第11章 p区元素及其重要化合物

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1、11.1　卤族元素　141第11章p区元素及其重要化合物自然界万物竞发，种类无穷。在地壳、海洋、大气中存在着各种各样的元素，包括金属、非金属和稀有气体，由这些元素组成的化合物又有千万种。但是组成万物基础的化学元素并非无限，迄今已发现的仅有112种，其中90余种存在于自然界；其余10多种由人工合成，它们的数量少，稳定性差，目前多数只是有科学研究价值。　　p区元素指周期表中第ⅢA～ⅦA族，包括了全部的非金属元素。本章主要介绍这些元素的单质和主要化合物的制备、性质和变化规律，以及它们的主要用途。11.1　卤族元素卤族元素或卤素

2、指周期系第ⅦA族元素，它包括氟（F）、氯（Cl）、溴（Br）、碘（I）、砹（At）五个元素。卤素是成盐元素的意思，因为这些元素与碱金属形成的化合物是典型的盐。卤素中砹是人工合成元素，它以微量短暂地存在于镭、锕、钍等天然放射系的蜕变产物中。对它性质知道较少，本节不予讨论。11.1.1卤素单质卤素的价层电子构型为ns2np5，只要获得一个电子就能成为稳定的8电子构型。因此，和同周期元素相比较，卤素的非金属性最强。卤素单质的熔点、沸点、原子半径等都随原子序数的增大而增大，表11.1列出了卤素的一些主要性质。表11-1　卤族元素

3、的性质性　质氟（F）氯（Cl）溴（Br）碘（I）原子序数价层电子构型主要氧化值常温下状态熔点／℃沸点／℃原子半径／pmX-离子半径／pm第一电离能I1／kJ·mol-1电负性χ92s22p5-1浅黄色气体-219.7-188.2641361681.04.1173s23p5-1,+1,+3,+5,+7黄绿色气体-100.99-34.03991811251.13.2354s24p5-1,+1,+3,+5,+7红棕色液体-7.358.75114.21951139.93.0535s25p5-1,+1,+3,+5,+7紫黑色固体1

4、13.5184.34133.32161008.42.71．物理性质在卤素分子内原子间以共价键结合，而在分子间仅存在色散力，随着分子量的增大，分子的变形性增大，分子间的色散力也逐渐增强。因此，卤素单质的密度、熔点、沸点、临界温度、临界压力和汽化热等物理性质按F→Cl→Br→I的顺序依次增大。142　第11章　p区元素及其重要化合物由于卤素分子是非极性分子，因此较难溶于水，而易溶于有机溶剂如乙醇、乙醚、氯仿、四氯化碳等。实验室中为了能获得较大浓度的碘水溶液，通常将碘溶于KI、HI、或其它碘化物溶液，形成I3-离子：I-＋I2

5、　　　　　　　I3-I-负离子接近I2分子易使它极化产生诱导偶极，进一步形成配离子I3-而使得I-的溶解度增大。此处，已知的还有Br3-、Cl3-、I5-等。2．化学性质（1）相似性：都具有强氧化性，均能与金属、非金属、水和碱溶液反应。（2）递变性：随着原子序数的增加，卤素的氧化性逐渐减弱。F2是最强的氧化剂，氧化性递变顺序为：F2＞Cl2＞Br2＞I2。①卤素与金属反应例如，F2能与所有的金属直接化合；Cl2与少数金属不能直接化合，有些反应需要加热；Br2和I2要在较高温度下才能与某些金属化合。又如F2、Cl2、Br2

6、均能将铁氧化为正三价的铁盐，而铁与I2反应生成碘化亚铁(FeI2)。②卤素与非金属反应卤素单质与氢气化合生成卤化氢的反应见表11.2。表11-2　卤素单质与H2的反应反应式反应条件化合条件气态氢化物稳定性反应特点F2+H2　　2HF冷暗处就能爆炸化合很稳定很剧烈Cl2+H2　　2HCl混合光照强光爆炸稳定二种条件,二种现象不混合点燃苍白色火焰稳定Br2+H2　　2HBr500摄氏度加热缓慢化合较稳定难反应I2+H2　　2HI持续加热更缓慢化合，同时分解不稳定很难反应，可逆注意：氢气在氯气中的燃烧时的现象为：苍白色的火焰，

7、且瓶口出现白雾卤素与其它非金属反应的情况与卤素与氢气的反应情况相类似，活泼性从F2到I2明显减弱，③卤素与水和碱反应卤素与水可发生两类反应：　　　　　　　X2＋H2O2H+＋2X-＋O2↑…………（1）　　　　　　　　　　　X2＋H2OH+＋X-＋HXO………………（2）142　第11章　p区元素及其重要化合物F2与水的反应主要按（1）式进行，能激烈地放出O2。Cl2与水主要按（2）式发生歧化11.1　卤族元素　143反应，生成盐酸和次氯酸，后者在日光照射下可以分解出O2：光Cl2＋H2OHCl＋HClO2HClO2HC

8、l＋O2↑Br2和I2与纯水的反应极不明显，只是在碱性溶液中才能显著发生类似（2）的歧化反应：Br2＋2KOHKBr＋KBrO＋H2OI2＋6NaOH5NaI＋NaIO3＋3H2O④卤素间的置换反应氧化性强的卤素能将氧化性较弱的卤素从其卤化物中置换出来。例如：Cl2＋2KBr2KCl＋Br2Cl2＋2KI2KCl＋I