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1、卤族元素在化学元素发现史上,持续时间最长、在化学元素发现史上,持续时间最长、涉及到的化学家人数相当多、危险又很涉及到的化学家人数相当多、危险又很大的莫过于元素氟的制取。在研究制取大的莫过于元素氟的制取。在研究制取氟的过程中许多科学家曾使用金、铂等氟的过程中许多科学家曾使用金、铂等作为电解氟化物的电极或容器,都未能作为电解氟化物的电极或容器,都未能得到单质氟。制取和收集氟的实验器材得到单质氟。制取和收集氟的实验器材也需特别耐腐蚀。好多试图制取氟单质也需特别耐腐蚀。好多试图制取氟单质的科学家为之损害了健康,有的甚至献出了生命。直到的科学家为之损害了健康,有的甚至献出了生命。直到18861886年,
2、莫瓦桑在潜心研究前人实验失败的教训的基础年,莫瓦桑在潜心研究前人实验失败的教训的基础上一再摸索,改进实验,历时两年终于在上一再摸索,改进实验,历时两年终于在2323的低温的低温下,以溶有干燥氟化钾的无水氟化氢为电解液,以铂铱下,以溶有干燥氟化钾的无水氟化氢为电解液,以铂铱合金为电极进行电解才制得了单质氟。二十年后,莫瓦合金为电极进行电解才制得了单质氟。二十年后,莫瓦桑因其在研究氟的制备和氟的化合物上的卓越成就而获桑因其在研究氟的制备和氟的化合物上的卓越成就而获得得19061906年诺贝尔化学奖。年诺贝尔化学奖。材材料料一一:氟氟的的发发现现材料二:溴的发现及材料二:溴的发现及“错误之柜错误之柜
3、”二十二岁的巴拉尔在研究盐湖中植物的时候,将从大西洋和地中海二十二岁的巴拉尔在研究盐湖中植物的时候,将从大西洋和地中海沿岸采集到的黑角菜燃烧成灰,然后用浸泡的方法得到一种灰黑色沿岸采集到的黑角菜燃烧成灰,然后用浸泡的方法得到一种灰黑色的浸取液。他往浸取液中加入氯水和淀粉,溶液即分为两层:下层的浸取液。他往浸取液中加入氯水和淀粉,溶液即分为两层:下层显蓝色,这是由于淀粉与溶液中的碘生成了加合物;上层显棕黄色,显蓝色,这是由于淀粉与溶液中的碘生成了加合物;上层显棕黄色,这是一种以前没有见过的现象。这棕黄色是什么物质呢?巴拉尔认这是一种以前没有见过的现象。这棕黄色是什么物质呢?巴拉尔认为可能有两种情
4、况:一是氯与溶液中的碘形成了新的化合物为可能有两种情况:一是氯与溶液中的碘形成了新的化合物氯氯化碘;二是氯把溶液中的新元素置换出来了。经过实验,巴拉尔分化碘;二是氯把溶液中的新元素置换出来了。经过实验,巴拉尔分析这可能不是氯化碘,而是与氯和碘相似的、在室温下呈液态的一析这可能不是氯化碘,而是与氯和碘相似的、在室温下呈液态的一种新元素。新元素定名为种新元素。新元素定名为bromine,含义是恶臭。,含义是恶臭。其实早在巴拉尔之前,德国化学大师李比希就得到了一家工厂送来其实早在巴拉尔之前,德国化学大师李比希就得到了一家工厂送来请他分析的一瓶液体,但他没有经过详细的分析,就认定瓶里的液请他分析的一瓶
5、液体,但他没有经过详细的分析,就认定瓶里的液体是氯化碘,实际上那是一瓶溴。直到他听到巴拉尔发现溴的消息,体是氯化碘,实际上那是一瓶溴。直到他听到巴拉尔发现溴的消息,才认识到自己犯了一个大错误。从此,李比希为了警戒自己,特地才认识到自己犯了一个大错误。从此,李比希为了警戒自己,特地把那个瓶子放在一只被他称为把那个瓶子放在一只被他称为“错误之柜错误之柜”的箱子中,作为永远的的箱子中,作为永远的教训。教训。 氯氯Cl溴溴Br碘碘I砹砹At氟氟F卤族元素卤族元素放射性放射性淡黄绿色气体,剧毒淡黄绿色气体,剧毒紫黑色固体,易升华紫黑色固体,易升华深红棕色液体深红棕色液体, ,极易挥极易挥发发单单质质颜色
