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clqxyz木蟲 (著名寫手)
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鹵族元素性質(zhì)詳解(以搜索無重復(fù)) 已有7人參與
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【氟】元素符號(hào)F,原子序數(shù)9,原子量18.99。外圍電子排布2s22p5,主要氧化數(shù)-1,0。位于第二周期第ⅦA族。原子半徑64皮米,F(xiàn)-半徑133皮米,第一電離能1682千焦/摩爾,電負(fù)4.0。單質(zhì)氟由雙原子分子F2組成。淡黃色氣體,有令人不快的氣味。密度1.696克/升(標(biāo)準(zhǔn)狀況),熔點(diǎn)-219.6℃,沸點(diǎn)-188.14℃。離解能154.8千焦/摩爾。氟是電負(fù)性最大,非金屬性、氧化性最強(qiáng)的元素,化學(xué)性質(zhì)非;顫。有毒。能跟絕大多數(shù)元素化合生成二元氟化物,放出大量熱,發(fā)生燃燒。跟鋁、鎳、鎂、銅反應(yīng)時(shí)常形成致密的氟化物保護(hù)膜。跟水發(fā)生劇烈反應(yīng),生成物主要有氟化氫和氧氣,以及少量的過氧化氫、二氟化氧和臭氧。可從化合物中置換其它非金屬元素,如氟氣可從固態(tài)鹵化物中置換出氯、溴、碘。與稀堿溶液反應(yīng)放出OF2 2F2+2NaOH=2NaF+OF2↑+H2O 在加壓、加熱條件下氟能跟氙直接化合,生成二氟化氙、四氟化氙和六氟化氙。大量氟用來氟化有機(jī)物,如氟里昂——12CCl2F2廣泛用作致冷劑,CBr2F2用作高效滅火劑,CCl3F用作殺蟲劑。稱為特氟隆的聚四氟乙烯具有高彈性、低介電常數(shù)、低摩擦系數(shù)、耐熱抗腐蝕等優(yōu)良性能,用于制電工、化工器材。原子能工業(yè)制UF6,用擴(kuò)散法分離出235U。1886年法國(guó)的莫瓦桑,在鉑制U形管中,以鉑銥合金作電極,電解氟氫化鉀的無水氟化氫熔液得到氟。氟在地殼中的豐度為0.066%,主要以化合態(tài)存在,主要礦物有螢石CaF2,冰晶石Na3AlF6和磷灰石Ca5F(PO4)3。工業(yè)上以石墨和鐵作電極,電解熔融的氟氫化鉀和氟化氫的混和物制得,電解總反應(yīng)為: 【氟化氫】化學(xué)式HF,式量20.01。無色有刺激臭味氣體或液體,極性分子,由于很強(qiáng)的氫鍵作用,常溫下氣體呈(HF)n(n=2~6)的締合形式存在,80℃以上才基本由HF組成。液態(tài)時(shí)可能以比較穩(wěn)定的五分子環(huán)(HF)5或六分子環(huán)(HF)6狀態(tài)存在。氣體密度0.991克/升,液體密度0.987克/厘米3,沸點(diǎn)19.54℃,熔點(diǎn)-83.1℃,有很強(qiáng)的腐蝕性和毒性。在空氣中易形成白色酸霧,易溶于水,水溶液叫氫氟酸,酸性較弱。能溶于乙醇。能腐蝕玻璃。氟化氫是一個(gè)介電常數(shù)大的液體,能自行電離,并能與許多溶質(zhì)形成導(dǎo)電溶液,可溶解許多有機(jī)化合物。