卤族元素知识点详细总结
发布时间:2020-05-29 23:29:31
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卤族元素性质
复习重点
1。卤素单质在物理性质和化学性质上的主要差异及递变规律;
2。卤族元素的化合物性质的递变性;
3。卤化银的性质、用途及碘与人体健康的关系。
4。重点考查卤素性质的变化规律。
1。氯气
[氯气的物理性质]
(1) 常温下,氯气为黄绿色气体。加压或降温后液化为液氯,进一步加压或降温则变成固态氯。
(2) 常温下,氯气可溶于水(1体积水溶解2体积氯气)。
(3) 氯气有毒并具有强烈的刺激性,吸入少量会引起胸部疼痛和咳嗽,吸入大量则会中毒死亡。因此,实验室闻氯气气味的正确方法为:用手在瓶口轻轻扇动,仅使少量的氯气飘进鼻孔。
[氯气的化学性质]
氯原子在化学反应中很容易获得1个电子。所以,氯气的化学性质非常活泼,是一种强氧化剂。
(1) 与金属反应:Cu + C12CuCl2
● 实验现象:铜在氯气中剧烈燃烧,集气瓶中充满了棕黄色的烟。一段时间后,集气瓶内壁附着有棕黄色的固体粉末。向集气瓶内加入少量蒸馏水,棕黄色固体粉末溶解并形成绿色溶液,继续加水,溶液变成蓝色。
2Na + Cl22NaCl 实验现象:有白烟产生。
说明 :①在点燃或灼热的条件下,金属都能与氯气反应生成相应的金属氯化物。其中,变价金属如(Cu、Fe)与氯气反应时呈现高价态(分别生成CuCl2、FeCl3)。
②在常温、常压下,干燥的氯气不能与铁发生反应,故可用钢瓶储存、运输液氯。
③“烟”是固体小颗粒分散到空气中形成的物质。如铜在氯气中燃烧,产生的棕黄色的烟为CuCl2晶体小颗粒;钠在氯气中燃烧,产生的白烟为NaCl晶体小颗粒;等等。
(2)与氢气反应。H2 + Cl2 2HCl
注意:①在不同的条件下,H2与C12均可发生反应,但反应条件不同,反应的现象也不同。点燃时,纯净的H2能在C12中安静地燃烧,发出苍白色的火焰,反应产生的气体在空气中形成白雾并有小液滴出现;在强光照射下,H2与C12的混合气体发生爆炸。
②物质的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,都属于燃烧。如金属铜、氢气在氯气中燃烧等。
③“雾”是小液滴悬浮在空气中形成的物质;“烟”是固体小颗粒分散到空气中形成的物质。要注意“雾”与“烟”的区别。
④H2与Cl2反应生成的HCl气体具有刺激性气味,极易溶于水。HCl的水溶液叫氢氯酸,俗称盐酸。
(3)与水反应。 C12 + H2O =HCl + HClO 离子方程式: Cl2 + H2O =H+ + Cl- + HClO
说明:①C12与H2O的反应是一个C12的自身氧化还原反应。其中,Cl2既是氧化剂又是还原剂,H2O只作反应物。
②在常温下,1体积水能溶解约2体积的氯气,故新制氯水显黄绿色。同时,溶解于水中的部分C12与H2O反应生成HCl和HClO,因此,新制氯水是一种含有三种分子(C12、HClO、H2O)和四种离子(H+、Cl-、ClO-和水电离产生的少量OH-)的混合物。所以,新制氯水具有下列性质:酸性(H+),漂白作用(含HClO),Cl-的性质,C12的性质。
③新制氯水中含有较多的C12、HClO,久置氯水由于C12不断跟H2O反应和HClO不断分解,使溶液中的C12、HClO逐渐减少、HCl逐渐增多,溶液的pH逐渐减小,最后溶液变成了稀盐酸,溶液的pH<7。