6、状态颜色状态(常态)(常态)密密度度()熔点(熔点()沸点(沸点()溶溶 解解 度度(100g/水水中中)F2淡淡 黄黄绿绿 色色气体气体 1.69g/L-219.6-188.1与水与水反应反应Cl2黄黄 绿绿色色 气气体体3.214g/L-101-34.6226cm3Br2深深 红红棕棕 色色液体液体3.119g/cm3-7.258.764.16gI2紫紫 黑黑色色 固固体体4.93g/cm3113.5184.40.029g一、卤素单质的物理性质一、卤素单质的物理性质颜颜色色逐逐渐渐变变深深密密度度逐逐渐渐增增大大熔熔点点逐逐渐渐升升高高溶溶解解度度逐逐渐渐减减小小沸沸点点逐逐渐渐升升高高
7、保存溴时,常往盛溴的试剂瓶中加入一些水。请保存溴时,常往盛溴的试剂瓶中加入一些水。请观察盛溴的试剂瓶,根据现象,描述溴的物理性质观察盛溴的试剂瓶,根据现象,描述溴的物理性质溴是深红棕色液体溴是深红棕色液体密度比水大密度比水大有刺激性气味有刺激性气味可溶于水,在水中的溶解度不大可溶于水,在水中的溶解度不大溴水呈橙色溴水呈橙色溴蒸气为红棕色溴蒸气为红棕色易挥发易挥发保存:密闭保存,加水液封保存:密闭保存,加水液封盛溴的试剂瓶不可选用橡胶塞盛溴的试剂瓶不可选用橡胶塞认真观察碘升华实验后,试描述碘的物理性质。认真观察碘升华实验后,试描述碘的物理性质。碘是一种碘是一种紫黑色紫黑色固体固体具具升华升华性质
8、性质(固态物质不经过转变成液态而直接变成气态的现象)(固态物质不经过转变成液态而直接变成气态的现象)(固态物质不经过转变成液态而直接变成气态的现象)(固态物质不经过转变成液态而直接变成气态的现象)碘的蒸气呈紫色碘的蒸气呈紫色用于分离、提纯碘晶体用于分离、提纯碘晶体 溴的溶解性实验溴的溶解性实验CCl4Br2苯苯水水溴水溴水(橙黄色)(橙黄色)Br2水水溴水溴水(橙黄色)(橙黄色)(橙红色)(橙红色)溴的苯溶液溴的苯溶液溴的四氯化碳溶溴的四氯化碳溶液液(橙红色)(橙红色) 碘的溶解性实验碘的溶解性实验CCl4I2苯苯 水水 碘水碘水(棕黄色)(棕黄色)I I2 2水水碘水碘水(棕黄色)(棕黄色)
9、上层:上层:碘的苯溶液碘的苯溶液(紫红色)(紫红色)下层:下层:碘的碘的CCl4溶液溶液(紫红色)(紫红色)水水CClCCl4 4苯或汽油苯或汽油溴溴碘碘黄色橙红色黄色橙红色深黄色褐色深黄色褐色下层下层 橙橙红橙橙红下层下层 紫红紫红 上层上层 橙橙红橙橙红上层上层 紫紫红红萃取萃取n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与另一溶剂所组成的溶液里提取出来的方法。 萃取原理:萃取原理:溶质溶质微溶溶剂溶剂1溶剂溶剂2易溶互不相溶或微溶水水酒精酒精(不分层)不分层)苯或汽油苯或汽油(上层上层)四氯化碳四氯化碳(下层下层)Br2黄黄 棕棕橙橙橙橙红橙橙红橙橙红橙橙红I2深黄褐深
10、黄褐 褐色褐色淡紫紫红淡紫紫红紫深紫紫深紫溶质溶质 溴和碘在不同溶剂中所生成溶液(由稀至浓)溴和碘在不同溶剂中所生成溶液(由稀至浓)的的 颜色变化颜色变化 碘酒就是碘的酒精溶液,呈棕褐色。碘酒就是碘的酒精溶液,呈棕褐色。溶剂溶剂+e-Br-I-Cl-F-+e-+e-+e-IFClBr二、卤素的原子结构二、卤素的原子结构 非金属性非金属性逐渐减弱逐渐减弱相同点:相同点:最外层最外层7个电子个电子易得一个电子,易得一个电子,不同点:不同点:核电荷数递增核电荷数递增电子层数递增电子层数递增原子半径依次增大原子半径依次增大得电子能力逐渐得电子能力逐渐减弱,减弱,原子结构原子结构性质性质决定决定具有氧化
