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1第十四章鹵素教學(xué)內(nèi)容和目標(biāo)掌握鹵素的成鍵特征;記住鹵素單質(zhì)的物理化學(xué)性質(zhì);能根據(jù)鹵素化合物的性質(zhì)分析化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)物和現(xiàn)象;能根據(jù)元素電勢圖分析氧化還原能力的強(qiáng)弱.教學(xué)重點鹵素的成鍵特征含氧酸鹽的氧化還原性鹵素單質(zhì)及及氫化物的制備教學(xué)難點含氧酸鹽的氧化還原性教學(xué)課時:6教學(xué)方法:講授
ⅦA族0族
2He氟
9F10Ne氯17Cl18Ar溴
35Br36Kr碘
53I54Xe砹85At
86Rn1第十四章鹵素教學(xué)內(nèi)容和目標(biāo)ⅦA族0族2元素符號FClBrI價電子層結(jié)構(gòu)2s22p5
3s23p5
4s24p5
5s25p5
主要氧化數(shù)–1,0–1,0,+1,+3,+4,+5,+7–1,0,+1,+3,+5,+7–1,0,+1,+3,+5,+7電子親和能/(kJ·mol–1)322348.7324.5295分子離解能/(kJ·mol–1)155240190149電負(fù)性(Pauling)3.963.162.962.66鹵素的通性第十四章鹵素為何F的電子親和能反而比Cl的小些?2元素符號FClBrI價電子層結(jié)構(gòu)2s22p53s23p3氯氣Cl2
黃綠色溴Br2
紅棕色碘I2
紫黑色鹵素的顏色問題:1.鹵素的半徑、電子親和能及電離能有何變化規(guī)律?
2.為何鹵素有可變氧化數(shù)且均為奇數(shù)?
3.鹵素中電負(fù)性最大、氧化能力最強(qiáng)、分子離解能最小的分別是?3氯氣Cl2溴Br2碘I2鹵素的顏色問題:1.43p53S23d03p43S23d13p33S23d2Cl各屬于何種雜化類型?sp3d雜化sp3d2雜化如果顯+7價屬何種雜化?43p53S23d03p43S23d13p33S23d2Cl556
鹵素分子內(nèi)原子間以共價鍵相結(jié)合,分子間僅存在微弱的范德華力,主要是色散力,所以鹵素單質(zhì)是分子晶體.碘容易升華,因此固體碘的保存要注意;碘是人體必須的微量元素;它在水中溶解度不大,但在有機(jī)溶劑中的溶解度比在水中大得多,以游離碘形式存在,因此顯紫色或紅褐色;碘易溶于KI、HI和其他碘化物溶液中:I2
+I(xiàn)-
==I3-
K?=71414.2.1單質(zhì)性質(zhì)I2在KI中的溶解度大于在水中的溶解度,顏色也更深.Br2是否也具有類似的性質(zhì)?(提示:離子極化)6鹵素分子內(nèi)原子間以共價鍵相結(jié)合,分子間僅存在7半徑越大,受其它離子的極化而變形的程度就越大。碘離子使碘單質(zhì)產(chǎn)生誘導(dǎo)偶極,從而生成I3-。溶解度增大。碘的溶解程度越大,顏色當(dāng)然越深。溴及氯氣的單質(zhì)半徑較小,核對電子的引力相對較大,原子難以變形,因此產(chǎn)生誘導(dǎo)偶極的程度很小,故難以因此而增大其在相應(yīng)鹽中的溶解度。溶解性:氟與水激烈反應(yīng),氯有輕微反應(yīng),溶于水分別稱為氯水、溴水和碘水。7半徑越大,受其它離子的極化而變形的程度就越大。碘離子使碘單8與水、堿的反應(yīng)1.鹵素與水可以發(fā)生兩種類型反應(yīng):
(1)2X2+2H2O=4H++4X-+O2(2)X2+H2O=H++X-+HXOF2與水按(1)激烈反應(yīng):2F2+2H2O=4HF+O2Cl2與水按(2)發(fā)生部分反應(yīng):
Cl2+H2O=H++Cl-+HClOHClO在各種條件下會發(fā)生分解:
光照
2HClO===2HCl+O2
想一想:氯水久置會失效是什么原因?溶液的酸度會有何變化?8與水、堿的反應(yīng)1.鹵素與水可以發(fā)生兩種類型反應(yīng):HClO在9F2的用途制UF6用于分離235U作制致冷劑用作農(nóng)藥如氟里昂-12,CCl2F2如CCl3F滅火劑如Br2F2高絕緣塑料玻璃等9F2的用途制UF6用于分離235U作制致冷劑用作農(nóng)藥如氟里10
3、形成配位鍵如[AgCl2]-或者[CuCl4]-。鹵素單質(zhì)的成鍵特征X(ns2np5)
奪取一個電子
X-(ns2np6)
或共用一對電子
1.形成-1氧化數(shù)的離子或共價化合物:2.形成+1,+3,+5,+7氧化數(shù)的共價化合物。4、有可變氧化數(shù)且為奇數(shù)。
