4NaF+O2+H2OCl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O3Cl2+6NaOH=5NaCl+NaClO3+3H2OBr2+NaOH=NaBr+NaBrO+H2O Br2+NaOH=NaBr+NaBrO3+H2O卤素与NaOH的反应 75oC低于室温3I2+6NaOH=5NaI+NaIO3+3H2O00C左右50-800C常用溴水和氯水来吸收NaOH不同碱度不同温度1 12 22 2 与金属的反应与金属的反应F F2 2 在任何温度下都可与金属直接化合，生成高在任何温度下都可与金属直接化合，生成高价氟化物价氟化物 通常通常很猛烈很猛烈，伴随着燃烧和爆炸。，伴随着燃烧和爆炸。F F2 2与与CuCu，NiNi，MgMg作用时由于金属表面生成一层致密氟化作用时由于金属表面生成一层致密氟化物保护膜而中止反应。所以物保护膜而中止反应。所以F F2 2可以储存在可以储存在CuCu，NiNi，MgMg或其合金制成的容器中或其合金制成的容器中。ClCl2 2也能与各种金属作用，反应也能与各种金属作用，反应较为强烈较为强烈，但有，但有些反应要加热。些反应要加热。CaCa在通常情况下就能与在通常情况下就能与ClCl2 2作用；作用；NaNa、FeFe、CuCu、SnSn等只有在加热的情况下才与等只有在加热的情况下才与ClCl2 2作作用，用，ClCl2 2还能使变价的金属氧化成高价。干燥的还能使变价的金属氧化成高价。干燥的ClCl2 2不与不与FeFe反应，所以反应，所以ClCl2 2可以再铁罐中储存或运输。可以再铁罐中储存或运输。2Fe+3X2=2FeX3（X X为为F Cl BrF Cl Br ）Fe+I2=FeI2BrBr2 2和和I I2 2在常温下在常温下只能只能与活泼的金属作用，与与活泼的金属作用，与不活泼的金属不活泼的金属只有在加热的条件只有在加热的条件下才发生反应。下才发生反应。Eg：与Fe的反应(I I的氧化性比较弱的氧化性比较弱 I I-Fe Fe3+3+)1 12 23 3 与非金属的反应与非金属的反应u F F2 2 除除O O2 2,N,N2 2，稀有气体，稀有气体HeHe和和NeNe外，外，F F2 2可与所有非金可与所有非金属（氢单独讨论）作用，直接化合成高价氟化物。在低温下属（氢单独讨论）作用，直接化合成高价氟化物。在低温下可与可与C,SiC,Si，S S，P P猛烈反应，产生火焰，生成氟化物。大多数猛烈反应，产生火焰，生成氟化物。大多数氟化物具有挥发性。氟化物具有挥发性。u ClCl2 2也能与大多数非金属直接反应，但不及也能与大多数非金属直接反应，但不及F F2 2激烈。激烈。ClCl2 2与与S S的反应的反应2S(s)+Cl2S(s)+Cl2 2(g)=S(g)=S2 2ClCl（l l）S(s)+ClS(s)+Cl2 2(g)(g)(过量过量)=SCl)=SCl2 2(l)(l)ClCl2 2与与P P的反应的反应2P(s)+3Cl(g)=2PCl2P(s)+3Cl(g)=2PCl3 3(l)(l)2P(s)+5Cl(g)(2P(s)+5Cl(g)(过量过量)=2PCl)=2PCl5 5(g)(g)uBrBr2 2和和I I2 2 可与许多非金属反应，但不如可与许多非金属反应，但不如F F2 2、ClCl2 2激烈，激烈，一般多形成一般多形成低价低价化合物。化合物。2P(s)+3Br2P(s)+3Br2 2=2PBr=2PBr3 3（l l）2P(s)+3I2P(s)+3I2 2=2PI=2PI3 3（s s）【上述反应应控制在干燥条件下，否则会发生水解反应上述反应应控制在干燥条件下，否则会发生水解反应】2P+3Br2+6H2O=2H3PO3+6HBr 2P+3I2+6H2O=2H3PO3+6HI 这类反应比较剧烈，适宜溴化氢和碘化氢这类反应比较剧烈，适宜溴化氢和碘化氢的制取，把的制取，把溴逐滴加在磷和少许水的混合物上溴逐滴加在磷和少许水的混合物上或或把水滴加在磷和碘的混合物上。