11、性具有氧化性光500名称名称 反应条件反应条件 方程式方程式 生成氢化物生成氢化物的稳定性的稳定性 F2 冷暗处爆炸冷暗处爆炸 H2+F2=2HF HF很稳定很稳定 Cl2 光照或点燃光照或点燃 H2+Cl2=2HCl HCl稳定稳定Br2 高温高温 H2+Br2=2HBr HBr较不稳定较不稳定I2 高温、持高温、持 H2+I2=2HI HI很不稳定很不稳定 续加热续加热 500光照或点燃三、三、 卤素的化学性质卤素的化学性质1.卤素与氢气的反应卤素与氢气的反应(1)反应剧烈程度逐渐减弱反应剧烈程度逐渐减弱(2)稳定性逐渐减弱稳定性逐渐减弱 HFHClHBrHI(3)水溶液酸性逐渐增强水溶液
12、酸性逐渐增强 HFHClHBrHI、含义:同一条件下,既能向正反应方向进行,、含义:同一条件下,既能向正反应方向进行, 又能向逆反应方向进行的化学反应。又能向逆反应方向进行的化学反应。、判断:两同:同一条件,同时进行。、判断:两同:同一条件,同时进行。可逆反应:可逆反应:、特征:、特征:反应物与生成物同时共生共存反应物与生成物同时共生共存 反应物不能彻底完全转化,反应物不能彻底完全转化, 转化率总小于转化率总小于100%判断下列各对反应是否为可逆反应判断下列各对反应是否为可逆反应 不是不是是是2H2O=2H2+O22H2+O2=2H2O通电通电点燃点燃2SO2+O2=2SO32SO3=2SO2
13、+O2高温、高压高温、高压 催化剂催化剂高温、高压高温、高压 催化剂催化剂2F2 2H2O 4HF O2 (爆炸)(爆炸)(能反应)(能反应) (很弱)(很弱)(极弱)(极弱)与与水水反反应应的的剧剧烈烈程程度度逐逐渐渐减减弱弱2. 卤素与水反应卤素与水反应F F2 2的特的特的特的特殊性殊性殊性殊性Cl2 + H2O HCl + HClOBr2 + H2O HBr + HBrO I2 + H2O HI + HIOX2 H2O HX HXO3 3、卤素单质与碱反应、卤素单质与碱反应 X2+ 2NaOH = NaX+ NaXO+H2O现象:现象: 溶液由无色溶液由无色变为橙黄色变为橙黄色水层:颜
14、色变浅水层:颜色变浅CClCCl4 4层:无色变为橙红色层:无色变为橙红色现象:现象:溶液由无色溶液由无色变为棕黄色变为棕黄色水层:颜色变浅水层:颜色变浅CClCCl4 4层:无色变为紫红色层:无色变为紫红色 NaBrNaBr溶液溶液CClCCl4 4振荡振荡氯水氯水氯水氯水CClCCl4 4振荡振荡 KI溶液溶液【实验实验】溴水溴水CClCCl4 4振荡振荡 KI溶液溶液溶液由无色溶液由无色变为棕黄色变为棕黄色现象:现象:水层:颜色变浅水层:颜色变浅CClCCl4 4层:无色变为紫红色层:无色变为紫红色【实验实验】4 4、卤素单质间的置换反应、卤素单质间的置换反应 Cl2 + 2NaBr =
