氯一、氯的化学性质①Cl2与金属反应②Cl2与水反应③Cl2与碱反应Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O(尾气吸收)2Cl2+2Ca(OH)2=CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O(制漂白粉)Ca(ClO2)+CO2+H2O=CaCO3↓+2HClO(日常漂白原理)3Cl2+8NH3=6NH4Cl+N2④Cl2与还原性化合物作用Cl2+NaBr=2NaCl+Br2 Cl2+2NaI=2NaCl+I2 Cl2+2FeCl2=2FeCl33Cl2+6FeBr2=2FeCl3+4FeBr3 (少量Cl2) 3Cl2+2FeBr2=2FeCl3+2Br2(足量Cl2)Cl2+SO2+2H2O=H2SO4+2HCl Cl2+H2S=2HCl+S↓⑤Cl2制备了解:16HCl(浓)+2KMnO4=2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O14HCl(浓)+K2Cr2O7=2KCl+2CrCl3+3Cl2↑+7H2O4HCl(浓)+Ca(ClO)2=CaCl2+Cl2↑+2H2O⑥氟、碘的有关方程式2F2+2H2O=4HF+O2Si+4HF=SiF4+2H2 4HF+SiO2=SiF4↑+2H2OCaSiO3+6HF=CaF2↓+SiF4↑+3H2O Fe+I2FeI2碘与淀粉溶液变蓝色。
二.氯水的成分和性质(1)成分:形成淡绿色液体,溶解于水中的氯气能够部分与水反应生成盐酸和次氯酸.Cl2+H2O=HCl+HClO新制的氯水中主要含有Cl2、HClO、H2O、H+、Cl—、ClO—(HClO为弱酸,部分电离出少量H+、ClO—),以及水电离出来的少量OH—等。
久置的氯水由于次氯酸见光分解:2HClO=2HCl+O2↑,而变成很稀的盐酸,其中主要含有H+、Cl—、H2O、O2(少量).(2)性质:①新制的氯水可以代替氯气.如:A.能使碘化钾淀粉试纸变蓝。
B.氯水和某些非金属阴离子的反应,向KI、Na2S、NaBr的溶液中加氯水。
C.氯水和某些还原性阳离子的反应,向FeCl2溶液中加氯水.D.氯水和某些还原性氢化物的反应,向氯水中通H2S、HBr、HI等.E.氯水和不饱和有机物的加成反应,向氯水中通入乙烯、乙炔等.三.溴水褪色的种种反应(1)能使溴水褪色的无机物H2S:Br2+H2S=2HBr+S↓(褪色且浑浊)SO2:Br2+SO2+2H2O=H2SO4+2HBrNa2SO3:Br2+Na2SO3+H2O=Na2SO4+2HBrNaOH等强碱:Br2+2NaOH=NaBr+NaBrO+H2OBr2+H2O=HBr+HBrO四.卤素及其化合物性质递变规律(1)卤素单质物理性质的递变规律从F2→I2①单质的颜色由浅变深;②单质的状态:由气态到液态逐渐变成固态;③单质的密度依次增大;④单质的熔沸点逐渐升高;(2)卤素单质的氧化性递变规律由于卤原子最外层都为7个电子,易获得电子成为8电子稳定结构,是典型的非金属元素,都具有强氧化性.但从F→I随核电荷数递增,获得电子的能力递减,因此氧化性规律为F2>Cl2>Br2>I2。
表现出的性质有:①与H2反应:生成卤化氢的反应由易到难;卤化氢的稳定性由强到弱,即HF>HCl>HBr >HI。
②与金属化合生成金属卤化物:且除I2外,与可变价金属反应时生成高价卤化物。
③与还原性物质反应。
④F2与H2O反应,H2O做还原剂。