5、能形成鹵素互化物如ICl3、IF5等。問題:1)為何F沒有其它元素單質(zhì)所具有的可變氧化數(shù)?2)你認(rèn)為ICl3、IF5中誰顯正氧化數(shù)?為什么?103、形成配位鍵如[AgCl2]-或者[CuCl4]-。11單質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)1.與H2
反應(yīng):
H2+F2=2HFH2+Cl2=2HCl2.與P等反應(yīng)(表現(xiàn)為強(qiáng)氧化性):
3Cl2+2P=2PCl3(P過量)
5Cl2+2P=2PCl5(Cl2過量)
3.與金屬單質(zhì)反應(yīng):3Cl2+2Fe=2FeCl34.與H2O反應(yīng):
2F2+2H2O=4HF+O2Cl2+H2O=HCl+HClO(歧化反應(yīng))Br2+H2O=HBr+HBrO11單質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)1.與H2反應(yīng):12(14-1)是鹵素在水中的歧化反應(yīng)(鹵素既是氧化劑又是還原劑,一部分被氧化,一部分被還原).該歧化反應(yīng)隨溶液酸度的減弱而加大,這是由于H+濃度變小了,有利于化學(xué)平衡向右移動。所以溴和碘的反應(yīng)主要是在堿性溶液中進(jìn)行。X2+H2O=H++X-+HXO
(14-1)5.與堿反應(yīng):
Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O
(歧化反應(yīng))2Cl2+2Ca(OH)2=CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O(歧化反應(yīng))
273KCl2+2OH-=====Cl-+ClO-+H2O
加熱3Cl2+2OH-===5Cl-+ClO3-+3H2O此反應(yīng)比較重要!!!Br2+2OH-
=BrO-+Br-+H2O3I2+6OH-=IO3-+5I-+3H2O補(bǔ)充12(14-1)是鹵素在水中的歧化反應(yīng)(鹵素既是氧化劑又是還13
273KCl2+2OH-=====Cl-+ClO-+H2O
加熱3Cl2+2OH-===5Cl-+ClO3-+3H2O你能解釋清楚?如果在酸性條件下進(jìn)行,反應(yīng)方向呢?某些氧化性的物質(zhì)的電極反應(yīng)是與溶液的酸度有關(guān)的,一般酸性越強(qiáng),氧化性就越強(qiáng)。酸性條件下,氯酸根離子具有很強(qiáng)的氧化性,它能將氯離子氧化成為氯氣。2Cl2+2Ca(OH)2=CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O(歧化反應(yīng))漂白粉暴露在空氣中吸收二氧化碳后或加入稀鹽酸后又可產(chǎn)生氯氣,也是此原因。5Cl–+ClO3–+6H+
==
3Cl2+3H2O3Br2+2OH-=5Br-+BrO3-+3H2O5Br-+BrO3-+6H+=3Br2+3H2O13273K你能解釋清楚?如果在酸性條件下進(jìn)行14元素各氧化態(tài)按高到低順序排列,每兩種氧化態(tài)之間用線段連接,線段上面標(biāo)上相應(yīng)的電極電勢,這樣的圖形稱為元素電勢圖。元素電勢圖0.50ClO3—0.33—ClO2—0.66—ClO—0.40—Cl2—1.36—Cl-0.89B某些氧化性的物質(zhì)的電極反應(yīng)是與溶液的酸度有關(guān)的,一般酸性越強(qiáng),氧化性就越強(qiáng)。酸性條件下,氯酸根離子具有很強(qiáng)的氧化性,它能將氯離子氧化成為氯氣。
1.211.641.631.358ClO3-——HClO2——HClO——Cl2——Cl-
1.47A1.211.651.631.36思考題:14.514.6誰發(fā)生歧化反應(yīng)?14元素各氧化態(tài)按高到低順序排列,每兩種氧化態(tài)之間用線段連接15小資料氟的發(fā)現(xiàn)是一篇悲壯的歷史
氟是鹵族中的第一個元素,但發(fā)現(xiàn)得最晚。從1771年瑞典化學(xué)家舍勒制得氫氟酸到1886年法國化學(xué)家莫瓦桑分離出單質(zhì)氟經(jīng)歷了100多年時間。在此期間,戴維、蓋·呂薩克、諾克斯兄弟等很多人為制取單質(zhì)氟而中毒,魯耶特、尼克雷因中毒太深而獻(xiàn)出了自己的生命。莫瓦桑總結(jié)了前人的經(jīng)驗教訓(xùn),他認(rèn)為,氟活潑到無法電解的程度,電解出的氟只要一碰到一種物質(zhì)就能與其化合。如果采用低溫電解的方法,可能是解決問題的一個途徑。經(jīng)過多次實驗,1886年6月26日,莫瓦桑終于在低溫下用電解氟氫化鉀與無水氟化氫混合物的方法制得了游離態(tài)的氟。單質(zhì)的制備15小資料氟的發(fā)現(xiàn)是一篇悲壯的歷史氟是鹵族中16單質(zhì)的制備制備原理:由于鹵素具有較強(qiáng)的氧化性,因此只能用比它們氧化性更強(qiáng)的物質(zhì)來制備鹵素單質(zhì),或者采用電化學(xué)氧化法即電解法來制備。通電電解法:
F2的制備:
2HF====H2+F2電解質(zhì):氟氫化鉀﹙KHF2﹚+氟化氫(HF)陽極(無定型炭)2F–
==
F2+2e–
陰極(電解槽)2HF2–+2e–
==
H2+4F–
16單質(zhì)的制備制備原理:由于鹵素具有較強(qiáng)的氧化性,因此只能用17
氧化法2KMnO4+2KF+10HF+3H2O2==2K2MnF6+8H2O+3O2
SbCl5+5HF==SbF6+5HClK2MnF6+2SbF5
423K2KSbF5+MnF4MnF3+1/2F2
電解法:NaCl+H2O(冷)==通電==H2+Cl2+NaOH為何制備時要用冷水而非熱水?只要求了解氯的制備17氧化法2KMnO4+2KF+10HF+3H2O2==18工業(yè)上用電解飽和食鹽水的方法制備氯陰極:鐵網(wǎng)2H2O+2e–
==
H2↑+2OH–
陽極:石墨2Cl–
==
Cl2+2e–
電解反應(yīng):2NaCl+2H2OH2+Cl2+2NaOH
通電用強(qiáng)氧化劑如MnO2和KMnO4等氧化氯離子制備氯氣單質(zhì)請你寫出上述兩個反應(yīng)方程式18工業(yè)上用電解飽和食鹽水的方法制備氯陰極:鐵網(wǎng)2H2O+19MnO2+4HCl(濃HCl)====MnCl2+2H2O+Cl2↑2KMnO4+16HCl(濃)===2KCl+2MnCl2+8H2O+Cl2↑氯的制備氧化劑用MnO2則一般要加熱,用KMnO4則不須加熱溴和碘的制備用氧化劑MnO2、氯氣等氧化溴化物或碘化物:NaBr+3H2SO4+MnO2==2NaHSO4+MnSO4+2H2O+Br22NaI+3H2SO4+MnO2==2NaHSO4+MnSO4+2H2O+I2Cl2+2Br-====Br2+2Cl-能否直接用濃硫酸氧化溴化物來制備?19MnO2+4HCl(濃HCl)====MnCl2+2H220溴的其它制備方法Cl2+2Br–
==Br2+2Cl–
3Br2+3NaCO3
==5NaBr+HBrO3+3CO2↑5Br–+BrO3–+6H+
==
3Br2+3H2O碘的制備Cl2+2NaI==2NaCl+I2I2+5Cl2+6H2O==2IO3–+10Cl–+12H+
2NaI+3H2SO4+MnO2
==
2NaHSO4+I2+2H2O+MnSO4
此二反應(yīng)要避免使用過量氧化劑20溴的其它制備方法Cl2+2Br–==Br2+221從海帶海藻中提取碘的方法:制備實例海帶海藻燃燒灰化水浸取液:碘化物酸化后加入氧化劑產(chǎn)物碘I2常用氧化劑:KIO3、MnO2、KCrO4反應(yīng)式:MnO2+2I-+4H+=I2+Mn2++2H2OIO3-+5I-+6H+==3I2+3H2O21從海帶海藻中提取碘的方法:制備實例海帶海藻水浸取液:碘化22鹵素的化學(xué)性質(zhì)鹵素的化學(xué)性質(zhì)主要是氧化還原反應(yīng)
元素各氧化態(tài)按高到低順序排列,每兩種氧化態(tài)之間用線段連接,線段上面標(biāo)上相應(yīng)的電極電勢,這樣的圖形稱為元素電勢圖ClO3—0.33—ClO2—0.66—ClO—0.40—Cl2—1.36—Cl-0.500.89B
1.211.641.631.358ClO3-——HClO2——HClO——Cl2——Cl-
1.47A1.211.651.631.361.761.501.601.065BrO4-——BrO3-——HBrO——Br2——Br-
A22鹵素的化學(xué)性質(zhì)鹵素的化學(xué)性質(zhì)主要是氧化還原反應(yīng)23教學(xué)總結(jié)1.本章介紹鹵素及其化合物的性質(zhì),內(nèi)容多而雜,重點應(yīng)放在基礎(chǔ)理論的介紹,如元素電勢圖的理解和運用,要讓學(xué)生掌握和理解好這一基本理論,讓學(xué)生根據(jù)理論來分析為什么反應(yīng)方向是這樣,產(chǎn)物是這一種而不是另外一種,不能單純要求學(xué)生記憶,否則這樣接受的知識既不牢固,學(xué)生也不能靈活運用,而且學(xué)生會覺得乏味;
2.課堂上對學(xué)生提問有助于提高學(xué)生的注意力,也能增加師生互動,活躍氣氛;
3.由于內(nèi)容多,因此如何把握重點,突破難點至關(guān)重要,可適當(dāng)提醒學(xué)生哪是重點和難點,不要使學(xué)生顯得無所適從,摸不清頭緒.
