沈阳师范大学：《无机化学》课程教学课件（讲稿）第12章 卤素 The Halogens

第12章卤素Chapter 12The Halogens

第12章 卤 素 Chapter 12 The Halogens

本章基本要求学习内容1.熟悉卤素及其重要化合物的基卤素的通性本化学性质、结构、制备和用途，卤素的单质掌握它们的共性和差异性。卤素的化合物2.熟悉卤素单质和次卤酸及其盐拟卤素发生歧化反应的条件和递变的规律。3.能较熟练地运用元素电势图来判断卤素及其化合物各氧化态间的转化关系

２.熟悉卤素单质和次卤酸及其盐 发生歧化反应的条件和递变的规律。 ３.能较熟练地运用元素电势图来判 断卤素及其化合物各氧化态间的转化 关系。 １.熟悉卤素及其重要化合物的基 本化学性质、结构、制备和用途， 掌握它们的共性和差异性。 本章基本要求 学习内容 卤素的通性 卤素的单质 卤素的化合物 拟卤素

12-1卤素概述1.在周期表中的位置0VAVIAIIIAIVAVIAHe氨2Ne 氯B 硼O氧F氟C碳N氮13Al 铝S硫充|CI氯Ar氩Si 硅P磷4Ga 镓Ge 锗As 砷Se 硒西Br漠Kr氪5In铟Sn 锡Sb锑Te碲I碘其Xe氙6TI 铊Pb 铅PoAtRn氢Bi 铋卤素，希腊文原义为成盐元素

0 ⅢA ⅣA ⅤA ⅥA ⅦA He 氦 2 B 硼 C 碳 N 氮 O 氧 F 氟 Ne 氖 3 Al 铝 Si 硅 P 磷 S 硫 Cl 氯 Ar 氩 4 Ga 镓 Ge 锗 As 砷 Se 硒 Br 溴 Kr 氪 5 In 铟 Sn 锡 Sb 锑 Te 碲 I 碘 Xe 氙 6 Tl 铊 Pb 铅 Bi 铋 Po At 砹 Rn 氡 卤素，希腊文原义为成盐元素 12-1 卤素概述 1.在周期表中的位置

卤素是最活泼的一族非金属元素2、存在形式自然界中化合态形式存在I：智利硝石氯和溴盐：氟盐：萤石（CaF）（Na10）和富集冰晶石（Na3AIF）、磷大量在海水中于海带、海藻灰石（CasF（PO4)3)NaClNaBr中的碘化物口At为放射性元素，其中寿命最长的同位素210At的半衰期为8.3小时。主要由人工合成42He + 2093Bi →2118sAt + 2 1on

2、存在形式 卤素是最活泼的一族非金属元素 -自然界中化合态形式存在 氯和溴盐： 大量在海水中 NaCl、NaBr 氟盐：萤石(CaF2)、 冰晶石(Na3AlF6)、磷 灰石(Ca5F(PO4)3) I：智利硝石 (NaIO3)和富集 于海带、海藻 中的碘化物• At为放射性元素，其中寿命最长的同位素210At的半 衰期为8.3小时。主要由人工合成。 4 2He + 209 83Bi →211 85At + 2 1 0n

3.卤素的性质同周期中非金属性最强氟 (F)碘(1)氯(CI)溴(Br)原子3s23p52s22p54s24p55s25p5价层电子构型结构3.982.962.66电负性（x）3.16非金分子属性/,/ (kJ mol-1)1681125111401008形成1结构E,/ (kJ. moI-1)328349325295-1、0-1、0-1、0多种主要氧化数宏观氧化-1、0+1、+3+1、+3+1、+3p380 态性质+5、+7+7+5、+7+5、比较F、CI的E，如何理解单质F,比CI活泼？不能混淆自由原子的性质与由原子所形成的单质或化合物的性质一原子(单个气态)的活泼性一分子的活泼性p401离能+E或解离能+E+水合能

氟(F) 氯(Cl) 溴(Br) 碘(I) 价层电子构型 2s22p5 3s23p5 4s24p5 5s25p5 电负性(χ) 3.98 3.16 2.96 2.66 I1/(kJ·mol-1) 1681 1251 1140 1008 E1/(kJ·mol-1) 328 349 325 295 主要氧化数 p380 φ -1、0 -1、0 +1、+3 +5、+7 -1、0 +1、+3 +5、+7 -1、0 +1、+3 +5、+7 3.卤素的性质 同周期中非金属性最强 不能混淆自由原子的性质与由原子所形成的单质或化合物的性质 —原子(单个气态)的活泼性 —分子的活泼性 p401 离能+E或解离能+E +水合能 比较F、Cl的E1，如何理解单质F2比Cl2活泼？ 原子 结构 分子 形成 结构 宏观 性质 非金 属性 ↓ 多种 氧化 态

