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- 2021-07-09 发布
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卤族元素
教案11(章节4-2:卤族元素)
[高考要求分析]
1.从Cl2的结构和性质入手了解F2、Br2、I2等卤素单质的性质和用途等,理解卤素性质的变化规律。
2.从氯化氢的结构和性质入手了解卤化氢的性质和用途,理解卤化氢的性质变化规律及其它卤素化合物性质的变化规律。
3.理解Cl-、Br-、I-等卤素离子的性质变化规律和检验方法,了解金属卤化物的性质。熟记F2、I2、HF、CaF2、AgF等卤素单质和化合物的特性,能从卤素单质及化合物性质的变化规律中理解某些物质的特性。
[知识综合脉络]
卤族元素的相似性、递变性和特殊性
相似性
(1)最外层电子都是7个
(2)除氟外,正化合价均有+7、+5、+3、+1,最高价氧化物对应水化物通式为HClO4。
(3)负化合价为-1。H2+X2=2HX(除氟外,其他三种需要一定条件下进行)
(4)卤素单质都有较强的氧化性,与金属、非金属、水、碱等反应。
递变性
(1)电子层数逐渐增大。
(2)单质的颜色由浅到深,状态由气态到液、固态,熔、沸点由低到高,密度由小到大,水溶性由易到难。
(3)单质的氧化性由强到弱。与H2、金属、水等反应的程度由剧烈到微弱,条件由易变难。
(4)气态氢化物的稳定性逐渐增强。
(5)阴离子的还原性逐渐增强,即F-、Cl-、Br-、I-。
特殊性
(1)氟无正价,无含氧酸。
(2)氟化银易溶于水,且无感光性。
(3)Cl2易液化;Br2是惟一的一种常温下呈液态的非金属单质且易挥发;I2易升华且能使淀粉溶液变蓝色。
(4)F2跟水剧烈反应。F2能跟稀有气体氙、氪等反应,生成氙和氪的化合物。
[基础知识梳理]
一、卤素的原子结构和单质的物理性质
随卤素核电荷数增加,电子层数依次递增,原子半径渐增大,其原子结构的递变而使卤素单质的物理性质呈规律性变化.
从F2 I2
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1.颜色渐加深,状态从气 液 固,密度从小 大,熔沸点由低 高(分子晶体)
2.单质的溶解性——除氟外(与水剧烈反应)在水中溶解度都较小,且由大 小,都易溶于有机溶剂,下表列出Cl2、Br2、I2在不同溶剂中的颜色.
水
CCl4
汽油(苯)
Cl2
黄绿色
黄绿色
黄绿色
Br2
橙色
橙红色
橙红色
I2
棕黄色
紫色
紫红色
二、卤素的化学性质
由于最外层均为7个电子,极易得一个电子,因此卤素都是强氧化剂,在自然界均只以化合态存在.但随着电子层数递增,原子半径渐增大,核对外层电子的引力渐减弱,得电子能力渐减弱,其氧化性逐渐减弱,主要表现:
1.都能与金属反应
①F2和所有金属都能反应.
②Cl2和绝大多数金属反应.
③Br2和较活泼金属反应.
④I2只和活泼金属反应.
2.都能与H2、P等非金属反应.
①F2和H2在暗处即爆炸(F2是非金属性最强的元素)
②Cl2和H2需光照爆炸
③Br2和H2需加热且缓慢化合(不爆炸)
④I2(蒸气)和H2持续加热且仍为可逆反应.
3.特性:
易升华
①I2 ②溴——唯一的常温呈液态的非金属,易挥 发保存时加水封.
使淀粉变蓝色
③F2——最强氧化剂,不能用氧化剂将F-氧化为F2(只能用电解法)F元素无正价.
且能与稀有气体化合.
④卤化氢——均易溶于水,在空气中形成白雾,其中只有HF剧毒,但HX都是大气污染物,水溶液均呈酸性,只有氢氟酸是弱酸,从HF→HI,酸性逐渐增强.
⑤NaX——只有NaF有毒可用作农药.
⑥CaX2——只有CaF2不溶于水,CaCl2作干燥剂.
