第二节卤族元素
（一）网上课堂
1．本讲主要内容
①掌握卤素单质的重要物理性质及递变规律，溴、碘单质的特性及它们在水中、有机溶剂中的溶解性和颜色。
②掌握卤素的原子结构以及单质化学性质的相似性和递变性。
③掌握Cl-，Br-，I-的检验方法。了解一些重要化合物的性质、用途。
④掌握萃取和分液操作的方法和实验原理。
2．学习指导
一．卤素的原子结构和它们的单质的物理性质:
卤素的原子最外层都有7个电子，易得一个电子成稳定结构。得到电子的能力，从F→I，随着原子序数的递增，电子层数增多，原子半径增大，能力减弱。
原子得到电子的能力，是由其单质在化学反应中获得电子，被还原成卤离子表现出来的，所以我们称其为单质的氧化性，由F2→I2逐渐减弱。
卤素在自然界中以化合态存在，单质均为双原子分子。按F2、Cl2、Br2、I2的顺序，颜色依次加深，密度依次增大，熔沸点依次升高。其溶解性：F2与水发生剧烈反应（2F2+2H2O=4HF+O2），Cl2、Br2、I2在水中溶解度依次减小，反应程度依次减小。它们溶于水的颜色分别是：氯水呈浅黄绿色，溴水浓度大呈红色，浓度小呈橙黄色，碘水呈棕黄色。它们都易溶于有机溶剂，如CCl4、苯、CS2、汽油等。
实验室保存液溴的方法是密封在带水封的磨口细口瓶中；碘易升华。
二．卤素单质的化学性质:
1．相似性：
除F外最高正价为+7价，其最高价氧化物对应的水化物HXO4均为酸；都能与水作用；都能形成气态氢化物HX。
2．递变性：
从F→I，①单质的氧化性依次减弱；②卤素离子（X-）的还原性依次增强；③单质与水的反应程度依次减小；④气态氢化物的稳定性依次减弱；⑤卤化氢的酸性逐渐增强。
3．特殊性：
氟无正化合价，氟无含氧酸；氟不能把氯、溴、碘从其卤化物溶液中置换出来；氢氟酸是弱酸，能腐蚀玻璃SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O，常盛放在塑料瓶中。
碘单质（I2）遇淀粉变蓝色，它们互为鉴别试剂，用以检验I2或淀粉的存在。
氟跟稀有气体中的氙、氪等起反应，生成氙、氪的氟化物：XeF2、XeF4、XeF6、KrF2等，它们都是白色固体。
三．卤素的几种化合物:
1．卤化银:
氟化银（AgF）易溶于水，无感光性。而AgCl（白）、AgBr（浅黄）、AgI（黄）既不溶于水又不溶于稀HNO3，这一性质常用于卤离子的检验。这些AgX有感光性，见光会发生分解反应。AgI还可用于人工降雨。
2．碘化物:
碘酸钾、碘化钾等碘的化合物是碘盐中含碘的有效成分。
碘有极其重要的生理作用，人体中的碘主要存在于甲状腺内，甲状腺是一种含碘的氨基
酸，它具有促进体内物质和能量代谢、促进身体生长发育、提高神经系统的兴奋性等生理功能。人体中若缺碘，则形成甲状腺肿（即大脖子病）。我国政府为了消除碘缺乏病，在居民的食用盐中均加入了一定量的碘酸钾，以确保人体对碘的正常摄入量。
为了提高对碘化物的作用的认识，97年全国高考21题就考核了该知识点。
三．分液和萃取:
1．分液：把两种不相溶的液体分开的操作叫分液。
必备的仪器是分液漏斗。如图：下层液体从分液漏斗下
口放出，当下层液体刚好放完时，要立即关闭活塞，
不要让上层液体流出。上层液体从分液漏斗上口倒出。
2．萃取：利用一种溶质在互不相溶的溶剂里的溶解度不同，
用一种溶剂把溶质从它与另一种溶剂所组成的溶液中提取出来的
操作方法叫萃取。
操作步骤：①混合振荡；②静置分层；③分液。
注意：萃取剂必须具备两个条件：①与溶剂不相溶；②溶质在萃取剂中的溶解度较大。
3．例题精讲
例1，下列叙述正确的是（）
A．Cl2有很强的氧化性，在反应中只能作氧化剂
B．Fe与过量的碘反应产物是FeI3
C．F2通入饱和食盐水中可得到Cl2、NaF
D．AgX中，AgF可溶于水，且不易分解
解析，此题主要考查卤素及其化合物的性质，Cl2虽然有很强的氧化性，但在与水反应中既作氧化剂又作还原剂。另外，碘的氧化性弱，跟Fe反应只能生成亚铁盐。F2的氧化性特别强。当通入饱和食盐水中时，F2跟水发生反应生成HF和O2。而AgF是卤化银中唯一易溶于水的物质。
答案：D。
例2．按下述实验过程填空：
写出上述反应的化学方程式及a——d处颜色
① _______________________________
