高中化学卤族元素

卤族元素在化学元素发现史上，持续时间最长、涉及到的化学家人数相当多、危险又很大的莫过于元素氟的制取。在研究制取氟的过程中许多科学家曾使用金、铂等作为电解氟化物的电极或容器，都未能得到单质氟。制取和收集氟的实验器材也需特别耐腐蚀。好多试图制取氟单质的科学家为之损害了健康，有的甚至献出了生命。直到1886年，莫瓦桑在潜心研究前人实验失败的教训的基础上一再摸索，改进实验，历时两年终于在－23℃的低温下，以溶有干燥氟化钾的无水氟化氢为电解液，以铂铱合金为电极进行电解才制得了单质氟。二十年后，莫瓦桑因其在研究氟的制备和氟的化合物上的卓越成就而获得1906年诺贝尔化学奖。材料一：氟的发现材料二：溴的发现及“错误之柜”二十二岁的巴拉尔在研究盐湖中植物的时候，将从大西洋和地中海沿岸采集到的黑角菜燃烧成灰，然后用浸泡的方法得到一种灰黑色的浸取液。他往浸取液中加入氯水和淀粉，溶液即分为两层：下层显蓝色，这是由于淀粉与溶液中的碘生成了加合物；上层显棕黄色，这是一种以前没有见过的现象。这棕黄色是什么物质呢？巴拉尔认为可能有两种情况：一是氯与溶液中的碘形成了新的化合物——氯化碘；二是氯把溶液中的新元素置换出来了。经过实验，巴拉尔分析这可能不是氯化碘，而是与氯和碘相似的、在室温下呈液态的一种新元素。新元素定名为bromine，含义是恶臭。其实早在巴拉尔之前，德国化学大师李比希就得到了一家工厂送来请他分析的一瓶液体，但他没有经过详细的分析，就认定瓶里的液体是氯化碘，实际上那是一瓶溴。直到他听到巴拉尔发现溴的消息，才认识到自己犯了一个大错误。从此，李比希为了警戒自己，特地把那个瓶子放在一只被他称为“错误之柜”的箱子中，作为永远的教训。氯Cl溴Br碘I砹At氟F卤族元素放射性淡黄绿色气体，剧毒紫黑色固体，易升华深红棕色液体,极易挥发单质颜色状态（常态）密度（℃）熔点（℃）沸点（℃）溶解度(100g/水中)F2淡黄绿色气体1.69g/L-219.6-188.1与水反应Cl2黄绿色气体3.214g/L-101-34.6226cm3Br2深红棕色液体3.119g/cm3-7.258.764.16gI2紫黑色固体4.93g/cm3113.5184.40.029g一、卤素单质的物理性质颜色逐渐变深密度逐渐增大熔点逐渐升高溶解度逐渐减小沸点逐渐升高保存溴时，常往盛溴的试剂瓶中加入一些水。请观察盛溴的试剂瓶，根据现象，描述溴的物理性质溴是深红棕色液体密度比水大有刺激性气味可溶于水，在水中的溶解度不大溴水呈橙色溴蒸气为红棕色易挥发保存：密闭保存，加水液封盛溴的试剂瓶不可选用橡胶塞认真观察碘升华实验后，试描述碘的物理性质。碘是一种紫黑色固体具升华性质（固态物质不经过转变成液态而直接变成气态的现象）碘的蒸气呈紫色用于分离、提纯碘晶体溴的溶解性实验CCl4Br2苯水溴水（橙黄色）Br2水溴水（橙黄色）（橙红色）溴的苯溶液溴的四氯化碳溶液（橙红色）碘的溶解性实验CCl4I2苯水碘水（棕黄色）I2水碘水（棕黄色）上层：碘的苯溶液（紫红色）下层：碘的CCl4溶液（紫红色）水CCl4苯或汽油溴碘黄色－橙红色深黄色－褐色下层橙－橙红下层紫红上层橙－橙红上层紫红萃取利用溶质在互不相溶的溶剂里溶解度的不同，用一种溶剂把溶质从它与另一溶剂所组成的溶液里提取出来的方法。萃取原理：溶质微溶溶剂1溶剂2易溶互不相溶或微溶水酒精(不分层）苯或汽油(上层)四氯化碳(下层)Br2黄棕橙橙橙红橙橙红I2深黄褐褐色淡紫紫红紫深紫溶质溴和碘在不同溶剂中所生成溶液（由稀至浓）的颜色变化碘酒就是碘的酒精溶液，呈棕褐色。溶剂+e-+17288+3528188+532818188+928Br-I-Cl-F-+e-+e-+e-+927+17287+3528187+532818187IFClBr二、卤素的原子结构非金属性逐渐减弱相同点：最外层7个电子易得一个电子，不同点：核电荷数递增电子层数递增原子半径依次增大得电子能力逐渐减弱，原子结构性质决定具有氧化性光500℃名称反应条件方程式生成氢化物的稳定性F2冷暗处爆炸H2+F2====2HFHF很稳定Cl2光照或点燃H2+Cl2=====2HClHCl稳定Br2高温H2+Br2======2HBrHBr较不稳定I2高温、持H2+I2======2HIHI很不稳定续加热500℃光照或点燃三、卤素的化学性质1.