42卤族元素文档格式.docx
- 文档编号:20695216
- 上传时间:2023-01-25
- 格式:DOCX
- 页数:20
- 大小:252.53KB
42卤族元素文档格式.docx
《42卤族元素文档格式.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《42卤族元素文档格式.docx(20页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
c(H+)减小
c(HClO)减小
右移
用NaOH吸收多余的氯气
Ca(OH)2
制漂白粉
CaCO3
制高浓度的次氯酸溶液
光照
氯水避光保存或现用现配
2.卤素原子、离子、分子的比较
相似性:
原子的最外层均为7个电子,易得1个电子,离子的最外层均为8个电子,具有较弱还原性;
分子均由两个原子共用一对电子组成,具有较强氧化性;
阴离子半径大于相应的原子半径。
递变性:
从氟到碘,随着核电荷数增加,电子层数依次增多,原子或离子的半径也依次增大,分子内原子间的核间距离依次增大,元素的非金属依次减弱,单质的氧化性依次减弱,阴离子的还原性依次增强。
3.卤素单质
(1)物理性质
它们均有颜色,在水中溶解度较小(F2除外),易溶于苯、四氯化碳等有机溶剂。
从氯到碘,颜色依次加深,密度依次增大,熔点、沸点依次升高,溶解性依次减小。
特性:
F2难液化,Cl2易液化,Br2易挥发,I2易升华。
卤素单质物理性质比较
单质
F2
Cl2
Br2
I2
状态(室温)
气态
液态
固态
标准状况
淡黄绿色
黄绿色
深红棕色
紫黑
红棕色
紫色
水溶液
////
浅黄绿色
黄色→橙色
深黄→褐色
苯或汽油,CCl4
橙→橙红
紫红色
注意点:
①存液溴应用棕色瓶盛装,并在液溴上加水(水封),防止液溴挥发成溴蒸气。
②碘放在棕色广口瓶中蜡封。
③卤素单质在不同状态及不同溶剂中颜色不同。
④卤素单质从F2到I2,在常温常压下的聚集状态由气→液→固,熔点、沸点依次升高。
这是因为相对分子质量逐渐增大、分子间作用力逐渐增大的缘故。
(2)化学性质
①相似性:
它们均有有毒,都具有强氧化性,表现在它们均能与金属、非金属、水和碱溶液反应。
X2+2Na→2NaX(以X表示卤素原子,X2表示单质分子,以下同)
X2+H2→2HX
X2+H2O
HX+HXO(F2除外)
X2+2NaOH→NaX+NaXO+H2O(F2除外)
②递变性:
从F2到I2氧化性依次减弱,表现在:
A、卤素与变价金属反应时,金属被氧化的化合价不同。
如,与铁反应,F2、Cl2、Br2均能将Fe氧化为+3价的铁盐,而I2与Fe作用仅生成碘化亚铁(FeI2):
2Fe+3X2→2FeX3(I2除外)。
B、卤素单质与氢气反应时,所需条件愈来愈高,剧烈程度及反应的能力依次减弱。
H2+F2→2HF(暗处、爆炸、HF很稳定)
H2+Cl2→2HCl(强光、爆炸、HCl较稳定)
H2+Br2
2HBr(缓慢、HBr不如HCl稳定)
H2+I2
2HI(高温、缓慢、HI很不稳定)
可见:
从F到I,随着核电荷数的增多,原子半径的增大,单质的活泼性依次减弱,它与氢气反应的剧烈程度逐渐减弱,所生成的氢化物的稳定性也逐渐降低。
C、卤素与水反应时速率愈来愈慢。
2F2+2H2O→4HF+O2(爆炸)
Cl2+H2O
HCl+HClO(缓慢)
Br2+H2O
HBr+HBrO(较弱)
I2+H2O
HI+HIO(极弱)
氟、氯、溴、碘与水的剧烈程度随着核电荷数的增多、原子半径的增大而减弱。
D、卤素单质间的置换反应。
活泼的卤素单质能将不活泼的卤素单质从其卤化物溶液中置换出来。