② _______________________________
③ _______________________________
a _______
b ________
c _________
d _________
解析：当FeBr2溶液中通入Cl2发生反应
2FeBr2+3Cl2=2FeCl3+2Br2所以加CCl4分层后，上层是FeCl3水溶液，a为棕黄色，下层是溶有Br2的CCl4，b为橙红色。在上层FeCl3溶液中加入KI淀粉液，发生反应：2FeCl3+2KI=2FeCl2+I2+2KCl 生成的I2使淀粉变蓝，c呈现蓝色，下层加入KI淀粉液，发生反应 Br2+2KI=2KBr+I2，但与上层不同，生成的I2被萃取到CCl4中，而呈现了紫色，未见蓝色生成。
答案：①2FeBr2+3Cl2=2FeCl3+2Br2
②2FeCl 3+2KI=2FeCl 2+I 2+2KCl
③Br 2+2KI=2KBr+I 2
a. 棕黄色
b. 橙红色
c. 蓝色
d. 紫色
例3．将5.00克氯化钠、溴化钠、氯化钙的混和物溶于水中，通入Cl 2充分反应后，再把溶液蒸干并灼烧后，残留物质量为4.911克，将残留物再溶于水，并加入足量Na 2CO 3溶液产生沉淀，又将其过滤，得干燥、纯净沉淀为0.27克，求混合物中各物质的质量分数。
解析：混合物溶液通入氯气，溴化钠再转变为氯化钠和溴，在蒸干灼烧后，溴已挥发，故由溴化钠转变为氯化钠质量减少，据此，可求出溴化钠的质量。再椐残留物溶成溶液与足量碳酸钠溶液生成沉淀0.27克，可求出氯化钙的质量，此问题便可迎刃而解了。
解：设溴化钠的质量为x 。
2NaBr+Cl 2=2NaCl+Br 2 质量差
206 117 206-117=89
x 5g-4.911g=0.089g g
x 089.089206= ∴x=0.206g ∴%12.4%1005206.0%=?=g
g NaBr 又∵CaCl 2+Na 2CO 3=CaCO 3↓+2NaCl
∴CaCl 2的质量为g g 3.0100
11127.0=? %6%10053.0%2=?=g
g CaCl %88.89%10053.0206.05%=?--=g
g g g NaCl 答：混合物中NaCl%为89.88%，NaBr%为4.12%，CaCl 2为6%。
（二）网上能力训练题
1．能力训练部分
A ．基础性训练题:
一．选择题:
1．下列微粒半径大小排列顺序正确的是（ ）
A ．Cl ->F ->Br ->I - B. F ->Cl ->Br ->I -
C ．F>Cl>Br>I D. I ->Br ->Cl ->F -
2．卤化氢的性质叙述不正确的是（ ）
A ．卤化氢水溶液都是酸，其中氢氟酸是弱酸
B ．卤化氢是无色气体，在空气中形成白雾
C ．卤化氢稳定性随核电荷数增加逐渐增强
D ．卤化氢越稳定说明卤素单质非金属性越强
3．将KBr 、KI 的混合溶液中通入过量氯气，把溶液蒸干，残渣灼烧，剩余的物质是（ ）
A ．I 2 B. Br 2 C. KCl D. KCl 和KBr
4．下列试剂必须保存在棕色的细口试剂瓶中的是（ ）
A ．氯水 B. 碘 C. 溴化钠 D. 碘化钾
5．在碘水中加入四氯化碳，振荡静置，现象是（ ）
A ．上层液体呈紫红色，下层液体无色
B ．下层液体呈紫红色，上层液体无色
C ．溶液不分层，均为紫红色
D ．液体无色
6．甲、乙、丙三种溶液各含一种卤素离子，往甲中加淀粉和氯水，则溶液变蓝色，再往丙中加淀粉和氯水，无明显现象。则甲、乙、丙依次含有（ ）
A ．Br -、I -、Cl - B. Cl -、I -、Br -
C. I -、Br -、Cl -
D. Br -、Cl -、I -
7．在3BrF 3+5H 2O=Br 2+HBrO 3+9HF+O 2↑反应中，0.5molH 2O 能还原的BrF 3物质的量是（ ）
A ．0.3mol B. 0.2mol C. 21mol D. 3
1mol 8．在50g 含有1.17g 氯化钠和0.84g 氟化钠的溶液中，滴入过量的AgNO 3溶液，充分搅拌、静置、过滤、洗涤、干燥、称重得2.87g 固体，由此可得出的正确结论是（ ）
A ．氯离子只有一部分参加反应
