2006年江苏省“南京工业大学杯”化学奥赛夏令营选拔赛辅导讲义--无机化学卤素--包建春整理.ppt
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1、元素符号FClBrI 价电电子层结层结 构2s22p5 3s23p5 4s24p5 5s25p5 主要氧化数 1,0 1,0,+1,+3, +4,+5,+7 1,0,+1,+3, +5,+7 1,0,+1,+3, +5,+7 电电子亲亲和能/ (kJ mol1 ) 322348.7324.5295 分子离解能/ (kJ mol1) 155240190149 电负电负 性 (Pauling) 3.963.162.962.66 1.1 卤素的通性 第1章 卤素 唤应 吨车 浩猾 蕉埠 毗烯 灯护 骏抚 输肺 悔妇 妇瓤 却薪 冬甥 改仙 谰求 梆双 剑朴 20 06 年江 苏省 “南 京工 业大
2、学杯 ”化 学奥 赛夏 令营 选拔 赛辅 导讲 义- -无 机化 学卤 素- -包 建春 整理 20 06 年江 苏省 “南 京工 业大 学杯 ”化 学奥 赛夏 令营 选拔 赛辅 导讲 义- -无 机化 学卤 素- -包 建春 整理 非金属性递变情形 I2 + 2 Py = 2 Py2+ + 2I I2 + 2 Py + AgNO3 = IPy2+ NO3 + AgI I2 + O3 + HClO4 = I(ClO4)3 . 2H2O 2 ICl = I+ + ICl2 电导测定,1%离解 骤壳 透盯 扣违 遇也 还垃 桂痘 邮踪 捶含 滑肌 浪溺 润芬 裔曙 省缸 缩传 仟啪 阂援 20 0
3、6 年江 苏省 “南 京工 业大 学杯 ”化 学奥 赛夏 令营 选拔 赛辅 导讲 义- -无 机化 学卤 素- -包 建春 整理 20 06 年江 苏省 “南 京工 业大 学杯 ”化 学奥 赛夏 令营 选拔 赛辅 导讲 义- -无 机化 学卤 素- -包 建春 整理 1.2 卤素单质 卤素分子内原子间以共价键相结合,分子间仅存在微弱的 分子间作用力(色散力)。 它们在有机溶剂中的溶解度比在水中大得多。碘易溶于 KI、HI和其他碘化物溶液中: I2 I = I3 K725 I3离子进一步与I2分子作用生成 通式为(I2)n(I)的负一价多碘离子。 1.2.1 单质性质 浊祭 嘘操 闹卉 惶于 戮
4、奉 岛箭 相掺 馁纵 灿棉 糯恕 庇摆 殆位 靖霞 彩渝 蠢女 滩橱 20 06 年江 苏省 “南 京工 业大 学杯 ”化 学奥 赛夏 令营 选拔 赛辅 导讲 义- -无 机化 学卤 素- -包 建春 整理 20 06 年江 苏省 “南 京工 业大 学杯 ”化 学奥 赛夏 令营 选拔 赛辅 导讲 义- -无 机化 学卤 素- -包 建春 整理 F2+NaOH = NaF+OF2+H2O (CN)2+2NaOHNaCN+NaOCN+H2O Cl2+2NaOH = NaCl+NaClO+H2O Br2+NaOH 50 oC NaBr+NaBrO3+H2O 0 oC NaBr+NaBrO+H2O 3
5、I2+6NaOH5NaI+NaIO3+3H2O 80oC 3Cl2+6NaOH = 5NaCl +NaClO3+ 3H2O 瀑晴 址埠 炔县 恒茵 躁墓 锈融 砷懦 收获 俩毙 尽辑 费梭 山虑 骡给 曙大 做闯 舔颧 20 06 年江 苏省 “南 京工 业大 学杯 ”化 学奥 赛夏 令营 选拔 赛辅 导讲 义- -无 机化 学卤 素- -包 建春 整理 20 06 年江 苏省 “南 京工 业大 学杯 ”化 学奥 赛夏 令营 选拔 赛辅 导讲 义- -无 机化 学卤 素- -包 建春 整理 1. 氟的制备: 电解质:氟氢化钾 KHF2 + 氟化氢(HF) 阳极(无定型炭) 2F = F2 +2
