【化学】高中知识点规律大全（3）——《卤素》.doc

高中化学知识点规律大全
——卤素
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1.氯气
[氯气的物理性质]
(1)常温下，氯气为黄绿色气体．加压或降温后液化为液氯，进一步加压或降温则变成固态氯．(2)常温下，氯气可溶于水(1体积水溶解2体积氯气)．(3)氯气有毒并具有强烈的刺激性，吸入少量会引起胸部疼痛和咳嗽，吸入大量则会中毒死亡．因此，实验室闻氯气气味的正确方法为：用手在瓶口轻轻扇动，仅使少量的氯气飘进鼻孔．
[氯气的化学性质]
画出氯元素的原子结构示意图：
氯原子在化学反应中很容易获得1个电子．所以，氯气的化学性质非常活泼，是一种强氧化剂．
(1)与金属反应：Cu + C12CuCl2
l 实验现象：铜在氯气中剧烈燃烧，集气瓶中充满了棕黄色的烟．一段时间后，集气瓶内壁附着有棕黄色的固体粉末．向集气瓶内加入少量蒸馏水，棕黄色固体粉末溶解并形成绿色溶液，继续加水，溶液变成蓝色．
2Na + Cl22NaCl 实验现象：有白烟产生．
说明 ①在点燃或灼热的条件下，金属都能与氯气反应生成相应的金属氯化物．其中，变价金属如(Cu、Fe)与氯气反应时呈现高价态(分别生成CuCl2、FeCl3)．
②在常温、常压下，干燥的氯气不能与铁发生反应，故可用钢瓶储存、运输液氯．
③“烟”是固体小颗粒分散到空气中形成的物质．如铜在氯气中燃烧，产生的棕黄色的烟为CuCl2晶体小颗粒；钠在氯气中燃烧，产生的白烟为NaCl晶体小颗粒；等等．
(2)与氢气反应． H2 + Cl2 2HCl
注意 ①在不同的条件下，H2与C12均可发生反应，但反应条件不同，反应的现象也不同．点燃时，纯净的H2能在C12中安静地燃烧，发出苍白色的火焰，反应产生的气体在空气中形成白雾并有小液滴出现；在强光照射下，H2与C12的混合气体发生爆炸．
②物质的燃烧不一定要有氧气参加．任何发光、发热的剧烈的化学反应，都属于燃烧．如金属铜、氢气在氯气中燃烧等．
③“雾”是小液滴悬浮在空气中形成的物质；“烟”是固体小颗粒分散到空气中形成的物质．要注意“雾”与“烟”的区别．
④H2与Cl2反应生成的HCl气体具有刺激性气味，极易溶于水．HCl的水溶液叫氢氯酸，俗称盐酸．
(3)与水反应．
化学方程式： C12 + H2O ＝HCl + HClO 离子方程式： Cl2 + H2O ＝H＋ + Cl－ + HClO
说明 ①C12与H2O的反应是一个C12的自身氧化还原反应．其中，Cl2既是氧化剂又是还原剂，H2O只作反应物．
②在常温下，1体积水能溶解约2体积的氯气，故新制氯水显黄绿色．同时，溶解于水中的部分C12与H2O反应生成HCl和HClO，因此，新制氯水是一种含有三种分子(C12、HClO、H2O)和四种离子(H＋、Cl－、ClO－和水电离产生的少量OH－)的混合物．所以，新制氯水具有下列性质：酸性(H＋)，漂白作用(含HClO)，Cl－的性质，C12的性质．
③新制氯水中含有较多的C12、HClO，久置氯水由于C12不断跟H2O反应和HClO不断分解，使溶液中的C12、HClO逐渐减少、HCl逐渐增多，溶液的pH逐渐减小，最后溶液变成了稀盐酸，溶液的pH＜7．
④C12本身没有漂白作用，真正起漂白作用的是C12与H2O反应生成的HClO．所以干燥的C12不能使干燥的有色布条褪色，而混有水蒸气的C12能使干燥布条褪色，或干燥的C12能使湿布条褪色．
⑤注意“氯水”与“液氯”的区别，氯水是混合物，液氯是纯净物．
(4)与碱反应．常温下，氯气与碱溶液反应的化学方程式的通式为：
氯气 + 可溶碱 → 金属氯化物 + 次氯酸盐 + 水．重要的反应有：
C12 + 2NaOH＝NaCl + NaClO + H2O或Cl2 + 2OH－＝Cl－ + ClO－ + H2O
