4.1卤素的性质（课件）——中职《无机化学》（化工版）

第三章 卤 素 第三章 卤 素 帮助 返回 下页 上页 第一节 卤素的性质 学习目标 第一节 卤素的性质 第二节 卤化氢和氢卤酸 第三节 氯的含氧酸及其盐 第三章 卤 素 帮助 返回 下页 上页 第一节 卤素的性质 能力目标： 1. 能熟练书写卤素性质的重要化学方程式。 2. 会用化学方法检验Cl- 、Br- 、I- 等离子。 3. 能熟练书写HClO、HClO3的重要化学方程式。 第三章 卤 素 帮助 返回 下页 上页 第一节 卤素的性质 知识目标： 1. 了解卤素性质递变规律与其原子结构的关系,掌握卤素单质的重要性质。 2. 了解卤化氢与氢卤酸的制法、性质和用途，掌握卤离子的检验方法。 3. 了解氯的含氧酸及其盐的命名和性质比较。 第三章 卤 素 帮助 返回 下页 上页 第一节 卤素的性质 一、卤素的通性 氟(F)、氯(Cl)、溴(Br)、碘(I)和砹(At)五种元素，总称为卤素。 卤素原子最外电子层均有7个电子（见表3-1），因此它们有很强的夺取电子的倾向，易形成具有稳定结构的-1价阴离子，表现出强氧化性。 卤素单质都是以双原子分子存在的，通常用X2 表示。 F2 是淡黄色气体，Cl2 是黄绿色气体，Br2 是红棕色液体，I2 是紫黑色带金属光泽的固体。 卤素单质的熔点、沸点较低,按F2→Cl2→Br2→I2 的次序依次增高。Cl2 易液化，常压下冷却到-34.6℃或加压到6×105Pa时，变成黄绿色油状液体，工作上称为“液氯”，市售品均以液 第三章 卤 素 帮助 返回 下页 上页 第一节 卤素的性质 氯储于钢瓶中。I2 在常压下加热，不经熔化就直接变为紫色蒸气，这种现象叫做升华，利用此性质可以提纯I2。 卤素在水中的溶解度不大（F2 与H2O 剧烈反应除外），Cl2、Br2、I2 的水溶液分别称为氯水、溴水和碘水，颜色分别为黄绿色、橙色和棕黄色。卤素单质在有机溶剂中的溶解度比在水中的溶解度要大得多。Br2 可溶于乙醚、氯仿、乙醇(C2H5OH)、CCl4、CS2 等溶剂中，其溶液的颜色随Br2 含量的增加而逐渐加深（从黄到红棕）。卤素单质溶液的颜色随 溶剂不同而异，在CCl4 中Br2 为黄~棕红色，I2 为紫红色。此外，I2 还能与I- 形成I3-而溶于水。 I2+I-===I3- 所有卤素单质均有刺激性气味，强烈刺激眼、鼻、气管等 第三章 卤 素 帮助 返回 下页 上页 第一节 卤素的性质 黏膜，吸入少量时，会引起胸部疼痛和强烈咳嗽；吸入较多蒸气会发生严重中毒，甚至造成死亡。例如，一般操作场所空气中含氯量不得超过10-6g/L。实验室中闻Cl2 时，必须用手在容器口边轻轻煽动，让微量的气体进入鼻孔。卤素单质从F2 到I2 毒性依次减小，F2 对一切生物都有致命的毒性。液溴沾到皮肤上时会造成难以痊愈的灼伤，所以使用时要特别小心，注意防护。 二、卤素的化学性质 卤素均为活泼的非金属元素，氧化性较强，能与金属、非金属、水和碱发生反应，并且卤素的氧化性越强，所发生的反应就越剧烈。卤素中以Cl2 及其化合物最重要、应用最普遍。 1. 与金属反应 第三章 卤 素 帮助 返回 下页 上页 第一节 卤素的性质 Cl2 易和金属直接化合，当加热时，很多金属还能在Cl2 中燃烧。 [演示实验3-1] 把一束细铜丝灼热后，立即伸进盛有Cl2 的集气瓶中（如图3-1所示），观察发生的现象。再把少量的水注入集气瓶里，用毛玻璃片把瓶口盖住，振荡，观察溶液的颜色。 红热的铜丝在Cl2 中剧烈燃烧，集气瓶里充满棕黄色的烟，这是氯化铜晶体颗粒。