高中化學 第四章 鹵素 課本知識的全面介紹素材 新人教版必修1

第四章鹵素

前面我們學習了堿金屬元素的有關知識，知道堿金屬是幾種在原子結(jié)構和元

素性質(zhì)上都具有一定相似性的金屬元素。這一章我們將要學習的鹵素，則是幾種

在原子結(jié)構和元素性質(zhì)上都具有一定相似性的非金屬元素，它們包括氟(F)、氯

(C1)、澳(Br)、碘⑴、碳(At)①等五種元素。

鹵素及其化合物的用途非常廣泛。例如，我們每天都要食用的食鹽，主要就

是由氯元素與鈉元素組成的氯化物。章圖中展示了一些鹵素及其化合物的用途。

第一節(jié)氯氣

氯在自然界以化合態(tài)存在。單質(zhì)氯是在18世紀70年代由瑞典化學家舍勒首

先發(fā)現(xiàn)并制得的。

圖4-1舍勤(K.f.Scheele,1742—1786)

一、氯氣的性質(zhì)和用途

氯氣（CID分子是由2個氯原子構成的雙原子分子。在通常情況下，氯氣呈

黃綠色。在壓強為lOlkPa、溫度為-34.6℃時，氯氣液化成液氯。將溫度繼續(xù)冷

卻到-101C時，液氯變成固態(tài)氯。

氯氣有毒，并有劇烈的刺激性，人吸入少量氯氣會使鼻和喉頭的粘膜受到刺

激，引起胸部疼痛和咳嗽，吸人大量氯氣會中毒致死。所以，在實驗室里聞氯氣

氣味的時候，必須十分小心，應該用手輕輕地在瓶口扇動，使極少量的氯氣飄進

鼻孔（圖4-2）。

氯原子的最外電子層上有7個電子，在化學反應中容易結(jié)合1個電子，使最

外電子層達到8個電子的穩(wěn)定結(jié)構。氯氣是一種化學性質(zhì)很活潑的非金屬單質(zhì)，

它具有較強的氧化性，能與多種金屬和非金屬直接化合，還能與水、堿等化合物

起反應。

1.與金屬的反應

【實驗4-1]用珀期鉗夾住一束銅絲，灼熱后立刻放入充滿氯氣的集氣

瓶里（圖4-3）。觀察發(fā)生的現(xiàn)象。然后把少量的水注入集氣瓶里，用玻璃片蓋住

瓶口，振蕩。觀察溶液的顏色。

可以看到，紅熱的銅絲在氯氣里劇烈燃燒，使集氣瓶里充滿棕色的煙，這種

煙實際上是氯化銅晶體的微小顆粒。這個反應的化學方程式為：

Cu+Cl2底型CuCL

氯化銅溶于水后，溶液呈藍綠色。當溶液的濃度不同時，溶液的顏色有所不

同。大多數(shù)金屬在點燃或灼熱的條件下，都能與氯氣發(fā)生反應生成氯化物。但是,

在通常情況下，干燥的氯氣不能與鐵起反應，因此，可以用鋼瓶儲運液氯。

2.與氫氣的反應

【實驗4-2]在空氣中點燃H2,然后把導管伸入盛有C1?的集氣瓶中（圖

4-4）o觀察團在Ch中燃燒時的現(xiàn)象。

圖4-4姐在Cl2里燃燒

純凈的也可以在Ch中安靜地燃燒，發(fā)出蒼白色火焰。反應生成的氣體是HC1,

它在空氣里與水蒸氣結(jié)合，呈現(xiàn)霧狀（圖4-4）。

H2+CL皂塑2HC1

氯氣與銅、氯氣與氫氣的反應說明，燃燒不一定要有氧氣參加，任何發(fā)光、

發(fā)熱的劇烈的化學反應，都可以叫做燃燒。

在光照條件下，Ch也能與此發(fā)生反應，生成HC1。

【實驗4-3】把新收集到的一瓶Ch和一瓶叢□對口地放置，抽去瓶口間

的玻璃片，上下顛倒幾次，使m和CL充分混合。取一瓶混合氣體，用塑料片蓋

好，在距瓶約10cm處點燃鎂條。觀察有什么現(xiàn)象發(fā)生。

可以看到，當鎂條燃燒時產(chǎn)生的強光照射到混合氣體時，瓶中的壓和C1?迅

速化合而發(fā)生爆炸，把塑料片向上彈起（圖4-5）。

圖4T小與C4迅速化合而爆炸

HC1具有刺激性氣味，極易溶于水。HC1的水溶液叫做氫氯酸，亦稱鹽酸。

3.與水反應

氯氣溶解于水，在常溫下，1體積水約溶解2體積的氯氣。氯氣的水溶液叫

“氯水”，氯水因溶有氯氣而呈黃綠色。溶解的氯氣部分能夠與水起反應，生成

鹽酸和次氯酸。

CL+H20=Ha+HC10

次氯酸

次氯酸不穩(wěn)定，容易分解放出氧氣。當氯水受到日光照射時，次氯酸的分解

速率加快（圖4-6）o

圖4-6室水受光照的實驗

次氯酸是一種強氧化劑，能殺死水里的病菌，所以，自來水常用氯氣（在1L

水中通入約0.002gClJ來殺菌消毒。次氯酸的強氧化性還能使染料和有機色質(zhì)褪

色（見彩圖），可用作棉、麻和紙張等的漂白劑。

