卤族元素.docx

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卤族元素

卤族元素

卤族元素包括氟（F）、氯（Cl）、溴（Br）、碘（I）、砹（At）等，它们最外层电子数都是7个电子，是元素周期表中的第ⅦA元素。

1、氯

（1）物理性质：

氯气是一种黄绿色有刺激性气味的气味，常温下能溶于水（1︰2），比空气重，易液化，有剧毒。

常温下,氯气为黄绿色气体加压或降温后液化为液氯,进一步加压或降温则变成固态氯.

在实验室里闻氯气气味时，必须十分小心，采用正确的闻气味方法，即用于在瓶口轻轻扇动，仅使极少量的氯气飘进鼻孔。

在实验室中闻其他气体的气味时，也应采用这种方法。

（2）化学性质：

氯气（Cl2）是双原子分子，原子的最外层有七个电子，是典型的非金属元素，单质是强氧化剂。

点燃

①与金属反应（与变价金属反应，均是金属氧化成高价态）

点燃

2Na+Cl22NaCl（反应剧烈，产生大量白烟，黄色火焰）

点燃

2Fe+3Cl22FeCl3（反应剧烈，产生大量棕褐色烟，溶于水成黄色溶液）

Cu+Cl2CuCl2（反应剧烈，产生大量棕色的烟，溶于水成黄色，蓝色或绿色溶液）

氯气能与绝大数金属都能发生反应，表明氯气是一种活泼的非金属单质。

注：

常温下干燥的氯气或液氯不与铁反应，所以液氯通常储存在钢瓶中。

点燃

②与非金属的反应

点燃

点燃

H2+Cl22HCl（纯净的氢气在氯气中安静的燃烧，苍白色火焰，在瓶口处有白雾产生）H2+Cl22HCl（发生爆炸）——不可用于工业制盐酸

点燃

2P+3Cl22PCl3（液态;氯气不足；产生白雾）

2P+5Cl22PCl5（固态;氯气充足；产生白烟）

氯气能有很多非金属单质反应，如S、C、Si等。

③与水反应

Cl2+H2OHCl+HClO（HClO为一元弱酸，弱电解质HClOH++ClO—）

Cl2溶于水形成氯水，那么氯水与液氯是同一种物质吗？

新制得的氯水中又会含有哪些微粒？

分子：

H2O、Cl2、HClO离子：

H+、Cl—、OH—、ClO—

【例】下列实验现象，与新制氯水中的某些成分（括号内物质）没有关系的（）

A．将NaHCO3固体加入新制氯水，有无色气泡（H+）

B．使红色布条褪色（HCl）

C．向FeCl2溶液中滴加氯水，再滴加KSCN溶液，发现呈血红色（Cl2）

D．滴加AgNO3溶液生成白色沉淀（Cl—）

【例】氯水中存在多种离子和分子，他们在不同的反应中表现各自的性质，下来正确的是（）

A.加入有色布条，褪色，证明溶液中有Cl2存在

B.溶液呈黄绿色，且有刺激性气味，证明有Cl2分子存在

C.经盐酸酸化后，加入硝酸银溶液产生白色沉淀，证明含有Cl-

D.加入NaOH溶液，氯水黄绿色消失，证明有HClO分子存在

④与碱反应

Cl2+2NaOHNaCl+NaClO+H2O（用于除去多余的氯气）

2Cl2+2Ca（OH）2CaCl2+Ca（ClO）2+2H2O（用于制漂粉精）

将氯气通入Ca（OH）2溶液中制备漂白粉，漂白粉的主要成份是CaCl2、Ca（ClO）2，其有效成份是Ca（ClO）2。

工作原理：

Ca（ClO）2+H2O+CO2CaCO3↓+2HClO

Ca（ClO）2+2H2O+2CO2Ca（HCO3）2↓+2HClO

为什么不直接用次氯酸作漂白剂？

次氯酸不稳定，次氯酸盐较稳定。

怎样保存漂白粉？

密封，保存于干燥处。

用澄清石灰水还是石灰乳？

石灰乳

歧化反应：

反应中某个元素的化合价自身既有上升又有下降。

C12与H2O的反应是一个C12的自身氧化还原反应。

其中，Cl2既是氧化剂又是还原剂，H2O只作反应物。

【例】下列物质分别可以起到净水和杀菌作用的是（）

A.FeCl3和Al（OH）3

B.KAl（SO4）2和Ca（ClO）2

C.CaCl2和Ca（ClO）2

D.石灰和液氯

⑤与某些还原性物质反应：

Cl2+2FeCl22FeCl3

