第十章 非金属元素（一）
第一节 氢
第二节 稀有气体
第三节 卤族元素
第一节 氢
一、氢在自然界中的分布
三种同位素,11H； 12H； 13H
二、氢的成键特征
1、离子键； 2、共价键； 3、独特的键形
三、氢的性质和用途
1、单质氢
(1)与卤素或氧的反应
2H2 + O2 → 2H 2O
(2)与金属氧化物或金属卤化物的反应
WO3 + 3H2 → W + 3H 2O
(3)与 CO的反应
CO + 2H2 → CH 3OH
2、原子氢
(1)与 As;S等非金属单质的反应
As + 3H → AsH 3
S + 2H → H 2S
(2)与金属氧化物或氯化物的反应
CuCl2 + 2H → Cu + 2HCl
(3)与含氧酸盐的反应
BaSO4 + 8H → BaS + 4H 2O
四、氢的制备
1、实验室制备 Zn + H2SO4 →ZnSO 4 + H2↑
2、电解法
阴极 2H2O +2e- → H 2 ↑ + 2OH -
阳极 4OH- → O 2 ↑ + 2H 2O +4e-
3、工业生产
C(赤热 ) + H2O（ g） → H 2(g) + CO(g)
4、石油化学工业 C2H6(g)→ CH 2=CH2(g) + H2(g)
5、野外工作的简便制法
Si + 2NaOH + H2O → Na 2SiO3 + 2H2(g)
五、氢化物
1、离子型氢化物
2、过渡型氢化物
3、分子型氢化物
六、氢能源
第二节 稀有气体
1 稀有气体的发现
2 稀有气体的性质和用途
3 稀有气体的存在和分离
4 稀有气体化合物
1 稀有气体的发现
“第三位小数的胜利”
空气分馏氮,1.2572 g?L-1
化学法制备氮,1.2505g?L-1
Ar
稀有气体, He Ne Ar Kr Xe Rn
价电子构型,ns2np6
稀有气体的物理性质
He Ne Ar Kr Xe Rn
第一电离能 大 小
mp,bp,小 大
水中溶解度 小 大
气体密度 小 大
2 稀有气体的性质和用途
稀有气体化合物
1 合成,XePtF6 (红 色晶体 )
思路,已合成 O2[PtF6]
21 0pmr
20 1pmr
m ol11 70k JI eXeXe
m ol11 80k JI eOO
Xe
O
1-
1
-1
122
2
?
?
???? ??
???? ??
?
?
?
??
]X e [ P t FP t FXe 66 ? ???预测：
1 卤素概述
2 卤素单质
3 卤素的氢化物
4 卤化物
5 卤素的含氧化合物
第三节 卤族元素
卤族元素的性质变化,
卤素 (VIIA) F Cl Br I
价电子构型, 2s22p5
共价半径 /pm 58 99 114 133
电负性, 4.00 2.80 2.50
第一电离能, 1681 1251 1440 1008
1 卤素概述
3.00
3s23p5 4s24p5 5s25p5
电负性
1 ） 卤素单质的物理性质,
室温聚集态
分子间力
b.p./℃
m.p/℃
颜色
g g l s
小 大
-188 -34.5 59 183
-220 -101 -7.3 113
浅黄 黄绿 红棕 紫
F2 Cl2 Br2 I2
2 卤素单质
：/V)/XX( 2 ?E
F2 Cl2 Br2 I2
2.87 1.36 1.065 0.535
单质氧化性, 大 小
X- 还原性, 小 大
卤素单质性质变化,
结论, 1.体现非金属性
2.单质呈双原子分子
2） 卤素单质的化学性质,
Cl2+Br- 2Cl-+Br2
单质氧化性,
激烈程度
222 O4 H XOH2X ?? ???
222 BrClF ??
歧化反应, HXH X O OHX
22 ??
222 IBrCl ??
歧化反应
42 104, 2)( Cl ???K
92 107, 2)( B r ???K
132 102, 0)(I ???K
可见,氯水,溴水,碘水的主要成分是单质。
在碱存在下，促进 X2在 H2O中的溶解、歧化。
与 H2O反应,
氧化反应,
歧化反应,
??
?
?
?
??? ???
??? ???
??
???
O3HXO5X6 O H3X
OHXOXOH2X
232
22
_
Cl2
常温 加热 低温
4PH ?
6PH ?
9PH ?
Br2
I2
ClO- ?
3ClO
?
3BrO
?
3IO
?
3BrO
?
3IO
?
3IO
C)(0B r O O?
ClO-
(氧化手段的选择 )
? F2 (g)电解,
22电解2 FH2 KF2 KH F ??? ??