卤素与氢气的反应(1)反应剧烈程度逐渐减弱(2)稳定性逐渐减弱HFHClHBrHI(3)水溶液酸性逐渐增强HFHClHBrHIⅠ、含义：同一条件下，既能向正反应方向进行，又能向逆反应方向进行的化学反应。Ⅱ、判断：两同：同一条件，同时进行。可逆反应：Ⅲ、特征：①反应物与生成物同时共生共存②反应物不能彻底完全转化，转化率总小于100%判断下列各对反应是否为可逆反应不是是2H2O======2H2↑+O2↑2H2+O2======2H2O通电点燃2SO2+O2=========2SO32SO3=========2SO2+O2高温、高压催化剂高温、高压催化剂2F2＋2H2O＝4HF＋O2（爆炸）（能反应）（很弱）（极弱）与水反应的剧烈程度逐渐减弱2.卤素与水反应F2的特殊性Cl2+H2OHCl+HClOBr2+H2OHBr+HBrOI2+H2OHI+HIOX2＋H2OHX＋HXO3、卤素单质与碱反应X2+2NaOH=NaX+NaXO+H2O现象：溶液由无色变为橙黄色水层：颜色变浅CCl4层：无色变为橙红色现象：溶液由无色变为棕黄色水层：颜色变浅CCl4层：无色变为紫红色NaBr溶液CCl4振荡氯水氯水CCl4振荡KI溶液【实验】溴水CCl4振荡KI溶液溶液由无色变为棕黄色现象：水层：颜色变浅CCl4层：无色变为紫红色【实验】4、卤素单质间的置换反应Cl2+2NaBr=2NaCl+Br2Cl2+2KI=2KCl+I2Br2+2KI=2KBr+I2思考：根据上述反应，比较Cl2、Br2、I2的氧化性强弱及Cl－、Br－、I－的还原性强弱顺序结论：氧化性：F2＞Cl2＞Br2＞I2还原性：Ｉ－＞Ｂｒ－＞Ｃｌ－＞F－思考：F2能否从氯化钠溶液中置换出氯气？【实验】碘的特性碘（I2）遇淀粉变蓝色碘与淀粉的反应用于检验碘或淀粉的存在*湿润的淀粉碘化钾试纸可用于氯气验满淀粉溶液变蓝无明显现象四、含卤化合物NaCl+AgNO3==AgCl↓（白色）+NaNO3NaBr+AgNO3==AgBr↓（淡黄色）+NaNO3NaI+AgNO3==AgI↓（黄色）+NaNO3加入AgNO3溶液再加硝酸AgClAgBrAgI均不溶于稀硝酸硝酸银溶液和稀硝酸，可作为检验氯离子、溴离子及碘离子的试剂。【实验】1、卤化银表四：卤化银的主要性质和用途AgClAgBrAgI颜色白色浅黄色黄色溶解性既不溶于水，也不溶于稀硝酸制法Ag++Cl-==AgCl↓Ag++Br－==AgBr↓Ag++I－==AgI↓化学性质都有感光性，在光照下会发生分解反应用途制作照相用的胶卷和相纸等人工降雨等2、卤化氢的制法-----复分解法：由于HX为挥发性酸，利用卤化物与高沸点的酸（如H2SO4或H3PO4）反应来制取卤化氢。CaSO4+2HFCaF2+H2SO4(浓)NaHSO4+HClNaCl+H2SO4(浓)2HBr+H2SO4(浓)===SO2+2H2O+Br22HBr+H2SO4(浓)===H2S+4H2O+4I2本法不适于制取HBr和HI，为什么？NaBr+H3PO4===NaH2PO4+HBrNaI+H3PO4===NaH2PO4+HI水解法：非金属卤化物的水解此法适用于HBr和HI的制备PBr3+3H2O==H3PO3+3HBrPI3+3H2O==H3PO3+3HI因为浓H2SO4能使所生成的HBr和HI进一步氧化。用磷酸代替硫酸却可以。