现行人教社高中化学必修一第四章2

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1、第二节 卤族元素 由于氟、氯、溴、碘等元素在原子结构和元素性质上具有一定的相似性，因此，将它们统称为卤族元素，简称卤素。在这一节里，我们将从原子结构和元素性质的关系等方面来研究这几种元素。卤族元素原子的最外电子层上都有7个电子，但它们的核外电子层数却各不相同，依氟、氯、溴、碘的顺序依次增多。同样，相应地，它们的原子半径也依氟、氯、溴、碘的顺序依次增大，分别为0.071nm，0.099nm，0.114nm和0.133nm。我们知道，元素的性质与原子的结构有密切的关系。那么，卤族元素原子结构上的这种相似性与递变性，如何反映在元素性质上呢？一卤素单质的物理性质卤素在自然界都以化合态形式存在，它们的单

2、质可由人工制得。表4-1中列出了卤族元素单质的主要物理性质。表4-1 卤族元素单质的物理性质元素名称元素符号核电核数单质颜色和状态(常态)密度熔点沸点溶解度(100g水中)氟F9F2淡黄绿色气体1.69g/L-219.6-188.1与水反应氯Cl17Cl2黄绿色气体3.214g/L-101-34.6226cm3溴Br35Br2深红棕色液体3.119g/L-7.258.784.16g碘I53I2紫黑色固体4.93g/cm3113.5184.40.029g从表4-1中可以看出，卤素的物理性质有较大差别。在常温下，氟、氯是气体，溴是液体，碘是固体。它们的颜色由淡黄绿色到紫黑色，逐渐变深。氟、氯、溴、

3、碘在常压下的沸点和熔点也依次逐渐升高。【实验4-7】 观察溴的颜色和状态。溴是深红棕色的液体，很容易挥发，应密闭保存。如果把溴存放在试剂瓶里，需要在瓶中加一些水，以减少挥发。【实验4-8】 观察碘的颜色、状态和光泽。将内装碘晶体且预先密封好的玻璃管，用酒精灯微热玻璃管盛碘的一端，观察管内发生的现象。我们在实验中可以观察到，碘被加热时，不经熔化就直接变成紫色蒸气，蒸气遇冷，重新凝聚成固体。这种固态物质不经液态而直接变成气态的现象，叫做升华。溴和碘在水中的溶解度较小，但却比较容易溶解在汽油、苯、四氯化碳、酒精等有机溶剂中。医疗上用的碘酒，就是溶有碘的酒精溶液。二卤素单质的化学性质讨论我们知道，氯的

4、化学性质很活泼，它的原子的最外电子层上有7个电子，在化学反应中容易得到1个电子，形成8个电子的稳定结构。氟、溴、碘原子的最外电子层上也有7个电子，因此，它们的化学性质（如与氢气、水的反应）跟氯有很大的相似性。但是，由于氟、氯、溴、碘原子的核外电子层数依次增多，在化学性质上又表现出一定的递变性。1卤素与氢气的反应氟与氢气的反应比氯与氢气的反应剧烈得多，不需要光照，在暗处就能剧烈化合并发生爆炸，生成的氟化氢很稳定。溴与氢气的反应则不如氯与氢气的反应剧烈，在加热至500时才能较缓慢地发生反应，生成的溴化氢也不如氯化氢稳定。碘与氢气的反应更不容易发生，要在不断加热的条件下才能缓慢进行，而且生成的碘化氢

5、很不稳定，同时发生分解。H2+I2 2HI通常我们把向生成物方向进行的反应叫做正反应，把向反应物方向进行的反应叫做逆反应。像这种在同一条件下，既能向正反应方向进行，同时又能向逆反应方向进行的反应叫做可逆反应。化学方程式里，用两个方向相反的箭头代替等号来表示可逆反应。从卤素与氢气反应的事实可以看出，氟、氯、溴、碘随着核电荷数的增多、原子半径的增大，它们与氢气反应的剧烈程度逐渐减弱，所生成的氢化物的稳定性也逐渐降低。2卤素与水的反应氯气与水的反应在常温下就能进行，生成盐酸和次氯酸。氟遇水则发生剧烈反应，生成氟化氢和氧气。溴、碘与水反应都可以生成相应的氢卤酸和次卤酸，但溴与水的反应比氯气与水的反应更

