. . .卤素X2 + H2O === 2H+ + 2X- + O2(1) X2 + H2O === H+ + X- + HXO (2)氟与水反应依(1)式进行氯、溴、碘与水反应主要依(2)式进行该反应是一种歧化反应 X2+2OH-===X-+XO-+H2O(X=Cl2、Br2) 3X2+6OH-===5X-+XO3-+3H2O(X=Cl2、Br2、I2)碘在冷的碱性溶液中能迅速发生歧化反应: 3I2+6OH-===5I-+IO3-+3H2O氟与碱的反应和其它卤素不同,其反应如下: 2F2+2OH-(2%)==2F-+OF2+H2O当碱溶液较浓时;则OF2被分解放出O2 2F2+4OH-=4F-+O2+2H2O制取F2一直采用电解法通常是电解三份氟氢化钾(KHF2)和两份无水氟化氢的熔融混合物: 2KHF2 === 2KF + H2↑(阴) + F2↑(阳) K2MnF6 + 2SbF5 ______ 2KSbF6+MnF3+1/2F2↑ 4KMnO4+4KF+20HF===4K2MnF6+10H2O+3O2 SbCl5+5HF===SbF5+5HCl 2K2MnF6+4SbF5===4KSbF6+2MnF2+2MnF3+F2氯的制备: 实验室里将氧化剂MnO2 、KMnO4 与浓盐酸反应制取氯气: MnO2 + 4HCl(浓) === MnCl2 +2H2O + Cl2 2KMnO4 + 16HCl === 2KCl + 2MnCl2 + 8H2O + 5Cl2 将通Cl2过水、硫酸、氯化钙和五氧化二磷纯化。
工业上用电解氯化钠饱和溶液来制备氯气,电解槽以石墨或金属钛做阳极,铁网做阴极,并用石棉隔膜把阳极区和阴极区隔开电解时:阳极反应:2Cl- === Cl2 + 2e- 阴极反应:2H2O + 2e- === H2 + 2OH- 总的反应:2Cl- + 2H2O === 2OH- + H2 + Cl2 工业上从海水中制溴,先把盐卤加热到363K后控制pH为3.5,通人氯把溴置换出来,再用空气把溴吹出以碳酸钠吸收: 3Na2CO3+3Br2===5NaBr+NaBrO3+3CO2 最后用硫酸酸化,单质溴又从溶液中析出用此方法,从1吨海水中可制得约0.14kg的溴以溴化物和碘化物与浓H2SO4的混和物来代替HBr和HI:2NaBr+3H2SO4+MnO2===2NaHSO4+MnSO4+2H2O+Br2 2NaI+3H2SO4+MnO2===2NaHSO4+MnSO4+2H2O+I2 (自海藻灰中提取碘的主要反应) 大量的碘还来源于自然界的碘酸钠,因此,要用还原剂使IO3-离子还原为I2最常用的还原剂为NaHSO3,其离子反应式为: 2IO3-+5HSO3-==5SO42-+H2O+3H++I2实际的做法是先用适量的亚硫酸氢盐将碘酸盐还原成碘化物; IO3-+3HSO3-==I-+3SO42-+3H+ 再将所得的酸性碘化物溶液与适量的碘酸盐溶液作用便有碘析出: IO3-+5I-+6H+==3I2+3H2O在酸性溶液中IO3-可将I-氧化成I2,而且纯的碘酸钠可作基准物质,在分析化学中利用此反应来制备碘的标准溶液。
熔点HI>HF>HBr>HCl 沸点HF>HI>HBr>HCl键能HF>HCl>HBr>HI 分子偶极矩HF>HCl>HBr>HI熔点和沸点I2>Br2>Cl2>F2 键能Cl>Br>F>I氧化能力F2 > C12 > Br2 > I2 酸性HI>HBr>HCl>HFSiO2+4HF==SiF4+2H2O利用这一特性,氢氟酸被广泛用于分析化学上来测定矿物或钢板中SiO2的含量用于在玻璃器皿上刻蚀标记和花纹CaSiO3+6HF=CaF2+SiF4+3H2O CaF2+H2SO4(浓)===CaSO4+2HF↑实验室中小量的氯化氢可用食盐和浓硫酸反应制得NaCl+H2SO4(N)===NaHSO4+HCl NaHSO4+NaCl====Na2SO4+HCl 试剂级盐酸,比重1.19,浓度37%相当于12mol·L-1,工业盐酸因常含FeCl3杂质而呈黄色本法不适于制取HBr和HI,因为依H2SO4能使所生成的HBr和HI进一步氧化用磷酸代替硫酸却可以2HBr+H2SO4(浓)===SO2+2H2O+Br2 