第6章卤素精选文档.ppt
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1、第6章卤素本讲稿第一页,共二十七页6.2 6.2 卤素单质卤素单质 卤素分子内原子间以共价键相结合,分子间仅存在微弱的分子间作用力(色散力)。它们在有机溶剂中的溶解度比在水中大得多。碘易溶于KI,HI和其他碘化物溶液中:I2 I I3 K725 I3进一步与I2分子作用生成通式为(I2)n(I)的负一价多碘离子。1.单质性质本讲稿第二页,共二十七页F2+NaOH=NaF+OF2+H2O(CN)2+2NaOHNaCN+NaOCN+H2OCl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2OBr2+NaOH50 oC NaBr+NaBrO3+H2O0 oC NaBr+NaBrO+H2O3I2+6NaOH
2、5NaI+NaIO3+3H2O 80C3Cl2+6NaOH=5NaCl+NaClO3+3H2O本讲稿第三页,共二十七页(1 1)氟的制备氟的制备:电解质:氟氢化钾电解质:氟氢化钾 KHF2 +氟化氢(氟化氢(HF)阳极(无定形碳)阳极(无定形碳)2F =F2+2e 阴极(电解槽)阴极(电解槽)2HF2+2e=H2+4F 化学方法2KMnO4+2KF+10HF+3H2O2=2K2MnF6+8H2O+3O2 SbCl5+5HF=SbF6+5HCl K2MnF6+2SbF5 423K 2KSbF5+MnF4 2.单质制备 电解法MnF3+1/2F2 本讲稿第四页,共二十七页小资料小资料氟的发现是一篇
3、悲壮的历史 氟是卤族中的第一个元素,但发现得最晚。从1771年瑞典化学家舍勒制得氢氟酸到1886年法国化学家莫瓦桑分离出单质氟共经历了100多年时间。在此期间,戴维、盖吕萨克、诺克斯兄弟等很多人为制取单质氟而中毒,鲁耶特、尼克雷因中毒太深而献出了自己的生命。莫瓦桑总结了前人的经验教训,他认为,氟活泼到无法电解的程度,电解出的氟只要一碰到一种物质就能与其化合。如果采用低温电解的方法,可能是解决问题的一个途径。经过多次实验,1886年6月26日,莫瓦桑终于在低温下用电解氟氢化钾与无水氟化氢混合物的方法制得了游离态的氟。本讲稿第五页,共二十七页(2 2)氯的制备)氯的制备工业上制备氯采用电解饱和食盐
4、水溶液的方法:阴极:铁网2H2O+2e =H2+2OH 阳极:石墨2Cl =Cl2+2e电解反应:2NaCl+2H2OH2+Cl2+2NaOH 通电实验室制备氯的方法:MnO2+4HCl =MnCl2+Cl2+2H2O 2KMnO4+16HCl =2MnCl2+2KCl+5Cl2+8H2O 本讲稿第六页,共二十七页(3 3)溴的制备)溴的制备Cl2+2Br =Br2+2Cl 3Br2+3Na2CO3 =5NaBr+NaBrO3+3CO2 5Br-+BrO3-+6H+=3Br2+3H2O(4 4)碘的制备碘的制备Cl2+2NaI =2NaCl+I2I2+5Cl2+6H2O=2IO3 +10Cl
5、+12H+2NaI+3H2SO4+MnO2=2NaHSO4+I2+2H2O+MnSO4 此二反应要避免使此二反应要避免使用过量氧化剂用过量氧化剂本讲稿第七页,共二十七页6.3 卤化氢与卤氢酸1.性质性质性质HFHClHBrHI熔点熔点/K189.61158.94186.28222.36沸点沸点/K292.67188.11206.43237.80生成热生成热/(kJmol1)2719236+26H-X键能键能/(kJmol1)569431369297.1溶解度(溶解度(293K,101kPa)/%35.3424957本讲稿第八页,共二十七页 卤化氢分子有极性,在水中有很大的溶解度。273K时1m
6、3 的水可溶解500m3 的氯化氢,氟化氢则可无限制地溶于水中。在常压下蒸馏氢化酸(不论是稀酸或浓酸),溶液的沸点和组成都将不断改变,但最后都会达到溶液的组成和沸点恒定不变状态,此时的溶液称为恒沸溶液。HF分子中存在氢键,分子之间存在缔合。固态时,HF分子以锯齿链状存在:喷泉实验本讲稿第九页,共二十七页 与其他的氢卤酸不同,氢氟酸是相当弱的酸,在稀溶液中与其他的氢卤酸不同,氢氟酸是相当弱的酸,在稀溶液中发生电离:发生电离:HFF+HF 在不太稀的溶液中,氢氟酸是以二分子缔合在不太稀的溶液中,氢氟酸是以二分子缔合(HF)2形式存在形式存在的:的:H2F2SiO2+4HF=2H2O+SiF4 H+
7、FHF2H+HF2Ka=6.6104 Ka=5CaSiO3+6HF=CaF2+3H2O+SiF4 氢氟酸具有与二氧化硅或硅酸盐(玻璃的主要成分)反应生成氢氟酸具有与二氧化硅或硅酸盐(玻璃的主要成分)反应生成气态的气态的SiF4特殊性质:特殊性质:本讲稿第十页,共二十七页2.氢卤酸的制法(1 1)直接合成直接合成H2+X2 =2HX(2 2)浓硫酸与金属卤化物作用)浓硫酸与金属卤化物作用CaF2+H2SO4=NaCl+H2SO4(浓)=CaSO4+2HF NaHSO4+HCl 氟和氢虽可直接化合,但反应太猛烈且F2成本高。溴与碘和氢反应很不完全而且反应速度缓慢。本讲稿第十一页,共二十七页问题:用
8、此方法能否制备问题:用此方法能否制备HBrHBr,HIHI?不能,因为热浓硫酸具有氧化性,把生成的溴化氢和碘化不能,因为热浓硫酸具有氧化性,把生成的溴化氢和碘化氢进一步氧化。氢进一步氧化。NaI+H2SO4(浓浓)=NaHSO4+HI 8HI+H2SO4(浓浓)=H2S+4I2+4H2O采用无氧化性、高沸点的浓磷酸代替浓硫酸即可。采用无氧化性、高沸点的浓磷酸代替浓硫酸即可。NaBr+H2SO4(浓浓)=NaHSO4+HBr2HBr+H2SO4(浓浓)=SO2+Br2+2H2O本讲稿第十二页,共二十七页(3 3)非金属卤化物的水解)非金属卤化物的水解 这类反应比较剧烈,适宜溴化氢和碘化氢的制取,
9、把这类反应比较剧烈,适宜溴化氢和碘化氢的制取,把溴逐滴加在磷和少许水的混合物上或把水滴加在磷和碘的混溴逐滴加在磷和少许水的混合物上或把水滴加在磷和碘的混合物上。合物上。2P+3Br2+6H2O=2H3PO3+6HBr 2P+3I2+6H2O=2H3PO3+6HI 本讲稿第十三页,共二十七页6.4 卤素含氧酸及其盐 氯、溴和碘均应有四种类型的含氧酸:HXO、HXO2、HXO3、HXO4,它们的结构见下图:卤素原子和氧原子之间除有卤素原子和氧原子之间除有sp3杂化轨道参与成键外,还有氧原杂化轨道参与成键外,还有氧原子中充满电子的子中充满电子的2p轨道与卤素原子空的轨道与卤素原子空的d轨道间所成的轨
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