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高中化學知識點規律大全
——鹵素
1.氯氣
[氯氣的物理性質]
(1)常溫下，氯氣為黃綠色氣體．加壓或降溫后液化為液氯，進一步加壓或降溫則變成固態氯．(2)常溫下，氯氣可溶于水(1體積水溶解2體積氯氣)．(3)氯氣有毒并具有強烈的刺激性，吸入少量會引起胸部疼痛和咳嗽，吸入大量則會中毒死亡．因此，實驗室聞氯氣氣味的正確方法為：用手在瓶口輕輕扇動，僅使少量的氯氣飄進鼻孔．
[氯氣的化學性質]
畫出氯元素的原子結構示意圖：
氯原子在化學反應中很容易獲得1個電子．所以，氯氣的化學性質非常活潑，是一種強氧化劑．
(1)與金屬反應：Cu + C12CuCl2
實驗現象：銅在氯氣中劇烈燃燒，集氣瓶中充滿了棕黃色的煙．一段時間后，集氣瓶內壁附著有棕黃色的固體粉末．向集氣瓶內加入少量蒸餾水，棕黃色固體粉末溶解并形成綠色溶液，繼續加水，溶液變成藍色．
2Na + Cl22NaCl 實驗現象：有白煙產生．
說明 ①在點燃或灼熱的條件下，金屬都能與氯氣反應生成相應的金屬氯化物．其中，變價金屬如(Cu、Fe)與氯氣反應時呈現高價態(分別生成CuCl2、FeCl3)．
②在常溫、常壓下，干燥的氯氣不能與鐵發生反應，故可用鋼瓶儲存、運輸液氯．
③“煙”是固體小顆粒分散到空氣中形成的物質．如銅在氯氣中燃燒，產生的棕黃色的煙為CuCl2晶體小顆粒；鈉在氯氣中燃燒，產生的白煙為NaCl晶體小顆粒；等等．
(2)與氫氣反應． H2 + Cl2 2HCl
注意 ①在不同的條件下，H2與C12均可發生反應，但反應條件不同，反應的現象也不同．點燃時，純凈的H2能在C12中安靜地燃燒，發出蒼白色的火焰，反應產生的氣體在空氣中形成白霧并有小液滴出現；在強光照射下，H2與C12的混合氣體發生爆炸．
②物質的燃燒不一定要有氧氣參加．任何發光、發熱的劇烈的化學反應，都屬于燃燒．如金屬銅、氫氣在氯氣中燃燒等．
③“霧”是小液滴懸浮在空氣中形成的物質；“煙”是固體小顆粒分散到空氣中形成的物質．要注意“霧”與“煙”的區別．
④H2與Cl2反應生成的HCl氣體具有刺激性氣味，極易溶于水．HCl的水溶液叫氫氯酸，俗稱鹽酸．
(3)與水反應．
化學方程式： C12 + H2O ＝HCl + HClO 離子方程式： Cl2 + H2O ＝H＋ + Cl－ + HClO
說明 ①C12與H2O的反應是一個C12的自身氧化還原反應．其中，Cl2既是氧化劑又是還原劑，H2O只作反應物．
②在常溫下，1體積水能溶解約2體積的氯氣，故新制氯水顯黃綠色．同時，溶解于水中的部分C12與H2O反應生成HCl和HClO，因此，新制氯水是一種含有三種分子(C12、HClO、H2O)和四種離子(H＋、Cl－、ClO－和水電離產生的少量OH－)的混合物．所以，新制氯水具有下列性質：酸性(H＋)，漂白作用(含HClO)，Cl－的性質，C12的性質．
③新制氯水中含有較多的C12、HClO，久置氯水由于C12不斷跟H2O反應和HClO不斷分解，使溶液中的C12、HClO逐漸減少、HCl逐漸增多，溶液的pH逐漸減小，最后溶液變成了稀鹽酸，溶液的pH＜7．
④C12本身沒有漂白作用，真正起漂白作用的是C12與H2O反應生成的HClO．所以干燥的C12不能使干燥的有色布條褪色，而混有水蒸氣的C12能使干燥布條褪色，或干燥的C12能使濕布條褪色．
