高中化学竞赛-稀有气体、卤素
解析全国高中化学竞赛热点元素——卤素
中图分类号 ：Ｇ ３ ． ７ ６２４９
２ ０ 年一 ２ ０ 年 的全 国高 中化 学竞 赛试题 中 出 ０１ ０５
体方 法是 ； （ ）确定 中心 原子Ｉ １ 的价层 电子对数： 中 心原 子Ｉ 供７ 提 个价 电子 ，配 体Ｆ 别提 供 １ 电子 ， 分 个 所 以 中 心 原 子 Ｉ 价 层 电 子 对 数 为 ： （ ＋ ×５ 的 ７１ ）
现 许 多与 卤素有 关 的好试题 ，￣ ２ ０ 年 高 中化 学 ｒ Ｎ０ １
竞赛就有４ 道试 题 （ 该卷 总共ｌ 道试题 ），这就体现 ３
了 “ 卤素”是竞赛 中的热 点元素 。
１ 考查氟 元素 的特 殊性
第 １ ： （ ０ １ ）去 年 报 道 ，在 一５ ℃令 题 ２０ 年 ５
第 １ ： （ ０ ４ ）用２ 等 质 量 的Ｘ Ｆ和 Ⅱ题 ２ ０ 年 份 ｅ２
【￣ｅ Ｔ， ＣＸ ＦＩ且阳离 子中含有 苯环 结构 应该 是ｃＦ ， ￣ ｅ卜
由 此 可 以得 出 该 离 子 化 合 物 的 阳 离 子 是 ：
３为有效 地制 备Ｘ Ｆ，应在 什么 反应条 件下为 ． ｅ２
ＣＦＸ Ｆ ，其中ｘ 是连接在苯环上的，这个结果也 ６６ｅ￣ ｅ
可 以用 已知条 件 中的氙 （Ｖ）来 验证 。所 以ｌ ４ Ｉ 一 问
的答案 是：１ ６６ｅ￣ Ｆ ；２ 分子 中有ｃ 、ＣＦＸ Ｆ Ｂ ； 、 —
Ｘ 键。 （ ： “ ｅ 答 分子 中存在氤 和有机 基 团 ”得一 半
的 分 ） ： ３ ＸＦ＋ ｅｓＦ＝ ｏ６ｅ￣ 巧 ： ４ 、 ｅ４ＣＦＢ ２ＣＦＸ Ｆ Ｂ 、
难 鹿 ， ｘ
５ ８ 巧 Ｂ １ Ｉ￣ Ｘ ＋５ ６ Ｆ 。 ｃ Ｆ ＋２ ＝４ ＋５ ｅ Ｃ Ｂ ２ ２ Ｆ
高中化学 竞赛辅导练习参考答案与解析
高中化学竞赛辅导练习参考答案与解析第一章元素化合物第一节卤素一．1．IO3－十5I－＋6CH3COOH===3I2＋6CH3COO－＋3H2O2．KI在潮湿空气里,在阳光的作用下会被空气氧化而产生紫黑色固体（或紫色蒸气）,而KIO3不被空气氧化.4I－＋O2＋2H2O===2I2＋4OH－二．l．(1)主要反应：I2＋2KClO3==2KIO3＋C12↑（2）可能的副反应：C12＋H2O（冷）==HClO＋HClC12＋H2O==2HCl＋1/2O2 3C12＋3H2O（热）==HClO3＋5HClI2＋5Cl2＋6H2O==2HIO3＋10HCl一步：I2＋5H2O2−−催化剂2HIO3＋4H2O−→二步：2HIO3＋K2CO3==2KIO3＋CO2↑＋H2O2．使氧化生成的I2再还原为碘化物I2＋2S2O32－==S4O62－＋2I－三．3I2＋6OH－===IO3－＋5I－＋3H2OS2O32－＋4I2＋10OH－===2SO42－十8I－＋5H2OS2O32－＋2H＋===SO2↑十S↓＋H2O4I－＋O2＋4H＋===2I2＋2H2O四．加入过量KI生成I3－离子以减少I2挥发1．在强酸性溶液中S2O32－遇酸分解,且I－易被空气氧化：（反应略）；在碱性溶液中：S2O32－＋4I2＋10OH－===SO42－＋8I－＋5H2O3I2＋6OH－===IO3－＋5I－＋3H2O上述到反应的发生,使定量反应难以准确．2．前者,I2与S2O32－的反应速度大于I2与OH－的反应速度；后者,S2O32－与I2的反应速度大于S2O32－与H＋的反应速度.五．I2（反应略）七．A CaF2 B H2SO4 C HF D NaF E NaHF2九．紫2I－＋CI2===I2＋2CI－棕紫2Br－＋Cl2===Br2＋2Cl－棕红色I2＋5Cl2＋6H2O===2IO3－＋5Cl－＋12H＋十．A AgNO3 B AgCl C [Ag(NH3)2]Cl D AgBrE Na3[Ag(S2O3)2]F AglG Na[Ag(CN)2]H Ag2S （反应略）十三．1．该固体一定含钠和碘,使煤气灯火焰显黄色表明钠的存在；不溶于NH3,而溶于强络合剂CN－或S2O32－的黄色银盐一定是碘化银.2．反应（1）～（4）表明该化合物是碘的含氧酸的钠盐.因其溶液呈中性,推测该晶体为NaIO3或NaIO4（略）3．（反应略）4．NaIO4十六．1．C的化合价为＋2,N的化合价为－3；第一个反应是氧化还原反应,K2CO3中的C是氧化剂.获得2个电子；C为还原剂,释放出2个电子.2．（l）因为是固体与固体反应,增大表面接触率；（2）避免副反应发生：2KHS==K 2S ＋H 2S（3）不能说明,因HCN 是易挥发物．3．制备HCN 的反应：KCN ＋KHS===K 2S ＋HCN十七．O 2、HF 、H 2O 2、OF 2 F 2＋2OH －===2F －＋OF 2 ＋H 2O十八．KClO 3＋H 2C 2O 4===K 2CO 3＋2ClO 2＋CO 2↑＋H 2O 冷凝； V 型； 因为它是奇电子化合物（分子中含有奇数电子）十九．I 2O 5＋5CO===5CO 2＋I 2 IO(IO 3)、 I(IO 3)3二十．1．H —O —F H ＋1 O 0 F －1 H 2＋O 2＋F 2===2HOF2．Q=－103.5kJ/mol3．不稳定的原因在于分子中同时存在电中性的氧原子、极化作用强的带正电荷的氢原子和带负电荷的氟原子. 2HOF →2HF ＋O 2 Q=－169kJ/nol4．分解产物是H 2O 2 （反应略）二十一．首先,电解KCl 水溶液制取KOH 和Cl 2；然后KOH 与Cl 2在加热条件下生成KClO 3和KCl ；再利用KCl 和KClO 3的溶解度差别,在水中重结晶提纯KClO 3.（反应略）二十二．1． 1.00L 干气体通过KI 溶液时,其中Cl 2和O 3均氧化KI 使转化为I 2,但O 3氧化KI 后自身被还原为O 2,从反应式可见l mol O 3氧化KI 后自身还原成 l mol O 2,所以,1.00L 干气体通过KI 溶液后体积缩小值（1.00－0.98=0.02）全部是混合气体中Cl 2的所占体积.与I 2作用所耗Na 2S 2O 3的量,则是混合气体中Cl 2和O 3的量之和. Cl 2、O 3占混合气体的百分含量分别是：C12：2%； O 3：1%2． PH 值变大.因O 3氧化I －时消耗H ＋（或答O 3氧化I －时产生OH －）. O 3＋2I －＋H 2O==O 2＋I 2＋2OH －二十四．1．80Se, 78Se2．有偶数中子的核素一般比有奇数中子的核素的丰度大.3．粒子C 是单电荷阴离子,—48335BrO 4．Se n Se 83348234→+3Se ＋4HNO 3＋H 2O===3H 2SeO 3＋4NO ↑ H 2SeO 3＋2RbOH===Rb 2SeO 3＋2H 2O Rb 2SeO 3＋O 3==Rb 2SeO 4＋O 2 e Br Se +→83358334 e BrO SeO +→--48335248334 5．BrO 4－具有很强的氧化性,但因BrO 4－形成的很少,其氧化性不能充分表现出来：6 BrO 4－＋14Cr 3＋＋25H 2O===7Cr 2O 72－＋3Br 2＋50H ＋BrO 4－＋7Br 2＋8H ＋===4Br 2＋4H 2O6BrO 4－＋7I －＋6H ＋===3Br 2＋7IO 3－＋3H 2O第二节 氢与氧二．1．（略）2．CFCl 3和CF 2Cl 2在高空（O 3层上边缘）200nm 紫外光照射下分解放出Cl 原子,促进O 3分解；（略）3．因燃料燃烧时尾气中有NO,处于O 3层下边缘,可促进O 3分解：（略） 六．1．