23教學(xué)總結(jié)1.本章介紹鹵素及其化合物的性質(zhì),內(nèi)容多而雜,24第三節(jié)鹵化氫和氫鹵酸HX鹵化物酸化堿化溶于水氫鹵酸氫氯酸俗稱鹽酸,是最常用的三大強(qiáng)酸之一,氫溴酸和氫碘酸也都是強(qiáng)酸.它們的酸性強(qiáng)弱怎樣?24第三節(jié)鹵化氫和氫鹵酸HX鹵化物酸化堿化溶于水氫鹵酸氫25教學(xué)目標(biāo)記住鹵素氫化物的常見制備方法及化學(xué)性質(zhì);能分析其還原性和酸性的強(qiáng)弱;理解多鹵化物的結(jié)構(gòu)和不穩(wěn)定性;了解幾種常見的鹵素氧化物.多鹵化物的結(jié)構(gòu);鹵素氫化物的制備方法;還原性和酸性的強(qiáng)弱教學(xué)難點多鹵化物的結(jié)構(gòu)和物理性質(zhì)教學(xué)重點教學(xué)課時:225教學(xué)目標(biāo)記住鹵素氫化物的常見制備方法及化學(xué)性質(zhì);多鹵化物2614.3鹵化氫與鹵氫酸14.3.1性質(zhì)性質(zhì)HFHClHBrHI熔點/K189.61158.94186.28222.36沸點/K292.67188.11206.43237.80生成熱/(kJ·mol–1)–271–92–36+26H-X鍵能/(kJ·mol–1
)569431369297.1溶解度(293K,101kPa)/%35.3424957請你分析氫鹵酸熔沸點變化規(guī)律及原因!由此你應(yīng)該能判斷出幾種氫鹵酸酸性強(qiáng)弱!2614.3鹵化氫與鹵氫酸14.3.1性質(zhì)性質(zhì)HFHC273-1鹵化氫的制備一、直接法
Cl2+H2=2HCl直接法不宜用于HF的制備,因為反應(yīng)太激烈而難于控制;直接法也不能用于制備HBr和HI,因為反應(yīng)慢而不完全,沒有制備意義CaF2+H2SO4(濃)=CaSO4+2HF↑NaCl+H2SO4(濃)=NaHSO4+HCl↑二、復(fù)分解法NaBr+H3PO4=NaH2PO4+HBr↑NaI+H3PO4=NaH2PO4+HI↑用高沸點酸能否用濃硫酸來制備溴化氫或碘化氫?273-1鹵化氫的制備一、直接法Cl2+H2=228
不能,因為熱濃硫酸具有強(qiáng)氧化性,而HBr和HI具有較強(qiáng)的還原性,濃硫酸能把生成的溴化氫和碘化氫進(jìn)一步氧化。NaI+H2SO4(濃)==NaHSO4+HI↑8HI+H2SO4(濃)==H2S↑+4I2+4H2O如何解決此問題?采用無氧化性、高沸點的濃磷酸代替濃硫酸即可!NaBr+H2SO4(濃)
==NaHSO4+HBr2HBr+H2SO4(濃)==SO2↑+Br+2H2ONaBr+H3PO4=NaH2PO4+HBr↑NaI+H3PO4=NaH2PO4+HI↑28不能,因為熱濃硫酸具有強(qiáng)氧化性,而HBr和HI具有較強(qiáng)29一、物理性質(zhì)無色、有刺鼻臭味、沸點除HF外,隨半徑增大依次增大。HBrHFHClHIB.P鹵化氫的沸點HF的反常現(xiàn)象是由于分子間形成氫鍵的緣故1.酸性——能電離出H+2.還原性——HBr和HI容易被氧化3.熱不穩(wěn)定性——HBr和HF加熱可分解二、化學(xué)性質(zhì)29一、物理性質(zhì)無色、有刺鼻臭味、沸點除HF外,隨半徑增大依30HFHClHBrHI弱酸強(qiáng)酸酸性增強(qiáng)1、氫鹵酸的酸性
氫氟酸的酸性較為特殊,溶液中發(fā)生電離時,既有F-,也有HF2-:
稀:HF+H2O=H3O++F-K=3.5×10-4
產(chǎn)生的F-與HF間存在氫鍵,形成HF2-,同時HF與HF之間也因氫鍵作用形成締合分子(HF)2
酸性強(qiáng)弱取決于溶液中H+的濃度大小。HCl、HBr、HI的H—X鍵鍵長逐漸變長,原子間作用力減弱,因此,更容易離解而產(chǎn)生H+,酸性逐漸增強(qiáng)。為何HCl、HBr、HI的酸性逐漸增強(qiáng),而HF反常,是很弱的酸?30HFHClHBrHI1、氫鹵酸的酸性31