【實驗4-4]取干燥的和濕潤的有色布條各一條，分別放入兩個集氣瓶

中，然后通入Cb（圖4-7）。觀察發(fā)生的現(xiàn)象。

a:千像的有色布條b：溫閏的有色布條

圖4-7次氯酸的譚白作用

可以看到，干燥的布條沒有褪色，而濕潤的布條卻褪色了。

討論

Ch可以使?jié)駶櫟牟紬l褪色，不能使于燥的布條褪色，這個事實說明了什么？

4.與堿的反應

氯氣與堿溶液起反應，生成次氯酸鹽、金屬氯化物和水。

2NaOH+Cl2=NaClO+NaCl+H2O

次氮酸鈉

次氯酸鹽比次氯酸穩(wěn)定，容易儲運。市售的漂粉精和漂白粉的有效成分就是

次氯酸鈣。工業(yè)上生產(chǎn)漂粉精，是通過氯氣與石灰乳作用制成的。

2Ca(OH)2+2C12=Ca(C10)2+CaCl2+2H2O

次氯酸鈣

在潮濕的空氣里，次氯酸鈣與空氣里的二氧化碳和水蒸氣反應,生成次氯酸。

所以漂粉精和漂白粉也具有漂白、消毒作用。

Ca(C10)2+C02+H20=CaC031+2HC1O

氯氣是一種重要的化工原料。氯氣除用于消毒、制造鹽酸和漂白劑外，還用

于制造氯仿等有機溶劑和多種農(nóng)藥。

圖4-8氯氣、謝蔣等用于游泳池的消毒

二、氯氣的實驗室制法

在實驗室里，氯氣可以用濃鹽酸與二氧化鋅起反應來制取。

【實驗4-5】如圖4-9所示，在燒瓶里加入少量MnOz粉末，通過分液漏

斗向燒瓶中加入適量密度為L19g/cm：’的濃鹽酸，緩緩加熱，使反應加速進行。

觀察實驗現(xiàn)象。用向上排空氣法收集Cl2,多余的CL用NaOH溶液吸收。

這個反應的化學方程式是：

4HC1(濃)+MnO2=A=MnCl2+2H20+Cl2t

三、氯離子的檢驗

氯氣能與很多金屬反應生成鹽，其中大多數(shù)鹽能溶解于水并電離出氯離子。

在初中化學里，我們學過鹽酸的鑒別方法，對于可溶性氯化物中的氯離子，也可

以采用類似的方法進行檢驗。

*【實驗4-6]向分別盛有稀鹽酸、NaCl溶液、N&C03溶液的三支試管里,

各加入幾滴AgN()3溶液。觀察發(fā)生的現(xiàn)象。再滴入幾滴稀硝酸，有什么變化？

可以看到，三支試管里都有沉淀生成，前兩支試管中的白色沉淀不溶于稀硝

酸，這是AgCl沉淀；第三支試管中的沉淀溶解于稀硝酸，這是AgEOs沉淀。前

兩支試管里發(fā)生的離子反應是相同的，可用同一離子方程式表示：

Cl+Ag=AgClI

第三支試管里發(fā)生的離子反應是：

+

CO^+2Ag=Ag2CO3l

Ag2cO3溶于稀硝酸：

4

Ag2C03+2H=2Ag+C021+H,0

顯然，溶液中如果有CO,存在，用AgNC)3溶液檢驗CT的實驗就

會受到干擾。因此，在用AgNOs溶液檢驗C1時，可先在被檢驗的溶液

中滴入少量稀硝酸，將其酸化，以排除CO：等的干擾。然后，再滴入

AgNO：,溶液，如產(chǎn)生白色沉淀，則可判斷該溶液中含有C1。

第一節(jié)氯氣?習題

一、填空題

1.氯的原子結(jié)構示意圖為o在化學反應中氯原子易得個電子,

形成個電子的穩(wěn)定結(jié)構，氯氣通常作劑。制取氯氣時常用法收集，

多余的氯氣用吸收。

2.新制備的氯水顯色，說明氯水中有分子存在。向氯水中滴

入幾滴AgNOs溶液，立即有______生成，說明氯水中有存在。藍色石蕊試

紙遇到氯水后，首先變紅，但很快又褪色，這是因為o氧水經(jīng)光照后，黃

綠色逐漸消失，并放出無色的氣，該反應的化學方程式是o

二、選擇題

1.下列關于氯氣的描述中，正確的

是

[]

A.CL以液態(tài)形式存在時可稱作氯水或液氯

B.紅熱的銅絲在氯氣中燃燒，生成藍色固體CuCh

C.有氯氣參加的化學反應必須在溶液中進行

D.鈉在氯氣中燃燒生成白色固體NaCl

2.下列物質(zhì)中，屬于純凈物的

是

[]

A.氯水

B.氯化氫

C.液氯

D.漂粉精

3.下列物質(zhì)中，不能使有色布條褪色的

是

A.次氯酸鈉溶液

B.次氯酸鈣溶液

C.氯水

D.氯化鈣

4.下列各組離子中，能在溶液中大量共存的

是[]

A.Ba"、CT、Na\SO：

B.Ag\NO襄K\CO：-

C.Cu2\Cl\Ag\OH

D.Na\OH\K+、S。：

5.在下列各用途中，利用了物質(zhì)的氧化性的

是[]