? Cl2 (g)
2 Na OHClHO2H2 Na C l 22电解2 ??? ???
氧化还原法 (实验室 ):
O2H( g )ClM n C l4 H C lM n O 2222 ??? ??? ?
电解 (工业 ):
3 ） 卤素单质的制备,
? Br2 (ｌ )
氧化剂, ?? ?? ??? 2 C lBr2 B rCl
22
反歧化, O3H3 B r6H5 B rB r O
223 ?? ???? ??
?
? I2 (s)
氧化剂,
?? ?? ??? 2 C lI2I)(Cl 22 适量
???? ??? ???? 12H1 0 C l2 I OI5 C lO6H 322
O2HIMn2IHM n O 2222 ??? ???? ?? ?
工业,
OH3 H S O2 S OI5 H S O2 I O 2424233 ???? ??? ????
(纯化 )
(1) HCl
3 卤素的氢化物
?卤化氢的制备
2 H C lHCl hv22 ? ???
42C50042 SONa2 H C l)浓(SOH2 N a C l
O ???? ??? ?
442 Na H S OH C l)浓(SOHNa C l ?? ??? ?
(2) HF
2 H FC a S O（浓）SOHC a F 4422 ?? ???
直接合成法
复分解反应
复分解反应
(X=Br,I)
??
?
?
?
?? ???
?? ???
3323
3323
POH3 H IO3HPI
POH3 H B rO3HPB r
??
?
?
?
?? ????
?? ????
3322
3322
PO3H6 H IO6H3I2P
PO3H6 H B rO6H3 B r2P
442 KH S OHX（浓）SOHKX ?? ???
O2HBrSO（浓）SOHH B r 22242 ??? ???
O4H4ISH（浓）SOH8 H I 22242 ??? ???
卤化物水解
（ 3） HBr和 HI
不能用复分解反应
常温下,卤化氢都是无色具有刺激性气味的气体 。
1mf m o l/ k J ??HΔ
分解温度 /℃
酸性
-50.80
-35.36
HF HCl HBr HI
m)c/ (1 0 30 ??μ
-26.5
Cp/m o?
Cp/b o?
键能 /kJ·mol-1
6.37 3.75 2.76 1.49
-83.55 -114.22 -86.88
-19.51 -85.05 -66.73
-271 -92.3 -36.4
>1500 1000 300
565 431 364 299
弱 强
分子极性
熔点 （除 HF）
沸点
稳定性
卤化氢性质的比较
1）卤化物, 卤素与电负性比较小的元素生成的化
合物。
2）卤化物的分类,
金属卤化物,
?
?
?
?
?
,H g C lA g C l,,A l C l
Fe C l,A l X,L a X,M g XN a X,
L a C l,B a C lN a X,
23
2332
32
离子型
等
共价型
非金属卤化物,
6543 SF,P C l,S iF,BF
等
4 卤化物
性质,
熔点,
溶解性,
导电性,
水解性,
离子型 共价型
高 低
大多易溶于水 易溶于有机溶剂
水溶液,熔融导电 无导电性
对应氢氧化物不
是强碱的都易水
解,产物为氢氧化
物或碱式盐
易水解,
产物为两种酸
BX3,SiX4,PCl3
记
金属卤化物 非金属卤化物
3.卤化物的性质,
Sn(OH)Cl,SbOCl,BiOCl
32 KIKII ? ???
?
3 I
为直线型
I II
? ?
-
4.多卤化物
卤素含氧化合物,
氧化物
氢氧化物 (含氧酸 )
含氧酸盐
稳
定
性
增
强
5 卤素的含氧化合物
氧化值, +1
HXO
次卤酸
+3
HClO2
亚卤酸
+5
HXO3
卤酸
+7
HXO4
高卤酸
1）各类卤素含氧酸根的结构 (X为 sp3杂化 )
次卤酸,HClO HBrO HIO
弱酸 ( ) 2.8× 10-8 2.0× 10-9 2.3× 10-11
酸性 ↓
1.49 1.33 0.99
氧化性 ↓
稳定性, 大 小
) /VXXO ?? /(E
2）次卤酸及其盐
aK
重要反应：
OHOHC a ( O H )C a C lC a ( C l O )
3 C a ( O H )2 C l
OHN a C lN a C l ON a O HCl
2 H C lH C l O3 H C l O
2 H C lOH C l O2
22222
22
22
3
2
????
? ???
???? ???
?? ??
??? ??
