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卤素单质与金属单质的反应

卤素是很活泼的非金属元素。单质最典型的化学性质是强氧化性,卤素单质氧化性递变规律为:F2>Cl2>Br2>I2

(1)卤素与金属作用 

氟能与所有的金属直接作用,反应非常猛烈,生成高氧化态氟化物:

卤素单质与金属单质的反应

如CoF3、VF5、BiF5等。在室温或不太高的温度下,氟可以使镁、铁、镍、铜、铅等金属钝化,在金属表面生成一层金属氟化物保护膜而阻止了反应的进行,因此氟可以储存在镁、铁、镍、铜、铅或它们的合金制成的容器中。

氯能与各种金属作用,反应都比较剧烈。例如钠、铁、锡、锑、铜等都能在氯气中燃烧,甚至连不与氧气反应的银、铂、金在加热条件下也能与潮湿的氯气直接作用。但干燥的氯气却不与铁作用,因此可将干燥的液氯储存于铁罐或钢瓶中。

一般能与氯单质反应的金属(除贵金属外)同样也能与溴和碘反应,只是反应活性不如氯单质。

(2)卤素与非金属的反应 

氟几乎能与所有的非金属(除氧、氮和某些稀有气体外)包括氢直接化合,甚至在低温下氟与硫、磷、硅、碳等猛烈反应产生火焰。大多数氟化物都具有挥发性。

极不活泼的稀有气体氙在520K也能与氟发生反应生成氟化物:

卤素单质与金属单质的反应

在低温和黑暗中氟与氢直接化合,放出大量的热并引起爆炸:

卤素单质与金属单质的反应

氯能与大多数非金属直接化合,反应程度没有氟猛烈,但也比较剧烈。例如氯能与磷、硫、氟、碘、氢等多种非金属单质作用生成氯化物:

卤素单质与金属单质的反应

一般能与氯单质反应的非金属同样也能与溴和碘的单质反应,但反应活性不如氯,需要在较高温度下反应。例如溴和碘的单质与磷作用只生成三溴化磷和三碘化磷:

卤素单质与金属单质的反应

(3)卤素与水的反应 

卤素单质较难溶于水,F2与水反应的趋势最大,Cl2次之,它们在酸性溶液中即可与水反应。

F2与水发生激烈反应,放出O2

卤素单质与金属单质的反应

Cl2只有在光照下与水反应,缓慢地置换水中的O2

Br2与水反应,但放出O2的速度极慢。

I2与水不发生此类反应,相反将氧气通入碘化氢溶液中有碘析出。

卤素单质与金属单质的反应

氯在碱性条件下歧化反应进行得很彻底,生成氯化物和次氯酸盐:

Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O

卤素歧化反应进行的程度与溶液的pH值有很大关系,碱性条件有利于氯、溴、碘歧化反应的进行。

(4)卤素间的置换反应 

卤素单质都是氧化剂,卤素单质和卤素离子电对的电极电势值按F、Cl、Br、I的顺序依次降低,卤素单质的氧化能力次序为:

F2>Cl2>Br2>I2

卤素离子的还原能力次序为:

I>Br>Cl>F

氯气能将溴离子和碘离子氧化成为溴单质和碘单质。当氯气过量时,生成的碘则将被进一步氧化成高价碘的化合物:

卤素单质与金属单质的反应

溴能将碘离子氧化为碘单质:

卤素单质与金属单质的反应

(责任编辑:化学自习室)
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