第12章 卤素（课件）- 《无机化学》同步教学（吉林大学版）

12、卤素 本章要求： 1.熟悉卤素单质及其重要化合物的基本结构、性质、制备和用途。 2.掌握卤素单质及化合物性质之间的差异性。 3.熟悉卤素单质和次卤酸及其盐发生歧化反应的条件和递变规律。 主 要 内 容 4 卤化氢和氢卤酸 1 2 3 卤化物与拟卤素 卤素的含氧化合物 卤素单质 氟在地壳中的质量分数为 0.095 %，列第 13 位。 卤素是 VIIA 族元素，包括氟、氯、溴、碘和砹 5 种元素，它们都易成盐。 自然界中不存在游离态的氟，只有氟的 化合物，如：萤石 CaF2，冰晶石 Na3AlF6， 氟磷灰石 Ca5F PO4 3 。 （ ） 自然界中不存在单质氯，主要以氯化钠的形式存在于海水、盐湖、盐井中。 矿物中，主要以 KCl 和光卤石（KCl • MgCl2 • 6 H2O）的形式存在于盐床中。 氯在地壳中的质量分数为 0.013%，列第 20 位。 盐湖和盐井中也存在少量的溴。 在地壳中的质量分数为 3.7  10－5 %。 溴可以从天然盐水中提取，属于第一 个从海水中提取的元素。 碘在海水中存在的更少，主要被海藻 所吸收。 碘也存在于某些盐井、盐湖中。 南美洲智利硝石含有少许的碘酸钠。 在地壳中的质量分数为 1.4  10－5 %。 砹属于放射性元素，仅以痕量而短 暂地存在于镭、锕和钍的蜕变物中。 由于实验数据较少，不列为本章研 究内容。 12―1 卤素单质 12―1―1 物理性质 卤素是相应各周期中原子半径最小、电子亲和能和电负性最大的元素。 卤素的非金属性是周期表中最强的。 常温常压下，从 F 到 I，随着原子序数的增加，卤素单质呈现由气态— 液态 — 固态的规律性变化。 由于原子序数的增加，它们的半径依次增大，相对分子量增大，所以卤素分子之间的色散力增大。 卤素单质的熔沸点随着色散力逐渐增大而增高。 卤素单质的密度也随着色散力逐渐增大而增高。 F2 可与水反应，使水剧烈分解，产生氧气，其它卤素单质在水中的溶解度不大。 Cl2，Br2，I2 的水溶液分别称为氯水、溴水和碘水。 Cl2，Br2 在水中以自由分子状态存在，氯水和溴水分别为黄氯色和红棕色；而 I2 可与水结合，形成溶剂化分子。 Br2 和 I2 在有机溶剂中的溶解度较大，在 CCl4 中分别呈现自由分子状态的红棕色和紫红色。 利用 I2 在有机溶剂中的易溶性，可以把它从溶液中分离出来。 I2 能形成多碘化合物，如 KI3，因此可以较好地溶解在 KI 水溶液中。 其中 I3― 是直线形离子，在溶液中呈现黄色，且 I3― 的浓度越大，溶液的颜色越深。 卤素分子的解离能呈现先上升后下降的 趋势，即从 F2 到 Cl2 解离能上升，而从 Cl2 到 I2 解离能下降。 F 原子的半径特别小，核间斥力很大，致使 F2 分子有很高的反应活性。 卤素单质最突出的化学性质就是它的氧化性 —— 强烈夺得一个电子成为卤素负离子。 12―1―2 化学性质 其中 F2 的氧化性最强，随原子序数增大，氧化能力逐渐变弱。 氧化能力 F2 > Cl2 > Br2 > I2 还原性 F ― < Cl ― < Br ― < I ― 1 与水的反应 2 F2 + 2 H2O —— 4 HF + O2 这个反应的可能性，可以从电极电势数 据看出： E ⊖ （F2 / F－） = 2.87 V E ⊖ （O2 / H2O） = 1.23 V F2 在水中不稳定，与水反应剧烈，可以 将水分子中的氧化数为 – 2 的氧氧化成氧气。 从热力学角度来看， E ⊖ （Cl2 / Cl－）= 1.36 V 氯与水反应 E ⊖ = 0.54 V，反应可能进行。 但从动力学上看，反应速率过慢，所以氯氧化水的反应实际上不能发生。 氯在水中发生歧化反应 ： Cl2 + H2O —— HCl + HClO 该反应受温度和体系的 pH