【41】從原子的核外電子排布，理解鹵族元素（單質、化合物）的相似性和遞變性。1．鹵素原子結構結構決定性質，宏觀的性質都是由微觀的結構決定的。從結構上看，鹵素原子最外層電子都是七個，在化學反應中只需要得到1個電子就可達到8電子的穩(wěn)定結構，這一結構的相似性決定了其性質上的相似性，鹵素都是活潑的非金屬元素，氧化性（得電子能力）很強。FFCBrI電子層數(shù)逐漸增多原子核對外層電子引力逐漸減弱得電子能力逐漸減弱鹵素的氧化性逐漸減弱由此可以看出氧化性的差別正是由原子結構的差異性造成的。同時，要掌握類比遷移的學習方法，對于其它鹵素性質的掌握，應以氯為基礎，依相似與遞變的規(guī)律去推知。2．鹵素的原子結構和性質的比較3．鹵素單質的化學性質（1）鹵族元素性質的相似性通過相似性，類比遷移，易于加深理解，方便記憶。①鹵素單質都是雙原子分子，都具有強氧化性，都可與金屬反應生成鹵化物。②都可與氫氣反應生成氣態(tài)氫化物，且氫化物都極易溶于水，與空氣中水可以形成白霧，其水溶液為氫鹵酸，都易揮發(fā)，濃溶液都可以產生白霧。③都可與水反應：C2,Br2,I2與水的反應相似，均生成氫鹵酸和次鹵酸，可用通式表示：X2H2O=HXHXOX=C,Br,I，但F2與H2O反應與上述形式不同：2F22H2O=4HFO2④鹵素離子的相似性：向含有鹵素離子的溶液中，加入硝酸銀溶液，并加入稀HNO3，均可生成鹵化銀沉淀（F-除外，AgF可溶于水，不是沉淀）：C-Ag=AgC↓（白色）Br-Ag=AgBr↓淡黃色I-Ag=AgI↓（黃色）（2）鹵族元素性質的遞變性鹵族元素的單質和化合物均可發(fā)生某一類型的反應，但這種相似性的背后也有差異性，比如發(fā)生反應的難易程度、生成的產物，反應的條件等方面都有所不同，這種差別按F,C,Br,I四種元素的順序有規(guī)律地體現(xiàn)出差異，這種現(xiàn)象稱為遞變性。①氧化金屬單質的能力逐漸減弱鹵素單質一般易與金屬化合，生成該金屬的最高價鹵化物，但是I2的氧化能力比前幾者稍弱，生成鐵的低價鹽：碘化亞鐵。2Fe3X2=2FeX3X=F,C,BrFeI2=FeI2②與H2化合由易到難，生成的鹵化氫越來越不穩(wěn)定H2F2冷、暗處=2HF爆炸H2C22HC爆炸H2Br22HBr緩慢H2I22HI緩慢且可逆說明鹵素單質的非金屬性和氧化性F2→I2依次減弱。③與水反應由易到難，反應程度越來越弱。④按從F2→I2的順序，前面元素的單質能把后面的元素從其化合物中置換出來：2NaC熔融F2=2NaCC2（由于F2能與水劇烈反應，故應與熔融鹽反應）2NaBrC2=2NaCBr22KIBr2=2KBrI22KIC2=2KCI2⑤HX的遞變性質：鹵化氫從HF→HI還原性逐漸增強，水溶液的酸性逐漸增強。由于HX還原性的遞變，在制備HX時，只有HF、HC可用濃H2SO4制取，利用難揮發(fā)性酸制備揮發(fā)性酸的原理：HF：CaF2H2SO4濃CaSO42HF↑HC:2NaCH2SO4濃Na2SO42HC↑HBr與HI的還原性HF、HC的還原性顯著增強，會與具強氧化性的濃H2SO4發(fā)生氧化還原反應而不能共存，從而不能用濃H2SO4制備HBr,HI。同理，HBr,HI也不能用濃H2SO4干燥。2HBrH2SO4濃=Br2SO22H2O2HIH2SO4濃=I2SO22H2O若要制HBr,HI必須用無強氧化性的高沸點酸濃H3PO4：NaBrH3PO4濃HBr↑NaH2PO4KIH3PO4濃HI↑KH2PO4例1有人認為在元素周期表中，位于IA族的氫元素也可以放在ⅦA族。下列物質中能支持這種觀點的是（）A．HFB．H3OC．NaHD．H2O2【解析】X原子最外層均7e－，得1e－成為穩(wěn)定的X－。而H恰好得1e－也成為H－與He相同的穩(wěn)定結構的H－，所以選NaH?！敬鸢浮緾【點評】從結構上看，鹵素原子最外層電子數(shù)都是7，在化學反應中只需要得到1個電子就可達到8電子的穩(wěn)定結構，這一結構的相似性決定了其性質上的相似性。從這一角度分析，位于IA族的氫元素也可以放在ⅦA族，的確有一些化學工作者提出過這個說法。