非金属卤化物课件.ppt
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- 非金属 卤化物 课件
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1、第第十二十二章章 卤素卤素(4课时)1.了解卤素及其重要化合物的制备、用途及在性质上了解卤素及其重要化合物的制备、用途及在性质上的一些递变规律;的一些递变规律;2.氟的一些特殊的性质;氟的一些特殊的性质;3.掌握卤素单质、氢化物、含氧酸及其盐的结构、性掌握卤素单质、氢化物、含氧酸及其盐的结构、性质、制备和用途;质、制备和用途;4.掌握元素电势图,并能较熟练地判断卤素及其化合掌握元素电势图,并能较熟练地判断卤素及其化合物的氧化还原性以及它们之间的相互转化关系。物的氧化还原性以及它们之间的相互转化关系。重点与难点重点与难点 卤素及其化合物的氧化还原性以及它们之卤素及其化合物的氧化还原性以及它们之间
2、的相互转化关系间的相互转化关系。主要教学目标:主要教学目标:12.1 卤素的通性卤素的通性一、结构特征和基本性质一、结构特征和基本性质氟氟氯氯溴溴碘碘原子序数原子序数 原子量原子量 价电子层结构价电子层结构 共价半径共价半径/pm/pm X X-离子半径离子半径/pm/pm 电负性(电负性(PaulingPauling)第一电离能第一电离能/(kJkJmolmol-1-1)电子亲和能电子亲和能/(kJkJmolmol-1-1)f fH Hm m(X X-,aqaq)(kJkJmolmol-1-1)E E(X X2 2/X/X-)/V/V 氧化数氧化数 9 18.8 2s225 64 136 3
3、.98 1687-328-332.6 2.866-1 17 35.453 3s23p5 99 181 3.16 1257-349-167.2 1.3583-1,+1,+3+5,+7 35 79.904 4s24p5 114 195 2.96 1146-325-121.55 1.0662-1,+1,+3+5,+7 53 126.904 5s25p5 133 216 2.66 1015-295-56.9 0.5355-1,+1,+3+5,+7 F2 Cl2 Br2 I2:/V)/XX(2E2.87 1.361.0650.535单质氧化性单质氧化性:大大小小X-还原性还原性 小小大大:1.体现非金属
4、性体现非金属性 2.单质呈双原子分子单质呈双原子分子 卤素单质的化学性质:结论结论氟的特性氟的特性 氟的原子半径特别小,其核周围电子密氟的原子半径特别小,其核周围电子密度较大,当它接受外来一个电子或共用度较大,当它接受外来一个电子或共用电子对成键时,将引起电子间较大的斥电子对成键时,将引起电子间较大的斥力,这种斥力部分地抵消了气态氟形成力,这种斥力部分地抵消了气态氟形成气态氟离子,或氟形成单质分子时所放气态氟离子,或氟形成单质分子时所放出的能量。所以氟的电子亲合势小于氯出的能量。所以氟的电子亲合势小于氯.尽管氟的电子亲合势反常尽管氟的电子亲合势反常地小于氯,但因地小于氯,但因F2的离解的离解能
5、较小,能较小,F-离子的水合能离子的水合能较大,所以氟在卤素中仍较大,所以氟在卤素中仍然是个最强的氧化剂。然是个最强的氧化剂。Cl2Cl(g)Cl-(g)Cl-(aq)12解离能12电子亲和能水合能121.3-348.8121.3-348.8-368=-595.5kJ/mol-36812解离能电子亲和能水合能F2(g)F(g)F-(g)F-(aq)1278.5-327.9-50778.5-327.9-507=-756.5kJ/mol12.2 卤素单质及其化合物卤素单质及其化合物 12.2.1 单质物理性质单质物理性质 12.2.2 单质化学性质单质化学性质 12.2.3 单质的制备单质的制备
