第十章非金屬元素(一)氫

1、第十章 非金屬元素（一）氫 稀有氣體 鹵素第一節(jié) 氫第二節(jié) 稀有氣體第三節(jié) 鹵族元素第四節(jié) 擬鹵素第一節(jié) 氫.氫在自然界中的分布 三種同位素：11H；12H； 13H.氫的成鍵特征 1.離子鍵；2.共價(jià)鍵；3.獨(dú)特的鍵形1-1 氫的性質(zhì) 物理性質(zhì)：H2是無色、無臭的氣體，易燃，難液化。化學(xué)性質(zhì)：(1)與鹵素或氧的反應(yīng) 2H2 + O2 2H2O(2)與金屬氧化物或金屬鹵化物的反應(yīng) WO3 + 3H2 W + 3H2O (3)與CO的反應(yīng) CO + 2H2 CH3OH1-2 氫的制備1. 實(shí)驗(yàn)室制備 Zn + H2SO4 ZnSO4 + H2 2. 電解法 陰極 2H2O +2e- H2 + 2

2、OH- 陽極 4OH- O2 + 2H2O +4e-3. 工業(yè)生產(chǎn) C(赤熱) + H2O（g） H2(g) + CO(g)4. 石油化學(xué)工業(yè) C2H6(g) CH2=CH2(g) + H2(g)第二節(jié) 稀有氣體.稀有氣體: He Ne Ar Kr Xe Rn.價(jià)電子構(gòu)型：ns2np6.稀有氣體的物理性質(zhì)He Ne Ar Kr Xe Rn 第一電離能 大 小 mp. bp. 小大 水中溶解度 小大 氣體密度 小 大 第三節(jié) 鹵族元素鹵素(VIIA) F Cl Br I價(jià)電子構(gòu)型: 2s22p5 3s23p5 4s24p5 5s25p5共價(jià)半徑/pm 58 99 114 133電負(fù)性: 4.00

3、 3.00 2.80 2.50第一電離能: 1681 1251 1440 10083-1 鹵素單質(zhì)1. 物理性質(zhì): F2 Cl2 Br2 I2室溫聚集態(tài) g g l s分子間力 小 大 b.p./ -188 -34.5 59 183 m.p/ -220 -101 -7.3 113顏色 淺黃 黃綠 紅棕 紫2. 化學(xué)性質(zhì)鹵素單質(zhì)性質(zhì)變化: F2 Cl2 Br2 I2 2.87 1.36 1.065 0.535 單質(zhì)氧化性: 大 小X-還原性:小 大結(jié)論: 1).體現(xiàn)非金屬性 2).單質(zhì)呈雙原子分子（1） 一金屬、非金屬作用F2能與所有的金屬、以及除O2和N2以外的非金屬直接化合，它與H2在低溫暗

4、處也能發(fā)生爆炸。 Cl2能與多數(shù)金屬和非金屬直接化合，但有些反應(yīng)需要加熱 Br2和I2要在較高溫度下才能與某些金屬或非金屬化合(2)與水、堿的反應(yīng) 鹵素與水可發(fā)生兩類反應(yīng)：F2與水反應(yīng)主要按式進(jìn)行，能激烈放出O2。Cl2與水主要按式發(fā)生歧化反應(yīng)，生成鹽酸和次氯酸，后者在日光照射下可以分解出O2。Br2和I2與純水的反應(yīng)極不明顯，只是在堿性溶液中才能顯著發(fā)生類似的歧化反應(yīng)。 Br2 + 2KOH KBr + KBrO + H2OI2 + 6NaOH 5NaI + NaIO3 + H2O注：氯水、 溴水、碘水的主要成分是單質(zhì)。(3) 鹵素間的置換反應(yīng) 鹵素單質(zhì)從F2到I2氧化性質(zhì)逐漸減弱，前面的鹵

5、素可以從鹵化物中將后面（非金屬性較弱）的鹵素置換出來。例如： Cl2 + Br- 2Cl- + Br2另一類置換反應(yīng)： I2 + ClO3- IO3-+ Cl2Br2 + ClO3-， BrO3- + Cl23. 鹵素單質(zhì)的制備（氧化手段的選擇）. F2 (g)電解: . Cl2 (g)的電解(工業(yè)):氧化還原法(實(shí)驗(yàn)室):. Br2 ()氧化劑:反歧化:. I2 (s)氧化劑: 工業(yè)上：3-2 鹵化氫和氫鹵酸常溫下,鹵化氫都是無色具有刺激性氣味的氣體。鹵化氫性質(zhì)的比較 HF HCl HBr HI 分子極性6373.75 2.76 1.49 -83.55 -114.22 -86.88 -50.