15、 2NaCl +Br2Cl2 + 2 KI = 2KCl + I2Br2 + 2KI = 2KBr +I2思考:根据上述反应,比较思考:根据上述反应,比较ClCl2 2、BrBr2 2、I I2 2的氧的氧化性强弱及化性强弱及Cl、Br、I的还原性强弱顺序的还原性强弱顺序结论:结论: 氧化性:氧化性:F F2 2 ClCl2 2BrBr2 2I I2 2 还原性:还原性: F思考:思考: F F2 2能否从氯化钠溶液中置换出氯气?能否从氯化钠溶液中置换出氯气?【实验实验】碘碘的的特特性性碘(碘(I I2 2)遇淀粉变蓝色)遇淀粉变蓝色碘与淀粉的反应碘与淀粉的反应用于检验碘或淀粉的存在用于检验碘
16、或淀粉的存在* *湿润的淀粉碘化钾试纸可用于氯气验满湿润的淀粉碘化钾试纸可用于氯气验满淀粉溶液变蓝淀粉溶液变蓝无明显现象无明显现象四、含卤化合物四、含卤化合物 NaCl + AgNO NaCl + AgNO3 3 = AgCl = AgCl(白色)(白色) + NaNO+ NaNO3 3 NaBr + AgNO NaBr + AgNO3 3 = AgBr = AgBr(淡黄色)(淡黄色)+ NaNO+ NaNO3 3 NaI + AgNO NaI + AgNO3 3 = AgI = AgI (黄色)(黄色)+ NaNO+ NaNO3 3加入加入AgNOAgNO3 3溶液溶液 再加硝酸再加硝酸A
17、gCl AgBr AgI AgCl AgBr AgI 均不溶于稀硝酸均不溶于稀硝酸硝酸银溶液和硝酸银溶液和稀硝酸,可作为检验氯离子、溴稀硝酸,可作为检验氯离子、溴离子及碘离子的试剂。离子及碘离子的试剂。【实验实验】1、卤化银、卤化银 表四表四:卤化银的主要性质和用途:卤化银的主要性质和用途AgClAgBrAgI颜色颜色白色白色浅黄色浅黄色黄色黄色溶解性溶解性既不溶于水,也不溶于稀硝酸既不溶于水,也不溶于稀硝酸制法制法Ag+ + Cl-=AgClAg+Br=AgBrAg+ +I=AgI化学性化学性质质都有感光性,在光照下会发生分解反应都有感光性,在光照下会发生分解反应用途用途制作照相用的制作照相
18、用的胶卷和相纸等胶卷和相纸等人工降雨等人工降雨等2、卤化氢的制法、卤化氢的制法-复分解法:复分解法:由于由于HXHX为挥发性酸,利用为挥发性酸,利用卤化物与高沸点的酸卤化物与高沸点的酸(如(如H H2 2SOSO4 4或或H H3 3POPO4 4)反应来制取卤化氢。)反应来制取卤化氢。CaSOCaSO4 4+2HF+2HFCaFCaF2 2+H+H2 2SOSO4 4( (浓浓) )NaHSONaHSO4 4+HCl+HClNaCl+HNaCl+H2 2SOSO4 4( (浓浓) )2HBr+H2HBr+H2 2SOSO4 4( (浓浓)=SO)=SO2 2 + 2H+ 2H2 2O + B
19、rO + Br2 22HBr+H2HBr+H2 2SOSO4 4( (浓浓)=H)=H2 2S + 4HS + 4H2 2O + 4IO + 4I2 2 本法本法不适于制取不适于制取HBrHBr和和HIHI,为什么?,为什么?NaBr+H3PO4=NaH2PO4+HBr NaI+H3PO4=NaH2PO4+HI 水解法:非金属卤化物的水解非金属卤化物的水解此法适用于此法适用于HBr和和HI的制备的制备PBr3+3H2O=H3PO3+3HBrPI3+3H2O=H3PO3+3HI因为浓因为浓H2SO4能使所生成的能使所生成的HBr和和HI进一步氧化。用磷酸代进一步氧化。用磷酸代替硫酸却可以。替硫酸