A.用食鹽腌漬食物

B.用鹽酸除去鐵釘表面的鐵銹

C.用汽油擦洗衣料上的油污

D.用漂粉精消毒游泳池中的水

三、下列說法是否正確？為什么？

1.氯水的pH小于7o

2.燃燒不一定要有氧氣參加，任何發(fā)光放熱的劇烈的化學反應都可以叫做

燃燒。

3.氯氣不能使干燥的有色布條褪色，液氯能使干燥的有色布條褪色。

4.氯氣、氯水和鹽酸中都含有氯元素，所以它們都呈黃綠色。

四、某白色粉末由KC1、K2c。3、(NH)2so八NHC1和BaCk五種物質(zhì)中的三種

混合而成。將該粉末溶于水時，有白色沉淀產(chǎn)生。過濾后，濾液為無色溶液。用

稀硝酸處理所得沉淀，部分沉淀溶解并有氣泡產(chǎn)生。向濾液中滴加AgNO：；溶液，

產(chǎn)生白色沉淀，再加稀硝酸，白色沉淀不溶解。試判斷該白色粉末中含有哪些物

質(zhì)，寫出有關的化學方程式和離子方程式。

五、完成下列物質(zhì)間轉(zhuǎn)化的化學方程式

CuCl2NaCl

②⑤

HC10Cl2HCl-^*CaCl2CaCO3

④⑨

⑥

AgCl

六、根據(jù)漂白粉的性質(zhì)，說明漂白粉存放應注意的事項。

七、計算題

1.某軟錦礦石中MnO?的質(zhì)量分數(shù)為78%,如果其他成分不與濃鹽酸反應,

則150g此礦石與足量濃鹽酸反應，制得的氯氣在標準狀況下的體積是多少？

2.2.0mL密度為1.03g/cma的鹽酸（質(zhì)量分數(shù)為6.0%）與足量AgNQ,溶液反

應，計算生成的AgCl的質(zhì)量和物質(zhì)的量。

第二節(jié)鹵族元素

氟、氯、澳、碘等元素在原子結(jié)構和元素性質(zhì)上具有一定的相似性，化學上

常把它們放在一起研究，統(tǒng)稱為鹵族元素，簡稱鹵素。

圖4-10鹵族元素的原子結(jié)構

和原子大小示意圖

在這一節(jié)里，我們將從原子結(jié)構和元素性質(zhì)的關系等方面來研究這幾種元

素。

鹵族元素原子的最外電子層上都有7個電子，但它們的核外電子層數(shù)卻各不

相同，按氟、氯、溟、碘的順序依次增多。相應地，它們的原子半徑也按氟、氯、

澳、碘的順序依次增大，分別為的071nm,0.099nm,0.114nm和0.133nm。

我們知道，元素的性質(zhì)與原子的結(jié)構有密切的關系。那么，鹵族元素原子結(jié)

構上的這種相似性與遞變性，如何反映在元素性質(zhì)上呢？

一、鹵素單質(zhì)的物理性質(zhì)

鹵素在自然界都以化合態(tài)存在，它們的單質(zhì)可由人工制得。表4T中列出了

鹵族元素單質(zhì)的主要物理性質(zhì)。

從表4-1中可以看出，鹵素的物理性質(zhì)有較大差別。在常溫下，氟、氯是氣

體，漠是液體，碘是固體。它們的顏色由淡黃綠色到紫黑色，逐漸變深。氟、氯、

澳、碘在常壓下的沸點和熔點也依次逐漸升高。

表4-1鹵族元素單黃的物理性質(zhì)

元素元素核電顏色和狀態(tài)熔點沸點溶解度

單質(zhì)密度

名稱符號荷數(shù)（常態(tài)）（100g水中）

氟F9F2淡黃綠色氣體1.69g/L-219.6-188.1與水反應

Cl3

氯C1172黃綠色氣體3.214gflL-101-34.6226cm

3

溟Br35Br2深紅棕色液體3.119g/cm-7.258.784.16g

碘I5312紫黑色固體4.93gfcm3113.5184.40.029g

【實驗4-7】觀察澳的顏色和狀態(tài)。

漠是深紅棕色的液體，很容易揮發(fā)，應密閉保存。如果把澳存放在試劑瓶里,

需要在瓶中加一些水，以減少揮發(fā)。

【實驗4-8】觀察碘的顏色、狀態(tài)和光澤。取內(nèi)裝碘晶體且預先密封好

的玻璃管，用酒精燈微熱玻璃管盛碘的一端，觀察管內(nèi)發(fā)生的現(xiàn)象。

我們在實驗中可以觀察到，碘被加熱時，不經(jīng)熔化就直接變成紫色蒸氣，蒸

氣遇冷，重新凝聚成固體。這種固態(tài)物質(zhì)不經(jīng)液態(tài)而直接變成氣態(tài)的現(xiàn)象，叫做

升華。

澳和碘在水中的溶解度較小，但卻比較容易溶解在汽油、苯、四氯化碳、酒

精等有機溶劑中。醫(yī)療上用的碘酒，就是溶有碘的酒精溶液。

圖4-11腆的升華實蛉

二、鹵素單質(zhì)的化學性質(zhì)

