鹵素元素—

§4-2鹵族元素-1

教學(xué)目標(biāo)

1．使學(xué)生掌握鹵族元素性質(zhì)變化的規(guī)律。

2．使學(xué)生了解可逆反應(yīng)的涵義。

3．通過對鹵素結(jié)構(gòu)、性質(zhì)的對比，培養(yǎng)學(xué)生比較、分析、歸納問題的能力。

4．認(rèn)識鹵素的一些特殊性質(zhì)。

教學(xué)重點(diǎn)

鹵素性質(zhì)的比較。

教學(xué)難點(diǎn)

通過鹵素性質(zhì)的比較，總結(jié)鹵性質(zhì)的遞變規(guī)律。

教學(xué)方法

啟發(fā)、歸納、實(shí)驗(yàn)、講解、自學(xué)等。

教學(xué)用具

投影儀、保存少量液溴的試劑瓶、封有碘的玻璃管、I2固體，溴水、碘水、酒精、CCl4 溶液、酒精燈、試管夾、火柴。

教學(xué)過程

[師]請同學(xué)們畫出F、Cl的原子結(jié)構(gòu)示意圖。

[問]氟、氯在原子結(jié)構(gòu)上有什么相同點(diǎn)? 最外層都有7個電子。

[師]在自然界存在的元素中，還有另外三種元素原子的最外層電子數(shù)也是7，它們是溴、

碘、砹，我們把這些原子最外層電子數(shù)均為7的元素稱為鹵族元素，簡稱鹵素。

[板書] 第二節(jié) 鹵族元素

[講解]我們知道，元素的性質(zhì)與原子的結(jié)構(gòu)有密切的聯(lián)系。下面我們來分析鹵素原子結(jié)構(gòu)上的異同點(diǎn)。

[投影]鹵素的原子結(jié)構(gòu)

[講解]鹵族元素中的砹是放射元素，在中學(xué)階段不討論。

[板書]鹵素原子結(jié)構(gòu)的異同。

相同點(diǎn)：最外層均有7個電子。

不同點(diǎn)：(1)核電荷數(shù)不同；(2)電子層數(shù)不同；(3)原子半徑不同。

[過渡]鹵素原子結(jié)構(gòu)上的這種相似性與遞變性，是如何反映在元素性質(zhì)上的呢?下面，我們就來學(xué)習(xí)鹵族元素的性質(zhì)。

[板書]一、鹵素單質(zhì)的物理性質(zhì)

[師]請大家根據(jù)下表，總結(jié)出鹵素單質(zhì)在顏色、狀態(tài)、密度、熔沸點(diǎn)、溶解性等各方面的遞變規(guī)律。

[投影]表4-1鹵族元素單質(zhì)的物理性質(zhì)

單質(zhì)

顏色、狀態(tài)

(常態(tài))

密度

熔點(diǎn)

(℃)

沸點(diǎn)

(℃)

溶解度

(100克水中)

F2

淡黃綠色氣體

1．69 gL-1

-219．6

-188．1

與水反應(yīng)

Cl2

黃綠色氣體

3．214 gL-1

-101

-34．6

226cm3

Br2

深紅棕色液體

3．119 gcm-3

-7．2

58．78

4．16g

I2

紫黑色固體

4．93 gcm-3

113．5

184．4

0．029g

[學(xué)生根據(jù)上表總結(jié)，并回答，教師板書]

顏色：淺-→深

狀態(tài)：氣-→液-→固

密度：小-→大

熔沸點(diǎn)：低-→高

在水中的溶解性：大-→小

[問]從剛才我們分析上表可以看出，Cl2 、Br2 ，I2 等單質(zhì)在水中的溶解度很小，若想要制得Cl2、Br2、I2的濃度較大的溶液，有沒有其他辦法呢?

[師]答案是肯定的，我們可以用改變?nèi)軇┑霓k法來達(dá)到目的。現(xiàn)在，我把同量的碘單質(zhì)分別加入水和酒精中，請大家仔細(xì)觀察它們的溶解情況。

[演示實(shí)驗(yàn)：I2加入盛有水的小燒杯中，攪拌；I2加入盛有酒精的小燒杯中，攪拌]

[講解]由上面的實(shí)驗(yàn)可知，碘單質(zhì)不易溶于水，但卻易溶于酒精。若用溴單質(zhì)做上面的實(shí)驗(yàn)，可得出同樣的結(jié)論。也就是說，鹵素單質(zhì)不易溶于水，但卻易溶于酒精，除此之外，它們還易溶于四氯化碳、苯、汽油等有機(jī)溶劑中，故我們有以下結(jié)論：

[講解并板書]鹵素單質(zhì)易溶于有機(jī)溶劑中。

[師]四氯化碳是一種無色易揮發(fā)的液體，不溶于水，密度比水大。

[展示溴水和碘水]

