奥赛辅导卤素.ppt
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1、元素符号元素符号FClBrI价电子层结构价电子层结构2s22p5 3s23p5 4s24p5 5s25p5 主要氧化数主要氧化数1,0 1,0,+1,+3,+4,+5,+7 1,0,+1,+3,+5,+7 1,0,+1,+3,+5,+7电子亲和能电子亲和能/(kJ mol1)322348.7324.5295分子离解能分子离解能/(kJ mol1)155240190149电负性电负性(Pauling)3.963.162.962.661.1 卤素的通性第1章 卤素非金属性非金属性递变情形递变情形I2+2 Py=2 Py2+2I I2+2 Py+AgNO3=IPy2+NO3+AgII2+O3+HCl
2、O4=I(ClO4)3.2H2O2 ICl=I+ICl2 电导测定,电导测定,1%离解离解 1.2 1.2 卤素单质卤素单质 卤素分子内原子间以共价键相结合,分子间仅存在微弱的分子间作用力(色散力)。它们在有机溶剂中的溶解度比在水中大得多。碘易溶于KI、HI和其他碘化物溶液中:I2 I=I3 K725 I3离子进一步与I2分子作用生成通式为(I2)n(I)的负一价多碘离子。1.2.1 单质性质F2+NaOH=NaF+OF2+H2O(CN)2+2NaOHNaCN+NaOCN+H2OCl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2OBr2+NaOH50 oC NaBr+NaBrO3+H2O0 oC
3、NaBr+NaBrO+H2O3I2+6NaOH5NaI+NaIO3+3H2O 80oC3Cl2+6NaOH=5NaCl+NaClO3+3H2O1.1.氟的制备:氟的制备:电解质:氟氢化钾电解质:氟氢化钾 KHF2+氟化氢(氟化氢(HF)阳极(无定型炭)阳极(无定型炭)2F =F2+2e 阴极(电解槽)阴极(电解槽)2HF2+2e=H2+4F 化学方法2KMnO4+2KF+10HF+3H2O2=2K2MnF6+8H2O+3O2 SbCl5+5HF =SbF6+5HCl K2MnF6+2SbF5 423K 2KSbF5+MnF4 1.2.2 单质制备 电解法MnF3+1/2F2 小资料小资料氟的发
4、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。2.2.氯的制备氯的制备工业上制备氯采用电解饱和食盐水溶液的方法:阴极:铁
5、网2H2O+2e =H2+2OH 阳极:石墨2Cl =Cl2+2e 电解反应:2NaCl+2H2OH2+Cl2+2NaOH 通电实验室制备氯的方法:MnO2+4HCl=MnCl2+Cl2+2H2O 2KMnO4+16HCl=2MnCl2+2KCl+5Cl2+8H2O 3.3.溴的制备溴的制备Cl2+2Br =Br2+2Cl 3Br2+3NaCO3=5NaBr+HBrO3+3CO2 5Br +BrO3 +6H+=3Br2+3H2O 4.4.碘的制备碘的制备Cl2+2NaI=2NaCl+I2I2+5Cl2+6H2O=2IO3 +10Cl +12H+2NaI+3H2SO4+MnO2=2NaHSO4+
6、I2+2H2O+MnSO4 此二反应要避免此二反应要避免使用过量氧化剂使用过量氧化剂1.3 卤化氢与卤氢酸6.3.1 性质性质性质HFHClHBrHI熔点熔点/K189.61158.94186.28222.36沸点沸点/K292.67188.11206.43237.80生成热生成热/(kJmol1)2719236+26H-X键能键能/(kJmol1)569431369297.1溶解度(溶解度(293K,101kPa)/%35.3424957 卤化氢分子有极性,易溶于水。273K时,1m3 的水可溶解500m3 的氯化氢,氟化氢则可无限制地溶于水中。在常压下蒸馏氢化酸(不论是稀酸或浓酸),溶液的
