h05卤素互化物类卤素及卤素综合.docx
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h05卤素互化物类卤素及卤素综合
元素化学05:
卤素互化物、类卤素及卤素综合
(时间:
3小时满分:
100分)
第题(10分)
氰[(CN)2]为无色可燃气体、剧毒、有苦杏仁味,和卤素单质的性质相似。
1.写出氰与苛性钠溶液反应的离子方程式;
2.画出(CN)2的电子式,并判断(CN)2分子的极性;
3.列举CN-的3种等电子体;
4.实验室中可以用CuSO4与KCN在373K下反应得到(CN)2,产物之一继续可与FeCl3反应得到(CN)2。
写出上述两个制备氰的反应式。
5.近年来有一种高强度、可调温的复合材料,它是用石墨化纤维与其他高聚物复合制成的,石墨化纤工业纤维组成式如右图。
某化工厂用两种简单化合物合成石墨化纤维,已知最后两步反应为高温环化和脱氢,脱氢率2/3,失重率1.90%。
请设计合成路线,写出反应物和中间产物。
第题(9分)3种AB3分子的结构
仔细研究BF3、NF3、IF3中的化学键,就这3种分子分别回答下列问题:
1.上述分子分别能检测到几种化学键;
2.推测它们的几何结构;
3.分别说明它们是极性分子,还是非极性分子;
4.上述分子中哪些能生成二聚分子;
5.写出BF3的水解反应方程式;
6.NF3不能发生水解,为什么?
写出3条理由;
7.IF3分子能够稳定存在,可能具有同样电子和分子结构的I4分子并不存在,说明理由。
第题(6分)
向FeI2溶液中不断通入Cl2,溶液中部分粒子的物质的量随X[n(Cl2)∶n(FeI2)]的变化可用右图简单表示(未画完全):
1.指出细线2、粗线5、细线3分别代表什么离子;
2.写出当n(Cl2)∶n(FeI2)分别等于①1.2、②3.5时的离子反应方程式。
第题(14分)
1.实验式为CsBr3和CsBrCl2的化合物在100℃以下稳定存在且晶体为立方晶格形,则这种化合物的存在是否与碱金属只具有正一价相矛盾?
并指出阴离子空间构型。
2.把HCl和HI的下列各值列成表:
(a)键能,(b)离子特性比,(c)偶极矩,(d)键长。
并解释为什么HI比HCl的酸性强?
(a)
(b)
(c)
(d)
HCl
432kJ
12%
1.03D
127pm
HI
297kJ
5%
0.38D
161pm
3.IF7与SbF5按照物质的量比值为1︰2反应得到离子化合物A,A继续和IF7反应,得到一种白色结晶,阳离子和阴离子的空间构型都是正八面体。
请写出A、B的化学式。
A
B
4.公安部门曾使用以下的方法来显示人的指纹:
(1)取一个蒸发皿,加入少量碘酒,并微微加热,将留有手印的白纸放在蒸发皿上,一会儿就显示出指纹。
其原因是什么?
(2)将硝酸银溶液小心地涂在留有指纹的纸上,再用光照,在纸上也会显示出黑色的指纹。
其原因是什么?
5.把某卤素互化物XYn(n为奇数)5.20g溶于水,再通入过量的SO2,当向生成的溶液中加入过量的Ba(NO3)2溶液时,则生成10.5g沉淀。
除去沉淀后,将所得滤液再用过量的AgNO3处理,可生成沉淀15.0g,试推断卤素互化物的可能组成。
第题(7分)硫氰根离子的应用
已知(SCN)2是一种与卤素化学性质相似的化合物,其离子SCN-与X-性质相似。
1.将几滴KSCN溶液滴入Fe3+溶液中,溶液立即变成红色,将此红色溶液分成两份:
一份中加入KMnO4后红色褪去;向另一份红色溶液中通入二氧化硫气体时红色也消失,再滴加KMnO4溶液,其紫红色也褪去。
分别写出有关的离子方程式。
2.称取0.3672g样品溶于水,加入30.00mL(过量)0.2000mol/L的AgNO3溶液,再加入少量的含有Fe3+的溶液作指示剂,然后用0.1000mol/L的NH4SCN滴定溶液中过量的Ag+,到达终点时用去20.00mLNH4SCN溶液。
计算样品中NaCl和NaBr的物质的量之比。
第题(9分)推断92年国初的一道题
取2.5gKClO3粉末置于冰水冷却的锥形瓶中,加入5.0g研细的I2,再注入3cm3水,在45分钟内不断振荡,分批加入9~10cm3浓HCl,直到I2完全消失为止(整个反应过程保持在40℃以下,KClO3、I2几乎完全反应完)。
将锥形瓶置于冰水中冷却,得到橙黄色的晶体A。
将少量A置于室温下的干燥的试管中,发现A有升华现象,用湿润的KI-淀粉试纸在管口检测,试纸变蓝。
接着把试管置于热水浴中,有黄绿色的气体生成,管内的固体逐渐变成红棕色液体。
将少量A分别和Na2S2O3,H2S等溶液反应,均首先生成I2而后I2又消失。
酸性的KMnO4可将A氧化,得到的反应产物是无色的溶液(无气体释放)。
1.写出A的化学式;
2.指出分子A中中心原子的杂化类型和分子构型;
3.写出上述制备A的配平的化学方程式;
4.写出A和KI反应的化学方程式。
5.分步写出A分别和Na2S2O3,H2S反应的方程式;
6.写出酸性KMnO4将氧化A的反应方程式。
第题(18分)
HCN是一种无色剧毒气体(沸点299K),有较高的介电常数,遇皮肤或通过呼吸道吸入均会造成严重的中毒或死亡,HCN遇明火或强灯光均会易燃或易爆,它的水溶液是一种极弱的易挥发酸。
1.试说明HCN有较高介电常数的原因;
2.制备纯净、无水HCN的一种方法是:
混合磨细的KCN和KHS粉末,适度加热。
(1)写出这个反应式。
(2)为什么要磨细和用粉末?