该反应用于实验室制C12时，多余Cl2的吸收（尾气吸收）．
2Cl2 + 2Ca(OH)2 ＝Ca(C1O)2 ＋CaCl2 + 2H2O
说明 ①Cl2与石灰乳[Ca(OH)2的悬浊液]或消石灰的反应是工业上生产漂粉精或漂白粉的原理．漂粉精和漂白粉是混合物，其主要成分为Ca(ClO)2和CaCl2，有效成分是Ca(C1O)2
②次氯酸盐比次氯酸稳定．
③漂粉精和漂白粉用于漂白时，通常先跟其他酸反应，如：
Ca(ClO)2+2HCl＝CaCl2+2HClO
④漂粉精和漂白粉露置于潮湿的空气中易变质，所以必须密封保存．有关反应的化学方程式为：Ca(ClO)2 + CO2 + H2O ＝CaCO3↓+ 2HClO 2HClO2HCl + O2↑
由此可见，漂粉精和漂白粉也具有漂白、消毒作用．
[氯气的用途]
①杀菌消毒；②制盐酸；⑧制漂粉精和漂白粉；④制造氯仿等有机溶剂和各种农药．
[次氯酸]
①次氯酸(HClO)是一元弱酸(酸性比H2CO3还弱)，属于弱电解质，在新制氯水中主要以HClO分子的形式存在，因此在书写离子方程式时应保留化学式的形式．
②HClO不稳定，易分解，光照时分解速率加快．有关的化学方程式为：
2HClO ＝2H＋ + 2Cl－ + O2↑，因此HClO是一种强氧化剂．
③HClO能杀菌．自来水常用氯气杀菌消毒(目前已逐步用C1O2代替)．
④HClO能使某些染料和有机色素褪色．因此，将Cl2通入石蕊试液中，试液先变红后褪色．
[氯气的实验室制法]
(1)反应原理：实验室中，利用氧化性比C12强的氧化剂[如MnO2、KMnO4、KClO3、Ca(ClO)2等]将浓盐酸中的Cl－氧化来制取C12。例如：
MnO2 + 4HCl(浓) MnCl2 + C12↑+ 2H2O
2KMnO4 + 16HCl(浓) = 2KCl + 2MnCl2 + 5Cl2↑+ 8H2O
(2)装置特点：根据反应物MnO2为固体、浓盐酸为液体及反应需要加热的特点，应选用“固 + 液加热型”的气体发生装置．所需的仪器主要有圆底烧瓶(或蒸馏烧瓶)、分液漏斗、酒精灯、双孔橡胶塞和铁架台(带铁夹、铁圈)等．
(3)收集方法：氯气溶于水并跟水反应，且密度比空气大，所以应选用向上排气法收集氯气．此外，氯气在饱和NaCl溶液中的溶解度很小，故氯气也常用排饱和食盐水的方法收集，以除去混有的HCl气体．因此在实验室中，要制取干燥、纯净的Cl2，常将反应生成的C12依次通过盛有饱和NaCl溶液和浓硫酸的洗气瓶．
(4)多余氯气的吸收方法：氯气有毒，多余氯气不能排放到空气中，可使用NaOH溶液等强碱溶液吸收，但不能使用石灰水，因为Ca(OH)2的溶解度较小，不能将多余的氯气完全吸收．
(5)应注意的问题：
①加热时，要小心地、不停地移动火焰，以控制反应温度．当氯气出来较快时，可暂停加热．要防止加强热，否则会使浓盐酸里的氯化氢气体大量挥发，使制得的氯气不纯而影响实验．
②收集氯气时，导气管应插入集气瓶底部附近，这样收集到的氯气中混有的空气较少．
③利用浓盐酸与足量的MnO2共热制取C12时，实际产生的C12的体积总是比理论值低．主要原因是：随着反应不断进行，浓盐酸会渐渐变稀，而稀盐酸即使是在加热的条件下也不能与MnO2反应．
[Cl－的检验]
方法 向待检溶液中加入AgNO3溶液，再加入稀HNO3，若产生白色沉淀，则原待检液中含有C1－．
注意 (1)不能加入盐酸酸化，以防止引入C1－（若酸化可用稀HNO3）．
(2)若待检液中同时含有SO42—或SO32—时，则不能用HNO3酸化的AgNO3溶液来检验Cl－，因为生成的Ag2SO4也是不溶于稀HNO3的白色沉淀(SO32－能被HNO3氧化为SO42－)．
2．卤族元素
[卤族元素] 简称卤素．包括氟(F)、氯(C1)、溴(Br)、碘(I)和放射性元素砹(At)．在自然界中卤素无游离态，都是以化合态的形式存在．
[卤素单质的物理性质]

