第四章 卤素和氧族元素

1、5-3 5-3 卤素和氧族元素卤素和氧族元素 卤素和氧族元素的通性卤素和氧族元素的通性 卤素单质的制备和性质卤素单质的制备和性质 卤化氢的制备和性质的递变规律卤化氢的制备和性质的递变规律 氯的含氧酸及其盐的性质和递变规律氯的含氧酸及其盐的性质和递变规律 臭氧臭氧、过氧化氢分子的结构和性质过氧化氢分子的结构和性质 硫化氢和多硫化氢的性质、金属硫化硫化氢和多硫化氢的性质、金属硫化 物的溶解性物的溶解性 7. 硫酸分子的结构、硫酸及其盐的性硫酸分子的结构、硫酸及其盐的性 质质 8. 亚硫酸及其盐、硫代硫酸盐、过二亚硫酸及其盐、硫代硫酸盐、过二 硫酸盐、焦硫酸盐的性质硫酸盐、焦硫酸盐的性质 卤素单质的

2、性质卤素单质的性质 HX的制备、性质及其递变规律的制备、性质及其递变规律 氯的含氧酸及其盐的性质递变规律氯的含氧酸及其盐的性质递变规律 O3、H2O2、H2SO4分子的结构分子的结构 H2O2、H2S的性质和硫化物的溶的性质和硫化物的溶 解性解性 6. H2SO3及其盐、及其盐、H2SO4及其盐、及其盐、 硫代硫酸盐、过二硫酸盐、焦硫酸硫代硫酸盐、过二硫酸盐、焦硫酸 盐的性质盐的性质 目目 录录 1 p区元素概述区元素概述 2 卤素卤素 3 氧族元素氧族元素 卤素和氧族元素卤素和氧族元素 第一节第一节 p p区元素概述区元素概述 无机及分析化学多媒体电子教案无机及分析化学多媒体电子教案 除氢外

3、，所有的非金属全部集中在除氢外，所有的非金属全部集中在p p区区 0 AAAAA He 氦氦 2 B 硼硼 C 碳碳 N 氮氮 O 氧氧 F 氟氟 Ne 氖氖 3 Al 铝铝 Si 硅硅 P 磷磷 S 硫硫 Cl 氯氯 Ar 氩氩 4 Ga 镓镓 Ge 锗锗 As 砷砷 Se 硒硒 Br 溴溴 Kr 氪氪 5 In 铟铟 Sn 锡锡 Sb 锑锑 Te 碲碲 I 碘碘 Xe 氙氙 6 Tl 铊铊 Pb 铅铅 Bi 铋铋 Po At 砹砹Rn 氡氡 沿沿B-Si-As-Te-AtB-Si-As-Te-At对角线，右上角为对角线，右上角为 非金属非金属( (包括线上包括线上) )，左下角为金属，左下

4、角为金属 A-AA-A和零族元素为和零族元素为p p区元素区元素 1 p1 p区元素概述区元素概述 0 氡氡At 砹砹 Po Bi 铋铋Pb 铅铅Tl 铊铊6 Xe 氙氙I 碘碘Te 碲碲Sb 锑锑Sn 锡锡In 铟铟5 Kr 氪氪Br 溴溴Se 硒硒As 砷砷Ge 锗锗Ga 镓镓4 Ar 氩氩Cl 氯氯S 硫硫P 磷磷Si 硅硅Al 铝铝3 Ne 氖氖F 氟氟O 氧氧N 氮氮C 碳碳B 硼硼2 He 氦氦AAAAA P P区元素的特点区元素的特点 (1) (1) 除除A和和零族外，均为从零族外，均为从 典型非金属典型非金属准金属准金属典型金属典型金属 原子半径增大原子半径增大 金属性增强金属

5、性增强 非金属性减弱非金属性减弱 0 AAAAA He 氦氦 2 B 硼硼 C 碳碳 N 氮氮 O 氧氧 F 氟氟 Ne 氖氖 3 Al 铝铝 Si 硅硅 P 磷磷 S 硫硫 Cl 氯氯 Ar 氩氩 4 Ga 镓镓 Ge 锗锗 As 砷砷 Se 硒硒 Br 溴溴 Kr 氪氪 5 In 铟铟 Sn 锡锡 Sb 锑锑 Te 碲碲 I 碘碘 Xe 氙氙 6 Tl 铊铊 Pb 铅铅 Bi 铋铋 Po At 砹砹Rn 氡氡 P P区元素的特点（区元素的特点（2 2）具有多种氧化数具有多种氧化数 因原子的价电子构型为因原子的价电子构型为 ns2np1-5 ns、np电子可参与成键电子可参与成键 非金属元素

6、还具有负氧化数非金属元素还具有负氧化数这种现象称为这种现象称为 惰性电子对效应惰性电子对效应 稳定性 稳定性减弱减弱 高氧化数化合物高氧化数化合物 稳定性 稳定性增强增强 低氧化数化合物低氧化数化合物 0 AAAAA He 氦氦 2 B 硼硼 C 碳碳 N 氮氮 O 氧氧 F 氟氟 Ne 氖氖 3 Al 铝铝 660.4 Si 硅硅 P 磷磷 S 硫硫 Cl 氯氯 Ar 氩氩 4 Ga 镓镓 29.78 Ge 锗锗 973.4 As 砷砷 Se 硒硒 Br 溴溴 Kr 氪氪 5 In 铟铟 156.6 Sn 锡锡 231.9 Sb 锑锑 630.5 Te 碲碲 I 碘碘Xe 氙氙 6 Tl 铊

7、铊 303.5 Pb 铅铅 327.5 Bi 铋铋 271.3 Po At 砹砹Rn 氡氡 P P区元素的特点区元素的特点 （3 3）金属的熔点较低金属的熔点较低 0 AAAAA He 氦氦 2 B 硼硼 C 碳碳 N 氮氮 O 氧氧 F 氟氟 Ne 氖氖 3 Al 铝铝 Si 硅硅 P 磷磷 S 硫硫 Cl 氯氯 Ar 氩氩 4 Ga 镓镓 Ge 锗锗 As 砷砷 Se 硒硒 Br 溴溴 Kr 氪氪 5 In 铟铟 Sn 锡锡 Sb 锑锑 Te 碲碲 I 碘碘 Xe 氙氙 6 Tl 铊铊 Pb 铅铅 Bi 铋铋 Po At 砹砹Rn 氡氡 P P区元素的特点区元素的特点 （4 4）某些金属具