B ．氟离子只有一部分参加反应
C ．氟化银难溶于水
D ．氟化钠与硝酸银在溶液中无沉淀生成
二．填空题:
1．大气或饮用水被污染时，可能引起人们的牙齿、骨骼变疏松，引起这种污染的元素是_____；医用生理盐水的浓度是______。
2．将下列实验所需的试剂填出：
（1）做碘的升华实验后附着在器壁上的碘可用_______洗涤。
（2）用高锰酸钾制取氧气的试管里，残留的黑色物质可用__________洗涤。
（3）O 2中混有少量Cl 2，为了得到纯净的O 2，可用_______除去。
3．据实验步骤的图示回答：
已知①D 是焰色反应为紫色（透过蓝色钴玻璃）的盐溶液。
②固体氯化物与浓硫酸在加热条件下反应可制得氯化氢，同时生成硫酸盐。
写出化学式A ________ B _________ C ?@______ D __________ E_________ F ________ G ___________
写出各步反应的化学方程式
① _______________________________
② _______________________________
③ _______________________________
④ _______________________________
三．计算题:
1．向KI溶液中加入AgNO3溶液，直到反应完全为止。结果反应后溶液的质量恰好等于原碘化钾溶液的质量。求该AgNO3溶液的质量分数。
2．海水里的溴以溴化钠形式存在，而海水里含溴0.07%，求海水里溴化钠的质量分数。
B．提高性训练题:
一．选择题:
1．砹（At）是卤素中核电荷数最多的元素，推测砹或砹的化合物中，下列性质错误的是（）
A．砹必为有色固体 B. HAt很稳定
C．AgAt不溶于水 D. 砹单质熔沸点高
2．下列结论正确的是（）
A．氢卤酸都是强酸
B．氢卤酸中加入AgNO3溶液都有沉淀生成
C．HF在空气中象HCl一样形成白雾
D．在卤化氢中极性最强的是碘化氢
3．取相同体积的KI，Na2S和FeBr2溶液，分别通入适量Cl2，当反应恰好完成时，三种溶液耗Cl2体积相同（同温同压下），则KI，Na2S、FeBr2溶液物质的量浓度之比为（）A．2:1:2 B. 2:1:3 C. 6:3:2 D. 3:2:1
4．在3Cl2+6KOH=KClO3+5KCl+3H2O的反应中，当有m克的Cl2被氧化时，被还原的Cl2有（）
A．6m/35.5mol B. 5m/71mol
C．3m克 D. 5m克
5．区别溴水与碘水应选用（）
A．碘化钾淀粉液 B. 淀粉溶液
C．氢氧化钠溶液 D. 四氯化碳
6．不能被Cl2氧化的物质是（）
A．AgNO3 B. FeCl2 C. Na2SO3 D. AlCl3
7．某溶液中含有Cl-、I-、Fe2+的物质的量浓度相同，为了氧化I-而不使Cl-、Fe2+氧化，根据下列反应，可选用的氧化剂是（）
①2MnO4-+10Cl-+16H+=2Mn2++5Cl2+8H2O
②2Fe3++2I-=2Fe2++I2
③2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-
A．Cl2 B. 浓盐酸 C. KMnO4 D. FeCl3
二．选择题:
1．实验室部分学生用氯酸钾和二氧化锰制氧气后的残渣，再给你浓硫酸，实验仪器任选，还有可以制备哪些气体，_______________________________。
2．法医用的指纹实验，常用硝酸银溶液喷洒指纹，其原因是（用化学方程式表示）
① ________________________________________
② ________________________________________
3．在碘化钾和硫酸的混合溶液中，加入过氧化氢水溶液，迅速发生反应放出大量气体，反应过程可表示如下：
① H2O2+2KI+H2SO4=I2+K2SO4+2H2O
② H2O2+I2=2HIO
③ H2O2+2HIO=I2+O2↑+2H2O
（1）H2O2在反应③中的作用是（）
A．氧化剂
B．还原剂
C．既是氧化剂又是还原剂
D．不是氧化剂也不是还原剂