Cl2+SO2+2H2O2HCl+H2SO4

Cl2+Na2SO3+H2ONa2SO4+2HCl

2KI＋Cl22KCl+I2（使湿润的淀粉-KI试纸变蓝色，用于氯气的检验）

2、次氯酸的性质（HClO）

仅存在溶液中，浓溶液呈黄色，稀溶液无色，有非常刺鼻的气味。

①酸性：

次氯酸是弱酸，弱电解质。

具有酸的通性。

A、指示剂显色反应；

B、与活泼金属反应置换出氢气；

C、与碱反应生成盐和水；

②氧化性

Ca（ClO）2+4HCl（浓）CaCl2+Cl2↑+2H2O

【判断】将过量的SO2气体通入Ca（ClO）2溶液中：

SO2+ClO+H2O—HClO+HSO3—

③漂白性

因为次氯酸具有强的氧化性，能氧化有色物质生成无色物质，所以次氯酸具有漂白性。

如：

将干燥的氯气通过干燥的有色布条，布条并没有褪色；而过湿润的有色布条时，布条褪色。

说明真正起到漂白作用的是次氯酸。

几种漂白剂的比较

漂白剂

HclO（Cl2）

Na2O2（H2O2）

SO2

活性炭

漂白原理

氧化漂白

氧化漂白

化合漂白

吸附漂白

品红溶液

褪色

褪色

褪色

褪色

紫色石蕊

先变红后褪色

褪色

只变红不褪色

褪色

稳定性

稳定

稳定

不稳定

——

④不稳定性

新制的氯水与久置的氯水有区别：

（1）颜色变浅至无色

（2）酸性变大

光照

次氯酸极不稳定，很容易就发生分解，且存大多种分解形式。

如：

△

2HClO2HCl+O2↑

3HClO2HCl+HClO3

为什么漂白粉久置空气中易失效?

【例】常温下，装有氮气和氯气混合物的试管倒立于足量的水中，经足够长时间光照，试管气体体积缩小为原来的3/5（假定气体都存在于试管中），则原氮气和氯气的体积比为（）

A.2:

3

B.3:

2

C.1:

4

D.1:

6

【例】在某NaOH溶液里加几滴酚酞试液，溶液显红色，向其中逐渐滴加新制饱和氯水，当滴加到某一滴时，红色突然褪去。

褪色的原因可能是：

设计怎样的实验可以验证你的结论？

【例】可以证明次氯酸是弱酸的事实是（）

A.可以和碱反应

B.具有漂白性

C.不稳定，见光易分解

D.次氯酸钙可以和盐酸反应

3、氯气的的制备

实验室氯气的制备：

在实验室里，氯气可用浓盐酸与某些氧化剂反应来制取。

1

△

反应原理

MnO2+

4HCl（浓）MnCl2+2H2O+Cl2↑

2KMnO4+16HCl（浓）2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O

K2Cr2O7+14HCl（浓）2KCl+2CrCl3+3Cl2+7H2O

KClO3+6HCl（浓）KCl+3Cl2+3H2O

NaClO+2HCl（浓）NaCl+Cl2+H2O

Ca（ClO）2+4HCl（浓）CaCl2+2Cl2+2H2O

氯原子多个去向

②仪器的选取：

一般来有四套装置，一是发生装置；二是除杂装置；三是收集装置；四是尾气处理装置。

③除杂气体：

制得的氯气中有氯化氢杂质，常用饱和食盐水洗气。

有时要制得干燥的氯气，可以用浓硫酸洗气来除去水蒸气。

④收集方法：

氯气可以用向上排空气法或排饱和食盐水法收集。

电解

工业上氯气的制备：

在工业上用电解饱和食盐水的方法来制取氯气（氯碱工业）。

2NaCl+2H2O2NaOH+Cl2↑+H2↑

⑤氯气的检验：

使用润湿的淀粉KI试纸；氯气能使润湿的淀粉KI试纸变蓝。

4、用途：

氯气除用于消毒，制造盐酸和漂白粉外，还用于制造多种农药，化工原料，生产许多无机试剂、有机试剂。

总之在生产生活有着重要的用途。

KClO3是一种常见的氧化剂，常用于医药工业、印染工业和制造烟火．

（1）实验室用KClO3和MnO2混合加热制氧气，现取82.2gKClO3和MnO2混合物共热一段时间后，停止加热，残留物质的质量变为63.0g，则参加反应的KClO3的质量是49g（讲授差量法）．