7、沸点和组成都将不断改变,但最后都会达到溶液的组成和沸点恒定不变状态,此时的溶液叫做恒沸溶液。HF分子中存在着氢键,分子之间存在缔合。固态时,HF分子以锯齿链状存在:喷泉实验 与其他的氢卤酸不同,氢氟酸是相当弱的酸,在稀与其他的氢卤酸不同,氢氟酸是相当弱的酸,在稀溶液中发生电离:溶液中发生电离:在不太稀的溶液中,氢氟酸是以二分子缔合在不太稀的溶液中,氢氟酸是以二分子缔合(HF)2形形式存在的:式存在的:H2F2H+HF2F+HF HFH+FHF2Ka=6.6104 Ka=5SiO2+4HF=2H2O+SiF4 CaSiO3+6HF=CaF2+3H2O+SiF4 氢氟酸具有与二氧化硅或硅酸盐(玻璃
8、的主要成分)反氢氟酸具有与二氧化硅或硅酸盐(玻璃的主要成分)反应生成气态的应生成气态的SiF4特殊性质:特殊性质:1.3.2 氢卤酸的制法1.1.直接合成直接合成H2+X2 2HX 2.2.浓硫酸与金属卤化物作用浓硫酸与金属卤化物作用CaF2+H2SO4=NaCl+H2SO4(浓)=CaSO4+2HF NaHSO4+HCl 氟和氢虽可直接化合,但反应太猛烈且F2成本高。溴与碘和氢反应很不完全而且反应速度缓慢。不能,因为热浓硫酸具有氧化性,把生成的溴化氢不能,因为热浓硫酸具有氧化性,把生成的溴化氢和碘化氢进一步氧化。和碘化氢进一步氧化。NaI+H2SO4(浓浓)=NaHSO4+HI 8HI+H2
9、SO4(浓浓)=H2S+4I2+4H2O采用无氧化性、高沸点的浓磷酸代替浓硫酸即可。采用无氧化性、高沸点的浓磷酸代替浓硫酸即可。NaBr+H2SO4(浓浓)=NaHSO4+HBr 2HBr+H2SO4(浓浓)=SO2+Br+2H2O3.3.非金属卤化物的水解非金属卤化物的水解 这类反应比较剧烈,适宜溴化氢和碘化氢的制取,这类反应比较剧烈,适宜溴化氢和碘化氢的制取,把溴逐滴加在磷和少许水的混合物上或把水滴加在磷和把溴逐滴加在磷和少许水的混合物上或把水滴加在磷和碘的混合物上。碘的混合物上。2P+3Br2+6H2O=2H3PO3+6HBr 2P+3I2+6H2O=2H3PO3+6HI 某某一一含含酸
10、酸的的CaF2饱饱和和溶溶液液中中,测测得得其其pH为为2,求求此溶液中此溶液中CaF2的溶解度。的溶解度。CaF2=Ca2+2 F F+H+=HF s x x 0.01 2s-x F+HF=2s 0.01x/(2sx)=KHF=6.6104sx2=Ksp(CaF2)=5.3109s=7.02103 molL1工工业业碘碘中中常常常常含含有有ICl或或IBr,如如何何分分离离提提纯纯碘碘?为什么?写出反应式。为什么?写出反应式。答案答案:ICl(g)+KI(s)=KCl(s)+I2(g)IBr(g)+KI(s)=KBr(s)+I2(g)因为晶格能因为晶格能 KCl KBr KI,过程属焓推动,
11、让,过程属焓推动,让I2(含含ICl,IBr)与与KI共热,收集碘蒸气分离。共热,收集碘蒸气分离。卤卤素互化物素互化物定义定义 不不同卤素的原子之间所形成的化合物,有四种类型:同卤素的原子之间所形成的化合物,有四种类型:XX ,XX3,XX5,XX7这里,中心原子是一个较重的原子,半径大,周围是较轻的半径小的原子(原子个数为奇数个)合成方法合成方法:1/2X2+1/2X2 XX XX3 XX5(电负性、原子半径是影响(电负性、原子半径是影响XXn 中中n大小的因素)大小的因素)I2+Cl2(l)=IClBr2+F2=BrF5Br2+F2=BrF5化合物的结构化合物的结构:中中心心X有有一一个个
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