6、弱一些；碘与水只能微弱地进行反应。氟、氯、溴、碘与水反应的剧烈程度也是随着核电荷数的增多、原子半径的增大而减弱的。3卤素单质间的置换反应在卤素与氢气和水的反应中，已经表现出氟、氯、溴、碘在化学性质上的一些相似性和递变性，现在，再通过卤素单质间的置换反应来比较它们氧化性的相对强弱。【实验4-9】 将少量新制的饱和氟水分别注入盛有NaBr溶液和KI溶液的试管中，用力振荡后，再注入少量四氯化碳，振荡。观察四氯化碳层和水层颜色的变化。【实验410】 将少量澳水注入盛有KI溶液的试管中，用力振荡后，再注入少量四氯化碳。观察四氯化碳层和水层颜色的变化。四氯化碳层和水层颜色的变化，说明氯可以把溴和碘分别从溴

7、化物和碘化物中置换出来；溴可以把碘从碘化物中置换出来。上述各反应的化学方程式分别表示如下：2NaBrCl22NaClBr22KICl2=2KClI22KIBr2=2KBrI2这就是说，在氯、溴、碘这三种元素里，氯的氧化性强于溴，溴的氧化性强于碘。实验证明，氟的氧化性比氯、溴、碘都强，能把氯等从它们的卤化物中置换出来。即氟、氯、溴、碘的氧化性随着核电荷数的增加、原子半径的增大而减弱。从卤素与氢气、水的反应现象的比较，以及卤素单质间的置换反应可以看出，卤素原子结合电子的能力都比较强，都容易得到电子而被还原，它们本身是强氧化剂。所以，卤素是活泼的非金属元素。但是，它们的活动性随着核电荷数的增加及原子

8、半径的增大而减弱。这是由于卤素原子的原子核对外层电子的引力不同而造成的。氟的原子半径小，最外层电子受核的引力强，它得到电子的能力也很强，因此，氟的氧化性很强；碘的原子半径大，最外层电子受核的引力较弱，它得到电子的能力也较弱，因此，碘的氧化性较弱。在卤素中，氟、氯、溴、碘的原子半径依次增大，它们的氧化性也就依次减弱。碘除了具有卤素的一般性质外，还有一种化学特性，即与淀粉的反应。【实验4-11】 在装有少量淀粉溶液的试管中，滴入几滴碘水。观察溶液颜色的变化。从这个实验中，我们可以看到淀粉遇碘呈现出特殊的蓝色。碘的这一特性可以用来检验碘的存在。三卤化银和碘化合物的主要用途卤素的化学性质非常活泼，能与

9、很多单质和化合物反应，因此，含卤化合物的种类非常多。这里只简单介绍几种与日常生活和人体健康有关的卤化银和碘化合物的一些知识。1卤化银【实验4-12】 将少量AgNO3溶液分别滴入盛有NaCl溶液、NaBr溶液和KI溶液的三支试管中，观察并比较三支试管中发生的现象。再向三支试管中各加入少量稀硝酸，观察有什么变化？可以看到，在三支试管里分别有白色、浅黄色、黄色的沉淀生成。而且，这三种沉淀都不溶于稀硝酸。在上述反应中，三支试管里的Cl-、Br-、I-分别与Ag+反应，生成了相应的不溶性卤化银。卤化银都有感光性，在光的照射下会发生分解反应。例如，2AgBr 2AgBr2卤化银的这种感光性质，常被用于制

10、作感光材料。照相用的胶卷和相纸上都有一层药膜，其主要成分就是溴化银。在拍照时，胶片上的溴化银即发生分解反应（即我们常说的感光），用显影剂和定影剂处理后，就可以得到明暗程度跟实物相反的底片。而后使相纸通过底片感光，再经过显影、定影处理，就可得到明暗程度跟实物一致的照片了。在人工控制气象方面，碘化银起着重要的作用。在必要的情况下，向空中播撒碘化银粉末，可达到人工降水（雨、雪）等目的。2碘化合物的主要用途碘酸钾、碘化钾等含碘的化合物，不仅是我们在实验室中常用的化学试剂，而且也能供给人体必不可少的微量元素碘。碘有极其重要的生理作用，在人体中碘的总量约为12mg20mg，其中约1/2分布在甲状腺内。甲状

11、腺内的甲状腺球蛋白是一种含碘的蛋白质，是人体的碘库。一旦人体需要时，甲状腺球蛋白就很快水解为有生物活性的甲状腺素，并通过血液到达人体的各个组织。甲状腺素是一种含碘的氨基酸，它具有促进体内物质和能量代谢、促进身体生长发育、提高神经系统的兴奋性等生理功能。人体中如果缺碘，甲状腺就得不到足够的碘，甲状腺素的合成就会受到影响，使得甲状腺组织产生代偿性增生，形成甲状腺肿（即我们常说的大脖子病）。甲状腺肿等碘缺乏病是世界上分布最广、发病人数最多的一种地方病。我国是世界上严重缺碘的地区，全国有约四亿多人缺碘。1990年9月，71个国家的政府首脑签署了九十年代儿童生存、保护和发展世界宣言和行动计划，把在200

