简明无机化学卤素课件.ppt

第八章卤素氯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。8.1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。*和*两种轨道的能量相差用E表示，E=E*－E*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F线处在水稳定区的上方，所以F2在水中不稳定，将水氧化成氧气。Br2Br2在水中溶解度是卤素单质中最大的，100g水中可溶解3.4g溴。溴也能溶于一些有机溶剂中。I2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。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这是一个复杂反应，其基元步骤为（2）（2）反应（2），（3）称为链传递。反应（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H2以外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过量时，产物为淡黄色固体五氯化磷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，反应速率过慢，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¯8.1.3单质的制备阴极区OH－过剩，溶液显碱性。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。为什么MnO2可以氧化HCl？当盐酸很浓时，H+使正极的电极电势增大。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，不少化学家为之损害了健康，甚至献出了生命。莫瓦桑于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。电解池的反应：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+2H2O工业生产上大量制备I2，是以浓缩过的NaIO3为原料，用NaHSO3进行还原海水中碘的含量很低，可用某些富集了碘的海草提取碘。实验室制法，与溴的实验室制法相似8NaI+9H2SO4（浓）——4I2+8NaHSO4+H2S+4H