8、有半导体性质某些金属具有半导体性质 如如 超纯锗超纯锗 5-3 5-3 卤素和氧族元素卤素和氧族元素 第一节第一节 小结小结 无机无机及分析及分析化学多媒体电子教案化学多媒体电子教案 卤素和氧族元素卤素和氧族元素 第二节第二节 卤素卤素 无机无机及分析及分析化学多媒体电子教案化学多媒体电子教案 0 AAAAA He 氦氦 2 B 硼硼 C 碳碳 N 氮氮 O 氧氧 F 氟氟 Ne 氖氖 3 Al 铝铝 Si 硅硅 P 磷磷 S 硫硫 Cl 氯氯 Ar 氩氩 4 Ga 镓镓 Ge 锗锗 As 砷砷 Se 硒硒 Br 溴溴 Kr 氪氪 5 In 铟铟 Sn 锡锡 Sb 锑锑 Te 碲碲 I 碘碘

9、Xe 氙氙 6 Tl 铊铊 Pb 铅铅 Bi 铋铋 Po At 砹砹Rn 氡氡 2-1 卤族元素通性卤族元素通性 氟氟(F)(F)氯氯( (ClCl) )溴溴( (BrBr) )碘碘( (I I) ) 原子序数原子序数9173553 价层电子构型价层电子构型 2s22p53s23p54s24p55s25p5 原子半径原子半径/ /pm6499114133 电负性电负性( p)( p)4.03.02.82.5 I1/(kJ mol-1)1681125111401008 主要氧化数主要氧化数-1-1、0 0 -1、0 +1、+3 +5、+7 -1、0 +1、+3 +5、+7 -1、0 +1、+3

10、+5、+7 I1大大, , X - e- X+ 困难困难 只有碘才有这种可能只有碘才有这种可能 2-1 2-1 卤族元素通性卤族元素通性 与稳定的与稳定的8 8电子构型原子相比较仅缺一电子构型原子相比较仅缺一 个电子个电子, ,在同周期元素中核电荷是最多的在同周期元素中核电荷是最多的, , 原子半径是最小的。原子半径是最小的。 易获得电子，是同周期中易获得电子，是同周期中非金属性最强非金属性最强 的元素的元素 氟氟(F)(F)氯氯( (ClCl) )溴溴( (BrBr) )碘碘( (I I) ) 原子序数原子序数9173553 价层电子构型价层电子构型 2s22p53s23p54s24p55s

11、25p5 原子半径原子半径/pm/pm6499114133 电负性电负性( p)( p)4.03.02.82.5 I I1 1/ /( (kJ molkJ mol- - 1 1) ) 1681125111401008 主要氧化数主要氧化数-1-1、0 0 -1、0 +1、+3 +5、+7 -1、0 +1、+3 +5、+7 -1、0 +1、+3 +5、+7 2-1 2-1 卤族元素通性卤族元素通性 x ClCl、BrBr、I I的价电子构型的价电子构型 拆开拆开1 1对电子对电子 氧化数为氧化数为+1+1 ns npnd ns np nd 氧化数为氧化数为+3+3 拆开拆开2 2对电子对电子 拆

12、开拆开3 3对电子对电子 ns np nd ns np nd 氧化数为氧化数为+5+5 氧化数为氧化数为+7+7 具有多种氧化数具有多种氧化数 并相差并相差2 2 氟氟(F)(F)氯氯( (ClCl) )溴溴( (BrBr) )碘碘( (I I) ) 原子序数原子序数9173553 价层电子构型价层电子构型 2s22p53s23p54s24p55s25p5 原子半径原子半径/pm6499114133 电负性电负性( p)4.03.02.82.5 I1/(kJ mol-1)1681125111401008 主要氧化数主要氧化数-1-1、0 0 -1、0 +1、+3 +5、+7 -1、0 +1、+

13、3 +5、+7 -1、0 +1、+3 +5、+7 2-1 2-1 卤族元素通性卤族元素通性 特殊性特殊性 1.F 1.F 电负性大，非金属性强电负性大，非金属性强 2.2.原子半径小，空间位阻不大，氧化能原子半径小，空间位阻不大，氧化能 力强，与具有多种氧化数的元素化合力强，与具有多种氧化数的元素化合 时，该元素往往可呈现最高氧化数时，该元素往往可呈现最高氧化数 如如 AsF5、SF6 、 IF7 3.F-F3.F-F键能小，易打开键能小，易打开, ,化学性质活泼化学性质活泼 氟氟(F2) 氯氯(Cl2) 溴溴(Br2) 碘碘(I2) 集聚状态集聚状态 气体气体 气体气体 液体液体 固体固体

14、熔、沸点升高熔、沸点升高 熔点熔点/ / -219.6 -101 7.2 113.5 沸点沸点/ / -188 -34.6 58.76 184.3 1.1.物理性质物理性质2-2 2-2 卤族单质卤族单质 均为双分子均为双分子 ( (具有稳定的具有稳定的8 8电子构型及较高的键能电子构型及较高的键能) ) 在周期表中在周期表中，整族是双原子分子的只有卤素整族是双原子分子的只有卤素 固态为分子晶体固态为分子晶体 熔、沸点较低熔、沸点较低 氟氟(F2) 氯氯(Cl2) 溴溴(Br2) 碘碘(I2) 集聚状态集聚状态 气体气体 气体气体 液体液体 固体固体 颜色颜色* * 浅黄浅黄 黄绿黄绿 红棕红

15、棕 紫黑紫黑 颜色加深颜色加深 熔点熔点/ / -219.6 -101 7.2 113.5 沸点沸点/ / -188 -34.6 58.76 184.3 1.1.物理性质物理性质2-2 鹵素单质鹵素单质 氟氟(F2) 氯氯(Cl2) 溴溴(Br2) 碘碘(I2) 集聚状态集聚状态 气体气体 气体气体 液体液体 固体固体 颜色颜色* * 浅黄浅黄 黄绿黄绿 红棕红棕 紫黑紫黑 溶解度溶解度 分解水分解水 在水中溶在水中溶 易溶于易溶于 解度不大解度不大 有机溶剂有机溶剂 熔点熔点/ / -219.6 -101 7.2 113.5 沸点沸点/ / -188 -34.6 58.76 184.3 1.