討論

根據(jù)鹵素的原子結(jié)構，試推測氟、氯、澳、碘在化學性質(zhì)上應表現(xiàn)出的相似

性與遞變性。

我們知道，氯原子的最外電子層上有7個電子，在化學反應中容易得到1

個電子，形成8個電子的穩(wěn)定結(jié)構，因此，化學性質(zhì)很活潑。氟、浪、碘與氯相

似，它們的原子最外電子層上也有7個電子，它們的化學性質(zhì)（如與氫氣、水的

反應）應與氯有很大的相似性。但是，由于它們的核外電子層數(shù)各不同，這就使

得它們的原子核對外層電子的引力不同。原子半徑小的，最外層電子受核的引力

較強，其得電子的能力也較強，即氧化性較強。反之，原子半徑大的，最外層電

子受核的引力較弱，其得電子的能力也較弱，即氧化性較弱。因此，隨著氟、氯、

澳、碘原子的核外電子層數(shù)依次增多，它們在化學性質(zhì)上應表現(xiàn)出氧化性逐漸減

弱的趨勢。

下面，通過比較鹵素的一些反應來看我們所作的上述推測是否正確。

1.鹵素與氫氣的反應

氟與氫氣的反應比氯與氫氣的反應劇烈得多，不需要光照，在暗處就能劇烈

化合并發(fā)生爆炸，生成的氟化氫很穩(wěn)定。

H2+F2=2HF

氟化氫

漠與氫氣的反應則不如氯與氫氣的反應劇烈，在加熱至500c時才能發(fā)生反

應，生成的漠化氫也不如氯化氫穩(wěn)定。

H2+Br2^^=2HBr

浪化氫

碘與氫氣的反應更不容易發(fā)生，要在不斷加熱的條件下才能緩慢進行，而且

生成的碘化氫很不穩(wěn)定，同時發(fā)生分解。

H2+U幺2Hl

碘化氫

通常我們把向生成物方向進行的反應叫做正反應，把向反應物方向進行的反

應叫做逆反應。像這種在同一條件下，既能向正反應方向進行，同時又能向逆反

應方向進行的反應叫做可逆反應。在化學方程式里，用兩個方向相反的箭頭代替

等號來表示可逆反應。

從鹵素與氫氣反應的事實可以看出，氟、氯、澳、碘隨著核電荷數(shù)的增多、

原子半徑的增大，它們與氫氣反應的劇烈程度逐漸減弱，所生成的氫化物的穩(wěn)定

性也逐漸降低。

2.鹵素與水的反應

氯氣與水的反應在常溫下就能進行，生成鹽酸和次氯酸。氟遇水則發(fā)生劇烈

反應，生成氟化氫和氧氣。澳、碘與水反應都可以生成相應的氫鹵酸和次鹵酸，

但濱與水的反應比氯氣與水的反應更弱一些；碘與水只能微弱地進行反應。

氟、氯、澳、碘與水反應的劇烈程度隨著核電荷數(shù)的增多、原子半徑的增大

而減弱。

3.鹵素單質(zhì)間的置換反應

在鹵素與氫氣和水的反應中，已經(jīng)表現(xiàn)出氟、氯、溟、碘在化學性質(zhì)上的一

些相似性和遞變性，現(xiàn)在，再通過鹵素單質(zhì)間的置換反應來比較它們氧化性的相

對強弱。

【實驗4-9]將少量新制的飽和氯水分別注入盛有NaBr溶液和KI溶液

的試管中，用力振蕩后，再注入少量四氯化碳，振蕩。觀察四氯化碳層和水層顏

色的變化。

【實驗4-10】將少量濱水注入盛有KI溶液的試管中，用力振蕩后，再

注入少量四氯化碳。觀察四氯化碳層和水層顏色的變化。

四氯化碳層和水層顏色的變化，說明氯可以把澳和碘分別從澳化物和碘化物

中置換出來；澳可以把碘從碘化物中置換出來。

上述各反應的化學方程式分別表示如下：

2NaBr+Cl2====2NaCl+Br2

2KI+C12====2KC1+I2

2KI+Br2====2KBr+I2

這就是說，在氯、澳、碘這三種元素里，氯的氧化性強于澳，澳的氧化性強

于碘。實驗證明，氟的氧化性比氯、澳、碘都強，能把氯等從它們的鹵化物中置

換出來。即氟、氯、澳、碘的氧化性隨著核電荷數(shù)的增加、原子半徑的增大而減

弱。

氧化性逐漸減弱

E14-12鹵素單質(zhì)的氧化性順序

從鹵素與氫氣、水的反應現(xiàn)象的比較，以及鹵素單質(zhì)間的置換反應，說明前

邊我們對鹵素在化學性質(zhì)上應表現(xiàn)出的相似性和遞變性的推測是正確的。

碘除了具有鹵素的一般性質(zhì)外，還有一種化學特性，即與淀粉的反應。

【實驗4-11】在裝有少量淀粉溶液的試管中，滴入幾滴碘水。觀察溶液

顏色的變化。

可以看到淀粉遇碘呈現(xiàn)出特殊的藍色。碘的這一特性可以用來檢驗碘的存

在。

三、含鹵化合物的主要用途

鹵素的化學性質(zhì)非?；顫?，能與很多單質(zhì)和化合物反應，因此，含鹵化合物

的種類非常多。這里只簡單介紹幾種與日常生活和人體健康有關的鹵化銀和碘化

合物的一些知識。

1.鹵化銀

【實驗4-12]將少量AgNOs溶液分別滴入盛有NaCl溶液、NaBr溶液和

KI溶液的三支試管中，觀察并比較三支試管中發(fā)生的現(xiàn)象。再向三支試管中各

加入少量稀硝酸，觀察有什么變化？

可以看到，在三支試管里分別有白色、淺黃色、黃色的沉淀生成。而且，這

三種沉淀都不溶于稀硝酸。

