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，所以色散力也增大，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收光谱。
Cl2吸收紫光，显示黄绿色；Br2吸收蓝绿光，显示红棕色；I2吸收黄绿光，显示紫色。
卤素吸收局部可见光，以满足电子从最高占有轨道π*，向最低空轨道σ* 跃迁所需的能量。
其分子轨道图的高能级局部如以下图所示。
π* 和σ* 两种轨道的能量之差用∆E表示，那么∆E＝Eσ－Eπ这个能量差随着原子序数Z的增大而变小，即从Cl2到Br2再到I2，∆E依次减小，故吸收光的波长由短到长。
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响：I－+ I2=== I3－实验室中进展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，碘水呈很深的红棕色。
Cl2溶于水得氯水，氯水的浓度较溴水小。
Cl2与水也有化学反响发生。
8. 1. 04 萃取：I2在水中的溶解度很小，但在CCl4中的溶解度很大。
利用这一特点，可以用CCl4从水中提取I2。
这种别离和提纯方法叫做萃取。
8. 1. 05 卤素与金属的反响：F2可以与所有金属直接化合，生成高价氟化物。
但是F2与Cu，Ni，Mg 作用时，由于金属外表生成一薄层致密的氟化物膜而使反响中止。
所以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。
例如：2 Cr +3 Cl2==== 2 CrCl3产物三氯化铬为红紫色。
又如：Cd + Cl2==== CdCl22 Ag + Cl 2==== 2 AgCl常温下枯燥的Cl2不与Fe 反响，因此Cl2可储存在铁罐中。
Br2和I2 反响活性较低，与不活泼金属只有在加热条件下反响。
8. 1. 06 链反响：常温下Cl2与H2缓慢反响，但有强光照射时，将发生链反响导致爆炸Cl2+ H2==== 2 HCl这是一个复杂反响，其基元步骤为Cl Cl ======= 2 Cl 〔1〕Cl + H2==== HCl + H 〔2〕H + Cl2==== HCl + Cl 〔3〕基元步骤〔1〕产生能量高、反响活性极强的自由基Cl ，称为链引发。
基元步骤〔2〕和〔3〕反复屡次进展且速率极快，生成新的自由基和生成产物，称为链传递。
自由基与自由基相撞，可能使自由基消失Cl + Cl ==== Cl 2H + H ==== H 2Cl + H ==== HCl这一步骤称之为链终止。
8. 1. 07 单质F2与非金属反响：F2可与除O2，N2，He，Ne 外的非金属作用，直接化合成高价氟化物。
低温下可与C，Si，S，P 猛烈反响。
加温时可以与Xe 反响生成Xe 的氟化物，如XeF2，一定条件下，还可以得到XeF4或XeF6。
8. 1. 08 氯、溴、碘单质与非金属反响：Cl2也能与大多数非金属单质直接作用，但不如F2的反响剧烈。
例如高温下与单质Si反响可以将其氧化，得液态的四氯化硅：Si + 2 Cl2======= SiCl4〔l〕Cl2与单质P作用，氧化产物为无色发烟液体三氯化磷：2 P +3 Cl2============== 2 PCl3〔l〕过量Cl2与PCl3进一步反响，产物为淡黄色固体五氯化磷。
总反响可以写成：2 P + 5 Cl2============ 2 PCl5Br2和I2与非金属的反响不如F2，Cl2剧烈，且不能将非金属氧化到最高氧化数。
8. 1. 09 卤素单质之间的反响：氧化性强的卤素，如Cl2，可以将具有一定复原性的单质I2氧化，在碱性介质中发生如下反响，氧化产物为碘酸盐：5 Cl2 + I2 + 12 OH－===== 10 Cl－+ 2 IO3－+6 H2O两种卤素单质共热，生成卤素互化物，例如：F2+ Cl2======= 2 ClF8. 1. 10 单质F2与水的反响：2 F2+ 2 H2O ==== 4 HF + O2这个反响的可能性，可以从电极电势数据看出。
8. 1. 11 氯、溴、碘单质与水的反响：从热力学角度来看，E⊖〔Cl2 / Cl－〕= 1.36 V，E⊖〔Br2 / Br－〕= 1.07 V，故中性条件下Cl2和单质溴均可以将水氧化。
但从动力学上看，反响速率过慢，所以Cl2和单质溴氧化水的反响实际上不能发生。
Cl2在碱性水溶液中发生歧化反响：Cl2+ 2 OH－==== Cl－+ ClO－+ H2O该反响受温度影响很大，加热时的歧化反响为：3 Cl2+ 6 OH－===== 5 Cl－+ ClO3－+ 3 H2O反响受体系pH 的影响更大，在酸中发生逆歧化反响。
Br2一般歧化成－1氧化态和+ 5 氧化态。
尤其I2更易歧化成+ 5 氧化态。
8. 1. 12 传统氯碱工业：工业消费中采用电解饱和食盐水溶液的方法消费Cl2。
传统工艺使用的电解槽，如以下图所示，阳极区中有饱和NaCl 水溶液，其Cl － 在石墨阳极上放电产生Cl 2；阴极区中有NaCl 和NaOH 混合溶液，其溶剂H 2O 在铁网阴极上得到电子产生H 2。
