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化学竞赛无机化学绝密课件-卤素.ppt

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第十六章卤素氯Cl 主要以氯化钠的形式存在于 海水、盐湖、盐井中。溴Br 主要存在于海水中，盐湖和 盐井中也存在少量的溴。碘I 碘在海水中存在的更少，主 要被海藻所吸收。碘也存在 于某些盐井、盐湖中。南美洲智利硝石含有少 许的碘酸钠。砹At 砹属于放射性元素，不列为 本章研究内容。16.1卤素单质F2Cl2Br2I22.颜色浅黄黄绿红棕紫为什么Cl2吸收能量高的紫光， Br2吸收能量居中的蓝绿光，而I2 却吸收能量较低的黄绿光？卤素单质的双原子分子轨道图卤素吸收部分可见光，以满足 电子从最高占有轨道*，向最低空 轨道*跃迁所需的能量。*这个能量差随着原子序数Z的 增大而变小。从Cl2到Br2再到I2，△E依次 减小，故吸收光的波长由短到长。3.卤素单质在水中的溶解度Br2在水中溶解度是卤素单质中最 大的一个，100g水中可溶解3.4g溴。卤素中I2在水中的溶解度最小， 但在CCl4中的溶解度很大。这种分离和提纯方法叫做萃 取，其必要条件是两种溶剂不互 溶，例如CCl4和水。I2在CS2中溶解度大于在 CCl4中，且水与CS2两种溶 剂不互溶，所以CS2的萃取效 率更高。一种溶质在互不相溶的两种液相 之间分配，在一定的温度和压力下达 到平衡时，若溶质在两相中的相对分 子质量相等，则其在两相中的浓度的 比值为一常数。这一常数称为分配系数， 用KD表示。I2在水和CS2中虽然I2在水中溶解度小，但 在KI或其他碘化物溶液中溶解度 变大，而且随I－浓度增大而增大。实验室中进行I2的性质实验 时，经常用I2的KI溶液。F2F2可以和所有金属直接 化合，生成高价氟化物。但是F2与Cu，Ni，Mg作用 时，由于金属表面生成一薄层致密 的氟化物保护膜而中止反应。Cl2Cl2可与各种金属作用， 有的需要加热。但干燥的Cl2不与Fe反应。Br2和I2Br2和I2常温下 只能与活泼金属作用，与不活泼 金属只有在加热条件下反应。2.与H2的反应常温下Cl2与H2缓慢反应， 但有强光照射时，将发生链反应导 致爆炸Cl2+H2——2HCl（2）（2）（2），（3）称为链传递。（2），（3）反复多次进行自由基与自由基相撞，可能 使自由基消失Br2，I2与H2的反应一般 需要加热。但高温下HBr不稳定，易 分解，HI更易分解。3.与其他非金属反应加温时可以与Xe反应生成Xe 的氟化物，如 Xe+F2——XeF2Cl2也能与大多数非金属 单质直接作用。Cl2过量时，产物为深红色发烟 液体二氯化硫Cl2通入磷单质的三氯化磷 溶液，可以制得三氯化磷将Cl2通入三氯化磷的四氯 化碳溶液，可以制得五氯化磷。Br2和I2与非金属的反应 不如F2，Cl2激烈，且不能将 非金属氧化到最高氧化数。4.与水的反应从热力学角度来看，但从动力学上看，反应速度 过慢，所以氯气氧化水的反应实 际上不能发生。该反应受温度和体系的pH的 影响很大Br2和I2一般歧化成－1 氧化态和+5氧化态。IO3¯———IO¯———I2———I¯16.1.3单质的制备阴极（铁网）2H++2e=H2电解反应盐水进料盐水进料但离子膜阻止OH－进入阳极区， 避免了它与阳极产物Cl2的接触。Cl2常温下加压可液化装入钢瓶 中，钢瓶表面涂绿色。MnO2+4H++2e=Mn2++2H2OMnO2+4H++2e=Mn2++2H2O所以MnO2与浓盐酸反应可制得Cl2。2KMnO4+16HCl（浓）—— 2MnCl2+2KCl+5Cl2+8H2O元素氟的制取前后历时六、七十 年，不少化学家为之损坏了健康，甚 至献出了生命。他于1886年第一次电解液 态HF制得F2。因为HF导电性差，所以电解时要 向液态HF中加入强电解质KF，以形 成导电性强且熔点较低的混合物。阳极（无定形炭）在电解槽中有一隔膜，将阳极 生成的氟气和阴极生成的氢气严格 分开，防止两种气体混合而发生爆 炸反应。K2PbF6——K2PbF4+F2这种方法所用原料是用单质 F2制取的，所以这种方法相当于 F2的重新释放。经过100年努力，1986年化学家 克里斯特（Christe）终于成功地用化 学法制得单质F2。先制得化合物K2MnF6和SbF5。SbCl5+5HF——SbF5+5HClK2MnF6+2SbF5———2KSbF6+MnF4383K下，将Cl2通入pH=3.5 的浓缩后的海水中，Br－被氧化成单 质Br23Br2+3Na2CO3——5NaBr+NaBrO3+3CO2再调pH至酸性，Br－和BrO3－ 逆歧化反应得到单质Br2溴的实验室制备方法，是 使用强氧化剂，如二氧化锰、 浓硫酸等氧化溴化物2NaBr+3H2SO4（浓）—— Br2+2NaHSO4+SO2+2H2O4.I2的制备在北美以提取食盐后的苦卤为原料 制碘。待溶液中碘化物