冷
光
漂白粉
卤酸,HClO3 HBrO3 HIO3
酸性,强 强 近中强
酸性 ↓
1.47 1.52 1.20
已获得酸
的浓度, 40% 50% 晶
稳定性, 小 大
3.卤酸及其盐
) / VX/XO( -3 ?E
主要反应
1 0 H C l2 H I OO6HI5 C l
Cl2 I OI2 C l O
3222
2
-
32
-
3
?? ????
?? ???
（ 1） 氧化制备
（ 2） 鉴定 I-,Br-混合溶液
紫红色消失
棕黄色不消失水
紫红
棕黄水
??? ????? ?? 2
2
2
4
2
-
- Cl
)(I
)(Br
CCl
Cl
I
Br
0, 3 4 V)Br/( B r O 0, 8 9 V)/ C l( C l O --3A--B ?? EE
（ 3）氧化性
1 0 H C l2 H B r OO6HBrCl5 3222 ?? ????
只有在高浓度 Cl2水才能实现且难度很大
通常利用碱性条件
--
3
-- 3 C lB r OBrC l O3 ?? ???
1, 5 2 V)/ B r( B r O 6V3.1)/ C lCl( 2-3A-2A ?? EE
重要卤酸盐,KClO3
强氧化性：
（与各种易燃物混合后，撞击爆炸着火）
K C l3 K C l O4 K C l O
3O2 K C l2 K C l O
43
2
M n O
3
2
??? ??
??? ??
?小心
KClO3与 C12H22O11的
混合物的火焰
KClO3
火柴头
中的
氧化剂
高卤酸,HClO4 HBrO4 H5IO6
酸性,最强 强 弱 酸性 ↓
1.19 1.763 1.60
都是强氧化剂，均已获得纯物质，稳定性好。
偏 高碘酸
HIO4
4.高卤酸及其盐
) / V/X( X O -4 ?E
重要反应：
?
?
??
?? ???
11HO7H
IO52 M n O2 M nIOH5
2
-
3
-
4
2
65
重要高卤酸盐：高氯酸盐
高氯酸盐多易溶于水，但 K+,NH4+,Cs+、
Rb+的高氯酸盐的溶解度都很小。
KClO4,稳定性好，用作炸药比 KClO3更稳定
24 2OK C l
C610K C l O ???? ?? ?
NH4ClO4,现代火箭推进剂
Mg(ClO4)2,Ca(ClO4)2
可用作干燥剂
/V)X/( ?氧化型E
HClO HClO2 HClO3 HClO4
酸性：
稳定性, 不稳 不稳 相对稳定 稳定
可得
40%溶
液
可得
固体
1.49 1.57 1.45 1.38
氧化性 ↓(除 HClO2)
5.氯的各种含氧酸性质的比较
第一节 氢
第二节 稀有气体
第三节 卤族元素
第一节 氢
一、氢在自然界中的分布
三种同位素,11H； 12H； 13H
二、氢的成键特征
1、离子键； 2、共价键； 3、独特的键形
三、氢的性质和用途
1、单质氢
(1)与卤素或氧的反应
2H2 + O2 → 2H 2O
(2)与金属氧化物或金属卤化物的反应
WO3 + 3H2 → W + 3H 2O
(3)与 CO的反应
CO + 2H2 → CH 3OH
2、原子氢
(1)与 As;S等非金属单质的反应
As + 3H → AsH 3
S + 2H → H 2S
(2)与金属氧化物或氯化物的反应
CuCl2 + 2H → Cu + 2HCl
(3)与含氧酸盐的反应
BaSO4 + 8H → BaS + 4H 2O
四、氢的制备
1、实验室制备 Zn + H2SO4 →ZnSO 4 + H2↑
2、电解法
阴极 2H2O +2e- → H 2 ↑ + 2OH -
阳极 4OH- → O 2 ↑ + 2H 2O +4e-
3、工业生产
C(赤热 ) + H2O（ g） → H 2(g) + CO(g)
4、石油化学工业 C2H6(g)→ CH 2=CH2(g) + H2(g)
5、野外工作的简便制法
Si + 2NaOH + H2O → Na 2SiO3 + 2H2(g)
五、氢化物
1、离子型氢化物
2、过渡型氢化物
3、分子型氢化物
六、氢能源
第二节 稀有气体
1 稀有气体的发现
2 稀有气体的性质和用途
3 稀有气体的存在和分离
4 稀有气体化合物
1 稀有气体的发现
“第三位小数的胜利”
空气分馏氮,1.2572 g?L-1
化学法制备氮,1.2505g?L-1
Ar
稀有气体, He Ne Ar Kr Xe Rn
价电子构型,ns2np6
稀有气体的物理性质
He Ne Ar Kr Xe Rn
第一电离能 大 小
mp,bp,小 大
水中溶解度 小 大
气体密度 小 大
2 稀有气体的性质和用途
稀有气体化合物
1 合成,XePtF6 (红 色晶体 )
思路,已合成 O2[PtF6]
21 0pmr
20 1pmr
m ol11 70k JI eXeXe
m ol11 80k JI eOO
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1-
1
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122
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]X e [ P t FP t FXe 66 ? ???预测：