(3)卤素单质既有氧化性又有还原性规律由于卤素的最低价态为—1价,最高价(F除外)为+7价,而卤素单质的价态为零价,处于中间价态.因此,当它与某些物质反应时表现出既有氧化性又有还原性:①与H2O反应(除F2外)生成HX和HXO②与强碱溶液反应(除F2外)生成卤化物和次卤酸盐(4)卤素阴离子的还原性规律易获得电子的物质,其得电子后失电子是较难的,即单质的氧化性越强,对应阴离子的还原性越弱,因此,X—还原性规律为:F—<Cl—<Br—<I—。
(5)卤化氢的酸性和还原性规律HX在水溶液中能电离出H+和X—,但因F→I原子半径逐渐增大,其H—F到H—I的键能逐渐减小,所以在水溶液中的电离程度逐渐增大.HX的酸性和还原性规律为:HF<HCl<HBr<HI,且HCl、HBr、HI的水溶液均为强酸,只有HF是弱酸.(6)同种卤素含氧酸的酸性规律同种元素的含氧酸,其价态越高,酸性越强,因此有:HClO4>HClO3>HClO2>HClO。
(7)同种卤素含氧酸的氧化性规律HClO>HClO2>HClO3>HClO4一般情况下元素化合物的氧化性随化合价升高而氧化性增强,但卤素却例外。
(8)不同种卤素含氧酸的酸性和氧化性规律①除F2外,从Cl→I的最高价氧化物对应水化物的酸性依次减弱:即HClO4>HBrO4>HIO4②同价态卤素含氧酸氧化性依次减弱:即HClO>HBrO>HIO(9)卤化银的溶解性和稳定性规律①在AgX中,只有AgF易溶于水,其余均难溶于水和稀HNO3,且按AgCl>AgBr>AgI的顺序溶解度依次减小,而颜色却逐渐加深,分别为白色、浅黄色、黄色②AgX都不稳定,见光或受热易分解为卤素单质和银,且按AgF>AgCl>AgBr>AgI的顺序稳定性依次减弱7.卤素特性归纳①Cl2、Br2、I2与水反应类型相同,可用通式X2+H2O=HX+HXO,而F2特殊F2+2H2O=4HF+O2,由此得出它们与碱反应Cl2、Br2、I2相同,F2不同。
②F2、Cl2、Br2与Fe作用得+3价铁,而碘使铁显+2价I2+Fe FeI2③Cl—、Br—、I—跟AgNO3分别产生白色沉淀、浅黄色沉淀、黄色沉淀;而AgF可溶于水,无色溶液④氯水具有漂白性,但溴水、碘水中HBrO和HIO很少,漂白性很差.⑤HCl的制备是利用浓硫酸和氯化钠反应,而HBr、HI的制备不可用浓硫酸,因其具有强氧化性,可把Br—、I-氧化成Br2、I2⑥氯的含氧酸随价态升高氧化性降低,氧化性HClO>HClO2>HClO3>HClO4.⑦碘遇淀粉溶液变蓝,但淀粉碘化钾试纸投入氯水中不变蓝,因为氯水过量,发生下列反应I2+5Cl2+6H2O=2HIO3+10HCl⑧氢氟酸为弱酸,余者为强酸,且酸性逐渐增强。
氢氟酸腐蚀玻璃,其他氢卤酸没有此性质9.卤化氢和氢卤酸的三性(1)热稳定性卤化氢的热稳定性按HF—HCl—HBr—HI的顺序依次减弱.这与卤原子半径大小顺序F<Cl<Br<I有关。
因其原子半径越小与氢结合越牢,例如氟在暗处跟氢气就能剧烈化合,并发生爆炸,形成气态氢化物氟化氢最稳定,价键最不易断裂;而碘与氢气需在加热条件下才化合,生成的碘化氢最不稳定,并易分解。
(2)还原性卤化氢(HX)和氢卤酸(化学式也为HX)的还原性,实际上是指X-失电子的能力。
卤化氢还原性的强弱是很不相同的,这可以从相应卤化物与浓硫酸作用的产物不同加以证实。
卤离子的还原性按F——Cl——Br——I—的顺序依次增强.从卤离子的结构看,这可用X—的半径按F——Cl——Br——I—依次增大,使X—失电子能力依次增强来解释.(3)酸性氢卤酸中除HF外,其余都是强酸,而且按HCl—HBr—HI的顺序依次增强。