过氧化合物含有过氧离子O 22－（O －—O －） 例如：H 2O 2、BaO 2、Na 2O 2、H 2S 2O 8、CrO 5、[VO 2＋]等.2．用适当的酸使过氧化钙分解,生成过氧化氢,测定H2O2的方法是：（l）高锰酸盐的方法：（反应略）（2）碘量法：（反应略）3．（1）[Cr(H2O)6]Cl3＋4NaOH===Na[Cr(OH)4(H2O)2]＋3NaCl＋4H2O Na[Cr(OH)4(H2O)2]＋3H2O2＋2NaOH===2Na2CrO4＋12H2O（2）2MnO4－＋5H2O2＋6H3O＋===2Mn2＋＋5O2↑十14H2O第三节硫一．1．2．（如下表所示）3．（1）Cl－,Br－,I－（2）SO42－（3）F－（4）2MnO4＋5HSO3－＋H＋===2Mn2＋＋3H2O＋5SO42－Ba2＋＋SO42－===BaSO4（5）2Cu2＋＋4I－===2CuI（S）＋I24．SOClBr和SOBr25．SOClBr6．SOClBr＋2H2O===HSO3－＋Cl－＋Br－＋3H＋三．1．多硫化物；2．3S＋6OH－==SO32－＋2S2－＋3H2O；S＋SO32－==S2O32－S＋S2－==S22－或(X－1)S＋S2－== S x2－3．(2x＋2)SO2＋2 S x2－＋(4x－2)OH－==(2x＋1)S2O32－＋(2x－1)H2O6SO2＋2S22－＋6OH－==5S2O32－＋3H2O四．A可与H2和O2反应说明A为非金属单,B和C分别是A的不同氧化数的氧钾盐,又A的简单阴离子可与A化合,且产物遇酸分解为单质A、A的简单阴离子和D的钾盐.据此可判断A为单质硫.A．S B．SO2C．SO3D．H2SO4E．K2SO4F．K2S2O8G．K2SO3 H．K2S2O3I．H2S J．K2S K．K2S x L．K2S4O6五．由示出的化学式知,X、Z可能是B元素含氧酸的多酸盐（或连多酸盐）或代酸盐,而短周期元素能形成多酸盐的有硼、硅、磷、硫,能形成连多酸盐或代酸盐的只有硫．其次,X、Z中B、C的质量比（即原子数比）相同,只有可能是硅的多酸盐（如单链的[SiO3]n2－和环状的[Si n O3n]2－或硫的代酸盐和连多酸盐等（如Na2S3O3、Na2S4O6）.再根据X与盐酸的反应,并通过组成的质量分数进行计算.可判断X为Na2S3O3、Z为Na2S4O6.六．1．3Na2S＋As2S5==2Na3AsS42．Na2S＋SnS2== Na2SnS33．Na2S2＋SnS== Na2SnS3七．1．三角锥形；sp2；不等性2．CaSO3＋2PC15 ===CaC12＋2POCl3＋SOC123.CH3CH2OH＋SOCl2 ==CH3CH2Cl＋SO2↑＋HCl↑4．MCl n·xH2O＋xSOCl2===MCl n＋xSO2↑＋2xHCl↑5．氯化亚砜与醇、水分子中的羟基作用,生成SO2和HCl；反应中的其它产物都是气体而逸出；可在真空中蒸馏而赶掉.八．A BaCl2； B AgNO3 C AgCl； D Ba(NO3)2 E Ag(S2O3)23－ F BaSO4G BaS H Ag2S （略）十二．1．（1）（2）2．（1）H3PO3＋2NaOH===Na2HPO3＋2H2O（2）H3AsO3＋3NaOH===Na3AsO3＋3H2O3．H3PO3与盐酸不反应,H3AsO3与盐酸反应：As(OH)3＋3HCl===AsCl3＋3H2O第四节稀有气体二．所谈的气体是氩.雷利（Rayleigh,J.W.S）和拉姆赛（Bamsay W．）用光谱法发现了惰性（稀有）气体氦、氖、氩、氪、氙.20世纪60年代初制得了这些元素中氙的稳定化合物.如氟化氙XeF2、XeF4、XeF6；氧化物XeO3、XeO4及其衍生物XeOF4.可表示它们性质的反应式为：3XeF4===2XeF6＋Xe2XeF2＋2H2O===2Xe＋O2＋4HFXeO3＋6KI＋HCl===Xe＋3I2＋6KCl＋3H2O化物,其盐G可与单质A化合生成H,H遇酸D可分解为A、B和D的XeO4＋2Ba(OH)2===Ba2XeO6＋2H2O三．XeF2 （mol）%=25%XeF4 （mol）%=75%第五节氮族二．N 2O 4自偶电离N 2O 4NO ＋＋NO 3－,Cu 与N 2O 4反应失电子给NO ＋,放生成NO 和Cu(NO 3)2.A 、B 分别为NO 2和NO,C 为HNO 2.Co(NH 3)62＋易被氧化为 Co(NH 3)63＋,D 、F 分别是含—NO 2－和—ONO －配体的Co （Ⅲ）的配离子.1．N 2O 4＋2N 2H 4===3N 2＋4H 2O2．N 2O 4中N 采取sp 2杂化,5个σ键（一个N —N 键,4个N —键）,一个86键. 3．Cu ＋2N 2O 4===Cu(NO 3)2＋2NO ↑4．D 为[Co(NO 2)(NH 3)5]2＋ 一硝基·五氨合钴（Ⅲ）配离子E 为[Co(ONO)(NH 3)5]2＋ 一亚硝酸根·五氨合钴（Ⅲ）配离子四．从NH 4＋的质子传递考虑,酸根接受H ＋的能力将影响接盐热分解温度.1．NH 4Br 比 NH 4Cl 热分解温度更高；NH 4H 2PO 4比(NH 4)3PO 4热分解温度更高.2．2NH 4Cl ＋Fe===NH 3↑＋FeCl 2＋H 2↑2NH 4Cl ＋FeO===NH 3↑＋FeCI 2＋H 2O3．若HA 有氧化性,则分解出来的NH 3会立即被氧化.如：NH 4NO 3===N 2O ＋2H 2O NH 4NO 2===N 2↑＋2H 2O十一．火柴本身包含有氧化剂与还原剂,而普通灭火器的作用是意图隔离可燃物与氧气接触,因而成效不佳；猛烈爆炸的主要原因可能是硝酸铵受强热急速分解造成的.十四．1．3 NH 2－＋NO 3－=== N 3－＋3OH －＋NH 32NH 2－＋N 2O=== N 3－＋OH －＋NH 32．N 3－中N 的氧化数为－1/3,N 原子均采取sp 杂化.N 3－的等电子体物种如CO 2、N 2O.3．HN 3：按稀有气体结构计算各原子最外层电子数之和n 0＝2＋3×8==26,而各原子价电子数之和n v ==1＋3×5＝16,故成键数为（26一16）/2==5,孤对电子的对数为（16－5×2）/2==3（对）. HN 3的共振结构：由于N （a ）－N （b ）键级为1.5,而N （b ）－N （c ）键级为2.5,故N （a ）－N （b ）的键长要比N （a ）一N （c ）的长.4．离子型叠氮化物虽然可以在室温下存在,但在加热或撞击时分解为氮气和金属（不爆炸）,故可作为“空气袋”.5．可用物理吸附法或化学反应法,如用分子筛吸附氧；用合成载氧体吸氧或用乙基蒽醇与氧反应生成H 2O 2等,随后再放出氧.十六．同温同压下,气体体积比等于物质的量比,故n(NF 3):n(NO)＝3：2 3NF 3＋5H 2O===2NO ＋HNO 3＋9HF二十．1．nH 3PO 4==H n ＋2P n O 3n ＋1＋（n －1）H 2OnH 3PO 4==(HPO 3)n ＋nH 2O2．如右图所示3．多磷酸根是一种强络合剂,能络合水中的Ca2＋、Mg2＋,使洗衣粉不怕硬水,所以多磷酸钠起到软化水的作用（软水剂）.4．洗衣废水中含磷酸盐,在江河湖水中积累成“肥水”,造成污染.二十一．1．Ca5(PO4)3F＋5H2SO4===5CaSO4＋3H3PO4＋HF Ca5(PO4)3F ＋7H3PO4===5Ca(H2PO4)2＋HF2．SiO2＋2 Ca5(PO4)3F＋H2O==3Ca3(PO4)2＋CaSiO3＋HF↑3．A与B不等同,A的肥效高于B.