⑦AgX——只有AgF可溶,AgX均具感光性,AgBr作感光材料,AgI作人工降雨材料。
HClO、HClO2、HClO3、HClO4
⑧
酸性逐渐增强,氧化性逐渐减弱
[典型例题分析]
- 5 -
[例1]甲、乙、丙三种溶液各含有一种X-(X-为Cl-、Br-、I-)离子。向甲中加淀粉溶液和氯水,则溶液变为橙色,再加丙溶液,颜色无明显变化。则甲、乙、丙依次含有( )。
A.Br-、Cl-、I- B.Br-、I-、Cl-
C.I-、Br-、Cl- D.Cl-、I-、Br-
[解析]非金属性较强的单质能从盐溶液(或酸溶液)中把非金属性弱的非金属置换出来。在甲溶液中加入淀粉溶液和氯水,淀粉不显蓝色,证明甲中不含I-离子,溶液显橙色,证明甲中含溴离子(溴水显橙色);再加丙溶液,无明显变化,表明丙中不含碘离子。综上所述,甲中含溴离子,乙中含碘离子,丙中含氯离子。
[答案]B。
[例2]将溴化钾和碘化钾的混合溶液中通入过量氯气,把溶液蒸干后并将剩余物灼烧,最后列残余的物质是( )。
A.氯化钾 B.氯化钾和碘
C.氯化钾和溴 D.氯化钾和溴化钾
[解析]溴化钾和碘化钾都能与氯气反应:
2KBr + Cl2 = 2KCl + Br2 2KI + Cl2 = 2KCl + I2
所以向溶液中通入过量氯气后,溶液中留下氯化钾、溴分子和碘分子,考虑到溴单质极易挥发,所以蒸干过程中,溴单质已挥发掉。考虑到碘单质加热条件下能升华,所以灼烧过程中,碘单质必定已升华了。最后留下的物质必定是氯化钾。
[答案]A。
[例3]长期以来,人们一直认为氟的含氧酸不可能存在,但是自1971年两位英国科学家斯凶杏尔和阿佩曼成功地合成次氟酸后,这种观点强烈地动摇了。他们在0℃以下将氟气从细冰上面通过,得到了毫克量的次氟酸。已知次氟酸的分子组成与次氯酸相似,且次氟酸与热水剧烈反应,生成既有氧化性又有还原性的物质的溶液。则下列说法中错误的是( )。
A.次氟酸分子中原子间以共价键相结合 B.次氟酸分解会产生F2
C.次氟酸与热水反应可能有H2O2生成 D.次氟酸的酸性可能比次氯酸强
[解析]从“次氟酸的分子组成与次氯酸相似”可推出分子式为“HOF”,次氟酸跟热水反应的反应式为:HOF+H2O=H2O2+HF。进而就可判断出,次氟酸中原子间以共价键结合(其中氧元素的化合价可看成是0价),由于非金属性氟比氯强,可判断出次氟酸的酸性可能比次氯酸弱。
[答案]B。
[课堂练习]
1.将下列卤化物跟浓硫酸放在烧瓶中共热,可以制得纯净卤化氢气体的是( )。
A.NaF B.NaCl C.NaBr D.NaI
2.人工降雨是缓解旱情的方法之一,用于人工降雨的物质及作用正确的是( )。
A.AgI,与高空冷空气作用形成小冰晶
B.AgBr,与空气中水蒸汽发生化学反应生成雨
C.AgCl,使空气中水蒸汽液化
D.以上几种情况都有可能
3.有A、B、C
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三种气体,它们分别是氯气、氯化氢、溴化氢中的一种,但不知各为什么气体。已知A和B混合不反应,下列说法正确的是( )。
A.C绝不是氯化氢 B.A、B能确定
C.C可能是氯化氢 D.C不是氯气,也不是溴化氢
4.某溶液中滴入淀粉溶液无颜色变化,加入氯水与CCl4后,振荡,下层呈紫色,则原溶液中一定有( )。
A.Br- B.Cl- C.I- D.I2
5.在50g含有1.70g硝酸银和1.85g硝酸钯[Pd(NO3)2]的溶液中加入足量的碘化钠溶液,充分反应后,静置、过滤、洗涤、干燥,称量得到5.245g固体,可得出的正确结论是( )。
A.银离子只有一部分参加反应 B.钯离子(Pd2+)只有一部分沉淀
C.碘化钯(PdI2)难溶于水 D.碘化钠和硝酸钯在溶液中无沉淀生成
6.气是氧化性最强的非金属单质。在加热条件下,等物质的量的氟气与烧碱完全反应,生成氟化钠、水和另一种气体,该气体可能是( )。
A.氢气 B.氟化氢 C.氧气 D.OF2
7.已知精碘中含有氯化碘和溴化碘,而氯化碘和溴化碘的性质与单质碘相似,在粗碘中加入一种物质,再进行升华制得碘,此物质是( )
A.C2H5OH B.HCl C.KI D.Zn
8.在已经提取氯化钠、溴、镁等化学物质的富碘卤水中,采用下面的工艺流程生产单质碘。
试回答:(1)乙、丁中溶质的分子式:乙_______,丁____________。
(2)第④步操作中用稀硫酸浸洗的目的是_______(填写字母编号)。
A.除去未反应的NO3- B.除去未反应的I-
C.除去未反应的Fe D.除去碱性物质
(3)第⑦步操用可供提纯I2的两种方法是_______和_______(不要求写具体步骤)。
(4)实验室检验I2的方法是______。
(5)甲物质见光易变黑,其原因是(用化学方程式表示)_______________。
[练习答案]
1B。2A。3C。4C。
5.C(第一,加入足量NaI溶液,Ag+必定全部反应生成AgI,1.70gAgNO3可生成2.35gAgI
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;。第二,若1.85g Pd(NO3)2最多可生成2.895gPdI2;第三,AgI和PdI2 的质量之和恰好与最后所得固体的质量相等。综合以上三点,可得出,碘化钯必定是难溶于水的,全部Pd2+都转化为沉淀)。
6.D(从“氟气是氧化性最强的非金属单质”可得出:氟能在水中置换出氧气,氟元素跟氧元素的化合物中氟元素显负价。从“等物质的量的氟气与烧碱完全反应,生成氟化钠、水和另一种气体”,联系质量守恒定律进行分析:
1molF2 +1molNaOH 1molNaF+0.5molH2O+X
所以X中必定含有氟元素和氧元素,且在X中氟原子和氧原子之比是2:1,所以生成的气体是OF2。
7.C(氯化碘、溴化碘中碘元素都显+1价,加入负价态的碘的化合物可发生归中反应把杂质转化为单质碘)。
8.(1)乙是FeI2,丁是FeCl3。(2)c。(3)升华,萃取。(4)将I2加在淀粉溶液中,溶液显蓝色。(5)2AgI=2Ag+I2。
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