無水液態(tài)氟化氫是一種很強(qiáng)的酸。應(yīng)保存在塑料容器中。用于制氟化物、氫氟酸、氟硼酸、氟硅酸、有機(jī)氟碳化合物,含氟冷凍劑、含氟樹脂,還用作半導(dǎo)體材料的清洗劑,蝕刻玻璃等。用濃硫酸跟氟化鈣反應(yīng)制得。 【氫氟酸】化學(xué)式HF,式量20.01。即氟化氫的水溶液。無色有刺激性氣味。有強(qiáng)烈腐蝕性和毒性。濃度不高時(shí)酸性弱(室溫下K=3.5×10-4),這是因?yàn)榉肿娱g易形成氫鍵,難電離出氫離子。濃溶液(5~15摩爾/升)酸性增強(qiáng)變成強(qiáng)酸,因?yàn)橐徊糠諪-通過氫鍵與HF形成締合離子,如: 消耗了溶液中的F-,而使HF的電離度增大。能跟二氧化硅或硅酸鹽反應(yīng)生易揮發(fā)的SiF4,故易于腐蝕石英、玻璃及其它含硅物質(zhì)。市售氫氟酸含氟化氫50%。用于制備高純氟化物,刻蝕玻璃、鍍件表面處理、酸洗銅、黃銅、不銹鋼等。用水吸收氟化氫制得。 【氯】元素符號(hào)Cl,原子序數(shù)17,原子量35.453,外圍電子排布3s23p5,位于第三周期3ⅦA族。原子半徑99皮米,Cl-半徑181皮米,第一電離能1251千焦/摩爾,電負(fù)性3.0,主要氧化數(shù)-1、0、+1、+3、+5、+7。單質(zhì)氯以雙原子分子Cl2組成。黃綠色有刺激性臭味的氣體,有毒。密度 3.214克/升,熔點(diǎn)-100.98℃,沸點(diǎn)-34.6℃,離解能246.7千焦/摩爾。液態(tài)氯為金黃色液體,固態(tài)氯為四方晶體。20℃時(shí)在水中溶解度為7.29克/升,氯的水溶液呈黃綠色。部分水解成鹽酸、次氯酸HClO,后者有漂白性。易溶于二硫化碳、四氯化碳等有機(jī)溶劑。在低溫下干燥氯氣化性不十分活潑。有痕量水存在時(shí),活潑性急劇增加。能跟所有金屬化合,能跟氧、氮、碳以外非余屬單質(zhì)直接化合。生成氯化物。有強(qiáng)氧化性,是強(qiáng)氧化劑。跟堿反應(yīng)生成鹽酸鹽和次氯酸鹽,如: Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O 加熱時(shí)跟堿反應(yīng)生成鹽酸鹽和氯酸鹽,如: 跟飽和烴發(fā)生取代反應(yīng),跟不飽和烴發(fā)生加成反應(yīng)。用于制漂白粉、鹽酸、鹽酸鹽、農(nóng)藥、塑料、有機(jī)溶劑、染料、化學(xué)試劑,還用于漂白紙漿、布匹、飲水消毒、稀有金屬和純硅的提煉。1774年瑞典人舍勒用鹽酸跟二氧化錳反應(yīng)制得氯氣,但不知道它是什么。1810年英國(guó)人戴維確定氯氣是一種單質(zhì),確定了氯元素的存在。氯主要以氯化鈉的形式存在于海水、鹽湖和巖鹽礦中。由35Cl和37Cl兩種穩(wěn)定同位素組成。在地殼中的豐度為0.14%。工業(yè)上用電解飽和食鹽水制得,實(shí)驗(yàn)室常用濃鹽酸跟二氧化錳共熱制備。 【氯化氫】化學(xué)式HCl,式量36.46,無色有刺激性氣味的氣體。密度1.6394g/L,液態(tài)無色,密度1.187克/厘米3。熔點(diǎn)—114.8℃,沸點(diǎn)-84.9℃。