△

（2）有同学在上题残留物63.0g固体中加入足量浓盐酸，加热充分反应，发生的反应如下：

MnO2+4HCl（浓）MnCl2+Cl2+2H2O

KClO3+6HCl（浓）KCl+3Cl2+3H2O

待固体完全溶解后，共收集到0.7molCl2。

则残留物中各种物质的质量是

△

KClO3、24.5g，MnO2、8.7g，KCl、29.8g．

（3）实验室制取氧气时，若MnO2过少，则同时发生4KClO33KClO4+KCl。

现取98g

KClO3和少量MnO2，充分加热（MnO2不变化），若反应中被氧化的氯元素和被还原的氯元素的物质的量之比为3：

13，则标准状况下收集到O2多少摩尔？

（4）工业常利用3Cl2+6KOH（热）→KClO3+5KCl+3H2O，制取KClO3（混有KClO）．实验室模拟KClO3制备，在热的KOH溶液中通入一定量氯气充分反应后，测定溶液中n（K+）：

n（Cl-）=14：

11，将所得溶液低温蒸干，那么在得到的固体中KClO3的质量分数的取值范围为多少？

（用小数表示，保留3位小数）

解：

（1）设参加反应的KClO3的质量为x，则

（2001年全国初赛试题）今年5月底6月初，各地报刊纷纷转载了不要将不同品牌洁污剂混合使用的警告。

据报道，在全国各地发生了多起混合洁污剂发生氯气中毒的事件。

根据你的化学知识作出如下判断（这一判断的正确性有待证明）：

当事人使用的液态洁污剂之一必定含氯，最可能的存在形式是____和_____。

当另一种具有______（性质）的液态洁污剂与之混合，可能发生如下反应而产生氯气：

_____________________________。

ClO－和Cl－，酸性，ClO－＋Cl－＋2H+＝Cl2＋H2O

卤族元素的性质

1、卤族元素的物理性质

随卤素核电荷数增加，电了层数依次递增，原子半径渐增大，其原子结构的递变性而使卤素单质的物理性质呈规律性变化：

从F2→I2

状态

常温下

密度

熔点

水中

酒精

四氯化碳

F2

气

浅黄绿色

密度由小到大

熔、沸点由低到高

反应

反应

反应

Cl2

气

黄绿色

浅黄绿色

黄绿色

黄绿色

Br2

液

深红棕色

黄→橙

橙→橙红

橙→橙红

I2

固

紫黑色

深黄→褐

棕→深棕

浅紫→紫

2、卤族元素的化学性质

由于最外层均为7个电子，极易得一个电子，因此卤素都是强氧化剂，在自然界均只以化合态存在。

但随着电子层数递增，原子半径渐增大，核对外层电子的引力渐减弱，得电子能力逐渐减弱，其氧化性逐渐减弱。

如何比较其得电子能力？

氟：

是最活泼的非金属，单质的氧化性最强，氟离子（Ｆ）很难被氧化。

氟元素在化合物中化合价只有-1，无正价，常温下氟气与水剧烈反应且不同于其他卤素（产物不同，原理不同），不能从其他卤化物的水溶液中置换出其他卤素（先与水发生置换反应），能与稀有气体反应（常见的产物均为白色）。

溴：

在常温下为红棕色色液体（唯一液态非金属单质），极易挥发产生红棕色且有毒的溴蒸气。

实验室通常将溴密闭保存在阴冷处处，且在试剂瓶中加水进行液封，不能用橡皮塞。

碘：

是紫黑色固体，具有金属光泽，易升华（常用于分离提纯碘）、易吸潮（遇铁在水催化下易反应，故盛碘的瓶子不能用铁盖），使淀粉变蓝色（常用来检验碘的存在），碘的氧化性较其他卤素弱，与变价金属铁反应生成FeI2而不是FeI3。