4.成键特征&形成一1氧化数的离子或共价化合物：夺取一个电子X (ns?np5)X-(nsnp°)或共用一对电子形成+1+3，+5，+7氧化数的共价化合物，F电负性大，无正氧化数氯、溴、碘成对的ns?np5电子可以依次被拆开或作为配位电子对而进行成键，因而可以有多种氧化态+1+3+5HCIO、HCIO2、HCIO3、CIO4、IF,、TFs、fCI具有多种氧化数并相差2。VIA族呢？？？

4.成键特征 X（ns2np5 ) 夺取一个电子 X－ (ns2np6 ) 或共用一对电子 形成+1,+3,+5,+7氧化数的共价化合物。 形成-1氧化数的离子或共价化合物： 氯、溴、碘成对的ns2np5电子可以依次被拆开或作为 配位电子对而进行成键，因而可以有多种氧化态 HClO、HClO2、HClO3、ClO4 -、IF7、IF5、ICl3 +1 +3 +5 +7 +7 +5 +3 F电负性大，无正氧化数 具有多种氧化数并相差2。ⅥA族呢？？？

具有多种氧化数并相差2偶数族元素的氧化数为偶数奇数族元素的氧化数为奇数npnpns业11E+2ns业业1E业业拆开1对电子+4↑1↑↑ t1+3t1↑↑ tttttt↑ ↑+6111ttt1+5ndnsnpndnsnpVIA奇数族VIA偶数族

具有多种氧化数并相差2 奇数族元素的氧化数为奇数 ⅦA奇数族 E ns np 拆开1对电子 ns np nd +3 +5 ⅥA偶数族 偶数族元素的氧化数为偶数 E ns np +2 ns np nd +4 +6

5.F的特殊性(b)600?F的电负性最大无正氧化值，但其(a)FOB(ow)a400电子亲和能却小于ClC200键解离焰F-F159X0键也低于 CI-CI2430.60.81.00.41 /(R/A)(a)C-X键，(b)H-X键，(c)X-X键的解离能因为F原子体积太小价层电子间有较强的排斥力一一致使键变弱的缘故。此现象在N、O族中也存在2周期特殊性

因为 F 原子体积太小——价层电子间有较强 的排斥力——致使键变弱的缘故。 此现象在 N、O 族中也存在——2周期特殊性 (a)C-X键，(b)H-X键，(c)X-X键的解离能 5. F的特殊性 F的电负性最大 无正氧化值，但其 电子亲和能却小于 Cl  F-F159 键解离焓 也低于 Cl-Cl243 键

元素性质小结卤素元素在每一周期中，原子半径最小，电离能最大，电子亲合能最小，电负性最大。一一都是活泼的非金属元素。卤素和同周期元素相比较，其非金属是最强的。在族内，元素的性质相似；而且规律性变化从F一I：原子半径↑，电离能I，电负性，非金属性。本族，氧化还原化学是重点

在族内，元素的性质相似；而且规律性变化—— 从F→I：原子半径↑，电离能↓，电负性↓，非金属 性↓。 元素性质小结 卤素元素在每一周期中，原子半径最小，电离能 最大，电子亲合能最小，电负性最大。——都是活 泼的非金属元素。卤素和同周期元素相比较，其非 金属是最强的。 本族，氧化还原化学是重点

自由能一氧化态图8.4.3在某pH下(一般pH=0或pH=14两种介质)，以某元素的各氧化态为横坐标，以其单质分别氧化或还原成各氧化态时的自由能变为纵坐标所作成的图锰的自由能一一氧化态图的制作MnO-+0.558-MnO,2-_2.26=MnO,-0.95=Mn3+ +1.541Mn2+-1.185MnpH=0介质，单质锰和锰的各种氧化态组成电对计算出各电对的电极电势102023/3/13

2023/3/13 10 ● 在某pH下(一般pH=0或pH=14两种介质)，以某元 素的各氧化态为横坐标，以其单质分别氧化或还原成 各氧化态时的自由能变为纵坐标所作成的图 MnO4 - +0.558 MnO4 2- 2.26 MnO2 0.95 Mn3+ +1.541 Mn2+ -1.185 Mn 8.4.3 自由能—氧化态图 锰的自由能—氧化态图的制作 ● pH=0介质，单质锰和锰的各种氧化态组成电对 ● 计算出各电对的电极电势