无机化学教学课件卤族元素

1、第十五章 卤族元素卤族元素单质卤族元素化合物本章要求：卤族元素包括：氟9F、 氯17Cl、 溴35Br、 碘53I、 砹85At卤族元素的价层电子构型：A ns2np5 1. 熟悉卤素元素的性质规律； 2. 掌握卤素单质与水反应的规律； 3. 熟悉主要单质与化合物( X2、HX+盐、HXO3 +盐)的结构特点和性质。一. 卤素元素的性质规律： 1. 单质都是典型的非金属，从上到下非金属性减弱； 2. 单质都是强氧化剂，从上到下氧化性减弱，反之，X-的还原性增强； 3. 卤酸、氢卤酸及其盐都有比较明显的规律性，具体内容见后； 4. 卤素元素的氧化值大多为奇数（-1、+1、+3、+5、+7）； 5

2、. F、Br的性质有一定的特殊性； 6. X可与许多金属离子形成4、6配位数的配合物。二. 卤素单质的性质规律： 1. 都是非极性分子，分子间作用力从上到下逐渐增大，因而熔沸点(m.p.、b.p.)逐渐上升； 3. 易溶于非极性溶剂，在不同的溶剂中颜色稍有差异，而且溶液的颜色从ClI逐渐加深； 2. 都有颜色，而且逐渐加深(淡黄绿色到紫黑色) 特别地，I2在KI溶液中比在水中溶解度大，原因是有生成多卤化物的倾向，可理解为配合物： 水汽油（苯）四氯化碳溴碘黄橙色橙橙红橙橙红黄褐色淡紫紫红紫深紫碘酒就是碘的酒精溶液，呈棕褐色 4. 可与大多数元素直接化合，如Cl2的主要反应有：Cl2FeCl3Cu

3、Cl2NaCl与几乎所有金属反应HClPCl3 PCl5与多种非金属反应HCl HClOCaCl2 Ca(ClO)2SBr2I2H2SO4Na2SO4N2FeCl3与还原性物质反应CH2ClCH2ClC6H6Cl6CH3Cl加成反应取代反应NaCl NaClO3 5. 都是强氧化剂，从上到下氧化性减弱，前面的单质可制备（置换出）后面的单质；6. 与水反应：分为两类反应 F2 属于第一类反应；Cl2、Br2、I2属于第二类反应的程度越来越大； 而且，随溶液的pH值增大，卤素与水的歧化反应还要更进一步： 以上反应可应用在（i）工业上用海水或卤水提纯Br2（如下）；（ii）制漂白粉1. 卤化氢HXH

4、Cl(hydrochloric acid)： 1. 物理性质：HCl（l）无色液体；一般浓盐酸浓度约37%、12M；工业用浓盐酸约30%，为黄色（由FeCl4-引起）。2. 化学性质:(i) 强酸，具酸的通性； (ii) 还原性，可与许多强氧化剂（如KMnO4、K2Cr2O7、MnO2、PbO2等）反应生成氯气；三. 卤素化合物的性质规律： (iii) 可溶解某些难溶的金属氯化物（如AgCl、CuCl、PbCl2）和硫化物（ZnS、CdS），主要基于Cl-离子有一定的配位能力。 可经皮肤吸收，对皮肤有强烈刺激性和腐蚀性，氢氟酸酸雾经呼吸道吸入。 氢氟酸中的氢离子对人体组织有脱水和腐蚀作用，而氟

5、是最活泼的非金属元素之一，与氢离子结合较牢(电离常数K=3.510-4)。皮肤与氢氟酸接触后，非离子状态的HF不断解离而渗透到深层组织，溶解细胞膜，造成表皮、真皮、皮下组织乃至肌层液化坏死。氟离子与组织中的钙和镁离子结合形成难溶性盐。钙离子的减少使细胞膜对钾离子的通透性增加，钾离子从细胞内到细胞外导致神经细胞的去极化而引起剧痛。 估计人摄入 1.5g 氢氟酸可致立即死亡。 吸入高浓度的氢氟酸酸雾，引起支气管炎和出血性肺水肿。 氢氟酸也可经皮肤吸收而引起严重中毒。 HF (hydrofluoric acid )HF： 1. 制备： 萤石（CaF2、难溶于水）与浓硫酸反应；不用H2+F2（太剧烈）

6、。2. 性质： (i)无色、有毒、有腐蚀性的气体，可腐蚀玻璃（HF+SiO2SiF4+ H2O）; (ii)由于分子间氢键而形成缔合分子，使其m./b.p.反常； (iii)是弱酸，具酸的通性，但酸性随浓度的增大而增大（反常：解离度随浓度的增大而增大，因为有反应HF + F - HF2 -）。HBr、HI： 1. 制备： (i)用高沸点的浓磷酸与溴化物或碘化物作用，而不用浓硫酸。(ii)用非金属的溴化物或碘化物的水解来制备。 2. 性质：比较强的还原性（被浓硫酸氧化为单质）；为无机中最强的酸之二；通常保存在棕色瓶中，以防在光照下被氧气氧化的反应加速。2. MX的性质规律: (1)同一周期，从左

7、到右，化合物由离子型向共价型过渡，即m./b.p.降低。 (2)同一金属不同的X -，从左到右，化合物由离子型向共价型过渡，即m./b.p.降低。例如：NaFNaI； AlF3 AlBr3【小结】卤化氢的水溶液中只有氢氟酸是弱酸。酸性:HFHClHBrHClHBrHI沸点：HFHIHBrHCl还原性：HIHBrHClHF特性：HF能与SiO2反应，储存是用塑料容器。 (3)除CuCl、AgCl、PbCl2、Hg2Cl2等的卤化物难溶外，大多数金属卤化物易溶于水； 但氟化物的溶解性比较特殊，如AgF(aq), CaF2(s), AlF3(s). 反之，同一卤素X不同价态金属离子，则低价比高价化合

8、物离子性强，m./b.p. 高： FeCl2 FeCl3； SnCl2 SnCl4 注：都可用离子极化解释 (4) X -离子有一定的配位能力，如PbCl2, AgCl, HgI2可溶于同种金属卤化物。 (5) 某些金属卤化物易水解：如SnCl2、BiCl3、SbCl3 (i)熔沸点由F -I -依次升高，如SiI4 SiBr4 SiCl4 SiF4 (6) 非金属卤化物注意两点：(ii)大多数易溶于水、易挥发。3. HXOx (x=1,2,3,4)及其盐的性质规律: 除氟外，卤素在含氧化合物的氧化值为正值，一般为奇数而且不稳定，其稳定性的规律为： 含氧酸盐 含氧酸 氧化物(可用分子间作用力解释) HClO:1. 制备：2. 结构：其中氯为+1价，羟基为-1价。3. 性质： (i) 是一元极弱酸(10-8数量级)，比碳酸还弱； (ii) 很不稳定，仅仅存在稀溶液中。但若见光也易分解，条件不同，产物也不同： (iii) 强氧化剂，漂白剂。氯气有漂白性的原因就是由于生成次氯酸的缘故。 次氯酸盐比次氯酸稳定，可由氯气在碱性溶液中生成。其溶液也具有氧化性和漂白性。漂白粉的主要其作用的成分就是次氯酸盐： 氯酸盐的水溶液比次氯酸盐稳定，但固体氯酸盐也是强氧化剂。如氯酸钾可用来制炸药、焰火。 其它酸和盐的规律性: (ii) 溴酸、