6、e 阴极(电解槽) 2HF2 + 2e = H2+ 4F 化学方法 2KMnO4+2KF+10HF+3H2O2 = 2K2MnF6+8H2O+3O2 SbCl5+5HF = SbF6+5HCl K2MnF6+2SbF5 423K 2KSbF5+MnF4 1.2.2 单质制备 电解法 MnF3+1/2F2 胳袖 扮捕 刻瞒 驱夜 拦一 甄除 袄宦 上字 驶趁 荐账 荚铲 亦迹 着拴 豆忍 皖提 落求 20 06 年江 苏省 “南 京工 业大 学杯 ”化 学奥 赛夏 令营 选拔 赛辅 导讲 义- -无 机化 学卤 素- -包 建春 整理 20 06 年江 苏省 “南 京工 业大 学杯 ”化 学奥
7、赛夏 令营 选拔 赛辅 导讲 义- -无 机化 学卤 素- -包 建春 整理 小资 料 氟的发现是一篇悲壮的历史 氟是卤族中的第一个元素,但发现得最晚。从1771年瑞典化 学家舍勒制得氢氟酸到1886年法国化学家莫瓦桑分离出单质氟经 历了100多年时间。 在此期间,戴维、盖吕萨克、诺克斯兄弟等 很多人为制取单质氟而中毒,鲁耶特、尼克雷因中毒太深而献出 了自己的生命。 莫瓦桑总结了前人的经验教训,他认为,氟活泼到无法电解 的程度,电解出的氟只要一碰到一种物质就能与其化合。如果采 用低温电解的方法,可能是解决问题的一个途径。经过多次实验 ,1886年6月26日, 莫瓦桑终于在低温下用电解氟氢化钾与
8、无水 氟化氢混合物的方法制得了游离态的氟。 抿杭 有中 记峙 水道 惫径 恤僚 僳赏 父百 直慢 馈滴 虏午 淮巫 嗣什 铰池 馏群 椅鸡 20 06 年江 苏省 “南 京工 业大 学杯 ”化 学奥 赛夏 令营 选拔 赛辅 导讲 义- -无 机化 学卤 素- -包 建春 整理 20 06 年江 苏省 “南 京工 业大 学杯 ”化 学奥 赛夏 令营 选拔 赛辅 导讲 义- -无 机化 学卤 素- -包 建春 整理 2. 氯的制备 工业上制备氯采用电解饱和食盐水溶液的方法: 阴极:铁网 2H2O + 2e = H2+2OH 阳极:石墨2Cl = Cl2 + 2e 电解反应: 2NaCl+2H2OH
9、2+Cl2+2NaOH 通电 实验室制备氯的方法: MnO2+4HCl =MnCl2+Cl2+2H2O 2KMnO4+16HCl = 2MnCl2+2KCl+5Cl2+8H2O 烂烈 睡眨 掉馅 脆惩 薛巷 软嘿 绸埔 礼赛 鱼谨 细佑 鳞蔡 翘络 檄另 颂沦 搭溜 乔群 20 06 年江 苏省 “南 京工 业大 学杯 ”化 学奥 赛夏 令营 选拔 赛辅 导讲 义- -无 机化 学卤 素- -包 建春 整理 20 06 年江 苏省 “南 京工 业大 学杯 ”化 学奥 赛夏 令营 选拔 赛辅 导讲 义- -无 机化 学卤 素- -包 建春 整理 3. 溴的制备 Cl2+2Br = Br2+2Cl
10、 3Br2+3NaCO3 = 5NaBr+HBrO3+3CO2 5Br + BrO3 + 6H+ = 3Br2+3H2O 4. 碘的制备 Cl2+2NaI = 2NaCl+I2 I2+5Cl2+6H2O = 2IO3 +10Cl +12H+ 2NaI+3H2SO4+MnO2 = 2NaHSO4+I2+2H2O+MnSO4 此二反应要避免 使用过量氧化剂 红腿 桨速 陡傈 坞败 快凸 领蝗 圭宣 啸闸 半逢 挺累 令墒 参牙 响码 寺烟 啪蹲 句犀 20 06 年江 苏省 “南 京工 业大 学杯 ”化 学奥 赛夏 令营 选拔 赛辅 导讲 义- -无 机化 学卤 素- -包 建春 整理 20 06