④C12本身没有漂白作用,真正起漂白作用的是C12与H2O反应生成的HClO。所以干燥的C12不能使干燥的有色布条褪色,而混有水蒸气的C12能使干燥布条褪色,或干燥的C12能使湿布条褪色。
⑤注意“氯水”与“液氯”的区别,氯水是混合物,液氯是纯净物。
(4)与碱反应。常温下,氯气与碱溶液反应的化学方程式的通式为:氯气+可溶碱→金属氯化物+次氯酸盐+水。
重要的反应有:
C12 + 2NaOH=NaCl + NaClO + H2O或Cl2 + 2OH-=Cl- + ClO- + H2O该反应用于实验室制C12时,多余Cl2的吸收(尾气吸收)。
2Cl2 + 2Ca(OH)2 =Ca(C1O)2 +CaCl2 + 2H2O
说明 ①Cl2与石灰乳[Ca(OH)2的悬浊液]或消石灰的反应是工业上生产漂粉精或漂白粉的原理。漂粉精和漂白粉是混合物,其主要成分为Ca(ClO)2和CaCl2,有效成分是Ca(C1O)2
②次氯酸盐比次氯酸稳定。
③漂粉精和漂白粉用于漂白时,通常先跟其他酸反应,如:Ca(ClO)2+2HCl=CaCl2+2HClO
④漂粉精和漂白粉露置于潮湿的空气中易变质,所以必须密封保存。有关反应的化学方程式为:Ca(ClO)2 + CO2 + H2O =CaCO3↓+ 2HClO 2HClO2HCl + O2↑
由此可见,漂粉精和漂白粉也具有漂白、消毒作用。
[氯气的用途]
①杀菌消毒;②制盐酸;⑧制漂粉精和漂白粉;④制造氯仿等有机溶剂和各种农药。
[次氯酸]
①次氯酸(HClO)是一元弱酸(酸性比H2CO3还弱),属于弱电解质,在新制氯水中主要以HClO分子的形式存在,因此在书写离子方程式时应保留化学式的形式。
②HClO不稳定,易分解,光照时分解速率加快。有关的化学方程式为:2HClO =2H++ 2Cl- + O2↑,因此HClO是一种强氧化剂。
③HClO能杀菌。自来水常用氯气杀菌消毒(目前已逐步用C1O2代替)。
④HClO能使某些染料和有机色素褪色。因此,将Cl2通入石蕊试液中,试液先变红后褪色。
[氯气的实验室制法]
(1)反应原理:实验室中,利用氧化性比C12强的氧化剂[如MnO2、KMnO4、KClO3、Ca(ClO)2等]将浓盐酸中的Cl-氧化来制取C12。例如:
MnO2 + 4HCl(浓) MnCl2 + C12↑+ 2H2O 2KMnO4 + 16HCl(浓) = 2KCl + 2MnCl2 + 5Cl2↑+ 8H2O
(2)装置特点:根据反应物MnO2为固体、浓盐酸为液体及反应需要加热的特点,应选用“固 + 液加热型”的气体发生装置。所需的仪器主要有圆底烧瓶(或蒸馏烧瓶)、分液漏斗、酒精灯、双孔橡胶塞和铁架台(带铁夹、铁圈)等。
(3)收集方法:氯气溶于水并跟水反应,且密度比空气大,所以应选用向上排气法收集氯气。此外,氯气在饱和NaCl溶液中的溶解度很小,故氯气也常用排饱和食盐水的方法收集,以除去混有的HCl气体。因此在实验室中,要制取干燥、纯净的Cl2,常将反应生成的C12依次通过盛有饱和NaCl溶液和浓硫酸的洗气瓶。
(4)多余氯气的吸收方法:氯气有毒,多余氯气不能排放到空气中,可使用NaOH溶液等强碱溶液吸收,但不能使用石灰水,因为Ca(OH)2的溶解度较小,不能将多余的氯气完全吸收。
(5)应注意的问题:
①加热时,要小心地、不停地移动火焰,以控制反应温度。当氯气出来较快时,可暂停加热。要防止加强热,否则会使浓盐酸里的氯化氢气体大量挥发,使制得的氯气不纯而影响实验。
