好文档就是一把金锄头!
欢迎来到金锄头文库![会员中心]
电子文档交易市场
安卓APP | ios版本
电子文档交易市场
安卓APP | ios版本

p区重要元素及其化合物.docx

40页
  • 卖家[上传人]:m****
  • 文档编号:525330090
  • 上传时间:2022-10-18
  • 文档格式:DOCX
  • 文档大小:149.81KB
  • / 40 举报 版权申诉 马上下载
  • 文本预览
  • 下载提示
  • 常见问题
    • 第8章p区重要元素及其化合物(p Block Elements and Their Compounds)P区元素(除He外)原子结构的特征是最后一个电子填充在np轨道上,最外层电子 结构为ns2np1-6本章主要讨论p区重要元素(IIIA—WA)的单质和主要化合物的制备、性质及其变化 规律本区同一周期的元素,从左到右非金属性逐渐增强;同一主族的元素,从上到下金 属性逐渐增强8.1氟、氯、溴、碘及其化合物周期表中的WA 族元素,包括氟(Fluorine)、氯(Chlorine)> 漠(Bromine)、碘(Iodine) 和砹(Astatine)等五种元素,通称为卤族元素(halogens group)0因它们都能直接和金属 化合生成盐类,例如NaCl,故得名,希腊原文意为“成盐元素”砹是人工合成的放射性 元素,不稳定,对它的性质研究尚少,但确知砹和碘性质相近8.1.1通性卤族元素的一些主要性质列于表8-1中从表中可见,卤素的原子半径等都随原子序 数增大而增大,而电离能、电负性等随原子序数增大而减小表8-1卤族元素的性质性 质氟氯漠碘原子序数9173553价层电子构型2s22p53s23p54s24p55s25p5常见氧化数—1—1, +1, +3,+5, +7—1, +1, +3,+5, +7—1, +1, +3,+5, +7熔点/p— 219.7-100.99-7.3113.5沸点/°c-188.2-34.0358.75184.34原子半径/pm6799114138X-离子半径/pm133181196220X-X键离解能/kJ-mol-1155240190199第一电离能I, / kJ'mol-11680126011401010电负性3.983.162.962.66卤素的价层电子构型均为ns2np5,容易获得一个电子成为一价负离子。

      和同周期元素 相比,卤素的非金属性是最强的非金属性从氟到碘依次减弱碘确稍有某些金属性,可 以生成碘盐,如 I(CH3COO)3、I(ClO4)3o卤素是非常活泼的非金属,能和活泼金属生成离子化合物,几乎能和所有的非金属及 金属反应,生成共价化合物卤素在化合物中常见的氧化数为一1除氟以外,卤素与电负性比它强的元素(主要 是氧)化合时,还可以形成正的氧化数,如+1、+3、+5和+ 7其氧化数之间的差值之 所以为2,是因为它们的原子中有些价电子已经成对,若要形成化学键,一定要先将成对 电子拆开,这可使氧化数增加28.1.2卤素单质(1) 物理性质卤素单质的一些物理性质,如熔点、沸点、颜色和聚集状态等随着原子序数增加有规 律的变化在常温下,F2、Cl2为气体,Br2是易挥发的液体,I2是固体,这是色散力依次 增大的缘故固态I2在熔化前已有较大的蒸气压,因此加热即可升华,从固态直接变为气态12蒸 气呈紫色所有卤素均有刺激性气味,刺激性从Cl2至I2依次减小吸入较多的卤素蒸气会严重 中毒,甚至导致死亡卤素单质均有颜色,随着分子量的增大,其颜色依次加深卤素在有机溶剂,如乙醚、四氯化碳、乙醇、氯仿等非极性或弱极性溶剂中的溶解度 比在水中要大得多,这是由于卤素分子是非极性分子,“相似者相溶”的缘故。

