第10章 P区元素(一)
→
2HX HX
+ ½ O2 + HXO
b) X2
+ H2O →
F2与H2O的反应主要按a)式进行,能剧烈的放出O2。 Cl2与H2O主要按b)式发生歧化反应,生成的HClO 受日照能分解放O2。
Br2和I2与纯水的反应及不明显。
③ X2在碱液中的歧化反应
a) X2 b) + 2OHX2X+ XO- + H2O +
SiF4
+
2H2O
(3)热稳定性:
HX的热稳定性是指其受热是否易分解为单质。 2HX H + X
F至I原子半径增大,原子间核距离加大,使键能下降,分子 热稳定性降低。
2
2
(4)还原性
由F-至I-,对应电对的φθΧ2/Χ-减小,X━还原性增强。
三、卤化物
卤素和电负性比它小的元素生成的化合 物叫卤化物。
1.卤化物的分类
金属卤化物
(1)按组成分
非金属卤化物
(2)按键型分 离子型:ⅠA、ⅡA和ⅢB 绝大多数金属 元 素形成离子型化合物。
共价型:非金属卤化物及高价金属卤化物。
2.卤化物的性质
(1)熔、沸点
a.离子型卤化物熔、沸点高;共价化合物熔沸点低。 b.同一金属元素不同卤化物,由氟化物至碘化物,键的离 子性减小,共价成分增大,熔沸点降低。 c.同一非金属元素不同卤化物,由氟化物至碘化物,熔沸 点升高。
碘易溶于碘化钾溶液,且盐的浓度越大, 溶解的越多,溶液颜色越深。
I2
+
I
-
I3
-
多碘化物溶液的性质与碘溶液相类似。
c. I2在不同溶剂中显何颜色?
碘在不同溶剂中颜色不同: 在极性溶剂(如酒精、乙醚、水)中,显红棕色或棕 色。 在弱极性或非极性溶剂(如四氯化碳、二硫化碳)中 显紫色。
d.溴在有机溶剂中显何种颜色?
不能采用H2SO4与溴化物或碘化物反应制取HBr、Hl,因为:
H2SO4 + 2HBr H2SO4 + 8HI NaX + H3PO4(浓)
Br2 + SO2 4I2 + H2S
+ 2H2O + 4H2O
可采用H3PO4代替浓硫酸制取溴化氢、碘化氢,如:
NaH2PO4 + HX
(3)非金属卤化物水解法
-
2F
-
+
-
Cl2 Br2 I2
C l2 + Br2 +
2Cl
+
Br2 I2
I2
2I
-
2Br
-
+
Cl2与I-反应,若Cl2过量,则可将生成的I2进一步氧 化为IO3 ,使I2的颜色退去: 5Cl2 + I2 + 6H2O
→ 2HIO + 10HCl 3
② X2与H2O的反应:
a) X2 + H2O
。
3XO-
XO3-
Cl2: 低温,以a)为主;温度大于75 C时,以 b)为主。
Cl2
+
2OH
-
低温
Cl
-
+ ClO +
-
-
+ H2O
-
3ClO 3Cl2 + 6OH
-
2Cl
ClO3
-
ClO3 + 5Cl + 3H2O
Br2: 0。C以下发生a)反应,0。C以上进 行b) 。 反应,50 C时产物均为BrO3 。 I2: I2与碱反应在任何温度产物均为IO3-.
2+
Cr2O7 可与Br 、I 反应
MnO2可与Br-、I-反应 MnO2与浓HCl反应,制氯气
2-
-
-
Φ MnO2/Mn =1.23V
强氧化性X2可与强还原性X-反应:
Cl2 +
- → 2Br
2Cl
-
+
Br2
(2)电解法
由于ΦΘF2/F-很大(2.87V),一般氧化剂无法使其氧化, 因此,一直采用电解法制F2: 2KF + H2 ↑ + F2 ↑ 2KHF2 1986年,化学家Christe设计出制F2的化学法: K2MnF6 + 2SbF3
+ -
AgCl + 2NH3.H2O 〔Ag(NH3)2〕 + Cl +
+
2H+
AgCl + 2NH4
+
(2)Br 的鉴定
Br
-
-
Cl2
CCl4
Br2 (橙黄色或橙色)
2Br
-
+ Cl2
Br2 + 2Cl
-
(3)I 的鉴定
Ag+
-
I
AgI
(黄色)
I
-
+ Ag
Cl2 CCl4 -
+
AgI I2 (CCl4层显紫红色)
2.要注意总结归纳提炼知识,了解知识之间的内在联系和 规律。 3.每一章都设有自学提纲,便于同学们学习,希望大家注 意提高自学能力。
自学提纲
1 .卤素单质在不同溶剂中的溶解性如何? I2 为何在 KI 溶液中 的溶解度加大?I2在不同溶剂中显何颜色?为什么?Br2在有机 溶剂中显何种颜色? 2 .具有氧化性是卤素单质突出的化学性质,在水溶液中,卤 素单质会发生哪几类反应,不同卤素单质其反应性能是否相同 ,为什么? 3 .各种卤化氢的制备,最适宜采用哪种方法?原因何在?卤 化氢的酸性、热稳定性、还原性各有何递变规律?