因为晶型的转变是在微粒的不断运动中进行,需要一定能量；α态在固体慢慢冷却过程中,通过微粒的运动逐渐变为β态.若采取用水急冷的办法,水吸收大量热能,α态来不及转变为β态.二十二．Na2CO3溶液与金属盐溶液反应可能生成正盐（M n＋=Ca2＋、Sr2＋、Ba2＋、Mn2＋、Ag＋等）.碱式盐M2(OH)2CO3（M2＋=Mg2＋、Be2＋、Fe2＋、Co2＋、Cu2＋、Zn2＋、Cd2＋、Pb2＋等）或氢氧化物M(OH)3（M3＋＝Fe3＋、Cr3＋、AI3＋）.限于中学生知识水平,可设D（即ACl2）与Na2CO3溶液反应析出的F为ACO3.金属磷化物和酸反应生成的PH3（燃点39℃）中含有少量P2H6,后者在空气中自燃生成P4O10和H2O. A为Ca .二十四．P2S5＋8H2O===2H3PO4＋5H2S2H3AsO3＋3H2S===As2S3↓＋6H2O二十五．As2O3＋6Zn＋12HCl===2AsH3＋6ZnCl2＋3H2O AsH3===2As＋3H2二十六．2As2S3＋9O2==2As2O3＋6SO22As＋3H25O4（热、浓）==As2O3＋3SO2↑＋3H2OAs2O3＋6Zn＋6H2SO4==2AsH3＋6ZnSO4＋3H2O.AsH3==2As＋3H2二十七．1．BiCl3＋H2O==BiOCl↓＋2HCl2．不同意. BiOCl 中的Cl呈－1价,而次氯酸盐中Cl为＋l价.3．将BiCl3固体溶于少量浓盐酸中,再加水稀释.4．BiCl3与Cl－生成BiCl63－等配离子.二十八．根据元素X的氧化态变化情况可推断其为ⅤA族元素,再由X（V）的强氧化性,知X为铋.1．X为铋,Bi其电子构型为：[Xe]4f145d106s26p32．根据理想气体状态方程式得：T==1883K时,M=464.9g/molBi的原子量为208.98.在沸点1883K时以Bi2（g）型体存在；T==2280K时,M=209.75g/molT==2770K时,M=208.7g/mol故在沸点以上时以Bi（g）状态存在.（略）3．2Bi＋6H2SO4===Bi2(SO4)3＋3SO2↑＋6H2OBi＋4HNO3===Bi(NO3)3＋NO↑＋2H2O4．BiC13＋KCl===KBiCl4BiC13＋KCl===KBiCl4Bi2(SO4)3＋K2SO4===2Kbi(SO4 )2正八面体Bi 以sp3d2杂化轨道成键5．Bi(NO3)3＋H2O==BiONO3↓＋2HNO3BiCl3＋H2O===BiOCl↓＋2HCl6．5NaBiO3＋2Mn2＋＋14H＋===2MnO4－＋5Bi3＋＋5Na＋＋7H2O7．2Bi3＋＋3HSnO2－＋6OH－===2Bi＋3HSnO3－＋3H2O 温度高时,HSnO2－发生自氧化还原,析出黑色Sn.8．（－）Pt,H2∣HCl∣BiCl3,Bi（＋）第六节碳硅硼三．1．硝酸是氧化剂,氢氟酸是配合剂；2．不能代替,因为氯离子不能与硅形成稳定的配合物.3．（l）Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2（2）Si＋2NaNO3＋2NaOH＝Na2SiO3＋H2O＋2NaNO2四．1．（1）Na2CO3＋SiO2===Na2SiO3＋CO2↑Na2SiO3＋CO2＋H2O===Na2CO3＋SiO2·H2O↓（2）反应（1）在高温条件下由于SiO2的难挥发性而易进行；反应（2）可在溶液中进行,因为H2CO3的酸性强于H2SiO32．如下所示五．1．①2；2；9；2；2；4；1 ②2；14；1；2；6；14；4；1 ③4；6；11；2；2；6；4；32．碳酸较硅酸酸性强,强酸可取代弱酸.3．铝在岩石中主要以共价形式存在.4．浓度×(10－4mol/L)：Na＋：1.52；Ca2＋：0.60；Mg2＋：0.45；K＋：0.35；HCO3－：3.05；SO42－：0.26；Cl：0.40；H4SiO4：1.90六．Si n H2n+2；较低七．1．2．八．1．B原子以sp2杂化和F形成平面正三角形结构；2．酸,B原子有一个空p轨道,能接受电子对；3．B(OH)3＋H2O B(OH)4－十H＋,一元酸.九．1．碳2．Na2B2O7＋2CO(NH2)2===4(BN)3＋Na2O十4H2O＋2CO23．根据等电子原理,α—(BN)3与石墨的性质相近,因而α—(BN)3与石墨的结构相同,为层状结构,图示如右：β—(BN)3与金刚石的性质相近,因而它具有与金刚石相同的结构.图示如右：十．2．如右图所示：3．B 17.5% C 82.5%第七节碱金属与碱土金属五．1．Rb2CO3＋2C===3CO↑＋2Rb↑3Fe＋2Na2CO3===Fe3O4十2CO↑十4Na↑3Fe＋4NaOH===Fe3O4＋2H2↑十4Na↑Na＋KCl==NaCl＋K↑2．金属的标准电动序只是对于一定浓度（lmol/L）的水溶液和一定温度（25℃）下才是正确的.非水溶液、高温、固相反应的情况下不适用.因此,严格地说,电动序与本试题无关.比较化学活动性时应依具体条件而定.高温下的化学活动性是由许多因素决定的.在所给条件下,前三个反应在高温下之所以能够进行,可用Fe3O4晶格的高度稳定性和大量气体的放出（体系的熵显著增大）来解释.3．在高温下（约1000℃）,将钠蒸气从下向上通过熔融的KCl,在塔的上部可以得到钠—钾合金.在分馏塔中加热钠一钾合金,利用钾在高温时挥发性较大（K、Na的沸点分别为760℃和883℃）,而从合金中分离出来.这与电动序无关.4．铝热法：3BaO＋2Al===Al2O3＋3Ba↑副反应：BaO＋Al2O3===BaAl2O4（或BaO·Al2O3）硅还原法：2BaO＋Si===SiO2＋Ba↑副反应：BaO＋SiO2===BaSiO3（碳还原法制Ba,因生成BaC2而不采用）溶液的淡黄色沉淀C可能是AgBr,再经E转化为H等反应可得以证实. ASrBr 2 B AgNO 3 C AgBr D Sr(NO 3)2,E Na 3[Ag(S 2O 3)2] F SrSO 4 G SrS H Ag 2S七．1．（略）2．6:5 Al 3＋略过量,有利于生成CO 2.3．不妥.由lmolCO 32－转化为lmolCO 2需2molH ＋,H ＋由Al 3＋反应提供,今Al 3＋量不变,只能生成HCO 3－,没有CO 2,喷不起来.4．不妥.Al 2(SO 4)3和表层NaHCO 3固体生成Al(OH)3后,阻碍反应的进行. 九．1．启普发生器和洗气瓶；2．水浴；3．加入粉状NaCl 是为了降低NH 4Cl 的溶解度；冷却促进NH 4Cl 析出,提高产率；采用冰盐冷冻剂冷却.第八节 铝一．固体物质由无水氯化铁和无水氯化铝组成；无水氯化铝晶体；升华；潮解；氯化氢二．1．NaOH ；NaOH 溶液可溶解SiO 2而使被其包藏的金属铝释放出来,而盐酸不与SiO 2作用.2．（略）3．%10032%⨯=样RTw pV M Al Al 4．饱和水蒸气占据一定体积,使实测气体体积变大；通过换算扣除水蒸气体积（或先干燥再测体积）.三．(NH 4)2Al 2(SO 4)4＋8NH 4HCO 3==4(NH 4)2SO 4＋2NH 4Al(OH)2CO 3＋6CO 2↑＋2H 2O （略）四．1．＋3 惰性电子对2．能3．碱性4．低第九节 锡与铅一．金属锡发生碎裂；常温条件下稳定存在的白锡,在低温时转变成灰锡,体积骤然膨胀致使碎裂.二．2PbO ·PbO 2 Pb 3O 4＋4HNO 3===2Pb(NO 3)2＋PbO 2↓十H 2O PbO 2是酸性氧化物四．