把水滴加在磷和碘的混合物上。与非金属的另一类反应就是与非金属的另一类反应就是卤素之间的置换卤素之间的置换 氯水与溴化钠溶液反应氯水与溴化钠溶液反应 NaBr溶液溶液CCl4氯水氯水溴的四氯化碳溶液溴的四氯化碳溶液 （下层橙色）（下层橙色）氯气能把氯气能把 溴溴 从其化合物中置换出来从其化合物中置换出来结结论论活泼性活泼性 Cl2 Br2ClCl2 2+2NaBr+2NaBr=2 2NaCl+BrNaCl+Br2 2 溴水与碘化钾溶液反应溴水与碘化钾溶液反应 KI溶液溶液碘的四氯化碳溶液碘的四氯化碳溶液 (下层紫色）下层紫色）CCl4溴水溴水BrBr2 2 +2KI=2+2KI=2KBr+IKBr+I2 2溴单质溴单质 能把能把 碘碘 从碘化物中置换出来从碘化物中置换出来结结论论Br2 I2活泼性活泼性 溶剂溶剂溶质溶质水水汽油或苯汽油或苯(比水轻比水轻)四氯化碳四氯化碳(比水重比水重)溴溴黄黄橙色橙色橙橙橙红橙红橙橙橙红橙红碘碘黄黄浅棕浅棕淡紫淡紫紫红紫红紫红紫红1 12 24 4 与与H H2 2的反应的反应H2(g)+F2(g)=2HF(g)【很稳定】低温暗处，剧烈反应，放出大量的热，导致爆炸低温暗处，剧烈反应，放出大量的热，导致爆炸卤素活泼性的差别最突出的表现在它们与氢气的相卤素活泼性的差别最突出的表现在它们与氢气的相互反应上互反应上H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)【较稳定】光照或加热，立即反应，并爆炸光照或加热，立即反应，并爆炸H2(g)+Br2(g)=2HBr(g)【易分解】以以PtPt为催化剂，加热到为催化剂，加热到350 350 缓慢反应缓慢反应H2(g)+I2(g)=2HI(g)【更易分解】催化剂并不断加热催化剂并不断加热缓慢反应缓慢反应HX稳稳定定性性渐渐弱弱反反应应能能力力渐渐弱弱1、下列关于卤族元素的说法中不正确的是：、下列关于卤族元素的说法中不正确的是：（）A、单质的熔点和沸点随核电荷数的增加逐渐升高；单质的熔点和沸点随核电荷数的增加逐渐升高；B、单质的颜色随核电荷数的增加逐渐加深；单质的颜色随核电荷数的增加逐渐加深；C、单质与水反应的剧烈程度随核电荷数增加逐渐减弱；单质与水反应的剧烈程度随核电荷数增加逐渐减弱；D、氢化物的稳定性随核电荷数增加逐渐增强。氢化物的稳定性随核电荷数增加逐渐增强。2砹是核电荷数最大的卤族元素，推测砹及其化合物砹是核电荷数最大的卤族元素，推测砹及其化合物最不可能具有的性质是（最不可能具有的性质是（）AHAt很不稳定很不稳定B砹是白色固体砹是白色固体CAgAt不溶于水不溶于水D砹易溶于某些有机溶剂砹易溶于某些有机溶剂3.若用若用X代表代表F、Cl、Br、I四种卤族元素，下列属于它们共性反四种卤族元素，下列属于它们共性反应的是应的是（）A.X2+H22HXB.X2+H2OHX+HXOC.2Fe+3X22FeX3D.X2+2NaOHNaX+NaXO+H2ODBA125 与某些化合物的反应l 与H2S的反应CO(g)+Cl2(g)=COCl2(g)【Br2也可发生】X2+H2S=2HBr+S (X2为Cl2,Br2,I2)l 与CO的反应 碳酰氯碳酰氯(COCl2)(COCl2)俗称光气，无色高毒性气体俗称光气，无色高毒性气体 F2在一定温度下与硫酸盐，亚硫酸盐，硫代硫酸盐作用生成硫酸氟。eg：NaSO4+2F2=SO2F2+NaF+O23X2+8NH3=6NH4X+N2 (X2为F2，Cl2，Br2)l 与有机物的反应与有机物的反应 取代，加成反应l 与盐的反应与盐的反应l 与氨的反应与氨的反应特殊性特殊性1）氟单质的特性）氟单质的特性F2是自然界中氧化性最强的非金属单质是自然界中氧化性最强的非金属单质,若把氟气通入若把氟气通入碘化钾溶液中，大家猜一猜会看到什么现象？