在上述反應中，三支試管里的Cl、Br\F分別與Ag+反應，生成了相應的不

溶性鹵化銀。

cr+M+z^%

氯化銀（白色）

Br-+Ag+=AgBr1

浪化銀（淺黃色）

Agll

碘化銀（黃色）

鹵化銀都有感光性，在光的照射下會發(fā)生分解反應。例如,

2AgBr近遮2Ag+Bn

鹵化銀的這種感光性質(zhì)，常被用于制作感光材料。

照相用的膠卷和相紙上都有一層藥膜，其感光物質(zhì)的主要成分是分散于明膠

層中的澳化銀。在拍照時，膠片上的澳化銀即發(fā)生分解反應（即我們常說的感光），

用顯影劑和定影劑處理后，就可以得到明暗程度跟實物相反的底片。而后使相紙

通過底片感光，再經(jīng)過顯影、定影處理，就可得到明暗程度跟實物一致的照片了。

在人工控制氣象方面，碘化銀起著重要的作用。在必要的情況下，向空中播

撒碘化銀微粒，可達到人工降水（雨、雪）等目的。

圖4-13飛機若灑耍化銀微粒

2.碘化合物的主要用途

碘酸鉀、碘化鉀等含碘的化合物，不僅是我們在實驗室中常用的化學試劑，

而且也能供給人體必不可少的微量元素一一碘。

碘有極其重要的生理作用，人體中的碘主要存在于甲狀腺內(nèi)。甲狀腺內(nèi)的甲

狀腺球蛋白是一種含碘的蛋白質(zhì)，是人體的碘庫。一旦人體需要時，甲狀腺球蛋

白就很快水解為有生物活性的甲狀腺素，并通過血液到達人體的各個組織。

甲狀腺素是一種含碘的氨基酸，它具有促進體內(nèi)物質(zhì)和能量代謝、促進身體

生長發(fā)育、提高神經(jīng)系統(tǒng)的興奮性等生理功能。

人體中如果缺碘，甲狀腺就得不到足夠的碘，甲狀腺素的合成就會受到影響，

使得甲狀腺組織產(chǎn)生代償性增生，形成甲狀腺腫（即我們常說的大脖子?。＜谞?/p>

腺腫等碘缺乏病是世界上分布最廣、發(fā)病人數(shù)最多的一種地方病。我國是世界上

嚴重缺碘的地區(qū)，全國有約四億多人缺碘。1990年9月，71個國家的政府首腦

簽署了《九十年代兒童生存、保護和發(fā)展世界宣言》和《行動計劃），把在2000

年全球消除碘缺乏病作為主要目標。

人體一般每日攝入0.Img?0.2mg碘就可以滿足需要。在正常情況下，人們

通過食物、飲水及呼吸即可攝入所需的微量碘。但在一些地區(qū)，由于各種原因，

水和土壤中缺碘，食物中的含碘量也較少，造成人體攝碘量少。有些地區(qū)由于在

食物中含有阻礙人體吸收碘的某些物質(zhì)，也會造成人體缺碘。

碘缺乏病給人類的智力與健康造成了極大的損害，對嬰幼兒的危害尤其嚴

重。因為嚴重缺碘的婦女，容易生出患有克汀病和智力低下的嬰兒。克汀病的患

兒身體矮小、智力低下、發(fā)育不全，甚至癡呆，即使是輕癥患兒也多有智力低下

的表現(xiàn)。1991年，我國政府向全世界做出了“到2000年在全國消滅碘缺乏病”

的莊嚴承諾。

為了防止碘缺乏病，各國都采取了一些措施。例如，提供含碘食鹽或其他含

碘的食品，食用含碘豐富的海產(chǎn)品等，其中以食用含碘食鹽最為方便有效。我國

政府為了消除碘缺乏病，在居民的食用鹽中均加入了一定量的碘酸鉀，以確保人

體對碘的攝入量。

值得注意的是，人體攝入過多的碘也是有害的，因此，不能認為高碘的食物

吃得越多越好，要根據(jù)個人的身體情況而定。

第二節(jié)鹵族元素?習題

一、填空題

1.鹵素原子最外層的電子數(shù)都是個，在化學反應中鹵素原子容易得

到個電子。在鹵化物中，鹵素最常見的化合價是價。

2.在鹵族元素中，氧化性最強的是,原子半徑最小的是o

*3.有些牙膏中添加有少量氟化鈉，寫出氟化鈉溶于水的電離方程式0

刷牙時氟化鈉與牙齒中的礦物質(zhì)一一羥基磷灰石［Ca5(PO.,)30H］反應生成氟磷灰

石［Ca5(PO，F(xiàn)］,氟磷灰石具有良好的抗酸作用，能防止牙縫中食物殘渣發(fā)酵生

成的有機酸腐蝕牙齒，從而達到防治齦齒的目的。寫出生成氟磷灰石反應的化學

方程式o

二、選擇題

1.下列關于鹵族元素的說法中，不正確的

是［

A.單質(zhì)的熔點和沸點隨核電荷數(shù)的增加逐漸升高

B.單質(zhì)的顏色隨核電荷數(shù)的增加逐漸加深

C.單質(zhì)的氧化性隨核電荷數(shù)的增加逐漸增強

D.氫化物的穩(wěn)定性隨核電荷數(shù)的增加逐漸增強

2.下列物質(zhì)中，能使淀粉碘化鉀溶液變藍的

是[]

A.氯水

B.碘水

C.KBr

D.KI

3.向含有NaBr和KI的混合溶液中通入過量的C1,充分反應。將溶液蒸干,

并灼燒所得的物質(zhì)，最后剩余的固體物質(zhì)

是

[]

A.NaCl和KI

B.NaCl、KC1和上

C.KC1和NaBr

D.KC1和NaCl

4.將某元素的單質(zhì)0.Imol與Ch充分反應后，生成物的質(zhì)量比原單質(zhì)的質(zhì)

量增加了7.1g,這種元素可能

是

]