與其他的氫鹵酸不同,氫氟酸是相當(dāng)弱的酸,在稀溶液中發(fā)生電離:
在不太稀的溶液中,氫氟酸是以二分子締合(HF)2形式存在的:H2F2H++HF2-F–+HFHFH++F-HF2-Kaθ=6.6×10–4
Kaθ=5SiO2+4HF==2H2O+SiF4↑CaSiO3+6HF==CaF2+3H2O+SiF4↑
氫氟酸具有與二氧化硅或硅酸鹽(玻璃的主要成分)反應(yīng)生成氣態(tài)的SiF4特殊性質(zhì):31與其他的氫鹵酸不同,氫氟酸是相當(dāng)弱的酸,在稀溶液中32HI的還原性最強(qiáng),熱穩(wěn)定性最差:
2HI──→H2+I2由于HCl、HBr、HI的化學(xué)鍵鍵長逐漸變長,原子間作用力減弱,因此容易分解,熱穩(wěn)定性當(dāng)然減弱,還原性增強(qiáng)。
SiO2+4HF=SiF4↑+2H2OCaSiO3+6HF=CaF2+SiF4↑+3H2O想一想:應(yīng)用什么容器盛裝HF溶液?可用塑料、銅或鉛的容器盛放HF,銅和鉛的表面在HF中能生成難溶性氟化物保護(hù)層。HClHBrHI還原性增強(qiáng)、熱穩(wěn)定性降低二、還原性熱穩(wěn)定性32HI的還原性最強(qiáng),熱穩(wěn)定性最差:SiO2+4HF=Si33鹵化物鹵素互化物多鹵化物4-1鹵化物離子型鹵化物共價型鹵化物KFCaF2MgF2
AlF3的熔沸點很高,AlCl3AlBr3AlI3的熔沸點逐漸升高?CaF2MgF2等難溶于水而CaCl2MgCl2卻易溶于水?AgF可溶于水而AgCl、AgBr、AgI溶解度逐漸降低?用不同觀點進(jìn)行解釋33鹵化物鹵素互化物多鹵化物4-1鹵化物離子型鹵化物34HClSF6CCl4PCl3同一金屬鹵化物,從氯到碘,隨原子半徑的增大,共價性增強(qiáng),離子性減弱。因此,以碘的共價物最多。而氟的金屬鹵化物都為離子晶體。熔、沸點低,具有揮發(fā)性,難溶于極性溶劑,易溶于非極性溶劑(有機(jī)溶劑)。二、共價型鹵化物FeCl3AlCl3HgI2三、非金屬鹵化物水解PBr3+3H2O=H3PO3+3HBr↑實際上鹵化磷不需要事先制備,把磷和碘(或溴)混合后,直接滴入水即可產(chǎn)生鹵化氫34HClSF6CCl4PCl3同一金屬鹵化物35金屬鹵化物的水解
這類反應(yīng)比較劇烈,適宜溴化氫和碘化氫的制取,把溴逐滴加在磷和少許水的混合物上或把水滴加在磷和碘的混合物上。2P+3Br2+6H2O==
2H3PO3+6HBr↑
2P+3I2+6H2O
==2H3PO3+6HI↑
FeCl3+H2O==Fe(OH)Cl2+HClSnCl2+H2O==Sn(OH)Cl+HCl如何防止金屬鹵化物水解?35金屬鹵化物的水解這類反應(yīng)比較劇烈,適宜364-2鹵素互化物
不同鹵素原子相互結(jié)合形成的化合物稱為鹵素互化物,ClFClF3IF3BrFIF5IF7鹵素互化物的配位數(shù)一般為奇數(shù)用通式XX‘n表示,X為半徑較大的鹵原子,作為中心原子。n=1、3、5、7分析原因:為何IF5,IF7配位數(shù)為5和7,而ICl3,IBr的配位數(shù)只有1?鹵素互化物的配位數(shù)與哪些因素有關(guān)?ClFFFIF3IFFFFFIF5364-2鹵素不同鹵素原子相互ClFClF3IF337
4-3多鹵化物
多鹵化物熱穩(wěn)定性差,受熱分解:
CsBr3====CsBr+Br2CsICl2====CsCl+IClCsICl2==?==CsI+Cl2分解產(chǎn)物總是生成最高晶格能的一種鹵化物(原子半徑小的鹵化物)金屬鹵化物與鹵素或鹵素互化物加合,生成的化合物稱為多鹵化物。KI+I2KI3CsBr+IBrCsIBr2想一想;配制碘酒時,要在酒精中加入適量的KI,為什么?I3-