[師]這是溴的水溶液和碘的水溶液，現(xiàn)在，我取少量的溴水和碘水，在其中分別加入四氯化碳，請大家注意混合液顏色的變化及分層情況。

[演示實(shí)驗(yàn)：在盛有溴水和碘水的試管中分別加入少量CCl4 振蕩]

[請一位同學(xué)描述以上實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象]

在盛有碘水的試管中，混合液分為兩層，上層無色，下層為紫色，在盛有溴水的試管中，混合液也分為兩層，上層無色，下層呈橙紅色。

[師]上述有色溶液便分別是碘的四氯化碳溶液和溴的四氯化碳溶液，位于下層是由于CCl4的密度大于水之故，我們常利用上述現(xiàn)象來判斷溴單質(zhì)和碘單質(zhì)的存在。

化學(xué)上，我們常常利用溶質(zhì)在互不相溶的溶劑里溶解度的不同，用一種溶劑把溶質(zhì)從它與另一種溶劑所組成的溶液里提取出來，這種方法叫萃取。如，我們可用CCl4把溴水中的溴和碘水中的碘分別從它們的水溶液中萃取出來。

[過渡]溴和碘除了遵循上述規(guī)律外，還有其各自的特性。

[板書] Br2、I2的特性

[展示盛有少量液溴的試劑瓶]

[講解]在盛有少量液溴的試劑瓶中，充滿了紅棕色的溴蒸氣，說明溴是一種易揮發(fā)的液體，保存時應(yīng)密閉。又因?yàn)殇逶谒械娜芙舛炔淮�，所以保存少量溴時，可在試劑瓶中加入少量的水，以減少溴的揮發(fā)，這種保存試劑的方法叫"液封"。

[展示碘升華的實(shí)驗(yàn)裝置]

[演示實(shí)驗(yàn)4-8，碘的升華]

[問]大家看到了什么?

加熱時，管中的固體碘變成紫色蒸氣。冷卻時，紫色變淺，直至消失，并又得到固體。

[問]這種現(xiàn)象在物理上叫做什么? "升華"。

[講解]碘受熱易升華的這個性質(zhì)，可以幫助我們把碘從碘和其他物質(zhì)的混合物中分離出來。如分離碘和氯化鈉的混合物時，可以用加熱使碘升華的方法使其分離。

[過渡]由以上的學(xué)習(xí)我們知道，鹵素單質(zhì)的物理性質(zhì)隨著核電荷數(shù)的遞增而呈現(xiàn)出一定的相似性和遞變性，那么，它們的化學(xué)性質(zhì)是否也有著同樣的相似性和遞變性呢?下面，我們就來學(xué)習(xí)鹵素單質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)。

[板書]二、鹵素單質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)

[講解]元素的性質(zhì)決定于元素原子的結(jié)構(gòu)，且其化學(xué)性質(zhì)主要決定于元素原子的最外層電子數(shù)。因鹵族元素的最外層電子數(shù)均為7，故它們的化學(xué)性質(zhì)相似；然而，鹵族元素核電荷數(shù)和電子層數(shù)的不同，又導(dǎo)致了它們的原子半徑的不同．從而使它們的得電子能力也不相同，這又決定了它們性質(zhì)上的差異性。

　　從鹵族元素原子的結(jié)構(gòu)上看，在化學(xué)反應(yīng)中它們均易得1個電子而形成8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。請大家根據(jù)它們的原子結(jié)構(gòu)，分析其得電子的難易程度，預(yù)測其單質(zhì)氧化性強(qiáng)弱的順序。

鹵族元素隨著核電荷數(shù)的遞增，其原子半徑越來越大。得電子能力也越來越弱，所形成單質(zhì)的氧化性也越來越弱，即F2、Cl2、Br2、I2的氧化性強(qiáng)弱順序?yàn)椋篎2>Cl2>Br2>I2。

[板書]氧化性 F2>Cl2>Br2>I2

[過渡]以上是我們從客觀角度分析得出的結(jié)論，事實(shí)上是否是這樣的呢?下面，我們以鹵素單質(zhì)和氫氣的反應(yīng)為例，來進(jìn)行分析。

[板書]1．鹵素與氫氣的反應(yīng)

[師]請大家參考課本有關(guān)內(nèi)容，填寫下表：

[投影]鹵素單質(zhì)與氫氣的反應(yīng)

單質(zhì)