Cl2+2NaBr→2NaCl+Br2Cl2+2NaI→2NaCl+I2Br2+2NaI→2NaBr+I2
这说明,在氯、溴、碘三种元素里,氯的氧化性强于溴,溴的氧化性强于碘。
即氟、氯、溴、碘的氧化性,随着原子核电荷数的增加,原子半径增大,核吸引电子能力减弱而减弱。
实验证明,F2和水剧烈反应,所以F2不能将溶液中的Cl-、Br-、I-氧化,将F2通入某溶液中,应先考虑它和水的反应,再考虑生成的HF能否和溶液中的其它成分反应。
③特殊性
A、F2:
最活泼的非金属单质,只能作氧化剂,能与惰性气体反应;
F元素不存在正化合价。
与水、碱反应产物特殊。
B、I2:
遇淀粉显蓝色;
I2与Fe作用仅生成碘化亚铁(FeI2);
I2+I-→I3-,碘可溶于KI溶液中。
④溴和碘的提取
⑤有关溴水褪色的问题
A、被还原剂(如:
H2S、SO2、SO32-、R-CHO)还原而褪色;
B、与强碱溶液发生歧化反应而褪色;
C、与活泼金属反应而褪色(如:
Mg+Br2→MgBr2,水是这一反应的催化剂)
D、与硝酸银溶液反应而褪色;
E、与不饱和有机物发生加成反应而褪色;
F、与酚类发生取代反应而褪色;
G、被有机溶剂萃取而褪色。
(3)制备
①电解法
A、电解水溶液:
如:
2NaCl+2H2O
2NaOH+Cl2↑+H2↑
B、电解熔融物:
如:
2NaCl
Cl2↑+2Na
②置换法:
Cl2+2NaBr→2NaCl+Br2,Cl2+2KI→2KCl+I2
③氧化法
MnO2+4HCl(浓)
MnCl2+Cl2↑+2H2O
2NaBr+2H2SO4(浓)+MnO2
Na2SO4+MnSO4+Br2+2H2O
浓盐酸可以用NaCl固体和浓硫酸代替:
类似的:
MnO2可以用KMnO4、KClO3、K2Cr2O7、次氯酸盐代替。
下图为实验室制取、检验和收集纯净干燥的氯气的实验装置图:
3.卤化物
(1)卤化氢
卤化氢均为无色有刺激性气味的气体,易溶于水,与空气中水蒸气结合形成白雾。
②特殊性:
HF剧毒,能腐蚀玻璃:
4HF+SiO2→SiF4↑+2H2O,弱酸,沸点特高(19.52℃),标况下非气体。
③递变性:
热稳定性:
HF>HCl>HBr>HI,酸性:
HF(弱)<HCl<HBr<HI
还原性:
HF<HCl<HBr<HI;
沸点:
HF>
HI>
HBr>
HCl
熔点:
HI式量大约是HF的6倍多,范德华力远大于HF的范德华力。
虽然HF分子间有氢键,但HF固体在变成HF液体时,只破坏了少部分氢键(液态HF也是存在氢键作用的,并通过氢键聚合为(HF)2等等),所以熔点HI要比HF高很多。
而对于沸点,是分子克服了几乎全部的作用力(包括全部的氢键),氢键强度是范德华力的很多倍,所以HF的沸点高于HI。
熔点除了和分子间的作用力有关,还和其他因素有关。
④制备:
通过复分解反应,用难挥发酸制挥发性酸
A、
(萤石和浓硫酸在铅皿中进行)
B、
C、
D、
由于浓硫酸可将Br-、I-氧化,所以不能用浓硫酸和NaBr、NaI反应制备HBr、HI。
应用难挥发的浓磷酸代替浓硫酸。
下图为实验室制取、收集和吸收氯化氢的实验装置图:
(2)卤化银
卤化银
AgF
AgCl
AgBr
AgI
水溶性
可溶
难溶
颜色
白色
浅黄色
黄色
性质
无感光性
感光性,例:
2AgX
X2+2Ag
用途
制作感光材料
变色眼镜
胶卷
人工降雨
照相用的胶卷和相纸上都有一层药膜,其感光物质的主要成分是分散于明胶层中的溴化银。
[说明]:
①AgX见光分解的现象是逐渐变黑,黑色物质是银单质的小颗粒。
AgX的感光性强弱是不同的,AgF无感光性,AgI的感光性最强。
