現(xiàn)行人教社高中化學(xué)必修一第四章

1、第二節(jié)  鹵族元素  由于氟、氯、溴、碘等元素在原子結(jié)構(gòu)和元素性質(zhì)上具有一定的相似性，因此，將它們統(tǒng)稱為鹵族元素，簡稱鹵素。在這一節(jié)里，我們將從原子結(jié)構(gòu)和元素性質(zhì)的關(guān)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，依氟、氯、溴、碘的順序依次增多。同樣，相應(yīng)地，它們的原子半徑也依氟、氯、溴、碘的順序依次增大，分別為0.071nm，0.099nm，0.114nm和0.133nm。我們知道，元素的性質(zhì)與原子的結(jié)構(gòu)有密切的關(guān)系。那么，鹵族元素原子結(jié)構(gòu)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

2、化合態(tài)形式存在，它們的單質(zhì)可由人工制得。表4-1中列出了鹵族元素單質(zhì)的主要物理性質(zhì)。表4-1  鹵族元素單質(zhì)的物理性質(zhì)元素名稱元素符號核電核數(shù)單質(zhì)顏色和狀態(tài)(常態(tài))密度熔點(diǎn)沸點(diǎn)溶解度(100g水中)氟F9F2淡黃綠色氣體1.69g/L-219.6-188.1與水反應(yīng)氯Cl17Cl2黃綠色氣體3.214g/L-101-34.6226cm3溴Br35Br2深紅棕色液體3.119g/L-7.258.784.16g碘I53I2紫黑色固體4.93g/cm3113.5184.40.029g 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，溴是液體，碘是固體。它們

3、的顏色由淡黃綠色到紫黑色，逐漸變深。氟、氯、溴、碘在常壓下的沸點(diǎn)和熔點(diǎn)也依次逐漸升高?！緦?shí)驗(yàn)4-7】 觀察溴的顏色和狀態(tài)。溴是深紅棕色的液體，很容易揮發(fā)，應(yīng)密閉保存。如果把溴存放在試劑瓶里，需要在瓶中加一些水，以減少揮發(fā)?！緦?shí)驗(yàn)4-8】 觀察碘的顏色、狀態(tài)和光澤。將內(nèi)裝碘晶體且預(yù)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(shí)驗(yàn)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。溴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(jī)溶劑中。醫(yī)療上用的碘酒，就是溶有碘的

4、酒精溶液。二鹵素單質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)討論我們知道，氯的化學(xué)性質(zhì)很活潑，它的原子的最外電子層上有7個電子，在化學(xué)反應(yīng)中容易得到1個電子，形成8個電子的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。氟、溴、碘原子的最外電子層上也有7個電子，因此，它們的化學(xué)性質(zhì)（如與氫氣、水的反應(yīng)）跟氯有很大的相似性。但是，由于氟、氯、溴、碘原子的核外電子層數(shù)依次增多，在化學(xué)性質(zhì)上又表現(xiàn)出一定的遞變性。1鹵素與氫氣的反應(yīng)氟與氫氣的反應(yīng)比氯與氫氣的反應(yīng)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。溴與氫氣的反應(yīng)則不如氯與氫氣的反應(yīng)劇烈，在加熱至500時才能較緩慢地發(fā)生反應(yīng)，生成的溴化氫也不如氯化氫穩(wěn)定。碘與氫氣的反應(yīng)更不容易發(fā)生，要

5、在不斷加熱的條件下才能緩慢進(jìn)行，而且生成的碘化氫很不穩(wěn)定，同時發(fā)生分解。H2+I2 2HI通常我們把向生成物方向進(jìn)行的反應(yīng)叫做正反應(yīng)，把向反應(yīng)物方向進(jìn)行的反應(yīng)叫做逆反應(yīng)。像這種在同一條件下，既能向正反應(yīng)方向進(jìn)行，同時又能向逆反應(yīng)方向進(jìn)行的反應(yīng)叫做可逆反應(yīng)?；瘜W(xué)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(yīng)。從鹵素與氫氣反應(yīng)的事實(shí)可以看出，氟、氯、溴、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(yīng)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(yīng)氯氣與水的反應(yīng)在常溫下就能進(jìn)行，生成鹽酸和次氯酸。氟遇水則發(fā)生劇烈反應(yīng)，生成氟化氫和氧氣。溴、碘與水反應(yīng)都可以生成相應(yīng)的

