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構和元

素性質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

在原子結構和元素性質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。

第一節氯氣

氯在自然界以化合態存在。單質氯是在18世紀70年代由瑞典化學家舍勒首

先發現并制得的。

圖4-1舍勤(K.f.Scheele,1742—1786)

一、氯氣的性質和用途

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。將溫度繼續冷

卻到-101C時，液氯變成固態氯。

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合1個電子，使最

外電子層達到8個電子的穩定結構。氯氣是一種化學性質很活潑的非金屬單質，

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）。觀察發生的現象。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。大多數金屬在點燃或灼熱的條件下，都能與氯氣發生反應生成氯化物。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合，呈現霧狀（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，任何發光、

發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。觀察有什么現象發生。

可以看到，當鎂條燃燒時產生的強光照射到混合氣體時，瓶中的壓和C1?迅

速化合而發生爆炸，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）。觀察發生的現象。

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可以使濕潤的布條褪色，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。工業上生產漂粉精，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。觀察發生的現象。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，如產生白色沉淀，則可判斷該溶液中含有C1。

第一節氯氣?習題

一、填空題

1.氯的原子結構示意圖為o在化學反應中氯原子易得個電子,

形成個電子的穩定結構，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五種物質中的三種

混合而成。將該粉末溶于水時，有白色沉淀產生。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生。向濾液中滴加AgNO：；溶液，

產生白色沉淀，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，寫出有關的化學方程式和離子方程式。

五、完成下列物質間轉化的化學方程式

CuCl2NaCl

②⑤

HC10Cl2HCl-^*CaCl2CaCO3

④⑨

⑥

AgCl

六、根據漂白粉的性質，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?的質量分數為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（質量分數為6.0%）與足量AgNQ,溶液反

應，計算生成的AgCl的質量和物質的量。

第二節鹵族元素

氟、氯、澳、碘等元素在原子結構和元素性質上具有一定的相似性，化學上

常把它們放在一起研究，統稱為鹵族元素，簡稱鹵素。

圖4-10鹵族元素的原子結構

和原子大小示意圖

在這一節里，我們將從原子結構和元素性質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，元素的性質與原子的結構有密切的關系。那么，鹵族元素原子結

構上的這種相似性與遞變性，如何反映在元素性質上呢？

一、鹵素單質的物理性質

鹵素在自然界都以化合態存在，它們的單質可由人工制得。表4T中列出了

鹵族元素單質的主要物理性質。

從表4-1中可以看出，鹵素的物理性質有較大差別。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

元素元素核電顏色和狀態熔點沸點溶解度

單質密度

名稱符號荷數（常態）（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。

漠是深紅棕色的液體，很容易揮發，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。

【實驗4-8】觀察碘的顏色、狀態和光澤。取內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，觀察管內發生的現象。

我們在實驗中可以觀察到，碘被加熱時，不經熔化就直接變成紫色蒸氣，蒸

氣遇冷，重新凝聚成固體。這種固態物質不經液態而直接變成氣態的現象，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、鹵素單質的化學性質

討論

根據鹵素的原子結構，試推測氟、氯、澳、碘在化學性質上應表現出的相似

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個電子的穩定結構，因此，化學性質很活潑。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（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依次增多，它們在化學性質上應表現出氧化性逐漸減

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

化合并發生爆炸，生成的氟化氫很穩定。

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時才能發生反

應，生成的漠化氫也不如氯化氫穩定。

H2+Br2^^=2HBr

浪化氫

碘與氫氣的反應更不容易發生，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定，同時發生分解。

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的增多、原子半徑的增大

而減弱。

3.鹵素單質間的置換反應

在鹵素與氫氣和水的反應中，已經表現出氟、氯、溟、碘在化學性質上的一

些相似性和遞變性，現在，再通過鹵素單質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鹵素單質的氧化性順序

從鹵素與氫氣、水的反應現象的比較，以及鹵素單質間的置換反應，說明前

邊我們對鹵素在化學性質上應表現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

鹵素的化學性質非常活潑，能與很多單質和化合物反應，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生的現象。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，在光的照射下會發生分解反應。例如,

2AgBr近遮2Ag+Bn

鹵化銀的這種感光性質，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。甲狀腺內的甲

狀腺球蛋白是一種含碘的蛋白質，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，它具有促進體內物質和能量代謝、促進身體

生長發育、提高神經系統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，

使得甲狀腺組織產生代償性增生，形成甲狀腺腫（即我們常說的大脖子病）。甲狀

腺腫等碘缺乏病是世界上分布最廣、發病人數最多的一種地方病。我國是世界上

嚴重缺碘的地區，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，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。有些地區由于在

食物中含有阻礙人體吸收碘的某些物質，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、發育不全，甚至癡呆，即使是輕癥患兒也多有智力低下

的表現。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，要根據個人的身體情況而定。

第二節鹵族元素?習題

一、填空題

1.鹵素原子最外層的電子數都是個，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一一羥基磷灰石［Ca5(PO.,)30H］反應生成氟磷灰