②卤化银的溶解性:
AgF(溶)>AgCl>AgBr>AgI。
③卤离子(Cl-、Br-、I-)的检验:
A、用硝酸银溶液和稀硝酸检验
NaCl+AgNO3→AgCl↓(白色)+NaNO3
NaBr+AgNO3→AgBr↓(浅黄色)+NaNO3
NaI+AgNO3→AgI↓(黄色)+NaNO3
用此方法鉴别卤化物时,要注意CO32-、PO43-等杂质离子的干扰,因为:
Na2CO3+2AgNO3→Ag2CO3↓(白色)+2NaNO3
Na3PO4+3AgNO3→Ag3PO4↓(黄色)+3NaNO3
为防止CO32-、PO43-干扰,在加入AgNO3溶液后,还需加入稀HNO3。
Ag2CO3、Ag3PO4溶于稀HNO3,而AgCl、AgBr、AgI不溶于稀HNO3。
B、用氯水检验
往待测液中加入少量氯水,振荡,然后加入四氯化碳,静置片刻分层:
下层出现紫红色,原溶液含I-;
下层呈橙红色,原溶液含Br-;
下层无色,原溶液含CI-。
④F-检验
在中性溶液中加钙离子,有沉淀,加银离子无沉淀基本可判断。
(注意HF会腐蚀玻璃)
4.拟卤化合物
(1)拟卤素
某些负一价的阴离子在形成离子化合物或共价化合物时,表现出与卤离子相似的性质,在自由状态时,其性质与卤素单质相似,这种物质称之为拟卤素。
如氰(CN)2、硫氰(SCN)2、氧氰(OCN)2等.它们对应的拟卤阴离子为CN—、SCN—、OCN—,在性质上与卤素阴离子的性质也相似。
拟卤素的主要化学性质有:
①拟卤素单质具有较强氧化性,与卤素单质相比其氧化性的顺序为F2>(OCN)2>Cl2>Br2>(CN)2>(SCN)2>I2
②在水中或碱溶液中易发生歧化反应。
(CN)2+H2O→HCN+HCNO;
(CN)2+2OH-→CN-+CNO-+H2O
③与金属生成一价阴离子的盐。
(CN)2+2Na→2NaCN.
④拟卤离子与卤离子一样也具有还原性,如:
4H++2Cl—+MnO2→Mn2++Cl2+2HO
4H++2SCN—+MnO2→Mn2++(SCN)2+2HO
⑤拟卤离子与卤离子一样也具有还原性,如:
拟卤离子和卤离子按还原性由小到大共同组成一个序列:
F-,OCN-,Cl-,Br-,CN-,SCN-,I-。
(2)卤素互化物
指两种不同卤素相互化合形成的化合物。
常见的卤素互化物有:
BrCl、ICl、BrF3、BrF5等,大多数卤素互化物不稳定,具有比卤素单质(F2除外)更强的化学活泼性。
主要反应有:
①易水解。
如ICl+H2O→HCl+HIO
②强氧化性
与金属反应,如2M+nBrCI→MCln+MBrn(M代表金属元素,n为其化合价)
与某些盐的反应,如2NaI+BrCl→NaCI+NaBr+I2
③与还原性的物质反应.如SO2+2H2O+BrCl→HBr+HCl+H2SO4
5.萃取和分液
(1)萃取
利用溶质在互不相溶的溶剂里溶解度的不同,用一种溶剂把溶质从它的另一溶剂所组成的溶液里提取出来的方法,叫做萃取。
(2)分液
分液是把两种互不相溶的液体分开的操作,使用的仪器是分液漏斗。
萃取和分液有时可结合进行。
(3)操作方法
准备:
检漏:
活塞和瓶盖是否漏液。
①在溶液中加入萃取剂,用右手压住分液漏斗口部,左手握住活塞部分,把分液漏斗倒转过来用力振荡,放气。
②把分液漏斗放在铁架台上,静置片刻。
③把分液漏斗上的玻璃塞打开或使塞上的槽或小孔对准漏斗口上的小孔,使漏斗内外空气要通,以保证漏斗里的液体能够流出。
④待溶液分层后打开活塞,使下层液体慢慢流出。
注意不要使上层液体流出。
上层液体要从分液漏斗口上倒出。
【例题精析】
【例1】下列关于卤素(用X表示)的叙述正确的是
A.其单质都能与水反应,通式为:
