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卤素元素—

§4-2卤族元素-1

教学目标

1．使学生掌握卤族元素性质变化的规律。

2．使学生了解可逆反应的涵义。

3．通过对卤素结构、性质的对比，培养学生比较、分析、归纳问题的能力。

4．认识卤素的一些特殊性质。

教学重点

卤素性质的比较。

教学难点

通过卤素性质的比较，总结卤性质的递变规律。

教学方法

启发、归纳、实验、讲解、自学等。

教学用具

投影仪、保存少量液溴的试剂瓶、封有碘的玻璃管、I2固体，溴水、碘水、酒精、CCl4 溶液、酒精灯、试管夹、火柴。

教学过程

[师]请同学们画出F、Cl的原子结构示意图。

[问]氟、氯在原子结构上有什么相同点? 最外层都有7个电子。

[师]在自然界存在的元素中，还有另外三种元素原子的最外层电子数也是7，它们是溴、

碘、砹，我们把这些原子最外层电子数均为7的元素称为卤族元素，简称卤素。

[板书] 第二节 卤族元素

[讲解]我们知道，元素的性质与原子的结构有密切的联系。下面我们来分析卤素原子结构上的异同点。

[投影]卤素的原子结构

[讲解]卤族元素中的砹是放射元素，在中学阶段不讨论。

[板书]卤素原子结构的异同。

相同点：最外层均有7个电子。

不同点：(1)核电荷数不同；(2)电子层数不同；(3)原子半径不同。

[过渡]卤素原子结构上的这种相似性与递变性，是如何反映在元素性质上的呢?下面，我们就来学习卤族元素的性质。

[板书]一、卤素单质的物理性质

[师]请大家根据下表，总结出卤素单质在颜色、状态、密度、熔沸点、溶解性等各方面的递变规律。

[投影]表4-1卤族元素单质的物理性质

单质

颜色、状态

(常态)

密度

熔点

(℃)

沸点

(℃)

溶解度

(100克水中)

F2

淡黄绿色气体

1．69 gL-1

-219．6

-188．1

与水反应

Cl2

黄绿色气体

3．214 gL-1

-101

-34．6

226cm3

Br2

深红棕色液体

3．119 gcm-3

-7．2

58．78

4．16g

I2

紫黑色固体

4．93 gcm-3

113．5

184．4

0．029g

[学生根据上表总结，并回答，教师板书]

颜色：浅-→深

状态：气-→液-→固

密度：小-→大

熔沸点：低-→高

在水中的溶解性：大-→小

[问]从刚才我们分析上表可以看出，Cl2 、Br2 ，I2 等单质在水中的溶解度很小，若想要制得Cl2、Br2、I2的浓度较大的溶液，有没有其他办法呢?

[师]答案是肯定的，我们可以用改变溶剂的办法来达到目的。现在，我把同量的碘单质分别加入水和酒精中，请大家仔细观察它们的溶解情况。

[演示实验：I2加入盛有水的小烧杯中，搅拌；I2加入盛有酒精的小烧杯中，搅拌]

[讲解]由上面的实验可知，碘单质不易溶于水，但却易溶于酒精。若用溴单质做上面的实验，可得出同样的结论。也就是说，卤素单质不易溶于水，但却易溶于酒精，除此之外，它们还易溶于四氯化碳、苯、汽油等有机溶剂中，故我们有以下结论：

[讲解并板书]卤素单质易溶于有机溶剂中。

[师]四氯化碳是一种无色易挥发的液体，不溶于水，密度比水大。

[展示溴水和碘水]

[师]这是溴的水溶液和碘的水溶液，现在，我取少量的溴水和碘水，在其中分别加入四氯化碳，请大家注意混合液颜色的变化及分层情况。

[演示实验：在盛有溴水和碘水的试管中分别加入少量CCl4 振荡]

[请一位同学描述以上实验现象]

在盛有碘水的试管中，混合液分为两层，上层无色，下层为紫色，在盛有溴水的试管中，混合液也分为两层，上层无色，下层呈橙红色。

[师]上述有色溶液便分别是碘的四氯化碳溶液和溴的四氯化碳溶液，位于下层是由于CCl4的密度大于水之故，我们常利用上述现象来判断溴单质和碘单质的存在。

化学上，我们常常利用溶质在互不相溶的溶剂里溶解度的不同，用一种溶剂把溶质从它与另一种溶剂所组成的溶液里提取出来，这种方法叫萃取。如，我们可用CCl4把溴水中的溴和碘水中的碘分别从它们的水溶液中萃取出来。

[过渡]溴和碘除了遵循上述规律外，还有其各自的特性。

[板书] Br2、I2的特性

[展示盛有少量液溴的试剂瓶]

[讲解]在盛有少量液溴的试剂瓶中，充满了红棕色的溴蒸气，说明溴是一种易挥发的液体，保存时应密闭。又因为溴在水中的溶解度不大，所以保存少量溴时，可在试剂瓶中加入少量的水，以减少溴的挥发，这种保存试剂的方法叫"液封"。

[展示碘升华的实验装置]

[演示实验4-8，碘的升华]

[问]大家看到了什么?

