2019-2020年高一化学 第一册 第四章 卤 素 第二节卤族元素
(备课资料)大纲人教版
一、氟与人体健康 在人体必需元素中，人体对氟的含量最为敏感，从满足对氟的需要到由于氟过多而中毒的量之间相差不多，因此氟对人体的安全范围比其他微量元素窄得多。所以，要更加注意自然界、饮水及食物中含氟量对人体健康的影响，尤其是工业排放的氟对环境污染和给人类带来的危害。
－－
人们对氟的生理需要量为0.5 mg·d1~1 mg·d1，一般情况下，每日摄入的氟大部分来自饮用水。进入人体的氟并不能完全被吸收，不同状态的氟在人体内的吸收率也不一样，饮用水中氟有90%(质量分数)被吸收。氟在人体中主要分布在骨骼、牙齿、指甲和毛发中，尤其以牙釉质中含量最多，氟的摄入量多少也表现在牙齿上。当人体缺氟时，会患龋齿，氟多了又患斑釉齿，如果再多还会患氟骨症等一系列病。如下表。
含氟量与人体健康
龋齿就是俗称为虫牙的牙病，在儿童中最常见。龋齿发生的原因并不是如通常所说的“糖吃多了，生了虫子，把牙蛀上了窟窿”，而是由于缺氟。在缺氟的情况下，牙齿的主要成分羟磷灰石［Ca5(OH)(PO4)3］容易受到酸类腐蚀；当人体内有充足氟时，就与羟磷灰石作用，取代其中的羟基而生成氟磷灰石［CaF2·Ca3(PO4)2］，这是构成牙釉质的基本成分，氟磷灰石光滑坚硬，耐酸耐磨。另外氟还能抑制牙齿上残留食物的酸化，因此具有防龋作用。
斑釉质表现为牙釉面有缺乏光泽的白垩状斑块或黄褐色、黑色斑点，有的牙齿的形状还发生变化，如出现条状或点状凹陷。斑釉质可能由于氟过多防碍了牙齿钙化酶的活性，使牙齿钙化不能正常进行，色素在牙釉质表面沉着使牙齿变色并发育不全。
市场上出售的氟化牙膏含有氟化钠或氟化锶等，有防龋作用，适用于缺氟地点。是否需要选用这种牙膏最好听取卫生部门或牙医的建议。
二、碘化银与人工降雨
大家知道，有雨必先有云，但有云不一定有雨。自然界过冷云降雨(或雪)是由于云中除小水滴外，还有足够的冰晶——饱和水汽或过冷却水滴在冰核(不溶于水的尘粒)作用下凝华或冻结而形成的冰相胚胎。过冷云中水滴的水分子会不断蒸发并凝华到冰晶上，冰晶不断长大以致下落为雪，如果云下气温高于0℃，它们就会融化成雨。如果自然界这种云雾中缺少足够的冰晶，因云中水滴十分细小，能够长期地在空气中悬浮而降不下来，于是就只有云而无雨。这时候如果向这种云雾中播撒碘化银微粒，则能产生很多冰晶，云中水滴上的水分经蒸发、凝华迅速转化到这些人工冰晶上，使冰晶增大而产生降雪或降雨，这就是人工降雨。
碘化银在人工降雨中所起作用在气象学上称作冷云催化，碘化银只要受热后就会在空气中形成几十万亿个粒子，这些粒子会随气流运动进入云中，在冷云中产生几万亿至上百万亿个冰晶。因此，用碘化银催化降雨不需飞机，设备简单，用量很少，费用低廉，可以大面积推广。
除了人工降水(雨、雪)外，碘化银还可以用于人工消云雾、消闪电、削弱台风、抑制冰雹等。
三、碘酒
碘酒是一种常用的消毒剂，一般认为碘酒就是碘的酒精溶液。
根据医疗上配制碘酒的配方可知，碘酒通常分为碘酒和浓碘酒两种，碘酒含碘应为
－－
1.95%~2.05%(g·mL1)，而浓碘酒含碘应为9.5%~10.5%(g· mL1)，含碘化钾应为
－
1.X%~2.2%(g·mL1)，其余的为酒精和蒸馏水。这就告诉我们，碘酒内不但含有碘和酒精，而且还含有碘化钾和蒸馏水，那么碘化钾在这里起什么作用呢？一是配制时加快碘的溶解；二是碘酒中有其存在可以使碘不易挥发，因此，碘化钾是碘酒不可缺少的成分。
四、实验参考
1.次氯酸漂白性机理的深化
次氯酸具有漂白性，它能漂白有色布条，各色花草等，由于漂白现象的突出，可使学生留下深刻的印象，但学生却往往淡化了次氯酸的漂白机理。为此，可通过正反对比法以加强学生的理解。
