卤族元素框架

无机化学下册卤素元素框架的思维导图

卤族元素

• 单质
  • 通性
    • ⑴常温下都是双原子分子
    • ⑵都能与水发生反应
      • ①反应生成氧气，对应的卤素离子
        • F2只能与水发生该反应
        • 氯气发生该反应速度很慢
      • ②卤素特征的氧化还原(歧化)反应 【适用于CL2,Br2,I2】
        • 酸性条件下——逆歧化反应
        • 碱性条件下——歧化反应
          • 氯元素歧化为正二价和负一价
          • 溴元素和碘元素歧化为负一价和正五价
  • 制备方法
    • 氟:
      • 工业制法
        • 电解KHF2和HF的混合液(生成氢气和氟单质)
    • 氯:
      • 工业制法
        • 电解NaCl水溶液
      • 实验室制法
        • ①MnO2+4HCl(浓)=MnCl2+Cl2+2H2O 必需要加热
        • ②2KMnO4+16HCl(浓)=2MnCl2+2KCl+5Cl2+8H2O
    • 溴:
      • 工业制法:常用氯气做氧化剂，关键的步骤是用空气吹出溶液中的溴单质
      • 实验室制法:Cl2+2Br－=Br2+2Cl－
    • 碘:
      • 工业制法:①适量NaHSO3还原IO3－ ②海藻和海洋生物中提取碘单质
      • 实验室制法:Cl2+2I－=I2+2Cl－
  • 反应:
    • ①氟单质与所有金属化合(与Cu,Ni,Mg作用生成致密氟化膜，反应终止) 还能与稀有气体作用、与除O2,N2,He,Ne以外的所有非金属作用
    • ②氯与所有金属化合，(但是干燥Cl2不与Fe反应)
    • ③Br2、I2可与除贵金属外的所有金属作用，与非金属反应不如F2,Cl2剧烈，且不能将非金属氧化得到最高氧化数
  • 性质的递变规律(从上到下)
    • ⑴分子半径增大，色散力增大，熔沸点升高，分子间作用力增强
    • ⑵电子亲和能依次减小，氟除外，氟的电子亲和能小于氯的
    • ⑶溴在水中的溶解度最大，碘的溶解度最小
• 卤化氢
  • 性质的递变规律(从上到下)
    • ⑴还原性依次增强
    • ⑵热稳定性依次减弱
    • ⑶酸性依次增强(其中只有氢氟酸是弱酸，其他都是强酸)
  • 制备方法
    • 用卤化物和高沸点酸反应制取
    • 特例:HBr与HI不能用上述方法制备
      • 原因:2HBr+H2SO4(浓)=SO2+2H2O+Br2 8HI+H2SO4(浓)=H2S+4H2O+4I2
      • 制备:①NaX+H3PO4=NaH2PO4+HX ② 3P+3X2+6H2O=2H3PO3+6HX
• 卤素含氧酸
  • HXO 次卤酸
    • 制备:
      • 氟:F2+H2O=HOF+HF 其中水是固态，反应在零下四十度进行
      • HXO(X为Cl,Br,I):利用单质溶于水发生歧化反应，加新鲜制备的HgO,Ag2O或碳酸盐等促进歧化 2HgO+H2O+2Cl2=HgO·HgCl2+2HClO CaCO3+H2O+2Cl2=CaCl2+CO2+2HClO
    • 性质:从上到下，酸性依次降低，氧化性依次降低(与中心原子结合电子的能力有关)，稳定性依次降低
    • 应用举例:氯气与氢氧化钙反应得到漂白粉
  • HXO2 亚卤酸
    • 性质:不稳定，迅速分解 亚卤酸中仅存在HClO2 (属中强酸) 8HClO2=6ClO2+Cl2+H2O 3NaClO2=2NaClO3+NaCl(该反应需要加热)
  • HXO3 卤酸
    • 制备
      • Ba(ClO3)2+H2SO4=BaSO4+2HClO3
      • Ba(BrO3)2+H2SO4=BaSO4+2HBrO3
      • I2+10HNO3=2HIO3+10NO2+4H2O
      • 5Cl2+I2+6H2O=2HIO3+10HCl
    • 性质:
      • ①从上到下，酸性变化规律同次氯酸，
      • ②从上到下，稳定性依次升高(因为酸中出现非羟基氧，与孤对电子排斥，排斥小，稳定性好)
      • ③都有较强氧化性，其中溴酸的氧化性最强，氯酸次之
  • HXO4 高卤酸
    • 制备:
      • ①电解法:KClO3+H2O=KClO4(阳极)+H2(阴极) ②化学氧化法:BrO3－+F2+2OH－=BrO4－+2F－+H2O
    • 性质:
      • 从HClO4到HBrO4到H5IO6酸性依次降低，且稳定性好
      • 氧化性HBrO4＞H5IO6＞HClO4
    • 重要反应:2Mn2++5H5IO6=2MnO4－+5IO3－+11H++7H2O (用于检测钢铁中Mn的含量)
  • PS:氧化性HClO＞HClO3＞HClO4 因为有氧酸结构中的非羟基氧原子的个数越多，氧化性越弱
• 卤素含氧酸盐
  • 亚卤酸盐(亚氯酸盐):
    • 较稳定，但加热或撞击立即爆炸分解 3NaClO2=2NaClO3+NaCl
  • 卤酸盐
    • 制备:
      • ⑴NaCl电解为NaClO,后者歧化为NaClO3,再加入KCl,变成KClO3
      • ⑵溴酸盐:ClO－+Br－+4OH－=BrO3－+Cl－+H2O
      • ⑶碘酸盐:2ClO3－+I2=2IO3－+Cl2
    • 性质:
      • 强氧化性:溴酸盐＞氯酸盐＞碘酸盐(同其对应的酸的氧化性顺序一样)
  • PS:卤素含氧酸的氧化性大于盐
• 互卤化物
  • 定义:由两种卤素组成的化合物
  • 组成:中心原子为电负性较小的重卤素(体积较大)的卤素原子 配体为电负性较大的轻卤原子(配体的数目一般为奇数)
  • 生成方式:卤素单质在高温下反应制得 其中配体的数目一般为奇数
  • 性质:易水解 (高氧化数的中心原子与氢氧根生成含氧酸；低氧化数的配体与氢离子生成氢卤酸)
• 多卤化物
  • 组成:卤素与半径大的碱金属组成(其中卤原子总数为奇数)
  • 性质:稳定性差，受热易分解，产物为金属卤化物和卤素或卤素互化物(其中分解倾向于生成晶格能高的更稳定的碱金属卤化物)
  • ps:由于MF的晶格能大，很稳定，所以只有Cl,Br,I形成多卤化物最为合适