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高三化学总复习《卤族元素》

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卤族元素 一、非金属元素通论 1、非金属元素在元素周期表中的位置 共22种。H元素在左上方,其余都位于右上方 。 F为非金属性最强的元素 2、非金属元素的原子结构特征及化合价 (1)最外层电子数较多,次外层都是饱和结构(2、8或18 电子结构) (2)原子半径较小。 (3)最高正价等于族序数,最低负价等于族序数减8;有些 有变价 (2)聚集状态 气态:H2、O2、N2(无色)、Cl2(黄绿色)、F2 液态:Br2 固态:I2(紫黑)、S(淡黄)、P4 (3)同素异形体 4、气态氢化物 (4)非金属单质的制备 氧化法还原法热分解法 电解法 3、非金属单质 (1) 晶体类型 原子晶体:Si、C 分子晶体:O2、N2、Cl2、S、P4等 5、非金属氧化性的通性 除SiO2是原子晶体外,其他非金属氧化物固 态时都是分子晶体。所以它们熔沸点差别较大。 许多非金属低价氧化物有毒,如CO、NO、NO2 、SO2等不能随便排放于大气中 非金属氧化物大多为酸性氧化物 不成盐氧化物(如CO、NO)不溶于水,也 不与酸、碱反应生成盐和水 最高价氧化物对应的酸的组成和酸性 酸性强弱规律 : 同种非金属形成的不同含氧酸,其非金属价 态越高,酸性越强。 不同非金属元素形成最高价氧化物的水化物;元 素的非金属性越强,则酸性越强 可用“强酸制弱酸”的规律 常见酸的酸性规律 二、氯气 (一)、氯的原子结构、物理性质 黄绿色、易液化、比空气重,有刺激性气味 、有毒的气体。 (二)、氯气的化学性质 1、与金属反应 Cu + Cl2 CuCl2 点燃棕黄色的烟 2Na + Cl2 2NaCl 点燃 2Fe + 3 Cl2 2FeCl3 棕褐色的烟 黄光,白烟 2、与非金属的反应 H2 + Cl2 2HCl 点燃或 光照 2P + 3Cl2 2PCl3 (液) 点燃 PCl3 + Cl2 PCl5(固 ) 形成白烟 形成白雾 白色烟雾 3、氯气与水的反应 Cl2 +H2O HCl + HClO 2HClO 2HCl + O2 光照 次氯酸性质:1、不稳定性,2、强氧化性 3、弱酸性 4、氯气与碱的反应 2Ca(OH)2+2Cl2 Ca(ClO)2 +CaCl2 + 2H2O 2NaOH+ Cl2 NaClO +NaCl + H2O Ca(ClO)2 + CO2 + H2O CaCO3↓+ 2HClO Ca(ClO)2 + 2HCl CaCl2+ 2HClO 3Cl2 +8NH3 6NH4Cl+ N2 3Cl2 + 6KOH(浓) KClO3 + 2KCl+ 3H2O 5、与还原性化合物反应 Cl2+ 2FeCl2=2FeCl3 Cl2 +2KI= 2KCl + I2 6、与有机物的反应 取代反应、加成反应 Cl2 +2NaBr= 2NaCl + Br2 3Cl2 +6FeBr2 2FeCl3 + 4FeBr3 3Cl2 +2FeBr2 2FeCl3 + Br2 Cl2 +SO2 +2H2O H2SO4 +2HCl Cl2 +H2S 2HCl +S (三)氯水的多样性和多重性 1、成分的多样性 新制的氯水呈黄绿色,有刺激性气味。 在氯水中存在三个平衡:①Cl2+H2O HCl +HClO ②HClO H+ + ClO- ③H2O H+ + OH- 2、化学性质的多重性 ①表现Cl2的性质②表现Cl-的性质 ③表现H+的性质④表现HClO的性质 (3)液氯、新制氯水、久置氯水的比较 液氯(或氯气 ) 混 合 物 氯 水 分 类成 分 性 质 纯 净 物 新 制久 置 只有 Cl2 分子 分子:Cl2、HClO、H2O 离子:H+、Cl-、ClO-、 OH- 分子: H2O 离子: H+ 、Cl-、OH- 有氧化性、 无酸性和 漂白性 有酸性、强氧化性、能漂 白、消毒、光照时HClO 分解 酸性、无 漂白、消 毒作用 (四)、氯气的实验室制法 MnO2+4HCl (浓) MnCl2+2H2O+Cl2↑ 1、原理 2、反应装置 3、净化和干燥 HCl气体(饱和食盐溶液) 水蒸气浓硫酸(无水CaCl2) 4、收集 a.