卤族元素的元素特性
原子结构特征
最外层电子数相同,均为7个电子,由于电子层数不同,原子半径不同,从F～I原子半径依次增大,因此原子核对最外层的电子的吸引能力依次减弱,从外界获得电子的能力依次减弱,单质的氧化性减弱。
相似性
卤素的化学性质都很相似,它们的最外电子层上都有7个电子,有取得一个电子形成稳定的八隅体结构的卤离子的倾向,因此卤素都有氧化性,原子半径越小,氧化性越强,因此氟是单质中氧化性最强者。除F外,卤素的氧化态为+1、+3、+5、+7,与典型的金属形成离子化合物,其他卤化物则为共价化合物。卤素与氢结合成卤化氢,溶于水生成氢卤酸。
2F2(g)+2H2O(l)=4HF(aq)+O2(g)X2(g)+H2O(l)⇌HX(aq)+HXO(aq) X=表示Cl Br I
卤素之间形成的化合物称为互卤化物,如ClF₃(三氟化氯)、ICl(氯碘化合物)。卤素还能形成多种价态的含氧酸,如HClO、HClO₂、HClO₃、HClO₄。卤素单质都很稳定,除了I₂以外,卤素分子在高温时都很难分解。卤素及其化合物的用途非常广泛。例如,我们每天都要食用的食盐,主要就是由氯元素与钠元素组成的氯化物,并且还含有有少量的MgCl₂。
递变性
单质的物理递变性:从F2到I2,颜色由浅变深;状态由气态、液态到固态;熔沸点逐渐升高;密度逐渐增大;溶解性逐渐减小。
单质氧化性:F2>Cl2>Br2>I2
阴离子还原性:F-<Cl-<Br-<I-
卤素单质的毒性,从F开始依次降低。
另外,卤素的化学性质都较活泼,因此卤素只以化合态存在于自然界中。
氢化物沸点有所不同:HF>HI>HBr>HCl,原因是HF有氢键沸点最高,其他随分子量变大分子间作用力增大,沸点升高
物质 | 条件 | 特殊现象 | 产物稳定性 | 化学方程式 |
F2 | 暗处 | 剧烈化合并发生爆炸 | 很稳定 | H2(g)+F2(g)= 2HF(g) |
Cl2 | 光照或点燃 | ——————— | 较稳定 | H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)(点燃或光照) |
Br2 | 加热 | ——————— | 稳定性差 | H2(g)+Br2(g)= 2HBr(g)(加热) |
I2 | 不断加热 | 缓慢反应 | 不稳定 | H2(g)+I2(g)=2HI(g)(不断加热) |
结论:随着核电荷数的增加,卤素单质与H2反应变化:F2、Cl2、Br2、I2
①剧烈程度:逐渐减弱 ②生成HX的稳定性:与氢反应的条件不同,生成的气体氢化物的稳定性不同, HF>HCl>HBr>HI。
无氧酸的酸性不同:HI>HBr>HCl>HF。
氯气难溶于饱和氯化钠溶液,而碘易溶于碘化钾溶液(生成I3-)
注意:萃取和分液的概念
·在溴水中加入四氯化碳振荡静置有何现象?(分层,下层橙红色上层无色)
·在碘水中加入煤油振荡静置有何现象?(分层,上层紫红色,下层无色)