(2)溶解性
a) 氟化物:多数难溶,少数易溶,如:AgF、 PbF2、Hg2F2、锂除外的ⅠA的氟化物。 b) 氯、溴、碘卤化物:多数易溶,少数难溶, 如:AgX、PbX2、HgX2、CuX。
3. X 的鉴定
(1)Cl-的鉴定
-
Cl
-
+
Ag
+
AgCl 〔Ag(NH3)2〕 + Cl + 2H2O
弱酸 中强酸 强酸 最强酸
(2)不同卤素含氧酸酸性基本上依由Cl至I顺序递减。 酸性:
HClO > HBrO > HIO3
ROH规则
元素氧化物的水合物形成酸和碱,其组成可用 _ _ R O H通式表示,R代表成酸元素或成碱元素。 R_O与O_H结合力相对大小不同,使R_O_H有不同离解方式, 即产生酸、碱两类不同物质: 结合力 离解方式
I
2I
+
Cl2
I2
+ 2Cl
-
四、卤素的含氧酸及其盐
(一)卤素含氧酸的性质
除氟外,卤素均可形成正氧化数的含氧酸及其盐。
氧化数 +1
氯
溴
碘
名称
HClO
HBrO
HIO
___
次卤酸
亚卤酸 卤酸
+3
+5 +7
HCl6
HClO4 HBrO4
1251 3.0 1140 2.8
1,0,+1,+ 3,+5,+7 133
1008 2.5
一、卤素单质 卤素与同周期元素相比,非金属性最强。 同族元素自上而下半径增大,电负性减 小,因而非金属性减弱。
1.物理性质
单质 性质 聚集状态 颜色 熔点/ C 沸点/ C 溶解度
/g(100g水)
-1
氟
氯
溴化氢、碘化氢的制备更适宜采用非 金属卤化物水解的方法:
PBr3 PI3 + + 3H2O 3H2O → H3PO3 H3PO3 + + 3HBr 3HI
→
2.性质
[问题] 卤化氢的酸性、热稳定性、还原性各 有何递变规律?为什么?
[分析]
性质 HX
熔、沸 点
酸性
热稳定 还原性 性
HF HCl HBr
3I2
+
6OH
-
5I
-
+ IO3
-
+ 3H2O
3.制备与用途
卤素的制备可归纳为X-的氧化: X2 X- _ 2e → 卤素的制备应采取不同方法,取决于什么因素? X-还原性大小顺序为:I- > Br- > Cl- > F-。 根据X-还原性和产物X2氧化性差异,决定X2有不 同制备方法。
(1)用氧化剂制取
溴
碘
气 浅黄
-220 -188 分解水
气 黄绿
-101 -34.5 0.732
液 红棕
-7.3 59 3.58
固 紫黑
1.3 183 0.029
。 。
a.卤素单质在不同溶剂中的溶解性如何?
氟与水剧烈反应将水分解,其它卤素在水中溶解度较小,而 易溶于有机溶剂。
b. I2为何在KI溶液中的溶解度增大?
4.卤素含氧酸及其盐的热稳定性有何递变规律? 5.氯的含氧酸及其盐的酸性、热稳定性、氧化性如 何递变,氯主要的含氧酸及其盐如何制备? 6.氧化物的水合物其酸、碱性可由ROH规则判断, 什么叫ROH规则?如何应用该规则说明氧化物的 水合物酸、碱性强弱及其递变规律? 7.如何鉴定Cl- 、Br-、I- ?
第一节
P区元素概述
p区元素包括元素周期表中IIIA族~VIII族元素。本章着 重讨论第 VIIA族和VIA族元素。 1.p区元素原子的价层电子构型为:ns2np1~6。各族元素 从上而下,原子半径逐渐增大,非金属性减弱,金属性 增强。 2. p区元素除F外,一般可形成多种氧化数。其最高氧化 数等于该元素原子最外层电子数(氧、氟除外) 3. p区元素从上而下低氧化数趋于稳定,而高氧化数稳定 性减弱。 4.惰性电子对效应:同一族元素自上而下低氧化态比高氧 化态稳定的现象。