向上排气法 b.排饱和食盐水法 5、尾气处理 NaOH溶液 三、氯化氢和金属氯化物 (一)、氯化氢 1、物理性质 无色、具有刺激性气味的气体,极易溶于水,标准 状况下,1体积的水可以溶解500体积的氯化氢。密度大于 空气,可用向上排空气法收集,在空气中易形成白雾 3、盐酸的化学性质 2、氯化氢的制法 (二)氯离子的检验 四、卤族元素 (一)、卤族元素的相似性、递变性、特殊性 1、原子结构 最外层都为7个电子,易得到一个电子形成 稳定结构,都具有很强的氧化性。 但随着原子序数不断增大,原子的电子层数 增多,原子半径增大,元素的非金属性减弱 2、物理性质 单质的颜色逐渐加深,状态遵循气→液→固 。熔沸点逐渐升高,密度逐渐增大 溶解性(除F2外)逐渐降低 3、化学性质 (1)与氢气反应由易到难,而卤化氢的稳定性 由强到弱,即 HF HCl HBr HI (2)均能与金属单质反应生成金属卤化物,除I2外 ,与变价金属反应时生成高价金属。 (3)均能和水反应,反应通式(除F2外): X2 + H2O = HX +HXO; (4)均能和碱反应 (5)单质的氧化性越强,其对应的阴离子的还原性 越弱, F-﹤Cl-﹤Br-﹤I- (6)同种卤素含氧酸的酸性规律: HClO4﹥ HClO3﹥HClO2﹥ HClO (7)同种卤素含氧酸的氧化性规律: HClO﹥HClO2﹥ HClO3﹥HClO4 (8)不同种卤素含氧酸的酸性和氧化性规律: 除F外,最高价氧化物对应的水化物的酸 性依次减弱:HClO4﹥ HBrO4﹥HIO4 同价态卤素含氧酸氧化性依次减弱: HClO﹥ HBrO﹥HIO (9)卤化银的溶解性和稳定性规律: AgF易溶于水,其余均难溶于水和稀硝酸,AgCl、AgBr、 AgI颜色逐渐加深,分别为白色、浅黄色、黄色 均具有感光性,且逐渐增强 (10)、CaX2(除CaF2)均易溶于水 4、卤化氢与氢卤酸: 共性 均为无色、有剌激性味气体(氟化氢剧毒) 均极易溶于水,能形成喷泉 浓的水溶液均极易挥发,在液面上方形成白雾 水溶液除氢氟酸外,均为强酸 均可用高沸点酸与卤化物在加热条件下制得 2NaX + H2SO4(浓) Na2SO4 + 2HX (X:F、 Cl) 3NaX + H3PO4(浓) Na3PO4 + 3HX (X :Br、I) 均可由卤素单质与氢气反应而得到 差异性 卤化氢的热稳定性:HF﹥HCl﹥HBr﹥HI 卤化氢和氢卤酸的还原性:HF﹤HCl﹤HBr﹤HI 氢卤酸的酸性:HF﹤HCl﹤HBr﹤HI 特殊性 1、氟元素无正价,无含氧酸。 2、F2能与某些稀有气体反应,能置换出水中的 氧。在水溶液中不能从其他卤化物中置换出相 应的卤素单质 3、氢氟酸为弱酸,但能腐蚀玻璃。 4、Br2是唯一的一种常温下呈液态的非金属单质 ,易挥发;I2易升华,遇淀粉溶液变蓝色 5、氯水具有漂白性,但溴水、碘水中HBrO和 HIO很少,漂白性很差 氯及其化合物的转化关系图 能使溴水褪色的反应 H2S、SO2、Na2SO3、Fe2+等 NaOH等强碱溶液、较活泼金属、 AgNO3等盐溶液 不饱和烃及烃的衍生物;如烯烃、炔烃、油酸、油酸酯 、植物油等 苯酚及其同系物 与含醛基的有机物反应而褪色 能使溴水褪色的无机物 能使溴水褪色的有机物 石油产品;如裂化气、裂解气、裂化汽油 天然橡胶 六、类卤化合物简介 1、拟卤素 : 有少数分子与卤素单质性质相似,故把它们叫做 拟卤素,如氰(CN)2、硫氰(SCN)2等, 拟卤素的主要化学性质有 : 它们对应的类卤阴离子为CN-、SCN-,在性质上与卤素 阴离子的性质也相似, (1)、拟卤素单质具有较强氧化性,氧化性顺序为 F2﹥Cl2﹥Br2﹥(CN)2﹥(SCN)2﹥I2 (2)在水中或碱溶液中易发生岐化反应。 