光照

①比较元素的单质与氢气化合的难易程度以及气态氢化物的稳定性。

一般来说，反应越容易进行，生成的气态氢化物越稳定，元素原子得电子的能力越强。

△

F2+H2===2HF（相遇即发生爆炸）H2+Cl2====2HCl（爆炸）

Br2+H2===2HBr（需加热且反应缓慢）I2+H22HI（可逆反应，缓慢进行）

且气态氢化物的稳定性：

HF＞HCl＞HBr＞HI

②比较元素最高价氧化物对应水化物的酸性。

一般说来，酸性越强，元素原子得电子的能力越强。

HClO4＞HBrO4＞HIO4

③置换反应：

若非金属X能把非金属Y从它的盐溶液中置换出来，则金属得电子能力比Y强，即X的非金属性比Y强。

Cl2+2NaBr===2NaCl+Br2Cl2+2KI===2KCl+I2Br2+2KI==2KBr+I2

通过以上论证可以表明：

得电子能力是F＞Cl＞Br＞I

特性：

碘易升华，能使淀粉变蓝色。

溴—唯一的常温呈液态的非金属，易挥发，保存时加水密封。

氟—最强氧化剂，不能用氧化剂将F—氧化为F2。

F元素无正价。

CaX2—只有CaF2不溶于水。

卤离子的检验：

使用硝酸酸化的硝酸银溶液。

AgCl为白色沉淀、AgBr为淡黄色沉淀（感光材料）、AgI为黄色沉淀（人工降雨）、AgF可溶。

3、卤化氢性质的比较

（1）相似性

①均是无色有刺激性气味的气体。

②均极易溶于水，其水溶液是氢卤酸。

③氢卤酸均易挥发，在空气中冒白雾。

④氢卤酸具有酸类的通性、氧化性和还原性。

（2）递变性

①按HF、HCl、HBr、HI的顺序，稳定性逐渐减弱，还原性逐渐增强。

②氢卤酸的酸性：

HF＜HCl＜HBr＜HI，氢氟酸是弱酸，氢氯酸、氢溴酸和氢碘酸均是强酸。

氢氟会腐蚀玻璃，只能用塑料瓶保存。

卤素互化物与拟卤素

1.与卤素单质的性质相似，其原子团是化合物中的阴离子，也有与卤素阴离子相似的性质。

如：

氰（CN）2，硫氰（SCN）2等物质，称为拟卤素。

可以和碱反应：

（CN）2+2NaOH

NaCN+NaCNO+2H2O

与氧化剂反应：

（CN）2+MnO2

Mn（CN）2+（CN）2↑+2H2O

2.不同的卤素之间可以互相化合，形成一系列化合物，如IBr等，这类化合物称为卤素互化物，与卤素单质的性质相似。

与水反应：

IBr＋H2O

HBr＋HIO

与碱反应：

IBr＋2NaOH

NaBr＋NaIO＋H2O其中非金属性弱的卤素显正价。

[特别提醒]：

卤素互化物，与卤素单质的性质相似，具有较强的氧化性，如KBr＋BrCl＝KCl＋Br2SO2＋2H2O＋BrCl＝HCl＋HBr＋H2SO4。

[例]卤素互化物是指不同卤素原子之间以共价键结合形成的化合物，XX’型卤素互化物与卤素单质结构相似、性质相近。

试回答下列问题：

（1）卤素互化物BrCl能发生下列反应

H2O＋BrCl＝HBrO＋HClKBr＋BrCl＝KCl＋Br2

①写出KI与IBr反应的化学方程式______________。

②写出苯与（C6H6）与ICl发生取代反应生成一卤代物的化学方程式_____________。

（2）右图是部分卤素单质和XX’型卤素互化物的沸点与其相对分子质量的关系图。

它们的沸点随着相对分子质量的增大而升高，其原因是____________。

（3）试推测ICl的沸点所处的最小范围______________。

氯碱工业

电解

氯碱工业：

通过电解饱和食盐水来生产烧碱、氯气和氢气，并以它们为原料生产一系列化工产品。

2NaCl+2H2O=====2NaOH+Cl2↑+H2↑

阳极2Cl—→Cl2↑+2e—（氧化反应）阴极2H++2e—→H2↑（还原反应）

饱和食盐水的来源广泛，主要来源于晒盐场的母液。

海水提溴

原料来源于晒盐母液（含溴量高），氯气。

将氯气通入母液中。

Cl2+2Br—===2Cl—+Br2

再鼓入热空气（因为溴易挥发，因此溴就会随着热空气溢出），用Na2SO4溶液吸收、萃取提纯。

