非金属元素讲述

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1、概 述 非金属 A A A A A A A H He 1s1 B C N O F Ne 2s22p1 Si P S Cl Ar ns2np2 As Se Br Kr ns2np3 Te I Xe ns2np4 At Rn ns2np5 ns2np6 共22种元素 讲解顺序：卤素氧族氮族碳族硼族 通性 单质 卤化氢HX与氢卤酸 卤素的含氧酸及其盐 其它卤化物 卤族元素 1.价电子构型 X X 2 2 e eX X - - nsns 2 2 npnp 5 5 与稳定的与稳定的8 8电子构型仅缺一个电子，在同周电子构型仅缺一个电子，在同周 期元素中核电荷最多，原子半径最小期元素中核电荷最多，原子半径

2、最小 易获得电子，是同周期中易获得电子，是同周期中非金属性最强非金属性最强的元素 2.化学性质：活泼，以盐的形式存在 3. 3. 电负性大电负性大 F F 4.0 4.0 Cl Cl 3.0 3.0 Br Br 2.8 2.8 I I 2.52.5 卤素通性卤素通性 同理，拆开同理，拆开2 2对电子，氧化数为对电子，氧化数为5 5 拆开拆开3 3对电子，氧化数为对电子，氧化数为7 7 F只有- 1价，与其化合的元素往往呈最高氧化值 如AsF5，SF6，IF7 4 4. .常见的氧化值常见的氧化值：- -1 1， + + 1 1， + + 3 3， + + 5 5， + + 7 7 如如 HCl

3、HCl HClOHClO HClO HClO 2 2 HClO HClO 3 3 HClO HClO 4 4 c.颜色：逐渐加深 F F2 2 Cl Cl 2 2 Br Br 2 2 I I 2 2 浅黄浅黄 黄绿黄绿 红棕红棕 紫黑紫黑 固态为分子晶体固态为分子晶体 1. 1.物理性物理性质质 a.a.熔、沸点较低熔、沸点较低 状态：状态：F F 2 2 (g) Cl(g) Cl 2 2 (g) Br(g) Br 2 2 (l) I(l) I 2 2 (s)(s) b.b.溶解性：在水中溶解度小，有机溶剂中大溶解性：在水中溶解度小，有机溶剂中大 相似相溶原理相似相溶原理 d.d.气味、毒性：

4、有刺激性气味，有毒气味、毒性：有刺激性气味，有毒 卤素单质卤素单质 2.成键特征 a. 结合一个e形成X- ，如NaCl b. b. 提供一个成单提供一个成单P P电子形成共价键，如电子形成共价键，如HX, XHX, X 2 2 c. c. 以以X X - - 的形式作为配体形成配合物，的形式作为配体形成配合物， 如如AlFAlF 6 6 3-3-, CuCl , CuCl 4 4 2-2-, HgI , HgI 4 4 2-2- d. d. 价层轨道杂化后形成共价化合物，如价层轨道杂化后形成共价化合物，如ClFClF 3 3 , BrF, BrF 5 5 e. SPe. SP 3 3 杂化后

5、形成含氧酸杂化后形成含氧酸 如如 HXOHXO，HXOHXO 2 2 ， HXOHXO 3 3 ， HXOHXO 4 4 3.化学性质 F2与Cu、Ni、Mg生成氟 化物，阻止进一步反应 F2可储存在Cu、Ni、 Mg制成的容器中 干燥的ClCl2不与Fe反应， 可将氯储存在Fe罐中 氧化性氧化性 F F 2 2 Cl Cl 2 2 Br Br 2 2 I I 2 2 ( (还原性：还原性：I Br Cl F) a.a.与金属反应与金属反应 F F2 2 ：所有金属所有金属 ClCl 2 2 ：多数金属多数金属 BrBr 2 2 和和I I 2 2 ：较活泼的金属较活泼的金属 b.与非金属反应

6、 F2：除He、Ne、Ar、Kr、O2、N2之外 的所有非金属 Cl2、Br2：多数非金属 I2：少数非金属，如PI3 卤素反应条件反应速率与程度 F2冷暗处爆炸、放出大量热 Cl2光照或加热缓慢爆炸 Br2600C分解 I2高温缓慢 例：例：与与HH 2 2 反应反应 X X 2 2 + H + H 2 2 2HX 2HX 氧化反应：2X2 + 2H2O4H + 4X+ O2 ) ) 在在1molL1molL-1 -1酸性溶液： 酸性溶液：F F 2 2 、ClCl 2 2 发生上述反应发生上述反应 ) ) 在中性溶液：在中性溶液：F F 2 2 、ClCl 2 2 、BrBr 2 2 可以

7、可以 ) ) 在在1molL1molL-1 -1碱性溶液： 碱性溶液：F F 2 2 、ClCl 2 2 、BrBr 2 2 、I I 2 2 均可均可 c. c. 与水反应与水反应 歧化反应： X2 + H2OH+ X+ HXO 3HXO 2H+ 2X+ H XO3- 碱性条件下： /V BrO3- BrO- Br2 Br- 0.540.451.066 0.522 0.758 反应：反应： ClCl 2 2 + 2NaOH + 2NaOHNaClNaCl + + NaClONaClO + H + H 2 2 O O （常温）常温） 3Cl3Cl 2 2 + 6NaOH + 6NaOH5NaC

