高中化学 第四章 卤素 课本知识的全面介绍素材 新人教版必修1

第四章卤素

前面我们学习了碱金属元素的有关知识，知道碱金属是几种在原子结构和元

素性质上都具有一定相似性的金属元素。这一章我们将要学习的卤素，则是几种

在原子结构和元素性质上都具有一定相似性的非金属元素，它们包括氟(F)、氯

(C1)、澳(Br)、碘⑴、碳(At)①等五种元素。

卤素及其化合物的用途非常广泛。例如，我们每天都要食用的食盐，主要就

是由氯元素与钠元素组成的氯化物。章图中展示了一些卤素及其化合物的用途。

第一节氯气

氯在自然界以化合态存在。单质氯是在18世纪70年代由瑞典化学家舍勒首

先发现并制得的。

图4-1舍勤(K.f.Scheele,1742—1786)

一、氯气的性质和用途

氯气（CID分子是由2个氯原子构成的双原子分子。在通常情况下，氯气呈

黄绿色。在压强为lOlkPa、温度为-34.6℃时，氯气液化成液氯。将温度继续冷

却到-101C时，液氯变成固态氯。

氯气有毒，并有剧烈的刺激性，人吸入少量氯气会使鼻和喉头的粘膜受到刺

激，引起胸部疼痛和咳嗽，吸人大量氯气会中毒致死。所以，在实验室里闻氯气

气味的时候，必须十分小心，应该用手轻轻地在瓶口扇动，使极少量的氯气飘进

鼻孔（图4-2）。

氯原子的最外电子层上有7个电子，在化学反应中容易结合1个电子，使最

外电子层达到8个电子的稳定结构。氯气是一种化学性质很活泼的非金属单质，

它具有较强的氧化性，能与多种金属和非金属直接化合，还能与水、碱等化合物

起反应。

1.与金属的反应

【实验4-1]用珀期钳夹住一束铜丝，灼热后立刻放入充满氯气的集气

瓶里（图4-3）。观察发生的现象。然后把少量的水注入集气瓶里，用玻璃片盖住

瓶口，振荡。观察溶液的颜色。

可以看到，红热的铜丝在氯气里剧烈燃烧，使集气瓶里充满棕色的烟，这种

烟实际上是氯化铜晶体的微小颗粒。这个反应的化学方程式为：

Cu+Cl2底型CuCL

氯化铜溶于水后，溶液呈蓝绿色。当溶液的浓度不同时，溶液的颜色有所不

同。大多数金属在点燃或灼热的条件下，都能与氯气发生反应生成氯化物。但是,

在通常情况下，干燥的氯气不能与铁起反应，因此，可以用钢瓶储运液氯。

2.与氢气的反应

【实验4-2]在空气中点燃H2,然后把导管伸入盛有C1?的集气瓶中（图

4-4）o观察团在Ch中燃烧时的现象。

图4-4姐在Cl2里燃烧

纯净的也可以在Ch中安静地燃烧，发出苍白色火焰。反应生成的气体是HC1,

它在空气里与水蒸气结合，呈现雾状（图4-4）。

H2+CL皂塑2HC1

氯气与铜、氯气与氢气的反应说明，燃烧不一定要有氧气参加，任何发光、

发热的剧烈的化学反应，都可以叫做燃烧。

在光照条件下，Ch也能与此发生反应，生成HC1。

【实验4-3】把新收集到的一瓶Ch和一瓶丛□对口地放置，抽去瓶口间

的玻璃片，上下颠倒几次，使m和CL充分混合。取一瓶混合气体，用塑料片盖

好，在距瓶约10cm处点燃镁条。观察有什么现象发生。

可以看到，当镁条燃烧时产生的强光照射到混合气体时，瓶中的压和C1?迅

速化合而发生爆炸，把塑料片向上弹起（图4-5）。

图4T小与C4迅速化合而爆炸

HC1具有刺激性气味，极易溶于水。HC1的水溶液叫做氢氯酸，亦称盐酸。

3.与水反应

氯气溶解于水，在常温下，1体积水约溶解2体积的氯气。氯气的水溶液叫

“氯水”，氯水因溶有氯气而呈黄绿色。溶解的氯气部分能够与水起反应，生成

盐酸和次氯酸。

CL+H20=Ha+HC10

次氯酸

次氯酸不稳定，容易分解放出氧气。当氯水受到日光照射时，次氯酸的分解

速率加快（图4-6）o

图4-6室水受光照的实验

次氯酸是一种强氧化剂，能杀死水里的病菌，所以，自来水常用氯气（在1L

水中通入约0.002gClJ来杀菌消毒。次氯酸的强氧化性还能使染料和有机色质褪

色（见彩图），可用作棉、麻和纸张等的漂白剂。

【实验4-4]取干燥的和湿润的有色布条各一条，分别放入两个集气瓶