20、却可以。2、碘化合物的主要用途、碘化合物的主要用途(1)、碘缺乏病:甲状腺肿病,克汀病,智力低下、碘缺乏病:甲状腺肿病,克汀病,智力低下(2)、补碘措施:食用盐中加碘酸钾、补碘措施:食用盐中加碘酸钾组别组别正常范围正常范围适宜量适宜量低限低限高限高限4岁以下岁以下3010570四岁以上四岁以上及成人及成人75225150孕妇及乳孕妇及乳母母150300200资料一:不同年龄组人群碘供给的正常范围(资料一:不同年龄组人群碘供给的正常范围( g/dg/d)资料二:资料二:口服过量碘及碘化物即刻或数小时后,口服过量碘及碘化物即刻或数小时后,局部粘膜被染成棕色,呼吸有碘味,口腔、食道局部粘膜被染成棕色
21、,呼吸有碘味,口腔、食道和胃有烧灼感,疼痛和口腔炎,粘膜水肿,头痛、和胃有烧灼感,疼痛和口腔炎,粘膜水肿,头痛、眩晕、口渴、恶心、呕吐和腹泻等,呕吐物为黄眩晕、口渴、恶心、呕吐和腹泻等,呕吐物为黄色,如胃中有淀粉存在,则变为蓝色,粪内有血。色,如胃中有淀粉存在,则变为蓝色,粪内有血。严重病例有四肢震颤、发烧、惊厥、休克及昏迷严重病例有四肢震颤、发烧、惊厥、休克及昏迷或有出血性肾炎或有出血性肾炎 缺碘、高碘对人体都有损害,一般认为碘缺碘、高碘对人体都有损害,一般认为碘的摄入量安全范围为的摄入量安全范围为50 g/dg/d1000 g/dg/d3、氟的作用、氟的作用(1)氟缺乏症:龋齿)氟缺乏症:
22、龋齿(2)氟的来源:饮水)氟的来源:饮水(3)氟中毒:氟斑牙、氟骨症)氟中毒:氟斑牙、氟骨症总总 结结1、相似性、相似性(1)化合价:最高正价化合价:最高正价 +7(F除外除外) , 负价价 -1 (2)气气态氢化物:化物: HX (3)最最高高价价氧氧化化物物及及水水化化物物: X2O7 HXO4(F除外除外)(4)典型非金属典型非金属卤卤素素元元素素性性质质比比较较FClBrI 原子半径原子半径逐渐增大逐渐增大单质单质颜色颜色逐渐加深逐渐加深熔沸点熔沸点逐渐升高逐渐升高与与H2反应反应逐渐困难逐渐困难氧化性氧化性逐渐减弱逐渐减弱离子(离子(X-)还原性还原性逐渐增强逐渐增强卤化氢卤化氢(H
23、X)稳定性稳定性逐渐减弱逐渐减弱还原性还原性逐渐增强逐渐增强酸性酸性逐渐增强逐渐增强HXO4酸性酸性逐渐减弱逐渐减弱AgX颜色颜色逐渐加深逐渐加深AgX水溶性水溶性逐渐减小逐渐减小元素的非金属性元素的非金属性逐渐减弱逐渐减弱2递变性递变性卤卤素素元元素素性性质质比比较较3 3、特性、特性 (1)(1)氟及化合物氟及化合物化合价无正价化合价无正价与水反应方程式:与水反应方程式:2F2F2 2+2H+2H2 2O=4HF+OO=4HF+O2 2与氢反应爆炸与氢反应爆炸HFHF的沸点最高、的沸点最高、HFHF酸为弱酸酸为弱酸 (2)碘及化合物碘及化合物I2加加热升升华淀粉遇淀粉遇I2显蓝色色I2与与
24、铁反反应产物物为:FeI2NH4I受受热生成了紫色气体生成了紫色气体AgI用于人工降水用于人工降水KI溶液久置溶液久置显黄色黄色卤卤素素元元素素性性质质比比较较想一想 7 7月月4 4日,一辆载有日,一辆载有1010吨溴素的吨溴素的卡车,在经过浏阳市时,由于颠簸,造卡车,在经过浏阳市时,由于颠簸,造成溴素泄露,整条马路上冒起了一层大成溴素泄露,整条马路上冒起了一层大约约3 3米高的红棕色气体,造成一起严重中米高的红棕色气体,造成一起严重中毒事件。毒事件。 该新闻说明了溴的什么性质?根据该新闻说明了溴的什么性质?根据此性质判断实验室应该如何保存溴单质此性质判断实验室应该如何保存溴单质?具有挥发性