(3)为什么要强调适度加热?
(4)能否说明HCN的酸性比H2S弱?
3.实验室还有何方法制取HCN,写出反应方程式。
4.HCN为剧毒物质,受热水解为甲酰胺,后者进一步水解为甲酸铵。
写出这二步反应式。
你认为酸性还是碱性有利于水解反应的进行
5.1993年湖南浏阳某地区金矿遭当地村民非法开采,造成水域污染。
从金矿中提取金的主要化学过程是以NaCN溶液浸取金砂,然后以锌粉处理浸取液。
写出上述过程的化学方程式。
6.在没有稳定剂的液态HCN中,HCN可以形成多种聚合物。
其三聚体经1H-NMR测定,只有两种化学环境不同的氢,但经红外光谱测定,只有一种C-H键和两种C-N键。
用Lewis结构式写出三聚HCN的结构;
7.HCN可与丙烯醛发生1,4加成反应得到A,A与足量氢气还原得到B,写出A、B的结构简式。
A
B
8.检查水中HCN的方法是:
往被怀疑有HCN的溶液中加适量KOH、FeSO4及FeCl3。
写出反应式及实验现象。
9.用氯氧化法处理含有剧毒的氰化物废水,在碱性条件下可将CN一氧化为比它毒性小一千倍的氰酸盐;若再投入氯气可转化为无毒的气体等,写出这2个反应的离子方程式;
10.在用液氯不便的地区,可用漂白粉处理含氰化物的废水,使其转化为无毒气体,写出并配平这一消毒过程的化学反应式。
第题(17分)推断一种含卤素的化合物
1951年,化学家首次在实验室中用一种钾盐B和另一种气体单质C在-40℃时合成了一种无色的四面体分子气体A。
A由短周期元素组成。
在300℃时将A通入浓KOH溶液中,在高压下的密封管中发生非氧化还原反应得到两种钾盐D和E。
A也能与足量的NH3发生非氧化还原反应,生成等物质的量的两种铵盐F和G。
在F的水溶液中,加入过量的KOH溶液,可得钾盐H,经研究表明,钾盐H与K2SO4类质同晶。
将钾盐B加强热得到钾盐D和钾盐I;钾盐E与I具有相似的晶体结构。
气体C与氨气反应得到氨盐G和一种沸点为-129℃的气体J。
1.写出A~I各物质的结构简式;
A
B
C
D
E
F
G
H
I
J
2.试写上述各化学反应方程式。
3.比较钾盐E与I的熔点高低
4.在有机化学反应中,A也有广泛应用。
试写出A与苯基锂发生反应的化学方程式。
5.化合物K与A有相同的元素组成,但K分子比A分子多一个原子,可由相应的酸与C反应得到。
K具有强氧化性,能与许多有机物发生化学反应。
(1)写出合成K的反应方程式;
(2)K能与C2F4发生反应,写出反应方程式;
(3)若将C2F4用C2H4代替,其产物中之一与上述产物相同。
这个反应事实说明了什么?
(4)试设计一个实验证明K中原子序数最小的那种元素的氧化数是-1还是+1?