中，然后通入Cb（图4-7）。观察发生的现象。

a:千像的有色布条b：温闰的有色布条

图4-7次氯酸的谭白作用

可以看到，干燥的布条没有褪色，而湿润的布条却褪色了。

讨论

Ch可以使湿润的布条褪色，不能使于燥的布条褪色，这个事实说明了什么？

4.与碱的反应

氯气与碱溶液起反应，生成次氯酸盐、金属氯化物和水。

2NaOH+Cl2=NaClO+NaCl+H2O

次氮酸钠

次氯酸盐比次氯酸稳定，容易储运。市售的漂粉精和漂白粉的有效成分就是

次氯酸钙。工业上生产漂粉精，是通过氯气与石灰乳作用制成的。

2Ca(OH)2+2C12=Ca(C10)2+CaCl2+2H2O

次氯酸钙

在潮湿的空气里，次氯酸钙与空气里的二氧化碳和水蒸气反应,生成次氯酸。

所以漂粉精和漂白粉也具有漂白、消毒作用。

Ca(C10)2+C02+H20=CaC031+2HC1O

氯气是一种重要的化工原料。氯气除用于消毒、制造盐酸和漂白剂外，还用

于制造氯仿等有机溶剂和多种农药。

图4-8氯气、谢蒋等用于游泳池的消毒

二、氯气的实验室制法

在实验室里，氯气可以用浓盐酸与二氧化锌起反应来制取。

【实验4-5】如图4-9所示，在烧瓶里加入少量MnOz粉末，通过分液漏

斗向烧瓶中加入适量密度为L19g/cm：’的浓盐酸，缓缓加热，使反应加速进行。

观察实验现象。用向上排空气法收集Cl2,多余的CL用NaOH溶液吸收。

这个反应的化学方程式是：

4HC1(浓)+MnO2=A=MnCl2+2H20+Cl2t

三、氯离子的检验

氯气能与很多金属反应生成盐，其中大多数盐能溶解于水并电离出氯离子。

在初中化学里，我们学过盐酸的鉴别方法，对于可溶性氯化物中的氯离子，也可

以采用类似的方法进行检验。

*【实验4-6]向分别盛有稀盐酸、NaCl溶液、N&C03溶液的三支试管里,

各加入几滴AgN()3溶液。观察发生的现象。再滴入几滴稀硝酸，有什么变化？

可以看到，三支试管里都有沉淀生成，前两支试管中的白色沉淀不溶于稀硝

酸，这是AgCl沉淀；第三支试管中的沉淀溶解于稀硝酸，这是AgEOs沉淀。前

两支试管里发生的离子反应是相同的，可用同一离子方程式表示：

Cl+Ag=AgClI

第三支试管里发生的离子反应是：

+

CO^+2Ag=Ag2CO3l

Ag2cO3溶于稀硝酸：

4

Ag2C03+2H=2Ag+C021+H,0

显然，溶液中如果有CO,存在，用AgNC)3溶液检验CT的实验就

会受到干扰。因此，在用AgNOs溶液检验C1时，可先在被检验的溶液

中滴入少量稀硝酸，将其酸化，以排除CO：等的干扰。然后，再滴入

AgNO：,溶液，如产生白色沉淀，则可判断该溶液中含有C1。

第一节氯气«习题

一、填空题

1.氯的原子结构示意图为o在化学反应中氯原子易得个电子,

形成个电子的稳定结构，氯气通常作剂。制取氯气时常用法收集，

多余的氯气用吸收。

2.新制备的氯水显色，说明氯水中有分子存在。向氯水中滴

入几滴AgNOs溶液，立即有______生成，说明氯水中有存在。蓝色石蕊试

纸遇到氯水后，首先变红，但很快又褪色，这是因为o氧水经光照后，黄

绿色逐渐消失，并放出无色的气，该反应的化学方程式是o

二、选择题

1.下列关于氯气的描述中，正确的

是

[]

A.CL以液态形式存在时可称作氯水或液氯

B.红热的铜丝在氯气中燃烧，生成蓝色固体CuCh

C.有氯气参加的化学反应必须在溶液中进行

D.钠在氯气中燃烧生成白色固体NaCl

2.下列物质中，属于纯净物的

是

[]

A.氯水

B.氯化氢

C.液氯

D.漂粉精

3.下列物质中，不能使有色布条褪色的

是

A.次氯酸钠溶液

B.次氯酸钙溶液

C.氯水

D.氯化钙

4.下列各组离子中，能在溶液中大量共存的

是[]

A.Ba"、CT、Na\SO：

B.Ag\NO襄K\CO：-

C.Cu2\Cl\Ag\OH

D.Na\OH\K+、S。：

5.在下列各用途中，利用了物质的氧化性的

是[]