从E 的溶解度随温度变化及J 、I 的性质,可推测可能含铅元素.A Pb 3O 4 B PbO 2 C PbO D Pb(NO 3)2 E PbCl 2 F Cl 2 G O 2 HK 2Pb(OH)6 I Pb(Ac)2 J PbS五．无色溶液通人H 2S 有黑色沉淀,且可被H 2O 2氧化成白色,可初步判断是含Pb 2＋的溶液. A Pb 2O 3 B Pb(NO 3)2 C PbO 2 D PbS E PbSO 4六．天青石为SrSO 4,此即F,与碳高温作用后形成SrS.可溶于Na 2S 2O 3六．PbSO 4＋H 2SO 4===Pb(HSO 4)2,Pb(HSO 4)2易溶；PbCI 2＋2CI －===PbCl 42－碘分子电离 I 2I ＋十I －第十节 铜与锌四．1．3Cu ＋2K 2Cr 2O 7＋12(NH 4)2CO 3===2[Cu(NH 3)4]CO 3＋[Cu(NH 3)4](HCO 3)2＋2[Cr(NH 3)6](HCO 3)3＋2KHCO 3＋7H 2O2．低于283K,加NaOH 使NH 3更易成NH 3,促进配合,和产物中HCO 3－结合,使平衡右移.3Cu ＋K 2Cr 2O 7＋12(NH 3)2CO 3＋10NaOH===3[Cu(NH 3)4]CO 3＋[Cr(NH 3)6]2(CO 3)3＋K 2CO 3＋5Na 2CO 3五．本题的答案可以有几种,这里只列一解.A 可为CuSO 4,B 可循为金属钠,C 可为Ca 或 Ba,D 为Cu(OH)2、CuO 、Cu 、CuS （也可能有S ）,E 为Cu(OH)2、CuO 、Cu 、CuS 、CaS 、CaSO 4或BaSO 4（可能有S ）；F 为CaSO 4或BaSO 4.第十一节 钛 钒 锰 铬一．V 2O 5＋H 2SO 4==(VO 2)2SO 4＋2H 2OV 2O 5＋6HCl==2VOCl ＋2Cl 2＋3H 2OV 2O 5＋2NaOH==2NaVO 3＋H 2O二．先根据滴定数算出Me 的摩尔质量范围,再根据题述性质进行判断. V 2O 4.86三．该题为一综合分析型试题.目前二氧化钛的工业制法有硫酸法和氯化法,两种方法所采用的原料、工艺条件、生产流程和设备都不相同.本题要求对二氧化钛的两种生产方法有全面了解,不仅涉及物理变化、化学变化、化学反应及化学反应方程式等基本概念,还牵扯到工业生产流程及环境保护和三废处理等问题.因而,要求学生有较宽的知识面,具有对采用不同方法制备同一产品的各种工艺过程进行全面综合的考察分析能力.①题中（l ）、（2）、（3）问为硫酸法生产二氧化钛的内容.首先,仔细阅读方框流程图,找出有化学变化的过程,分别写出该变化的化学反应方程式；再考虑流程中有哪些废料排出,说明排出废料对环境的不利影响；最后,针对流程中排出的废水,提出合理的处理方案.②题中第（4）问为二氧化钛两种工业制法的对比.对用不同方法制备同一产品的不同工艺过程的比较.应从原料、工艺技术、环境保护、投资规模等方面入手,全面分析各种方法的优缺点.（1）方框流程图是最简单的工艺流程图,它以方框表示工段或车间或一个料的流动路线.物理变化是物质的形态发生变化而其化学性质未曾发生变化的过程,方框图中的结晶、过滤、洗净、粉碎、干燥等均属物理过程.当一种物质生成了新物质,即发生了化学变化.方框图中的硫酸煮解,加水分解及燃烧均为化学变化.要正确写出化学方程式,还要对题中给出的物质俗称、过程名称的含义有所了解.（a ）硫酸煮解：FeTiO 3＋2H 2 SO 4==TiOSO 4＋FeSO 4＋2H 2 O（b ）加水分解：TiOSO 4＋（n ＋1）H 2O==TiO 2·nH 2O ＋H 2SO 4（C ）锻烧：TiO 2·nH 2O −−−→−K 1300~1100TiO 2＋nH 2O （2）硫酸法生产二氧化钛主要是用硫酸处理钛铁矿,该过程排出废料为呈强酸性的废液,会使排人废水的pH 值明显降低；同时,钛铁矿中还含有其它的如铜、锌、锰、铝等重金属,这些金属在硫酸处理中溶于硫酸溶液,排入水中后对水中浮游生物有害,对水域周围土壤有害,危及人畜安全；另外,废液中还存在少量的硫酸亚铁,它在水中变成氢氧化亚铁,并迅速被废水中的空气氧化成氢氧化铁,消耗了水中的溶解氧,大大降低了水质.（3）工业上处理废水的方法很多,按废水的数量、性质、需要达到的排放标准而选择适宜的处理方法.针对硫酸法生产二氧化钛流程,可考虑用化学处理方法,采用中和法,即使呈强酸性的废水与碱发生中和反应,从而调整废水的pH 值,使之呈中性或接近中性.中和剂的选择要考虑价廉、易得、不会带来其它污染等因素,最好选用碱性废料,以废制废.可选的中和剂有：废碱、石灰、电石渣、石灰石等.（4）氯化法生产二氧化钛是以高品位的金红石（含TiO 290%以上）为原料,与焦碳、氯气加热到900～1100℃进行氯化,制得粗四氯化钛：TiO 2＋2C12＋C==TiCl 4（g ）＋CO 2通过精馏及化学处理除去杂质得到精制四氯化钛.将精制品预热后装人氧化分解炉,通入含氧气的气体,瞬间反应生成二氧化钛颗粒：TiCl 4＋O 2==TiO 2＋2Cl 2为防止颗粒继续长大,要迅速地将生成的二氧化钛分离出来,氯气可循环使用. 硫酸法和氯化法制备二氧化钛比较如下表所示：操作,以带箭头的线表示物料的流动路线和方向,表达了一个生产过程的主要物料的流动路线.物理变化是物质的形态发生变化而其化学性质未曾发生变化的过程,方框图中的结晶、过滤、洗净、粉碎、干燥等均属物理过程.当一种物质生成了新物质,即发生了化学变化.方框图中的硫酸煮解,加水分解及燃烧均为化学变化.要正确写出化学方程式,还要对题中给出的物质俗称、过程名称的含义有所了解.（a ）硫酸煮解：FeTiO 3＋2H 2 SO 4==TiOSO 4＋FeSO 4＋2H 2 O（b ）加水分解：TiOSO 4＋（n ＋1）H 2O==TiO 2·nH 2O ＋H 2SO 4（C ）锻烧：TiO 2·nH 2O −−−→−K 1300~1100TiO 2＋nH 2O （2）硫酸法生产二氧化钛主要是用硫酸处理钛铁矿,该过程排出废料为呈强酸性的废液,会使排人废水的pH 值明显降低；同时,钛铁矿中还含有其它的如铜、锌、锰、铝等重金属,这些金属在硫酸处理中溶于硫酸溶液,排入水中后对水中浮游生物有害,对水域周围土壤有害,危及人畜安全；另外,废液中还存在少量的硫酸亚铁,它在水中变成氢氧化亚铁,并迅速被废水中的空气氧化成氢氧化铁,消耗了水中的溶解氧,大大降低了水质.（3）工业上处理废水的方法很多,按废水的数量、性质、需要达到的排放标准而选择适宜的处理方法.针对硫酸法生产二氧化钛流程,可考虑用化学处理方法,采用中和法,即使呈强酸性的废水与碱发生中和反应,从而调整废水的pH 值,使之呈中性或接近中性.中和剂的选择要考虑价廉、易得、不会带来其它污染等因素,最好选用碱性废料,以废制废.可选的中和剂有：废碱、石灰、电石渣、石灰石等.（4）氯化法生产二氧化钛是以高品位的金红石（含TiO 290%以上）为原料,与焦碳、氯气加热到900～1100℃进行氯化,制得粗四氯化钛：TiO2＋2C12＋C==TiCl4（g）＋CO2通过精馏及化学处理除去杂质得到精制四氯化钛.将精制品预热后装人氧化分解炉,通入含氧气的气体,瞬间反应生成二氧化钛颗粒：TiCl4＋O2==TiO2＋2Cl2为防止颗粒继续长大,要迅速地将生成的二氧化钛分离出来,氯气可循环使用.硫酸法和氯化法制备二氧化钛比较如下表所示：四．1．4Fe(CrO2)2＋8Na2CO3＋7O2 ==8Na2CrO4＋2Fe2O3＋8CO2↑2Na2CrO4＋H2SO4==Na2Cr2O7＋Na2SO4＋H2ONa2Cr2O7＋2KCl==K2Cr2O7＋2NaCl2．