第二章 卤素
一、知识梳理 （一）卤族元素 1、原子结构
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，按氟、氯、溴、碘的顺序依次增多，另外它们的原子半径也随着核电荷数的增加而依次增大(如右图)。
2、物理性质
卤素在自然界中均以化合态存在，其单质可由人工制取。卤素单质都是双原子分子，有刺激性气味。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，它们在常压下的沸点和熔点也逐渐升高。卤素单质都具有毒性。其主要物理性质见下表。
【实验回顾1】向两个分液漏斗中分别加入3mL稀溴水和稀碘水，观察它们的颜色。然后再分别加入2mL四氯化碳，振荡，静置片刻，观察现象。然后将分液漏斗架在铁架台的铁圈上，下面放一烧杯，打开分液漏斗的旋塞进行分液，将分层后的下层液体流入烧杯中后立即关闭旋塞。
【现象及原理】溴水一般呈橙黄色，碘水一般呈浅黄色。加人四氯化碳后，由于四氯化碳与水互不相溶，原溶液和四氯化碳有明显的分层现象，并且由于四氯化碳密度大，在下层。振荡，并静置片刻后可以观察到溴水、碘水的颜色变浅，而原来无色的四氯化碳分别变成橙红色和紫红色。这是因为溴和碘在四氯化碳中的溶解度比在水中大，所以从水溶剂中转移到有机溶剂中。
像这种利用溶质在互不相溶的溶剂里溶解度不同的性质，用一种溶剂把溶质从它与另一种溶剂所组成的溶液里提取出来的方法叫做萃取。四氯化碳等难溶于水的有机溶剂可以将卤素单质从水溶液中分离出来。在生产和科学研究上，这是一种常用的分离物质的方法。
【归纳】
⑴溴是一种深棕红色的液体，在空气中会迅速挥发成红棕色的溴蒸气，因此在存放溴的试剂瓶里通常需加入少量水以减少其挥发。溴是非金属中唯一的液态单质，有毒，有刺激性气味，对橡胶有腐蚀性。
⑵在通常状况下，碘是一种紫黑色的固体，它的蒸气呈紫红色，有毒。碘在加热时，可以不经过熔化就直接变成紫红色的蒸气，蒸气遇冷重新凝结成固体。这种固态物质不经过液态而直接变成气态的现象叫做升华。 ⑶碘的酒精溶液称为碘酒，常用于消毒杀菌。
⑷氯、溴、碘在水中的溶解度较小，但在四氯化碳、酒精等有机溶剂中的溶解度却要大得多。
⑸卤素单质在不同溶剂中能显示不同颜色，如下表所示。
3、化学性质
氟、氯、溴、碘最外电子层上都有7个电子，容易获得1个电子而形成稳定结构，因此它们的化学性质具有很大的相似性。
随着核电荷数的增加以及电子层数的增多，卤素的原子半径逐渐增大，原子得电子能力逐渐减弱，活泼性(氧化性)也随之减弱；另一方面，对卤素阴离子来说，随着核电荷数的增加，卤素阴离子的半径也增大，离子失电子的能力(还原性)便逐渐增强。
（1）卤素跟金属反应
氟、溴、碘和氯一样都能跟金属反应，生成金属卤化物。氟气是最活泼的非金属单质，能和几乎所有的金属直接反应，且反应都十分剧烈。碘虽然也能和大多数金属直接化合，但碘和锌的反应就已经需要催化剂了。
Zn+IH2 ??2O??ZnI2
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（2）卤素跟氢气反应
卤素都能与氢气化合，但是化合所需的条件以及生成的气态氢化物的稳定性各不相同。
由上表中所列的卤素与氢气的反应事实可以看出，随着核电荷数的增加，卤素单质跟氢气的化合越来越困难，所生成的氢化物的也越来越不稳定，即气态氢化物的稳定性逐渐降低：HF>HCl>HBr>HI （3）卤素跟水反应
氟气和水相遇，即使在常温下黑暗的地方，也会剧烈反应，置换出氧气。 2F2+2H2O→4HF+O2↑
溴、碘与水反应的形式和氯气相同，如下所示：
X2+H2O垐噲??HX+HXO
反应均生成相应的氢卤酸和次卤酸，只是按照氯、溴、碘的顺序，反应程度渐弱。在反应中，卤素单质既作氧化剂，又作还原剂。像这种同一物质中同二元素的原子既发生氧化反应又发生还原反应，我们把它称之为歧化反应。(4)卤素间的置换反应
比较活泼的非金属单质在一定条件下能够置换出较不活泼的非金属单质。我们可以根据卤素单质之间的置换反应来比较它们活泼性的相对强弱。
【实验回顾2】将少量新制的饱和氯水分别注入盛有NaBr溶液和KI溶液的试管中，用力振荡后，再加入少量四氯化碳，振荡。观察四氯化碳层和水层颜色的变化。
将少量溴水注入盛有KI溶液的试管中，用力振荡后，再加入少量四氯化碳，振荡。观察四氯化碳层和水层颜色的变化。
【原理】氯可以把溴和碘分别从溴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。反应方程式如下所示：
C12+2NaBr→Br2+2NaCl C12+2KI→I2+2KCl Br2+2KI→I2+2KBr
由此可见，对于氯、溴、碘单质而言，氯的氧化性最强，溴的氧化性强于碘。氟的氧化性比氯还强，能把氯等从它们的卤化物中置换出来。因此随着核电荷数的增加，从氟到碘，卤素单质的氧化性逐渐减弱：F2>C12>Br2>I2，离子的还原性逐渐增强：F-
碘除了表现出卤素的一般性质之外，还有一种特性，即与淀粉的反应。
【实验回顾3】取两支试管，各加入少量的淀粉溶液，向其中一支试管滴入几滴碘水，向另一支试管中滴入几滴碘化钾溶液，观察现象。
【现象及原理】可以看到碘单质能使淀粉溶液变蓝色，碘的化合物却不能。淀粉溶液遇碘会显色。此反应称为碘的显色反应。我们可利用碘的显色反应来检验碘单质的存在。 ⑸卤素单质化学性质的变化规律
（二）卤离子的检验
【实验回顾4】取两支试管分别加入溴化钠溶液、碘化钾溶液2mL，各加入硝酸银溶液2～3滴，观察现象，再分
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别加入0．5mL稀硝酸，观察试管内是否有变化?