A.用食盐腌渍食物

B.用盐酸除去铁钉表面的铁锈

C.用汽油擦洗衣料上的油污

D.用漂粉精消毒游泳池中的水

三、下列说法是否正确？为什么？

1.氯水的pH小于7o

2.燃烧不一定要有氧气参加，任何发光放热的剧烈的化学反应都可以叫做

燃烧。

3.氯气不能使干燥的有色布条褪色，液氯能使干燥的有色布条褪色。

4.氯气、氯水和盐酸中都含有氯元素，所以它们都呈黄绿色。

四、某白色粉末由KC1、K2c。3、(NH)2so八NHC1和BaCk五种物质中的三种

混合而成。将该粉末溶于水时，有白色沉淀产生。过滤后，滤液为无色溶液。用

稀硝酸处理所得沉淀，部分沉淀溶解并有气泡产生。向滤液中滴加AgNO：；溶液，

产生白色沉淀，再加稀硝酸，白色沉淀不溶解。试判断该白色粉末中含有哪些物

质，写出有关的化学方程式和离子方程式。

五、完成下列物质间转化的化学方程式

CuCl2NaCl

②⑤

HC10Cl2HCl-^*CaCl2CaCO3

④⑨

⑥

AgCl

六、根据漂白粉的性质，说明漂白粉存放应注意的事项。

七、计算题

1.某软锦矿石中MnO?的质量分数为78%,如果其他成分不与浓盐酸反应,

则150g此矿石与足量浓盐酸反应，制得的氯气在标准状况下的体积是多少？

2.2.0mL密度为1.03g/cma的盐酸（质量分数为6.0%）与足量AgNQ,溶液反

应，计算生成的AgCl的质量和物质的量。

第二节卤族元素

氟、氯、澳、碘等元素在原子结构和元素性质上具有一定的相似性，化学上

常把它们放在一起研究，统称为卤族元素，简称卤素。

图4-10卤族元素的原子结构

和原子大小示意图

在这一节里，我们将从原子结构和元素性质的关系等方面来研究这几种元

素。

卤族元素原子的最外电子层上都有7个电子，但它们的核外电子层数却各不

相同，按氟、氯、溟、碘的顺序依次增多。相应地，它们的原子半径也按氟、氯、

澳、碘的顺序依次增大，分别为的071nm,0.099nm,0.114nm和0.133nm。

我们知道，元素的性质与原子的结构有密切的关系。那么，卤族元素原子结

构上的这种相似性与递变性，如何反映在元素性质上呢？

一、卤素单质的物理性质

卤素在自然界都以化合态存在，它们的单质可由人工制得。表4T中列出了

卤族元素单质的主要物理性质。

从表4-1中可以看出，卤素的物理性质有较大差别。在常温下，氟、氯是气

体，漠是液体，碘是固体。它们的颜色由淡黄绿色到紫黑色，逐渐变深。氟、氯、

澳、碘在常压下的沸点和熔点也依次逐渐升高。

表4-1卤族元素单黄的物理性质

元素元素核电颜色和状态熔点沸点溶解度

单质密度

名称符号荷数（常态）（100g水中）

氟F9F2淡黄绿色气体1.69g/L-219.6-188.1与水反应

Cl3

氯C1172黄绿色气体3.214gflL-101-34.6226cm

3

溟Br35Br2深红棕色液体3.119g/cm-7.258.784.16g

碘I5312紫黑色固体4.93gfcm3113.5184.40.029g

【实验4-7】观察澳的颜色和状态。

漠是深红棕色的液体，很容易挥发，应密闭保存。如果把澳存放在试剂瓶里,

需要在瓶中加一些水，以减少挥发。

【实验4-8】观察碘的颜色、状态和光泽。取内装碘晶体且预先密封好

的玻璃管，用酒精灯微热玻璃管盛碘的一端，观察管内发生的现象。

我们在实验中可以观察到，碘被加热时，不经熔化就直接变成紫色蒸气，蒸

气遇冷，重新凝聚成固体。这种固态物质不经液态而直接变成气态的现象，叫做

升华。

澳和碘在水中的溶解度较小，但却比较容易溶解在汽油、苯、四氯化碳、酒

精等有机溶剂中。医疗上用的碘酒，就是溶有碘的酒精溶液。

图4-11腆的升华实蛉

二、卤素单质的化学性质

讨论

根据卤素的原子结构，试推测氟、氯、澳、碘在化学性质上应表现出的相似

性与递变性。

我们知道，氯原子的最外电子层上有7个电子，在化学反应中容易得到1

个电子，形成8个电子的稳定结构，因此，化学性质很活泼。氟、浪、碘与氯相

似，它们的原子最外电子层上也有7个电子，它们的化学性质（如与氢气、水的

反应）应与氯有很大的相似性。但是，由于它们的核外电子层数各不同，这就使