X2+H2O
HX+HXO
B.HX易溶于水,其水溶液都是强酸C.其单质都有颜色,都有毒
D.最高价含氧酸的通式为HXO4
【考点分析】此题主要考查学生对卤族元素性质的理解
【思维点悟】2F2+2H2O→4HF+O2,所以A错;
HF是弱酸,B错;
C正确;
F没有正价,D错。
【正确答案】D
【例2】从海藻灰中提取碘的方法是:
往海藻灰浸取液中通入Cl2,然后用升华的方法将置换出的碘提纯。
但浸取液中会生成少量性质类似于Cl2的ICl和IBr。
为了消除这两种杂质,使其中的碘完全游离出来,应加人适量的
A.CaOB.KIC.H2OD.乙醇
【考点分析】此题考察了两个知识点一是除杂问题、另一个是卤素单质的氧化性强弱问题,同时间接考察了“拟卤素”这个概念。
【思维点悟】除杂的关键在于“不增、不减、易分离”。
不增即不引入新杂质,不减是被提纯物不减少,易分离是指分离方法操作简单。
A为碱性氧化物3者都反应,不可;
由于氯、溴元素的非金属性强于碘,所以在ICl和IBr中的I都为+1价,有氧化性;
B中的KI中的I为-1价,有还原性;
两者归中生成单质碘、KCl、KBr,升华时KCl和KBr留在浸取液里,不会引入新杂质,得到纯碘,所以B可;
题目中提示ICl和IBr性质类似Cl2,那么就把这两个物质看成Cl2,性质相似,都能和水反应,都易溶于乙醇,故C、D不可。
【正确答案】B
【例3】NaBr、NaI、Na2SO3混合液中,通入—定量氯气后,将溶液蒸干并充分灼烧,得到固体剩余物质的组成可能是
A.NaClNa2SO4B.NaClNaBrNa2SO4
C.NaClNa2SO4I2D.NaClNaINa2SO4
【考点分析】此题考查卤素单质的氧化性、卤素阴离子的还原性强弱,考查氧化还原反应的先后顺序。
【思维点悟】A、在Br-、I-、SO32-中,还原性由弱到强为Br-<I-<SO32-,Cl2首先氧化的是亚硫酸根,然后置换出碘,最后置换出溴,氯气被还原生成氯离子,所以一定有氯化钠;
硫酸根离子不能挥发,所以一定有硫酸钠;
氯气过量,发生的反应为:
Cl2+Na2SO3+H2O→Na2SO4+2HCl,2NaBr+Cl2→2NaCl+Br2,2NaI+Cl2→2NaCl+I2,
而碘易升华,溴很容易挥发,灼烧之后不存在,剩余固体为NaCl、Na2SO4;
故A正确;
B、氯气不足,亚硫酸根离子和碘离子完全被氧化,溴离子未被氧化,生成的碘灼烧后升华,剩余固体为NaCl,NaBr,Na2SO4;
故B正确;
C、生成的碘灼烧后升华,剩余固体中一定没有I2,故C错误;
D、还原性由弱到强为Br-<I-,氯气先置换出碘,再置换出溴,有碘化钠一定有溴化钠,故D错误。
【正确答案】AB
【例4】某温度下,将Cl2通入NaOH溶液中,反应得到NaCl、NaClO、NaClO3混合液,经测定ClO-与ClO3-的浓度之比为1:
3,则Cl2与NaOH溶液反应时被还原的氯元素与被氧化的氯元素的物质的量之比为
A.21:
5B.11:
3C.3:
1D.4:
1
【考点分析】此题考查氯气的性质,考查氧化还原反应的有关知识。
【思维点悟】在同一溶液中,体积是一定的,所以由ClO-与ClO3-的浓度之比为3:
1,就是其物质的量之比为3:
1,由0价的氯元素变为1mol的NaClO、3mol的NaClO3被氧化的氯是3+1=4mol,共失去1×
1+3×
5=16mol的电子。
由0价的氯变为1mol的NaCl,得到1mol的电子,故被还原的氯为需要16mol。
Cl2与NaOH溶液反应时,被还原的氯元素与被氧化的氯元素的物质的量之比为16mol:
4mol=4:
1。
答案为D.