加热时，管中的固体碘变成紫色蒸气。冷却时，紫色变浅，直至消失，并又得到固体。

[问]这种现象在物理上叫做什么? "升华"。

[讲解]碘受热易升华的这个性质，可以帮助我们把碘从碘和其他物质的混合物中分离出来。如分离碘和氯化钠的混合物时，可以用加热使碘升华的方法使其分离。

[过渡]由以上的学习我们知道，卤素单质的物理性质随着核电荷数的递增而呈现出一定的相似性和递变性，那么，它们的化学性质是否也有着同样的相似性和递变性呢?下面，我们就来学习卤素单质的化学性质。

[板书]二、卤素单质的化学性质

[讲解]元素的性质决定于元素原子的结构，且其化学性质主要决定于元素原子的最外层电子数。因卤族元素的最外层电子数均为7，故它们的化学性质相似；然而，卤族元素核电荷数和电子层数的不同，又导致了它们的原子半径的不同．从而使它们的得电子能力也不相同，这又决定了它们性质上的差异性。

　　从卤族元素原子的结构上看，在化学反应中它们均易得1个电子而形成8电子稳定结构。请大家根据它们的原子结构，分析其得电子的难易程度，预测其单质氧化性强弱的顺序。

卤族元素随着核电荷数的递增，其原子半径越来越大。得电子能力也越来越弱，所形成单质的氧化性也越来越弱，即F2、Cl2、Br2、I2的氧化性强弱顺序为：F2>Cl2>Br2>I2。

[板书]氧化性 F2>Cl2>Br2>I2

[过渡]以上是我们从客观角度分析得出的结论，事实上是否是这样的呢?下面，我们以卤素单质和氢气的反应为例，来进行分析。

[板书]1．卤素与氢气的反应

[师]请大家参考课本有关内容，填写下表：

[投影]卤素单质与氢气的反应

单质

反应条件

方程式

生成氢化物的稳定性

F2

冷暗处爆炸

H2 + F2 == 2HF

HF很稳定

Cl2

光照

H2 + Cl2 2HCI

HCl稳定

Br2

高温

H2 + Br2 2HBr

HBr较不稳定

I2

高温、持续加热

H2 + I2 2HI

HI很不稳定

[讲解]分析上表可知，卤素和H2的反应可用通式H2 + X2=2HX来表示，反应时按F2、Cl2、Br2、I2的顺序，反应条件越来越苛刻，反应程度依次减弱，形成卤化氢的稳定性也依次减弱，与我们的推测相符。

[板书]H2 + X2＝2HX (X＝F、Cl、Br、I)

[讲解]其中H2 与I2的反应不同于我们以往学过的化学反应，它的特点是在同一条件下，既能向正反应方向进行，又能向逆反应方向进行，我们把这样的反应叫可逆反应。

[板书]可逆反应：同一条件下，既能向正反应方向进行，又能向逆反应方向进行的反应。

[投影练习]判断下列各对反应是否为可逆反应。

（1） 2H2O H2 +O2 ↑ 2H2 + O2 2H2O

（2） 2SO2 + O2 2SO3 2SO3 2SO2 +O2

　　第(1)不是，因为它们不是在同一条件下进行。第(2)是可逆反应，因为它们的反应物和生成物互逆，且是在同一条件下进行的。

[过渡]在前面我们曾经学过，Cl2可与水微弱反应生成HCI和HCIO，它也是一个可逆反应，那么，其他卤素单质和水反应时，情况是否一样呢?

[板书]2．卤素与水的反应

[师]分析卤素原子的结构可知，卤素单质的性质具有相似性，请大家根据Cl2与水的反应，写出其他卤素单质与水反应的化学方程式，并预测其与水反应程度的强弱。

[学生活动，教师巡视][请一位同学上黑板书写] [学生草写板书]

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

[师]上述反应(1)是不符合客观事实的，这是由于F2是所有非金属单质中氧化性最强的，，

它可与水剧烈反应生成氢氟酸和氧气，卤素单质与水反应的方程式可表示如下：

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

2F2 + 2H2O ＝4HF + O2

[结论]F2、Cl2、Br2、I2与水反应的程度是依次减弱的，F2和水的反应比较特殊，这提醒我们在学习的过程中，除了注意一般规律以外，还要注意一般之中有特殊，即所谓"抓规律，记特殊"。

[问题探究]1．分析F2与水反应中的氧化剂和还原剂，井比较F2与O2的氧化性强弱。

2．装液溴的瓶内液面以上空间常呈红棕色，为什么?而溴水长期存放，橙色就会消失，又是什么原因?

[学生活动]分组讨论、分析，由两个同学分别回答。

同学一：由F2 和H2O 的反应，

　　　4e-

2F2 +2H2O == 4HF + O2

可知F元素得电子为氧化剂，H2O 中的氧元素失电子是还原剂；又因为氧化剂(F2 )的氧化性强于氧化产物(O2)的氧化性，故F2 的氧化性强于O2 。

同学二：装液溴的瓶内液面以上空间之所以呈红棕色主要是因为溴的沸点低，常温下溴易挥发而使瓶内呈红棕色。而溴水长期存放时一方面溴易挥发，另一方面Br2与水反应生成无色的HBr和HBrO，从而橙色消失。

[本节小结]卤素单质随着原子核电荷数的增加，在物理性质和化学性质方面均表现出一定的相似性和递变性，其根本原因在于其原子结构的相似性和递变性。当然在一般之中也有特殊。