得它们的原子核对外层电子的引力不同。原子半径小的，最外层电子受核的引力

较强，其得电子的能力也较强，即氧化性较强。反之，原子半径大的，最外层电

子受核的引力较弱，其得电子的能力也较弱，即氧化性较弱。因此，随着氟、氯、

澳、碘原子的核外电子层数依次增多，它们在化学性质上应表现出氧化性逐渐减

弱的趋势。

下面，通过比较卤素的一些反应来看我们所作的上述推测是否正确。

1.卤素与氢气的反应

氟与氢气的反应比氯与氢气的反应剧烈得多，不需要光照，在暗处就能剧烈

化合并发生爆炸，生成的氟化氢很稳定。

H2+F2=2HF

氟化氢

漠与氢气的反应则不如氯与氢气的反应剧烈，在加热至500c时才能发生反

应，生成的漠化氢也不如氯化氢稳定。

H2+Br2^^=2HBr

浪化氢

碘与氢气的反应更不容易发生，要在不断加热的条件下才能缓慢进行，而且

生成的碘化氢很不稳定，同时发生分解。

H2+U幺2Hl

碘化氢

通常我们把向生成物方向进行的反应叫做正反应，把向反应物方向进行的反

应叫做逆反应。像这种在同一条件下，既能向正反应方向进行，同时又能向逆反

应方向进行的反应叫做可逆反应。在化学方程式里，用两个方向相反的箭头代替

等号来表示可逆反应。

从卤素与氢气反应的事实可以看出，氟、氯、澳、碘随着核电荷数的增多、

原子半径的增大，它们与氢气反应的剧烈程度逐渐减弱，所生成的氢化物的稳定

性也逐渐降低。

2.卤素与水的反应

氯气与水的反应在常温下就能进行，生成盐酸和次氯酸。氟遇水则发生剧烈

反应，生成氟化氢和氧气。澳、碘与水反应都可以生成相应的氢卤酸和次卤酸，

但滨与水的反应比氯气与水的反应更弱一些；碘与水只能微弱地进行反应。

氟、氯、澳、碘与水反应的剧烈程度随着核电荷数的增多、原子半径的增大

而减弱。

3.卤素单质间的置换反应

在卤素与氢气和水的反应中，已经表现出氟、氯、溟、碘在化学性质上的一

些相似性和递变性，现在，再通过卤素单质间的置换反应来比较它们氧化性的相

对强弱。

【实验4-9]将少量新制的饱和氯水分别注入盛有NaBr溶液和KI溶液

的试管中，用力振荡后，再注入少量四氯化碳，振荡。观察四氯化碳层和水层颜

色的变化。

【实验4-10】将少量滨水注入盛有KI溶液的试管中，用力振荡后，再

注入少量四氯化碳。观察四氯化碳层和水层颜色的变化。

四氯化碳层和水层颜色的变化，说明氯可以把澳和碘分别从澳化物和碘化物

中置换出来；澳可以把碘从碘化物中置换出来。

上述各反应的化学方程式分别表示如下：

2NaBr+Cl2====2NaCl+Br2

2KI+C12====2KC1+I2

2KI+Br2====2KBr+I2

这就是说，在氯、澳、碘这三种元素里，氯的氧化性强于澳，澳的氧化性强

于碘。实验证明，氟的氧化性比氯、澳、碘都强，能把氯等从它们的卤化物中置

换出来。即氟、氯、澳、碘的氧化性随着核电荷数的增加、原子半径的增大而减

弱。

氧化性逐渐减弱

E14-12卤素单质的氧化性顺序

从卤素与氢气、水的反应现象的比较，以及卤素单质间的置换反应，说明前

边我们对卤素在化学性质上应表现出的相似性和递变性的推测是正确的。

碘除了具有卤素的一般性质外，还有一种化学特性，即与淀粉的反应。

【实验4-11】在装有少量淀粉溶液的试管中，滴入几滴碘水。观察溶液

颜色的变化。

可以看到淀粉遇碘呈现出特殊的蓝色。碘的这一特性可以用来检验碘的存

在。

三、含卤化合物的主要用途

卤素的化学性质非常活泼，能与很多单质和化合物反应，因此，含卤化合物

的种类非常多。这里只简单介绍几种与日常生活和人体健康有关的卤化银和碘化

合物的一些知识。

1.卤化银

【实验4-12]将少量AgNOs溶液分别滴入盛有NaCl溶液、NaBr溶液和

KI溶液的三支试管中，观察并比较三支试管中发生的现象。再向三支试管中各

加入少量稀硝酸，观察有什么变化？

可以看到，在三支试管里分别有白色、浅黄色、黄色的沉淀生成。而且，这

三种沉淀都不溶于稀硝酸。

在上述反应中，三支试管里的Cl、Br\F分别与Ag+反应，生成了相应的不

溶性卤化银。

cr+M+z^%

氯化银（白色）

Br-+Ag+=AgBr1

浪化银（浅黄色）

Agll

碘化银（黄色）