1 卤素概述
2 卤素单质
3 卤素的氢化物
4 卤化物
5 卤素的含氧化合物
第三节 卤族元素
卤族元素的性质变化,
卤素 (VIIA) F Cl Br I
价电子构型, 2s22p5
共价半径 /pm 58 99 114 133
电负性, 4.00 2.80 2.50
第一电离能, 1681 1251 1440 1008
1 卤素概述
3.00
3s23p5 4s24p5 5s25p5
电负性
1 ） 卤素单质的物理性质,
室温聚集态
分子间力
b.p./℃
m.p/℃
颜色
g g l s
小 大
-188 -34.5 59 183
-220 -101 -7.3 113
浅黄 黄绿 红棕 紫
F2 Cl2 Br2 I2
2 卤素单质
：/V)/XX( 2 ?E
F2 Cl2 Br2 I2
2.87 1.36 1.065 0.535
单质氧化性, 大 小
X- 还原性, 小 大
卤素单质性质变化,
结论, 1.体现非金属性
2.单质呈双原子分子
2） 卤素单质的化学性质,
Cl2+Br- 2Cl-+Br2
单质氧化性,
激烈程度
222 O4 H XOH2X ?? ???
222 BrClF ??
歧化反应, HXH X O OHX
22 ??
222 IBrCl ??
歧化反应
42 104, 2)( Cl ???K
92 107, 2)( B r ???K
132 102, 0)(I ???K
可见,氯水,溴水,碘水的主要成分是单质。
在碱存在下，促进 X2在 H2O中的溶解、歧化。
与 H2O反应,
氧化反应,
歧化反应,
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O3HXO5X6 O H3X
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232
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常温 加热 低温
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ClO-
(氧化手段的选择 )
? F2 (g)电解,
22电解2 FH2 KF2 KH F ??? ??
? Cl2 (g)
2 Na OHClHO2H2 Na C l 22电解2 ??? ???
氧化还原法 (实验室 ):
O2H( g )ClM n C l4 H C lM n O 2222 ??? ??? ?
电解 (工业 ):
3 ） 卤素单质的制备,
? Br2 (ｌ )
氧化剂, ?? ?? ??? 2 C lBr2 B rCl
22
反歧化, O3H3 B r6H5 B rB r O
223 ?? ???? ??
?
? I2 (s)
氧化剂,
?? ?? ??? 2 C lI2I)(Cl 22 适量
???? ??? ???? 12H1 0 C l2 I OI5 C lO6H 322
O2HIMn2IHM n O 2222 ??? ???? ?? ?
工业,
OH3 H S O2 S OI5 H S O2 I O 2424233 ???? ??? ????
(纯化 )
(1) HCl
3 卤素的氢化物
?卤化氢的制备
2 H C lHCl hv22 ? ???
42C50042 SONa2 H C l)浓(SOH2 N a C l
O ???? ??? ?
442 Na H S OH C l)浓(SOHNa C l ?? ??? ?
(2) HF
2 H FC a S O（浓）SOHC a F 4422 ?? ???
直接合成法
复分解反应
复分解反应
(X=Br,I)
??
?
?
?
?? ???
?? ???
3323
3323
POH3 H IO3HPI
POH3 H B rO3HPB r
??
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3322
3322
PO3H6 H IO6H3I2P
PO3H6 H B rO6H3 B r2P
442 KH S OHX（浓）SOHKX ?? ???
O2HBrSO（浓）SOHH B r 22242 ??? ???
O4H4ISH（浓）SOH8 H I 22242 ??? ???
卤化物水解
（ 3） HBr和 HI
不能用复分解反应
常温下,卤化氢都是无色具有刺激性气味的气体 。
1mf m o l/ k J ??HΔ
分解温度 /℃
酸性
-50.80
-35.36
HF HCl HBr HI
m)c/ (1 0 30 ??μ
-26.5
Cp/m o?
Cp/b o?
键能 /kJ·mol-1
6.37 3.75 2.76 1.49
-83.55 -114.22 -86.88
-19.51 -85.05 -66.73
-271 -92.3 -36.4
>1500 1000 300
565 431 364 299
弱 强
分子极性
熔点 （除 HF）
沸点
稳定性
卤化氢性质的比较
1）卤化物, 卤素与电负性比较小的元素生成的化
合物。
2）卤化物的分类,
金属卤化物,
?