（2）有人认为：上述反应说明了碘单质是过氧化氢分解的催化剂。你认为对吗？_______，其理由是_____________________________________________
（3）上述反应说明H2O2、I2、HIO氧化性从强到弱的顺序是__________
三．计算题:
1．将一定量氯气通入250ml KBr溶液中，反应后将固体蒸干，测知所得固体中含溴元素10克，且K+与Cl-的物质的量之比为2:1。
求（1）通入氯气的体积（标准状况）
（2）原溴化钾溶液的物质的量浓度。
2．往100ml溴化亚铁溶液缓慢通入2.24升（标况下）Cl2，反应完成后溶液有1/3的溴离子被氧化成单质的溴，求FeBr2溶液的物质的量浓度（提示Cl2优先氧化Fe2+离子，剩余Cl2氧化Br-）
C．研究性习题:
将一定质量KClO3加热使部分分解出氧气，然后向反应混合物中加入足量硫酸加热，反应生成氯气、硫酸钾和水，假设原KClO3为m mol，第一步反应中KClO3分解率为α，两步反应中生成的氧气和氯气总物质的量为n mol。
（1）写出第二步反应的方程式_____________________________________
（2）求当氯元素全部转化为氯气时的α，n值。
（3）讨论当α在不同取值范围内的n值，并与（2）中求得n值比较，确定反应里n的最大值。
2．能力训练题点拨与解答
A．基础性训练题:
一．选择题:
1．D
同一主族元素，其原子或离子随原子序数的增加而增大。
2．C
卤化氢稳定性随核电荷数增加而逐渐减弱。
3．C
2KBr+Cl2=2KCl+Br2
2KI+Cl2=2KCl+I2
将溶液蒸干，残渣灼烧后，Br 2、I 2均已挥发掉，∴只剩下KCl 。
4．A
5．B
碘水中加入CCl 4后，由于I 2在CCl 4中溶解度较大，∴CCl 4将I 2从碘水中萃取出来，且CCl 4比水重，故而下层液体呈紫色，上层液体无色。
6．C
甲中发生反应2I -+Cl 2=2Cl -+I 2，I 2遇淀粉变蓝，而丙中无明显现象，故丙中有Cl -。
7．D
用双线桥法来表示该氧化还原反应：
∴作为还原剂的H 2O ，还原作为氧化剂的BrF 3的关系为 3H 2O ~ 2BrF 3（得失电子守恒） 3 2
0.5mol n
∴mol mol n 315.032=?= 8．D
设生成AgCl 质量为x
∵NaCl+AgNO 3=AgCl ↓+NaNO 3
58.5 143.5
1.17g x
x=2.87g 恰巧与混合物生成的沉淀相等。说明没有AgF 的沉淀，且AgF 本身是溶于水的。故选D 。
二．填空题:
1．F 0.9%
2．（1）酒精 I 2易溶于酒精中
（2）热的浓盐酸 黑色固体是MnO 2
O H Cl MnCl HCl MnO 222)(224+↑+==+?浓
（3）NaOH 溶液 Cl 2+2NaOH=NaCl+NaClO+H 2O
3．A KCl B I 2 C AgCl D KI E Cl 2 F HCl G MnO 2
① HCl KHSO SO H KCl +==+442微热
② O H Cl MnCl HCl MnO 222)(224+↑+==+?浓
③ 2222I KCl KI Cl +==+
④ ↓+==+AgCl KNO AgNO KCl 33
三．计算题:
1．解：设AgNO 3溶液质量为m ，AgNO 3的质量分数为x 。
∴KI+AgNO 3=KNO 3+AgI ↓
170 235
x m ? m
∴m
x m 235170=? ∴ x=72.3%
答：AgNO 3溶液的质量分数为72.3%。
2．解：若海水质量为100g ，则溴元素的质量为0.07g 。
设NaBr 质量为x
NaBr ~ Br
103 80
x 0.07g
x=0.09g ∴%09.0%10010009.0%=?=g
g NaBr 答：海水里溴化钠的质量分数为0.09%。
B ．提高性训练题:
一．选择题:
1．B
At 是卤族元素，所以它符合卤族元素性质递变规律。卤族元素（F →At ） 单质颜色逐渐加深。且由气→液→固态即熔沸点升高。稳定性逐渐减弱。AgX 均不溶于水。
2．C
HF 是弱酸，AgF 是溶于水的，HX 中极性最强的是HF 。
3．C
∵ 2KI+Cl==2KCl+I 2
