现行人教社高中化学必修一第四章2.doc

第二节? 卤族元素 ? 由于氟、氯、溴、碘等元素在原子结构和元素性质上具有一定的相似性，因此，将它们统称为卤族元素，简称卤素。 在这一节里，我们将从原子结构和元素性质的关系等方面来研究这几种元素。 卤族元素原子的最外电子层上都有7个电子，但它们的核外电子层数却各不相同，依氟、氯、溴、碘的顺序依次增多。同样，相应地，它们的原子半径也依氟、氯、溴、碘的顺序依次增大，分别为0.071nm，0.099nm，0.114nm和0.133nm。 我们知道，元素的性质与原子的结构有密切的关系。那么，卤族元素原子结构上的这种相似性与递变性，如何反映在元素性质上呢？ 一．卤素单质的物理性质 卤素在自然界都以化合态形式存在，它们的单质可由人工制得。表4-1中列出了卤族元素单质的主要物理性质。 表4-1? 卤族元素单质的物理性质 元素名称 元素符号 核电核数 单质 颜色和状态(常态) 密度 熔点 ℃ 沸点 ℃ 溶解度 (100g水中) 氟 F 9 F2 淡黄绿色气体 1.69g/L -219.6 -188.1 与水反应 氯 Cl 17 Cl2 黄绿色气体 3.214g/L -101 -34.6 226cm3 溴 Br 35 Br2 深红棕色液体 3.119g/L -7.2 58.78 4.16g 碘 I 53 I2 紫黑色固体 4.93g/cm3 113.5 184.4 0.029g ? 从表4-1中可以看出，卤素的物理性质有较大差别。在常温下，氟、氯是气体，溴是液体，碘是固体。它们的颜色由淡黄绿色到紫黑色，逐渐变深。氟、氯、溴、碘在常压下的沸点和熔点也依次逐渐升高。 【实验4-7】 观察溴的颜色和状态。 溴是深红棕色的液体，很容易挥发，应密闭保存。如果把溴存放在试剂瓶里，需要在瓶中加一些水，以减少挥发。 【实验4-8】 观察碘的颜色、状态和光泽。将内装碘晶体且预先密封好的玻璃管，用酒精灯微热玻璃管盛碘的一端，观察管内发生的现象。 我们在实验中可以观察到，碘被加热时，不经熔化就直接变成紫色蒸气，蒸气遇冷，重新凝聚成固体。这种固态物质不经液态而直接变成气态的现象，叫做升华。 溴和碘在水中的溶解度较小，但却比较容易溶解在汽油、苯、四氯化碳、酒精等有机溶剂中。医疗上用的碘酒，就是溶有碘的酒精溶液。 二．卤素单质的化学性质 讨论 我们知道，氯的化学性质很活泼，它的原子的最外电子层上有7个电子，在化学反应中容易得到1个电子，形成8个电子的稳定结构。氟、溴、碘原子的最外电子层上也有7个电子，因此，它们的化学性质（如与氢气、水的反应）跟氯有很大的相似性。但是，由于氟、氯、溴、碘原子的核外电子层数依次增多，在化学性质上又表现出一定的递变性。 1．卤素与氢气的反应 氟与氢气的反应比氯与氢气的反应剧烈得多，不需要光照，在暗处就能剧烈化合并发生爆炸，生成的氟化氢很稳定。 溴与氢气的反应则不如氯与氢气的反应剧烈，在加热至500℃时才能较缓慢地发生反应，生成的溴化氢也不如氯化氢稳定。 碘与氢气的反应更不容易发生，要在不断加热的条件下才能缓慢进行，而且生成的碘化氢很不稳定，同时发生分解。 H2+I2 2HI 通常我们把向生成物方向进行的反应叫做正反应，把向反应物方向进行的反应叫做逆反应。像这种在同一条件下，既能向正反应方向进行，同时又能向逆反应方向进行的反应叫做可逆反应。化学方程式里，用两个方向相反的箭头代替等号来表示可逆反应。 从卤素与氢气反应的事实可以看出，氟、氯、溴、碘随着核电荷数的增多、原子半径的增大，它们与氢气反应的剧烈程度逐渐减弱，所生成的氢化物的稳定性也逐渐降低。 2．卤素与水的反应 氯气与水的反应在常温下就能进行，生成盐酸和次氯酸。氟遇水则发生剧烈反应，生成氟化氢和氧气。溴、碘与水反应都可以生成相应的氢卤酸和次卤酸，但溴与水的反应比氯气与水的反应更弱一些；碘与水只能微弱地进行反应。 氟、氯、溴、碘与水反应的剧烈程度也是随着核电荷数的增多、原子半径的增大而减弱的。 3．卤素单质间的置换反应 在卤素与氢气和水的反应中，已经表现出氟、氯、溴、碘在化学性质上的一些相似性和递变性，现在，再通过卤素单质间的置换反应来比较它们氧化性的相对强弱。 【实验4-9】 将少量新制的饱和氟水分别注入盛有NaBr溶液和KI溶液的试管中，用力振荡后，再注入少量四氯化碳，振荡。观察四氯化碳层和水层颜色的变化。 【实验4－10】 将少量澳水注入盛有KI溶液的试管中，用力振荡后，再注入少量四氯化碳。观察四氯化碳层和水层颜色的变化。 四氯化碳层和水层颜色的变化，说明氯可以把溴和碘分别从溴化物和碘化物中置换出来；溴可以把碘从碘化物中置换出来。 上述各反应的化学方程式分别表示如下： 2NaBr＋Cl2＝2NaCl＋Br2 2KI＋Cl2=2KCl＋I2 2KI＋Br2=2KBr＋I2 这就