卤素单质的物理性质比较
1.相似性:
它们均有颜色,有毒,在水中溶解度较小(F2除外),易溶于苯、四氯化碳等有机溶剂。
2.递变性:
从氟到碘,颜色依次加深,密度依次增大,熔点、沸点依次升高,溶解性依次减小。
3.特性:
F2有剧毒,Cl2易液化,Br2易挥发,I2易升华。
[说明]:
(1)常温下溴是唯一的液态非金属单质,极易挥发。存液溴应用棕色瓶盛装,并在液溴上加水(水封),防止液溴挥发成溴蒸气。
(2)卤素单质在不同状态及不同溶剂中颜色不同。
单质 状态(室温) 标准状况 气态 水溶液 苯、汽油、CCl4 F2 气态 淡黄绿色 淡黄绿色 Cl2 气态 黄绿色 黄绿色 浅黄绿色 黄绿色 Br2 液态 深红棕色 红棕色 黄色→橙色 橙→橙红 I2 固态 紫黑 紫色 深黄→褐色 紫红色 (3)卤素单质从F2到I2,在常温常压下的聚集状态由气→液→固,熔点、沸点依次升高。这是因为式量逐渐增大、分子间引力逐渐增大的缘故。
四.卤素单质的化学性质
1.相似性
都具有强氧化性,表现在它们均能与金属、非金属、水和碱溶液反应。 (1)与金属反应
X2+2Na=2NaX
(2)与非金属反应
X2+H2=2HX
(3)与水反应
X2+H2O=HX+HXO(F2除外)
(4)与碱反应
X2+2NaOH=NaX+NaXO+H2O(F2除外)
2.递变性
从F2到I2氧化性依次减弱,表现在:
(1)卤素与变价金属反应时,金属被氧化的化合价不同。
如,与铁反应,F2、Cl2、Br2均能将Fe氧化为+3价的铁盐,而I2与Fe作用仅生成碘化亚铁(FeI2):2Fe+3X2=2FeX3(I2除外)。
(2)卤素单质与氢气反应时,所需条件愈来愈高,剧烈程度及反应的能力依次减弱。
H2+F2=2HF(暗处、爆炸、HF很稳定) H2+Cl2=2HCl(强光、爆炸、HCl较稳定)
H2+Br22HBr(缓慢、 HBr不如HCl稳定)
H2+I22HI(高温、缓慢、HI很不稳定,此为可逆反应)
可见:从F到I,随着核电荷数的增多,原子半径的增大,单质的活泼性依次减弱,它与氢气反应的剧烈程度逐渐减弱,所生成的氢化物的稳定性也逐渐降低。
(3)卤素与水反应时速率愈来愈慢。
2F2+2H2O=4HF+O2(爆炸) Cl2+H2O=HCl+ HClO(缓慢) Br2+H2O=HBr+HBrO(较弱) I2+H2O=HI+HIO(极弱)
氟、氯、溴、碘与水的剧烈程度随着核电荷数的增多、原子半径的增大而减弱。 (4)卤素单质间的置换反应。
活泼的卤素单质能将不活泼的卤素单质从其卤化物溶液中置换出来。
Cl2+2NaBr=2NaCl+Br2 Cl2+2NaI=2NaCl+I2 Br2+2NaI=2NaBr+I2
这说明,在氯、溴、碘三种元素里,氯的氧化性强于溴,溴的氧化性强于碘。实验证明,氟的氧化性比氯、溴、碘都强,能把氯等从它们的卤化物中置换出来。即氟、氯、溴、碘的氧化性,随着原子核电荷数的增加,原子半径增大,核吸引电子能力减弱而减弱。
F2 Cl2 Br2 I2
氧 化 性 逐 渐 减 弱
3.特性
1、F2:最活泼的非金属单质,只能作氧化剂,能与惰性气体反应;F不存在正化合价。 2、 I2 遇淀粉显蓝色;
3、 CaCl2、CaBr2溶于水,但CaF2(俗称萤石)不溶于水。
4、 F2和水剧烈反应,所以F2不能将溶液中的Cl? 、Br、I氧化,将F2通入某溶液中,应先考虑它和水的反应,再考虑生成的HF能否和溶液中的其它成分反应。
5、 卤化氢的水溶液中只有氢氟酸是弱酸,但它能腐蚀玻璃,只能保存在塑料瓶中。
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五、卤族元素的制备和萃取
1. 实验室制氯气
1,方程式:
MnO2+4HCl=MnCl2+2H2O+Cl2↑
2,发生装置
3,除杂
饱和食盐水的作用: 除HCl气体 浓硫酸的作用:干燥氯气 4,收集装置
用向上排空气法收集Cl2。 5,尾气处理
NaOH溶液的作用: 除有毒氯气,防止空气污染 化学方程式:
Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O
2. 萃取
1、萃取
利用溶质在互不相溶的溶剂里溶解度的不同,用一种溶剂把溶质从它的另一溶剂所组成的溶液里提取出来的方法,叫做萃取。 2、分液
分液是把两种互不相溶的液体分开的操作,使用的仪器是分液漏斗。萃取和分液有时可结合进行。 3、操作方法
(1)、在溶液中加入萃取剂,用右手压住分液漏斗口部,左手握住活塞部分,把分液漏斗倒转过来用力振荡,放气。
(2)、把分液漏斗放在铁架台上,静置片刻。
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