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卤素在自然界中主要以X-的形式存在,故卤素单质的制备都可以采用氧化卤离子的方法。
1.F2的制备
氟的氧化性很强,一般不采用化学法氧化F-来制取F2,而是采用电解的方法制取F2。般采用电解HF和KF的混合物来制备单质氟。电解反应为
2KHF2=2KF+F2+H2
电解池的阳极得到F2,阴极得到H2。电解产生的两种气体要严格分开并及时导出,以防爆炸。电解过程中不断消耗HF,故须经常补充HF。电解得到的F2压入镍制的特种钢瓶中储存。
1986年,化学家克里斯特(K.Christe)成功地以化学方法合成了单质氟。他以KMnO4、HF、KF、HO2、SbCl5为原料,先制备K2MnF6和SbF5。
再用KaMnF6和SbF5制备MnF4。MnF4不稳定,分解得到F2。
在实验室中,常用加热分解含氟化合物来制取单质氟,如
BrF5=BrF3+F2
这实际上是将储存的氟释放出来。
2. Cl2的制备
工业上制备Cl2主要是电解饱和食盐水。
电解熔融氯化物制备活泼金属时,也可以得到纯度较高的氯气。例如,电解熔融MgCl2可以得到Mg和Cl2。
MgC12=Mg+Cl2
实验室中常用二氧化锰与浓盐酸在加热条件下制备少量氯气。
最简便的方法是用高锰酸钾氧化浓盐酸。其优点是无需加热,缺点是反应不易控制和价格较高。
2KMnO4+16HCI(浓)=2KCI+2MnCl2+5Cl2+8H2O
3. Br2的制备
在酸性条件下,用Cl2氧化浓缩后的海水生成单质溴。
Cl2+2Br-=Br2+2Cl-
利用空气将生成的Br2吹出,并用Na2CO3溶液吸收。
3Br2+3Na2CO3=5NaBr+NaBrO3+3CO2
再将吸收液酸化则释放出溴单质。
5HBr+HBrO3=3Br2+3H2O
在实验室中,用氧化剂在酸性条件下氧化溴化物制备单质溴。
4.2 的制备
海水中碘的含量少,但在海藻类植物中得到富集。在酸性条件下,用水浸取海藻灰溶出其中的I-,再氧化可制备单质碘。
2I-+MnO2+4H+=I2+Mn2++2H2O
经过蒸发浓缩、过滤、升华和凝华等步骤,得到较纯净的单质碘。
浓缩的NalO3溶液用NaHSO3还原,得到单质碘。
2IO3-+5HSO3-=I2+3HSO4-+2SO42-+H2O
实验室中制备少量单质碘的方法与制备单质溴相似。
文章来源:《无机化学核心教程(第二版)》
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