6、氫鹵酸和次鹵酸，但溴與水的反應(yīng)比氯氣與水的反應(yīng)更弱一些；碘與水只能微弱地進(jìn)行反應(yīng)。氟、氯、溴、碘與水反應(yīng)的劇烈程度也是隨著核電荷數(shù)的增多、原子半徑的增大而減弱的。3鹵素單質(zhì)間的置換反應(yīng)在鹵素與氫氣和水的反應(yīng)中，已經(jīng)表現(xiàn)出氟、氯、溴、碘在化學(xué)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(yīng)來比較它們氧化性的相對強(qiáng)弱?！緦?shí)驗(yàn)4-9】 將少量新制的飽和氟水分別注入盛有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(shí)驗(yàn)410】 將少量澳水注入盛有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

7、碳層和水層顏色的變化，說明氯可以把溴和碘分別從溴化物和碘化物中置換出來；溴可以把碘從碘化物中置換出來。上述各反應(yīng)的化學(xué)方程式分別表示如下：2NaBrCl22NaClBr22KICl2=2KClI22KIBr2=2KBrI2這就是說，在氯、溴、碘這三種元素里，氯的氧化性強(qiáng)于溴，溴的氧化性強(qiáng)于碘。實(shí)驗(yàn)證明，氟的氧化性比氯、溴、碘都強(qiáng)，能把氯等從它們的鹵化物中置換出來。即氟、氯、溴、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。從鹵素與氫氣、水的反應(yīng)現(xiàn)象的比較，以及鹵素單質(zhì)間的置換反應(yīng)可以看出，鹵素原子結(jié)合電子的能力都比較強(qiáng)，都容易得到電子而被還原，它們本身是強(qiáng)氧化劑。所以，鹵素是活潑的非金屬

8、元素。但是，它們的活動性隨著核電荷數(shù)的增加及原子半徑的增大而減弱。這是由于鹵素原子的原子核對外層電子的引力不同而造成的。氟的原子半徑小，最外層電子受核的引力強(qiáng)，它得到電子的能力也很強(qiáng)，因此，氟的氧化性很強(qiáng)；碘的原子半徑大，最外層電子受核的引力較弱，它得到電子的能力也較弱，因此，碘的氧化性較弱。在鹵素中，氟、氯、溴、碘的原子半徑依次增大，它們的氧化性也就依次減弱。碘除了具有鹵素的一般性質(zhì)外，還有一種化學(xué)特性，即與淀粉的反應(yīng)。【實(shí)驗(yàn)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。從這個實(shí)驗(yàn)中，我們可以看到淀粉遇碘呈現(xiàn)出特殊的藍(lán)色。碘的這一特性可以用來檢驗(yàn)碘的存在。三鹵化銀

9、和碘化合物的主要用途鹵素的化學(xué)性質(zhì)非?；顫?，能與很多單質(zhì)和化合物反應(yīng)，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(guān)的鹵化銀和碘化合物的一些知識。1鹵化銀【實(shí)驗(yàn)4-12】 將少量AgNO3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(yīng)中，三支試管里的Cl-、Br-、I-分別與Ag+反應(yīng)，生成了相應(yīng)的不溶性鹵化銀。鹵化銀都有感光性，在光的照射下會發(fā)生分解反應(yīng)。例如，2AgB

10、r 2AgBr2鹵化銀的這種感光性質(zhì)，常被用于整理感光材料。照相用的膠卷和相紙上都有一層藥膜，其主要成分就是溴化銀。在拍照時，膠片上的溴化銀即發(fā)生分解反應(yīng)（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(shí)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(shí)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，向空中播撒碘化銀粉末，可達(dá)到人工降水（雨、雪）等目的。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(shí)驗(yàn)室中常用的化學(xué)試劑，而且也能供給人體必不可少的微量元素碘。碘有極其重要的生理作用，在人體中碘的總量約為1