反应方程式为： CuCl2 溶解于水，成为绿色的CuCl2 溶液。 金属Na在Cl2 中燃烧，产生黄色火焰。 第三章 卤 素 帮助 返回 下页 上页 第一节 卤素的性质 铁丝在Cl2 中燃烧，得到棕色的氯化铁。 F2 几乎与所有的金属都能反应，而且比Cl2 更剧烈。但在常温下，F2 与许多金属的反应并不快。这是由于生成的金属氟化物大多难挥发、难溶解，覆盖在金属表面而使反应缓和下来。因此，Fe、Ni、Pb、Cu等金属在常温下对F2 较为稳定。在高温下，F2 与金属剧烈反应，伴随着燃烧和爆炸。 Br2 能将Fe氧化为+3价，但温度需高一些，I2 的氧化能力较弱，只能将Fe氧化成亚铁盐。 第三章 卤 素 帮助 返回 下页 上页 第一节 卤素的性质 此外，水对I2 与Mg、Al、Zn等的反应有催化作用。例如，在碘水中加入Mg粉，能在常温下反应。 2. 与氢气反应 常温下，Cl2 与H2 的化合很慢，如果用强光直接照射或点燃时，Cl2 与H2 迅速化合，发生爆炸(如图3-2所示)，生成相当稳定的HCl气体。 第三章 卤 素 帮助 返回 下页 上页 第一节 卤素的性质 F2 与H2 在低温、暗处即能剧烈反应，发生爆炸，生成稳定的HF。Br2 与H2 在高温下缓慢地化合，生成的HBr不太稳定。在持续强热下，I2 与H2 缓慢化合，因HI不稳定，同时又发生分解，反应不完全。即： 3. 与非金属反应 Cl2 能和许多非金属直接化合。 [演示实验3-2] 把红磷放在燃烧匙中，点燃后插入盛有Cl2 的集气瓶里(如图3-3所示)。观察发生的现象。 点燃的P在Cl2 中继续燃烧。Cl2 与P剧烈反应，产生白色 第三章 卤 素 帮助 返回 下页 上页 第一节 卤素的性质 烟雾，这是三氯化磷和五氧化磷的混合物。 PCl3 是无色液体，是重要的化工原料，可用来制造许多磷的化合物，如敌百虫等多种农药。 F2 与非金属反应比Cl2 剧烈。Br2 与Cl2 相似，需在加热条件下与P进行反应。I2 与P反应只生成三碘化磷(PI3)。 4. 与水反应 Cl2 溶解于水得到氯水，其中仅有一部分(常温大约30%)Cl2 与水反应生成次氯酸(HClO)和盐酸，该反应是一个可逆反应。化学方程式为： 第三章 卤 素 帮助 返回 下页 上页 第一节 卤素的性质 HClO 是强氧化剂，具有漂白、杀菌能力。自来水常用Cl2 (1L 水中约通入0.002 gCl2)消毒。 [演示实验3-3] 取干燥的和湿润的有色布条各一条，放在图3-4所示的装置中，观察发生的现象。 实验表明，湿润的布条褪色，干燥的布条无变化，说明干燥的Cl2 无漂白能力，起漂白作用的是HClO。 光照下，Cl2 与水反应缓慢放出O2。 F2 与水剧烈反应，放出O2，Br2 与水的反应与Cl2 相似，但较Cl2 微弱，I2 不能将水氧化放出O2。 第三章 卤 素 帮助 返回 下页 上页 第一节 卤素的性质 干燥的氯气具有杀菌消毒作用吗? 5. 与碱反应 常温下，Cl2 与碱作用生成次氯酸盐和金属氯化物。例如： 因此，可以用NaOH 溶液吸收Cl2。 加热时，Cl2 与碱作用，生成氯酸盐和金属氯化物。例如： Br2 和碱可以发生与Cl2 相似的反应，而I2 在室温下即可得到碘酸盐。 第三章 卤 素 帮助 返回 下页 上页 第一节 卤素的性质 此外，I2 遇淀粉溶液变蓝色，这是I2 单质的特征反应。常利用此特征反应来鉴定I2 的存在。 由以上性质可知，卤素单质的氧化性，F2 最强，Cl2 次之，Br2 又次于Cl2，I2 的氧化性最弱。见表3-3。 