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ⅦA族元素

ⅦA族元素,周期系ⅦA族元素指卤族元素。包括(F)、(Cl)、(Br)、(I)、(At),简称卤素。它们在自然界都以典型的盐类存在 ,是成盐元素。卤族元素的单质都是双原子分子,它们的物理性质的改变都是很有规律的,随着分子量的增大,卤素分子间的色散力逐渐增强,颜色变深,它们的熔点、沸点、密度、原子体积也依次递增。卤素都有氧化性,氟单质的氧化性最强。卤族元素和金属元素构成大量无机盐,此外,在有机合成等领域也发挥着重要的作用。

基本信息

中文名称 周期系ⅦA族元素 [1]

成员 氟、氯、溴、碘、砹

元素类型 活泼非金属单质

族群 卤族元素 [2]

原子序数 9、17、35、53、85

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受管制信息 氟氯溴受管制,碘不受管制

单质

英文名称:Fluorine

元素名称:F

外围电子层排布:2s2 2p5

电子层:K-L

核外电子排布:2-7

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原子量:18.9984032

元素类型:非金属元素

核电荷数:9

氟气常温下为淡黄绿色的气体,有剧毒。与水反应立即生成氢氟酸和氧气并发生燃烧,同时能使容器破裂,量多时有爆炸的危险。氟、氟化氢和氢氟酸对玻璃有较强的腐蚀性。氟是氧化性最强的元素(而且不具有d轨道),只能呈-1价。单质氟与盐溶液的反应,都是先与水反应,生成的氢氟酸再与盐的反应,通入碱中可能导致爆炸。

英文名称:Chlorine

英文名称:Cl

外围电子层排布:3s2 3p5

电子层:K-L-M

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核外电子排布:2-8-7

原子量:35.453

元素类型:非金属元素

核电荷数:17

氯气常温下为黄绿色气体,可溶于水,1体积水能溶解2体积氯气。有毒,与水部分发生反应,生成HCl与次氯酸,次氯酸不稳定,分解放出氧气,并生成盐酸,次氯酸氧化性很强,可用于漂白。氯的水溶液称为氯水,不稳定,受光照会分解成HCl与氧气。液态氯气称为液氯。HCl是一种强酸。氯有多种可变化合价。氯气对肺部有强烈刺激。氯可与大多数元素反应。氯气具有强氧化性 氯气与变价金属反应时,生成最高金属氯化物 。

英文名称:Bromine

元素符号:Br

外围电子层排布:4s2 4p5

电子层:K-L-M-N

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核外电子排布:2-8-18-7

原子量:79.904

元素类型:非金属元素

核电荷数:35

液溴,在常温下为深红棕色液体,可溶于水,100克水能溶解约3克溴。挥发性极强,有毒,蒸气强烈刺激眼睛、粘膜等。水溶液称为溴水。溴单质需要存储容器的封口带有水封,防止蒸气逸出危害人体。有氧化性,有多种可变化合价,常温下与水微弱反应,生成氢溴酸和次溴酸。加热可使反应加快。氢溴酸是一种强酸,酸性强于氢氯酸。溴一般用于有机合成等方面。

英文名称:Iodine

元素符号:I

外围电子层排布:5s2 5p5

核外电子排布:2-8-18-18-7

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核电荷数:53

电子层:K-L-M-N-O

原子量:126.90447

元素类型:非金属元素

碘在常温下为紫黑色固体,具有毒性,易溶于汽油、乙醇苯等溶剂,微溶于水,加碘化物可增加碘的溶解度并加快溶解速度。100g水在常温下可溶解约0.02g碘。低毒,氧化性弱,有多种可变化合价。有升华性,加热即升华,蒸汽呈紫红色,但无空气时为深蓝色。

有时需要加水封存。氢碘酸为无放射性的最强氢卤酸,也是无放射性的最强无氧酸。但腐蚀性是所有无放射氢卤酸中最弱的,因为碘原子的半径较大,电子亲和能与电负性较小,易于损失氢离子。有还原性。