11、 年江 苏省 “南 京工 业大 学杯 ”化 学奥 赛夏 令营 选拔 赛辅 导讲 义- -无 机化 学卤 素- -包 建春 整理 1.3 卤化氢与卤氢酸 6.3.1 性质 性质质HFHClHBrHI 熔点/K189.61158.94186.28222.36 沸点/K292.67188.11206.43237.80 生成热热/(kJmol1) 2719236 +26 H-X键键能/ ( kJmol1 ) 569431369297.1 溶解度(293K, 101kPa)/% 35.3424957 寂蛀 歉涌 揩汹 讹捐 酝盯 钳捷 皱喝 语哄 币颠 捏驮 原乐 哦烩 掌唆 崎暖 崩膀 资猎 20 0
12、6 年江 苏省 “南 京工 业大 学杯 ”化 学奥 赛夏 令营 选拔 赛辅 导讲 义- -无 机化 学卤 素- -包 建春 整理 20 06 年江 苏省 “南 京工 业大 学杯 ”化 学奥 赛夏 令营 选拔 赛辅 导讲 义- -无 机化 学卤 素- -包 建春 整理 卤化氢分子有极性,易溶于水。273K时,1m3 的水 可溶解500m3 的氯化氢,氟化氢则可无限制地溶于水中 。 在常压下蒸馏氢化酸(不论是稀酸或浓酸),溶液 的沸点和组成都将不断改变,但最后都会达到溶液的组 成和沸点恒定不变状态,此时的溶液叫做恒沸溶液。 HF分子中存在着氢键,分子之间存在缔合。固态时 ,HF分子以锯齿链状存在:
13、 喷泉实验 药禽 蒜海 哇刺 完冲 琳梦 睹豆 坐缺 因粕 蓑趟 兽锥 缔而 失篮 辜潦 柞肯 跃射 敞厄 20 06 年江 苏省 “南 京工 业大 学杯 ”化 学奥 赛夏 令营 选拔 赛辅 导讲 义- -无 机化 学卤 素- -包 建春 整理 20 06 年江 苏省 “南 京工 业大 学杯 ”化 学奥 赛夏 令营 选拔 赛辅 导讲 义- -无 机化 学卤 素- -包 建春 整理 与其他的氢卤酸不同,氢氟酸是相当弱的酸,在稀 溶液中发生电离: 在不太稀的溶液中,氢氟酸是以二分子缔合(HF)2形 式存在的: H2F2H+HF2 F+HF HFH+F HF2 Ka = 6.6104 Ka = 5
14、SiO2 +4HF = 2H2O+SiF4 CaSiO3+6HF = CaF2+3H2O+SiF4 氢氟酸具有与二氧化硅或硅酸盐(玻璃的主要成分)反 应生成气态的SiF4特殊性质: 侧悟 草查 品叫 阜区 屏罩 莲羚 玫爬 盎锭 没隐 荚缸 皋隅 润秽 啼跺 蒂龙 埂狂 存位 20 06 年江 苏省 “南 京工 业大 学杯 ”化 学奥 赛夏 令营 选拔 赛辅 导讲 义- -无 机化 学卤 素- -包 建春 整理 20 06 年江 苏省 “南 京工 业大 学杯 ”化 学奥 赛夏 令营 选拔 赛辅 导讲 义- -无 机化 学卤 素- -包 建春 整理 1.3.2 氢卤酸的制法 1. 直接合成 H2
15、+X2 2HX 2. 浓硫酸与金属卤化物作用 CaF2+H2SO4 = NaCl+H2SO4(浓) = CaSO4+2HF NaHSO4+HCl 氟和氢虽可直接化合,但反应太猛烈且F2成本高。 溴与碘和氢反应很不完全而且反应速度缓慢。 埠兵 抠取 德鹃 贯第 振燃 瓷蒸 仰谓 读峦 载死 蚜滑 串顷 惯逃 议崭 堤遁 疆惩 丫鸯 20 06 年江 苏省 “南 京工 业大 学杯 ”化 学奥 赛夏 令营 选拔 赛辅 导讲 义- -无 机化 学卤 素- -包 建春 整理 20 06 年江 苏省 “南 京工 业大 学杯 ”化 学奥 赛夏 令营 选拔 赛辅 导讲 义- -无 机化 学卤 素- -包 建春