12、0年全球消除碘缺乏病作为主要目标。人体一般每日摄入0.1mg0.2mg碘就可以满足需要。在正常情况下，人们可以通过食物、饮水及呼吸即可摄入所需的微量碘。但在一些地区，由于各种原因，水和土壤中缺碘，食物中的含碘量也较少，造成人体摄碘量少。有些地区由于在食物中含有阻碍人体吸收碘的某些物质，也会造成人体缺碘。碘缺乏病给人类的智力与健康造成了极大的损害，对婴幼儿的危害尤其严重。因为严重缺碘的妇女，容易生出患有克汀病和智力低下的婴儿。克汀病的患儿身体矮小、智力低下、发育不全，甚至痴呆，即使是轻症患儿也多有智力低下的表现。1991年，我国政府向全世界做出了“到2000年在全国消灭碘缺乏病”的庄严承诺。为了

13、防止碘缺乏病，各国都采取了一些措施。例如，提供含碘食盐或其他含碘的食品，食用含碘丰富的海产品等，其中以食用含碘食盐最为方便有效。我国政府为了消除碘缺乏病，在居民的食用盐中均加入了一定量的碘酸钾，以确保人体对碘的摄入量。值得注意的是，人体摄入过多的碘也是有害的，因此，不能认为高碘的食物吃得越多越好，要根据个人的身体情况而定。 阅读变色玻璃 把溴化银（或氯化银）与微量的氧化铜密封在玻璃体内，当玻璃受到太阳光或紫外线照射时，玻璃体内的溴化银就会分解，产生银原子。银原子能吸收可见光区内的光线，当银原子聚集到一定数量时，吸收就变得十分明显，于是无色透明的玻璃就变成灰黑色。将已变色的玻璃放到暗处时，在氧化

14、铜的催化作用下，银原子又会与溴原子结合成溴化银，溴化银中的银离子不吸收光线，因此，玻璃又会变成无色透明。这就是将其称为变色玻璃的缘故。用变色玻璃制作窗玻璃，安装在车辆或建筑物上，可自动调节车辆内或室内的光线，使在烈日下透过的光线变得柔和且有阴凉之感。变色玻璃也可用于制作太阳镜片。 家庭小实验白纸显字 找一张吸水性好的白纸，用淀粉溶液（也可用米汤或面粉糊代替）在纸上写字或作画。待字迹稍干，字、画就难以辨认了，随即用毛笔或棉花沾少量碘酒涂抹在纸上，纸上原来看不到的文字或图画就会显现出来。 习 题 一填空题1通常状况下，卤素单质中_和_是气体，_是液体，_是固体。2卤素原子最外层的电子数都是_个，在

15、化学反应中卤素原子容易得到_个电子。在卤化物中，卤素最常见的化合价是_价。3在卤族元素中，氧化性最强的是_，原子半径最小的是_。4在NaBr溶液中加入AgNO3溶液，产生_色沉淀；加入稀HNO3后，沉淀_；有关反应的离子方程式为_。沉淀经光照后可以变为_色，反应的化学方程式为_。二选择题1下列关于卤族元素的说法中，不正确的是 。A单质的熔点和沸点随核电荷数的增加逐渐升高B单质的颜色随核电荷数的增加逐渐加深C单质的氧化性随核电荷数的增加逐渐增强D氢化物的稳定性随核电荷数的增加逐渐增强2下列物质中，能使淀粉碘化钾溶液变蓝的是 。A氯水 B碘水CKBr D KI3下列物质中，在光照下易分解的是 。A

16、氯水 BNaBrCKI DAgBr4下列物质中，与AgNO3溶液混合后，不能产生黄色沉淀的是 。A碘水 BKI溶液CKCl溶液 DI25向含有NaBr和KI的混合溶液中通入过量的Cl2充分反应。将溶液蒸干，并灼烧所得的物质，最后剩余的固体物质是 。ANaCl和KI BNaCl、KCl和I2CKCl和NaBr DKCl和NaCl6将某元素的单质0.1mol与Cl2充分反应后，生成物的质量比原单质的质量增加了7.1g，这种元素是 。ACu BZnCNa DAl三现有KBr、NaOH、CuCl2、AgNO3四种溶液，分别置于A、B、C、D四支试管中并进行下述实验：1将A、B混合，产生蓝色沉淀。2将A、D混合，产生白色沉淀。3将C、D混合，产生浅黄色沉淀。根据以上现象判断A、B、C、D试管中各是什么溶液，写出有关反应的化学方程式或离子方程式。四在实验室中常用HNO3的质量分数为65、密度为1.4g/cm3的浓硝酸。计算：1此浓硝酸中HNO3的物质的量浓度。2配制100mL3.0 mol/L的硝酸，所需浓硝酸的体积。