如:(CN)2 + H2O HCN + HCNO (3)与金属反应生成一价阴离子的盐。 如:(CN)2 + 2Na 2NaCN 卤素互化物 指两种不同卤素相互化合形成的化合物,常见 的卤素互化物有:BrCl、ICl、BrF3、BrF5 大多数卤素互化物不稳定,具有比卤素单质(F2除外 )更强的化学活泼性,主要反应有 (1)易水解:如:ICl + H2O HCl + HIO (2)强氧化性:与金属反应, 如:2R + nBrCl RCln + RBrn( n为R的化合价) 与某些盐的反应, 如:2NaI + BrCl NaCl + NaBr + I2 (3)与还原性物质反应: 如:SO2 + 2H2O + BrCl === H2SO4 + HCl + HBr 【例】向KI溶液中加入AgNO3溶液,直到刚好完 全反应为止,所得溶液的质量恰好等于原碘化钾溶 液的质量,则AgNO3溶液的质量百分比浓度是 A 27.7% B 72.3% C 70.6% D 29.4% B 【例】现有KCl和KBr的混和物3.87克,将混和物全 部溶于水并加入过量AgNO3溶液,充分反应后生成 6.63克沉淀物,则原混和物中钾元素的质量分数是 A 24.1% B 25.9% C 40.3% D 48.7% C 【例】 Cl2在70℃的NaOH水溶液中,能同时发生 两个自身氧化还原反应,反应完全后测得溶液中 NaClO与NaClO3的物质的量之比为1︰2,则反应 中被氧化的Cl2与被还原的Cl2的物质的量之比为 A. 2︰3 B. 4︰3 C. 10︰3 D. 3︰11 D 取20克混有MnO2的KClO3,加热至恒重,在一定温 度下,将残留的固体加入10克水中有7.9克固体未溶解, 再加入5克水,仍有5.3克固体未溶,则原混和物中可能 含有的KClO3质量是 A.14.7克 B.6.9克 C.12.1克 D.17.6克 取20克混有MnO2的KClO3,加热至恒重,在一定 温度下,向残留的固体中加入足量的水,仍有5.3克固体 未溶,则原混和物中可能含有的KClO3质量是 A.14.7克 B.6.9克 C.12.1克 D.17.6克 A D A 【例】 F2是氧化性最强的非金属单质,在加 热的条件下,物质的量相等的F2(气)与烧碱 完全反应,生成NaF、H2O和另一种气体,则 该气体是下列中的 A H2 B HF C OF2 D O2 例 已知HIO呈两性,其碱式电离可表示为 ,若它与盐酸反应 ,其化学反应式可表示为 。 HIO+HCl=ICl+H2O OH-+I+ HIO 【例】取0.04mol高锰酸钾固体,加热一段时间后收集到 a mol气体,向反应后的残留固体中加入足量浓盐酸,微 热使其充分反应,产生的气体通过饱和食盐水和浓硫酸吸 收后,其物质的量为b mol,设锰元素全部以Mn2+形式存 在,求(a+b) 的最小值。 答案:4a+2b=0.04×5 (得失电子守恒) 2a+b=0.1 a+b=0.1-a 因为0<a<0.02 所以a+b最小值为0.08 (0.06<b<0.1) 很长一段历史时期,人们认为溴不会呈现+7价。 1968年有位化学家用发现不久的XeF2和HBrO3反应, 首先制出BrO4-离子,随后在1971年用XeF2和KOH、 KBrO3的水溶液反应,得到了很纯的KBrO4晶体。 (1)已知XeF2跟水反应放出氙气和氧气,氟以化合 态存在于溶液中,试写出化学反应方程式 ,氧化剂是 ,被氧化的元素有 。 (2)写出XeF2和含KOH、KBrO3的水溶液反应得到 KBrO4晶体的反应方程式。 (3)根据上述信息指出高溴酸根的稳定性和溶液的 pH值的关系。 (1)2XeF2+2H2O=2Xe↑+O2↑+4HF 2XeF2 Xe (3)溶液pH值越高,溶液越稳定。 (2)XeF2+2KOH+KBrO3=Xe↑+KBrO4+2KF+H2O
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