【例5】下图是实验室制取Cl2并以Cl2为原料进行特定反应的实验:
(1)A为氯气发生装置,写出反应的化学方程式:
。
(2)实验开始先点燃A处的酒精灯,打开旋塞K,让Cl2充满整个装置,再点燃D处的酒精灯。
Cl2通过C瓶后进人D,D装置内盛有炭粉,发生氧化还原反应,生成CO2和HCl(g),试写出D装置中反应的化学方程式;
装置C的作用是。
(3)E处石蕊试液的现象是,其原因是。
(4)若将E处溶液改为石灰水,反应过程的现象是。
A.有白色沉淀生成B.无白色沉淀生成
C.先生成白色沉淀,然后沉淀消失
(5)D处反应完毕后,关闭旋塞K,移去酒精灯,由于余热的作用,A处仍有少量Cl2产生,此时B中的现象是,B的作用是。
【考点分析】此题是考查氯气的实验室制法、氯气的化学性质等有关实验知识。
【思维点悟】
(1)实验室通常用浓盐酸和二氧化锰反应制备氯气,从而确定离子反应方程式:
MnO2+4H++2Cl-(浓)
Mn2++Cl2↑+2H2O;
(2)浓盐酸具有挥发性,所以混合气体中含有氯化氢;
氯化氢极易溶于水;
氯气和水反应方程式为:
HCl+HClO,食盐溶于水后电离出氯离子,抑制氯气和水反应,降低氯气的溶解度,所以B中饱和食盐水是除去氯化氢;
因为题中Cl2与C反应的产物有CO2和HCl(g),故一定有水参与,D中的反应方程式为:
H2O+2Cl2+C
4HCl+CO2,装置C的作用是提供D处所需的水蒸气;
(3)氯气和C不可能完全反应,所以D出来的气体中除了CO2和HCl(g)、还有未反应完的氯气,所以E中的现象是:
先变红,后变无色,因为未反应完的氯气与水作用产生HClO,HClO的漂白作用使红色消失;
(4)由于D出来的气体中除了CO2还有更多的HCl(g)和未反应完的氯气,所以将CO2不可能与石灰水反应形成沉淀,答案为B;
(5)因为A处仍有少量Cl2产生,氯气通过导管进入B装置,所以在B液面上方有黄绿色气体,导致B装置中压强增大;
压强增大导致B装置中的液体进入长颈漏斗中,B瓶中液面下降,长颈漏斗内液面上升,所以B处的作用是可以使瓶内压降低,充当储气瓶,贮存少量Cl2,避免Cl2对环境的污染。
【正确答案】
(1)MnO2+4H++2Cl-(浓)
(2)H2O+2Cl2+C
4HCl+CO2,提供D处所需的水蒸气;
(3)先变红,后变无色,原因是未反应完的氯气与水作用产生HClO,HClO的漂白作用使红色消失;
(4)B;
(5)B中液面下降,长颈漏斗内液面升高,B中液面上方有黄绿色气体;
可以使瓶内压降低,充当储气瓶,贮存少量Cl2,避免Cl2对环境的污染。
【例6】多原子分子氰(CN)2、硫氰(SCN)2和(OCN)2的性质与卤素单质相似,它们发生化学反应也能生成一些化合物。
请回答下列问题:
(1)写出(OCN)2的名称;
(2)(CN)2中每一个原子最外层都满足电子稳定结构,写出(CN)2的结构式;
(3)写出常温下(SCN)2和KOH溶液反应的化学方程式:
;
(4)已知以下四种阴离子的还原性强弱为:
Br-<CN-<SCN-<I-。
写出在NaBr和KSCN的混合物溶液中加入少量(CN)2反应的离子方程式;
【考点分析】此题主要考查“运用已学知识进行类推思维的能力”。
【思维点悟】此题主要考查运用已学知识进行类推思维的能力。
要解好本题,首先必须明确HSCN相似于HCl,(CN)2相似于Cl2,然后找出相应的信息使其顺利迁移。