英文名称:Astatine

元素符号:At

外围电子层排布:6s2 6p5

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核外电子排布:2-8-18-32-18- 7

电子层:K-L-M-N-O-P

原子量:210

元素类型:非金属元素

核电荷数:85

砹极不稳定。砹210是半衰期最长的同位素,其半衰期也只有8.3小时。地壳中砹含量只有10亿亿亿分之一,主要是镭、锕、钍自动分裂的产物。砹是放射性元素。其量少、不稳定、难于聚集,其 "庐山真面目"谁都没见过(金属性应该更强。颜色应比碘还要深,可能呈黑色固体)。

元素制备

因为氟的强氧化性,所以生产氟的时候不能使用水溶液电解质。(生成的氟会即刻氧化H2O,从水中置换出氧气。)工业制法:电解液态无水氟化氢(沸点20℃)和氟氢化钾的混合物。用电解液态无水氟化氢制备氟时,阳极出氟:2Fˉ=F2↑+2eˉ,阴极出氢:2HF2ˉ+2eˉ=H2↑+4Fˉ。实验室制法:加热六氟合铅酸钠,生成四氟合铅酸钠和氟气。化学方程式:NaPbF6=NaPbF4+F2。条件:加热。

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1、工业制法

通常用电解饱和食盐水来制取,电解饱和食盐水时,阴极出氢(放有铁丝):2H2O+2e¨=H2↑+2OH¨,阳极出氯(放有石墨):2Cl¨=Cl2+2e¨。化学方程式为:2NaCl+2H2O=2NaOH+H2↑+Cl2↑。(条件:通电。) 2、实验室制法

反应原理:在酸性条件下,用氧化剂氧化-1价的氯的化合物制得。实验室中可以用浓盐酸和二氧化锰共热来制取,也可以用浓盐酸和高锰酸钾反应来制取。反应方程式MnO2+4HCl=MnCl2+Cl2↑+2H2O。(条件:加热。)或KMnO4+16HCl=2MnCl2+2KCl+5Cl2↑+8H2O。

1、将氢溴酸(溴化钠和溴的化合物也可以)和过氧化氢混合,溶液就会变为橙红色(有溴生成),此时将其蒸馏就得到纯度很高的液溴。2HBr+H2O2=Br2 + 2H2O 反应放热,要注意控制温度。

2、将溴化物与硫酸的混合物与二氧化锰反应制得。反应式:2BrI+3H2SO4+MnO2=2NaHSO4+MnSO4+2H2O+Br2。

1:用制取氯气的方法。将碘化物(通常用碘化钠)与浓硫酸混合后与二氧化锰反应制得。去除杂质的办法通用实验室制取氯气的方法。反应方程式:2NaI+3H2SO4+MnO2=2NaHSO4+MnSO4+2H2O+I2

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2:大量的碘还来源于自然界的碘酸钠,可用NaHSO3还原。

3:先将碘酒微热,使溶液酒精挥发掉,酒精蒸干后,用少量水冲洗析出的溶质2-3次,洗去表面的酒精,得到的固体就是碘单质。

4:最简单的方法,和方法一差不多,将碘化钾和二氧化锰混合,装入烧杯内,盖上加了水的烧瓶,一边加热一边慢慢加入硫酸,等蒸气变成紫色后让其冷却,会有碘附在烧瓶底,刮下来的就是碘单质。也许因为有杂质而结成一块,不太好看。可以再把制得的碘放入烧杯中加热一会,马上水就会蒸发,再盖上加了水的烧瓶,一段时间后(大概半分钟)让它冷却,这时烧瓶底和烧杯上均有碘附着,这时再刮下来的碘就是粉状的了。

5:用硫酸和氢碘酸反应得碘。方程式:H2SO4 + 2HI --→ 2H2O + SO2↑+ I2 ↑

6:还可用氯气还原。方程式:Cl2+2NaI=2NaCl+I2

单质性质

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性质一览表

元素名称

颜色

淡黄色

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黄绿色

棕红色

紫黑色

活性

逐渐减弱

氢化物酸性

逐渐增强

存在形式

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气态

气态

液态

固态

原子半径

逐渐增大

參考來源