颜色
状态
(常态)
熔点、沸点
溶解度(水中)
密度
F2
浅黄绿色
浅

深
气体
低

高

降

低

小

大
Cl2
黄绿色
气体
部分溶于水，并与水发生不同程度反应
Br2
深红棕色
液体
易挥发
I2
紫黑色
固体
升华
说明 (1)实验室里，通常在盛溴的试剂瓶中加水(即“水封”)，以减少溴的挥发．
(2)固态物质不经液态而直接变成气态的现象，叫做升华．升华是一种物理变化．利用碘易升华的性质，可用来分离、提纯单质碘．
(3)Br2、I2较难溶于水而易溶于如汽油、苯、四氯化碳、酒精等有机溶剂中．医疗上用的碘酒，就是碘(溶质)的酒精(溶剂)溶液．利用与水互不相溶的有机溶剂可将Br2、I2从溴水、碘水中提取出来(这个过程叫做萃取)．
[卤素单质的化学性质]
(1)卤素的原子结构及元素性质的相似性、递变性．

氟F
氯Cl
溴Br
碘I
核电荷数
9
17
35
53
原子结构的相似性
最外层上的电子数都是7个
卤素化学性质的相似性
①氟只有－1价，其余卤素有－l、+1、+3、+5、+7价②单质都具有强氧化性，是强氧化剂③单质均能与H2化合生成卤化氢气体，与金属单质化合生成金属卤化物④单质都能与水、强碱反应，Br2、I2的反应与C12类似
原子结构的递变性
核电荷数
电子层数