A.Cu

B.Zn

C.Na

D.Al

三、現(xiàn)有K2c(VNaOH、CuCb、AgNO：,四種溶液，分別置于A、B、C、D四支

試管中并進行下述實驗：

1.將A、B混合，產(chǎn)生藍色沉淀。

2.將A、B混合，產(chǎn)生白色沉淀，加入稀硫酸，沉淀不溶解。

3.將C、D混合，產(chǎn)生白色沉淀，加入稀硝酸，沉淀溶解，且有氣泡產(chǎn)生。

根據(jù)以上現(xiàn)象判斷A、B、C、D試管中各是什么溶液，寫出有關反應的化學

方程式或離子方程式。

四、問答題

1.濱水長期存放，橙色會消失。試分析產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因。

2.將酒和碘酒分別滴在兩片土豆片上，可觀察到什么現(xiàn)象，試解釋原因。

五、在實驗室中常用HN03的質(zhì)量分數(shù)為65%、密度為L4g/cn?的濃硝酸。

計算：

1.此濃硝酸中HNQ,的物質(zhì)的量濃度。

2.配制100mL3.Omol/L的硝酸,所需濃硝酸的體積。

第三節(jié)物質(zhì)的量應用于化學方程式的計算

我們知道，物質(zhì)是由原子、分子或離子等粒子組成的，物質(zhì)之間的化學反應

也是這些粒子按一定的數(shù)目關系進行的。化學方程式可以明確地表示出化學反應

中這些粒子數(shù)之間的數(shù)目關系。這些粒子之間的數(shù)目關系，也就是化學計量數(shù)(v)

①的關系。例如，

2Hz+02

2HQ

化學計量數(shù)v之

比2:

1：2

擴大6.02X1033倍2X6.02X1023:1X6,02X1023：2X6.02XI。23

物質(zhì)的量之

比2mol

:Imol2mol

從這個例子中，我們可以看出，化學方程式中各物質(zhì)的化學計量數(shù)之比，等

于組成各物質(zhì)的粒子數(shù)之比，因而也等于各物質(zhì)的物質(zhì)的量之比。因此，將物質(zhì)

的量(n)、摩爾質(zhì)量(M)、摩爾體積(V.)、物質(zhì)的量濃度(c)等概念應用于化學方

程式進行計算時，對于定量的研究化學反應中各物質(zhì)之間的量的關系，會更加方

便。

【例題1】完全中和0.lOmolNaOH需要H2SO」的物質(zhì)的量是多少？所需

HzSO,的質(zhì)量是多少？

［解】2NaOH+HZSO4=Na2SO4+2H2O

21

O.lmoln(HaSO4)

y(NaOH)n(NaOH)

KH2SO4)n(H2SO4)

1x0.10mol

n(HSO)=

242

=0.05mol

H2sol的相對分子質(zhì)量是98,膝0,的摩爾質(zhì)量是98g/mol，H2soe勺質(zhì)量:

m=M?n

=0.05molX98g/mol

=4.9g

答:完全中和0.WmolNaOH需要0.05moi"SO”所需H2SO4的質(zhì)量為4.9g。

【例題2】將30gMnOz的質(zhì)量分數(shù)為76.6%的軟電孟礦石與足量12moi/L

濃鹽酸完全反應(雜質(zhì)不參加反應)。計算：

(1)參加反應的濃鹽酸的體積。

⑵生成的C12的體積(標準狀況)o

【分析】根據(jù)題目中所給的已知條件，可先計算出參加反應的MnO?的物

質(zhì)的量n(MnOj,然后根據(jù)化學反應中各物質(zhì)之間的化學計量數(shù)之比，計算出參

加反應的濃鹽酸的體積V［HC1(aq)］和生成的CL的體積V(Ck)。

【解】(DMnO?的摩爾質(zhì)量為87g/mol。

m(鐵橘礦石)?w(MnO2)30gx76.6%

n(MnO)=

287g?mol-1

M(MnO2)

=0.26mol

4HC1(濃)+MnO?=^MnCl2+2H2O+Cl2f

41

12mol/LXV[HC1(aq)]0.26mol

4x0.26mol

V[HCl(aq)]=

1x12mol?IT1

=0.087L(2)

(2)4HC1(濃)+MnO2=^=MnCl2+2H2O+Cl2t

Imol

22.4L

0.26mol

V(C12)

、0.26molx22.4L

v(a)=—————

2Imol

=5.8L

答：參加反應的濃鹽酸的體積為0.087L,生成Ch的體積在標準狀況下為

5.8L0

[例題3]400mL某濃度的NaOH溶液恰好與5.8LCb(標準狀況)完全反應,

計算：

(1)生成的NaClO的物質(zhì)的量。

(2)該溶液中NaOH的物質(zhì)的量濃度。

【解】2NaOH+Cl2=NaCl+NaC10+H20

2mol22.4L

Imol

c(NaOH)X

0.40L5.8L

n(NaC10)

八、…58LxImol

(l)n(NaClO)=—————

=0.26mol

5.8Lx2mol

⑵c(NaOH)=

0.40Lx22.4L

=1.3mol/L

答：（1）生成的NaClO的物質(zhì)的量為0.26mol。

（2）該溶液中NaOH的物質(zhì)的量濃度為1.3mol/Lo

第三節(jié)物質(zhì)的量應用于化學方程式的計算-習題

一、填空題

1.Ch與Mg反應生成MgCl”如果反應中有0.5molCk被還原，被氧化的Mg

的物質(zhì)的量是,氧化劑得到的電子總數(shù)是o

2.完全中和66mLHCl的質(zhì)量分數(shù)為20%的稀鹽酸（密度為1.10g/cm3）,需

NaOHmolo

3.3.IgNa?。恰好與50mLH2sOi溶液完全反應，該溶液中H2S04的物質(zhì)的量濃

度為mol/Lo反應后生成Na2s0“g。

4.物質(zhì)的量相同的AgNO：、分別與物質(zhì)的量濃度相同的NaCl溶液和A1CL溶

液反應，所消耗NaCl溶液和A1CL溶液的體積比是,生成的沉淀質(zhì)量比

是。

5.向15mL0.Imol/L的H2soi溶液中，加入15mL0.Imol/L的NaOH溶液后,

反應混合液呈_____性。

6.質(zhì)量分數(shù)為10%、密度為1.07g/cn?的HzSO,溶液中HBO,的物質(zhì)的量濃

度是o250mL該H2soi溶液與過量的鐵屑充分反應，可制得乩L（標

準狀況）。將生成的FeSO」配制成500mL溶液，所得溶液中FeSO,的物質(zhì)的量濃度

是mol/Lo

二、選擇題

1.W0.ImolNaCl和0.ImolMgCL配成1L混合液，此溶液中C1的物質(zhì)的量

濃度是[]

