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Chapter 12 Halogen

Chapter 12 Halogen. §12 － 1 General characteristic of halogen. 卤素 ( Halogen ) 这一词的希腊文原意是成盐元素。 氟 ( Fluorine) 氯 ( Chlorine) 溴 ( Bromine) 碘 ( Iodine) 砹 ( Astatine). Characteristic of element F.

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Chapter 12 Halogen

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Presentation Transcript

  1. Chapter 12 Halogen

  2. §12－1 General characteristic of halogen • 卤素( Halogen )这一词的希腊文原意是成盐元素。 氟 ( Fluorine) 氯 ( Chlorine) 溴 ( Bromine) 碘 ( Iodine) 砹 ( Astatine)

  3. Characteristic of element F • 1. Main oxidation number: F has no positive number of oxidation • 2. Dissociation energy：F－F < Cl－Cl radius:short, repulsion:strong • 3. Reaction with water: F2 oxidize H2O • 4. Electron affinity energy: F < Cl > Br > I • 5. thermaldynamic stability of halide: the stablest: fluoride

  4. 6. Coordination number of halide（C.N.）：fluoride has the greatest number of coordination: radius:short • AsF3 AsCl3 AsBr3 AsI3 • AsF5 AsCl5 -- -- • －50℃ dissociation • PbF4 PbCl4 -- -- • R.T. dissociation

  5. Electrode potential

  6. Electrode potential

  7. §12－2  simple halogen substance and halide compound 2－1Simple halogen substance 2－2Halide compound

  8. 2－1 simple halogen substance 1. distribution and occurrennce of halogen • 卤素单质具有很高的化学活性， 在自然界以稳定的卤化物形式存在。 • 砹是人工合成的元素。

  9. 二、卤素单质的物理性质

  10. 电离能 电负性 水合能 共价半径 熔沸点 递增 递减 ns2 np5 F2 Cl2 Br2 I2

  11. 颜色是卤素单质的重要性质之一，从F2 到 I2 颜色依次加深。(分子间作用力) • F2会剧烈地分解水而放出O2，其它卤素在水中溶解度不大，但它们在有机溶剂中的溶解度比在水中的溶解度大得多。 • 所有卤素均有刺激性气味，且有毒。

  12. Cl2、Br2和 I2的分子轨道能级图 （F2能级图要将 u与上部的g交换位置）

  13. Question I2 蒸气呈紫色，I2 溶于 CCl4 或环己烷也呈紫色 ，但是它溶于苯、乙醚、三乙胺等溶剂却要发生颜色的变化？

  14. n I2 轨道 I2 • A轨道 A轨道

  15. 由 I2 的分子轨道能级图可知，π*与σ*间的△E1小，电子吸收波长 520nm 的绿光，因而呈紫色。 若I2 溶解在易给出孤电子对的溶剂A 中，则I2 与A 之间形成配位键。I2·A 的πe* 和σ* 间的△E2大于△E1，电子跃迁所需能量变大，因此吸收峰向短波方向移动，因此一些 I2 溶液的颜色就要改变。

  16. Br在乙醇、乙醚、氯仿、四氯化碳中的颜色变化Br在乙醇、乙醚、氯仿、四氯化碳中的颜色变化 • 浓度

  17. 三、卤素单质的化学性质 1. 卤素的成键特征 (1) 价电子层中有一个成单的 p 电子， 可组成一个非极性共价键。

  18. (2) 氧化数为－1的卤素，有三种成键方式： ① 与活泼金属生成离子型化合物； ② 与电负性性较小的非金属化合 ---- 极性共价键； ③ 在配位化合物中作为电子对给予体与 中心体配位 ----- 配位键。 (3) 除氟外，氯、溴和碘均可显正氧化态， 氧化数经常是+1，+3，+5 和+7。

  19. 2. 卤素单质的化学性质 X2氧化性递减 X－ 还原性递增 除I2外， X2均为强氧化剂。

  20. (1) 与金属的作用 F2 ：① 能与所有金属直接化合，生成高 价氟化物。而且反应常常是很猛 烈的，伴随着燃烧和爆炸。 例如 F2 把Co、V 和Bi 氧化为: CoF3，VF5，BiF5

  21. ② 在室温下，F2 与Mg、Fe、Cu、Pb、Ni 作用时，在金属表面形成一层保护性的 金属氟化物薄膜，阻止反应的进行。 ③ F2在加热时与Au、Pt 作用。

  22. Cl2 ：① 能与各种金属直接化合。反应比 较剧烈，如 Na、Sn、Sb、Cu 等 都能在Cl2中燃烧。 例如 CoCl2，VCl4，BiCl3 ② 干燥的Cl2不与Fe反应。 Br2和 I2 ：常温下与活泼金属反应，与其它 金属反应需加热。

  23. 无色晶体 无水玻璃管 Ni反应器 (2) 与非金属的作用 F2 ：能与所有非金属（除N2、O2、一些稀 有气体外）直接化合，生成高价氟化 物。但有些反应需要加热。

  24. Cl2 ：能与大多数非金属直接化合。 剧烈程度不如氟。

  25. 一般能与氯反应的非金属同样也能与溴、碘反应，只是反应的活性不如氯，要在较高的温度下才能发生。一般能与氯反应的非金属同样也能与溴、碘反应，只是反应的活性不如氯，要在较高的温度下才能发生。

  26. X2 + H2＝ 2HX

  27. (3) 与 H2O 的作用 F2 + 2 H2O ＝ 4HF + O2 X2 + H2O ＝ HXO + HX ( X=Cl, Br, I ) 激烈程度：F2﹥Cl2﹥Br2﹥I2

  28. ① ② (4) 与 碱液 的作用

  29. 2﹪ 当碱液较浓时，则OF2被分解放出O2 ：

  30. (5)与X-的作用

  31. 四、卤素单质的制备和用途 1. F2的制备 (1) 电解法 从 1768 年发现 HF 以后，直到1886年得到 F2 历时 118年。 1886年 Moissan 采用溶有少量 KF 的HF 液体做电解液，电解槽和电极用 Pt-In 合金，U 形管中装有 NaF 吸收 HF：

  32. 电解 353～363K 目前氟的工业制备技术已有了很大的改进： ① 电解KHF2和无水HF的熔融混合物。 H2 和F2要隔开，防止爆炸。

  33. (2) 化学法 ( 化学家Karl Chrite,1986年)

  34. △ △ (3) 实验室制法

  35. 2. Cl2的制备 (1) 电解饱和食盐水

  36. (2) 实验室制法

  37. 3. Br2的制备 (海水制Br2) ①Cl2 置换 ②Na2CO3 吸收 ③ H2SO4 酸化

  38. 实验室制备Br2:

  39. 4. I2的制备

  40. 2－2 卤素化合物 一、卤化氢( HX ) 1. HX的性质

  41. 弱酸 HF HCl HBr HI 熔点、酸性、还原性递增 沸点：HF>HI>HBr>HCl 稳定性递减

  42. 酸性： HI>HBr>HCl>HF • 还原性： HI>HBr>HCl>HF

  43. Question 6 为什么很浓的HF水溶液是强酸？

  44. Pb △ 2. HX的制备 (1) 直接化合 (2) 复分解反应

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