卤化银都有感光性，在光的照射下会发生分解反应。例如,

2AgBr近遮2Ag+Bn

卤化银的这种感光性质，常被用于制作感光材料。

照相用的胶卷和相纸上都有一层药膜，其感光物质的主要成分是分散于明胶

层中的澳化银。在拍照时，胶片上的澳化银即发生分解反应（即我们常说的感光），

用显影剂和定影剂处理后，就可以得到明暗程度跟实物相反的底片。而后使相纸

通过底片感光，再经过显影、定影处理，就可得到明暗程度跟实物一致的照片了。

在人工控制气象方面，碘化银起着重要的作用。在必要的情况下，向空中播

撒碘化银微粒，可达到人工降水（雨、雪）等目的。

图4-13飞机若洒耍化银微粒

2.碘化合物的主要用途

碘酸钾、碘化钾等含碘的化合物，不仅是我们在实验室中常用的化学试剂，

而且也能供给人体必不可少的微量元素一一碘。

碘有极其重要的生理作用，人体中的碘主要存在于甲状腺内。甲状腺内的甲

状腺球蛋白是一种含碘的蛋白质，是人体的碘库。一旦人体需要时，甲状腺球蛋

白就很快水解为有生物活性的甲状腺素，并通过血液到达人体的各个组织。

甲状腺素是一种含碘的氨基酸，它具有促进体内物质和能量代谢、促进身体

生长发育、提高神经系统的兴奋性等生理功能。

人体中如果缺碘，甲状腺就得不到足够的碘，甲状腺素的合成就会受到影响，

使得甲状腺组织产生代偿性增生，形成甲状腺肿（即我们常说的大脖子病）。甲状

腺肿等碘缺乏病是世界上分布最广、发病人数最多的一种地方病。我国是世界上

严重缺碘的地区，全国有约四亿多人缺碘。1990年9月，71个国家的政府首脑

签署了《九十年代儿童生存、保护和发展世界宣言》和《行动计划），把在2000

年全球消除碘缺乏病作为主要目标。

人体一般每日摄入0.Img〜0.2mg碘就可以满足需要。在正常情况下，人们

通过食物、饮水及呼吸即可摄入所需的微量碘。但在一些地区，由于各种原因，

水和土壤中缺碘，食物中的含碘量也较少，造成人体摄碘量少。有些地区由于在

食物中含有阻碍人体吸收碘的某些物质，也会造成人体缺碘。

碘缺乏病给人类的智力与健康造成了极大的损害，对婴幼儿的危害尤其严

重。因为严重缺碘的妇女，容易生出患有克汀病和智力低下的婴儿。克汀病的患

儿身体矮小、智力低下、发育不全，甚至痴呆，即使是轻症患儿也多有智力低下

的表现。1991年，我国政府向全世界做出了“到2000年在全国消灭碘缺乏病”

的庄严承诺。

为了防止碘缺乏病，各国都采取了一些措施。例如，提供含碘食盐或其他含

碘的食品，食用含碘丰富的海产品等，其中以食用含碘食盐最为方便有效。我国

政府为了消除碘缺乏病，在居民的食用盐中均加入了一定量的碘酸钾，以确保人

体对碘的摄入量。

值得注意的是，人体摄入过多的碘也是有害的，因此，不能认为高碘的食物

吃得越多越好，要根据个人的身体情况而定。

第二节卤族元素・习题

一、填空题

1.卤素原子最外层的电子数都是个，在化学反应中卤素原子容易得

到个电子。在卤化物中，卤素最常见的化合价是价。

2.在卤族元素中，氧化性最强的是,原子半径最小的是o

*3.有些牙膏中添加有少量氟化钠，写出氟化钠溶于水的电离方程式0

刷牙时氟化钠与牙齿中的矿物质一一羟基磷灰石［Ca5(PO.,)30H］反应生成氟磷灰

石［Ca5(PO，F］,氟磷灰石具有良好的抗酸作用，能防止牙缝中食物残渣发酵生

成的有机酸腐蚀牙齿，从而达到防治龈齿的目的。写出生成氟磷灰石反应的化学

方程式o

二、选择题

1.下列关于卤族元素的说法中，不正确的

是［

A.单质的熔点和沸点随核电荷数的增加逐渐升高

B.单质的颜色随核电荷数的增加逐渐加深

C.单质的氧化性随核电荷数的增加逐渐增强

D.氢化物的稳定性随核电荷数的增加逐渐增强

2.下列物质中，能使淀粉碘化钾溶液变蓝的

是[]

A.氯水

B.碘水

C.KBr

D.KI

3.向含有NaBr和KI的混合溶液中通入过量的C1,充分反应。将溶液蒸干,

并灼烧所得的物质，最后剩余的固体物质

是

[]

A.NaCl和KI

B.NaCl、KC1和上

C.KC1和NaBr

D.KC1和NaCl

4.将某元素的单质0.Imol与Ch充分反应后，生成物的质量比原单质的质

量增加了7.1g,这种元素可能

是

]