6、12.2.4 卤化氢和氢卤酸卤化氢和氢卤酸 12.2.5 卤化物和卤素互化物卤化物和卤素互化物 12.2.6 卤素的含氧酸及其盐卤素的含氧酸及其盐12.2.1 单质物理性质单质物理性质 F2 Cl2 Br2 I2 室温聚集态室温聚集态 g g l s b.p./-188 -34.5 59 183 m.p/-220 -101 -7.3 113 颜颜 色色 浅黄浅黄 黄绿黄绿 红棕红棕 紫紫 分子间力分子间力 小小 大大 溶解性溶解性u在水中的溶解度不大,在水中的溶解度不大,Br2、I2易溶于有机溶剂易溶于有机溶剂u溴的有机溶液随溴浓度的增加颜色加深溴的有机溶液随溴浓度的增加颜色加深u在非极性溶剂
7、中(在非极性溶剂中(CS2,CCl4,CHCl3),),I2以单以单 质分子存在,溶液显紫色质分子存在,溶液显紫色u在极性溶剂中(醇、酮),碘溶液呈棕色或棕红色在极性溶剂中(醇、酮),碘溶液呈棕色或棕红色习题:P558 T412.2.2 单质化学性质单质化学性质u F2,Cl2 可与所有金属化合可与所有金属化合u Br2,I2可与除贵金属以外的金属化合可与除贵金属以外的金属化合u 卤素可与所有非金属(除氧、氮、稀有气体)化合卤素可与所有非金属(除氧、氮、稀有气体)化合2-1 与金属、非金属的反应与金属、非金属的反应 2 S(s)+Cl2(g)=S2Cl2(l)(红黄色液体红黄色液体)S(s)+
8、Cl2(g)(过量过量)=SCl2(l)(深红色发烟液体深红色发烟液体)2 P(s)+3 Cl2(g)=2 PCl3(l)(无色发烟液体无色发烟液体)Xe)(过量过量)+F2(g=2XeF2(s)P228 P228例例:2-2 与氢作用与氢作用u 在低温下,暗处,在低温下,暗处,F2 可与可与 H2 发生剧烈反应,放出大发生剧烈反应,放出大量热,导致爆炸。量热,导致爆炸。F2(g)+H2(g)=2 HF(g)u Cl2 在常温下与在常温下与H2 缓慢反应,缓慢反应,但在紫外光照射下,但在紫外光照射下,可发生爆炸的链鎖反应。可发生爆炸的链鎖反应。Cl2(g)+H2(g)=2 HCl(g)hv u
9、 以金属以金属 Pt 为催化剂,为催化剂,加热到加热到 350,Br2 可与可与 H2 反应。反应。但高温下但高温下 HBr 不稳定,不稳定,易分解。易分解。Br2(g)+H2(g)2 HBr(g)Pt,350uI2 与与 H2 在催化剂存在并加热的条件下可反应生在催化剂存在并加热的条件下可反应生 成成 HI,HI 更易分解。更易分解。I2(g)+H2(g)2 HI(g)催化剂,催化剂,2-3 与水反应与水反应 卤素与水的反应主要有两种类型:卤素与水的反应主要有两种类型:一类是氧化反应,放出氧气:一类是氧化反应,放出氧气:2X2+2H2O=4H+4X-+O2 氟与水的反应属于这一类氟与水的反应
10、属于这一类。氟与水反应剧烈,发生燃烧。反应不仅生成氟与水反应剧烈,发生燃烧。反应不仅生成氧气,还伴有少量氟化氧氧气,还伴有少量氟化氧OF2、过氧化氢和、过氧化氢和臭氧生成。臭氧生成。常温常温加热加热低温低温4PH6PHCl2 Br2 3BrO3BrOC)(0BrOOClO-3ClOClO-另一类是氯、溴与水的反应另一类是氯、溴与水的反应歧化反应歧化反应 X2+2H2O=H3O+X-+HXO(X=Cl,Br)这类反应进行的程度与溶液的这类反应进行的程度与溶液的pH密切相关。碘密切相关。碘的水溶液是稳定的。的水溶液是稳定的。歧化反应歧化反应O3HXO5X6OH3XOHXOXOH2X23222_9P
11、HI2 3IO3IO3IOCl2 常温常温加热加热低温低温4PH6PHBr2 ClO-3ClO3BrO3BrOC)(0BrOOClO-2-4 与碱的反应与碱的反应 2-5 置换反应置换反应 u 根据根据E F2/F-E Cl2/Cl-E Br2/Br-E I2/I-2.87 1.36 1.07 0.54原子序数小的卤素能将原子序数大的卤原子序数小的卤素能将原子序数大的卤素从卤化物中置换出来素从卤化物中置换出来 例如:例如:2KICl2 I2 2KCl 2KBrCl2 Br2 2KCl Br2+2KI 2KBr+I2氧化性氧化性:BrO3-/Br2 ClO3-/Cl2 IO3-/I2 1.51