第题(10分)推断一个卤素互化物
碘和液氯在-80℃反应得到卤素互化物X,1molX加热到77℃,完全分解后得到114.9L混合气体;将0.317gX用KI溶液处理,生成的I2被0.200mol/LNa2S2O3滴定,用去Na2S2O327.2mL。
1.通过计算,确定X的化学式;
2.写出X的分解方程式;
3.利用价层电子互斥理论,画出X的空间结构(说明分子是否共平面)。
命题与组卷:
胡波2008年10月于浙江慈溪
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《卤素互化物、类卤素及卤素综合》知识要点
一、卤素互化物
(1)组成:
XX’n=1\3\5\7,rX/rX’↑,n↑
(2)分子构型:
n=3,T型;n=5,三角双锥
(3)性质:
与卤素单质有类似性质,也有差异;水解;
二、多卤化物
I3-、ClIBr-……结构:
直线型,非金属弱的在中间
三、类卤化物
(1)化学性质与卤素类似。
氧化性:
F2、(OCN)2、Cl2、Br2、(CN)2、(SCN)2、I2、(SeCN)2
(2)HCN:
结构:
CN-与N2互为“等电子体”
性质:
剧毒、弱酸、配体、解毒(Cl2、ClO-、O3、Na2S2O3)
(3)SCN-:
结构:
CO2互为“等电子体”,可用S或N配位
性质:
配体、沉淀定量分析中的应用
四、卤素补遗
(1)氧化性:
Br2>Fe3+>Cu2+>I2>S
(2)卤化银:
AgF→AgCl→Ag(NH3)2+→AgBr→Ag(S2O3)23-→AgI→Ag(CN)2-→Ag2S→AgNO3
(3)卤化物配位数:
氟化物最大(SiF62--SiCl4;AlF63--AlCl4-)
(4):
转化、用途
五、几个名词解释
1.氰(cyanogen):
化学式(CN)2,其结构为N≡C-C≡N。
无色气体,有苦杏仁气味。
剧毒!
燃烧时呈桃红色火焰,其边缘则带蓝色。
比重1.8064(空气=1)。
熔点-27.9℃,沸点-20.7℃。
溶于水、乙醇、乙酸。
化学性质与卤素相比有很多类似之处,它的化合物(氰化物)也和卤化物类似,因此是类卤素之一。
在高温下与氢反应生成氰化氢。
与氢氧化钾溶液反应也相应地生成氰化钾(KCN)和氰酸钾(KCNO)。
氰加热至400℃以上聚合成不溶性的白色固体(CN)x。
加热氰化汞或将氰化钾溶液慢慢滴入硫酸铜溶液中即可制得。
用于有机合成,也用作消毒、杀虫的熏蒸剂。
2.氰化氢(hydrogencyanide):
无色气体或液体。
剧毒!
全身中毒性毒剂之一。
易挥发,有苦杏仁气味。
比重:
气体0.941(空气=1.0),液体0.699。
熔点-14℃,沸点26℃。
与水、乙酸可互溶,溶于乙酸,其水溶液称“氢氰酸”,为一弱酸。
工业上由催化氧化氨与甲烷的混合物或催化热分解甲酰胺制得,实验室中可由酸化氰化钠或亚铁氰化钾溶液制得。
用于有机会成(如制取染料、丙烯腈等)和制取氰化物盐类,也用作杀虫剂。
3.氰酸(cyanicacid):
化学式HOCN。
可以两种形式存在:
H-O-C≡N和H-N=C=O,后者被称为异氰酸。
液体,极易挥发,有辛辣气味,强烈催泪并有糜烂性。
比重1.14。
熔点-86℃,沸点23.5℃。
溶于水同时分解成二氧化碳和氨。
迅速加热能引起爆炸。
放置能聚合成三聚氰酸和三聚异氰酸。
冰的稀水溶液可保持数小时。
乙醚、苯等的稀溶液则可保持数周。
实验室中氰酸由三聚氰酸干馏而制得。
用来制取氰酸盐类。
4.异氰酸(isocyanicacid):
在蒸气状态或乙醚溶液中游离酸是以异氰酸的形式存在,而不是异氰酸与氰酸的混合物,而在水溶液中则以氰酸形式存在。
可由异三聚氰酸制得。
5.硫氰酸(tniocyanicacid):
无色气体或液体。
易挥发。
自身能聚合,聚合度高时可得白色固体。
硫氰酸可能为(正)硫氰酸H-S-C≡N和异硫氰酸H-N=C=S二种互变异构的混合物。
为一强酸。
易溶于水。
常温时不稳定,易分解,冷冻的5%水溶液则可保持数周。
溶于乙醇、乙醚、苯。
可形成无机的硫氰酸盐和硫氰酸酯。
实验室中可由硫氰酸钾与硫酸氢钾作用而得。
6.一氟化氯(chlorinemonofluoride):
无色气体,液态时显微黄色,对皮肤、眼睛等有强腐蚀性。
比重1.62(液体,-100℃),溶点-155.6℃,沸点-100.8℃。
临界温度-14℃。
化学性质极为活泼,与水剧烈反应。
接触有机物会突然燃烧,可立即毁坏玻璃。
有湿气同存时会很快侵蚀石英,由氯与氟在400℃时作用而得。
7.一氯化碘(iodinemonochloride):
深红色晶体或红棕色油状液体,有刺激性气味,晶体有两种异构体:
α型,稳定,深红色针状晶体,比重8.1822(0℃),熔点27.2℃。
β型,不稳定,棕红色片状晶体,比重3.66(0℃),熔点13.9℃,液体比重3.24(34℃)。
沸点97.4℃。
溶于水(分解)、醇、醚、二硫化碳、四氯化碳、醋酸、稀盐酸等。
不吸湿,与空气接触生成五氧化二碘。
化学性质类似氯气和碘的混合物。
由干燥的氯与碘作用制得。
应贮于棕色玻璃瓶中。
用于化学分析和有机会成中。
8.一氯化溴(brominechloride):
红黄色流动性液体或气体,极毒!