I2+I-K=1.35×10-3碘水是棕色的,而加入,KI后由于形成了I3-,碘的溶解度大為增加,顏色也變?yōu)榧t棕色。374-3多鹵化物多鹵化物熱穩(wěn)定性差,受熱分解:38擬鹵素──性質(zhì)與鹵素單質(zhì)相似的某些原子團(tuán)稱為擬鹵素,又稱類鹵素。它們的負(fù)一價離子化合物稱為擬鹵化合物。四、擬鹵素擬鹵素 擬鹵離子 擬鹵化合物 氰(CN)2 CN- KCN 氧氰(OCN)2 OCN- KOCN 硫氰(SCN)2 SCN-KSCN38擬鹵素──性質(zhì)與鹵素單質(zhì)相似的某些原子團(tuán)稱為擬鹵素,又稱39與鹵素的相似性擬鹵素與鹵素的相似性主要表現(xiàn)在以下幾個方面:(1)與金屬離子反應(yīng),具有強(qiáng)烈配位作用:
Ag++Cl-=AgCl↓AgCl+Cl-=AgCl2-
Ag++CN-=AgCN↓AgCN+CN-=Ag(CN)2-(2)與堿、水作用也和鹵素相似,如:Cl2+H2O==HCl+HClO(CN)2+H2O==HCN+HOCNCl2+2OH–
==Cl–+ClO–+H2O(CN)2+2OH–
==CN–+OCN–+H2O39與鹵素的相似性擬鹵素與鹵素的相似性主要表現(xiàn)在以下幾個方面40擬鹵離子和鹵離子按還原性由小到大可以共同組成一個序列:F–,OCN–,Cl–,Br–,CN–,SCN–,I–。(3)擬鹵離子和鹵離子一樣也具有還原性,如:4H++2Cl–+MnO2
==Mn2++Cl2+2H2O4H++2SCN–+MnO2
==Mn2++(SCN)2+2H2O
(4)游離態(tài)時皆是二聚體:(CN)2
(SCN)2
(OCN)2
(SeCN)2(5)擬鹵素單質(zhì)與Br2
一樣具有一定氧化性:(SCN)2+2I–2SCN–+I2
40擬鹵離子和鹵離子按還原性由小到大可以共同組成一(3)擬鹵41氰和氰化物——氰無色氣體,有苦杏仁臭味,極毒。氰分子的結(jié)構(gòu)式為:
氫化氰是無色氣體,可以和水以任何比例混合,其水溶液為氫氰酸,氫氰酸是弱酸,Ka=6.2×10–10
。CN-最重要的化學(xué)性質(zhì)是極易與過渡金屬Zn、Hg、Ag、Cd等離子形成穩(wěn)定的離子,如:Ag(CN)2–、Hg(CN)42–、Fe(CN)64–
等。氰根CN-的配位能力遠(yuǎn)比鹵離子強(qiáng),被廣泛用于電鍍和金和銀礦物的提取。:NCCN:4Au+8NaCN+2H2O+O2=4Na[Au(CN)2]+4NaOH在氰廢液中加入亞鐵酸鹽將其配位Fe2++6CN=[Fe(CN)6]4-
或在氰廢液中通入氯氣:CN-+2OH-+Cl2=CNO-+2Cl-+H2O廢液處理41氰和氰化物——氰無色氣體,有苦杏仁臭味,極毒。氰分子的結(jié)42硫氰和硫氰化物在溶液中硫氰的氧化性與溴相似(SCN)2
+H2S
2H++2SCN-
+S
(SCN)2+2I–2SCN–+I2
(SCN)2+2S2O32–
2SCN–+S4O62–
大多數(shù)硫氰酸鹽溶于水,而重金屬的鹽,如Ag,Hg(Ⅱ)鹽不溶于水。硫氰根離子也是良好的配位體,與鐵(Ⅲ)離子可生成深紅的硫氰酸根絡(luò)離子:Fe3++nSCN–
Fe(SCN)n3–n
(n=1,2,…6)硫氰酸鹽用來檢驗鐵(Ⅲ)42硫氰和硫氰化物在溶液中硫氰的氧化性與溴相似(SCN)243教學(xué)總結(jié)1.本節(jié)介紹鹵素氫化物擬鹵素的性質(zhì),內(nèi)容多,反應(yīng)方程式多,學(xué)生覺得難記憶,因此首先要向?qū)W生傳輸這樣一個理念:只有理解基本理論才能減少記憶量,才能真正把握好各方面知識,不能一味地死記呆背;
2.課堂上注意提問,特別是要有意識地幫助部分后進(jìn)學(xué)生,設(shè)計好問題,分層次推進(jìn),這樣不僅能有助于提高學(xué)生的注意力,也能增加師生互動,活躍氣氛,同時還能提高學(xué)生的積極性.