反應(yīng)條件

方程式

生成氫化物的穩(wěn)定性

F2

冷暗處爆炸

H2 + F2 == 2HF

HF很穩(wěn)定

Cl2

光照

H2 + Cl2 2HCI

HCl穩(wěn)定

Br2

高溫

H2 + Br2 2HBr

HBr較不穩(wěn)定

I2

高溫、持續(xù)加熱

H2 + I2 2HI

HI很不穩(wěn)定

[講解]分析上表可知，鹵素和H2的反應(yīng)可用通式H2 + X2=2HX來表示，反應(yīng)時按F2、Cl2、Br2、I2的順序，反應(yīng)條件越來越苛刻，反應(yīng)程度依次減弱，形成鹵化氫的穩(wěn)定性也依次減弱，與我們的推測相符。

[板書]H2 + X2＝2HX (X＝F、Cl、Br、I)

[講解]其中H2 與I2的反應(yīng)不同于我們以往學(xué)過的化學(xué)反應(yīng)，它的特點(diǎn)是在同一條件下，既能向正反應(yīng)方向進(jìn)行，又能向逆反應(yīng)方向進(jìn)行，我們把這樣的反應(yīng)叫可逆反應(yīng)。

[板書]可逆反應(yīng)：同一條件下，既能向正反應(yīng)方向進(jìn)行，又能向逆反應(yīng)方向進(jìn)行的反應(yīng)。

[投影練習(xí)]判斷下列各對反應(yīng)是否為可逆反應(yīng)。

（1） 2H2O H2 +O2 ↑ 2H2 + O2 2H2O

（2） 2SO2 + O2 2SO3 2SO3 2SO2 +O2

　　第(1)不是，因?yàn)樗鼈儾皇窃谕粭l件下進(jìn)行。第(2)是可逆反應(yīng)，因?yàn)樗鼈兊姆磻?yīng)物和生成物互逆，且是在同一條件下進(jìn)行的。

[過渡]在前面我們曾經(jīng)學(xué)過，Cl2可與水微弱反應(yīng)生成HCI和HCIO，它也是一個可逆反應(yīng)，那么，其他鹵素單質(zhì)和水反應(yīng)時，情況是否一樣呢?

[板書]2．鹵素與水的反應(yīng)

[師]分析鹵素原子的結(jié)構(gòu)可知，鹵素單質(zhì)的性質(zhì)具有相似性，請大家根據(jù)Cl2與水的反應(yīng)，寫出其他鹵素單質(zhì)與水反應(yīng)的化學(xué)方程式，并預(yù)測其與水反應(yīng)程度的強(qiáng)弱。

[學(xué)生活動，教師巡視][請一位同學(xué)上黑板書寫] [學(xué)生草寫板書]

(1)F2 + H2O ==HF + HFO (2)Br2 + H2O == HBr + HBrO (3)I2 +H2O== HI + HIO

[師]上述反應(yīng)(1)是不符合客觀事實(shí)的，這是由于F2是所有非金屬單質(zhì)中氧化性最強(qiáng)的，，

它可與水劇烈反應(yīng)生成氫氟酸和氧氣，鹵素單質(zhì)與水反應(yīng)的方程式可表示如下：

[板書] X2 + H2O == HX+HXO (X＝Cl2、Br2 、I2 )

2F2 + 2H2O ＝4HF + O2

[結(jié)論]F2、Cl2、Br2、I2與水反應(yīng)的程度是依次減弱的，F(xiàn)2和水的反應(yīng)比較特殊，這提醒我們在學(xué)習(xí)的過程中，除了注意一般規(guī)律以外，還要注意一般之中有特殊，即所謂"抓規(guī)律，記特殊"。

[問題探究]1．分析F2與水反應(yīng)中的氧化劑和還原劑，井比較F2與O2的氧化性強(qiáng)弱。

2．裝液溴的瓶內(nèi)液面以上空間常呈紅棕色，為什么?而溴水長期存放，橙色就會消失，又是什么原因?

[學(xué)生活動]分組討論、分析，由兩個同學(xué)分別回答。

同學(xué)一：由F2 和H2O 的反應(yīng)，

　　　4e-

2F2 +2H2O == 4HF + O2

可知F元素得電子為氧化劑，H2O 中的氧元素失電子是還原劑；又因?yàn)檠趸瘎?F2 )的氧化性強(qiáng)于氧化產(chǎn)物(O2)的氧化性，故F2 的氧化性強(qiáng)于O2 。

同學(xué)二：裝液溴的瓶內(nèi)液面以上空間之所以呈紅棕色主要是因?yàn)殇宓姆悬c(diǎn)低，常溫下溴易揮發(fā)而使瓶內(nèi)呈紅棕色。而溴水長期存放時一方面溴易揮發(fā)，另一方面Br2與水反應(yīng)生成無色的HBr和HBrO，從而橙色消失。

[本節(jié)小結(jié)]鹵素單質(zhì)隨著原子核電荷數(shù)的增加，在物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)方面均表現(xiàn)出一定的相似性和遞變性，其根本原因在于其原子結(jié)構(gòu)的相似性和遞變性。當(dāng)然在一般之中也有特殊。