卤素元素的化学性质实验报告

2020-10-09 报告

　　一、教学目标

　　（一）掌握Cl2、Br2、I2的氧化性及Cl-、Br-、I-还原性。

　　（二）掌握卤素的歧化反应

　　（三）掌握次氯酸盐、氯酸盐强氧化性

　　（四）了解氯化氢HCl气体的实验室制备方法

　　（五）了解卤素的鉴定及混合物分离方法

　　二、教学的方法及教学手段

　　讲解法，学生实验法，巡回指导法

　　三、教学重点

　　1、区别Cl2、Br2、I2的氧化性及Cl-、Br-、I-还原性。

　　2、卤素的歧化反应

　　3、次氯酸盐、氯酸盐强氧化性

　　四、教学难点

　　区别Cl2、Br2、I2的氧化性及Cl-、Br-、I-还原性；卤素的歧化反应；次氯酸盐、氯酸盐的强氧化性

　　五、实验原理

　　卤素系ⅦA族元素，包括氟、氯、溴、碘、砹，其价电子构型ns2np5，因此元素的氧化数通常是—1，但在一定条件下，也可以形成氧化数为+1、+3、+5、+7的化合物。卤素单质在化学性质上表现为强氧化性，其氧化性顺序为：F2 > Cl2 > Br2 > I2。所以，Br-能被Cl2氧化为Br2，在CCl4中呈棕黄色。I2能被Cl2、Br2氧化为I2，在CCl4中呈紫色。

　　卤素单质溶于水，在水中存在下列平衡：

　　X2 + H2O === HX + HXO

　　这就是卤素单质的歧化反应。卤素的歧化反应易在碱性溶液中进行，且反应产物随着温度和碱液浓度的不同而变化。

　　卤素的含氧酸有多种形式：HXO、HXO2、HXO3、HXO4。随着卤素氧化数的升高，

　　其热稳定性增大，酸性增强，氧化性减弱。如氯酸盐在中性溶液中没有明显的强氧化性，但在酸性介质中表现出强氧化性，其次序为：BrO3- > ClO3- > IO3-。次氯酸及其盐具有强氧化性。

　　HCl的还原性较弱，制备Cl2，必须使用氧化性强的KMnO4、MnO2来氧化Cl-。若使用MnO2，则需要加热才能使反应进行，且可控制反应的速度。

　　六、仪器与药品

　　试管及试管夹、量筒（1mL）、酒精灯、滴瓶（125mL）、试剂瓶（500mL）、烧杯（250mL）

　　KBr、KCl、KI、CCl4、H2SO4（浓）、NaOH、NaClO、MnSO4、HCl（浓）、KClO3、AgNO3、溴水、品红、酒精、浓氨水、碘伏水、pH试纸、KI-淀粉试纸、醋酸铅试纸、蓝色石蕊试纸。