②收集氯气时,导气管应插入集气瓶底部附近,这样收集到的氯气中混有的空气较少。
③利用浓盐酸与足量的MnO2共热制取C12时,实际产生的C12的体积总是比理论值低。主要原因是:随着反应不断进行,浓盐酸会渐渐变稀,而稀盐酸即使是在加热的条件下也不能与MnO2反应。
[Cl—的检验]
方法:向待检溶液中加入AgNO3溶液,再加入稀HNO3,若产生白色沉淀,则原待检液中含有C1-。
注意 (1)不能加入盐酸酸化,以防止引入C1-(若酸化可用稀HNO3)。
(2)若待检液中同时含有SO42-或SO32-时,则不能用HNO3酸化的AgNO3溶液来检验Cl-,因为生成的Ag2SO4也是不溶于稀HNO3的白色沉淀(SO32-能被HNO3氧化为SO42-)。
2。卤族元素
[卤族元素] 简称卤素。包括氟(F)、氯(C1)、溴(Br)、碘(I)和放射性元素砹(At)。在自然界中卤素无游离态,都是以化合态的形式存在。
[卤素单质的物理性质]
颜色 | 状态(常态) | 熔点、沸点 | 溶解度(水中) | 密度 | ||||||
F2 | 浅黄绿色 | 浅 深 | 气体 | 低 高 | 降 低 | 小 大 | ||||
Cl2 | 黄绿色 | 气体 | 部分溶于水,并与水发生不同程度反应 | |||||||
Br2 | 深红棕色 | 液体 | 易挥发 | |||||||
I2 | 紫黑色 | 固体 | 升华 | |||||||
说明:(1)实验室里,通常在盛溴的试剂瓶中加水(即“水封”),以减少溴的挥发。
(2)固态物质不经液态而直接变成气态的现象,叫做升华。升华是一种物理变化。利用碘易升华的性质,可用来分离、提纯单质碘。
(3)Br2、I2较难溶于水而易溶于如汽油、苯、四氯化碳、酒精等有机溶剂中。医疗上用的碘酒,就是碘(溶质)的酒精(溶剂)溶液。利用与水互不相溶的有机溶剂可将Br2、I2从溴水、碘水中提取出来(这个过程叫做萃取)。
[卤素单质的化学性质]
(1)卤素的原子结构及元素性质的相似性、递变性。
氟F | 氯Cl | 溴Br | 碘I | |||
核电荷数 | 9 | 17 | 35 | 53 | ||
原子结构的相似性 | 最外层上的电子数都是7个 | |||||
卤素化学性质的相似性 | ①氟只有-1价,其余卤素有-l、+1、+3、+5、+7价②单质都具有强氧化性,是强氧化剂③单质均能与H2化合生成卤化氢气体,与金属单质化合生成金属卤化物④单质都能与水、强碱反应,Br2、I2的反应与C12类似 | |||||
原子结构的递变性 | 核电荷数 电子层数 | 少 多 | ||||
原子半径 | 小 大 | |||||
化学性质的递变 性 | 原子得电子能力 | 强 弱 | ||||
单质的氧化性 | ||||||
单质与氢气化合 | 易 难 | |||||
单质与水反应 | 剧烈 缓慢(微弱) | |||||
对应阴离子的还原性 | 弱 强 | |||||
(2)卤素单质与氢气的反应。
F2 | Cl2 | Br2 | I2 | |
与H2化合的条件 | 冷、暗 | 点燃或光照 | 500℃ | 持续加热 |
反应情况 | 爆炸 | 强光照射时爆炸 | 缓慢化合 | 缓慢化合,生成的HI同时分解 |
产生卤化氢的稳定性 | HF>HCl>HBr>HI | |||
(3)卤素单质与水的反应。