3.由于內(nèi)容多,因此如何把握重點,突破難點至關(guān)重要,可在演示文本上較醒目地標(biāo)注,適時提醒學(xué)生注意,不要使學(xué)生顯得無所適從,摸不清頭緒;
4.教學(xué)效果的好壞與課件的制作有重要關(guān)系,要注意科學(xué)性和藝術(shù)性,作到圖文并茂,層次分明,內(nèi)容豐富,設(shè)計合理,使學(xué)生在享受過程.學(xué)習(xí)知識,43教學(xué)總結(jié)1.本節(jié)介紹鹵素氫化物擬鹵素的性質(zhì),內(nèi)容多,反44記住常見鹵素氧化物的化學(xué)性質(zhì);能分析含氧鹵酸的酸性強(qiáng)弱;理解含氧鹵酸的的結(jié)構(gòu)和熱不穩(wěn)定性;了解幾種常見的鹵素氧化物.含氧鹵酸的結(jié)構(gòu);鹵素的含氧酸的酸性和氧化性;還原性和酸性的強(qiáng)弱教學(xué)難點含氧鹵酸的結(jié)構(gòu)和化學(xué)性質(zhì)教學(xué)重點教學(xué)課時:2教學(xué)目標(biāo)鹵素的含氧化物44記住常見鹵素氧化物的化學(xué)性質(zhì);含氧鹵酸的結(jié)構(gòu);教學(xué)難點含45均為強(qiáng)氧化劑,不穩(wěn)定,有還原劑時容易反應(yīng)而爆炸。Cl2OClO2Cl2O7HClO的酸酐HClO4的酸酐鹵素的含氧化物5-2鹵素的氧化物FOF2O2F2ClCl2OClO2Cl2O7Cl2O+H2O=HClOCl2O7+H2O=HClO4重要的是OF2和Cl2O45均為強(qiáng)氧化劑,不穩(wěn)定,有還原劑時容易反應(yīng)而爆炸。Cl2O46OF2
2F2+2NaOH=2NaF+OF2+H2O
二氟化氧OF2是一種無色氣體,有毒,由F2和2%NaOH溶液作用制得:由于OF2中氧為+2價,因此它的氧化性遠(yuǎn)強(qiáng)于氧氣的氧化性。原來曾用作火箭的燃料,后來被取代。OF2的分子空間結(jié)構(gòu)為V形,請你分析其電子構(gòu)型!OFF中心原子氧采用sp3不等性雜化,除形成兩個ó鍵外,還有兩對孤電子對。46OF22F2+2NaOH=2NaF+OF2+H2O47它是V形分子結(jié)構(gòu),含有奇數(shù)電子,具有順磁性,奇電子分子具有很高的化學(xué)活性。在堿中反應(yīng)生成氯酸鹽和亞氯酸鹽。現(xiàn)代研究發(fā)現(xiàn):氯氣作為消毒劑容易產(chǎn)生強(qiáng)烈致癌物質(zhì)CHCl3。而ClO2具有極強(qiáng)殺菌作用,幾分鐘甚至幾秒鐘可殺死水中絕大多數(shù)細(xì)菌,不致癌、致畸。同時它還可用作漂白劑、防腐劑、保鮮處理劑、廢水凈化劑等。2ClO2+2OH-=ClO3-+ClO2-+H2OClOOsp3雜化
ClO2
它是一種黃色氣體,易爆炸,氧化能力是氯氣的2.63倍,可看成是氯酸和亞氯酸的混合酸酐。ClO2+H2O=HClO3+HClO22NaClO3+SO2+H2SO4=2NaHSO4+2ClO2制備
結(jié)構(gòu)
47它是V形分子結(jié)構(gòu),含有奇數(shù)電子,具有順磁性,現(xiàn)代研究發(fā)現(xiàn)48除IO65-碘原子是sp3d2雜化外,其他鹵氧離子均是sp3雜化,即分子的電子層結(jié)構(gòu)為四面體。sp3
雜化ClO-ClO2-ClO3-ClO4-6-3鹵素的含氧酸及其鹽次鹵酸及其鹽亞鹵酸及其鹽鹵酸及其鹽高鹵酸及其鹽請同學(xué)們自己判斷各離子的價電子空間構(gòu)型。48除IO65-碘原子是sp3d2雜化外,其他鹵氧離子均是s49鹵素含氧酸及其鹽
氯、溴和碘均應(yīng)有四種類型的含氧酸:HXO、HXO2、HXO3、HXO4,它們的結(jié)構(gòu)見下圖:
鹵素原子和氧原子之間除有sp3雜化軌道參與成鍵外(實際上由鹵素原子單獨提供電子),還有氧原子中充滿電子的2p軌道與鹵素原子空的d軌道間所成的d-pπ配位鍵。問題:F與O能形成d-pπ鍵嗎?氟原子沒有可用的d軌道因此不能形成d-pπ鍵。難點
49鹵素含氧酸及其鹽氯、溴和碘均應(yīng)有四種類型的50隨中心原子氧化數(shù)增大;同一含氧酸及其鹽,熱穩(wěn)定性變差,氧化性增大。含氧化合物的氧化性氧化能力減弱熱穩(wěn)定性增強(qiáng)HClOHClO2HClO3HClO4弱酸中強(qiáng)酸強(qiáng)酸最強(qiáng)酸KClOKClO2KClO3KClO4
穩(wěn)定性增強(qiáng)、氧化能力減弱穩(wěn)定性變化規(guī)律中心原子與外圍氧原子的化學(xué)鍵越強(qiáng),必須斷裂的鍵越多,該分子越穩(wěn)定,氧化能力越弱。氧化能力