在中学阶段,可以由卤原子的半径按F—Cl—Br—I的顺序依次增大(其电子层依次增加所致)得以粗浅的解释。
HX均易溶于水,分散在溶剂水分子之间,受极性水分子的作用发生电离,X—半径越大越易受水分子极化,电离成H+和X—程度越大,H+浓度也就越大,酸性越强。
因此,它们酸性的强弱顺序按HF—HCl—HBr—HI的顺序依次增强。
10.拟卤化合物简介(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.它们对应的拟卤阴离子为CN—、SCN—,在性质上与卤素阴离子的性质也相似。
拟卤素的主要化学性质有:①拟卤素单质具有较强氧化性,与卤素单质相比其氧化性的顺序为F2>Cl2>Br2>(CN)2>(SCN)2>I2②在水中或碱溶液中易发生歧化反应。
如(CN)2+H2O=HCN+HCNO;(CN)2+2OH—=CN—+CNO—+H2O③与金属生成一价阴离子的盐。
如(CN)2+2Na=2NaCN.(2)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等,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+HIO②强氧化性与金属反应,如2M+nBrCI=MCl n+MBr n(M代表金属元素,n为其化合价)与某些盐的反应,如2NaI+BrCl=NaCI+NaBr+I2③与还原性的物质反应.如SO2+2H2O+BrCl=HBr+HCl+H2SO4例2.KClO3和浓盐酸在一定温度下反应会生成绿黄色的易爆物二氧化氯。
其变化可表述为:KClO+ 浓)→ ↑+ +(1)请完成该化学方程式并配平(未知物化学式和系数填入框内)。
(2)浓盐酸在反应中显示出来的性质是(填写编号)。
A.只有还原性B.还原性和酸性C.只有氧化性D.氧化性和酸性(3)产生0.1mol C12,则转移的电子的物质的量为mol。
(4)ClO2具有很强的氧化性,因此,常被用作消毒剂,其消毒的效率(以单位质量得到的电子数表示)是Cl2的倍。
例3.实验室可用氯气与金属铁反应制备无水三氯化铁,该化合物呈棕红色、易潮解,1000C 左右时升华。
如图是两个学生设计的实验装置,左边的反应装置相同,而右边的产品收集装置则不同,分别如(I)和(Ⅱ)所示。
试回答:(1)B中反应的化学方程式为:。
(2)D中反应开始前,需排除装置中的空气,应采取的方法是:。
(3)D中反应的化学方程式为:。
(4)装置(I)的主要缺点是:。
(5)装置(Ⅱ)的主要缺点是:,如果选用此装置来完成实验,则必须采取的改进措施是:。
例4.下图是实验室制取Cl2并以Cl2为原料进行特定反应的实验:(1)A为氯气发生装置,写出反应的化学方程式。
(2)实验开始先点燃A处的酒精灯,打开旋塞K,让Cl2充满整个装置,再点燃D处的酒精灯。
Cl2通过C瓶后进入D,D装置内盛有炭粉,发生氧化还原反应,生成CO2和HCl(g),试写出D装置中反应的化学方程式;装置C的作用是。
(3)E处石蕊试液的现象是,其原因是。
(4)若将E处溶液改为石灰水,反应过程的现象是。
A.有白色沉淀生成B.无白色沉淀生成C.先生成白色沉淀,然后沉淀消失(5)D处反应完毕后,关闭旋塞K,移去酒精灯,由于余热的作用,A处仍有少量Cl2产生,此时B中的现象是,B的作用是。
例5.在氯氧化法处理含CN-的废水过程中,液氯在碱性条件下可以将氰化物氧化成氰酸盐(其毒性仅为氰化物的千分之一),氰酸盐进一步被氧化为无毒物质。