Cr（Ⅵ）的氧化性,在酸性介质中远强于在碱性介质中,则Cr（Ⅲ）在酸性介质中不易被氧化,在碱性介质中易被氧化为CrO42－.3．最后一步可利用温度对NaCl溶解度影响不大,而对K2Cr2O7溶解度影响大的特点,将NaCl与K2Cr2O7,分离（K2Cr2O7溶解度：273K 4.6g/100gH2O,373K 94.1g/100gH2O）.六．A MnO2 B K2MnO4 C KmnO4 D Cl2（反应略）七．1．有黑褐色MnO2沉淀生成,紫红色消失；紫2MnO4－＋6I－＋8H＋==2MnO2↓＋3I2＋4H2O2MnO4－＋2I－＋4H＋==Mn2＋＋I2＋2H2O2．无；紫；2MnO4－＋6I－＋8H＋==2MnO2↓＋3I2＋4H2O10MnO4－＋3I2＋4H＋==10MnO2↓＋6IO3－＋2H2OIO－＋5I－＋6H＋==3I2＋3H2O八．KMnO4→K x Mn y O z＋O2↑已知失去氧的质量,将质量转化为物质的量,再结合价态升降值相等解答.另一种思考方式为：将含氧酸盐分解还原为各种氧化物,尔后再根据氧化物的酸碱性,在加热条件下融合,生成相应的含氧酸盐.l．2 KMnO4===K2Mn2O6＋O2↑2KMnO4===K2MnO4＋MnO2＋O2↑2．4KMnO4===K2Mn2O5＋3O2↑4KMnO4===2K2MnO3＋2MnO2＋3O2↑九．（略）在碱性介质中生成的锰酸钾（绿色）在稀溶液中可能分解而生成MnO2沉淀：3K2M n O4＋2H2O===2KM n O4＋MnO2↓＋4KOH在微酸性或微碱性溶液中,KMnO4与K2SO4反应产物有MnO2生成,在酸性介质中,若KMnO4过量,其分解可有MnO2生成：MnO4－＋H＋===3O2↑＋2H2O＋4MnO2↓第十二节铁钴镍一．1．4Fe2＋＋O2＋4H＋===4Fe3＋＋2H2O 2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋Fe可将氧化生成的Fe3＋还原为Fe2＋.2．放置过程中,[Fe2＋]增大,[H＋]下降.二．①生成的[Fe(SCN)n](3－n)呈血红色；②MnO4将SCN－氧化,破坏了[Fe(SCN)n](3－n)；③SO2将Fe（Ⅲ）还原,同样破坏了[Fe(SCN)n](3－n)；④MnO4－被Fe2＋和SCN－还原.（离子反应式略）三．铆钉表面供氧充足,反应④迅速发生,生成的Fe2O3·xH2O聚集在表面,使反应①停止,铁不再被腐蚀.铆钉与钢板重叠部分供氧不足,反应④很少发生,保证了①的不断进行而持续被腐蚀.四．1．2．2FeS2（s）＋2H2O（l）＋7O2（g）===2Fe2＋（aq）＋4SO42－（aq）＋4H＋（aq）3．4Fe2＋＋O2＋6H2O===4FeO(OH) ↓＋8H＋4．2.5×10－4mol5．1.05×107g五．1．13.92．pH==9.03．pH过大时,会使Cr(OH)3（两性）溶解而使沉淀不完全.八．1．A Mn B Cr C Fe2．稳定性Mn2＋＞Fe2＋＞Cr2＋3．氧化性CrO42－＜MnO42－＜FeO42－黄绿红均为正四面体结构4．CrO42－→Cr2O72－→Cr3O102－……3MnO42－十4H＋→2MnO4－＋MnO2＋2H2O4FeO42－十2OH－→4Fe3＋＋3O2＋10H2O第十三节其它金属六．1．2MnS2＋9O2＋12OH－===2MoO42－十4SO42－十6H2O。
解析全国高中化学竞赛点元素卤素
ｑＦ蕊爵。其中ｘｅ是连接在苯环上的，这个结果也
可以用已知条件中的氙（Ⅳ）来验证。所以ｌ一４问
的答案是：ｌ、ｃ６聪ｅ砖Ｂ巧；２、分子中有ｃ—
Ｘｅ键。
６ｃ船鹾Ｂ巧＋２１２＝４Ⅱ飞＋５Ｘｅ＋５ｃ６Ｆ５ＢＦ２。
万方数据
的分）：３、ｘｅＦ４＋ｃ凇＝ｃ如ｘｅ聪Ｂ巧：４、
（答：“分子中存在氤和有机基团”得一半
ｌＯＤ％＝３３．７２％
１２标准溶液的浓度为０．０２４９４ ｍｏｌ，Ｌ； 抗坏血酸的质量分数平均值为０，２４９ｌ。 ５考查砹元素的放射性 第Ⅷ题： 【２００５年）用ｎ粒子撞击铋一２０９合成
４考查碘元素的实用性 第Ⅶ题： （２００５年各用试题）维生素ｃ叉称抗坏
血酸，广泛存在于水果、蔬菜中，属于外源性维生 素．人体不能自身合成，必须从食物中摄取。其化
／咋
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图１Ⅱ、的分子结构
第１Ｉ题、（２００ｚ年）ｘｅ和Ｆ２反应，可得三种氟 化物，视反应条件而定。下图表述的是将
４写出ｃ和碘反应的化学方程式。
５．画出五氟化碘分子的立体结构。 【解析】：通过计算该离子化合物中ｘｅ的质量分 数为３１％可知Ａ和Ｂ生成离子化合物ｃ是一个化合反 应，所以既然该离子化合物为四氟硼酸根离子 （Ｂ巧），那么阳离子的元素组成及原子个数是
ｌ口妇），加酸酸化。放置，待反应完全后加入Ⅺ， 而后用Ｏ．１０５０ｍｏｌ几Ｎａ２Ｓ２ｑ溶液滴定生成的碘．滴
万方数据
化学教学
２００６年，第４期
定终点为２０．００ｒｒＩＬ。计算试样中苯酚的质最分数。
的浓度：然后用Ｎ如ｓ。Ｏ。标准溶液标定１２标准溶液的 浓度；再根据Ｉ。标准溶液的浓度计算抗坏血酸的质量 分数。
２２．７
如东高级中学化学竞赛辅导资料-卤素
卤素一.卤素单质1、制法：实验室中卤素单质一般可用氧化剂[MnO2、KMnO4、K2Cr2O7、KC1O3、Ca(C1O)2]氧化氢卤酸的方法制取。
例如：2KMnO42+5C12↑+8H2O制取氟只能采用电解法。
例如：2KHF2（熔融）电解2KF +H2↑+F2↑2、性质：卤素是典型的非金属元素族。
游离态的卤素非金属活泼性显著，是常见的氧化剂，它们与多种金属直接化合成氢卤酸盐，也与不少非金属反应得到非金属卤化物。
下面以卤素与水、碱的反应为例，来进一步认识卤素的性质。
(1)与水反应：一般卤素与水发生歧化反应，水既不是氧化剂，也不是还原剂，X2+H2O== HX + HXO；而氟与水反应，水是还原剂，2F2 + 2H2O == 4HF + O2。
（2）与碱溶液反应：常温下C12、Br2、Br2和氢氧化钠溶液反应生成卤化物、次卤酸盐、卤酸盐。
C12 + 2OH—== C1—+C1O—+H2O；Br2 + 2OH—== Br—+BrO—+ H2O或3Br2 + 6OH—== 5Br—+BrO3—+3H2O3I2 + 6OH—== 5I—+IO3—+3H2O（IO—常温下不稳定，歧化为I—、IO3—）加热条件下，C12和浓氢氧化钠溶液反应则生成卤化物、卤酸盐。
3C12 + 6OH—= 5C1—+C1O3—+3H2O。
但氟气通过稀的氢氧化钠溶液（2%水溶液）生成氟化钠，同时放出一种无色气体OF2气体（还有可能生成O3）。
2F2 + 2OH—== 2F—+OF2↑+ H2O对于氟的特殊性还应注意下列几方面：（1）氟能氧化稀有气体；（2）绝大多数的金属加热后能在氟气中燃烧，生成价态的氟化物；（3）氟能氧化高能燃料：2F2+N2H4 = N2 + 4HF；（4）氟是人体形成强壮的骨骼和预防龋齿所必需的微量元素；（5）CaF2、MgF2难溶于水；（6）氟能使硫氧化为+6价，其它卤素均不能将硫氧化为+6价。
二、卤化氢1．制法：实验室里卤化氢可由卤化物与高沸点（H2SO4，H3PO4）反应制取。
高中化学竞赛-稀有气体、卤素
高中化学奥林匹克竞赛辅导稀有气体、卤素一、稀有气体元素1.稀有气体简介：稀有气体元素包括氦(He)、氖(Ne)、氩(Ar)、氦(Kr)、氙(Xe)、氡(Rn)六种。
稀有气体发现之初，人们用多种化学试剂与它们进行试验，均不发生反应，因此又将它们称为“惰性气体”。
