实验十七 P 区非金属元素（一）

（卤素、氧、硫）

实验目的

• 学习氯气、次氯酸盐、氯酸盐的制备方法； • 掌握次氯酸盐、氯酸盐强氧化性的区别； • 掌握 H2O2 某些重要性质；• 掌握不同氧化态硫的化合物的主要性质；• 掌握气体的发生方法和仪器的安装；• 了解氯、溴、氯酸钾的安全操作。

氟 (F) 氯 (Cl) 溴 (Br)碘 (I)原子序数 9 17 35 53价层电子构型 2s22p5 3s23p5 4s24p5 5s25p5

原子半径 /pm 64 99 114 133电负性 ( p) 4.0 3.0 2.8 2.5I1/(kJ· mol-1) 1681 1251 1140 1008

主要氧化数 -1 、 0

-1 、 0

+1 、 +3

+5 、 +7

-1 、 0

+1 、 +3

+5 、 +7

-1 、 0

+1 、 +3 +5 、

+7

非金属性减弱非金属性减弱x∵ 与稳定的 8 电子构型仅缺一个电子，在同周

期

元素中核电荷是最多的，原子半径是最小的

∴ 易获得电子，是同周期中非金属性最强的元素

∵ 与稳定的 8 电子构型仅缺一个电子，在同周期

元素中核电荷是最多的，原子半径是最小的

∴ 易获得电子，是同周期中非金属性最强的元素

卤素的基本性质

ClO4- ClO3

- HClO2 HClO Cl2 Cl-

1.20 1.18 1.64 1.63 1.36

1.45

1.39

BrO3- HBrO Br2 Br- 1.44 1.60 1.07

H5IO6 IO3- HIO I2 I- 1.60 1.14 1.45 0.54

E /VA

ClO4- ClO3

- ClO2- ClO- Cl2 Cl- 0.36 0.33 0.66 0.42 1.36

0.89

0.76

BrO4- BrO3

- BrO- Br2(l) Br- 1.03 0.49 0.46 1.07

HI3O62- IO3

- IO- I2(s) I- 0.65 0.15 0.42 0.54

E /VB

氧族元素的基本性质

ⅥA 氧 (O) 硫 (S) 硒 (Se) 碲 (Te)钋 (P

o)原子序数 8 16 34 52 84价层电子构型 2s22p4 3s23p4 4s24p4 5s25p4 6s26p4

主要氧化数 -1 、 -2 、 0

-2 、 0 、

+4 、 +6

-2 、 0 、

+2 、 +4 +6

-2 、 0 、

+2 、 +4 +6

-

原子半径 /pm 66 104 117 137 153离子半径

r(M2-)/pm 140 184 198 221 -r(M6+)/pm - 29 42 56 67

I1/(kJ·mol-1) 1314 1000 941 869 812电负性 ( ) 3.5 2.5 2.4 2.1 2.0

p

增大增大

减小减小

金属性增强，非金属性减弱

典型非金属 准金属 金属

价层电子构型为 ns2np4 ，其原子获两个电子可达到稳定电子层结构，即有较强的非金属性。常见的氧化数为 -2

硫、硒、碲还可利用外层 d 轨道形成氧化数为 +2 、 +4 、 +6 的化合物。

O2 H2O2 H2O0 -1 -2还原剂 氧化剂

E /VA O2 H2O2 H2O0.695 1.763

E /VB O2 H2O2 HO2--0.076 0.867

2.05 0.20 0.40 0.50 0.14S2O8

2- SO42- H2SO3

S2O32- S H2S

0.45

E /VA

E /VB

-0.92 -0.58 -0.74 -0.476SO42- SO3

2- S2O32- S S2-

-0.66

-0.59

基本操作• 气体发生装置的方法和仪器的安装

MnO2+4HCl=MnCl2+Cl2+2H2O 或