16、1.物理性质物理性质 水中颜色水中颜色 有机溶剂有机溶剂(CCl(CCl4 4、CSCS2 2) )颜色颜色 溴溴 黄黄棕红棕红 黄黄棕红棕红 碘碘 棕或红棕棕或红棕 紫紫 - I2易溶于碘化物易溶于碘化物(如如KI)中中I3 I2 + I- - I3 - - 2-2 鹵素单质鹵素单质 氟氟(F2) 氯氯(Cl2) 溴溴(Br2) 碘碘(I2) 集聚状态集聚状态 气体气体 气体气体 液体液体 固体固体 颜色颜色* * 浅黄浅黄 黄绿黄绿 红棕红棕 紫黑紫黑 溶解度溶解度 分解水分解水 在水中溶在水中溶 易溶于易溶于 解度不大解度不大 有机溶剂有机溶剂 毒性毒性 具有刺激性气味，并有毒具有刺激性

17、气味，并有毒 毒性减小毒性减小 熔点熔点/ / -219.6 -101 7.2 113.5 沸点沸点/ / -188 -34.6 58.76 184.3 1.1.物理性质物理性质2-2 鹵素单质鹵素单质 2 1 X2 + e- X- - 氧化性氧化性 2.2.化学性质化学性质 F2 Cl2 Br2 I2 电极电势电极电势: F2/F- - Cl2/Cl- - Br2/Br- - I2/I- - E (X2/X- -) 2.87 1.36 1.065 0.535 减小减小 卤素卤素反应条件反应条件反应速率与程度反应速率与程度 F2阴冷阴冷爆炸、放出大量热爆炸、放出大量热 Cl2 常温常温 强光照

18、射强光照射 缓慢缓慢 爆炸爆炸 Br2 常温常温 600 C 不如氯不如氯 明显明显 I2高温高温缓慢缓慢 2 1 X2 + e- X- - 氧化性氧化性 2.2.化学性质化学性质 F2 Cl2 Br2 I2 与与H2反应反应 X2 + H2 2HX 卤素卤素反应物质反应物质 反应程度反应程度 F2 所有金属所有金属 除氮除氮、氧外的非金属氧外的非金属 反应激烈反应激烈 常伴有燃烧和爆炸常伴有燃烧和爆炸 Cl2与上类似与上类似平稳平稳 Br2 I2 活泼金属活泼金属 其他金属其他金属 常温常温 加热加热 减小减小 2 1 X2 + e- X- - 氧化性氧化性 F2 Cl2 Br2 I2 化学

19、性质化学性质2.2.化学性质化学性质 F2与与Cu、Ni、Mg作用，表面生成氟化物作用，表面生成氟化物 保护膜，可阻止进一步被氧化，所以保护膜，可阻止进一步被氧化，所以F2可可 储存在储存在Cu、Ni、Mg制成的容器中制成的容器中 与金属、非金属反应与金属、非金属反应 卤素卤素反应物质反应物质 反应程度反应程度 F2 所有金属所有金属 除氮除氮、氧外的非金属氧外的非金属 反应激烈反应激烈 常伴有燃烧和爆炸常伴有燃烧和爆炸 Cl2与上类似与上类似平稳平稳 Br2 I2 活泼金属活泼金属 其他金属其他金属 常温常温 加热加热 干燥的氯不干燥的氯不 与与Fe反应反应 可将氯储存可将氯储存 在铁罐中在

20、铁罐中 减小减小 2 1 X2 + e- X- - 氧化性氧化性 F2 Cl2 Br2 I2 化学性质化学性质2.2.化学性质化学性质 与金属、非金属反应与金属、非金属反应 Cl2、Br2、I2主要发生主要发生(2)(2)类反应类反应 反应程度越来越小反应程度越来越小 F2 只能发生只能发生(1)(1)类反应，并反应激烈类反应，并反应激烈 2F2 + 2H2O 4HF + O2 2 1 X2 + e- X- - 氧化性氧化性 F2 Cl2 Br2 I2 2.2.化学性质化学性质 氧化作用氧化作用 2X2 + 2H2O 4HX + O2 歧化水解歧化水解 X2 + H2O H+ + X- - +

21、 HXO K Cl2 Br2 I2 4.210-4 7.210-9 2.010-13 加碱使平衡右移加碱使平衡右移 与水反应：分两类与水反应：分两类 3.3.制备制备 2X- - 2e- X2卤素阴离子的氧化卤素阴离子的氧化： 电解法：电解三份电解法：电解三份KHF2和和 两份无水两份无水HF的熔融混合物的熔融混合物 2KHF2 2KF + H2 + F2 电解电解 F2 由由K.Christe设计的方法设计的方法 K2MnF6+2SbF5 2KSbF6+MnF3+ F2 1501501 1 2 2 3.3.制备制备 2X- - 2e- X2 卤素阴离子的氧化卤素阴离子的氧化： 工业上：工业上

22、： 电解饱和食盐水溶液制烧碱的副产品电解饱和食盐水溶液制烧碱的副产品 Cl2 2NaCl+2H2O 2NaOH + Cl2 + H2 电解电解 电解电解MgCl2熔盐制熔盐制Mg的副产品的副产品 MgCl2( (熔融）熔融） Mg + Cl2 电解电解 电解电解 电解电解NaClNaCl熔盐制熔盐制NaNa的副产品的副产品 2NaCl( (熔融熔融） 2Na + Cl2 3.3.制备制备 2X- - 2e- X2 卤素阴离子的氧化卤素阴离子的氧化： 实验室：用实验室：用MnOMnO2 2、KMnOKMnO4 4、K K2 2CrCr2 2O O7 7、KClOKClO4 4 等氧化剂与浓盐酸反

