拟卤素

卤素  王振山
一、拟卤素
1、涵义
某些原子团形成的分子,与卤素单质分子的性质相似,它们的阴离子与卤素阴离子的性
质也相似,所以常称它们为拟卤素。
2、重要的拟卤素有氰(CN)2、硫氰(SCN)2、硒氰(SeCN)2和氧氰(OCN)2
比较
物质
单质
化学式
结构式
结构简式
化学式
卤素
X2
KX
(CN)2
KCN
氧氰
(OCN)2
KOCN
硫氰
(SCN)2
KSCN
硒氰
(SeCN)2
KSeCN
3与氢卤酸相应的酸、拟卤离子
徐渭传
比较
物质
拟卤离子
化学式
结构式
化学式
结构式
氢卤酸
HX
X-
氢氰酸
HCN
CN-
氰酸
HOCN
OCN-
异氰酸
HNCO
NCO-
雷酸
HONC
ONC-
硫(代)氰酸
HSCN
SCN-
异硫氰酸
HNCS
NCS-
[:C≡N:];氰酸盐[:O-C≡N:];硫氰酸盐[:S-C≡N:];雷酸盐[:C≡N-O:]
硫代雷酸盐 [:C≡N-S:]
二、
A化学式,
拟卤素与卤素性质的比较
1、游离态
⑴、拟卤素游离态时为二聚体(卤素单质为双原子分子),通常具有挥发性,并具有特殊的刺激性气味。
⑵、二聚体拟卤素不稳定,许多二聚体还会发生聚合作用。例如,
X(SCN)22(SCN)X ,X(CN)22(CN)X
⑶、与多卤化物相对应,拟卤素也能形成相应的物质,如KI3、NH4(SCN)3
2、它们与金属化合形成一价阴离子的盐
2Fe+3Cl2→2FeCl3,2Fe+3(SCN)2→2Fe(SCN)3
*拟卤素所形成的盐常与卤化物共晶。
3、与卤素相似,除Ag(Ⅰ)、Hg(Ⅰ)、Pb(Ⅱ)盐难溶于水外,其余的盐均能溶于水。
4、它们与氢形成氢酸,但拟卤素所形成的酸一般比氢卤酸(HX)弱,其中以氢氰酸最弱,其余都是较强的酸。
氢氰酸(HCN),=4.9×10-10,        硫(代)氰酸(HSCN),=1.4×10-1,
异氰酸(HNCO),=2.2×10-4
5、在水或碱溶液中发生歧化反应
Cl2+H2OHCl+HClO,Cl2+2OH-Cl-+ClO-+H2O,
(CN)2+H2O→HCN+HOCN,(CN)2+2OH-→CN-+OCN-+H2O,长时间在水中,(CN)2慢慢生成乙二酰二胺(H2N—CO—CO—NH2)和草酸铵(NH4)2C2O4
6、
(S—1C+4N—32 + H2O    HS—2C+4N—3 + HOS0C+4N—3
3HOSCN+ H2O    HC+2N+ H2SO4 +2HS0C+4N—3
易形成配合物:例如,
K2[HgI4],H[AuCl4],[Fe(NCS)x]3-x (x=1~6),K2[Hg(CN)4],Na[Au(CN)4],[Hg(SCN)4]2-……
2I-+HgI2[HgI4]2-,3CN-+CuCN[Cu(CN)4]3-
7、氧化还原性
F2(g)+2e-2F-, (F2/F-)=2.87V;    Cl 2(g)+2e-2Cl-, (Cl2/Cl-)-=1.358V;
Br2(aq)+2e-2Br- (Br2/Br-)=1.08V;  I2(s)+2e-2I- (I2/I-)=0.535V;
BrCl+2e-Br-+Cl-,BrCl/Br-+Cl-=1.35V;(CN)2(g)+2e-2CN- [(CN)2/CN-]=?V;
(SCN)2+2e-2SCN- [(SCN)2/SCN-]=0.77V;
(CN)2(g)+2H++2e-2HCN, [(CN)2/HCN] =0.373V;
2HOCN+2H++2e- (CN)2(g)+2H2O, [HOCN/(CN)2]=0.33V;
OCN-+2H+ +2e-CN-+H2O, (OCN-/CN-)=-0.14V;
Cu2++2CN-+e [Cu(CN)2]- [Cu2+/Cu(CN)2-]=1.103V;
氧  化  能  力  增  强
F2(OCN)2Cl 2BrClBr2(CN)2(SCN)2I2、      (SeCN)2
F-郑州牧专教务管理、 OCN-、  Cl-、  Br-、  CN-、  SCN-I-、**CN-SeCN
还  原  能  力  增  强
MnO2+2Cl-+4H+Mn2++Cl2↑+2H2O,MnO2+2SCN-+4H+=Mn2++(SCN)2+2H2O
2CN-+5Cl2+8OH-=2CO2↑+N2↑+10Cl-+4H2O,CN-+O3=OCN-+O2
2OCN-+3O3=CO32-+CO2↑+N2↑+3O2
∴可用Fe2+、Cl2、O3等除去工业废水中CN-
还原性顺序:F-<OCN-<Cl-<Br-<CN-<SCN-<I-<SeCN-
8、与不饱和烃起加成反应
CH2=CH2+Br2BrCH2·CH2Br,      CH2=CH2+(SCN)2NCSCH2·CH2SCN