直到1962年英国科学家巴拉特合成了第一个稀有气体化合物—XePtF6，稀有气体不参与反应的假说才被推翻。
迄今为止，化学家们合成了数百种惰性气体的化合物，可见稀有气体的“惰性”是相对的，不是绝对的。
稀有气体都是单原子分子，不存在化学键，原子之间仅存在微弱的色散力，所以稀有气体的熔沸点低，氦是所有气体中最难液化的，沸点仅为4.25K，比氢(20.4K)还低。
稀有气体在水中溶解度也很小。
除氦是2电子以外，其余稀有气体最外层的s轨道和p轨道均已充满，具有稳定的8电子构型。
稀有气体的原子在一般条件下，既难失去电子，也难得到电子，因此在化学性质上表现出明显的惰性。
2.稀有气体化合物：1962年，29岁的青年化学家巴拉特发现O2和PtF6反应生成了一种深红色的固体，经测定该化合物为O2PtF6，他联想到氧分子的第一电离能与Xe的第一电离能接近，据此推测Xe与PtF6也能生成类似的化合物，并进行实验，将PtF6与Xe按等物质的量反应，得到了稀有气体的第一个化合物——橙红色的固体Xe+PtF6—。
随后的几年中，科学家们相继合成了Xe的氟化物、氟氧化物及含氧化合物，Kr和Rn的个别化合物也已制得。
氙的氟化物有XeF2、XeF4、XeF6，这几个氟化物都是强氧化剂，可以将许多物质氧化，能将H2、HCl甚至BrO3—等氧化，还原产物为 Xe，如：XeF2+BrO3—+2OH—=Xe+2F—+BrO4—+H2O氙的氟化物也是良好的氟化剂，如2SF4+XeF4=Xe +2SF6。
氙的氟化物都能与水发生反应，或将水氧化，或者自身发生岐化反应，如：2XeF2+2H2O=2Xe+4HF+O2 （将水氧化）6XeF4+12H2O=2XeO3+4Xe+3O2+24HF（XeF4一半发生岐化反应，一半将水氧化）XeF4+2SF4=2SF6+Xe（作为氟化剂）XeF6 +H2O=XeOF4 + 2HF（部分水解）XeF6 + 3H2O=XeO3 + 6HF（完全水解）XeF2、XeF4、XeF6均能给出氟离子，与含氟的路易斯酸（如SbF5、AsF5等）生成含氟阴离子的配合物，如XeF6+PtF5=XeF5+PtF6—。
卤素高中化学竞赛大学无机化学公开课一等奖市赛
设定教学目标
明确本次公开课的教学目标，包括知 识点掌握、实验技能提升和科学素养 培养等方面。
准备教学资料
搜集和整理相关教材、文献和实验指 导，制作精美的PPT课件和实验视频 。
现场演示实验操作过程
实验器材准备
01
提前准备好实验所需的器材、试剂和仪器，确保实验过程的安
全和顺利进行。
实验步骤演示
02
按照实验指导书中的步骤，逐步演示实验操作过程，注重实验
实验题
考查实验操作和实验设计能力，注意实验步 骤的完整性和实验结果的准确性。
答题时间分配和策略调整
时间分配
根据题目难度和分值合理 分配时间，确保每道题都 有足够的时间思考和解答 。
策略调整
遇到难题时不要纠缠过多 时间，先跳过做其他题目 ，等完成所有题目后再回 头解决难题。
检查答案
完成所有题目后要仔细检 查答案，确保没有遗漏或 错误。
卤素分类
根据卤素元素的性质，可以将其分为轻卤素（氟、氯）和重卤素 （溴、碘、砹）。
卤素原子结构与周期律
卤素原子结构
卤素原子最外层电子数为7，易于 接受一个电子形成稳定的8电子构 型。
周期律
卤素元素在周期表中的位置决定 了它们的性质变化规律，如原子 半径逐渐增大，电负性逐渐减小 等。
卤素物理性质比较
如氯气的实验室制法和工业制 法等。
卤素离子的检验与定量分 析
如银量法、离子选择电极法等 。
题目类型归纳和解题方法总结
选择题
考查基础知识点，注意审题和排除法的运用 。
计算题
考查对化学反应的定量分析和计算能力，注 意单位换算和有效数字的保留。
填空题
考查对知识点的理解和记忆，注意答案的准 确性和规范性。
2024年化学竞赛无机化学绝密课件卤素
化学竞赛无机化学绝密课件卤素一、卤素简介卤素，又称卤族元素，是元素周期表中第VIIA族元素，包括氟（F）、氯（Cl）、溴（Br）、碘（I）和砹（At）。
卤素元素在自然界中大多以无机盐形式存在，具有独特的化学性质和广泛的应用领域。
本课件旨在为化学竞赛选手提供卤素元素的系统性知识，帮助选手在竞赛中取得优异成绩。
二、卤素的物理性质1.氟：氟是卤素元素中最轻的一种，具有浅黄绿色，在常温常压下为气态，具有刺激性气味。
氟的熔点为-219.67℃，沸点为-188.1℃，密度约为0.0017g/cm³。
2.氯：氯是一种黄绿色气体，具有刺激性气味。
氯的熔点为-101.5℃，沸点为-34.04℃，密度约为3.21g/L。
3.溴：溴在常温常压下为液态，具有红棕色，具有刺激性气味。
溴的熔点为-7.2℃，沸点为58.78℃，密度约为3.12g/cm³。
4.碘：碘在常温常压下为固态，具有紫黑色，具有刺激性气味。
碘的熔点为113.7℃，沸点为184.3℃，密度约为4.93g/cm³。
5.砹：砹是一种放射性元素，具有多种同位素，其中^210At的半衰期最长，约为8.1小时。
砹的物理性质尚不明确，但一般认为其熔点、沸点较高，密度较大。
三、卤素的化学性质1.氧化性：卤素元素具有较强的氧化性，能与大多数金属和非金属发生反应。
氟的氧化性最强，可以与水反应氧气。
2.电子亲和能：卤素元素的电子亲和能较大，容易接受电子，形成负离子。
3.电负性：卤素元素的电负性较高，与碳、氢等元素形成的化合物中，卤素元素表现出较强的亲电子性。
4.反应符合性：卤素元素与氢、卤化氢、金属卤化物等化合物发生反应时，遵循相应的反应规律，如氟化反应、氯化反应、溴化反应、碘化反应等。
5.卤素互化反应：氟、氯、溴、碘之间可以发生互化反应，相应的卤化物。
四、卤素化合物卤素元素与金属、非金属、有机物等均可形成多种化合物，下面列举一些常见的卤素化合物：1.卤化氢：卤素元素与氢气反应，卤化氢（HX，X代表卤素元素）。
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（三）氮族元素
1、通性 氢化物除NH3外都不稳定，而氧化物均较稳定。由于从As到 Bi，随着原子量的增加，ns2惰性电子对的稳定性增加。 2、氨和铵盐 （1）NH3具有还原性。 （2）配合性：Ag+ +2NH3 = [Ag(NH3)2]+ （3）NH4+ 与K+ 电荷相同、半径相似，一般铵盐性质也类似 于钾盐。它们的盐类同晶，并有相似的溶解度。 3、硝酸及硝酸盐 （1）HNO3是强氧化剂，许多非金属都易被其氧化为相应的 酸，而HNO3的还原产物一般为NO。 HNO3几乎溶解所有的金属（除Au、P外），HNO3的还原产 物决定于HNO3浓度及金属的活泼性。浓HNO3一般被还原为NO2， 稀HNO3还原产物为NO，活泼金属如Zn、Mg与稀HNO3还原产物 为N2O，极稀HNO3的还原产物为NH4+。 （2）硝酸盐较硝酸稳定，氧化性差，只有在酸性介质中或较 高温度下才显氧化性。
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【第十一讲 主族元素与化合物】
河南省太康县第一高级中学----乔纯杰
【竞赛基本要求】
1、卤素、氧、硫、氮、磷、碳、硅、锡、铅、硼、铝； 2、碱土金属、碱金属、稀有气体； 3、常见难溶盐；
4、氢化物的基本分类和主要性质；
5、常见无机酸碱的形态和基本性质； 6、氧化物和氢氧化物的酸碱性和两性。
（二）稀有气体
1、稀有气体的存在、性质和制备 （1）存在：稀有气体的价电子结构称为饱和电子层结构，不易 形成化学键，以单质形式存在。 （2）物性：均为单原子分子，He是所有单质中沸点最低的气 体。