⑤注意“氯水”與“液氯”的區別，氯水是混合物，液氯是純凈物．
(4)與堿反應．常溫下，氯氣與堿溶液反應的化學方程式的通式為：
氯氣 + 可溶堿 → 金屬氯化物 + 次氯酸鹽 + 水．重要的反應有：
C12 + 2NaOH＝NaCl + NaClO + H2O或Cl2 + 2OH－＝Cl－ + ClO－ + H2O
該反應用于實驗室制C12時，多余Cl2的吸收（尾氣吸收）．
2Cl2 + 2Ca(OH)2 ＝Ca(C1O)2 ＋CaCl2 + 2H2O
說明 ①Cl2與石灰乳[Ca(OH)2的懸濁液]或消石灰的反應是工業上生產漂粉精或漂白粉的原理．漂粉精和漂白粉是混合物，其主要成分為Ca(ClO)2和CaCl2，有效成分是Ca(C1O)2
②次氯酸鹽比次氯酸穩定．
③漂粉精和漂白粉用于漂白時，通常先跟其他酸反應，如：
Ca(ClO)2+2HCl＝CaCl2+2HClO
④漂粉精和漂白粉露置于潮濕的空氣中易變質，所以必須密封保存．有關反應的化學方程式為：Ca(ClO)2 + CO2 + H2O ＝CaCO3↓+ 2HClO 2HClO2HCl + O2↑
由此可見，漂粉精和漂白粉也具有漂白、消毒作用．
[氯氣的用途]
①殺菌消毒；②制鹽酸；⑧制漂粉精和漂白粉；④制造氯仿等有機溶劑和各種農藥．
[次氯酸]
①次氯酸(HClO)是一元弱酸(酸性比H2CO3還弱)，屬于弱電解質，在新制氯水中主要以HClO分子的形式存在，因此在書寫離子方程式時應保留化學式的形式．
②HClO不穩定，易分解，光照時分解速率加快．有關的化學方程式為：
2HClO ＝2H＋ + 2Cl－ + O2↑，因此HClO是一種強氧化劑．
③HClO能殺菌．自來水常用氯氣殺菌消毒(目前已逐步用C1O2代替)．
④HClO能使某些染料和有機色素褪色．因此，將Cl2通入石蕊試液中，試液先變紅后褪色．
[氯氣的實驗室制法]
(1)反應原理：實驗室中，利用氧化性比C12強的氧化劑[如MnO2、KMnO4、KClO3、Ca(ClO)2等]將濃鹽酸中的Cl－氧化來制取C12。例如：
MnO2 + 4HCl(濃) MnCl2 + C12↑+ 2H2O
2KMnO4 + 16HCl(濃) = 2KCl + 2MnCl2 + 5Cl2↑+ 8H2O
(2)裝置特點：根據反應物MnO2為固體、濃鹽酸為液體及反應需要加熱的特點，應選用“固 + 液加熱型”的氣體發生裝置．所需的儀器主要有圓底燒瓶(或蒸餾燒瓶)、分液漏斗、酒精燈、雙孔橡膠塞和鐵架臺(帶鐵夾、鐵圈)等．
(3)收集方法：氯氣溶于水并跟水反應，且密度比空氣大，所以應選用向上排氣法收集氯氣．此外，氯氣在飽和NaCl溶液中的溶解度很小，故氯氣也常用排飽和食鹽水的方法收集，以除去混有的HCl氣體．因此在實驗室中，要制取干燥、純凈的Cl2，常將反應生成的C12依次通過盛有飽和NaCl溶液和濃硫酸的洗氣瓶．
(4)多余氯氣的吸收方法：氯氣有毒，多余氯氣不能排放到空氣中，可使用NaOH溶液等強堿溶液吸收，但不能使用石灰水，因為Ca(OH)2的溶解度較小，不能將多余的氯氣完全吸收．
(5)應注意的問題：
①加熱時，要小心地、不停地移動火焰，以控制反應溫度．當氯氣出來較快時，可暫停加熱．要防止加強熱，否則會使濃鹽酸里的氯化氫氣體大量揮發，使制得的氯氣不純而影響實驗．