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

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.單質的熔點和沸點隨核電荷數的增加逐漸升高

B.單質的顏色隨核電荷數的增加逐漸加深

C.單質的氧化性隨核電荷數的增加逐漸增強

D.氫化物的穩定性隨核電荷數的增加逐漸增強

2.下列物質中，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，最后剩余的固體物質

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0.Imol與Ch充分反應后，生成物的質量比原單質的質

量增加了7.1g,這種元素可能

是

]

A.Cu

B.Zn

C.Na

D.Al

三、現有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，產生藍色沉淀。

2.將A、B混合，產生白色沉淀，加入稀硫酸，沉淀不溶解。

3.將C、D混合，產生白色沉淀，加入稀硝酸，沉淀溶解，且有氣泡產生。

根據以上現象判斷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。試分析產生這種現象的原因。

2.將酒和碘酒分別滴在兩片土豆片上，可觀察到什么現象，試解釋原因。

五、在實驗室中常用HN03的質量分數為65%、密度為L4g/cn?的濃硝酸。

計算：

1.此濃硝酸中HNQ,的物質的量濃度。

2.配制100mL3.Omol/L的硝酸,所需濃硝酸的體積。

第三節物質的量應用于化學方程式的計算

我們知道，物質是由原子、分子或離子等粒子組成的，物質之間的化學反應

也是這些粒子按一定的數目關系進行的。化學方程式可以明確地表示出化學反應

中這些粒子數之間的數目關系。這些粒子之間的數目關系，也就是化學計量數(v)

①的關系。例如，

2Hz+02

2HQ

化學計量數v之

比2:

1：2

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

物質的量之

比2mol

:Imol2mol

從這個例子中，我們可以看出，化學方程式中各物質的化學計量數之比，等

于組成各物質的粒子數之比，因而也等于各物質的物質的量之比。因此，將物質

的量(n)、摩爾質量(M)、摩爾體積(V.)、物質的量濃度(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」的物質的量是多少？所需

HzSO,的質量是多少？

［解】2NaOH+HZSO4=Na2SO4+2H2O

21

O.lmoln(HaSO4)

y(NaOH)n(NaOH)

KH2SO4)n(H2SO4)

1x0.10mol

n(HSO)=

242

=0.05mol

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

m=M?n

=0.05molX98g/mol

=4.9g

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

【例題2】將30gMnOz的質量分數為76.6%的軟電孟礦石與足量12moi/L

濃鹽酸完全反應(雜質不參加反應)。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】根據題目中所給的已知條件，可先計算出參加反應的MnO?的物

質的量n(MnOj,然后根據化學反應中各物質之間的化學計量數之比，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的物質的量。

(2)該溶液中NaOH的物質的量濃度。

【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的物質的量為0.26mol。

（2）該溶液中NaOH的物質的量濃度為1.3mol/Lo

第三節物質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

的物質的量是,氧化劑得到的電子總數是o

2.完全中和66mLHCl的質量分數為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的物質的量濃

度為mol/Lo反應后生成Na2s0“g。

4.物質的量相同的AgNO：、分別與物質的量濃度相同的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.質量分數為10%、密度為1.07g/cn?的HzSO,溶液中HBO,的物質的量濃

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、相同物質的量濃度的氫氧化鈉溶液，并使生成正鹽,

需要相同物質的量濃度的鹽酸、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,的質量分數。

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

全反應后蒸發溶液至干，灼燒所得物質，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？

(2)原溶液中含有KBr的質量是多少？

(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。據調查，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。隨著原子能工業的迅速發展，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，也不能直接用于農業生產。我們知道，

水是人類生存和社會發展的必要條件之一，人類生活和工農業生產等都需要消耗

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

區極度缺水，影響了人類的生活和社會的發展，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，各國的科學家們為了探索開發海水中的化學資源的方法，花費了很多的心

血。由于開發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

中能得到工業規模開發的，主要是含量較高、技術難度不太大的幾種產品，如

NaCl、KCKMgCb、Bm、L等。

二、海水資源的綜合利用

1海鹽生產與苦鹵的綜合利用

目前，海鹽生產的方法主要有太陽能蒸發法、電滲析法等，其中以太陽能蒸

發法最為古老、也最為普遍。

太陽能蒸發法，又稱鹽田法，就是把海水引入鹽田，利用日光、風力蒸發濃

縮海水，使其達到飽和而讓食鹽結晶出來。

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

的質量分數較低（圖4-15）o工業上一般是利用這些物質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

用的方向發展。例如，能源技術與淡化技術相結合，海水淡化與化工生產相結合,

等等。

圖4-16海水蒸13原理示意圖

太陽能

海水

圖4-17太陽能蒸發原理示意圖

實踐結果表明，一座日產lOOOOOt淡水的工廠,可生產440tNa2so_10HQ,

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

展中，海水中大量的寶藏還有待于進一步的開發。隨著科學技術的進步，我國海

水資源的開發和利用，必將為我國的經濟建設提供越來越多的重要物質。

本章小結

一、鹵族元素的原子結構

元素名稱氯浪碘

元素符號FC1BrI

核電荷數9173553

最外層電子數7777

核外電子層數2345

原子半徑的變化_____

二、鹵族元素的化學性質及其變化規律

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HI很不穩定，

很穩定較穩定同時發生分解

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

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。