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卤族
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]
画出氯元素的原子结构示意图:（）
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 + C12 CuCl2
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 + Cl2 2NaCl
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.化学方程式: 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
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.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 2HClO 2HCl + 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;③ 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.③ ClO 能杀菌.自来水常用氯气杀菌消毒(目前已逐步用 C1O2 代替).④ HClO 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] 简称卤族.包括氟(F),氯(C1),溴(Br),碘(I)和放射性元素砹(At).卤族是唯一全部由非金属元素构成的元素族,氧化性同一周期最强
在自然界中卤族无游离态,都是以化合态的形式存在.[卤族单质的物理性质]
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).[卤族单质的化学性质]
(1)卤族的原子结构及元素性质的相似性,递变性.(2)卤族单质与氢气的反应
说明
单质都有毒,但是毒性原理不同,氯气和溴水表现为腐蚀性,氟,碘就不同.氯化氢不易分解,就没有毒,所以可以做胃酸 溴化氢碘化氢会分解出单质,就有毒.氟化氢不分解,但自身有剧毒.酸性由强到弱:HI>HBr>HCl>HF,其中 HF 是弱酸,其余的都是强酸
(3)卤族单质与水的反应.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.② X2 + H2O = HX + HXO(X=C1,Br,I).(4)卤族单质间的置换反应.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.故残留的固体为 NaCl(C12 足量时)或 NaCl
③ 将反应后的溶液加热蒸干灼烧, 生成的 I2 升华, 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.④ 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,不是发生卤族间的置换反应,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.[可逆反应]
向生成物方向进行的反应叫正反应;向反应物方向进行的反应叫逆反应.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.说明
(1)判断一个反应是否是可逆反应,必须满足两个条件: ①在同一条件下
②正,逆反应同 时进行.如 H2 + I2 反应.而如:2H2 + O2 可逆反应.(2)在化学方程式中,用可逆符号
[卤化银]
[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.3.物质的量应用于化学方程式的计算
(1)原理:化学方程式中各物质的化学计量数之比,可以表示各物质的: ①微粒数之比;②物质的量之比;③同温同压下气体的体积之比;④并可计算质量之比.(2)注意点: 物质的量应用于化学方程式的计算时,同一物质的物理量的单位要保持一致, 不同物质的物理量的单位要相互对应,即单位的使用要“上下一致,左右相当”.