例2砹（At）是原子序數(shù)最大的鹵族元素。砹和砹的化合物最不可能具有的性質是（） A．常溫下單質是固態(tài)，顏色比碘單質深 B．HAt是不穩(wěn)定的弱還原劑 C．單質砹易溶于某些有機溶劑 D．NaAt溶于水，而AgAt不溶于水【解析】A．由物性遞變規(guī)律可知F2到I2顏色依次加深，狀態(tài)由氣液固，由此可推測砹（At2）的顏色應比I2深，且也可能是固體，所以此性質正確。 B．鹵化氫的穩(wěn)定性由HF到HI減弱，而還原性逐漸增強，其中HI是較強的還原劑，由此可推知HAt應比HI還不穩(wěn)定，而還原性卻更強。所以那種關于HAt性質的說法不正確。 C．由物性的相似性可知F2、C2、Br2、I2均易溶于有機溶劑，因此At2也應具有此性質。D．由于鹵化鈉均溶于水，則NaAt也應能溶于水，而鹵化銀（除AgF外）均不溶于水，則AgAt也應不溶于水?！敬鸢浮緽【點評】氟、氯、溴、碘、砹五種元素的結構和性質具有相似性、遞變性。學習方法是：（1）抓住代表物的性質來掌握該族元素的共性；（2）根據(jù)同族元素性質的遞變規(guī)律來預測同族元素某些未知性質。例3氯化碘IC的化學性質跟氯氣相似，預計它跟水反應的最初生成物是（）AHI和HCOBHC和HIOCHCO3和HIODHCO和HIO【解析】氯化碘IC的化學性質跟氯氣相似，即它可以與水發(fā)生相似的反應。但要注意地是IC是化合物，而C2是單質。在IC分子中，I顯正價，C顯負價，這是與C2不同的地方。H2O可看成為由H和OH組成的，按照化合物中正與負的結合可知：IC＋H2OHC＋HIO。【答案】B【點評】C2＋H2OH＋C＋HCO與IC＋H2OHC＋HIO是“貌合神離”的兩個反應，前者是氧化還原反應，后者不是。在高考復習中要注意鹵素及其化合物的共性和特性，重視萃取和分液實驗。1．鹵素及其化合物的主要特性（1）鹵族元素是最外層電子數(shù)最多的主族元素,鹵族是惟一全部由非金屬元素構成的元素族，鹵素的非金屬性比同周期其他元素都強。（2）氟是最活躍的非金屬，單質的氧化性最強，氟離子（F－）很難被氧化，氟元素在化合物中化合價只有－1價，無正價。常溫下氟氣與水劇烈反應且不同于其他鹵素（產物不同，原理不同）。不能從其他鹵化物的水溶液中置換出其他鹵素（先與水發(fā)生置換反應），能與稀有氣體反應（常見的產物均為白色）。（3）溴在常溫下為紅棕色液體（惟一的液態(tài)非金屬單質），極易揮發(fā)產生紅棕色有毒的溴蒸氣。實驗室通常將溴密閉保存在陰冷處，不能用橡皮塞，盛有液溴的試劑瓶內常加適量水（為什么）。溴水是實驗室常用試劑，能使溴水褪色的物理方法有：①向溴水中加入活性炭，利用活性炭的吸附性使溴水褪色；②向溴水中加入汽油、苯及其同系物、四氯化碳等有機溶劑，溴被萃取而使水層呈無色?；瘜W方法有：在溴水中分別加入鎂粉、硫化鈉溶液、硝酸銀溶液、氫氧化鈉溶液、碳酸鈉溶液或分別通入H2S、SO2、C2H4、C2H2等，均能使溴水褪色。（4）碘是紫黑色固體，具有金屬光澤，易升華（常用于分離提純碘）、易吸潮（遇鐵在水催化下易反應，故盛碘的瓶子不能用鐵蓋）。碘（I2）遇淀粉變藍色（常用來檢驗碘的存在），碘的氧化性較其他鹵素弱。與變價金屬鐵反應生成FeI2而不是FeI3。（5）氫氟酸為弱酸，劇毒，能腐蝕玻璃，實驗室中常用鉛皿或塑料容器保存。AgF易溶于水,無感光性,其他鹵化銀難溶于水,具有感光性。（6）鹵素離子的檢驗：在含有C－、Br－、I－的溶液中加入硝酸銀溶液分別生成白色、淺黃色、黃色的鹵化銀沉淀，若再加入稀硝酸，沉淀不溶解（AgF能溶于水）。2．萃取和分液（1）萃取是用萃取劑將某溶質從其溶液中分離出來的方法。選用萃取劑的原則：①和原溶液中溶劑不互溶。如萃取溴水中的溴或碘水中的碘就不能用酒精。②溶質在萃取劑中溶解度要大于原溶劑中的溶解度。操作要求：其一，萃取過程要充分振蕩；其二，當兩種液體交界液面降至旋塞位置時，適時關閉旋塞。萃取常用的主要儀器是分液漏斗。（2）分液是把兩種互不相溶且密度不同的液體混合物（可分成上下兩層）從界面處分離開的操作。使用的儀器是分液漏斗。萃取和分液是兩碼事兒，但在操作時有密切聯(lián)系。