化学竞赛无机化学绝密课件 卤素.ppt

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1、第十六章卤素在地壳中的质量含量为0.095%，列第13位。氟F萤石CaF2冰晶石Na3AlF6氟磷灰石Ca5F3（PO4）氯Cl主要以氯化钠的形式存在于海水、盐湖、盐井中。光卤石KCl•MgCl2•6H2O在地壳中的质量含量为0.013%，列第20位。溴Br主要存在于海水中，盐湖和盐井中也存在少量的溴。在地壳中的质量含量为3.710－5%。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。碘在地壳中的质量含量为1.410－5%。砹At砹属于放射性元素

2、，不列为本章研究内容。以痕量存在于地壳中。16.1卤素单质16.1.1物理性质1.存在状态卤素单质以双原子分子形式存在。随着相对分子质量增大，分子半径也依次增大，所以色散力也增大，故物质的熔沸点依次增高。F2Cl2Br2I2气气液固故物质的存在状态呈现由气体、液体到固体的变化规律。2.颜色物质为非发光体时，其颜色取决于吸收光谱。即自然光照射该物质时，物质吸收可见光的一部分，于是显示未被吸收的那部分可见光的颜色。浅黄黄绿红棕紫F2Cl2Br2I2Cl2吸收紫光，显示黄绿色Br2吸收蓝绿光，显示红棕色I2吸收黄

3、绿光，显示紫色为什么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？用分子轨道理论加以解释：卤素单质的双原子分子轨道图**分子轨道图的高能级部分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。△E=E*－E***从Cl2到Br2再到I2，△E依次减小，故吸收光的波长由短到长。Cl2吸收紫光，显示黄绿色Br2吸收蓝绿光

4、，显示红棕色I2吸收黄绿光，显示紫色3.卤素单质在水中的溶解度F2的氧化能力极强，与水剧烈反应。Cl2在水中溶解度较小，且与水有反应。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。溴也能溶于一些有机溶剂中。有机化学中烷烃的溴代反应就是用单质溴完成的。卤素中I2在水中的溶解度最小，但在CCl4中的溶解度很大。利用这一特点，可以用CCl4从水中提取I2。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

5、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。这就是分配定律。这一常数称为分配系数，用KD表示。I2在水和CCl4中I2在水和CS2中可见分配系数越大，萃取效率越高。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。I－+I2——I3－这是由于发生了如下反应实验室中进行I2的性质实验时，经常用I2的KI溶液。I2的浓度大时，溶液呈很深的红棕色。F2

6、F2可以和所有金属直接化合，生成高价氟化物。16.1.2卤素单质的化学性质1.与金属的反应但是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。所以F2可储存在Cu，Ni，Mg或其合金制成的容器中。Cl2Cl2可与各种金属作用，有的需要加热。Cd+Cl2——CdCl22Cr+3Cl2——2CrCl3（紫色）2Ag+Cl2——2AgCl但干燥的Cl2不与Fe反应。因此Cl2可储存在铁罐中。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。

7、2.与H2的反应F2与H2的混合物将爆炸反应，无法控制。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——2HClCl2+H2——2HCl这是一个复杂反应，其基元步骤为•产生能量高，反应活性极强的自由基Cl。（1）•ClCl——2Cl••（2）Cl+H2——HCl+H••（3）H+Cl2——HCl+Cl••这类反应叫做链反应，进行速度相当快。H2和Cl2的混合物在强光照射下发生爆炸，就是链反应的结果。（2）Cl+H2——HCl+H••（3）H+Cl2——HCl+Cl••（1）•

8、ClCl——2Cl••（1）称为链引发，产生自由基，引发链反应。（2），（3）称为链传递。（2）Cl+H2——HCl+H••（3）H+Cl2——HCl+Cl••（1）•ClCl——2Cl••（2），（3）反复多次进行由自由基变成新的自由基并生成产物，速率极快。（2）Cl+H2——HCl+H••（3）H+Cl2——HCl+Cl••（1）•ClCl——2Cl••自由基与自由基相撞，可能使自由基消失这一步骤称之为链