6、80 熔點(diǎn) -19.51 -85.05 -66.73 -35.36 沸點(diǎn) -271 -92.3 -36.4 -26.5 穩(wěn) 定分解溫度/ 1500 1000 300 性鍵能/kJmol-1 565 431 364 299 （1）氫鹵酸的酸性 弱 強(qiáng) （2）氫鹵酸的還原性 F- Cl- Br- I- (3) HF的特殊性 氫氟酸能與二氧化硅或硅酸鹽反應(yīng)生成氣態(tài)SiF4 SiO2 + 4HF SiF4 + 2H2O CaSiO3 + 6HF CaF2 + SiF4 + 3H2O 利用這一特性，氫氟酸被廣泛用于分析化學(xué)上來測定礦物或鋼板中SiO2的含量。用于在玻璃器皿上刻蝕標(biāo)記和花紋。2.氫鹵酸的制

7、備(1) HCl直接合成法(2) HF（3）HBr和HI鹵化物水解不能用復(fù)分解反應(yīng) （X=Br,I）3-3鹵化物.鹵化物: 鹵素與電負(fù)性比較小的元素生成的化合物。鹵化物又可分為金屬鹵化物和非金屬鹵化物兩大類。(1) 鍵型與熔、沸點(diǎn) 非金屬如硼、碳、硅、氮、磷等的鹵化物它們都是以共價(jià)鍵結(jié)合,具有揮發(fā)性,有較低的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)。.金屬鹵化物 ： 隨著金屬離子半徑減小和氧化數(shù)增大，同一周期各元素的鹵化物自左向右離子性依次降低，共價(jià)性依次增強(qiáng)。而且，它們的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)也依次降低。.同一金屬的鹵化物隨著鹵離子半徑的增大,變形性也增大,按F-CI-Br-I-的順序其離子性依次降低,共價(jià)性依次增加。例如：鹵化鈉的

8、熔點(diǎn)和沸點(diǎn)的變化 NaF NaCl NaBr NaI熔點(diǎn)/K 1206 1074 1020 934沸點(diǎn)/K 1968 1686 1663 1577（2）其它性質(zhì):性質(zhì): 離子型 共價(jià)型熔點(diǎn): 高 低溶解性: 大多易溶于水 易溶于有機(jī)溶劑導(dǎo)電性: 水溶液,熔融導(dǎo)電 無導(dǎo)電性水解性: 對應(yīng)氫氧化物不是強(qiáng)堿的 易水解，產(chǎn)物為兩種酸，如都易水解，產(chǎn)物為氫氧化物或堿式鹽 BX3,SiX4,PCl3 此外，鹵離子能與多數(shù)金屬離子形成配位化合物。2. 鹵化物的制備(1)金屬與鹵素直接化合 要求金屬和生成物的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)都比較低，或易于升華。如制備HgCl2、AlCl3等。（2）金屬與氫鹵酸反應(yīng) 適于制取金屬活

9、潑順序表中位于前面的金屬鹵化物。（3）氧化物、氫氧化物或無機(jī)鹽與氫鹵酸反應(yīng) 這是利用中和反應(yīng)或復(fù)分解反應(yīng)制備鹵化物的有效方法。3-4 氯的含氧酸及其鹽次氯酸及其鹽 將Cl2通入水中可生成次氯酸(HClO)，次氯酸是一種弱酸，且很不穩(wěn)定，只能以稀溶液存在。它可按三種方式分解： (1) 2HClO 2HCl + O2 (2) 2HClO Cl2O + H2O (3) 2HClO 2HCl + HClO3 次氯酸鈉（NaClO） 做漂白劑 制備： 6NaOH + Cl2 NaClO + NaCl + H2O漂白粉是Ca(ClO)2 .2H2O和CaCl2 .Ca(OH)2. H2O的混合物 制備：

10、Cl2 + 3Ca(OH)2 + H2O Ca(ClO)2 .2H2O + CaCl2. Ca(OH)2. H2O 2. 亞氯酸及其鹽 亞氯酸HClO2很不穩(wěn)定,但氯酸鹽比HClO2穩(wěn)定得多,工業(yè)級NaClO2為白色結(jié)晶，也是一種高效漂白劑及氧化劑。3. 氯酸及其鹽 HClO3是強(qiáng)酸，也是一種強(qiáng)氧化劑，但氧化能力不如HClO2和HClO。 KClO3是最重要的氯酸鹽。它在堿性或中性溶液中氧化作用很弱，在酸性溶液中則為強(qiáng)氧化劑。 2KClO3 2KCl + 3O2 催化劑 4KClO3 3KClO4 + KCl KClO4 KCl + 2O2 注： KClO3與有機(jī)物或可燃物混合，受熱、特別是受到撞擊極易發(fā)生燃燒或爆炸。它做火柴頭中的氧化劑。4. 高氯酸及其鹽 HClO4是已知酸中最強(qiáng)的酸，濃熱的HClO4是強(qiáng)的氧化劑，遇到有機(jī)物質(zhì)會發(fā)生爆炸性反應(yīng)，但稀冷的HClO4溶液幾乎不顯氧化性。 HClO4的制備： KClO4 + H2SO4（濃） KHSO4 + HClO4高氯酸鹽一般是可溶的，但Cs+、Rb+、K+及NH4+的高氯酸鹽的溶解度都很小。高氯酸鹽的水溶液幾乎沒有氧化性，但固體鹽在高溫下能分解出氧。 小結(jié)：氯的各種含氧酸性質(zhì)的比較HClO HClO2 HClO3 HClO4酸