?
?
?
?
,H g C lA g C l,,A l C l
Fe C l,A l X,L a X,M g XN a X,
L a C l,B a C lN a X,
23
2332
32
离子型
等
共价型
非金属卤化物,
6543 SF,P C l,S iF,BF
等
4 卤化物
性质,
熔点,
溶解性,
导电性,
水解性,
离子型 共价型
高 低
大多易溶于水 易溶于有机溶剂
水溶液,熔融导电 无导电性
对应氢氧化物不
是强碱的都易水
解,产物为氢氧化
物或碱式盐
易水解,
产物为两种酸
BX3,SiX4,PCl3
记
金属卤化物 非金属卤化物
3.卤化物的性质,
Sn(OH)Cl,SbOCl,BiOCl
32 KIKII ? ???
?
3 I
为直线型
I II
? ?
-
4.多卤化物
卤素含氧化合物,
氧化物
氢氧化物 (含氧酸 )
含氧酸盐
稳
定
性
增
强
5 卤素的含氧化合物
氧化值, +1
HXO
次卤酸
+3
HClO2
亚卤酸
+5
HXO3
卤酸
+7
HXO4
高卤酸
1）各类卤素含氧酸根的结构 (X为 sp3杂化 )
次卤酸,HClO HBrO HIO
弱酸 ( ) 2.8× 10-8 2.0× 10-9 2.3× 10-11
酸性 ↓
1.49 1.33 0.99
氧化性 ↓
稳定性, 大 小
) /VXXO ?? /(E
2）次卤酸及其盐
aK
重要反应：
OHOHC a ( O H )C a C lC a ( C l O )
3 C a ( O H )2 C l
OHN a C lN a C l ON a O HCl
2 H C lH C l O3 H C l O
2 H C lOH C l O2
22222
22
22
3
2
????
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??? ??
冷
光
漂白粉
卤酸,HClO3 HBrO3 HIO3
酸性,强 强 近中强
酸性 ↓
1.47 1.52 1.20
已获得酸
的浓度, 40% 50% 晶
稳定性, 小 大
3.卤酸及其盐
) / VX/XO( -3 ?E
主要反应
1 0 H C l2 H I OO6HI5 C l
Cl2 I OI2 C l O
3222
2
-
32
-
3
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（ 1） 氧化制备
（ 2） 鉴定 I-,Br-混合溶液
紫红色消失
棕黄色不消失水
紫红
棕黄水
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2
2
4
2
-
- Cl
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CCl
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0, 3 4 V)Br/( B r O 0, 8 9 V)/ C l( C l O --3A--B ?? EE
（ 3）氧化性
1 0 H C l2 H B r OO6HBrCl5 3222 ?? ????
只有在高浓度 Cl2水才能实现且难度很大
通常利用碱性条件
--
3
-- 3 C lB r OBrC l O3 ?? ???
1, 5 2 V)/ B r( B r O 6V3.1)/ C lCl( 2-3A-2A ?? EE
重要卤酸盐,KClO3
强氧化性：
（与各种易燃物混合后，撞击爆炸着火）
K C l3 K C l O4 K C l O
3O2 K C l2 K C l O
43
2
M n O
3
2
??? ??
??? ??
?小心
KClO3与 C12H22O11的
混合物的火焰
KClO3
火柴头
中的
氧化剂
高卤酸,HClO4 HBrO4 H5IO6
酸性,最强 强 弱 酸性 ↓
1.19 1.763 1.60
都是强氧化剂，均已获得纯物质，稳定性好。
偏 高碘酸
HIO4
4.高卤酸及其盐
) / V/X( X O -4 ?E
重要反应：
?
?
??
?? ???
11HO7H
IO52 M n O2 M nIOH5
2
-
3
-
4
2
65
重要高卤酸盐：高氯酸盐
高氯酸盐多易溶于水，但 K+,NH4+,Cs+、
Rb+的高氯酸盐的溶解度都很小。
KClO4,稳定性好，用作炸药比 KClO3更稳定
24 2OK C l
C610K C l O ???? ?? ?
NH4ClO4,现代火箭推进剂
Mg(ClO4)2,Ca(ClO4)2
可用作干燥剂
/V)X/( ?氧化型E
HClO HClO2 HClO3 HClO4
酸性：
稳定性, 不稳 不稳 相对稳定 稳定
可得
40%溶
液
可得
固体
1.49 1.57 1.45 1.38
氧化性 ↓(除 HClO2)
5.氯的各种含氧酸性质的比较