2KMnO4+16HCl=KCl+2MnCl2+8H2O ＋ 5Cl2

MnO2+4HCl=MnCl2+Cl2+2H2O 或

2KMnO4+16HCl=KCl+2MnCl2+8H2O ＋ 5Cl2

A: 383K

3Cl2+6KOH = 5KCl+KClO3 ＋ 3H2O

A: 383K

3Cl2+6KOH = 5KCl+KClO3 ＋ 3H2OB: 冷水

Cl2 + 2NaOH = NaCl + NaClO + H2O

B: 冷水

Cl2 + 2NaOH = NaCl + NaClO + H2OD:S2O32-+4Cl2+5H2O ＝ 2SO4

2-+8Cl-+10H+

D:S2O32-+4Cl2+5H2O ＝ 2SO4

2-+8Cl-+10H+

• 试管（试管夹）的使用

• 溶液的离心分离

仪器： 1. 离心管：

2. 离心机：

• 离心管的使用：离心试管盛放的溶液与沉淀混合物的量，不得超过 2/3 。 1 支离心管其对位要放 1

支装有相近体积蒸馏水的离心管，以保持离心机的平衡。同样， 2 支离心管按对位（ 1 ， 4 位）放置； 3 支离心管按 1 ， 3 ， 5 位放置； 4 支离心管按 1 ， 2 ， 5 ， 4 位放置。离心管不能直接加热。

• 离心机的使用：缓慢起动离心机，逐渐加速，1 ～ 2min 后，逐档缓慢停止离心机，自然停止。

操作要点：

• 离心操作后可用滴管小心吸出上清液，也可将其倾出。

• 离心管中沉淀的洗涤：洗涤沉淀是加入少量洗涤液（常用洗涤液为蒸馏水，其用量一般为 10~15

d ），用玻璃棒充分搅动，再进行离心分离，用滴管吸出溶液。如此重复操作 2 ～ 3 次即可。

实验内容• 一、氯酸钾和次氯酸钠的制备• 二、 Cl2 、 Br2 、 I2 的氧化性及 Cl- 、 Br- 、 I- 的还原性 • 三、卤素含氧酸盐的性质 1. 次氯酸钠的氧化性 （淀粉 KI 试纸的使用） 用试纸检验气体的性质时，一般先把试纸用蒸馏

水润湿，粘在玻璃棒一端，用玻璃棒把试纸放到盛待测气体的容器口附近 (不得接触溶液 )，观察试纸是否改变颜色，判断气体性质。

2. 氯酸盐的氧化性 （ KI 的用量要减少）

碘化钾淀粉试纸

• 四、 H2O2 的性质

1. H2O2 的分解（以 MnO2 作催化剂）

2. H2O2 的氧化性

为存放和使用方便，常以硫代乙酰胺代替H2S ：

CH3CSNH2 + 2H2O → CH3COO-+ NH4+ + H2S

3. H2O2 的还原性

4. H2O2 的鉴定反应

Cr2O72- + 4 H2O2 + 2H+= 2CrO5 + 5H2O

（ CrO5 在水溶液中不稳定，但在乙醚或戊醇溶液中较稳定。）

O

Cr

O

O O

O

• 五、硫的化合物的性质1. 硫的化合物的溶解性

MnS PbS CuS

颜色2mol·L-1HCl

浓 HCl

浓 HNO3

不溶

2. 亚硫酸钠的性质（反应在酸性条件下进行） 3. 硫代硫酸钠的性质①在酸中不稳定性 ②还原性及氧化剂的强弱对产物的影响 （如何检验产物？）③配位性 4. 过二硫酸盐的氧化性 （ AgNO3 的作用？）

思考题• 本实验中制备氯气无二氧化锰，可用哪些药品代替？

• 用碘化钾淀粉试纸检验氯气时，试纸先呈蓝色后褪去，为什么？

• 长久放置的硫化钠、硫化氢、亚硫酸钠溶液会有什么变化？

• 硫代硫酸钠的配位反应中，溶液的加入顺序不同会有不同的实验结果，为什么？

• 按 p5格式完成本次实验报告；

实验内容 现象 解释和反应KBr ＋ CCl4 ＋氯水 CCl4 呈橙红色 卤素的氧化性强弱为：

氯＞溴＞碘 KI ＋ CCl4 ＋溴水 CCl4 呈粉红色 KBr ＋ CCl4 ＋ FeCl3

CCl4 无色 卤素离子还原能力：Cl- ＜ Br- ＜ I-

KI ＋ CCl4 ＋ FeCl3 CCl4 呈粉红色

• 下次实验：实验十八