因此电解池中发生的反响为：阳极〔石墨〕反响： 2 Cl － = Cl 2 + 2 e －阴极〔铁网〕反响： 2 H + + 2 e － = H 2电解反响： 2 NaCl + 2 H 2O ====== H 2↑ + Cl 2↑ + 2 NaOH 石棉隔膜将两极隔开，防止阳极产物Cl 2与阴极区的NaOH 溶液接触。
8. 1. 13 现代氯碱工业：现代氯碱工业中，两极之间使用高分子阳离子交换膜作隔离材料。
阳极区过剩的Na + 可以通过阳离子交换膜进入阴极区，平衡 OH － 的负电荷。
但阳离子交换膜阻止OH － 进入阳极区，防止了它与阳极产物Cl 2 的接触。
离子膜法消费Cl 2的工艺较为先进，投资少，能耗低，目前正被广泛采用。
8. 1. 14 实验室中氯气的制备：实验室制取Cl 2 的反响为MnO 2 + 4 HCl 〔浓〕 ====== MnCl 2 + 2 H 2O + Cl 2↑从电极电势数据看MnO 2 + 4 H + + 2 e － = Mn 2+ + 2 H 2O E ⊖ = 1.23 VCl 2 + 2 e － = 2 Cl － E ⊖ = 1.36 V在标准状态下MnO 2〔二氧化锰〕不能氧化 Cl －。
但是当盐酸很浓时，H + 使正极的电极电势增大，同时 Cl － 使负极的电极电势减小。
所以MnO 2与浓盐酸反响可制得氯气。
将浓盐酸滴加到强氧化剂固体KMnO 4〔高锰酸钾〕上，也可以生成Cl 2： 2 KMnO 4 + 16 HCl 〔浓〕==== 2 MnCl 2 + 2 KCl + 5 Cl 2↑ + 8 H 2O8. 1. 15 电解法消费单质氟：电解液态 HF 制得 F 2时，要向其中参加强电解质 KF ，以形成导电性强且石墨阳极阳极区 阴极区 铁网阴极 石棉隔膜熔点较低的混合物。
电解反响在大约 373 K 下进展，混合物的熔点为 345 K 。
阳极〔无定形碳〕反响： 2 F － = F 2 + 2 e －阴极〔铜制电解槽〕反响： 2 HF 2－ + 2 e － = H 2 + 4 F －在电解槽中有一隔膜，将阳极生成的F 2和阴极生成的H 2严格分开，防止两种气体混合而发生爆炸反响。
电解得到的 F 2 压入镍制的特种储气瓶中。
8. 1. 16 实验室中单质氟的制备：实验室制取 F 2 经常采用热分解含氟化合物的方法，例如：K 2PbF 6 ====== K 2PbF 4 + F 2↑BrF 5 ====== BrF 3 + F 2↑8. 1. 17 化学法制备单质氟：1986 年化学家克里斯特〔Christe 〕成功地用化学法制得单质 F 2。
他首先制得化合物 K 2MnF 6 和 SbF 52 KMnO 4 + 2 KF + 10 HF +3 H 2O 2 ==== 2 K 2MnF 6 + 8 H 2O + 3 O 2这是氟化、氧化反响过程。
SbCl 5 + 5 HF ===== SbF 5 + 5 HCl这是路易斯酸碱的双取代反响。
然后K 2MnF 6 和 SbF 5 反响制得单质 F 2：K 2MnF 6 + 2 SbF 5 ======== 2 KSbF 6 + MnF 4MnF 4 ===== MnF 3 + F 2↑8. 1. 18 单质溴的消费：383 K 下将Cl 2 通入 pH 为3.5 的浓缩后的海水中，Br － 被氧化成单质Br 2：2 Br － + Cl 2 ===== Br 2 + 2 Cl －通空气将生成的 Br 2 带出，用 Na 2CO 3 溶液吸收：3 Br 2 + 3 Na 2CO 3 ===== 5 NaBr + NaBrO 3 + 3 CO 2再调 pH 至酸性，Br － 和 BrO 3－逆歧化反响得到单质 Br 2：5 HBr + HBrO 3 ===== 3 Br 2 + 3 H 2O8. 1. 19 单质碘的消费：假设以提取过NaNO 3的智利硝石为原料消费 I 2，那么需先将含有NaIO 3 的 423 K1 2母液浓缩，再用NaHSO3进展复原：2 IO3－+ 5 HSO3－=====3 HSO4－+ 2 SO42－+ I2+ H2O海水中碘的含量很低，可用某些富集了碘的海草为原料提取碘。
用水浸取海草灰，浓缩后在酸性条件下，用MnO2氧化：2 I－+ MnO2 + 4 H+===== 2 H2O + I2 + Mn2+8. 1. 20 单质溴、单质碘的实验室制备：Br2的实验室制备方法，是使用强氧化剂，如MnO2，浓硫酸等氧化溴化物。
例如：MnO2 + 2 NaBr + 3 H2SO4 ===== Br2 + MnSO4 + 2 NaHSO4 + 2 H2O2 NaBr +3 H2SO4〔浓〕===== Br2 + 2 NaHSO4 + SO2↑+ 2 H2OI2的实验室制法，与Br2的实验室制法相似。
例如：2 NaI + MnO2 +3 H2SO4===== I2 + MnSO4 + 2 NaHSO4 + 2 H2O8 NaI + 9 H2SO4〔浓〕===== 4 I2 + 8 NaHSO4 + H2S↑+ 4 H2O8. 2. 01 卤化氢沸点的变化规律：卤素的氢化物，除HF 外，沸点随原子序数Z的增大，逐渐增高。
