导图社区 卤素
这是一篇关于卤素的思维导图,介绍了卤素的通性、卤素单质、卤化氢和氢卤酸、拟卤素、氢的含氧量及其盐、卤化物这几个方面的内容。
编辑于2022-03-22 08:34:16卤素
卤素的通性
与稳定的8电子构型原子相比较仅缺一个电子,在同周期元素中核电荷是最多的,原子半径是最小的,易获得电子,是同周期中非金属性最强的元素。
从上到下,非金属性依次减弱
常见氧化数+1、+3、+5、+7
F的特殊性
1.F 电负性大,非金属性强
2.原子半径小,空间位阻不大,氧化能力强与具有多种氧化数的元素化合时,该元素往往可呈现最高氧化数如 AsF5、SF6 、 IF7
3.F-F键能小,易打开,化学性质活泼
卤素单质
物理性质
均为双分子 具有稳定的8电子构型及较高的键能 在周期表中,整族是双原子分子的只有卤素
从上到下,熔沸点升高
从上到下,颜色加深
F2
浅黄
Cl2
黄绿
Br2
红棕
I2
紫黑
溶解度
F2
分解水
Cl2
在水中溶解度不大
Br2
I2
I2易溶于碘化物(如KI)中→形成I3-
易溶于有机溶剂
毒性
都有毒,具有刺激性气味,从上到下,毒性减小
化学性质
氧化性
F2 > Cl2 > Br2 > I2
和H2反应
F2 阴冷 爆炸、放出大量热
Cl2
常温
缓慢
强光照射
爆炸
Br2
常温
600C
不如氯明显
I2 高温 缓慢
X2+H2=2HX
和金属、非金属反应
F2
所有金属;除氮、氧外的非金属
反应激烈,常伴有爆炸
F2与Cu、Ni、Mg作用,表面生成氟化物保护 膜,可阻止进一步被氧化,所以F2可储存在Cu、 Ni、Mg制成的容器中
Cl2
与上类似
平稳
干燥的氯不与Fe反应 可将氯储存在铁罐中
Br2、I2
活泼金属,其他金属
常温加热
和水反应
(1)氧化作用
2X2 + 2H2O 4HX + O2↑
(2)歧化水解
X2 + H2O H+ + X- + HXO
F2 只能发生(1)类反应,并反应激烈 2F2 + 2H2O →4HF + O2↑
Cl2、Br2、I2主要发生(2)类反应 反应程度越来越小
制备
F2
电解法
电解三份KHF2和两份无水HF的熔融混合物
2KHF22KF + H2↑+ F2↑
由K.Christe设计的方法
K2MnF6+2SbF52KSbF6+MnF3+ ½F2↑
Cl2
工业
电解饱和食盐水溶液制烧碱的副产品:2NaCl+2H2O2NaOH+Cl2↑+ H2↑
电解MgCl2熔盐制Mg的副产品 :MgCl2(熔融) Mg +Cl2↑
电解NaCl熔盐制Na的副产品:2NaCl(熔融) 2Na + Cl2↑
实验室
用MnO2、KMnO4、K2Cr2O7、KClO4等氧化剂与浓盐酸反应
MnO2 +4HCl(浓) → MnCl2+ Cl2 +2H2O
2KMnO4 + 16HCl(浓) → 2MnCl2 + 2KCl + 5Cl2 + 8H2O
Br2
工业上从海水中提取
1.在晒盐后留下的苦卤(pH=3.5左右)中通入氯气
Cl2 + 2Br- → 2Cl-+ Br2
2.用空气把Br2吹出,再用Na2CO3溶液吸收
3CO3 + 3Br2 → 5Br- + BrO3 + 3CO2↑
3.用硫酸酸化
5Br- + BrO3 + 6H+ → 3Br2 + 3H2O
为除去残存的氯气,可加入少量 KBr
I2
通氯气于天然卤水中
Cl2 + 2I-→ 2Cl- + I2
避免通入过量的氯气
I2 + 5Cl2 + 6H2O → 2IO3 +10Cl- + 12H+
用NaHSO3处理智利硝石提取NaNO3后剩下的母液
2IO3- + 5HSO3 → I2 + 3HSO4- + 2SO42- + H2O
卤化氢和氢卤酸