2、稀有气体化合物 O2 + PtF6 = O2+[PtF6]－ 由于O2的第一电离能（1175.7 kJ· －1）和氙的第一电离 mol 能（1171.5 kJ· －1）非常接近。 mol Xe + PtF6 = Xe +[PtF6]－ （1）氟化物 （a）强氧化性：氧化能力按XeF2、XeF4、XeF6递增。 一般情况被还原为单质。 NaBrO3 + XeF2 + H2O → NaBrO4 + 2HF + Xe XeF2 + H2 → 2HF + Xe XeF2 + 2Cl- → 2F- + Xe + Cl2 XeF4 + Pt → 2PtF4 + Xe （b）与水反应：氙氟化物与水反应活性不同 2XeF2 + 2H2O = 2Xe + 4HF + O2 （在碱中迅速反应） 6XeF4 + 12H2O = 2XeO3 + 4Xe + 3O2 + 24HF XeF6 + 3H2O = XeO3 + 6HF XeF6 + H2O = XeOF4 + 2HF（不完全水解）
卤素 高中化学竞赛 大学无机化学
He
元
素
周
期
表
B Al Ga In Tl
C Si Ge Sn Pb
N P As Sb Bi
O S Se Te Po
F Cl Br I At
Ne Ar Kr Xe Rn
Ac
Th
Pa
U
Np
Pu
Am
Cm
Bk
Cf
Es
Fm
Md
No
Lr
原子半径一览图
｛｝
通性
一、卤素在周期表中的位置和价电子层 结构—元素的性质 二、卤素的成键特征
3. 与水作用
两种反应: X2 + H2O = 2HX + 1/2O2 X2 + H2O = HX + HXO 氯 > 溴 > 碘 (1) (2) 氟(完全反应)>> 氯 > 溴 > 碘(pH>12, K~10-24)
氟在碱性水溶液中的反应:
稀碱溶液(2%) 2F2 + 2OH - = 2F- + OF2 ↑ + H2O
2、键型变化规律 ①卤素相同时，同周期卤化物从左至右共价型增强 NaCl 离子型 AlCl3 过渡型 PCl5 共价型 同族元素的卤化物从上至下共价型减弱 HX，MX2 ， M=Be，Mg，Ca，Sr，Ba
同种元素卤化物氧化态由低至高共价型增强
②元素及其氧化态相同时，F→I共价型增强 键型转化： 离子型→共价型：FeCl2 →FeCl3 SnCl2 → SnCl4 离子型AgF →离子型AgCl →过渡型 AgBr →共价型AgI
3、卤化物的性质
与卤化氢的性质相似
二、卤素互化物
安徽安徽高中化学竞赛无机化学8第八章卤素
安徽安徽高中化学竞赛无机化学8第八章卤素8. 1.01 卤素单质的存在状态：卤素单质以双原子分子形式存在。
随着相对分子质量增大，分子半径也依次增大，因此色散力也增大，导致物质的熔沸点依次增高。
故常温常压下氟单质为气体、氯单质为气体、而溴为液体、碘固体。
8. 1. 02 卤素单质的的颜色及显色原理：卤素显色机理属于吸取光谱。
Cl2 吸取紫光，显示黄绿色；Br2 吸取蓝绿光，显示红棕色；I2 吸取黄绿光，显示紫色。
卤素吸取部分可见光，以满足电子从最高占有轨道p*，向最低空轨道s* 跃迁所需的能量。
其分子轨道图的高能级部分如下图所示。
p* 和s* 两种轨道的能量之差用DE 表示，则DE ＝Es －Ep那个能量差随着原子序数Z的增大而变小，即从Cl2 到Br2 再到I 2，DE 依次减小，故吸取光的波长由短到长。
8. 1. 03 溴水、碘水和氯水：Br2 在水中溶解度是卤素单质中最大的。
单质Br2 溶于水得溴水，随浓度的增大呈黄色到红棕色。
卤素中I2 在水中的溶解度最小，几乎不能显色。
I2 在KI 或其他碘化物溶液中溶解度较大，而且随I－浓度增大而增大。
这是由于发生了如下反应：I－+ I2 === I3－实验室中进行I2 的性质实验时，经常用I2 的KI 溶液，即所谓碘水。
I2 的浓度大时，碘水呈专门深的红棕色。
Cl2 溶于水得氯水，氯水的浓度较溴水小。
Cl2 与水也有化学反应发生。
8. 1. 04 萃取：I2 在水中的溶解度专门小，但在CCl4 中的溶解度专门大。
利用这一特点，能够用CCl4 从水中提取I2。
这种分离和提纯方法叫做萃取。
8. 1. 05 卤素与金属的反应：F2 能够与所有金属直截了当化合，生成高价氟化物。
然而F2 与Cu，Ni，Mg 作用时，由于金属表面生成一薄层致密的氟化物膜而使反应中止。
因此F2 可储存在Cu，Ni，Mg 或其合金制成的容器中。
Cl2 可与各种金属作用，有的需要加热。
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高中化学奥林匹克竞赛辅导稀有气体、卤素一、稀有气体元素1.稀有气体简介：稀有气体元素包括氦(He)、氖(Ne)、氩(Ar) 、氦(Kr) 、氙(Xe) 、氡(Rn)六种。
稀有气体发现之初，人们用多种化学试剂与它们进行试验，均不发生反应，因此又将它们称为“惰性气体” 。
直到1962 年英国科学家巴拉特合成了第一个稀有气体化合物—XePtF 6，稀有气体不参与反应的假说才被推翻。
迄今为止，化学家们合成了数百种惰性气体的化合物，可见稀有气体的“惰性”是相对的，不是绝对的。
稀有气体都是单原子分子，不存在化学键，原子之间仅存在微弱的色散力，所以稀有气体的熔沸点低，氦是所有气体中最难液化的，沸点仅为 4.25K ，比氢(20.4K) 还低。
稀有气体在水中溶解度也很小。
除氦是2 电子以外，其余稀有气体最外层的s 轨道和p 轨道均已充满，具有稳定的8 电子构型。
稀有气体的原子在一般条件下，既难失去电子，也难得到电子，因此在化学性质上表现出明显的惰性。
2.稀有气体化合物：1962 年，29 岁的青年化学家巴拉特发现O2 和PtF6 反应生成了一种深红色的固体，经测定该化合物为O2PtF6，他联想到氧分子的第一电离能与Xe 的第一电离能接近，据此推测Xe 与PtF6 也能生成类似的化合物，并进行实验，将PtF6 与Xe 按等物质的量反应，得到了稀有气体的第一个化合物——橙红色的固体Xe+PtF6—。
随后的几年中，科学家们相继合成了Xe 的氟化物、氟氧化物及含氧化合物，Kr 和Rn 的个别化合物也已制得。
氙的氟化物有XeF2 、XeF4、XeF6，这几个氟化物都是强氧化剂，可以将许多物质氧化，能将H 2、HCl 甚至BrO 3—等氧化，还原产物为Xe，如：XeF2+BrO3—+2OH—=Xe+2F—+BrO 4—+H2O 氙的氟化物也是良好的氟化剂，如2SF4+XeF4=Xe +2SF 6。
氙的氟化物都能与水发生反应，或将水氧化，或者自身发生岐化反应，如：2XeF 2+2H2O=2Xe+4HF+O 2 (将水氧化) 6XeF4+12H 2O=2XeO 3+4Xe+3O 2+24HF( XeF4一半发生岐化反应，一半将水氧化)XeF4+2SF4=2SF6+Xe(作为氟化剂)XeF6 +H2O=XeOF 4 + 2HF (部分水解)XeF6 + 3H2O=XeO 3 + 6HF (完全水解)XeF2、XeF4、XeF6 均能给出氟离子，与含氟的路易斯酸(如SbF5、AsF5 等)生成含氟阴离子的配合物，如XeF6+PtF5=XeF 5+PtF6—。
氙的含氧化合物有氧化物、含氧酸及其盐等。
氧化物有XeO3和XeO4，均不稳定，易发生爆炸式的分解，如2XeO3 =2Xe+3O2，XeO4=Xe+2O 2。
二、卤族元素1.卤族元素简介：卤族元素包括氟(F)，氯(Cl) ，溴(Br) ，碘(I)，砹(At) ，价层电子构型为ns2np5，其中砹是放射性元素。
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。