　　七、实验内容

　　（一）卤素单质的氧化性

　　① 取几滴KBr溶液于试管中，再加入少量CCl4，滴加氯水，振荡，仔细观察CCl4层颜色的变化；

　　② 取几滴KI溶液于试管中，再加入少量CCl4，滴加氯水，振荡，仔细观察CCl4层颜色的变化；

　　③ 取几滴KI溶液于试管中，再加入少量CCl4，滴加溴水，振荡，仔细观察CCl4层颜色的变化；

　　结论：

　　1、反应现象：

　　2、反应方程式包括：

　　3、卤素单质的氧化性顺序：__________________________________ 。

　　（二）Cl-、Br-、I-的还原性

　　① 往干燥试管中加入绿豆粒大小的.KCl晶体，再加入0.5mL浓硫酸（浓硫酸不要沾到瓶口处），微热。观察试管中颜色变化，并用湿润的pH试纸检验试管放出的气体。

　　② 往干燥试管中加入绿豆粒大小的KBr晶体，再加入0.5mL浓硫酸（浓硫酸不要

　　沾到瓶口处），微热。观察试管中颜色变化，并用KI-淀粉试纸检验试管口。

　　③ 往干燥试管中加入绿豆粒大小的KI晶体，再加入0.5mL浓硫酸（浓硫酸不要沾到瓶口处），微热。观察试管中颜色变化，并用醋酸铅试纸检验试管口。

　　结论：

　　1、反应现象：

　　2、反应方程式包括：

　　3、卤素阴离子的还原性顺序：__________________________________ 。

　　（三）溴、碘的歧化反应

　　① 溴的歧化反应取少量溴水和CCl4于是试管中，滴加2mol/LNaOH溶液使其呈强碱性，观察CCl4层颜色变化；再滴加3mol/LH2SO4溶液使其呈强酸性，观察CCl4层颜色变化。写出反应方程式，并用电极电势加以说明。

　　结论：

　　1、反应现象：

　　2、反应方程式包括：

　　3、说明

　　② 碘的歧化反应取少量碘水和CCl4于是试管中，滴加2mol/LNaOH溶液使其呈强碱性，观察CCl4层颜色变化；再滴加3mol/LH2SO4溶液使其呈强酸性，观察CCl4层颜色变化。写出反应方程式，并用电极电势加以说明。

　　结论：

　　1、反应现象：

　　2、反应方程式包括：

　　3、说明

　　(四) 卤素合氧酸盐的氧化性

　　（1）次氯酸钠的氧化性

　　取四支管，均加入0.5mLNaClO溶液，其中1号试管中滴加4 ~ 5滴0.2mol/L的KI溶液，2号试管中滴加4 ~ 5滴0.2mol/LMnSO4溶液，3号试管中滴加4 ~ 5滴浓盐酸，4号试管中滴加2滴品红溶液。

　　观察各试管中发生的现象，写出反应方程式。

　　结论：

　　1、反应现象：

　　2、反应方程式：

　　3、说明

　　（2）KClO3的氧化性

　　① 取两支管，均加入少量KClO3晶体，其中1号试管中滴加4 ~ 5滴0.2mol/LMnSO4溶液，2号试管中滴加2滴品红溶液。搅拌，观察现象，比较次氯酸盐和氯酸盐氧化性的强弱。

　　结论：

　　1、反应现象：

　　2、反应方程式：

　　3、次氯酸盐和氯酸盐氧化性的强弱：__________________________________ 。 ② 取一支试管，加入少量KClO3晶体，加水溶解，再加入0.5mL0.2mol/LKI溶液和CCl4，观察现象；然后再加入少量3mol/L的H2SO4溶液，观察CCl4层现象变化；继续加入KClO3晶体，观察现象变化。用电极电势说明CCl4层颜色变化的原因。结论：

　　1、反应现象：

　　2、反应方程式：

　　3、说明

　　(五) 氯化氢HCl气体的制备和性质

　　① HCl的制备取15 ~ 20g食盐，放入500mL圆底烧瓶中，按图1-1将仪器装配好（在通风橱中进行）。从分液漏斗中逐次注入30 ~ 40mL浓硫酸。微热，就有气体发生。用向上排空气法收集生成的氯化氢气体。

　　② HCl的水溶性用手指堵住收集HCl气体的试管口，并将试管倒插入盛水的水槽中，轻轻地把堵住试管口的手指掀开一道小缝，观察有什么现象发生？再用手指堵住试管口，将试管自水中取出，用蓝色石蕊试纸检验试管中的溶液的酸碱性，并用pH试纸测试HCl的pH。

　　③ HCl的鉴定在上述盛有HCl的试管中，滴加几滴0.1mol/LAgNO3溶液，观察有什么现象发生？写出反应方程式。

　　④ 白烟实验把滴入几滴浓氨水的广口瓶与充有HCl气体的广口瓶口对口靠近，抽去瓶口的玻璃片，观察反应现象并加以解释。

　　结论：

　　1、反应现象：

　　2、反应方程式：

　　3、说明