珍贵无机化学课件第15章-P区元素-卤族元素.ppt

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1、第十四章卤族元素本章学习要求：1、X2与水的反应2、了解价层电子对互斥理论3、卤素含氧酸及其盐的氧化性与稳定性卤族元素FClBrIAtCaF2萤石冰晶石Na3AlF6NaCl等海水中与Cl在一起，NaIO3，NaIO4放射性元素，半衰期很短15-1通性ns2np5F:-1，0价Cl、Br、I：-1，0，+1，+3，+5，+7价从FI熔点、沸点，半径↑电负性、电离能↓15-2单质X2：分子晶体，熔点沸点较低，由F→I，分子间色散力↑熔沸点↑。状态：F2淡黄色气体；Cl2黄绿色气体；Br2红棕色液体；I2紫色固体溶解度：F2与水反应Cl2，Br2，I2溶于水Br2，I2溶于有机溶剂显色（Br2/C

2、Cl4深红色，I2/CCl4紫色）强氧化性（易得到电子）：F2，Cl2可氧化所有金属；Br2，I2除贵属外都反应非金属中只有O,N不与X2反应aX2对水的氧化作用2X2+2H2O=4H++4X-+O2bX2的水解作用Cl2，Br2，I2溶于水，同时发生下列作用X2(g,l,s)=X2(aq)K’X2(aq)+H2O=H++X-+HOXK’’F2与水剧烈反应Cl2在阳光下才与水反应Br2与水缓慢反应I2无明显作用Cl2Br2I2K’0.0620.210.0013K’’4.2×10-47.2×10-92.0×10-13在第二个反应中，X2的两个原子被分解→X-，次卤酸HOX卤素发生歧化反应如2Na

3、OH+Cl2→NaCl+NaOCl+H2O2NaOH+I2→NaI+NaOI+H2O卤素单质工业制备方法比较F2电解法Cl2电解法化学法Br2化学法I2化学法困难的程度从1768年发现HF以后，直到1886年得到F2历时118年。1886年Moissan采用溶有少量KF的HF液体做电解液，电解槽和电极用Pt-In合金，U形管中装有NaF吸收HF：2HF(l)(不纯)H2↑+F2↑电解249KH.Moissan单质氟的制备2KHF2(l)2KF(S)+H2↑+F2↑电解353～363K氟的生产为什么不能用水溶液电解？这是因为电对O2/H2O的标准电极电势（Eq=+1.23V)比F2/F-(Eq=

4、+2.87V)要低得多，H2O要先于F-被氧化，而得不到F2。这好比电解NaOH水溶液得不到金属Na一样。可以回忆一下水的电势图。Solution⑴历史最久的汞阴极法(mercury-cellprocess)⑵当今使用最普遍的隔膜法(diaphragmprocess)⑶发展起来的薄膜法(membraneprocess)薄膜电解槽中发生在两极的反应分别为:电解NaCl水溶液生产Cl2的方法，得名于两个产品氯(Cl2)和碱(NaOH)。因电解槽结构不同分为三种:阳极：2Cl-(aq)Cl2(g)+2e-阴极：2H2O(l)+2e-2OH-(aq)+H2(g)氯碱法化学法氧化海水中的Br-和I-可以

5、制得Br2和I2，通常用Cl2作氧化剂：溴的世界年产量仅约4×105t，碘仅约万余吨。由溴制造的有机化学产品用做阻燃剂、灭火剂、催泪毒剂、吸入性麻醉剂和染料。碘和碘化合物用于催化剂、消毒剂、药物、照相业、人工造雨等。2X-(aq)+Cl2(g)2Cl-(aq)+X2(g)（X=Br,I）3Br2+3Na2CO35NaBr+NaBrO3+3CO25HBr+HBrO33Br2+3H2O化学法制溴和碘Br-用Cl2氧化：Cl2(g)+2Br-(aq)2Cl-(aq)+Br2(g)E=1.35V–1.07V=+0.26V从热力学角度Br-在酸性溶液中可被O2所氧化：O2(g)+4Br-(aq)+4H

6、+(aq)2H2O(l)+2Br2(l)E=1.23V–1.07V=+0.16V该反应在pH=7的溶液中不能进行(E=-0.15V)。因为O2的反应涉及约0.6V的超电位。即使酸性溶液中的反应在动力学上也是有利的，但由于需要将如此大量的盐卤酸化然后又将废液中和，在经济上显然没有吸引力。Solution试写出将盐卤中的Br-转化为Br2的反应方程式和电位，从热力学观点Br-可被O2氧化为Br2,但为什么不用O2达到此目的？15－3卤化氢一、卤化氢的制备H2+Cl2→2HClCaF2+H2SO4(浓)=CaSO4+2HF2NaCl+H2SO4(浓)=Na2SO4+2HCl不适用制HBr、HI浓硫

7、酸氧化成单质H2SO4+2HBr=Br2+SO2+2H2OH2SO4+8HI=4I2+H2S+4H2O用无氧化作用的H3PO4代替H2SO4制备HBr,HIPBr3+3H2O=H3PO4+3HBrBr2orI2+红磷：2P+3I2+6H2O=2H3PO4+6HI简易制备HI的方法：将I2悬浮于水中，通H2S气体I2+H2S=2HI+S↓二、卤化氢的性质HX的性质，依HI、HBr、HCl作有规律的变