下面说法正确的是（）

A.饱和氯水久置之后pH变小

B.铜在氯气中燃烧可产生蓝色CuCl2

C.Cl2通入饱和食盐水将析出大量晶体

D.工业上以氯气通入石灰水制漂白粉

无色透明且在盐酸或氢碘酸中都能大量共存的离子组是

A．K+、Ca2+、ClO—、Cl—

B．Br—、I—、Mg2+、Zn2+

C．MnO4—、Na+、NO3—、HCO3—

D．Na+、K+、Cu2+、SO42—

下列实验中的问题正确的是

A．吸收残余氯气必须用倒扣在NaOH溶液液面上的漏斗防止倒吸

B．混入KI溶液中的KHCO3可滴加适量的盐酸除去

C．碘升华形成的污迹可用盐酸洗去

D．制氧气后的黑褐色污迹可用浓盐酸并加热除去

已知粗碘中含有IBr和ICl受热都会升华，若先在粗碘中加入下列物质中的一种再加热，就可制得纯净的碘。

该物质是

A.KI

B.H2O

C.Zn

D.NaCl

碘具有升华的性质，利用该性质可用于指纹鉴定，因为

A．汗液中有AgNO3，可以与碘生成黄色沉淀

B．汗液中有NaCl，可以与碘发生化学反应，有颜色变化

C．根据相似相溶原理，碘易溶于皮肤分泌出的油脂中，有颜色变化

D．根据相似相溶原理，碘与汗液中的淀粉有颜色变化

氯气是一种重要的化工原料，具有广泛用途；但近年来多次发生氯气在储存和运输过程中

发生泄漏事故，给人民群众的生命造成巨大威胁。

1．如果你当时在现场，你应该往哪里撤离？

2．如果你在该厂实验室准备撤离时，应该准备什么样的简易“防毒面具”避免吸入较多

的氯气？

3．如果你当时在距离化工厂较近的居民家中，如何利用家中现成物质来制作简易“防毒

面具”？

4．消防官兵赶到现场处理，他们应先把泄露氯气的钢瓶如何处理？

5．铁和氯气分别是活泼的金属和非金属，但液氯可以用钢瓶贮存，为什么？

6．为判断泄漏Cl2确切部位，可用浓氨水去检验，写出依据的反应方程式。

7．自来水厂用绿矾和氯气一起净水，写出有关反应的离子方程式。

第二题（8分）Cl2的制备方法

1．实验室里用MnO2跟浓盐酸反应制取氯气的化学方程式（注明反应条件）；

2．室温下，酸性KMnO4氧化浓盐酸制备氯气的化学反应方程式；

3．历史上曾用“地康法”制备氯气。

这一方法是用CuCl2作催化剂，在450℃利用空气中

的氧气跟氯化氢反应制氯气。

写出这一反应的化学方程式；

4．从氯元素化合价的变化看，以上三种方法的共同点是什么？

5．目前工业上是如何大量生产氯气的，写出离子反应方程式；

第三题（7分）盐酸的制备方法

氯化氢在工业上和实验室的制备有多种方法：

1．工业盐酸主要通过H2在Cl2中的燃烧产物溶于水后制得。

请从原料角度解释工业上为

什么选择该流程。

2．实验室制备氯化氢气体的方法也有多种，请写出4种方法，要求这4种方法在原料使

用或仪器选择上有明显不同。

写出制备方法（或反应方程式）和所用主要发生装置。

胶体（英语：

Colloid）又称胶状分散体（colloidaldispersion）是一种均匀混合物，在胶体中含有两种不同状态的物质，一种分散，另一种连续。

分散的一部分是由微小的粒子或液滴所组成，分散质粒子直径在1nm—100nm之间的分散系；胶体是一种分散质粒子直径介于粗分散体系和溶液之间的一类分散体系，这是一种高度分散的多相不均匀体系。

按照分散剂状态不同分为：

气溶胶——以气体作为分散介质的分散体系。

其分散质可以是气态、液态或固态。

：

如烟扩散在空气中

液溶胶——以液体作为分散介质的分散体系。

其分散质可以是气态、液态或固态。

：

如Fe（OH）3胶体

固溶胶——以固体作为分散介质的分散体系。

其分散质可以是气态、液态或固态。

如有色玻璃、烟水晶

常见胶体

Fe（OH）3胶体、Al（OH）3胶体、硅酸胶体、淀粉胶体、蛋白质胶体、豆浆、雾、墨水、涂料、AgI、Ag2S、As2S3，有色玻璃，果冻，鸡蛋清，血液等。

能发生丁达尔现象，产生聚沉，盐析，电泳现象，渗析作用，吸附性等性质