23、应 等氧化剂与浓盐酸反应 Cl2 MnO2 +4HCl(浓浓) MnCl2+ Cl2 +2H2O 2KMnO4 + 16HCl(浓浓) 2MnCl2 + 2KCl + 5Cl2 + 8H2O Br2 用氯气氧化溴化钠中的溴离子用氯气氧化溴化钠中的溴离子 Cl2 + 2Br- - 2Cl- - + Br2 工业上从海水中提取工业上从海水中提取* * 1.1.在晒盐后留下的苦卤在晒盐后留下的苦卤(pH=3.5左右左右)中通入氯气中通入氯气 Cl2 + 2Br- - 2Cl- - + Br2 3.3.制备制备 2X- - 2e- X2 卤素阴离子的氧化卤素阴离子的氧化： 3.3.用硫酸酸化用硫酸酸化

24、 5Br- -+ BrO3 + 6H+ 3Br2 + 3H2O - 2.2.用空气把用空气把Br2吹出，再用吹出，再用Na2CO3溶液吸收溶液吸收* * 3CO3 + 3Br2 5Br- - + BrO3 + 3CO2 2- 为除去残存的氯气，可加入少量为除去残存的氯气，可加入少量KBrKBr 3.3.制备制备 2X- - 2e- X2 卤素阴离子的氧化卤素阴离子的氧化： 应避免通入过量的氯气应避免通入过量的氯气 I2 + 5Cl2 + 6H2O 2IO3 +10Cl- -+12H+ - - 通氯气于天然卤水中通氯气于天然卤水中 I2 Cl2 + 2I- - 2Cl- - + I2 通氯气于天

25、然卤水中通氯气于天然卤水中 I2 Cl2 + 2I- - 2Cl- - + I2 3.3.制备制备 2X- - 2e- X2 卤素阴离子的氧化卤素阴离子的氧化： 用用NaHSO3处理智利硝石提取处理智利硝石提取 NaNO3后剩下的母液后剩下的母液 2IO3 + 5HSO3 I2 + 3HSO4 + 2SO4 + H2O - - - - -2- - 1.1.制备制备 采用单质合成采用单质合成、复分解复分解、卤化物水解等方法卤化物水解等方法 单质合成单质合成: :工业上合成盐酸工业上合成盐酸 氢气流在氯气中燃烧氢气流在氯气中燃烧, ,生成的氯化氢用水吸收生成的氯化氢用水吸收 H2 + Cl2 2H

26、Cl 2-3 2-3 卤化氢和氢卤酸卤化氢和氢卤酸 1.1.制备制备 采用单质合成采用单质合成、复分解复分解、卤化物水解等方法卤化物水解等方法 单质合成单质合成: :工业上合成盐酸工业上合成盐酸 氢气流在氯气中燃烧氢气流在氯气中燃烧, ,生成的氯化氢用水吸收生成的氯化氢用水吸收 H2 + Cl2 2HCl (1)(1)氯分子在加热或强光照射下分解为氯分子在加热或强光照射下分解为 氯原子氯原子 Cl2 Cl + Cl h h (2)(2)氯原子和氢分子反应氯原子和氢分子反应 Cl + H2 HCl + H (3)(3)氢原子和氯分子反应氢原子和氯分子反应 H + Cl2 HCl + Cl 这样的

27、连锁反应这样的连锁反应 称为链式反应称为链式反应 2-3 2-3 卤化氢和氢卤酸卤化氢和氢卤酸 2-3 2-3 卤化氢和氢卤酸卤化氢和氢卤酸1.1.制备制备 采用单质合成采用单质合成、复分解复分解、卤化物水解等方法卤化物水解等方法 复分解复分解: :氟化氢和少量氯化氢氟化氢和少量氯化氢 浓酸与相应的卤化物作用浓酸与相应的卤化物作用 CaF2+2H2SO4(浓浓) Ca(HSO4)2+2HF NaCl+H2SO4(浓浓) NaHSO4+HCl 制取溴化氢制取溴化氢、碘化氢不能用碘化氢不能用浓硫酸浓硫酸, ,需用需用磷酸磷酸 3NaBr +H3PO4(浓浓) Na3PO4+3HBr 3NaI +

28、H3PO4(浓浓) Na3PO4 + 3HI 2-3 2-3 卤化氢和氢卤酸卤化氢和氢卤酸1.1.制备制备 采用单质合成采用单质合成、复分解复分解、卤化物水解等方法卤化物水解等方法 复分解复分解: :氟化氢和少量氯化氢氟化氢和少量氯化氢 浓酸与相应的卤化物作用浓酸与相应的卤化物作用 CaF2+2H2SO4(浓浓) Ca(HSO4)2+2HF NaCl+H2SO4(浓浓) Na(HSO4)2+2HCl 制取溴化氢制取溴化氢、碘化氢不能用碘化氢不能用浓硫酸浓硫酸, ,需用需用磷酸磷酸 因为浓硫酸可氧化部分溴化氢因为浓硫酸可氧化部分溴化氢、碘化氢碘化氢 H2SO4 (浓浓)+2HBr Br2+ SO

29、2 +2H2O H2SO4 (浓浓) + 8HI 4I2+ H2S +4H2O 2-3 2-3 卤化氢和氢卤酸卤化氢和氢卤酸1.1.制备制备 采用单质合成采用单质合成、复分解复分解、卤化物水解等方法卤化物水解等方法 非金属卤化物水解非金属卤化物水解: :制备溴化氢和碘化氢制备溴化氢和碘化氢 将水滴入三溴化磷或三碘化磷将水滴入三溴化磷或三碘化磷 PBr3+3H2O H3PO3+ 3HBr PI3+3H2O H3PO3+ 3HI 3Br2+2P+6H2O 2H3PO3+6HBr 将溴滴入磷与少量水的混合物中将溴滴入磷与少量水的混合物中 将水滴入碘与磷的混合物中将水滴入碘与磷的混合物中 3I2+ 2