A.Cu

B.Zn

C.Na

D.Al

三、现有K2c(VNaOH、CuCb、AgNO：,四种溶液，分别置于A、B、C、D四支

试管中并进行下述实验：

1.将A、B混合，产生蓝色沉淀。

2.将A、B混合，产生白色沉淀，加入稀硫酸，沉淀不溶解。

3.将C、D混合，产生白色沉淀，加入稀硝酸，沉淀溶解，且有气泡产生。

根据以上现象判断A、B、C、D试管中各是什么溶液，写出有关反应的化学

方程式或离子方程式。

四、问答题

1.滨水长期存放，橙色会消失。试分析产生这种现象的原因。

2.将酒和碘酒分别滴在两片土豆片上，可观察到什么现象，试解释原因。

五、在实验室中常用HN03的质量分数为65%、密度为L4g/cn?的浓硝酸。

计算：

1.此浓硝酸中HNQ,的物质的量浓度。

2.配制100mL3.Omol/L的硝酸,所需浓硝酸的体积。

第三节物质的量应用于化学方程式的计算

我们知道，物质是由原子、分子或离子等粒子组成的，物质之间的化学反应

也是这些粒子按一定的数目关系进行的。化学方程式可以明确地表示出化学反应

中这些粒子数之间的数目关系。这些粒子之间的数目关系，也就是化学计量数(v)

①的关系。例如，

2Hz+02

2HQ

化学计量数v之

比2:

1：2

扩大6.02X1033倍2X6.02X1023:1X6,02X1023：2X6.02XI。23

物质的量之

比2mol

:Imol2mol

从这个例子中，我们可以看出，化学方程式中各物质的化学计量数之比，等

于组成各物质的粒子数之比，因而也等于各物质的物质的量之比。因此，将物质

的量(n)、摩尔质量(M)、摩尔体积(V.)、物质的量浓度(c)等概念应用于化学方

程式进行计算时，对于定量的研究化学反应中各物质之间的量的关系，会更加方

便。

【例题1】完全中和0.lOmolNaOH需要H2SO」的物质的量是多少？所需

HzSO,的质量是多少？

［解】2NaOH+HZSO4=Na2SO4+2H2O

21

O.lmoln(HaSO4)

y(NaOH)n(NaOH)

KH2SO4)n(H2SO4)

1x0.10mol

n(HSO)=

242

=0.05mol

H2sol的相对分子质量是98,膝0,的摩尔质量是98g/mol，H2soe勺质量:

m=M•n

=0.05molX98g/mol

=4.9g

答:完全中和0.WmolNaOH需要0.05moi"SO”所需H2SO4的质量为4.9g。

【例题2】将30gMnOz的质量分数为76.6%的软电孟矿石与足量12moi/L

浓盐酸完全反应(杂质不参加反应)。计算：

(1)参加反应的浓盐酸的体积。

⑵生成的C12的体积(标准状况)o

【分析】根据题目中所给的已知条件，可先计算出参加反应的MnO?的物

质的量n(MnOj,然后根据化学反应中各物质之间的化学计量数之比，计算出参

加反应的浓盐酸的体积V［HC1(aq)］和生成的CL的体积V(Ck)。

【解】(DMnO?的摩尔质量为87g/mol。

m(铁橘矿石)•w(MnO2)30gx76.6%

n(MnO)=

287g•mol-1

M(MnO2)

=0.26mol

4HC1(浓)+MnO?=^MnCl2+2H2O+Cl2f

41

12mol/LXV[HC1(aq)]0.26mol

4x0.26mol

V[HCl(aq)]=

1x12mol♦IT1

=0.087L(2)

(2)4HC1(浓)+MnO2=^=MnCl2+2H2O+Cl2t

Imol

22.4L

0.26mol

V(C12)

、0.26molx22.4L

v(a)=—————

2Imol

=5.8L

答：参加反应的浓盐酸的体积为0.087L,生成Ch的体积在标准状况下为

5.8L0

[例题3]400mL某浓度的NaOH溶液恰好与5.8LCb(标准状况)完全反应,

计算：

(1)生成的NaClO的物质的量。

(2)该溶液中NaOH的物质的量浓度。

【解】2NaOH+Cl2=NaCl+NaC10+H20

2mol22.4L

Imol

c(NaOH)X

0.40L5.8L

n(NaC10)

八、…58LxImol

(l)n(NaClO)=—————

=0.26mol

5.8Lx2mol

⑵c(NaOH)=

0.40Lx22.4L

=1.3mol/L

答：（1）生成的NaClO的物质的量为0.26mol。

（2）该溶液中NaOH的物质的量浓度为1.3mol/Lo

第三节物质的量应用于化学方程式的计算-习题

一、填空题

1.Ch与Mg反应生成MgCl”如果反应中有0.5molCk被还原，被氧化的Mg

的物质的量是,氧化剂得到的电子总数是o

2.完全中和66mLHCl的质量分数为20%的稀盐酸（密度为1.10g/cm3）,需

NaOHmolo

3.3.IgNa?。恰好与50mLH2sOi溶液完全反应，该溶液中H2S04的物质的量浓

度为mol/Lo反应后生成Na2s0“g。

4.物质的量相同的AgNO：、分别与物质的量浓度相同的NaCl溶液和A1CL溶

液反应，所消耗NaCl溶液和A1CL溶液的体积比是,生成的沉淀质量比

是。

5.向15mL0.Imol/L的H2soi溶液中，加入15mL0.Imol/L的NaOH溶液后,

反应混合液呈_____性。

6.质量分数为10%、密度为1.07g/cn?的HzSO,溶液中HBO,的物质的量浓

度是o250mL该H2soi溶液与过量的铁屑充分反应，可制得乩L（标

准状况）。将生成的FeSO」配制成500mL溶液，所得溶液中FeSO,的物质的量浓度

是mol/Lo

二、选择题

1.W0.ImolNaCl和0.ImolMgCL配成1L混合液，此溶液中C1的物质的量

浓度是[]