2HI+H2SO4(浓)===H2S+4H2O+4I2NaBr+H3PO4===NaH2PO4+HBr NaI+H3PO4===NaH2PO4+HI 非金属卤化物的水解:此法适用于HBr和HI的制备,以水滴到非金属卤化物上,卤化氢即源源不断地发生:PBr3+3H2O==H3PO3+3HBr PI3+3H2O==H3PO3+3HI 实际上不需要事先制成卤化磷,把溴滴加在磷和少许水的混和物中或把水逐滴加人磷和碘的混和物中即可连续地产生HBr或HI:2P+6H2O+3Br2==2H3PO3+6HBr 2P+6H2O+3I2==2H3PO3+6HI 2CN- + 5Cl2 + 8OH- = 2CO2↑ + N2↑+ 10Cl- + 4H2OCN- + O3 = OCN- + O2↑2OCN- + 3O3 = CO32- + CO2↑+ N2↑+ 3O2↑ ∴可用Fe2+、Cl2、O3等除去工业废水中CN-。
还原性顺序: F- < OCN- < Cl- < Br - < CN- < SCN- < I- < SeCN-CN- 与N2互为“等电子体” SCN- 与CO2互为“等电子体” ClO2 Cl中心原子价电子对数目 = 7 / 2 = 3.5 → sp 2 ? sp 3 ? 结合键角、键长、磁性、是否双键等分析① 键角 ∠OClO = 116.5º →sp 2 , 排除sp 3 sp 2 两种可能的结构(a)、(b) Cl-O部分双键 (不双聚 顺磁) Cl-O单键 (双聚 逆磁)②实测:Cl-O键长149 pm < Cl-O单键(170pm) ③ClO2不双聚→排除(b)构型 ④顺磁 2 热稳定性:含氧酸<含氧酸盐 HOCl (aq) > 4%分解 HOCl3 (aq) > 40%分解依次增强 I
4H2O2+H2Cr2O7===2Cr(O2)2O+5H2O 2Cr(O2)2O+7H2O2+6H+===2Cr3++7O2↑+10H2O 硫原子有可以利用的3d轨道,3s和3p中的电子可以跃迁到3d轨道参与成键,形成氧化数高于的正氧化态H2S的实验室制法 有臭鸡蛋气味 有毒 常用还原剂 要现配现用FeS+H2SO4(稀)===FeSO4+H2S↑Na2S+H2ODNaHS+NaOH2CaS+2H2ODCa(OH)2+Ca(HS)2 Al2S3+6H2OD2Al(OH)3↓+3H2S↑当强酸加到金属硫化物中有H2S产生,根据其在酸中的溶解情况分成四类:能溶于稀盐酸,如:ZnS、MnS等 Ksp>10-24 ZnS+2HCl===ZnCl2+H2S↑能溶于浓盐酸 如:CdS、PbS等 Ksp=10-25~10-30 不溶于浓盐酸溶于硝酸如:CuS、Ag2S等Ksp<10-30 3CuS+8HNO3===3Cu(NO3)2+3S↓+2NO↑+4H2O不溶于硝酸而溶于王水如:HgS等Ksp更小 3HgS+12HCl+2HNO3===3H2HgCl4+3S+2NO↑+4H2ONa2S+(x-1)S==Na2Sx 多硫离子具有链状多硫化物的溶液一般显黄色,随着x值的增加由黄色、橙色而至红色多硫化物在酸性溶液中很不稳定,容易生成硫化氢和硫。
Sx2-+2H+===H2S↑+(x-1)S↓由于在多硫化物中存在过硫链H—S—S—H,它与过氧化氢中的过氧链H—O—O—H类似,因此,多硫化物具有氧化性并能发生歧化反应见下面反应方程式:Na2S2+SnS===SnS2+Na2S Na2S2===Na2S+S↓多硫化物是分析化学常用的试剂Na2S2在制革工业中用作原皮的脱毛剂,CaS2在农业上用来杀灭害虫FeS+2H+=Fe2++H2S↑ 2Fe3++H2S=2Fe2+ +S↓+2H+2S2-+O2+4H+=S↓+2H2O(酸性溶液中被空气氧化) Na2S2 + SnS棕 =橙SnS2 + Na2S Na2S2==Ma2S+S 多硫化物有一定的氧化性 可以发生歧化反应硫或H2S在空气中燃烧,或煅烧硫铁矿F。