30、P + 6H2O 2H3PO3+ 6HI 2-3 2-3 卤化氢和氢卤酸卤化氢和氢卤酸 2.2.物理性质物理性质 HF HCl HBr HI 具有强烈刺激性气味的无色气体具有强烈刺激性气味的无色气体 在空气中易与水蒸气结合形成白色酸雾在空气中易与水蒸气结合形成白色酸雾 熔点熔点/ / -83.1 -114.8 -88.5 -50.8 沸点沸点/ / 19.54 -84.9 -67 -35.38 熔、沸点升高熔、沸点升高 相对分子质量相对分子质量 以色散力为主，分子间力以色散力为主，分子间力 , ,熔、沸点熔、沸点 分子极性分子极性 , ,取向力取向力 变形性变形性 ，色散力，色散力 11-2-

31、3 11-2-3 卤化氢和氢卤酸卤化氢和氢卤酸 2.2.物理性质物理性质 HF HCl HBr HI 具有强烈刺激性气味的无色气体具有强烈刺激性气味的无色气体 在空气易与水蒸气结合形成白色酸雾在空气易与水蒸气结合形成白色酸雾 熔点熔点/ / -83.1 -114.8 -88.5 -50.8 沸点沸点/ / 19.54 -84.9 -67 -35.38 HF特殊特殊 F原子小原子小, ,电负性大电负性大, ,则则HF极性强极性强, , 分子间存在氢键分子间存在氢键, ,形成缔合分子形成缔合分子(HF)n F F FF F F H H H H H H H H H H F F F F F F 2-3

32、 2-3 卤化氢和氢卤酸卤化氢和氢卤酸 2.2.物理性质物理性质 HF HCl HBr HI 具有强烈刺激性气味的无色气体具有强烈刺激性气味的无色气体 在空气易与水蒸气结合形成白色酸雾在空气易与水蒸气结合形成白色酸雾 熔点熔点/ / -83.1 -114.8 -88.5 -50.8 沸点沸点/ / 19.54 -84.9 -67 -35.38 极性共价型分子，液态不导电极性共价型分子，液态不导电 易溶于水易溶于水, ,其水溶液称为氢卤酸其水溶液称为氢卤酸 氢氟酸氢氟酸 氢氯酸氢氯酸 氢溴酸氢溴酸 氢碘酸氢碘酸 ( (盐酸盐酸) ) 2-3 2-3 卤化氢和氢卤酸卤化氢和氢卤酸 3.3.化学性质

33、化学性质 HF HCl HBr HI 水溶液水溶液 氢氟酸氢氟酸 氢氯酸氢氯酸 氢溴酸氢溴酸 氢碘酸氢碘酸 ( (盐酸盐酸) ) 酸性酸性* * 弱酸弱酸 强酸强酸 强酸强酸 强酸强酸 酸性增强酸性增强 HF稀溶液是弱酸，浓度稀溶液是弱酸，浓度55mol L-1时为强酸时为强酸 溶液中存在溶液中存在 K HF H+ + F- - 6.310-4 F- - + HF HF2 2 5.1 c(HF)增大，使增大，使(2)为主要，导致为主要，导致(1)向右移动向右移动 - - 2-3 2-3 卤化氢和氢卤酸卤化氢和氢卤酸 3.3.化学性质化学性质 HF HCl HBr HI 水溶液水溶液 氢氟酸氢氟

34、酸 氢氯酸氢氯酸 氢溴酸氢溴酸 氢碘酸氢碘酸 ( (盐酸盐酸) ) 酸性酸性* * 弱酸弱酸 强酸强酸 强酸强酸 强酸强酸 酸性增强酸性增强 HF与与SiO2反应反应，生成气态，生成气态SiF4 SiO2 + 4HF SiF4+ 2H2O 用于用于SiO2含量的测定含量的测定, 刻蚀玻璃刻蚀玻璃 2-3 2-3 卤化氢和氢卤酸卤化氢和氢卤酸 3.3.化学性质化学性质 HF HCl HBr HI 水溶液水溶液 氢氟酸氢氟酸 氢氯酸氢氯酸 氢溴酸氢溴酸 氢碘酸氢碘酸 ( (盐酸盐酸) ) 还原性还原性 还原性增强还原性增强 4I- - + 4H+ O2 2I2 + 2H2O 酸性酸性* * 弱酸弱

35、酸 强酸强酸 强酸强酸 强酸强酸 酸性增强酸性增强 HF HCl HBr HI 与空气中氧反应与空气中氧反应 不能不能 不能不能 缓慢缓慢 能能 2-3 2-3 卤化氢和氢卤酸卤化氢和氢卤酸 3.3.化学性质化学性质 HF HCl HBr HI 水溶液水溶液 氢氟酸氢氟酸 氢氯酸氢氯酸 氢溴酸氢溴酸 氢碘酸氢碘酸 ( (盐酸盐酸) ) 还原性还原性 还原性增强还原性增强 酸性酸性* * 弱酸弱酸 强酸强酸 强酸强酸 强酸强酸 酸性增强酸性增强 HF HCl HBr HI 与空气中氧反应与空气中氧反应 不能不能 不能不能 缓慢缓慢 能能 与浓与浓H2SO4反应反应 不能不能 不能不能 能能 能能

36、 2HBr +H2SO4(浓浓) SO2 + Br2+2H2O 8HI +H2SO4(浓浓) H2S +4I2+4H2O 2-3 2-3 卤化氢和氢卤酸卤化氢和氢卤酸 3.3.化学性质化学性质 HF HCl HBr HI 水溶液水溶液 氢氟酸氢氟酸 氢氯酸氢氯酸 氢溴酸氢溴酸 氢碘酸氢碘酸 ( (盐酸盐酸) ) 还原性还原性 增强增强 酸性酸性 弱酸弱酸 强酸强酸 强酸强酸 强酸强酸 增强增强 热稳定性热稳定性 减弱减弱 2HX H2 + X2 HF HCl HBr HI 1000分解率分解率 - - 1.410-2 0.5 33 卤素与卤素与AA、AA 的绝大多数金属的绝大多数金属 及大多数