【现象及原理】在溴化钠和碘化钾溶液中加入硝酸银时，分别生成浅黄色的溴化银和黄色的碘化银沉淀。 NaBr+AgNO3→NaNO3+AgBr↓(浅黄色)
KI+AgNO3→KNO3+AgI↓(黄色)
溴化钠跟硝酸银反应的实质是硝酸银溶液中的Ag+和溴化钠中的Br-反应，生成难溶于水的溴化银。
Ag++Br-→AgBr↓
同样道理，碘化钾跟硝酸银反应的实质是Ag+和I-反应，生成碘化银沉淀。 Ag++I-→AgI↓
溴化银和碘化银既不溶于水，也不溶于酸，加入稀硝酸时沉淀不溶解。某些银盐如Ag2SO4(白色)、Ag2CO3(白色)、Ag3PO4(黄色)与卤化银颜色相近，但它们虽然不溶于水，却会与稀硝酸反应，因此我们可以用硝酸银和稀硝酸检验卤离子的存在。
卤离子的检验归纳
离子 检验试剂 主要实验现象 有关反应方程式 F? Cl? Br? I? （三）萃取
1、原理：利用溶质在两种互不相溶的溶剂里溶解度的不同，用一种溶剂把溶剂把溶质从另一种溶剂中提取出来。 2、操作步骤：①混合振荡；②静置分层；③分液。 3、注意事项
? 萃取剂必须具备三点：①萃取剂和原溶剂互不混溶；②萃取剂和溶质互不发生反应；③溶质在萃取剂中的
溶解度远大于在原溶剂中的溶解度。
? 萃取常在分液漏斗中进行，分液是萃取操作中的一个步骤。分液时，打开分液漏斗的活塞，将下层液体从
下口放出，当下层液体刚好放完时立即关闭活塞，不要让上层液体从下口流出，上层液体从分液漏斗上口倒出。
4、溴和碘在不同情况下的各种颜色 溶液 颜色 溶液 颜色 饱和溴水 稀溴水 溴在苯、四氯化碳等有机溶剂中 碘的水溶液 碘的酒精溶液 碘的四氯化碳溶液 碘的苯溶液
（四）卤素及其化合物的用途
卤素的化学性质非常活泼，能跟很多单质、化合物发生化学反应，因此，卤化物非常多。卤素及其化合物由于
具有众多特性，用途非常广泛。如氯化银、溴化银、碘化银具有感光性，见光后会发生如下反应：
2AgCl??光照??2Ag+C12 2AgBr??光照??2Ag+Br2 2AgI??光照??2Ag+I2 利用这种性质，卤化银常用来制作胶卷和感光纸等，常用的变色镜里也含有卤化银，碘化银则常用于人工降雨、人工降雪。 二、典型例题
【例l】实验室保存下列试剂，有错误的是( ) A．浓盐酸易挥发，盛在无色密封的玻璃瓶中
B．氟化氢水溶液有剧毒，盛放在磨口玻璃瓶中 c．碘易升华，保存在盛有水的棕色试剂瓶中 D．液溴易挥发，盛放在用水密封的棕色试剂瓶中 【例2】下列说法不符合递变规律的是( ) A．F2、Cl2、Br2、I2的氧化性逐渐减弱 B．HF、HCl、HBr、HI的热稳定性逐渐减弱 C．F-、Cl-、Br-、I-的还原性逐渐增强
D．HF、HCl、HBr、HI水溶液的酸性逐渐减弱
【例3】甲、乙、丙三种溶液中各含有一种X- (X-为Cl-、Br-、I-)，向甲中加入淀粉溶液和氯水，则溶液变橙色，再加丙溶液，溶液无明显变化，则甲、乙、丙依次含有( )
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8 第二章 卤素(学生版)