得到電子的能力50隨中心原子氧化數(shù)增大;同一含氧酸及其鹽,熱穩(wěn)定性變差,51含氧酸的氧化還原性1.中心原子與外圍氧原子的化學(xué)鍵越強(qiáng),必須斷裂的鍵越多,該分子越穩(wěn)定,氧化能力越弱。如:氧化能力為HClO>HClO2>HClO3>HClO42.在鍵的數(shù)目相等條件下,中心原子正電荷數(shù)大,電負(fù)性強(qiáng),該酸及其鹽的氧化能力越強(qiáng)。如:氧化能力大小為H4SiO4<H3PO4<H2SO4<HClO4比較氧化能力:H4SiO4H3PO4H2SO4HClO4重點
51含氧酸的氧化還原性1.中心原子與外圍氧原子的化學(xué)鍵越強(qiáng),522KClO3+3S=====2KCl+3SO2
固體氯酸鹽是強(qiáng)氧化劑,容易爆炸,是制火藥的主要原料,氯酸鉀與硫粉或紅磷混合撞擊發(fā)生爆炸:氯酸鉀可以氧化濃鹽酸:
KClO3+6HCl=3Cl2↑+3H2O+KCl(濃度較稀)
2KClO3+4HCl=Cl2↑+2ClO2↑+2H2O+2KCl
(HCl的濃度較濃)8KClO3+24HCl=9Cl2↑+6ClO2↑+12H2O+8KCl象這樣一種元素可以被還原為不止一種低氧化態(tài)產(chǎn)物的反應(yīng),其配平系數(shù)從理論上說可以有不同的系數(shù),主要是依據(jù)實驗的事實來寫。KClO3
522KClO3+3S=====2KCl+3SO2固體氯酸534KClO3
4KCl+6O2
3KClO4+KCl
MnO2668KKClO3大量用于制造火柴和煙火。
鹵酸及其鹽溶液都是強(qiáng)氧化劑,其中以溴酸及其鹽的氧化性最強(qiáng),這反映了第四周期元素的不規(guī)則性。
E?BrO3-/Br2=1.52VE?ClO3-/Cl2=1.47VE?IO3-/I2=1.19V534KClO34KCl+6O23KClO4+KCl54NaCl+H2O==冷==NaCl+NaClO+H2NaCl+H2O==熱===NaClO3+NaCl+H2NaCl+H2O=====NaOH+Cl2+H2有隔膜電解食鹽水法氯酸鉀的制備無隔膜電解冷食鹽水如果是無隔膜電解熱食鹽水,反應(yīng)又怎樣?NaClO3+KCl===KClO3+NaCl54NaCl+H2O==冷==NaCl+NaClO+H2Na551、高鹵酸(鹽)的制備三、強(qiáng)氧化劑高鹵酸及其鹽
電解
KClO3+H2O======KClO4(陽極)+H2↑(陰極)KClO4+H2SO4(濃)=HClO4+KHSO4用濃H2SO4與KClO4反應(yīng),加脫水劑,真空蒸餾,可得到濃度較高的高氯酸溶液。高氯酸是最強(qiáng)的酸。1)高氯酸的制備551、高鹵酸(鹽)的制備三、強(qiáng)氧化劑高鹵酸及其鹽56用硫酸與高碘酸鋇作用可以制取高碘酸:Ba5(IO6)2
+5H2SO4
=5BaSO4↓+2H5IO6高碘酸鹽一般難溶于水,將氯氣通入碘酸鹽的堿性溶液中可以得到高碘酸鹽:Cl2
+I(xiàn)O3-
+6OH-=IO6-
+2Cl-
+3H2O2)高溴酸的制備:用高溴酸鹽與酸反應(yīng)只能得到高溴酸溶液。濃高溴酸溶液同樣是不穩(wěn)定的。NaBrO3+F2+2NaOH=NaBrO4+NaF+H2ONaBrO3+XeF2+H2O=NaBrO4+Xe+2HF3)高碘酸及其鹽的制備方法:56用硫酸與高碘酸鋇作用可以制取高碘酸:2)高溴酸的制備:N57
353K373K413K2H5IO6──→H4I2O9──→2HIO4──2HIO3+O2↑-3H2O焦高碘酸-H2O偏高碘酸高碘酸鹽同樣有多種形式的鹽:
Na3H2IO6、Na5IO6等高碘酸加熱分解:
2、性質(zhì)
高鹵酸鹽的性質(zhì)主要是氧化性:
HBrO4>H5IO6>HClO4
IOHOHHOHOHOOH5IO6的結(jié)構(gòu)57353K373K58高碘酸能定量地氧化Mn2+為MnO4-:
2Mn2++5H5IO6=2MnO4-+5IO3-+11H++7H2O濃高氯酸溶液是強(qiáng)氧化劑,但稀高氯酸及其鹽溶液氧化性極弱,配位性很差,固體高鹵酸鹽是強(qiáng)氧化劑,受熱分解放出氧氣,如KClO4=====KCl+2O2↑
58高碘酸能定量地氧化Mn2+為MnO4-:濃高氯酸溶液是強(qiáng)59HClOHClO2HClO3HClO4弱酸中強(qiáng)酸強(qiáng)酸最強(qiáng)酸KClOKClO2KClO3KClO4
穩(wěn)定性增強(qiáng)、氧化能力減弱含氧化合物的酸性比較如下:次鹵酸鹽的穩(wěn)定性:ClO->BrO->IO-比較酸性強(qiáng)弱:H4SiO4H3PO4H2SO4HClO4酸性如何變化?穩(wěn)定性變化規(guī)律比較酸性強(qiáng)弱:H4SiO4<H3PO4<H2SO4<H
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