37、镧系、及大多数镧系、 锕系元素锕系元素 形形 成成 卤素与非金属卤素与非金属 及能呈现较高及能呈现较高 氧化数的金属氧化数的金属 元素元素 具有高熔、沸具有高熔、沸 点，低挥发性，点，低挥发性， 熔融时能导电熔融时能导电 性性 质质 一般熔、沸点低，一般熔、沸点低， 具有挥发性，熔具有挥发性，熔 融时不融时不 导电导电 卤化物卤化物 离子型卤化物离子型卤化物 共价型卤化物共价型卤化物 2-4 2-4 卤化物卤化物 2-4 2-4 卤化物卤化物 1.1.性质和键型性质和键型 氟化物氟化物NaF MgF2AlF3SiF4PF5SF6 熔点熔点/99312501040-90-83-83 沸点沸点/1

38、69522601260-86-75-75 熔融态熔融态 导电性导电性 易易易易易易不能不能不能不能不能不能 键型键型 离子型离子型离子型离子型离子型离子型共价型共价型共价型共价型共价型共价型 第三周期元素氟化物的性质和键型第三周期元素氟化物的性质和键型 同一周期卤化物，从左到右，同一周期卤化物，从左到右， 由离子型过渡到共价型由离子型过渡到共价型 p p区同族元素卤化物，自上而下，区同族元素卤化物，自上而下， 由共价型过渡到离子型由共价型过渡到离子型 1.1.性质和键型性质和键型2-4 2-4 卤化物卤化物 氟化物氟化物NF3PF3AsF3SbF3BiF3 熔点熔点/-206.6 -151.5

39、-85292727 沸点沸点/-129 -101.5-63 319(升华升华)102.7(升华升华) 熔融态熔融态 导电性导电性 不能不能不能不能不能不能难难易易 键型键型共价型共价型 共价型共价型共价型共价型 过渡型过渡型离子型离子型 氮族元素氟化物的性质和键型氮族元素氟化物的性质和键型 同一金属的不同卤化物同一金属的不同卤化物, ,从氟化物到从氟化物到 碘化物，由离子型过渡到共价型碘化物，由离子型过渡到共价型 1.1.性质和键型性质和键型 卤化物卤化物AlF3AlCl3AlBr3AlI3 熔点熔点/1040 190(加压加压)97.5191 沸点沸点/1260 178(升华升华)263.3

40、360 熔融态导电性熔融态导电性易易难难难难难难 键型键型离子型离子型 共价型共价型 共价型共价型共价型共价型 AlX3的性质和键型的性质和键型 2-4 2-4 卤化物卤化物 1.1.性质和键型性质和键型 氯化物氯化物SnCl2SnCl4PbCl2PbCl4 熔点熔点/246-33501-15 沸点沸点/652114950105 键型键型离子型离子型 共价型共价型 离子型离子型 共价型共价型 不同氧化数氯化物不同氧化数氯化物的性质和键型的性质和键型 2-4 2-4 卤化物卤化物 同一金属组成不同氧化数的卤化物同一金属组成不同氧化数的卤化物, , 高氧化数卤化物具有更多的共价性高氧化数卤化物具有

41、更多的共价性 2.2.溶解性溶解性 2-4 2-4 卤化物卤化物 除银盐除银盐(AgF(AgF例外例外) )、铅盐铅盐、亚汞盐亚汞盐、亚亚 铜盐难溶外铜盐难溶外, ,其它卤化物易溶于水其它卤化物易溶于水 氟化物的溶解度有点反常氟化物的溶解度有点反常 如如 CaF2 CaCl2 CaBr2 CaI2 难溶 难溶 易溶易溶 易溶易溶 易溶易溶 CaX2 为离子型，为离子型， F- -半径小，半径小， CaF2晶格能大，晶格能大， 难溶难溶 2.2.溶解性溶解性 2-4 2-4 卤化物卤化物 除银盐除银盐(AgF(AgF例外例外) )、铅盐铅盐、亚汞盐亚汞盐、亚亚 铜盐难溶外铜盐难溶外, ,其它卤化

42、物易溶于水其它卤化物易溶于水 氟化物的溶解度有点反常氟化物的溶解度有点反常 如如 CaF2 CaCl2 CaBr2 CaI2 难溶 难溶 易溶易溶 易溶易溶 易溶易溶 AgF AgCl AgBr AgI 易溶 易溶 难溶难溶 难溶难溶 难溶难溶 变形性变形性 , ,相互极化相互极化 , , 键的共价性键的共价性 ，溶解度，溶解度 卤素可形成正氧化数的含卤素可形成正氧化数的含 氧酸及其盐氧酸及其盐( (目前氟只有目前氟只有HOF) ) 1.1.概述概述 氧化数氧化数氯氯溴溴碘碘名称名称 +1HClO HBrOHIO次卤酸次卤酸 +3HClO2HBrO2-亚卤酸亚卤酸 +5HClO3HBrO3HI

43、O3卤卤 酸酸 +7HClO4HBrO4HIO4、H5IO6高卤酸高卤酸 2-5 2-5 氯的含氧酸及其盐氯的含氧酸及其盐 卤素可形成正氧化数的含卤素可形成正氧化数的含 氧酸及其盐氧酸及其盐( (目前氟只有目前氟只有HOF) ) 1.1.概述概述 氧化数氧化数氯氯溴溴碘碘名称名称 +1HClO HBrOHIO次卤酸次卤酸 +3HClO2HBrO2-亚卤酸亚卤酸 +5HClO3HBrO3HIO3卤卤 酸酸 +7HClO4HBrO4HIO4、H5IO6高卤酸高卤酸 2-5 2-5 氯的含氧酸及其盐氯的含氧酸及其盐 卤素含氧酸不稳定，大多只能存在于水卤素含氧酸不稳定，大多只能存在于水 溶液中，至今尚

44、未得到游离的纯酸溶液中，至今尚未得到游离的纯酸 1.1.概述概述 1.451.45 1.391.39 E E /V/V A A 0.36 0.33 0.66 0.42 1.360.36 0.33 0.66 0.42 1.36 BrO4 BrO3 BrO Br2(l) Br- - 1.03 0.49 0.46 1.071.03 0.49 0.46 1.07 H3IO6 IO3 IO I2(s) I- - 0.65 0.15 0.42 0.540.65 0.15 0.42 0.54 2-5 2-5 氯的含氧酸及其盐氯的含氧酸及其盐 E E /V/V B B ClO4 ClO3 HClO2 HClO