A.0.Imol/L

B.0.2mol/L

C.0.3mol/L

D.0.05mol/L

2.完全中和相同體積、相同物質(zhì)的量濃度的氫氧化鈉溶液，并使生成正鹽,

需要相同物質(zhì)的量濃度的鹽酸、硫酸、磷酸的體積比

是

[]

A.6：3：2

B.6：2：3

C.3：2：1

D.1：2：3

3.將5mL0.4moi/LAgNQ,溶液與10mL0.3moi/LBaCk溶液混合。反應后，溶

液中離子濃度最大的是[]

A.Ag+

B.NO3

C.Ba?+

D.Cl

4.相同物質(zhì)的量的Mg和Al分別與足量的鹽酸反應，所生成的氫氣在標準

狀況下的體積比是[]

A.24：27

B.1：1

C.3：2

D.2：3

5.50mLBaCh溶液所含Cl,可被20mL0.5moi/L的AgNO&溶液完全沉淀，則

原溶液中BaCk的物質(zhì)的量濃度

是

[]

A.0.8mol/L

B.0.2mol/L

C.0.Imol/L

D.Imol/L

6.LOgH,在空氣中完全燃燒，需要標準狀況下的空氣的體積

為[]

A.5.6L

B.11.2L

C.26.7L

D.30.8L

7.向lOmLNa2soi溶液中加入過量的BaCl?溶液，得到1.17g沉淀，原溶液中

Na'的物質(zhì)的量濃度是[]

A.1.Omol/L

B.2.Omol/L

C.0.50mol/L

D.0.025mol/L

三、計算題

1.用足量的NaOH溶液將448mLek（標準狀況）完全吸收，計算生成的NaClO

的物質(zhì)的量。

2.將2.36g干燥的KCIO3和MnO2的混合物加熱至反應完全，得到480mL（標

準狀況）。2。計算原混合物中KC1Q,的質(zhì)量分數(shù)。

3.將36mLKBr和KI的混合溶液分為二等份。向其中一份通入足量Cb，完

全反應后蒸發(fā)溶液至干，灼燒所得物質(zhì)，得到6.1g固體殘留物。測得另一份混

合液中I的濃度為0.86mol/L。計算：

(1)固體殘留物中含有什么物質(zhì)？

(2)原溶液中含有KBr的質(zhì)量是多少？

(3)反應完全時消耗CL的體積(標準狀況)是多少？

選學

海水資源及其綜合利用

一、海水資源

一望無垠的蔚藍色海洋，它的面積究竟有多大呢？據(jù)測算，地球的總面積約

為5.1X109km2,海洋的總面積約為3.6X10W,約占地球總面積的71%。如果

從太空中觀察地球，將會看到地球上有七片陸地“漂浮”在一大片藍色的海洋之

中。

海洋是美麗的，也是富饒的。在海洋里生長繁衍著無數(shù)的水生生物，可供人

類食用。在海洋的底部蘊藏著豐富的礦藏。據(jù)調(diào)查，在海洋底部蘊藏的石油約有

1.3X10%,約占世界可開采石油貯量的45%。在海洋的底部覆蓋著3X10”的

鎰結(jié)核，其中含有Mn、Fe、Cu、Co、Ni等55種金屬元素和非金屬元素。在海洋

的底部還覆蓋著約3X10%的磷鈣石，如果再算上海洋底部深處的礦藏，那就更

加豐富了。

不僅在海洋的底部蘊藏著豐富的礦藏，海水本身也是一個巨大的化學資源的

寶庫。按目前的測定，在海水中含有80多種元素。海水中不同元素的濃度相差

較大，除了Cl、Na、Mg、S、Ca、K等元素的濃度較高外，許多元素的濃度都較

低，有些甚至非常低。但由于海水的總量非常大，所以，海洋中各種元素的總貯

量仍是極為可觀的。例如，在每噸海水中僅含有4X10%黃金，而海水中黃金的

總貯量則約為5Xl(rt,這是一筆相當巨大的財富。特別值得一提的是，作為核

燃料的U(鈾)，雖然在每噸海水中只含有3.3X103g,但它的總貯量卻有4.5X

101°t,相當于陸地上鈾礦貯量的4500倍。隨著原子能工業(yè)的迅速發(fā)展，鈾的消

耗量日益增大，陸地上的鈾礦資源會逐漸枯竭，那時，人類將主要從海洋中尋求

鈾的資源。

在海水中所含的元素，大部分以鹽的形式存在，所以，在海水中鹽的總貯量

是非常大的，約有5X10%,其中主要是NaCl、MgCb、MgSO』、CaS0?等。如果將

海水中的這些鹽都提取出來，平鋪在地球的陸地上，可以使陸地增高150m。

在海水的各種成分中，水的數(shù)量是最大的，約為1.4X10%。由于海水中溶

解了大量的鹽，所以，它既不能直接飲用，也不能直接用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。我們知道，

水是人類生存和社會發(fā)展的必要條件之一，人類生活和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等都需要消耗

大量的水。但地球上的淡水資源有限，僅約占地球總水量的1%。有的國家和地

區(qū)極度缺水，影響了人類的生活和社會的發(fā)展，如能將海水加以“淡化”（將海

水中的鹽分除去），就能為人類提供極其豐富的水源。

我國是一個海域遼闊的國家，在這些遼闊的海域中，蘊藏著非常豐富的化學

資源。

表4-2我國遜、黃、東、南海海水所含主要元素

元素符號元素總量/t元素符號元素總量/t

03.35X1015I2.3X108

H0.4X1015Fe0.4x10?