      I2难溶于水,但易溶于碘化物溶液中,形成易溶于水的13-:I2+I- — I3-(棕色)(2) 化学性质物质的主要化学性质是指它们的热稳定性、酸碱性、溶解性和氧化还原性,对过渡元 素来讲则还有配位性这些化学性质在同一族中常呈规律性的递变对不同的物质来讲, 这些化学性质又常常各有所侧重,在学习中应该加以注意2.1) 氧化还原性■u_卤素单质都表现出氧化性在水溶液中,卤素氧化能力的大小可用标准电极电势E加 以衡量随着元素原子序数的增加,卤素单质的氧化性逐渐减弱:F2>Cl2>Br2>I2O卤素阴离子还原性大小的顺序为:I->Br->Cl->F-,因此,每种卤素都可以把电负 性比它小的卤素从后者的卤化物中置换出来例如,Cl2可以从漠化物、碘化物的溶液中置 换出Br2和I2;而Br2只能从碘化物的溶液中置换出I22.2) 与金属作用F2能和所有的金属剧烈化合Cl2几乎和所有的金属化合,但有时需要加热Br2比Cl2 不活泼,能和除贵金属以外的所有其他金属化合I2比Br2更不活泼卤素和非金属之间的作用,也呈现这样的规律性2.3 )与氢作用卤素单质都能和H2直接化合生成卤化氢F2与H2在阴冷处就能化合,放出大量热并 引起爆炸。

      Cl2和H2的混合物在常温下缓慢化合,在强光照射时反应加快,甚至会发生爆 炸反应Br2和H2的化合反应比Cl2缓和匕和H2在高温下才能化合2.4)与水作用卤素和水可以发生两类化学反应:①卤素对水的氧化反应卤素X2 (X=F、Cl、Br)可以置换水中的氧:2X2+2 H2 0 1 4HX+O2 f该反应可以分解为两个氧化还原半反应:X2+2e=2X-4 田 +2 + 4—2 鸟根据以下各氧化还原电对的标准电极电势E :氧化还原电对 F /F- Cl /Cl- Br /Br- O /HO I / IE /V 2.87 1.36 1.07 0.81 (pH=7) 0.54可知F2、Cl2、Br2可以氧化水中的氧,而I2不能氧化水中的氧F2与水剧烈反应放出氧气Cl2在日光下缓慢置换水中的氧Br2与水非常缓慢地反应 放出氧气I2不能置换水中的氧,相反O2可作用于碘化氢溶液使I2析出②卤素的歧化反应卤素X2 (X=Cl、Br、I)在水中发生歧化反应:X2 + H2O = H++X- + HXOF2在水中只能进行氧化反应Cl2、Br2、I2可以进行歧化反应,但Cl2到I2反应进行的 程度越来越小从歧化反应方程式可知,加酸可抑制、加碱则促进该反应向右进行。

      对Cl2、 Br2而言,因前述在水中的置换反应活化能很高,反应速率很慢,故它们在水中的歧化反应 是主要的8.1.3卤化氢和氢卤酸卤化氢(hydrogen halide)都是无色气体,具有刺激性臭味它们都是极性分子,故 很容易液化液态卤化氢不导电,表明它们是共价型化合物卤化氢易溶于水,其水溶液叫氢卤酸⑴氢卤酸的酸性氢卤酸都是挥发性的酸除氢氟酸(hydrofluoric acid)是弱酸外,其余的氢卤酸都是强酸,酸性强弱:HFvHClvHBrvHI2) 氢卤酸的还原性在卤化氢和氢卤酸中,卤素处于最低氧化数一1,因此具有还原性,还原性大小顺序 为:HFvHClvHBrvHIo HF几乎不具有还原性,除电流外,任何强氧化剂都不能氧化它 其他氢卤酸通常被氧化为卤素单质例如,强氧化剂KMnO4可氧化HCl:2KMnO4+16HCl = KCl+2MnCl2+8 鸟0+5 Cl2而HI甚至可被空气中的O2氧化为I2,故HI溶液放置在空气中会慢慢变成黄到棕色氢卤酸中以盐酸的工业产量最大,盐酸为一种重要的工业原料和化学试剂商品浓盐 酸的相对密度为1.19,含37%左右的HCl (浓度约为12mol - L-1)。

