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文件名称:无机化学:第14章 p 区元素.ppt
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总页数:80 页
更新时间:2025-05-15
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文档摘要

卤族元素的单质皆为双原子分子,固态时为分子晶体,熔点和沸点都比较低。从F2到I2,随着分子体积的增大,分子的变形性依次增大,分子之间的色散力逐渐增大,因而熔点、沸点依次升高。常温下,F2和Cl2是气体,Br2是液体,I2是固体。Cl2容易液化,在常温下加压至600kPa时,氯气即可转化为黄色的液体。固态碘具有较高的蒸气压,容易升华,加热可直接转化为气态碘,利用碘的这一性质,可对粗制碘进行纯化。卤族元素的单质均有颜色,从F2到I2,随着相对分子质量的增大,颜色依次由浅黄、黄绿、红棕到紫黑。卤族元素的单质在水中的溶解度不大。F2与水起剧烈反应,并使水分解放出氧气。Cl2、Br2和I2在有机溶剂中的溶解度比在水中大得多,并呈现一定的颜色。Br2溶于有机溶剂所得溶液的颜色,随浓度增大而从黄到棕红逐渐加深。I2溶于极性有机溶剂时呈现棕红色,溶于非极性有机溶剂中则呈现本身蒸气的紫色。这是由于I2在极性溶剂中形成溶剂化物,而在非极性或弱极性溶剂中以分子存在。I2难溶于水,但易溶于KI溶液中,这主要是由于形成的缘故:卤族元素的单质均有刺激气味,强烈刺激眼、鼻、喉、气管的黏膜,吸入蒸气会引起中毒,使用时应注意安全。(二)化学性质卤族元素的单质都具有氧化性。F2、Cl2和Br2是强氧化剂,I2是一种中等强度的氧化剂。1.与金属单质和非金属单质作用F2可以与所有金属单质直接作用,与铜、镍和镁作用时,生成一层致密的金属氟化物保护膜,阻止金属进一步氧化,因此氟气可以储存在铜、镍、镁或它们的合金制成的容器中。Cl2也可以与大多数金属单质直接作用,但反应不如F2剧烈。Cl2在干燥的情况下不与铁作用,因此可以储存在铁罐中。Br2和I2的反应活性较差,常温下只能与活泼金属单质作用,与其他金属单质在较高温度下发生化学反应。F2几乎能与所有非金属单质直接化合,反应剧烈,常伴随燃烧和爆炸。F2还能与Xe、Kr在一定条件下发生反应。Cl2也可以与除O2、N2及稀有气体外的非金属单质直接化合,但反应不如F2剧烈。Br2和I2的反应活性要差一些。卤族元素的单质都能与氢气直接化合,生成卤化氢。F2在低温和暗处即可与H2化合,并放出大量的热引起爆炸。Cl2与H2在常温下反应缓慢,在强光照射或高温下,反应瞬间完成并可发生爆炸。Br2与H2的反应需加热至648K或在紫外线照射下才能进行。I2与H2的反应则需要更高的温度或催化剂的存在下才能进行,并且一般反应不完全。2.与水反应卤族元素的单质与水发生两类化学反应。第一类反应是卤族元素的单质从水中置换出氧气的反应:第二类反应是卤族元素的单质发生歧化反应:F2的氧化性最强,与水只发生第一类反应,反应非常剧烈。Cl2只有在光照下缓慢与水反应放出O2。Br2氧化水放出O2的反应极其缓慢,需要在碱性条件下进行。I2与水发生第一类反应,而O2却可以将HI氧化,析出I2。Cl2、Br2和I2在碱性条件下与H2O主要发生第二类反应。加酸能抑制歧化反应的进行,而加碱则能促进歧化反应的进行。3.卤素单质的置换反应卤素单质氧化能力大小顺序为:F2>Cl2>Br2>I2而卤素离子的还原能力的大小顺序为:I->Br->Cl->F-F2能氧化Cl-、Br-和I-,置换出Cl2、Br2和I2;Cl2能置换出Br2和I2;而Br2只能置换出I2。(三)卤素单质的制备和用途卤族元素在自然界大多以化合物的形式存在,因此卤素单质的制备一般采用阴离子氧化法。由于氧化剂不能将F-氧化,因此采用电解氟氢化钾和无水氟化氢熔融混合物的方法制备氟气:工业上用电解饱和食盐水溶液制备氯气。实验室通常用二氧化锰与浓盐酸反应制取氯气。工业上利用海水或卤水制取溴。先通氯气于晒盐后留下的苦卤中,将Br-氧化为Br2,然后用空气将Br2吹出,再用Na2CO3溶液吸收吹出的Br2,Br2与Na2CO3溶液反应生成NaBr和NaBrO3:↑↑↑加入硫酸酸化,得到液溴:实验室用Cl2氧化NaBr制备Br2。碘主要从富含I-的海藻中提取。将Cl2通入用水浸取海藻所得的溶液中,把I-氧化为I3,然后用离子交换树脂加以浓缩。氯气是一种重要的化工原料,主要用于合成盐酸、聚氯乙烯、漂白粉、农药、化学试剂等,氯