45、 Cl2 Cl- 1.20 1.18 1.64 1.20 1.18 1.64 1.63 1.36 1.63 1.36 H5IO6 IO3 HIO I I2 I- - 1.60 1.14 1.45 0.541.60 1.14 1.45 0.54 - - - BrO3 HBrO Br Br2(l) Br- - 1.44 1.60 1.071.44 1.60 1.07- - - - - - - - - -2- - - 0.890.89 0.760.76 ClO4 ClO3 ClO2 ClO Cl2 Cl- - - - - - 在在 图中图中, ,几乎所有电对的电极电势都几乎所有电对的电极电势都 有较

46、大的正值有较大的正值, ,即在酸性介质中即在酸性介质中, ,卤素单质及各卤素单质及各 种含氧酸都有较强的氧化性种含氧酸都有较强的氧化性, ,还原产物一般为还原产物一般为X X- - E E /V/V A A 1.1.概述概述 1.451.45 1.391.39 E E /V/V A A 0.36 0.33 0.66 0.42 1.360.36 0.33 0.66 0.42 1.36 BrO4 BrO3 BrO Br2(l) Br- - 1.03 0.49 0.46 1.071.03 0.49 0.46 1.07 H3IO6 IO3 IO I2(s) I- - 0.65 0.15 0.42 0.

47、540.65 0.15 0.42 0.54 2-5 2-5 氯的含氧酸及其盐氯的含氧酸及其盐 E E /V/V B B ClO4 ClO3 HClO2 HClO Cl2 Cl- 1.20 1.18 1.64 1.20 1.18 1.64 1.63 1.36 1.63 1.36 H5IO6 IO3 HIO I I2 I- - 1.60 1.14 1.45 0.541.60 1.14 1.45 0.54 - - - BrO3 HBrO Br Br2(l) Br- - 1.44 1.60 1.071.44 1.60 1.07- - - - - - - - - -2- - - 0.890.89 0.7

48、60.76 ClO4 ClO3 ClO2 ClO Cl2 Cl- - - - - - 在在 图中图中, ,除除X X2 2/X/X- -电对外电对外, ,其余电对的电其余电对的电 极电势虽为正值极电势虽为正值, ,但均较小，即在碱性介质中但均较小，即在碱性介质中, , 各种含氧酸盐的氧化性较含氧酸弱各种含氧酸盐的氧化性较含氧酸弱 E E /V/V B B 1.1.概述概述 1.451.45 1.391.39 E E /V/V A A 0.36 0.33 0.66 0.42 1.360.36 0.33 0.66 0.42 1.36 BrO4 BrO3 BrO Br2(l) Br- - 1.03

49、0.49 0.46 1.071.03 0.49 0.46 1.07 H3IO6 IO3 IO I2(s) I- - 0.65 0.15 0.42 0.540.65 0.15 0.42 0.54 2-5 2-5 氯的含氧酸及其盐氯的含氧酸及其盐 E E /V/V B B ClO4 ClO3 HClO2 HClO Cl2 Cl- 1.20 1.18 1.64 1.20 1.18 1.64 1.63 1.36 1.63 1.36 H5IO6 IO3 HIO I I2 I- - 1.60 1.14 1.45 0.541.60 1.14 1.45 0.54 - - - BrO3 HBrO Br Br2(

50、l) Br- - 1.44 1.60 1.071.44 1.60 1.07- - - - - - - - - -2- - - 0.890.89 0.760.76 ClO4 ClO3 ClO2 ClO Cl2 Cl- - - - - - 某些中间氧化数物质易发生歧化反应某些中间氧化数物质易发生歧化反应 2-5 2-5 氯的含氧酸及其盐氯的含氧酸及其盐 2.2.次氯酸及其盐次氯酸及其盐 上述反应所得上述反应所得HClO浓度很低，加入浓度很低，加入 HgO、Ag2O、CaCO3等等, ,可使反应可使反应 向右进行，得到浓度较大的向右进行，得到浓度较大的HClO 2Cl2 +2HgO+H2O HgOH

51、gCl2+2HClO 次氯酸的次氯酸的形成：氯气和水作用形成：氯气和水作用 Cl2 + H2O HClO + HCl 2.2.次氯酸及其盐次氯酸及其盐 次氯酸的性质次氯酸的性质 弱酸弱酸 HClO H+ + ClO- - Ka a = 4.0 10-8 不稳定不稳定：仅存在于稀溶液中：仅存在于稀溶液中 3HClO 2HCl + HClO3 ( (歧化歧化) ) 2HClO Cl2O + H2O ( (脱水脱水) ) 脱水剂脱水剂 2HClO 2HCl + O2 ( (分解分解) ) 光光 氧化性氧化性( (消毒消毒, ,漂白等漂白等) ) 2.2.次氯酸及其盐次氯酸及其盐 次氯酸盐次氯酸盐 漂

52、白粉有效成分为漂白粉有效成分为次氯酸钙次氯酸钙, ,使用时使用时加酸加酸， 生成生成HClOHClO, ,有强氧化性有强氧化性, ,具有漂白具有漂白、消毒作用消毒作用 形成形成: :氯气通入冷碱溶液中氯气通入冷碱溶液中 Cl2 +2NaOH NaClO +NaCl +H2O 漂白粉漂白粉：次氯酸钙和碱式氯化钙的混合物次氯酸钙和碱式氯化钙的混合物 2Cl2 +3Ca(OH)2 Ca(ClO)2+CaCl2Ca(OH)2H2O +H2O 4040以下以下 2.2.次氯酸及其盐次氯酸及其盐 次氯酸盐次氯酸盐 漂白粉有效成分为漂白粉有效成分为次氯酸钙次氯酸钙, ,使用时使用时加酸加酸， 生成生成HCl