A.0.Imol/L

B.0.2mol/L

C.0.3mol/L

D.0.05mol/L

2.完全中和相同体积、相同物质的量浓度的氢氧化钠溶液，并使生成正盐,

需要相同物质的量浓度的盐酸、硫酸、磷酸的体积比

是

[]

A.6：3：2

B.6：2：3

C.3：2：1

D.1：2：3

3.将5mL0.4moi/LAgNQ,溶液与10mL0.3moi/LBaCk溶液混合。反应后，溶

液中离子浓度最大的是[]

A.Ag+

B.NO3

C.Ba?+

D.Cl

4.相同物质的量的Mg和Al分别与足量的盐酸反应，所生成的氢气在标准

状况下的体积比是[]

A.24：27

B.1：1

C.3：2

D.2：3

5.50mLBaCh溶液所含Cl,可被20mL0.5moi/L的AgNO&溶液完全沉淀，则

原溶液中BaCk的物质的量浓度

是

[]

A.0.8mol/L

B.0.2mol/L

C.0.Imol/L

D.Imol/L

6.LOgH,在空气中完全燃烧，需要标准状况下的空气的体积

为[]

A.5.6L

B.11.2L

C.26.7L

D.30.8L

7.向lOmLNa2soi溶液中加入过量的BaCl?溶液，得到1.17g沉淀，原溶液中

Na'的物质的量浓度是[]