易與空氣中水蒸氣形成白色酸霧,易溶于水,1體積水可溶500體積氯化氫(標(biāo)準(zhǔn)狀況),水溶液稱鹽酸。也溶于乙醇和乙醚。干燥氯化氫化學(xué)性質(zhì)不活潑,很難分解,對(duì)鋅,鐵等金屬無作用;遇氨冒白煙,生成氯化銨。用于制鹽酸、氯化物、氯乙烯,還用于聚合、異構(gòu)、烷基化等反應(yīng),以及作縮合劑、催化劑等。工業(yè)上用氫氣跟氯氣合成。實(shí)驗(yàn)室由濃硫酸跟食鹽共熱制得。 【鹽酸】化學(xué)式HCl,式量36.46。又稱氫氯酸。是氯化氫的水溶液。市售濃鹽酸含HCl37~38%,密度1.19克/厘米3,約12摩爾/升。含氯化氫20.22%的鹽酸恒沸點(diǎn)為108.58℃。無色液體,易揮發(fā),有刺激性臭味,有腐蝕性。強(qiáng)酸。能跟許多金屬反應(yīng)放出氫氣并生成相應(yīng)的氯化物。能和多種金屬氧化物,堿反應(yīng)生成鹽酸鹽和水。是重要的化工原料。廣泛用于化學(xué)工業(yè)、冶金工業(yè)、石油工業(yè)、食品工業(yè)、制藥工業(yè)。在電鍍、焊接時(shí)用于清洗金屬表面。稀鹽酸用于治療胃酸缺乏癥。用水吸收氯化氫制得。 【氯酸】化學(xué)式HClO3,正五價(jià)氯的含氧酸僅僅存在于溶液中,呈無色,水溶液在真空中可濃縮到密度為1.282克/厘米3。不穩(wěn)定,加熱到40℃即被分解,并爆炸。有強(qiáng)酸性、強(qiáng)氧化性。用作化學(xué)試劑。由氯酸鋇溶液跟硫酸反應(yīng)后,經(jīng)過濾、濃縮制得。 【次氯酸】化學(xué)式HClO,正一價(jià)氯的含氧酸,僅存于溶液中。稀溶液無色,濃溶液呈黃色,有強(qiáng)刺鼻氣味。是一種弱酸K=3.0×10-8,極不穩(wěn)定,見光分解為鹽酸和氧氣。有氧化性和漂白性,有殺菌能力。將氯氣的水溶液中加入氧化汞或碳酸鈣。再經(jīng)減壓蒸餾可得低于5%的次氯酸溶液。將一氧化二氯Cl2O與水反應(yīng)可得高于5摩爾/升的次氯酸。 【高氯酸】化學(xué)式HClO4,式量100.46,最高價(jià)氯的含氧酸。無色粘稠液體,密度1.76克/厘米3,熔點(diǎn)-112℃,沸點(diǎn)39℃(7459帕——56毫米汞柱)。易吸濕,溶于水,常用試劑濃度為70%。純態(tài)不穩(wěn)定。已知最強(qiáng)酸,能與活潑金屬反應(yīng)放出氫氣,與氨反應(yīng)生成銨鹽。有強(qiáng)氧化性,遇有機(jī)物發(fā)生爆炸性反應(yīng),同HI或SOCl2反應(yīng)時(shí)會(huì)燃燒。純酸加熱至90℃分解為ClO2及O2。冷的稀溶液穩(wěn)定性高。不顯氧化性。有腐蝕性。用于制炸藥、醫(yī)藥、分析化學(xué)。用高氯酸鉀同濃硫酸反應(yīng)后,再經(jīng)減壓蒸餾制得。工業(yè)上用鉑電極電解氧化鹽酸制得。 【王水】一體積濃硝酸與三體積濃鹽酸的混合液(其摩爾比為1:3)。無色液體,但迅速變黃。具有比濃硝酸或濃鹽酸更強(qiáng)烈的腐蝕性,能溶解鉑和金。王水中含有硝酸、氯化亞硝基、氯等強(qiáng)氧化劑。 