12、1.47 1.20 在酸性溶液中,碘能把氯和溴从它们的卤盐酸溶在酸性溶液中,碘能把氯和溴从它们的卤盐酸溶液中置换出来,氯能把溴从溴酸盐溶液中置换出来液中置换出来,氯能把溴从溴酸盐溶液中置换出来6I-+ClO3-+6H+=I2+Cl-+3H2O溶液由无色至溶液由无色至黄色,黄色,I2+KClO3=KIO3 +Cl2(或或ICl)黄色至无色黄色至无色例:例:Qestion:上述反应能否说明碘的氧化性比氯强,这与氯水上述反应能否说明碘的氧化性比氯强,这与氯水置换碘的反应是否矛盾?置换碘的反应是否矛盾?3-1 氟的制备:氟的制备:电解质:氟氢化钾电解质:氟氢化钾 KHF2+氟化氢(氟化氢(HF)阳极(
13、无定型炭)阳极(无定型炭)2F =F2+2e 阴极(电解槽)阴极(电解槽)2HF2+2e=H2+4F 化学方法:化学方法:2KMnO4+2KF+10HF+3H2O2=2K2MnF6+8H2O+3O2 SbCl5+5HF =SbF5+5HCl K2MnF6+2SbF5 423K 2KSbF5+MnF4 电解法:电解法:MnF3+1/2F2 12.2.3 单质的制备单质的制备3-2 氯的制备氯的制备实验室:实验室:2NaX(Cl、Br、I)+MnO2+3H2SO4=2NaHSO4+2H2O+X2+MnSO4MnO24HCl=MnO2+Cl2+2H2O2KMnO4+16HCl=2MnCl2+5Cl2
14、+2KCl+8H2OK2Cr2O7+14HCl=2CrCl3+2KCl+7H2O+3Cl2工业上工业上 阴极:铁网阴极:铁网2H2O+2e =H2+2OH 阳极:石墨阳极:石墨2Cl =Cl2+2e 电解反应电解反应:2NaCl+2H2OH2+Cl2+2NaOH 通电通电Cl2+2Br =Br2+2Cl 3Br2+3NaCO3=5NaBr+HBrO3+3CO2 5Br +BrO3 +6H+=3Br2+3H2O Cl2+2NaI=2NaCl+I2I2+5Cl2+6H2O=2IO3 +10Cl +12H+2NaI+3H2SO4+MnO2=2NaHSO4+I2+2H2O+MnSO4 此二反应要避免此
15、二反应要避免使用过量氧化剂使用过量氧化剂3-3 溴和碘的制备溴和碘的制备12.2.4 卤化氢和氢卤酸卤化氢和氢卤酸 4-1 物理性质物理性质 性质性质HFHClHBrHI熔点熔点/K189.61158.94186.28 222.36沸点沸点/K292.67188.11206.43 237.80生成热生成热/(kJmol1)2719236+26H-X键能键能/(kJmol1)569431369297.1溶解度(溶解度(293K,101kPa)/%35.3424957HFHClHIHBr 卤化氢分子有极性,易溶于水。卤化氢分子有极性,易溶于水。273K时,时,1m3 的水的水 可溶解可溶解500m
16、3 的氯化氢,氟化氢则可无限制地溶于的氯化氢,氟化氢则可无限制地溶于 水中。水中。液态(无水)卤化氢几乎不导电,液态液态(无水)卤化氢几乎不导电,液态HF溶液具有溶液具有 良好的导电性良好的导电性 氢卤酸具有恒沸性质,不能用加热蒸馏的方法得浓氢氢卤酸具有恒沸性质,不能用加热蒸馏的方法得浓氢 卤酸卤酸 HF分子中存在着氢键,分子之间存在缔合。固态分子中存在着氢键,分子之间存在缔合。固态 时,时,HF分子以锯齿链状存在:分子以锯齿链状存在:喷泉实验 4-2 化学性质化学性质 HF HCl HBr HI 热稳定性热稳定性 还原性还原性 弱酸弱酸 强酸强酸 酸性逐渐增强。酸性逐渐增强。卤化氢的特性卤化
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