(1)从(CN)2和(SCN)2类推即可得出(OCN)2和(SCN)2的名称区别是元素S和O的区别,(SCN)2的名称这硫氰,则(OCN)2的名称为氧氰;
(2)(CN)2的电子式主要是根据C、N原子的价电子的成对、成单情况,结合8电子稳定结构分子中原子间的成键关系,由于是非金属元素原子,所以判定C、N原子间形成的是共价键。
由于C最外层有4个价电子、N原子最外层有三个成单电子,所以二者之间可以形成三对共用电子对,N原子满足8电子,这样C原子还有1个单电子,两个“CN”原子团之间结合形成一对共用电子对,恰好满足C原子的8电子结构,所以(CN)2的结构式:
N≡C—C≡N;
(3)类比Cl2+2KOH→KCl+KClO+H2O
反应式就可以得出:
2KOH+(SCN)2→KSCN+KSCNO+H2O;
(4)由还原性:
Br-<CN-<SCN-<I-,可知氧化性:
Br2>
(CN)2>
(SCN)2>
I2,因而可判断(CN)2只能与KSCN反应,不能与NaBr反应,离子方程式方程式为:
(CN)2+2SCN-→2CN-+(SCN)2。
(1)氧氰;
(2)N≡C—C≡N;
(3)2KOH+(SCN)2→KSCN+KSCNO+H2O
(4)(CN)2+2SCN-→2CN-+(SCN)2
【拓展训练】
1.下列物质性质递变规律正确的是
A.酸性:
HFO4>HClO4>HBrO4>HIO4B.稳定性:
HF>HCl>HBr>HI
C.酸性:
HF>HCl>HBr>HID.还原性:
I—>Br—>Cl—>S2—
2.碘缺乏病是目前已知的导致人类智力障碍的主要原因。
为解决这一全国性的问题,我国已经开始实施“智力工程”,最经济可行的措施是①食盐加碘(盐)②面包加碘(盐)③大量食用海带④注射含碘药剂⑤食用碘酒⑥多晒太阳⑦多运动⑧食用碘油丸
A.① B.①②③④ C.均可行D.均不可行
3.甲、乙、丙三种溶液各含有一种X-(X-为Cl-、Br-、或I-)离子,向甲中加淀粉溶液和新制的Cl2水变为橙色,将此溶液倒入丙,颜色无明显变化。
则甲、乙、丙依次含有
A.Br-Cl-I-B.Br-I-Cl-C.I-Br-Cl-D.Cl-I-Br-
4.在AgNO3溶液里加入足量的氯化钠溶液后,再加入碘化钾溶液,结果会有黄色沉淀产生,这是因为
A.Ag+与Cl-结合不如Ag+与I-结合快B.AgI比AgCl更难溶于水
C.AgCl比AgI容易分解D.C12的氧化性比I2强,而还原性I-比C1-强
5.F2是氧化性最强的非金属单质,物质的量相等的F2跟烧碱完全反应,生成NaF、H2O和另一种气体,该气体是下列中的
A.H2B.HFC.OF2D.O2
6.已知HBrO比H2CO3酸性弱,HCO3比HBrO难电离,则下列反应不能发生的是
A.2HBrO+Na2CO3→2NaBrO+H2O+CO2↑B.HBrO+Na2CO3→NaBrO+NaHCO3
C.CO2+H2O+NaBrO→NaHCO3+HBrOD.CO2+H2O+2NaBrO→Na2CO3+2HBrO
7.氯气跟碘在加热条件下以等物质的量反应可得一红棕色液体ICl,ICl的性质类似卤素,有很强的化学活动性:
①Zn+2ICl→ZnI2+ZnCl2②ICl+H2O→HCl+HIO,下列叙述中正确的是
A.在Zn跟ICl反应中,ZnI2既是氧化产物;
又是还原产物
B.
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 42 卤族 元素