A.1.Omol/L

B.2.Omol/L

C.0.50mol/L

D.0.025mol/L

三、计算题

1.用足量的NaOH溶液将448mLek（标准状况）完全吸收，计算生成的NaClO

的物质的量。

2.将2.36g干燥的KCIO3和MnO2的混合物加热至反应完全，得到480mL（标

准状况）。2。计算原混合物中KC1Q,的质量分数。

3.将36mLKBr和KI的混合溶液分为二等份。向其中一份通入足量Cb，完

全反应后蒸发溶液至干，灼烧所得物质，得到6.1g固体残留物。测得另一份混

合液中I的浓度为0.86mol/L。计算：

(1)固体残留物中含有什么物质？

(2)原溶液中含有KBr的质量是多少？

(3)反应完全时消耗CL的体积(标准状况)是多少？

选学

海水资源及其综合利用

一、海水资源

一望无垠的蔚蓝色海洋，它的面积究竟有多大呢？据测算，地球的总面积约

为5.1X109km2,海洋的总面积约为3.6X10W,约占地球总面积的71%。如果

从太空中观察地球，将会看到地球上有七片陆地“漂浮”在一大片蓝色的海洋之

中。

海洋是美丽的，也是富饶的。在海洋里生长繁衍着无数的水生生物，可供人

类食用。在海洋的底部蕴藏着丰富的矿藏。据调查，在海洋底部蕴藏的石油约有

1.3X10%,约占世界可开采石油贮量的45%。在海洋的底部覆盖着3X10”的

镒结核，其中含有Mn、Fe、Cu、Co、Ni等55种金属元素和非金属元素。在海洋

的底部还覆盖着约3X10%的磷钙石，如果再算上海洋底部深处的矿藏，那就更

加丰富了。

不仅在海洋的底部蕴藏着丰富的矿藏，海水本身也是一个巨大的化学资源的

宝库。按目前的测定，在海水中含有80多种元素。海水中不同元素的浓度相差

较大，除了Cl、Na、Mg、S、Ca、K等元素的浓度较高外，许多元素的浓度都较

低，有些甚至非常低。但由于海水的总量非常大，所以，海洋中各种元素的总贮

量仍是极为可观的。例如，在每吨海水中仅含有4X10%黄金，而海水中黄金的

总贮量则约为5Xl(rt,这是一笔相当巨大的财富。特别值得一提的是，作为核

燃料的U(铀)，虽然在每吨海水中只含有3.3X103g,但它的总贮量却有4.5X

101°t,相当于陆地上铀矿贮量的4500倍。随着原子能工业的迅速发展，铀的消

耗量日益增大，陆地上的铀矿资源会逐渐枯竭，那时，人类将主要从海洋中寻求

铀的资源。

在海水中所含的元素，大部分以盐的形式存在，所以，在海水中盐的总贮量

是非常大的，约有5X10%,其中主要是NaCl、MgCb、MgSO』、CaS0«等。如果将

海水中的这些盐都提取出来，平铺在地球的陆地上，可以使陆地增高150m。

在海水的各种成分中，水的数量是最大的，约为1.4X10%。由于海水中溶

解了大量的盐，所以，它既不能直接饮用，也不能直接用于农业生产。我们知道，

水是人类生存和社会发展的必要条件之一，人类生活和工农业生产等都需要消耗

大量的水。但地球上的淡水资源有限，仅约占地球总水量的1%。有的国家和地

区极度缺水，影响了人类的生活和社会的发展，如能将海水加以“淡化”（将海

水中的盐分除去），就能为人类提供极其丰富的水源。

我国是一个海域辽阔的国家，在这些辽阔的海域中，蕴藏着非常丰富的化学

资源。

表4-2我国逊、黄、东、南海海水所含主要元素

元素符号元素总量/t元素符号元素总量/t

03.35X1015I2.3X108

H0.4X1015Fe0.4x10®

C17.2X1013Sn1.1X107

Na4.0x1013Cu1.1x10T

Mg0.5X1013Ni0.8x10T

s0.3x1013Al0.8x10T

Ca0.2x1013Mn0.8x10T

K0.1X1013Ti0.4X10T

115

Br2.5xIOAg1.4x10

F0.5XIO10Ba0.8X107

4

P2.7x108Au1.5XIO

海洋虽然是一个巨大的化学资源宝库，但到目前还没有充分加以利用。许多

年来，各国的科学家们为了探索开发海水中的化学资源的方法，花费了很多的心

血。由于开发海洋资源所需的技术比较复杂，成本也较高，因此，目前海洋资源

中能得到工业规模开发的，主要是含量较高、技术难度不太大的几种产品，如

NaCl、KCKMgCb、Bm、L等。

二、海水资源的综合利用

1海盐生产与苦卤的综合利用

目前，海盐生产的方法主要有太阳能蒸发法、电渗析法等，其中以太阳能蒸

发法最为古老、也最为普遍。

太阳能蒸发法，又称盐田法，就是把海水引入盐田，利用日光、风力蒸发浓

缩海水，使其达到饱和而让食盐结晶出来。

利用食盐晶体析出后所得苦卤（海水晒盐析出食盐后的母液），可制取KC1、

MgCk、BQ等一系列化工产品。

苦卤的化学成分一般来说主要含有NaCl、MgCL，其次是MgSO,和KC1,MgBr2

的质量分数较低（图4-15）o工业上一般是利用这些物质在不同温度时溶解度的

差异，将它们分离制取的。

2.海水淡化和海水的综合利用

通过从海水中提取淡水或从海水中分离出盐分，都可以达到淡化海水的目

的。海水淡化的方法已有几十种，主要的有蒸储法、电渗析法、离子交换法等。

其中蒸储法的历史最久，技术和工艺也比较完善，是目前海水淡化的主要方法。

在海水淡化中，一个亟待解决的问题是能耗大、成本高，这在很大程度上限

制了海水淡化的发展。为了降低成本，海水淡化正在向多技术、多目的、综合利

用的方向发展。例如，能源技术与淡化技术相结合，海水淡化与化工生产相结合,

等等。

图4-16海水蒸13原理示意图

太阳能

海水

图4-17太阳能蒸发原理示意图

实践结果表明，一座日产lOOOOOt淡水的工厂,可生产440tNa2so_10HQ,

500tMg(OH)2,100tCaC03,800tNaClo这种海水综合利用的联合工业体系(图

4-18),不仅可以降低成本，还可使海水资源得到充分利用。

!S4-i8降水蛛合利用源台工业惨羡一朝

目前我国海水资源的综合利用，以及从海水中直接提取Be、K等还处在发

展中，海水中大量的宝藏还有待于进一步的开发。随着科学技术的进步，我国海

水资源的开发和利用，必将为我国的经济建设提供越来越多的重要物质。

本章小结

一、卤族元素的原子结构

元素名称氯浪碘

元素符号FC1BrI

核电荷数9173553

最外层电子数7777

核外电子层数2345

原子半径的变化_____

二、卤族元素的化学性质及其变化规律

卤族元素都具有较强的氧化性，其中氟的氧化性最强，氯、漠、碘随着其原

子半径的增大，氧化性逐渐减弱。

ClBr12

化学式F222

物颜色淡黄绿色黄绿色深红棕色紫黑色

理状态气体气体液体固体

性密度1.69观3.2恤3.119g/cm34.93g/cm3

逐渐?1

质熔点、沸点变化——>

在冷暗处就能在强光照射下在高温下较缓持续加热缓慢

剧烈化合而爆剧烈化合而爆慢地化合性成地化合，生成的

与口2反应炸，生成的HF炸，生成的HC1的HBr较不稳HI很不稳定，

很稳定较稳定同时发生分解

化

学迅速反应，放出与水反应，生成与水反应，但反与水只起微弱

性与H2。反应02HC1和HC10应较氮弱的反应

质

能把氯、溟、碘能把溟、碘从它能把碘从其卤不能把其他卤

从它们的卤化们的卤化物中化物中置换出素从它们的卤

置换反应

物中置换出来置换出来来化物中置换出

来

复习题

一、填空题

1.卤族元素包括,它们的原子的最外电子层有个电子。