HNO3+3HCl=NOCl+Cl2+2H2O 王水中也含有高濃度的氯離子,能跟金屬離子形成穩(wěn)定的絡(luò)離子,有利于向金、鉑溶解方向進(jìn)行 Au+HNO3+3HCl=AuCl3+NO+2H2O AuCl3+HCl=H[AuCl4] 3Pc+4HNO3+12HCl=3PtCl4+4NO+8H2O PtCl4+2HCl=H2[PtCl6] 冶金工業(yè)和化學(xué)分析用于溶解金屬。 【溴】元素符號(hào)Br,原子序數(shù)35,原子量79.909,外圍電子排布4s24p5,位于第四周期第ⅦA族。原子半徑114皮米,Br-半徑196皮米,第一電離能1141千焦/摩爾,電負(fù)性2.8。主要氧化數(shù)-1、+1、+3、+5、+7。溴單質(zhì)由雙原子分子Br2組成。棕紅色易揮發(fā)有強(qiáng)烈刺激性臭味的液體。密度3.119克/厘米3,熔點(diǎn)-7.2℃,沸點(diǎn)58.76℃。有毒,有腐蝕性。蒸氣呈棕紅色,固態(tài)呈黃綠色有金屬光澤。20℃時(shí)在水中的溶解度為3.38克/100克水,易溶于四氯化碳,二硫化碳、乙醇等有機(jī)溶劑中;瘜W(xué)性質(zhì)和氯相似,能與氫、金屬和多數(shù)非金屬反應(yīng),只是活潑性比氯差。用于制溴化物、藥物、染料、熏蒸劑、滅火劑;還用于漂白、消毒。1826年,法國(guó)人巴拉爾得把氯氣通入鹽湖的提鹽后的廢母液中制得溴,并確定它是一種元素。自然界中主要以氫溴酸鹽的形式存在。在地殼中的豐度為2.5×10-4%。工業(yè)上從海水制溴,即將氯氣通入鹽鹵中把溴置換出來。 【溴化氫】化學(xué)式HBr,式量80.92。無色有刺激性氣味的氣體,密度3.5克/升,在空氣中形成白色酸霧。易溶于水,水溶液叫氫溴酸。熔點(diǎn)—88.5℃,沸點(diǎn)-67.0℃。用于藥物合成,并用作烷化催化劑。由氫與溴直接化合,或由溴化鈉與磷酸或70%硫酸反應(yīng)制得。 【氫溴酸】化學(xué)式HBr,式量80.92。氫溴酸是溴化氫的水溶液。無色,有刺激性的酸味,酸性強(qiáng)。有強(qiáng)腐蝕性。有還原性。用于醫(yī)藥、化學(xué)分析和有機(jī)合成。將溴化氫通入冷水中制得。 【溴酸】化學(xué)式HBrO3,式量128.92。僅存于溶液中。在100℃分解。是氧化性強(qiáng)的強(qiáng)酸。用作氧化劑,制染料、制醫(yī)藥。由溴酸鋇與硫酸反應(yīng),再經(jīng)蒸餾溶于水制得。 【碘】元素符號(hào)I,原子序數(shù)53,原子量126.9,外圍電子排布5s2p5,位于第五周期ⅦA族,原子半徑133皮米,I-半徑220皮米,第一電離能1008千焦/摩爾,電負(fù)性2.5,主要氧化數(shù)-1、+1、+3、+5、+7。單質(zhì)由雙原子分子組成。紫黑色晶體,密度4.93克/厘米3,熔點(diǎn)113.5℃,沸點(diǎn)為184.35℃。有金屬光澤,易升華,性脆。有毒性和腐蝕性。微溶于水,溶液呈褐色,由于歧化反應(yīng),顯酸性。易溶于乙醇、二硫化碳、四氯化碳等有機(jī)溶劑。也易溶于碘化鉀溶液,形成KI3,溶液呈深褐色。遇淀粉變藍(lán)色。能與氟、氯、溴、磷、氫、多數(shù)金屬直接化合,但不如其它鹵素化學(xué)性質(zhì)活潑。用于制感光材料、醫(yī)藥、染料、碘化合物等。