制备
单质合成
工业上合成盐酸
氢气流在氯气中燃烧,生成的氯化氢用水吸收
H2 + Cl2 → 2HCl
其它的卤化氢和氢卤酸 不宜用直接合成法生产
氟气和氢气反应太激烈,且氟成本高。
溴和碘与氢气反应很不完全 产率低,且反应速度缓慢。
复分解
氟化氢和少量氯化氢
浓酸与相应的卤化物作用
CaF2+2H2SO4(浓)→ Ca(HSO4)2+2HF↑
NaCl+H2SO4(浓) →NaHSO4+HCl↑
制取溴化氢、碘化氢不能用浓硫酸,需用磷酸
浓硫酸可氧化部分溴化氢、碘化氢
H2SO4 (浓)+2HBr →Br2+ SO2↑+2H2O
H2SO4 (浓) + 8HI → 4I2+ H2S↑+4H2O
非金属卤化物水解
制备溴化氢和碘化氢
将水滴入三溴化磷或三碘化磷
PBr3+3H2O → H3PO3+ 3HBr↑
PI3+3H2O → H3PO3+ 3HI↑
将溴滴入磷与少量水的混合物中
3Br2+2P+6H2O → 2H3PO3+6HBr↑
将水滴入碘与磷的混合物中
3I2+ 2P + 6H2O → 2H3PO3+ 6HI↑
物理性质
HF
HCl
HBr
HI
1、具有强烈刺激性气味的无色气体 2、在空气中易与水蒸气结合形成白色酸雾 3、极性共价型分子,液态不导电,易溶于水,其水溶液称为氢卤酸 4、熔沸点升高(HF例外沸点最高,F原子小,电负性大,则HF极性强, 分子间存在氢键,形成缔合分子(HF)n)
化学性质
酸性
依次增强
HF稀溶液为弱酸,>5mol/L为强酸

HF与SiO2反应,生成气态SiF4 SiO2 + 4HF → SiF4↑+ 2H2O 用于SiO2含量的测定, 刻蚀玻璃
还原性
依次增强
HF
和空气中的氧气
不能
和浓硫酸
不能
HCl
和空气中的氧气
不能
和浓硫酸
不能
HBr
和空气中的氧气
缓慢
和浓硫酸
2HBr +H2SO4(浓) → SO2↑ + Br2+2H2O
HI
和空气中的氧气
4I- + 4H+ + O2 → 2I2↑ + 2H2O
和浓硫酸
8HI +H2SO4(浓) → H2S↑ +4I2+4H2O
热稳定性
依次减弱
2HX → H2 + X2
拟卤素
氰(CN)2 无色可燃气体,剧毒,有苦杏仁味。
氰化氢和氢氰酸
氰化氢为挥发性的无色液体,剧毒。
分子结构式为H-C≡N
能与水互溶,其水溶液称为氢氰酸。
子氢氰酸是极弱的酸主题
氰化物
常见的氰化物有氰化钠和氰化钾
氰化物均易溶于水
氰化物与一些金属离子如Ag+ 、Au+等形成稳定的 配合物 ,用于从矿石中提炼金、银以及用于电镀
毒性
氰、氰化氢、氢氰酸和氰化物均为剧毒
废水中加入硫酸亚铁和消石灰,将氰化物转化为 无毒的铁氰化物
也可用氯气氧化废水中的氰化物 
氯的含氧酸及其盐
概述
卤素可形成正氧化数的含氧酸及其盐(目前氟只有HOF)
卤素含氧酸不稳定,大多只能存在于水溶液中,至今尚未得到游离的纯酸
在酸性介质中,卤素单质及各种含氧酸都有较强的氧化性,还原产物一般为X-
在碱性介质中,各种含氧酸盐的氧化性,较含氧酸弱
次氯酸及其盐
形成
氯气和水作用 Cl2 + H2O HClO + HCl
上述反应所得HClO浓度很低,加入HgO、Ag2O、CaCO3等, 可使反应向右进行,得到浓度较大的HClO 2Cl2 +2HgO+H2O → HgO·HgCl2+2HClO
次氯酸的性质
弱酸 HClO H+ + ClO- Ka = 2.9×10-8
不稳定:仅存在于稀溶液中 2HClO 2HCl + O2 ↑(分解) 3HClO 2HCl + HClO3 (歧化) 2HClO Cl2O + H2O (脱水)
氧化性(消毒,漂白等)
次氯酸盐
形成