氟的主要矿物有萤石(CaF2)、氟磷灰石[Ca5F(PO4)3]和冰晶石(Na3AlF6)，海水、动物的牙齿、骨骼、血液及某些植物体内也含有氟，氟是人体必需的微量元素。氯以碱金属和碱土金属的氯化物存在于海水及内地盐湖和岩盐中。溴和碘常与氯同存于海水中，它们的含量较氯少。某些海洋植物有选择吸收碘的能力，海藻是碘的一个重要来源。碘也是人体必需的微量元素之一，它主要集中在人体的甲状腺中。 1. 氯气的制备 第三章 卤 素 帮助 返回 下页 上页 第一节 卤素的性质 实验室常用MnO2 (或KMnO4)与浓盐酸反应制取Cl2。 图3-5为实验室制取Cl2 的装置。工业上用电解饱和食盐水的方法制取Cl2。它是生产烧碱的副产物。 3. 溴和碘的制备 工业上常将Cl2 通入溴或碘的二元盐溶液中制备Br2 和I2。 [演示实验3-4] 把少量新配制的饱和氯水分别加入盛有2mL0.1mol·L-1的NaBr溶液和2mL0.1mol·L-1的KI溶液的两个试管中，用力振荡，再注入少量的CCl4，振荡，观察CCl4 层和溶液颜色的变化。 第三章 卤 素 帮助 返回 下页 上页 第一节 卤素的性质 通过实验可以看到，两试管中的CCl4 层分别变为红棕色和紫红色，表明Cl2 可以将溴和碘从它们的化合物中置换出来。 离子方程式为 离子方程式为 [演示实验3-5] 取1mL0.1mol·L-1的KI溶液于试管中，加入2滴淀粉试液，再滴加几滴溴水，振荡试管，观察溶液颜色的变化。 溶液由无色变为蓝色，表明Br2 也可以把碘从它的化合物中置换出来。 第三章 卤 素 帮助 返回 下页 上页 第一节 卤素的性质 由以上实验可知，卤素单质的氧化性由Cl2 至I2 依次减弱，-1价阴离子的还原性由Cl- 至I- 依次增强。 实验室中还可以用溴化物或碘化物与浓H2SO4、MnO2 反应来制取Br2 或I2。 离子方程式为 四、卤素的用途 F2 大量用来制取有机氟化物，如CBr2F2、CF2ClBr是高效灭火剂；CCl3F 用作杀虫剂；聚四氟乙烯塑料能耐腐蚀、耐高 第三章 卤 素 帮助 返回 下页 上页 第一节 卤素的性质 温，号称塑料王；含氟润滑剂是当前合成润滑剂中的佼佼者，被应用于航天技术；氟碳化合物代红细胞制剂已作为血液代用品用于临床，以挽救病人生命；F2 与S直接化合的六氟化硫(SF6)是高压变压器中的绝缘材料；氟化物还被应用于光学仪器工业；液态F2 是航天燃料的高能氧化剂。 Cl2 是一种重要的化工原料，主要用于盐酸、农药、炸药、有机染料、有机溶剂及化学试剂的制备，用于漂白纸张、布匹等。 Br2 是制取有机和无机化合物的工业原料，广泛用于医药、农药、感光材料、含溴染料、香料等方面。它也是制取催泪性毒气和高效低毒灭火剂的主要原料。用Br2 制取的二溴乙烷(C2H4Br2)是汽油抗震剂中的添加剂。 第三章 卤 素 帮助 返回 下页 上页 第一节 卤素的性质 I2 在医药上有重要用途，如制备消毒剂(如碘酒是质量分数为20%的I2 的酒精溶液)、防腐剂(如碘仿CHI3)、镇痛剂等，也是家畜饲料的添加剂。碘还用于制造偏光玻璃，在偏光显微镜、车灯、车窗上得到应用。碘化银为照相工业的感光材料，还可作人工降雨的“晶种”。当人体缺碘时，会导致甲状腺肿大(又称粗脖子)、生长停滞等病症。缺碘还能够引起儿童智力低下、痴呆，因此碘被称为“智慧元素”。正常成人体内含碘约为50mg，每日进食的碘量在0.1~0.7mg是安全的。我国食品加碘规定的碘剂为KIO3。 第三章 卤 素 帮助 返回 下页 上页 第一节 卤素的性质 谢谢观看 第三章 卤 素 帮助 返回 下页 上页 第一节 卤素的性质 $$