      氢碘酸是一种强酸,具有强烈的腐蚀作用,有还原性3) 卤化氢的制备卤化氢的制备可采用单质直接合成、复分解和卤化物水解等方法3.1) 单质直接合成卤素与氢可以直接化合制备卤化氢只有氯化氢的直接合成法具有工业意义3.2) 复分解反应制备氟化氢以及少量氯化氢时,可用浓硫酸与相应的卤化物(如萤石CaF2、NaCl等) 作用,加热使卤化氢气体从混合物中逸出:NaCl+H2SO4(浓)=^ NaHSO4+HCl fNaCl+NaHSO4 >5°0r Na2SO4+HCl f实验室能够达到的加热温度一般仅能利用第一步反应,生成酸式硫酸盐浓硫酸和漠化物、碘化物作用虽然有类似反应,但由于HBr. HI的还原性增强,能被 浓硫酸氧化成单质漠或碘,同时生成SO2或H2S:2HBr+H SO (浓)=SO +Br +2 HO24 2 2 28HI+H SO (浓)=H S+4 I +4 HO24 2 2 2因此不能用浓硫酸和漠化物或碘化物的反应来制备HBr或HI,须改用非氧化性的酸,如 磷酸,代替浓硫酸:NaBr+H3PO4 = Na H2PO4+HBr(3.3)卤化磷的水解反应实验室中还常用非金属卤化物水解的方法制备漠化氢和碘化氢:PBr3+3 H2O = H3P O3+3HBr在实际应用时,只须将漠或碘与红磷混合,再将水逐渐加入该混合物中,就可制得HBr 或HI:3 Br2+2P+6 H2O = 2 H3PO3+6HBr3 I2+2P+6 H2O = 2 H3PO3+6HI(4)HF的特殊性由于氟原子半径特别小,且HF分子之间易形成氢键而缔合成(HF)n,故出现一些反常 的性质,如:(4.1) 反常高的熔、沸点,氟化氢的熔、沸点在卤化氢中为最高;(4.2) HF可以通过氢键与活泼金属的氟化物形成各种“酸式盐”,如KHF2 (KH - HF) 等;(4.3) 氢氟酸是弱酸,在0.1mol・LT的溶液中,电离度仅为10%;(4.4) 与其他氢卤酸不同,氢氟酸能与二氧化硅或硅酸盐反应,一般生成气态的SiF4:SiO2+4HF = SiF4 f+2 H2OCaSiO3+6HF = SiF4 f+Ca F2+3 H2O因此,氢氟酸不能贮于玻璃容器中,应该盛于塑料容器里。

      上述反应说明Si-F键比Si一 O键有更大的键能该反应可利用来蚀刻玻璃,溶解硅酸盐HF能侵蚀皮肤,并且难以治愈,故在使用时须特别小心8.1.4卤化物卤素和电负性较小的元素形成的化合物称为卤化物(halides),可以分为离子型卤化物 和共价型卤化物二类卤素与活泼的碱金属、碱土金属形成离子型卤化物,它们的熔沸点高,大多可溶于水 并几乎完全解离卤素和非金属或氧化数较高的金属形成共价型卤化物非金属卤化物的熔沸点低,不 溶于水(如CCl4),或遇水立即水解(如PCl5、SiCl4),水解常生成相应的氢卤酸和该非金 属的含氧酸:PC15+4 H2O = 5HC1+H3PO4SiC14+3 H2O= 4HC1+H2SiO3大多数金属氯化物易溶于水,而AgCl、Hg2C12、PbC12难溶于水金属氟化物与其他卤化物不同,碱土金属的氟化物(特别是CaF2)难溶于水,而碱土 金属的其他卤化物却易溶于水;AgF易溶于水,而银的其他卤化物则不溶于水8.1.5含氧酸及含氧酸盐除氟外,氯、漠、碘都可以与氧化合,生成氧化数为+1、+3、+5、+7的各种含氧 化合物(氧化物、含氧酸和含氧酸盐),但它们都不稳定或不很稳定。

      比较稳定的是含氧酸 盐,最不稳定的是氧化物含氧酸及其盐的化学性质主要为热稳定性、氧化性,含氧酸还有酸性它们的制备采 用氧化还原或复分解的方法卤素的含氧酸(oxyacids of ha1ogen)及其盐都是氧化剂氟和氧的化合物叫氟化物(如二氟化氧OF2),因为氟的电负性最大,其氧化数总为负 值,在此氧的氧化数为+2因此氟不能形成含氧酸或含氧酸盐在卤素的含氧酸及其盐中,以次氯酸(hypochloric acid)及次氯酸盐(hypochlorite) 和氯酸盐(chlorate)为最重要,将重点进行讨论1)次氯酸及次氯酸盐C12与水。

      点击阅读更多内容
      关于金锄头网 - 版权申诉 - 免责声明 - 诚邀英才 - 联系我们
      手机版 | 川公网安备 51140202000112号 | 经营许可证(蜀ICP备13022795号)
      ©2008-2016 by Sichuan Goldhoe Inc. All Rights Reserved.