②收集氯氣時，導氣管應插入集氣瓶底部附近，這樣收集到的氯氣中混有的空氣較少．
③利用濃鹽酸與足量的MnO2共熱制取C12時，實際產生的C12的體積總是比理論值低．主要原因是：隨著反應不斷進行，濃鹽酸會漸漸變稀，而稀鹽酸即使是在加熱的條件下也不能與MnO2反應．
[Cl－的檢驗]
方法 向待檢溶液中加入AgNO3溶液，再加入稀HNO3，若產生白色沉淀，則原待檢液中含有C1－．
注意 (1)不能加入鹽酸酸化，以防止引入C1－（若酸化可用稀HNO3）．
(2)若待檢液中同時含有SO42—或SO32—時，則不能用HNO3酸化的AgNO3溶液來檢驗Cl－，因為生成的Ag2SO4也是不溶于稀HNO3的白色沉淀(SO32－能被HNO3氧化為SO42－)．
2．鹵族元素
[鹵族元素] 簡稱鹵素．包括氟(F)、氯(C1)、溴(Br)、碘(I)和放射性元素砹(At)．在自然界中鹵素無游離態，都是以化合態的形式存在．
[鹵素單質的物理性質]
顏色
狀態
(常態)
熔點、沸點
溶解度(水中)
密度
F2
淺黃綠色
淺
深
氣體
低
高
降
低
小
大
Cl2
黃綠色
氣體
部分溶于水，并與水發生不同程度反應
Br2
深紅棕色
液體
易揮發
I2
紫黑色
固體
升華
說明 (1)實驗室里，通常在盛溴的試劑瓶中加水(即“水封”)，以減少溴的揮發．
(2)固態物質不經液態而直接變成氣態的現象，叫做升華．升華是一種物理變化．利用碘易升華的性質，可用來分離、提純單質碘．
(3)Br2、I2較難溶于水而易溶于如汽油、苯、四氯化碳、酒精等有機溶劑中．醫療上用的碘酒，就是碘(溶質)的酒精(溶劑)溶液．利用與水互不相溶的有機溶劑可將Br2、I2從溴水、碘水中提取出來(這個過程叫做萃取)．
[鹵素單質的化學性質]
(1)鹵素的原子結構及元素性質的相似性、遞變性．
氟F
氯Cl
溴Br
碘I
核電荷數
9
17
35
53
原子結構的相似性
最外層上的電子數都是7個
鹵素化學性質的相似性
①氟只有－1價，其余鹵素有－l、+1、+3、+5、+7價②單質都具有強氧化性，是強氧化劑③單質均能與H2化合生成鹵化氫氣體，與金屬單質化合生成金屬鹵化物④單質都能與水、強堿反應，Br2、I2的反應與C12類似
原子結構的遞變性
核電荷數
電子層數
少 多
原子半徑
小 大
化學性質的遞變 性
原子得電子能力
強 弱
單質的氧化性
單質與氫氣化合
易 難
單質與水反應
劇烈 緩慢(微弱)
對應陰離子的還原性
弱 強
(2)鹵素單質與氫氣的反應．
F2
Cl2
Br2
I2
與H2化合的條件
冷、暗
點燃或光照
500℃
持續加熱
反應情況
爆炸
強光照射時爆炸
緩慢化合
緩慢化合，生成的HI同時分解
產生鹵化氫
的穩定性
HF＞HCl＞HBr＞HI
(3)鹵素單質與水的反應．
①2F2 + 2H2O ＝4HF + O2(置換反應)
注意：將F2通入某物質的水溶液中，F2先跟H2O反應．如將F2通入NaCl的水溶液中，同樣發生上述反應，等等．
②X2 + H2O = HX + HXO (X＝C1、Br、I)．
(4)鹵素單質間的置換反應．
2NaBr + C12(新制、飽和) = 2NaCl + Br2 2Br－ + C12 = 2C1－ + Br2
說明 加入CCl4并振蕩后，液體分層．上層為含有NaCl的水層，無色；下層為溶有Br2的CCl4層，顯橙色．
2NaI + C12(新制、飽和) ＝2NaCl + I2 2I－ + Cl2 ＝2C1－ + I2