写出有关碘化钾溶液中，大家猜一猜会看到什么现象？写出有关反应的化学方程式反应的化学方程式思考F2+2KI=2KF+I22F2+2H2O=4HF+O2小深化小深化氟气首先氟气首先同碘化钾同碘化钾液中的水液中的水剧烈反应剧烈反应2、碘的特性、碘的特性小深化小深化 碘（碘（I I2 2）遇淀粉变遇淀粉变蓝色蓝色（碘的鉴定反应）（碘的鉴定反应）注意注意：碘化钾溶液加入淀粉溶液，不变蓝色。：碘化钾溶液加入淀粉溶液，不变蓝色。卤素的用途卤素在工业生产、大众生活领域和科学卤素在工业生产、大众生活领域和科学研究中有着广泛的用途研究中有着广泛的用途 SF6是很稳定的气体很稳定的气体，在高温下也不分解，因此可作为理想的气体绝缘材料气体绝缘材料。大量的氟气用于制取氟的有机化合物制取氟的有机化合物，如氟利昂-12(CCl2F2)用于制冷剂，CCl3可用作杀虫剂，CBr2F2可用作灭火剂。液态氟也是火箭、导弹和发射人造卫星方面所用的高效燃料高效燃料。氟氟：氯气或氯氧化物用于漂白或杀菌漂白或杀菌，如用于造纸额纸浆的漂白、纤维织物的漂白等，同时可起到杀菌的作用。单质氯还常作为氧化剂和取代试剂氧化剂和取代试剂，广泛应用于有机化学的合成反应中。氯乙烯(CH2=CHCl)自身可以聚合，形成聚氯乙烯(PVC)大量用于制造商用塑料制造商用塑料。氯氯：溴主要运用于制备有机溴化物制备有机溴化物，这些有机溴化物可用作杀虫剂杀虫剂，在农业生产中广泛使用。溴还用于制备燃料和化学中间体制备燃料和化学中间体。溴可与氯配合使用，应用于水的处理和杀菌。和氯相同，溴也具有天然漂白作用天然漂白作用。大量的溴用于制造染料，生产照相用的光敏物质溴化银，医药中用作镇静剂和安眠药的溴化钠溴化钠、溴化钾以及无机溴酸盐。溴的另一个主要用途是制取二溴乙烷(C2H4Br2),它可作为抗震汽油的添加剂抗震汽油的添加剂，提高发动机的工作效率。溴溴：碘广泛用于制药、照相、橡胶制造、制药、照相、橡胶制造、有机碘化物的制备有机碘化物的制备等方面。有机碘化物在有机化学中占总要地位。碘和碘化钾的酒精溶液既碘酒用作消毒剂消毒剂，可用来处理外部创伤。碘仿（CHI3)用作防腐剂。防腐剂。碘是维持甲状腺正常功能所必需的元素，因此碘化物可以防止和治疗甲状腺肿大。防止和治疗甲状腺肿大。碘化银用于制造照相软片并那个可作为人工降雨时的造云的“晶种晶种”。碘：碘：vF2vCl2vBr2vI2颜颜色色逐逐渐渐加加深深密密度度逐逐渐渐增增大大熔熔沸沸点点逐逐渐渐升升高高在在水水中中的的溶溶解解性性渐渐小小活活泼泼性性递递减减氢氢化化物物的的稳稳定定性性渐渐弱弱氢氢化化物物的的酸酸性性渐渐强强Cl2在常温下与H2缓慢反应，但在紫外光照射下，可发生连锁反应连锁反应引起爆炸。另外在价额条件下，业可发生连锁反应（连锁反应（整个反应是由若干个相继发生或相继平行发生的基元反应所组成，整整个反应是由若干个相继发生或相继平行发生的基元反应所组成，整个反应过程的基元反应连续不断的重复进来完成的。这个过程就像链环一样紧密的联系在一起个反应过程的基元反应连续不断的重复进来完成的。这个过程就像链环一样紧密的联系在一起。反应步骤如下：1.链引发反应链引发反应 产生单电子自由基 Cl2=2Cl2.链传递反应链传递反应 反应交替进行，不断产生自由基 Cl+H2=HCl+H H+Cl2=HCl+Cl3.链终止反应链终止反应 消除自由基 2H=H2 2Cl=Cl2 Cl+H=HCl 卤素毒性：所有卤素均具有刺激气味刺激气味，强烈刺激眼，鼻，器官等，吸入较多的蒸汽会发生严重中毒，甚至造成死亡，他们的毒性从氟到碘减轻，液溴与皮肤接触产生疼痛并造成难以治愈的创伤，受溴腐蚀致伤，用苯或甘油洗伤口，再用水洗，伤势较重时立即送医院治疗。因此使用时要特别小心。发生较重的氯气中毒时，可吸入酒精和乙醚混合蒸气作为解毒剂，吸入氨气蒸气也有效。、谢谢谢谢