碘稍有某些金属性，可以生成碘盐，如碘酸碘：I(IO 4)3。
卤族元素的性质卤族元素在自然界中都以化合态形式存在。
氟的主要矿物有萤石、冰晶石36，六氟合铝酸钠）、氟磷灰石（Ca5（PO4）3F）；氯主要以氯化钠的形式在海水、盐湖、岩盐矿中大量存在；在海水晒制食盐后的卤水中含有较大浓度的的溴化钾、溴化钠等，可以用来提取溴单质；碘在某些海藻类植物中存在，海藻灰是提取碘的重要原料。
2.卤族单质2.1 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，Br 2是易挥发的液体，I2 是固体，这是范德华力（主要是色散力）依次增大的缘故。
固态I2 加热易升华，I2蒸气呈紫色。
所有卤素均有刺激性气味，刺激性从Cl2至I 2依次减小。
卤素单质均有毒，且毒性依次减弱，F2 有剧毒。
卤素单质均有颜色，随着分子量的增大，其颜色依次加深，由淡黄绿色、黄绿色、红棕色到紫色，反应卤素单质对光的最大吸收向长波方向移动的趋势。
卤素在有机溶剂，如乙醚、四氯化碳、乙醇、氯仿等非极性的溶剂中的溶解度比在水中要大得多，这是“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）。
2.2 化学性质：卤族元素原子易结合1 个电子达到8 电子稳定结构，在同周期元素中非金属性最强。
氟是所有元素中非金属最强的元素，在形成化合物时只能显—1 价。
卤族单质的分子中只有一个共价单键，键能大小如下：卤素单质键能（）氟原子半径很小，在主族元素中仅大于氢， 2 中孤对电子之间有较大的排斥力，虽然氟的半径小于氯，但F-F 键能（155kJ ·mol-1）却比Cl-Cl （243kJ ·mol-1）小，而从氯到碘，X-X 键能是逐渐减小的。
氟与其他元素形成的化学键都很强，而且F-F 键能较小，容易断裂，所以氟气参加的反应都是比较剧烈的，氟是最容易与稀有气体元素Xe 反应形成的化合物的元素。
卤族元素中除氟只有负一价和零氧化态外，其它元素均能形成氧化态从—1 到+7 氧化态的物质，能形成丰富多彩的化合物。
F2是最活泼的非金属，能与除了He、Ne、Ar 外的所有单质化合，Cl2和Br 2能与大多数单质化合，但是反应不如F2强烈，I2的活泼性相对较差。
卤素与水可发生如下反应：X 2+H 2O HX+HXO（X ≠F），2F2 +2H 2O=4HF+O 2。
卤素与碱发生如下歧化反应：2X2 +2NaOH=NaX+NaXO+H 2O（X ≠F），2F2 +2NaOH=2NaF+OF 2+H2O 卤素离子可发生如下归中反应：X—+XO—+2H+=X 2+H2O（X ≠ F）。
2.3 单质的制备：卤素在自然界中都以化合态形式存在，从卤素化合物中制取卤族单质，一般是由卤素阴离子X —氧化得到。
X —的还原性和X 2的活泼性大小决定了不同卤族单质制备的方法。
（1）F2的制备：F2 的活泼性非常强，F—的还原性非常弱，F—很难被氧化。
工业上和实验室中都采用电解熔融的氟氢化钾和氟化氢的混合物的方法制备F2。
阳极：2 F——2e-=F2 阴极：2HF2—+2e-=H 2+4F—电解总反应：2 HF2—=H2+F2+2F—直到1986 年，化学家才首次用化学方法制得F2：4KMnO 4+4KF+20HF=4K 2 MnF 6+10H 2O+3O2SbCl 5+5HF=SbF 5+5HCl2K2MnF6+4SbF5 4KSbF 6+2MnF 3+F2（2）Cl2 的制备：工业上氯气常用电解饱和食盐水的方法。
实验室可以用二氧化锰、高锰酸钾、氯酸钾等氧化剂氧化盐酸制备。
MnO 2+4HCl=MnCl 2+Cl2 +2H2OMnO 2 +2NaCl +3H 2SO4=MnSO4+2NaHSO4+Cl 2+H2O2KMnO 4+16HCl=2KCl+2MnCl 2+5Cl 2+8H 2O（3）Br2、I2的制备：溴单质和碘单质可用氯气氧化溴离子和碘离子制得。
因卤水Br—浓度太小，可用空气将生成的Br2 吹出，以浓Na2CO3溶液吸收，再酸化溶液得到单质溴：2————— +3Br 2+3CO 3 =5Br +BrO3 +3CO 2，5Br+BrO3 +6H =3Br 2+3H 2O 实验室可用MnO 2在酸性介质中氧化溴化物来制备单质溴：MnO 2+2KBr+3H 2SO4=MnSO4+2KHSO 4+Br 2+2H 2O 亚硫酸氢钠溶液还原碘酸钠溶液可以得到碘单质：2NaIO3+5NaHSO3=3NaHSO4+I2+H2O。
氯气氧化碘离子时，应避免通入过量的氯气，以防止氯气将碘单质继续氧化为碘酸：I2+5Cl 2+6H 2O=2HIO 3+10HCl2.4 卤族单质用途：单质氯用于制造漂白粉、漂白织物、合成含氯化合物、饮水消毒、合成塑料和农药等。
溴是制汽油抗爆剂、照相感光剂、药物、农药等得原料。
碘在医药中用于药剂和消毒杀菌剂，食盐中添加碘盐（KIO 3、Ca（IO3）2等）来消灭碘缺乏病。
3.卤化氢和氢卤酸3.1 物理性质：卤化氢都是无色、有刺激性气味的气体，极易溶于水，在空气中与水蒸气结合生成白雾。
卤化氢的水溶液称为氢卤酸。
氟化氢的熔、沸点高于同族元素的氢化物，是由于HF 分子之间存在氢键的原因。
3.2 化学性质：氢卤酸在水溶液中电离出氢离子和卤离子，酸性和卤离子的还原性是其主要特征。
随着卤离子半径增大，氢卤键键能减小，越容易在水分子的作用下发生电离，从而氢卤酸酸性随原子序数的增加而递增，除氢氟酸外的氢卤酸都是强酸。
随着原子序数的递增，卤离子还原性增强。
氢碘酸在常温下即可被氧气氧化，放置于空气中产生浑浊：4HI+O 2=2H 2O+I 2。
氢溴酸与氧气反应的进行得很慢，氢氯酸不能被空气中的氧气氧化。
3.3 卤化氢的制备：制备卤化氢主要有三种方法：（1）单质直接合成：卤素与氢气直接化合制备卤化氢。
只有氯化氢的直接合成法具有工业意义。
（2）复分解反应：用高沸点酸（浓硫酸、浓磷酸）和固体卤化物制备HX 。
制备氟化氢以及少量氯化氢时，可用浓硫酸与相应的卤化物（如萤石CaF2、NaCl 等）作用，加热使卤化氢气体从混合物中逸出：NaCl＋H2SO4（浓）Δ NaHSO 4＋HCl↑NaCl ＋NaHSO4 >500℃ Na2SO4＋HCl↑浓硫酸和溴化物、碘化物作用虽然有类似反应，但由于HBr 、HI 的还原性增强，能被浓硫酸氧化成单质溴或碘，同时生成SO2或H2S：2HBr+H 2SO4（浓）=SO2＋Br2＋2 H2O8HI＋H2SO4（浓）=H2S＋4 I2＋4 H2O 因此，不能用浓硫酸和溴化物或碘化物的反应来制备HBr 或HI ，须改用非氧化性的酸，如磷酸，代替浓硫酸：NaBr＋H3PO4=Na H 2PO4＋HBr。
（3）卤化磷的水解反应：实验室中还常用非金属卤化物水解的方法制备溴化氢和碘化氢：PBr3+3H2O=H 3PO3+3HBr在实际应用时，只须将溴或碘与红磷混合，再将水逐渐加入该混合物中，就可制得HBr 或HI：3Br2+2P＋6H2O=2H 3PO3＋6HBr3I 2＋2P＋6H 2O=2H 3PO3＋6HI3.4 氟化氢的特殊性：（1）反常高的熔、沸点，氟化氢的熔、沸点在卤化氢中为最高；（2）HF 可以通过氢键与活泼金属的氟化物形成各种“酸式盐”，如KHF 2（KF ·HF）等；（3）氢氟酸是弱酸，在0.1mol ·L－1的溶液中，电离度仅为10%；（4）氢氟酸能与二氧化硅或硅酸盐反应，一般生成气态的SiF4：SiO2＋4HF=SiF 4↑＋2H2OCaSiO3＋6HF=SiF 4↑＋CaF2+3H2O因此，氢氟酸不能贮于玻璃容器中，应该盛于塑料容器里。