2、碘化合物的主要用途(1)、碘缺乏病：甲状腺肿病，克汀病，智力低下(2)、补碘措施：食用盐中加碘酸钾组别正常范围适宜量低限高限4岁以下3010570四岁以上及成人75225150孕妇及乳母150300200资料一：不同年龄组人群碘供给的正常范围（µg/d）资料二：口服过量碘及碘化物即刻或数小时后，局部粘膜被染成棕色，呼吸有碘味，口腔、食道和胃有烧灼感，疼痛和口腔炎，粘膜水肿，头痛、眩晕、口渴、恶心、呕吐和腹泻等，呕吐物为黄色，如胃中有淀粉存在，则变为蓝色，粪内有血。严重病例有四肢震颤、发烧、惊厥、休克及昏迷或有出血性肾炎缺碘、高碘对人体都有损害，一般认为碘的摄入量安全范围为50µg/d——1000µg/d3、氟的作用（1）氟缺乏症：龋齿（2）氟的来源：饮水（3）氟中毒：氟斑牙、氟骨症总结1、相似性(1)化合价：最高正价+7(F除外)，负价-1(2)气态氢化物：HX(3)最高价氧化物及水化物:X2O7HXO4(F除外)(4)典型非金属卤素元素性质比较F→Cl→Br→I原子半径逐渐增大单质颜色逐渐加深熔沸点逐渐升高与H2反应逐渐困难氧化性逐渐减弱离子（X-）还原性逐渐增强卤化氢（HX）稳定性逐渐减弱还原性逐渐增强酸性逐渐增强HXO4酸性逐渐减弱AgX颜色逐渐加深AgX水溶性逐渐减小元素的非金属性逐渐减弱2递变性卤素元素性质比较3、特性(1)氟及化合物①化合价无正价②与水反应方程式：2F2+2H2O=4HF+O2③与氢反应爆炸④HF的沸点最高、HF酸为弱酸(2)碘及化合物①I2加热升华②淀粉遇I2显蓝色③I2与铁反应产物为：FeI2④NH4I受热生成了紫色气体⑤AgI用于人工降水⑥KI溶液久置显黄色卤素元素性质比较想一想7月4日，一辆载有10吨溴素的卡车，在经过浏阳市时，由于颠簸，造成溴素泄露，整条马路上冒起了一层大约3米高的红棕色气体，造成一起严重中毒事件。该新闻说明了溴的什么性质？根据此性质判断实验室应该如何保存溴单质？具有挥发性保存：密闭保存，加水液封方志敏烈士生前在狱中曾用米汤给鲁迅先生写信，鲁迅先生收到信后，为了看清信中的内容，使用的化学试剂是（）A.碘化钾B.碘酒C.溴水D.碘化钾淀粉溶液想一想B返回想一想下列各组气体在常温、常压下不能大量共存的是（）A、H2O2B、H2Cl2C、CH4O2D、H2F2D返回下列关于卤族元素单质及化合物的叙述，正确的是（）A.卤素单质均可与水反应生成HX和HXO。B.卤化氢均可溶于水，且所得溶液均为酸性。C.卤素单质与氢气的化合均为可逆反应。D.氟气最活泼，可用氟气从氯化钠溶液中置换得氯气。想一想B返回向淀粉碘化钾溴化钾溶液中加入过量氯水会有什么现象？将所得溶液蒸干并灼烧残余固体，最终所得固体是()ABr2BI2CKClDKCl和KBr想一想C返回探究活动：在硬质玻璃管中的A、B、C处依次放有浸有KBr溶液、KI溶液、淀粉溶液的三个棉球（如图所示）。由左端导入Cl2,在B处加热，可观察到A处棉球呈色，B处棉球呈色，，C处棉球呈色。待试管冷却后，在B、C之间的玻璃壁上有色的，这是因为。红棕色紫蓝色紫黑碘蒸气冷却为碘晶体附着在试管壁上碘[2006年上海高考试题]已知常温下氯酸钾与浓盐酸反应放出氯气，现按下图进行卤素的性质实验。玻璃管内装有分别滴有不同溶液的白色棉球，反应一段时间后，对图中指定部位颜色描述正确的是（）①②③④A黄绿色橙色蓝色白色B无色橙色紫色白色C黄绿色橙色蓝色无色D黄绿色无色紫色白色A探究活动：氯水可以跟碘化钾溶液发生置换反应，过量的氯水还可以把碘氧化为碘酸(HI03)，化学方程式为：5Cl2+I2十6H20=2HIO3+10HCl碘酸是一种无色晶体，极易溶于水，现有一瓶无色溶液，其中含有Br和I，请用氯水、四氯化碳和试管，设计一个简单的实验，证明该无色溶液中确实含有Br和I，其实验步骤和现象是：参考一下吧（1）先取少量无色溶液于试管中，加入少量CCl4，然后逐滴加入氯水，边加边振荡见到CCl4层中有淡紫色出现，即可证明原溶液中有碘离子。（2）静置、分层，取上层清液于另一支试管。（3）向取出的清液中加入过量氯水后，再加入CCl4，振荡、静置、分层，可看到CCl4层显橙色，证明原溶液中有溴离子。