53、OHClO, ,有强氧化性有强氧化性, ,具有漂白具有漂白、消毒作用消毒作用 形成形成: :氯气通入冷碱溶液中氯气通入冷碱溶液中 Cl2 +2NaOH NaClO +NaCl +H2O 漂白粉漂白粉：次氯酸钙和碱式氯化钙的混合物次氯酸钙和碱式氯化钙的混合物 2Cl2 +3Ca(OH)2 Ca(ClO)2+CaCl2Ca(OH)2H2O +H2O 4040以下以下 CO2也也可从漂白粉中将可从漂白粉中将HClO置换出来置换出来 Ca(ClO)2+CaCl2Ca(OH)2H2O+2CO 2 2CaCO3 +CaCl2 +2HClO+H2O 3. 3. 氯酸及其盐氯酸及其盐 氯酸的制取氯酸的制取 用

54、氯酸钡与稀硫酸作用用氯酸钡与稀硫酸作用 Ba(ClO3)2+H2SO4 BaSO4+2HClO3 3. 3. 氯酸及其盐氯酸及其盐 氯酸的性质氯酸的性质 强酸：强度接近盐酸强酸：强度接近盐酸 稳定性：仅存在于溶液中稳定性：仅存在于溶液中 含量含量40%40%即分解、爆炸即分解、爆炸 3HClO3 2O2 + Cl2 +HClO4 +H2O 强氧化剂强氧化剂 2HClO3 + I2 2HIO3 + Cl2 3. 3. 氯酸及其盐氯酸及其盐 氯酸钾的制取氯酸钾的制取 工业上工业上： 2NaCl + 2H2O Cl2 + H2 +2NaOH ( (阳极阳极)()(阴极阴极) ) 电解电解 3Cl2+

55、6NaOH NaClO3+5NaCl+3H2O NaClO3 + KCl KClO3 + NaCl 冷却冷却 3. 3. 氯酸及其盐氯酸及其盐 氯酸钾的性质氯酸钾的性质 无色透明晶体无色透明晶体 稳定性稳定性 2KClO3 2KCl + 3O2 MnOMnO2 2、40060% 与易燃物质相遇，发生爆炸与易燃物质相遇，发生爆炸 是最强的无机酸之一是最强的无机酸之一 高氯酸盐的性质高氯酸盐的性质 4.4.高氯酸及其盐高氯酸及其盐 较稳定较稳定 Mg(ClO4)2可作可作干燥剂干燥剂 除除K+、Rb+、Cs+、NH4 的的 高氯酸盐溶解度较小外，高氯酸盐溶解度较小外， 其它一般可溶其它一般可溶 +

56、 + 热稳定性增大热稳定性增大，氧化性减弱，氧化性减弱 HClO HClO2 HClO3 HClO4 ( (弱酸弱酸)()(中强酸中强酸)()(强酸强酸)()(最强酸最强酸) ) 酸性增强酸性增强 MClO MClO2 MClO3 MClO4 氧化性减弱氧化性减弱 热稳定性增大热稳定性增大 氯的含氧酸及其盐氯的含氧酸及其盐 某些性质变化的一般规律某些性质变化的一般规律 卤素和氧族元素卤素和氧族元素 第二节第二节 问题探讨问题探讨 1.1.卤素单质的呈色原因卤素单质的呈色原因 2.2.如何从海水中提取溴如何从海水中提取溴 3.3.用热力学如何讨论用热力学如何讨论氢卤酸酸性氢卤酸酸性 无机无机及分

57、析及分析化学多媒体电子教案化学多媒体电子教案 物质颜色 630-600630-600 760-630760-630 430-400430-400 450-430450-430 500-450500-450 570-500570-500 600-570600-570 橙橙 红红 紫紫 蓝蓝 青青 绿绿 黄黄 光互补示意图光互补示意图 ( (数值为波长，单位数值为波长，单位nm)nm) 物质呈现的颜色为被该物质吸收了的色光的互补色物质呈现的颜色为被该物质吸收了的色光的互补色 卤族元素随原卤族元素随原 子序数子序数, , 核间距核间距 , , 电子与核结合电子与核结合 紧密程度紧密程度，电子，电子

58、激发所需能量激发所需能量， 吸收光波长吸收光波长，互，互 补光波长补光波长，颜色，颜色 加深。加深。 氟氟 吸收波长短的光吸收波长短的光 则呈现波长较长则呈现波长较长 光的颜色光的颜色- -黄色黄色 碘碘 吸收波长长的光吸收波长长的光 则呈现波长较短则呈现波长较短 光的颜色光的颜色- -紫色紫色 海水中提取溴海水中提取溴海水中提取溴海水中提取溴 E E /V/V 碱性溶液中碱性溶液中, (, (左左) () () (右右),),发生发生(2)(2)反应反应E EE E A AA A - - - - 解释解释 B B - - 2.2.用硫酸酸化得到的含较浓用硫酸酸化得到的含较浓Br- -和和Br

59、O3 溶液溶液 5Br- -+ BrO3 + 6H+ 3Br2 + 3H2O - - 3CO3 + 3Br2 5Br- -+ BrO3 + 3CO2 1.1.用空气把用空气把Br2吹出，再用吹出，再用Na2CO3溶液吸收溶液吸收 2- - 氢卤酸酸性 氢卤酸酸性氢卤酸酸性 HX(aq) H+(aq) + X-(aq) HX(g) H(g) + X (g) Hm(脱水脱水) Hh(H+) D (HX,g) H+(g) X-(g) E A A Hm(解离解离) I = + + I +Hm(解离解离)Hm(脱水脱水)D (HX,g) E A A + +Hh(H+)Hh(X-) Hh(X-) 氢卤酸解

60、离过程有关的热力学数据氢卤酸解离过程有关的热力学数据 HFHClHBrHI (kJ mol-1)48182123 /(kJ mol-1)568.6 431.8 365.7 298.7 I(H)/(kJ mol-1)1311131113111311 EA(X)/(kJ mol-1)-322-348-324-295 /(kJ mol-1) -1091 -1091 -1091 -1091 /(kJ mol-1)-515-381-347-305 (kJ mol-1)-3-60-64-58 TS /(kJ mol-1)-29-13-4+4 G /(kJ mol-1)+26-47-60-62 K (298