少 多
原子半径
小 大
化学性质的递变 性
原子得电子能力

强 弱
单质的氧化性
单质与氢气化合
易 难
单质与水反应
剧烈 缓慢(微弱)
对应阴离子的还原性
弱 强
(2)卤素单质与氢气的反应．

F2
Cl2
Br2
I2
与H2化合的条件
冷、暗
点燃或光照
500℃
持续加热
反应情况
爆炸
强光照射时爆炸
缓慢化合
缓慢化合，生成的HI同时分解
产生卤化氢
的稳定性
HF＞HCl＞HBr＞HI
(3)卤素单质与水的反应．
①2F2 + 2H2O ＝4HF + O2(置换反应)
注意：将F2通入某物质的水溶液中，F2先跟H2O反应．如将F2通入NaCl的水溶液中，同样发生上述反应，等等．
②X2 + H2O = HX + HXO (X＝C1、Br、I)．
(4)卤素单质间的置换反应．
2NaBr + C12(新制、饱和) = 2NaCl + Br2 2Br－ + C12 = 2C1－ + Br2
说明 加入CCl4并振荡后，液体分层．上层为含有NaCl的水层，无色；下层为溶有Br2的CCl4层，显橙色．
2NaI + C12(新制、饱和) ＝2NaCl + I2 2I－ + Cl2 ＝2C1－ + I2
说明 ①加入CCl4并振荡后，液体分层．上层为含有NaI的水层，无色；下层为溶有I2的CCl4层，显紫红色．
②将反应后的溶液加热蒸干灼烧，生成的I2升华，故残留的固体为NaCl(C12足量时)或NaCl和NaI的混合物(C12不足量时)．
2NaI + Br2 ＝2NaBr + I2 2I－ + Br2 ＝2Br－ + I2
说明 ①加入CCl4并振荡后，液体分层．上层为含有NaBr的水层，无色，下层为溶有I2的CCl4层，显紫红色．
②将反应后的溶液加热蒸干灼烧，生成的I2升华，故残留的固体为NaBr(Br2足量时)或NaBr和NaI(Br2不足量时)．
F2 + NaX(熔融) ＝2NaF + X2 (X＝C1、Br、I)
注意 将F2通入含Cl－、Br－或I－的水溶液中，不是发生卤素间的置换反应，而是F2与H2O反应．
(5)碘单质(I2)的化学特性．I2 + 淀粉溶液 → 蓝色溶液
说明 ①利用碘遇淀粉变蓝的特性，可用来检验I2的存在．
②只有单质碘(I2)遇淀粉才显蓝色，其他价态的碘无此性质．例如，向NaI溶液中滴加淀粉，溶液颜色无变化．若再滴加新制氯水，因有I2被置换出来，则此时溶液显蓝色．
[可逆反应] 向生成物方向进行的反应叫正反应；向反应物方向进行的反应叫逆反应．在同一条件下，既能向正反应方向进行，同时又能向逆反应方向进行的反应，叫做可逆反应．
说明 (1)判断一个反应是否是可逆反应，必须满足两个条件：①在同一条件下；②正、逆反应同时进行．如H2 + I22HI，生成的HI在持续加热的条件下同时分解，故该反应为可逆反应．而如：2H2 + O2 2H2O 2H2O 2H2↑+ O2↑ 这两个反应就不是可逆反应．
(2)在化学方程式中，用可逆符号“”表示可逆反应．
[卤化银]

AgF
AgCl
AgBr
AgI
颜 色
白色
白色
浅黄色
黄色

逐 渐 加 深
溶解性
易溶于水
难溶于水，也难溶于稀HNO3
感光性
见光分解：2AgX 2Ag + X2 (X＝Cl、Br、I)
用 途
①检验X－：Ag＋ + X－＝AgX↓(试剂为AgNO3溶液和稀HNO3)
②制作感光材料(常用AgBr) ③AgI用于人工降雨
[碘的化合物] 碘的化合物有KIO3(碘酸钾)、KI等．人体中的碘主要存在于甲状腺内，人体如果缺碘，就会患甲状腺肿症(大脖子病)．为防止碘缺乏病，最为方便、有效的方法就是食用加碘盐，通常加入的是碘酸钾．
3．物质的量应用于化学方程式的计算
(1)原理：化学方程式中各物质的化学计量数之比，可以表示各物质的：
①微粒数之比；②物质的量之比；③同温、同压下气体的体积之比；④并可计算质量之比。例如：
2CO ＋ O2 ＝ 2CO2
化学计量数比 2 ∶ 1 ∶ 2
物质的量比 2mol ∶ 1mol ∶ 2mol
同温、同压下气体体积比 2体积 ∶ 1体积 ∶ 2体积
标准状况下的体积比 2×22.4L ∶ 1×22.4L ∶ 2×22.4L
质量比 2×28g ∶ 1×32g ∶ 2×44g
(2)注意点：物质的量应用于化学方程式的计算时，同一物质的物理量的单位要保持一致，不同物质的物理量的单位要相互对应，即单位的使用要“上下一致、左右相当”．

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