25、具有挥发性保存:密闭保存,加水液封保存:密闭保存,加水液封方志敏烈士生前在狱中曾用米汤给鲁迅先生写信,鲁迅先生收到信后,为了看清信中的内容,使用的化学试剂是()A.碘化钾B.碘酒C.溴水D.碘化钾淀粉溶液想一想B返回想一想下列各组气体在常温、常压下不能大量共存的是下列各组气体在常温、常压下不能大量共存的是( )A、H2 O2 B、H2 Cl2 C、CH4 O2 D、H2 F2 D返回下列关于卤族元素单质及化合物的叙述,正确的是()A.卤素单质均可与水反应生成HX和HXO。B.卤化氢均可溶于水,且所得溶液均为酸性。C.卤素单质与氢气的化合均为可逆反应。D.氟气最活泼,可用氟气从氯化钠溶液中置换得
26、氯气。想一想B返回向淀粉碘化钾溴化钾溶液中加入过量氯水会有什么现象?将所得溶液蒸干并灼烧残余固体,最终所得固体是( )A Br2 B I2 C KCl D KCl和KBr想一想C返回探究活动:探究活动:在硬质玻璃管中的在硬质玻璃管中的A、B、C处依次放有浸有处依次放有浸有KBr溶液、溶液、KI溶液、淀粉溶液的三个棉球(如图所示)。由左端导溶液、淀粉溶液的三个棉球(如图所示)。由左端导入入Cl2,在在B处加热,可观察到处加热,可观察到A处棉球呈处棉球呈 色,色,B处棉球呈处棉球呈 色,色,C处棉球呈处棉球呈 色。色。待试管冷却后,在待试管冷却后,在B、C之间的玻璃壁上有之间的玻璃壁上有 色的色的
27、 ,这是因为,这是因为 。红棕色红棕色紫紫蓝色蓝色紫黑紫黑碘蒸气冷却为碘晶体附着在试管壁上碘蒸气冷却为碘晶体附着在试管壁上碘碘2006年上海高考试题年上海高考试题已知常温下已知常温下氯酸钾与浓盐酸反应放出氯气,现氯酸钾与浓盐酸反应放出氯气,现按下图进行卤素的性质实验。玻璃按下图进行卤素的性质实验。玻璃管内装有分别滴有不同溶液的白色管内装有分别滴有不同溶液的白色棉球,反应一段时间后,对图中指棉球,反应一段时间后,对图中指定部位颜色描述正确的是(定部位颜色描述正确的是( )A黄黄绿色色橙色橙色蓝色色白色白色B无色无色橙色橙色紫色紫色白色白色C黄黄绿色色橙色橙色蓝色色无色无色D黄黄绿色色无色无色紫色
28、紫色白色白色A探究活动:探究活动:氯水可以跟碘化钾溶液发生置换反应,氯水可以跟碘化钾溶液发生置换反应,过量的氯水还可以把碘氧化为碘酸过量的氯水还可以把碘氧化为碘酸(HI03),化学方程式为:,化学方程式为:5Cl2 + I2 十十 6H20 = 2HIO3+10HCl碘酸是一种无碘酸是一种无色晶体,极易溶于水,现有一瓶无色色晶体,极易溶于水,现有一瓶无色溶液,其中含有溶液,其中含有 Br 和和 I ,请用氯,请用氯水、四氯化碳和试管,设计一个简单水、四氯化碳和试管,设计一个简单的实验,证明该无色溶液中确实含有的实验,证明该无色溶液中确实含有 Br 和和I ,其实验步骤和现象是:,其实验步骤和现象是:参考一下吧参考一下吧(1)先取少量无色溶液于试管中,加入少)先取少量无色溶液于试管中,加入少 量量CCl4,然后逐滴加入氯水,边加边,然后逐滴加入氯水,边加边 振荡见到振荡见到CCl4层中层中 有淡紫色出现,即有淡紫色出现,即 可证明原溶液中有碘离子。可证明原溶液中有碘离子。(2)静置、分层,取上层清液于另一支试)静置、分层,取上层清液于另一支试 管。管。(3)向取出的清液中加入过量氯水后,再)向取出的清液中加入过量氯水后,再 加入加入CCl4,振荡、静置、分层,可看,振荡、静置、分层,可看 到到CCl4层显橙色,证明原溶液中有溴层显橙色,证明原溶液中有溴 离子。离子。