①2F2 + 2H2O =4HF + O2(置换反应)
注意:将F2通入某物质的水溶液中,F2先跟H2O反应。如将F2通入NaCl的水溶液中,同样发生上述反应,等等。
②X2 + H2O = HX + HXO (X=C1、Br、I)。
(4)卤素单质间的置换反应。
2NaBr + C12(新制、饱和)==2NaCl + Br2 2Br-+ C12 == 2C1- + Br2
说明:加入CCl4并振荡后,液体分层。上层为含有NaCl的水层,无色;下层为溶有Br2的CCl4层,显橙色。
2NaI + C12(新制、饱和)=2NaCl + I2 2I- + Cl2 =2C1- + I2
说明:①加入CCl4并振荡后,液体分层。上层为含有NaI的水层,无色;下层为溶有I2的CCl4层,显紫红色。
②将反应后的溶液加热蒸干灼烧,生成的I2升华,故残留的固体为NaCl(C12足量时)或NaCl和NaI的混合物(C12不足量时)。
2NaI + Br2 =2NaBr + I2 2I- + Br2 =2Br- + I2
说明 :①加入CCl4并振荡后,液体分层。上层为含有NaBr的水层,无色,下层为溶有I2的CCl4层,显紫红色。
②将反应后的溶液加热蒸干灼烧,生成的I2升华,故残留的固体为NaBr(Br2足量时)或NaBr和NaI(Br2不足量时)。
F2 + NaX(熔融) =2NaF + X2 (X=C1、Br、I)
注意 :将F2通入含Cl-、Br-或I-的水溶液中,不是发生卤素间的置换反应,而是F2与H2O反应。
(5)碘单质(I2)的化学特性。I2 + 淀粉溶液 → 蓝色溶液
说明 :①利用碘遇淀粉变蓝的特性,可用来检验I2的存在。②只有单质碘(I2)遇淀粉才显蓝色,其他价态的碘无此性质。例如,向NaI溶液中滴加淀粉,溶液颜色无变化。若再滴加新制氯水,因有I2被置换出来,则此时溶液显蓝色。
氟化氢性质
①有剧毒的无色气体,极易溶于水。氢氟酸为弱酸(其它氢卤酸均为强酸)。
②与SiO2反应:SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O 注: 此反应为HF的特性, 换成HCl则与SiO2不反应。 氢氟酸能腐蚀玻璃,用于玻璃刻字。 氢氟酸应保存在铅制容器或塑料容器中。
(2)制法 CaF2+H2SO4(浓)=2HF↑+CaSO4 此反应不能在玻璃器皿中进行,为什么?CaF2是萤石的主要成分,它不溶于水,是氟元素的重要资源。
[卤化银]
AgF | AgCl | AgBr | AgI | |
颜 色 | 白色 | 白色 | 浅黄色 | 黄色 |
逐 渐 加 深 | ||||
溶解性 | 易溶于水 | 难溶于水,也难溶于稀HNO3 | ||
感光性 | 见光分解:2AgX 2Ag + X2 (X=Cl、Br、I) | |||
用 途 | ①检验X-:Ag+ + X-=AgX↓(试剂为AgNO3溶液和稀HNO3) ②制作感光材料(常用AgBr) ③AgI用于人工降雨 | |||
[碘的化合物] 碘的化合物有KIO3(碘酸钾)、KI等。人体中的碘主要存在于甲状腺内,人体如果缺碘,就会患甲状腺肿症(大脖子病)。为防止碘缺乏病,最为方便、有效的方法就是食用加碘盐,通常加入的是碘酸钾。
强调:X—的还原性逐渐增强; HXO4酸性逐渐减弱; HF有剧毒能腐蚀玻璃; HClO有漂白性;
HF无感光性; HBr、HI有还原性, HBr、HI不可用浓硫酸制取。