萃取常在分液漏斗中進行，萃取后都要進行分液。（3）操作步驟（萃取與分液結合進行）混合振蕩→靜置分層→分液分液時，打開分液漏斗的活塞，將下層液體從分液漏斗頸慢慢流出，當下層液體剛好流完便立即關閉活塞，不要讓上層液體流出。上層液體要從分液漏斗上口倒出。1．隨著鹵素原子半徑的增加，下列遞變規(guī)律正確的是（）A單質的熔沸點逐漸降低B鹵素離子的還原性逐漸增強C氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性逐漸增強D單質的氧化性逐漸增強答案：B提示：隨著鹵素原子序數(shù)增加，由于相對分子質量的增大，單質的熔沸點逐漸升高，常溫下F2，C2為氣態(tài)，Br2為液態(tài)，碘為固態(tài)；在相同條件下，單質的氧化性逐漸減弱，對應的鹵離子的還原性逐漸增強，氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性也逐漸減弱，它們的水溶液的酸性卻逐漸增強。2．在含有溴化鉀和碘化鉀的混合溶液中通入少量的C2，將反應后的溶液蒸干，并將所得固體高溫加熱，最后所得物質中不可能含有（）AKCBKBrCKIDI2答案：D提示：由于通入少量C2，應先置換出I2，在C2有剩余時才置換Br2，故最后所得物質一定有KC，可能有KBr和KI，一定不會有單質溴和碘。本題要注意的是C2，如果是過量C2，則最后物質只能是KC，不可能有KBr和KI，當然也不會有溴和碘。3．已知Br2跟NaOH溶液的反應類似C2跟NaOH溶液的反應。用溴水作試劑可以將下列各組中的溶液鑒別出來的是（）A．苯、汽油、酒精B．AgNO3、NaOH、KIC．NaC、NaBr、NaID．汽油、酒精、NaOH答案：B、D提示：汽油或苯能奪取溴水中的溴，而汽油或苯與水不互溶，得到分層現(xiàn)象，且上層橙色，下層幾乎無色，酒精與溴水互溶，得到的溶液顯橙黃色，A不能區(qū)別。NaOH與Br2反應使溶液為無色，D組能用溴水區(qū)別。B組有三個反應出現(xiàn)三個不同的現(xiàn)象，即淺黃色沉淀；溴水褪色；溶液顯褐色。故B組能區(qū)別，C組前兩種無反應，現(xiàn)象相同，故不能區(qū)別。4．氰氣的分子式為CN2，其性質和鹵素相似，稱為“類鹵素”。以下關于CN2的敘述中不正確的是（） A．CN2化學性質活潑 B．CN2不能和NaOH反應 C．CN2參加反應時常做氧化劑 D．CN2可以和H2反應答案：B提示：氰氣CN2課本上雖未見過，但信息告訴我們其性質與鹵素相似，而鹵素的典型代表是氯氣，所以，根據(jù)氯氣的化學性質和物理性質可以推導出本題答案。5．已知：①A、B、C、D四種物質均含有元素X，有的還可能含有元素Y、Z。元素X、Y、Z的核電荷數(shù)依次遞增。②X在A、B、C、D中都不呈現(xiàn)它的最高化合價。③室溫下單質A與某種常見一元強堿溶液反應，可得到B和C。④化合物D受熱催化分解，可制得元素Y的單質。1元素X是，Z是。2寫出③中反應的化學方程式。3寫出④中反應的化學方程式。答案：1C或氯；K或鉀2C2＋2KOH＝KC＋KCO＋H2O32KCO32KC＋3O2提示：單質能與堿溶液反應，除金屬鋁，就是非金屬的硅、氯氣、溴和碘等。但符合題意A、B、C都要含有元素X，則只能是氯氣、溴和碘。由于溴和碘的核電荷數(shù)較大，故本題中的A應是氯氣。那么D應是氯酸鉀，催化分解所得的單質Y應是氧氣，Z應是金屬鉀。6．在已經提取氯化鈉、溴、鎂等化學物質的富碘鹵水中，采取下面的工藝流程生產單質碘。試回答下列問題：（1）乙、丁中溶質的化學式：乙____________，丁____________。（2）第④步操作中用稀H2SO4浸洗的目的是_____________________（填寫字母編號）A．除去未反應的NO3－B．除去未反應的I－C．除去未反應的FeD．除去堿性物質（3）第⑦步操作可供提純I2的兩種方法是___________和___________（不要求寫具體步驟）。（4）實驗室檢驗I2的方法是_______________________________________。（5）甲物質見光易變黑．其原因是（用