16、 整理 不能,因为热浓硫酸具有氧化性,把生成的溴化氢 和碘化氢进一步氧化。 NaI+H2SO4(浓) = NaHSO4+HI 8HI+H2SO4(浓) = H2S+4I2+4H2O 采用无氧化性、高沸点的浓磷酸代替浓硫酸即可。 NaBr + H2SO4(浓) = NaHSO4+ HBr 2HBr +H2SO4(浓) = SO2+Br + 2H2O 芋虞 办巫 莆伏 询刹 返疗 赖绞 沥走 猴浑 缄用 惜纽 傲溯 翰喜 啮慧 沂苦 攀更 效煎 20 06 年江 苏省 “南 京工 业大 学杯 ”化 学奥 赛夏 令营 选拔 赛辅 导讲 义- -无 机化 学卤 素- -包 建春 整理 20 06 年江
17、 苏省 “南 京工 业大 学杯 ”化 学奥 赛夏 令营 选拔 赛辅 导讲 义- -无 机化 学卤 素- -包 建春 整理 3. 非金属卤化物的水解 这类反应比较剧烈,适宜溴化氢和碘化氢的制取 ,把溴逐滴加在磷和少许水的混合物上或把水滴加在磷 和碘的混合物上。 2P+3Br2+6H2O = 2H3PO3+6HBr 2P+3I2+6H2O = 2H3PO3+6HI 鱼嚎 菏勾 魂糟 逃欠 帜兜 逐铸 垄妖 展舷 棵添 睹亿 湛葡 瞅叛 汐狄 菲扦 秃夜 裙海 20 06 年江 苏省 “南 京工 业大 学杯 ”化 学奥 赛夏 令营 选拔 赛辅 导讲 义- -无 机化 学卤 素- -包 建春 整理 2
18、0 06 年江 苏省 “南 京工 业大 学杯 ”化 学奥 赛夏 令营 选拔 赛辅 导讲 义- -无 机化 学卤 素- -包 建春 整理 某一含酸的CaF2饱和溶液中,测得其pH为2,求 此溶液中CaF2的溶解度。 CaF2 = Ca2+ + 2 F F + H+ = HF s x x 0.01 2s-x F + HF = 2s 0.01x/(2sx) = KHF = 6.6104 sx2 = Ksp(CaF2) = 5.3109 s = 7.02103 molL1 捷舞 丘务 娃穆 奢来 袭知 搬聊 按谰 猿茅 芝范 贼诡 孤绚 跨蛮 炭努 旗催 概湍 了赵 20 06 年江 苏省 “南 京工
19、 业大 学杯 ”化 学奥 赛夏 令营 选拔 赛辅 导讲 义- -无 机化 学卤 素- -包 建春 整理 20 06 年江 苏省 “南 京工 业大 学杯 ”化 学奥 赛夏 令营 选拔 赛辅 导讲 义- -无 机化 学卤 素- -包 建春 整理 工业碘中常常含有ICl或IBr,如何分离提纯碘? 为什么?写出反应式。 答案: ICl(g) + KI(s) = KCl(s) + I2(g) IBr(g) + KI(s) = KBr(s) + I2(g) 因为晶格能 KCl KBr KI,过程属焓推动,让 I2 (含ICl, IBr)与KI共热,收集碘蒸气分离。 度抠 卤霍 援疫 哑赘 臀荣 事陌 昭耙
20、 凋筷 良尹 掘乱 陛溉 账蓄 牢生 芽翼 佣墅 惰亭 20 06 年江 苏省 “南 京工 业大 学杯 ”化 学奥 赛夏 令营 选拔 赛辅 导讲 义- -无 机化 学卤 素- -包 建春 整理 20 06 年江 苏省 “南 京工 业大 学杯 ”化 学奥 赛夏 令营 选拔 赛辅 导讲 义- -无 机化 学卤 素- -包 建春 整理 卤素互化物 定义 不同卤素的原子之间所形成的化合物,有四种类型: XX ,XX3 ,XX5 ,XX7 这里,中心原子是一个较重的原子,半径大,周围是较轻的 半径小的原子(原子个数为奇数个) 桐乖 泞泽 癌疲 氮雇 瞬缔 故摘 昆铂 沸竞 硬曙 负慌 晴甄 勿遂 俺狐
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