p区重元素及其化合物.doc

第8章 p区重要元素及其化合物 PAGE PAGE 32 第8章 p区重要元素及其化合物 （p Block Elements and Their Compounds） P区元素（除He外）原子结构的特征是最后一个电子填充在np轨道上，最外层电子结构为ns2np1－6。 本章主要讨论p区重要元素（ⅢA－ⅦA）的单质和主要化合物的制备、性质及其变化规律。本区同一周期的元素，从左到右非金属性逐渐增强；同一主族的元素，从上到下金属性逐渐增强。 8.1 氟、氯、溴、碘及其化合物 周期表中的ⅦA族元素，包括氟（Fluorine）、氯（Chlorine）、溴（Bromine）、碘（Iodine）和砹（Astatine）等五种元素，通称为卤族元素（halogens group）。因它们都能直接和金属化合生成盐类，例如NaCl，故得名，希腊原文意为“成盐元素”。砹是人工合成的放射性元素，不稳定，对它的性质研究尚少，但确知砹和碘性质相近。 8.1.1通性 卤族元素的一些主要性质列于表8-1中。从表中可见，卤素的原子半径等都随原子序数增大而增大，而电离能、电负性等随原子序数增大而减小。 表8-1 卤族元素的性质 性 质 氟 氯 溴 碘 原子序数 9 17 35 53 价层电子构型 2s22p5 3s23p5 4s24p5 5s25p5 常见氧化数 －1 －1， +1， +3， +5， +7 －1， +1， +3， +5， +7 －1， +1， +3， +5， +7 熔点／℃ －219.7 -100.99 -7.3 113.5 沸点／℃ -188.2 -34.03 58.75 184.34 原子半径／pm 67 99 114 138 X－离子半径／pm 133 181 196 220 X-X键离解能/kJ·mol－1 155 240 190 199 第一电离能I1／kJ·mol－1 1680 1260 1140 1010 电负性? 3.98 3.16 2.96 2.66 卤素的价层电子构型均为ns2np5，容易获得一个电子成为一价负离子。和同周期元素相比， 卤素的非金属性是最强的。非金属性从氟到碘依次减弱。碘确稍有某些金属性，可以生成碘盐，如I(CH3COO)3、I(ClO4)3。 卤素是非常活泼的非金属，能和活泼金属生成离子化合物，几乎能和所有的非金属及金属反应，生成共价化合物。 卤素在化合物中常见的氧化数为－1。除氟以外，卤素与电负性比它强的元素（主要是氧）化合时，还可以形成正的氧化数，如＋1、＋3、＋5和＋7。其氧化数之间的差值之所以为2，是因为它们的原子中有些价电子已经成对，若要形成化学键，一定要先将成对电子拆开，这可使氧化数增加2。 8.1.2卤素单质 (1)物理性质 卤素单质的一些物理性质，如熔点、沸点、颜色和聚集状态等随着原子序数增加有规律的变化。在常温下，F2、Cl2为气体，Br2是易挥发的液体，I2是固体，这是色散力依次增大的缘故。 固态I2在熔化前已有较大的蒸气压，因此加热即可升华，从固态直接变为气态。I2蒸气呈紫色。 所有卤素均有刺激性气味， 刺激性从Cl2至I2依次减小。吸入较多的卤素蒸气会严重中毒，甚至导致死亡。 卤素单质均有颜色，随着分子量的增大，其颜色依次加深。 卤素在有机溶剂，如乙醚、四氯化碳、乙醇、氯仿等非极性或弱极性溶剂中的溶解度比在水中要大得多，这是由于卤素分子是非极性分子，“相似者相溶”的缘故。 I2难溶于水，但易溶于碘化物溶液中，形成易溶于水的I3－： I2＋I－ I3－（棕色） (2)化学性质 物质的主要化学性质是指它们的热稳定性、酸碱性、溶解性和氧化还原性，对过渡元素来讲则还有配位性。这些化学性质在同一族中常呈规律性的递变。对不同的物质来讲，这些化学性质又常常各有所侧重，在学习中应该加以注意。 (2.1)氧化还原性 卤素单质都表现出氧化性。在水溶液中，卤素氧化能力的大小可用标准电极电势E加以衡量。随着元素原子序数的增加，卤素单质的氧化性逐渐减弱： F2＞Cl2＞Br2＞I2。 卤素阴离子还原性大小的顺序为：I－＞Br－＞Cl－＞F－，因此，每种卤素都可以把电负性比它小的卤素从后者的卤化物中置换出来。例如，Cl2可以从溴化物、碘化物的溶液中置换出Br2和I2；而Br2只能从碘化物的溶液中置换出I2。 (2.2)与金属作用 F2能和所有的金属剧烈化合。Cl2几乎和所有的金属化合，但有时需要加热。Br2比Cl2不活泼，能和除贵金属以外的所有其他金属化合。I2比Br2更不活泼。 卤素和非金属之间的作用，也呈现这样的规律性。 (2.3)与氢作用 卤素单质都能和H2直接化合生成卤化氢。F2与H2在阴冷处就能化合，放出大量热并引起爆炸。Cl2和H2的混合物在常温下缓慢化合，在强光照射时反应