Na+S+Cl 2=2NaCl+S ↓
2FeBr 2+3Cl 2=2FeCl 3+2Br 2
且三种溶液耗Cl 2的量相等，∴KI 、Na 2S 、FeBr 2的物质的量之比为6:3:2，又∵三种液体体积相等，∴它们物质的量之比为6:3:2
4．B 、D
∵3Cl 2+6KOH=KClO 3+5KCl+3H 2O
被氧化的Cl 与被还原的Cl 之间的关系为1:5
∴ 有Cl 2 ~ 5Cl 2
1 5
mol m 71
n ∴ mol m n 715= 质量为5mg
5．B 、D
淀粉遇I 2变蓝色
而Br 2在CCl 4中呈现橙红色，I 2在CCl 4中呈现紫色
6．A 、D
B 选项 2FeCl 2+Cl 2=2FeCl 2+Cl 2=2FeCl 3
C 选项 Na 2SO 3+Cl 2+H 2O=Na 2SO 4+2HCl A 选项可以发生反应，生成白色AgCl 沉淀，但不是氧化还原反应。
D 不与Cl 2发生反应。 2FeCl 2+Cl 2=2FeCl 3
2Na 2SO 3+Cl 2+H 2O=Na 2SO 4+2NaCl+H 2SO 4 故选D 。
7．D
∵氧化性 KmnO 4>Cl 2>Fe 3+>I 2
二．填空题:
1．Cl 2，HCl
∵ ↑+==?233222
O KCl KClO MnO ∴残渣中有MnO 2、KCl
↑+==+HCl KHSO SO H KCl 4)(42微热浓
O H Cl SO K MnSO SO H MnO KCl 22424)(422222+↑++==++?浓
2．①AgNO 3+NaCl=NaNO 3+AgCl ↓
②2AgCl 光==2Ag+Cl 2
由于人体汗液中含有Cl -，当用AgNO 3喷在指纹上时，会与Cl -生成AgCl ，AgCl 见光分解成黑色Ag ，指纹便看得清楚了。
3．（1）B
（2）对 反应②③中I 2没有消耗，且使H 2O 2放O 2速率加快。
（3） HIO>H 2O 2>I 2
三．计算题:
1．解（1）∵mol mol g g Br n 81/8010)(==
- 且n(K +):n(Cl -)=2:1
∴mol KBr n KCl n 81))(()(=
=剩余 又∵2KBr+Cl 2=2KCl+Br 2
2 1 2
n 1 )(2Cl n mol 8
1 ∴mol mol n Cl 16
18121)(2=?= ∴L mol L mol v Cl 4.1/4.2216
1)(2=?= （2）又∵反应掉的KBr 为mol n 8
11=
∴原KBr 溶液的物质的量浓度为
L mol L mol
mol C KBr /0.125.08
181)(=+=
答：通入Cl 2体积在标况下为1.4L ，原KBr 溶液的物质的量浓度为1.0mol\L 。
2．解：∵mol mol L L
n Cl 1.0/4.2224.2)(2==
设n(FeBr 2)=n
∴233223)32.0(32
.01.0Br n
FeBr n FeCl Cl nFeBr +-+=+
由溴原子守恒 n n n 32
)32.0(32+-=
解之 n=0.12mol ∴ L mol L mol
FeBr C /2.11.012.
0)(2==
答：FeBr 2的摩尔浓度为1.2mol/L 。
C ．研究性习题:
解：（1）KClO 3+5KCl+3H 2SO 4=3Cl 2↑+3K 2SO 4+3H 2O
（2）由题意 ↑+==?
23322O KCl KClO 剩余KClO 3为m(1-α)mol 当全部的氯元素转化为Cl 2时，而KClO 3与KCl 恰好完全反应 ∴ KClO 3 ~ 5KCl
1 5
m(1-α)mol m αmol 即5m(1-α)=m α 则65
=α
此时生成O 2为mol m 65
5.1?
生成Cl 2为mol m m 21
)651(3=-?
所以 mol m m m n 75.121
5.165
=+?=
（3）当65
>α时，产生的Cl 2以KClO 3计算， m m m n 75.1)1(323
<-+=αα 当65
<α时，产生的Cl 2以KCl 计算， m m m n 75.153
23<+=αα
所以当65 n 时，n=1.75m 是最大值。