9、彼此能相互化合,生成相当于卤素互化物(如CN·SCN,CN·Br)等化合物。
三、氰、氢氰酸和
1、氰
⑴、物理性质:
氰(CN)2:无气体、可燃气体,有苦杏仁味,极毒。m.p.-27.9℃ b.p. -21.2℃;溶于水[0℃时1V的H2O溶解4V的(CN)2]、乙醇、乙醚。燃烧时发生带有蓝边缘的桃红火焰。
⑵、化学性质:
①、热稳定性:纯净时具有相当高的热稳定性(800℃)。但若有痕量杂质,一般能于300~500℃温度下聚合成不溶于水的白固体—多聚氰(CN)x
多聚氰(CN)x 在800℃以上转化为(CN)2,850℃转化为CN自由基。
②、在水或碱溶液中发生歧化反应:
(CN)2+H2OHCN+HOCN,(CN)2+2OH-CN-+OCN-+H2O
③、长时间在水中,(CN)2慢慢生成HCN、HOCN、碳酰胺(即脲或尿素)(H2N)2CO、乙二酰二胺(即草酰胺)(H2N—CO—CO—NH2)和草酸铵(NH4)2C2O4等。
H2N—CO—CO—NH2+2H2O (NH4)2C2O4
⑶、制备反应:
2HCN(g)+1/2 O2(空气) (CN)2+2H2O,2HCN(g)+NO2(CN)2+NO+H2O
用CuSO4或CuCl2溶液跟NaCN或KCN反应,2Cu2++6CN-=2[Cu(CN)2]-+(CN)2
也可以由加热AgCN或Hg(CN)2与HgCl2共热而制取。
2AgCN2Ag+(CN)2,Hg(CN)2+HgCl2Hg2Cl2+(CN)2
2、氢氰酸和
⑴、氰化氢HCN
①、物理性质:易流动的无液体,极毒!ρ=0.6876g/㎝3, m.p.-13.4℃ b.p. 25.6℃,极易挥发;与水、乙醇或乙醚任何比例混溶。
*在二次世界大战中,德国法西斯在波兰的奥斯威辛集中营,用易挥发的氢氰酸杀害了几百万难民。
②、用途:工业上用于制备丙烯腈和丙烯酸树脂等;农业上用作杀虫剂,用以熏蒸仓库、果树、苗木等。
dormicum⑵、氢氰酸和
①、氢氰酸:
HCN的水溶液叫做氢氰酸。极毒!氢氰酸是弱酸(比HF还弱),但是,纯液态的HCN是强酸。氢氰酸的盐叫做。与稀硫酸等作用可以得到HCN。
②、(极毒!)
Ⅰ、CN-的强水解性:碱金属的易溶于水,并在水中强烈水解而使溶液呈强碱性。
CN-+H2OHCN+OH-
Ⅱ、CN-的强络合性:
CN-极易与过渡金属及锌、镉、银、汞形成稳定的配离子,如[Fe(CN)6]4-、[Hg(CN)4]2-……
NaCN和KCN被广泛地用在从矿物中提取金和银。
4Au+8NaCN+2H2O+O2=4Na[Au(CN)2]+4NaOH,AgCN+CN-=[Ag(CN)2]-
Ⅲ、CN-的还原性[较易于氧化为(CN)2或OCN-]:[参阅前面的有关电极反应及电极电位值、(CN)2制备反应]
③、的处理:
NaClO+CN-=Na++OCN-(无毒)+Cl-,5Cl2+10OH-+2CN-=2HCO3-+N2↑+10Cl-+4H2O
FeSO4+6CN-=[Fe(CN)6]4-(无毒)+SO42-
四、硫氰和硫(代)氰酸盐
1、硫氰(SCN)2
⑴、物理性质:白晶体;在常温下,硫氰为黄油状液体,不稳定,易挥发,m.p. 271~276K。在水溶液中的性质类似溴。将硫氰酸银悬浮于乙醚内,用碘或溴处理可以得到硫氰。
2AgSCN+I2=2AgI+(SCN)2
⑵、化学性质:
①、稳定性:中等程度的稳定性。(SCN)2在(-7℃?)熔化后,逐渐聚合成不溶性的、砖红的聚合物(SCN)x 全民公决。但它在CCl4或HAc中却很稳定,而硫氰的CS2或己烷稀溶液却部分离解为SCN单体。硫氰易被水解。
②、氧化还愿性:(中等程度)
(SCN)2+2I-=2SCN-+I2,(SCN)2+2S2O32-=2SCN-+S4O62-,(SCN)2+H2S=2H++2SCN-+S↓
⑶、用途:硫氰(SCN)2是分析化学上的重要氧化剂,用于测定化合物的不饱和度(类似I2的作用)。
2、硫氰化氢、硫(代)氰酸和硫氰酸盐
1、硫氰化氢
硫氰化氢HSCN是无、极易挥发的液体,略有毒性。在常温下,迅速分解。易溶于水,水溶液呈强酸性。能聚合。与烯烃作用生成酯类。
*(正)硫氰酸酯R—S—C≡N ,一般是带有葱气味的液体;异硫氰酸酯R—N=C=S ,常称芥子油,是带有异常刺激性气味的液体。这些酯类用于制备药物和杀虫剂。荧屏连着我和你
⑵、硫(代)氰酸和硫氰酸盐
①、硫氰酸与异硫氰酸:HSCN的水溶液叫做硫(代)氰酸,它的同分异构体HNCS叫做
异硫氰酸。游离态酸是二者的互变异构混合物,尚无法使之分离开来。
H—S—C≡N(正)硫氰酸H—N=C=S异硫氰酸

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