8、l + NaClO5NaCl + NaClO 3 3 +3H +3H 2 2 OO（7575热水热水） BrBr 2 2 +2NaOH +2NaOHNaBrNaBr + + NaBrONaBrO +H +H 2 2 O O （室温）室温） 3Br3Br 2 2 +6NaOH +6NaOH5NaBr + NaBrO5NaBr + NaBrO 3 3 +3H +3H 2 2 O O （5050） 3I3I 2 2 + 6NaOH + 6NaOH5NaI + NaIO5NaI + NaIO 3 3 + 3H + 3H 2 2 O O ( (任何温度任何温度) ) d. 卤素间的置换反应 F2 + 2

9、Cl - 2F- + Cl2 I I - - 溶液中通入氯气或加入氯水，颜色溶液中通入氯气或加入氯水，颜色 由黄由黄棕红色棕红色紫黑色紫黑色无色无色 ClCl 2 2 + Br + Br - - 2Cl 2Cl- - + Br + Br 2 2 BrBr - - 溶液中通入溶液中通入ClCl 2 2 氯气氯气棕红色棕红色 实验室实验室 高沸点难挥发性酸与卤化物作用 CaF2+2H2SO4(浓) Ca(HSO4)2+2HF NaCl+H2SO4(浓) NaHSO4+HCl 3NaBr +H3NaBr +H 3 3 POPO 4 4 ( (浓浓) ) NaNa 3 3 POPO 4 4 +3HBr

10、+3HBr 3NaI + H3PO4(浓) Na3PO4 + 3HI H2SO4 (浓)+2HBr Br2+ SO2 +2H2O H2SO4 (浓) + 8HI 4I2+ H2S +4H2O 制取制取HBrHBr、 HIHI不能用不能用浓浓 硫酸硫酸, ,需用需用 磷酸磷酸 浓硫酸可 氧化部分 HBr、HI n1. 制备 工业上：H2在X2中燃烧 卤素的氢化物卤素的氢化物 2. 2.物理性质物理性质 HF HF HClHCl HBrHBr HI HI 熔点熔点/ / -83.1 -114.8 -88.5 -50.8-83.1 -114.8 -88.5 -50.8 沸点沸点/ / 19.54 -

11、84.9 -67 -35.3819.54 -84.9 -67 -35.38 熔、沸点升高熔、沸点升高 以色散力为主，相对分子质量 分子间力,熔、沸点 刺激性气味的无 色气体，在空气 易与水蒸气结合 形成白色酸雾 HF特殊 F F原子小原子小, ,电负性大电负性大, ,则则HFHF极性强极性强, , 分子间存在氢键分子间存在氢键, ,形成缔合分子形成缔合分子(HF)(HF) n n F F F H H H H H F F F a. 酸性 3. 3.化学性质化学性质 HF HF HClHCl HBrHBr HI HI 酸性增强酸性增强 HFHF稀溶液是弱酸，浓度稀溶液是弱酸，浓度5mol5mol

12、L L-1 -1时为 时为强酸强酸 溶液中存在溶液中存在 HF HHF H+ + + F + F - - 7.2x10 7.2x10-4 -4 b.b. 还原性和还原性和热稳定性热稳定性 还原性增强，还原性增强，热稳定性减弱热稳定性减弱 F- + HF HFF- + HF HF2- 2- 5.1 5.1 HF HF HClHCl HBrHBr HI HI HBrHBr BrBr 2 2 ( (棕黄棕黄) ) HIHI I I 2 2 ( (紫黑紫黑) ) O2O2 用于SiO2含量的测定, 刻蚀玻璃。 HF应保存在塑料或内涂石蜡的容器中 无论HF气体还是氢氟酸溶液都对玻璃有强的腐蚀 作用： 4

13、HF(g) + SiO2 2H2O + SiF4 (g) 6HF(aq) +SiO2 2H2O + H2SiF6(aq) d HFd HF的特殊性的特殊性 1. 键型 X-半径，变形性，离子性成分，共价性 如：AlF3 AlCl3 AlBr3 AlI3 (离子型) (共价型) 金属的氧化数金属的氧化数，对阴离子的极化作用，对阴离子的极化作用， 阴离子的变形作用阴离子的变形作用，则共价性，则共价性 氯化物SnCl2SnCl4PbCl2PbCl4 熔点/246-33501-15 沸点/652114950105 键型离子型共价型离子型共价型 其它卤化物其它卤化物 如：NaCl MgCl2 AlCl3

14、 SiCl4 PCl5 SF6 离子性，共价性 2. 2. 溶解度溶解度 大多数易溶于水，重金属卤化物难溶，如大多数易溶于水，重金属卤化物难溶，如AgXAgX p p区元素，同一主族，从上区元素，同一主族，从上下，元素金属性下，元素金属性 卤化物离子性卤化物离子性，共价性，共价性 如：如：NFNF 5 5 PF PF 5 5 AsF AsF 5 5 SbF SbF 5 5 BiF BiF 5 5 离子性离子性 ，共价性，共价性 同一周期，由左同一周期，由左右，元素非金属性右，元素非金属性 ，卤化物离，卤化物离 子性子性 ，共价性，共价性 氟化物的溶解度反常氟化物的溶解度反常 如如 CaFCaF2 2 CaCl CaCl2 2 CaBr CaBr2 2 CaI CaI 2 2 难溶 难溶 易溶易溶 易溶易溶 易溶易溶 CaXCaX 2 2 为离子型为离子型 ，F F - - 半径小半径小 ， CaFCaF 2 2 晶格能晶格能 大，大， 难溶难溶 AgFAgF AgCl AgCl AgBr AgBr AgI AgI 易溶易溶 难溶难溶 难溶难溶 难溶难溶 变形性变形性, ,相互极相互