有刺激性。
溶于水(分解)、二硫化碳、乙酸。
熔点约-66℃,沸点约5℃。
10℃时分解,释放氯气。
为强氧化剂,与可燃物质激烈反应,由氯与溴的混合物经低温分馏而得。
用作工业消毒剂。
9.一溴化碘(iodinemonobromide):
黑灰色晶体或块状物。
蒸气腐蚀眼膜等。
比重4.416。
熔点42℃,沸点116℃(分解)。
溶于水(分解)、醇、醚、二硫化碳及冰醋酸等,由溴与碘相互作用而得。
应贮存于棕色瓶中。
用于有机会成。
10.三氟化氯(chlorinetrifluoride):
稍带甜味的窒息性无色气体,有腐蚀性,液态时为淡绿色,固态是白色。
比重1.77(13℃)。
熔点-83℃,沸点11.30℃。
活泼性与氟相似,与水剧烈反应,稀薄蒸气与玻璃毛或有机物接触也会导致突然的燃烧。
当存在微量湿气时即可侵蚀石英,由氯与氟于280℃反应,经-80℃冷凝而得,用作氟化剂、火箭燃料中的氧化剂等。
11.三氟化溴(brominetrifluoride):
无色或灰黄色液体。
极毒!
侵蚀皮肤,比重2.49(135℃)。
熔点8.8℃,沸点135℃。
在空气中冒烟,遇水剧烈分解,化学性质非常活泼。
80℃时将溴氟化而得。
用作氟化试剂和织化物的电解溶剂。
12.三氯化碘(iodinetrichloride):
黄棕色针状结晶,易潮解。
具腐蚀性,有刺鼻气味。
比重3.117(15℃)。
熔点33℃,加热至77℃完全分解成一氯化碘和氯气,溶于水(分解)、醇、苯、醚、四氯化碳和浓盐酸等。
一般配成20~35%的浓盐酸溶液使用。
将细粉末状碘与过量液氮作用制得。
用于医药和有机合成。
13.五氟化碘(iodinepentafluoride):
无色液体。
有毒!
常温下在空气中冒烟。
比重3.75。
熔点9.6℃,沸点98℃。
腐蚀皮肤及玻璃。
与水激烈反应,生成氟化氢和碘酸。
易与金属或非金属元素反应生成氟化物。
与有机物接触,可使之炭化甚至起火。
由氟与碘在氮气中直接作用制得。
用作氟化剂和引燃剂等。
14.五氟化溴(brominepentafluoride):
无色液体,在空气中冒烟。
极毒!
侵蚀皮肤等。
比重2.466(25℃)。
熔点-61.3℃,沸点40.5℃。
受热至460℃仍稳定。
干燥时不侵蚀石英。
与水接触发生爆炸。
化学性质非常活泼,除惰性气体、氮气、氧气外可与所有已知的元素作用。
在铁或铜的容器中于800℃时将氟与被氮气稀释的溴作用而得。
用于化合物的合成和用作液体火箭推进剂中的氧化剂。
15.七氟化碘(iodineheptafluoride):
无色气体,有毒!
刺激皮肤。
比重2.8(液体,6℃)。
熔点5.5℃(加压),4.5℃升华。
化学性质活泼,与水反应激烈,生成氢氟酸和高碘酸。
易被氢氧化钠溶液吸收。
可与大多数金属和非金属反应。
腐蚀玻璃和石英。
由氟与五氟化碘作用制得。
用作氟化剂。
参考答案(专题05)
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