11、2mg20mg，其中約1/2分布在甲狀腺內(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(dá)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(jìn)體內(nèi)物質(zhì)和能量代謝、促進(jìn)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?。＜谞钕倌[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(yán)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

12、童生存、保護(hù)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(biāo)。人體一般每日攝入0.1mg0.2mg碘就可以滿足需要。在正常情況下，人們可以通過食物、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(yán)重。因?yàn)閲?yán)重缺碘的婦女，容易生出患有克汀病和智力低下的嬰兒?？送〔〉幕純荷眢w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“

13、到2000年在全國消滅碘缺乏病”的莊嚴(yán)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(rèn)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。  閱讀變色玻璃  把溴化銀（或氯化銀）與微量的氧化銅密封在玻璃體內(nèi)，當(dāng)玻璃受到太陽光或紫外線照射時，玻璃體內(nèi)的溴化銀就會分解，產(chǎn)生銀原子。銀原子能吸收可見光區(qū)內(nèi)的光線，當(dāng)銀原子聚集到一定數(shù)量時，吸收就變得十

14、分明顯，于是無色透明的玻璃就變成灰黑色。將已變色的玻璃放到暗處時，在氧化銅的催化作用下，銀原子又會與溴原子結(jié)合成溴化銀，溴化銀中的銀離子不吸收光線，因此，玻璃又會變成無色透明。這就是將其稱為變色玻璃的緣故。用變色玻璃整理窗玻璃，安裝在車輛或建筑物上，可自動調(diào)節(jié)車輛內(nèi)或室內(nèi)的光線，使在烈日下透過的光線變得柔和且有陰涼之感。變色玻璃也可用于整理太陽鏡片。  家庭小實(shí)驗(yàn)白紙顯字  找一張吸水性好的白紙，用淀粉溶液（也可用米湯或面粉糊代替）在紙上寫字或作畫。待字跡稍干，字、畫就難以辨認(rèn)了，隨即用毛筆或棉花沾少量碘酒涂抹在紙上，紙上原來看不到的文字或圖畫就會顯現(xiàn)出來。  習(xí)

15、  題  一填空題1通常狀況下，鹵素單質(zhì)中_和_是氣體，_是液體，_是固體。2鹵素原子最外層的電子數(shù)都是_個，在化學(xué)反應(yīng)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。3在鹵族元素中，氧化性最強(qiáng)的是_，原子半徑最小的是_。4在NaBr溶液中加入AgNO3溶液，產(chǎn)生_色沉淀；加入稀HNO3后，沉淀_；有關(guān)反應(yīng)的離子方程式為_。沉淀經(jīng)光照后可以變?yōu)開色，反應(yīng)的化學(xué)方程式為_。二選擇題1下列關(guān)于鹵族元素的說法中，不正確的是            

16、;                      。A單質(zhì)的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)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(qiáng)D氫化物的穩(wěn)定性隨核電荷數(shù)的增加逐漸增強(qiáng)2下列物質(zhì)中，能使淀粉碘化鉀溶液變藍(lán)的是             

17、                  。A氯水                                 

18、   B碘水CKBr                                      D KI3下列物質(zhì)中，在光照下易分解的是      &

19、#160;                                      。A氯水            &

20、#160;                       BNaBrCKI                         

21、0;              DAgBr4下列物質(zhì)中，與AgNO3溶液混合后，不能產(chǎn)生黃色沉淀的是      。A碘水                          

22、;          BKI溶液CKCl溶液                              DI25向含有NaBr和KI的混合溶液中通入過量的Cl2充分反應(yīng)。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

23、                                                   。ANa

24、Cl和KI                            BNaCl、KCl和I2CKCl和NaBr                  

25、60;       DKCl和NaCl6將某元素的單質(zhì)0.1mol與Cl2充分反應(yīng)后，生成物的質(zhì)量比原單質(zhì)的質(zhì)量增加了7.1g，這種元素是                                 

26、60;