說明 ①加入CCl4并振蕩后，液體分層．上層為含有NaI的水層，無色；下層為溶有I2的CCl4層，顯紫紅色．
②將反應后的溶液加熱蒸干灼燒，生成的I2升華，故殘留的固體為NaCl(C12足量時)或NaCl和NaI的混合物(C12不足量時)．
2NaI + Br2 ＝2NaBr + I2 2I－ + Br2 ＝2Br－ + I2
說明 ①加入CCl4并振蕩后，液體分層．上層為含有NaBr的水層，無色，下層為溶有I2的CCl4層，顯紫紅色．
②將反應后的溶液加熱蒸干灼燒，生成的I2升華，故殘留的固體為NaBr(Br2足量時)或NaBr和NaI(Br2不足量時)．
F2 + NaX(熔融) ＝2NaF + X2 (X＝C1、Br、I)
注意 將F2通入含Cl－、Br－或I－的水溶液中，不是發生鹵素間的置換反應，而是F2與H2O反應．
(5)碘單質(I2)的化學特性．I2 + 淀粉溶液 → 藍色溶液
說明 ①利用碘遇淀粉變藍的特性，可用來檢驗I2的存在．
②只有單質碘(I2)遇淀粉才顯藍色，其他價態的碘無此性質．例如，向NaI溶液中滴加淀粉，溶液顏色無變化．若再滴加新制氯水，因有I2被置換出來，則此時溶液顯藍色．
[可逆反應] 向生成物方向進行的反應叫正反應；向反應物方向進行的反應叫逆反應．在同一條件下，既能向正反應方向進行，同時又能向逆反應方向進行的反應，叫做可逆反應．
說明 (1)判斷一個反應是否是可逆反應，必須滿足兩個條件：①在同一條件下；②正、逆反應同時進行．如H2 + I22HI，生成的HI在持續加熱的條件下同時分解，故該反應為可逆反應．而如：2H2 + O2 2H2O 2H2O 2H2↑+ O2↑ 這兩個反應就不是可逆反應．
(2)在化學方程式中，用可逆符號“”表示可逆反應．
[鹵化銀]
AgF
AgCl
AgBr
AgI
顏 色
白色
白色
淺黃色
黃色
逐 漸 加 深
溶解性
易溶于水
難溶于水，也難溶于稀HNO3
感光性
見光分解：2AgX 2Ag + X2 (X＝Cl、Br、I)
用 途
①檢驗X－：Ag＋ + X－＝AgX↓(試劑為AgNO3溶液和稀HNO3)
②制作感光材料(常用AgBr) ③AgI用于人工降雨
[碘的化合物] 碘的化合物有KIO3(碘酸鉀)、KI等．人體中的碘主要存在于甲狀腺內，人體如果缺碘，就會患甲狀腺腫癥(大脖子病)．為防止碘缺乏病，最為方便、有效的方法就是食用加碘鹽，通常加入的是碘酸鉀．
3．物質的量應用于化學方程式的計算
(1)原理：化學方程式中各物質的化學計量數之比，可以表示各物質的：
①微粒數之比；②物質的量之比；③同溫、同壓下氣體的體積之比；④并可計算質量之比。例如：
2CO ＋ O2 ＝ 2CO2
化學計量數比 2 ∶ 1 ∶ 2
物質的量比 2mol ∶ 1mol ∶ 2mol
同溫、同壓下氣體體積比 2體積 ∶ 1體積 ∶ 2體積
標準狀況下的體積比 2×22.4L ∶ 1×22.4L ∶ 2×22.4L
質量比 2×28g ∶ 1×32g ∶ 2×44g
(2)注意點：物質的量應用于化學方程式的計算時，同一物質的物理量的單位要保持一致，不同物質的物理量的單位要相互對應，即單位的使用要“上下一致、左右相當”．

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