C17.2X1013Sn1.1X107

Na4.0x1013Cu1.1x10T

Mg0.5X1013Ni0.8x10T

s0.3x1013Al0.8x10T

Ca0.2x1013Mn0.8x10T

K0.1X1013Ti0.4X10T

115

Br2.5xIOAg1.4x10

F0.5XIO10Ba0.8X107

4

P2.7x108Au1.5XIO

海洋雖然是一個巨大的化學資源寶庫，但到目前還沒有充分加以利用。許多

年來，各國的科學家們?yōu)榱颂剿鏖_發(fā)海水中的化學資源的方法，花費了很多的心

血。由于開發(fā)海洋資源所需的技術比較復雜，成本也較高，因此，目前海洋資源

中能得到工業(yè)規(guī)模開發(fā)的，主要是含量較高、技術難度不太大的幾種產(chǎn)品，如

NaCl、KCKMgCb、Bm、L等。

二、海水資源的綜合利用

1海鹽生產(chǎn)與苦鹵的綜合利用

目前，海鹽生產(chǎn)的方法主要有太陽能蒸發(fā)法、電滲析法等，其中以太陽能蒸

發(fā)法最為古老、也最為普遍。

太陽能蒸發(fā)法，又稱鹽田法，就是把海水引入鹽田，利用日光、風力蒸發(fā)濃

縮海水，使其達到飽和而讓食鹽結(jié)晶出來。

利用食鹽晶體析出后所得苦鹵（海水曬鹽析出食鹽后的母液），可制取KC1、

MgCk、BQ等一系列化工產(chǎn)品。

苦鹵的化學成分一般來說主要含有NaCl、MgCL，其次是MgSO,和KC1,MgBr2

的質(zhì)量分數(shù)較低（圖4-15）o工業(yè)上一般是利用這些物質(zhì)在不同溫度時溶解度的

差異，將它們分離制取的。

2.海水淡化和海水的綜合利用

通過從海水中提取淡水或從海水中分離出鹽分，都可以達到淡化海水的目

的。海水淡化的方法已有幾十種，主要的有蒸儲法、電滲析法、離子交換法等。

其中蒸儲法的歷史最久，技術和工藝也比較完善，是目前海水淡化的主要方法。

在海水淡化中，一個亟待解決的問題是能耗大、成本高，這在很大程度上限

制了海水淡化的發(fā)展。為了降低成本，海水淡化正在向多技術、多目的、綜合利

用的方向發(fā)展。例如，能源技術與淡化技術相結(jié)合，海水淡化與化工生產(chǎn)相結(jié)合,

等等。

圖4-16海水蒸13原理示意圖

太陽能

海水

圖4-17太陽能蒸發(fā)原理示意圖

實踐結(jié)果表明，一座日產(chǎn)lOOOOOt淡水的工廠,可生產(chǎn)440tNa2so_10HQ,

500tMg(OH)2,100tCaC03,800tNaClo這種海水綜合利用的聯(lián)合工業(yè)體系(圖

4-18),不僅可以降低成本，還可使海水資源得到充分利用。

!S4-i8降水蛛合利用源臺工業(yè)慘羨一朝

目前我國海水資源的綜合利用，以及從海水中直接提取Be、K等還處在發(fā)

展中，海水中大量的寶藏還有待于進一步的開發(fā)。隨著科學技術的進步，我國海

水資源的開發(fā)和利用，必將為我國的經(jīng)濟建設提供越來越多的重要物質(zhì)。

本章小結(jié)

一、鹵族元素的原子結(jié)構

元素名稱氯浪碘

元素符號FC1BrI

核電荷數(shù)9173553

最外層電子數(shù)7777

核外電子層數(shù)2345

原子半徑的變化_____

二、鹵族元素的化學性質(zhì)及其變化規(guī)律

鹵族元素都具有較強的氧化性，其中氟的氧化性最強，氯、漠、碘隨著其原

子半徑的增大，氧化性逐漸減弱。

ClBr12

化學式F222

物顏色淡黃綠色黃綠色深紅棕色紫黑色

理狀態(tài)氣體氣體液體固體

性密度1.69觀3.2恤3.119g/cm34.93g/cm3

逐漸?1

質(zhì)熔點、沸點變化——>

在冷暗處就能在強光照射下在高溫下較緩持續(xù)加熱緩慢

劇烈化合而爆劇烈化合而爆慢地化合性成地化合，生成的

與口2反應炸，生成的HF炸，生成的HC1的HBr較不穩(wěn)HI很不穩(wěn)定，

很穩(wěn)定較穩(wěn)定同時發(fā)生分解

化

學迅速反應，放出與水反應，生成與水反應，但反與水只起微弱

性與H2。反應02HC1和HC10應較氮弱的反應

質(zhì)

能把氯、溟、碘能把溟、碘從它能把碘從其鹵不能把其他鹵

從它們的鹵化們的鹵化物中化物中置換出素從它們的鹵

置換反應

物中置換出來置換出來來化物中置換出

來

復習題

一、填空題

1.鹵族元素包括,它們的原子的最外電子層有個電子。