1817年法國(guó)人庫(kù)爾特瓦斯用硫酸處理海藻灰時(shí)發(fā)現(xiàn)了碘,希臘文原意是紫。碘在地殼中的豐度為3.0×10-5%,自然界海藻,石油礦井水及智利硝石中含有較多的碘。自然界中的碘主要以NaIO3形式存在,可用亞硫酸氫鈉還原制。 2IO-3+5HSO-3=5SO24-+H2O+3H++I2 實(shí)驗(yàn)室中用碘化物與二氧化錳和濃硫酸混合制。 2NaI+3H2SO4+MnO2=2NaHSO4+MnSO4+2H2O+I2 【碘化氫】化學(xué)式HI,式量127.91。無色有刺激性氣體。密度5.66克/升,熔點(diǎn)-50.8℃,沸點(diǎn)-35.38℃。易液化,液體呈蒼黃色。在空氣中與水蒸氣形成白色酸霧,極易溶于水并放出大量熱,其水溶液稱氫碘酸,是強(qiáng)酸。碘化氫很不穩(wěn)定,300℃時(shí),即分解為碘和氫。有強(qiáng)還原性,可被Cl2、Br2、濃硫酸氧化游離出碘。用作還原劑、消毒劑、分析試劑、制備碘鹽、合成藥物。由碘蒸氣跟氫氣在鉑催化條件下合成或由三碘化磷水解制得。 【氫碘酸】化學(xué)式HI,式量127.91。氫碘酸是碘化氫的水溶液。無色液體。飽和溶液在0℃時(shí)含90%的碘化氫。是一種強(qiáng)酸。有強(qiáng)腐蝕性和強(qiáng)還原性。常溫下能被空氣中氧氧化而析出碘,使溶液變淡黃色或棕色,在光的照射下反應(yīng)更快?捎糜谥频饣铮幬、染料、香料、消毒劑,有機(jī)碘化合物。 【碘酸】化學(xué)式HIO3,式量175.91。無色正交晶體,密度4.629克/厘米3,熔點(diǎn)110℃,加熱到110℃時(shí),開始轉(zhuǎn)變?yōu)镠I3O8。195℃時(shí)完全脫水而成五氧化二碘I2O5。加熱到300℃以上才分解為碘和氧氣。是強(qiáng)酸,濃溶液有強(qiáng)氧化性。用作化學(xué)試劑、強(qiáng)氧化劑、制藥物。用強(qiáng)氧化劑如Cl2、O3、HNO3、H2O2等氧化碘可制得純碘酸,如: I2+10HNO3(濃)=2HIO3+10NO2↑+4H2O 【砹】元素符號(hào)At,原子序數(shù)85,原子量210(最穩(wěn)定的同位素的質(zhì)量數(shù)),外圍電子排布6s26p5,位于第六周期第ⅦA族。是極不穩(wěn)定的元素,約有25種同位素,都有放射性,其中最穩(wěn)定的210At半衰期最長(zhǎng),只有8.3小時(shí)。金屬性較其它鹵族元素強(qiáng)。熔點(diǎn)302℃(估計(jì)),沸點(diǎn)337℃(估計(jì))。易揮發(fā),易溶于苯,四氯化碳等有機(jī)溶劑;瘜W(xué)性質(zhì)與碘相似,比碘易氧化、難還原。1940年美國(guó)人考爾森、麥肯齊和西格雷用α粒子(氦離子)轟擊鉍,第一次制得210At。半衰期為7.5小時(shí)。砹的原文是“不穩(wěn)定”的意思。在地殼中砹的總量少于28.35克,它多是天然放射性元素如鐳、錒、釷等的蛻變產(chǎn)物。供研究用的砹都是人工合成的,由高能α粒子轟擊鉍原子核而得。 |
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