氯气通入冷碱溶液中 Cl2 +2NaOH → NaClO +NaCl +H2O
漂白粉
次氯酸钙和碱式氯化钙的混合物 漂白粉有效成分为次氯酸钙,使用时加酸, 生成HClO,有强氧化性,具有漂白、消毒作用
2Cl2 +3Ca(OH)2 Ca(ClO)2+CaCl2·Ca(OH)2·H2O +H2O
CO2也可从漂白粉中将HClO置换出来 Ca(ClO)2+CaCl2·Ca(OH)2·H2O+2CO2 →2CaCO3 +CaCl2 +2HClO+H2O
氯酸及其盐
氯酸
氯酸的制取
用氯酸钡与稀硫酸作用 Ba(ClO3)2+H2SO4 → BaSO4+2HClO3
氯酸的性质
强酸,强度接近盐酸
稳定性:仅存在于溶液中含量>40%即分解、爆炸 8HClO3 →3O2 + 2Cl2↑+4HClO4↑+2H2O
强氧化剂 2HClO3 + I2 → 2HIO3 + Cl2↑
氯酸钾
氯酸钾的制取
工业上:无隔膜糟电解饱和食盐水溶液 NaCl + 3H2O NaClO3 + 3H2↑ NaClO3 + KCl KClO3 + NaCl 冷
氯酸钾的性质
无色透明晶体
稳定性 2KClO3 2KCl + 3O2↑ 4KClO3 3KClO4 + KCl 固体KClO3是强氧化剂,与易燃物质混合,经摩擦、撞击发生爆炸
在酸性溶液中显氧化性 ClO3- + 6I-+6H+ → 3I2 + Cl-+3H2O
有毒
高氯酸及其盐
高氯酸
制取
工业上:氯酸盐电解 NaClO3 + H2O NaClO4 + H2 (阳极) (阴极) NaClO4 + HCl→ HClO4 + NaCl
实验室:用浓硫酸与高氯酸钾作用 KClO4 + H2SO4 KHSO4+HClO4
性质
无水HClO4是无色、粘稠状液体
冷、稀溶液比较稳定,浓溶液不稳定 4HClO4 7O2↑ + 2Cl2↑ + 2H2O
冷、稀溶液没有氧化性,浓度>60%与易燃物质相遇,发生爆炸
是最强的无机酸
高氯酸盐
性质
较稳定
除K+、Rb+、Cs+、NH4+ 的高氯酸盐溶解度较小外, 其它一般可溶
Mg(ClO4)2可作干燥剂
某些性质变化的一般规律

卤化物
形成
共价型
卤素与非金属及能呈现较 高氧化数的金属元素
离子型
卤素与ⅠA、ⅡA的绝大 多数金属及大多数镧系、 锕系元素
性质
共价型
一般熔、沸点低,具有挥 发性,熔融时不导电
离子型
具有高熔、沸点,低挥发 性,熔融时能导电
键型
同一周期卤化物,从左到右, 由离子型过渡到共价型
p区同族元素卤化物,自上而下,由共价型过渡到离子型
同一金属的不同卤化物,从氟化物到碘化物,由离子型过 渡到共价型
同一金属组成不同氧化数的卤化物,高氧化数卤化物具有 更多的共价性
溶解性
除银盐(AgF例外)、铅盐、亚汞盐、亚铜盐难溶外,其 它卤化物易溶于水
氟化物的溶解度有点反常 如 CaF2 CaCl2 CaBr2 CaI2 难溶 易溶 易溶 易溶 AgF AgCl AgBr AgI 易溶 难溶 难溶 难溶
制备
湿法
盐酸与活泼金属反应: Zn + 2HCl →ZnCl2+ H2↑
盐酸中加入适当的氧化剂 Cu+H2O2+2HCl→CuCl2+2H2O
酸与氧化物、氢氧化物、碳酸盐: ZnO + 2HCl→ ZnCl2+H2O
强烈水解的氯化物(如SnCl4、SiCl4等) 只能采用干法合成。
干法
元素单质与氯气直接反应合成氯化物 要使反应能继续下去,必须及时把产物从反应 体系中分离出去。AlCl3、FeCl3、SnCl4
金属氧化物与氯气反应
Na2O(s) + Cl2(g)→ 2NaCl(s) + O2(g)
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