具体的做法是：将蘸有碳素墨水的滤纸条和普通红纸一并置于氯气中。结果是红纸褪色，蘸有碳素墨水的滤纸条却依然如旧。通过这样的“正”“反”对比，可使学生深深地认识到：次氯酸之所以具有漂白作用，是因为次氯酸具有强氧化性，可将某些有色物质氧化。碳素墨水的主要成分是碳，它不能被次氯酸氧化，故蘸有碳素墨水的滤纸条置于氯气中时不褪色。
2.关于卤化银分解实验的设计
有关卤化银的感光性，可按以下方法来进行实验。 试剂和仪器
－
0.1 mol·L1的NaCl、NaBr、KI溶液，2%的AgNO3溶液。 500 mL圆底烧瓶、大烧杯、聚光电筒 实验步骤
(1)将3只预先注有4/5容积蒸馏水的圆底烧瓶用大烧杯垫托安置于讲台上，使之处于较好的视觉高度，编号。
(2)依次往上述烧瓶中加入2至5 mL NaCl、NaBr和KI溶液，振荡摇匀。
(3)慢慢地往烧瓶中滴加AgNO3溶液，边滴边振荡，叫两名学生上来帮忙，3种胶体同时制作，便于比较。注意观察胶体形成的效果。要求胶体颜色明显，无浑浊状态。
(4)胶体制备好后，记录时间，用聚光电筒进行爆光(或置于阳光下)，观察分解反应的速度及颜色等现象的变化，做好记录。
结论：
分解速率：在同样光照条件下，AgBr分解最快，先由浅黄色透明状变成灰黑色浑浊态，时间约2 min；AgCl次之，由乳白透明状变成灰白浑浊态；AgI最慢，较长时间才略有变化。
优点：
本实验操作简便，所需时间短，效果明显，反映了光对本组实验的作用，说明了光及试剂对化学效应的影响，解决了AgX光解反应速率变化规律，在相同条件下，AgX的光解速率是：AgBr＞AgCl＞AgI。这也解释了教材以AgBr为例表示AgX感光特性、工业上以AgBr明胶粒作为胶卷感光材料的原因。这对激发学生勇于探求化学奥秘的热情，起到了一定的作用。
－
本实验的成功要点在于将卤化银制成相应的胶体，AgX形成胶体，其粒子直径在109
－
nm和107 nm之间。比表面增大，化学活性就大大提高，有利于光解反应在自然条件下发生。
五、碘
1.碘的性质
常温常压下，单质碘为紫黑色并带金属光泽的固体。碘微溶于水易溶于有机溶剂。碘易升华，气态碘显深紫色，有刺激性气味，刺激眼、鼻、喉头粘膜，生产时要注意保护。
2.碘的几种用途
碘是制造各种无机及有机碘化物的重要原料。也是人体和动植物中不可缺少的元素之一。碘及其化合物有着多方面的用途。
碘用在医药上，作碘酒、碘仿等消毒剂以及镇痛剂、脱臭剂等。在工业上用作生产染料烟雾灭火剂、感光乳剂等，在农业上作农药的原料和饲料添加剂。
碘可用于碘钨灯。高温的钨丝在装有碘的灯泡中挥发后可在温度较低的灯泡空间内生成碘化钨，它扩散到钨丝上重新受热分解出钨，从而延缓了钨丝的损耗提高了灯泡的寿命。碘钨灯具有体积小、光色好、寿命长等优点，普遍照明用的碘钨灯的使用寿命可达5000小时左右。现在，碘钨灯已普遍作为电影摄影、舞台、工厂、建筑物、广场等照明光源。红外线碘钨灯，则用于工厂的加热、烘干操作。另外，高温碘钨灯用于电子照像。
在碘的多种同位素中，有一种很重要的碘131，它在放射性示踪工作中和某些放射治疗手续中有广泛的用途。碘131还可用来寻找地下水和测定地下水的流速、流向，查找地下管道泄漏；测定油田注水井各油层吸水能力及其变化，以便及时有效地采取措施，调节水流的分配，保持油井的高产稳产。
在油脂加工中，可利用油脂和碘发生加成反应来测定油脂的不饱和程度。 碘化银可用于人工降雨和人工防雹。 3.加碘盐的制备
碘有“智慧元素”之称，它是人体甲状腺素的重要原料，与人的生长发育和新陈代谢密切相关，特别是对大脑的发育起着决定性的作用。当人体缺碘时，会引起多种疾病，统称为碘缺乏病(Iodine—deficiency diseases，简称IDD)。
预防IDD主要是落实以食盐加碘为主的综合补碘措施，这是一个最有效、经济、实用、安全的方法。
我国食用盐有精制盐、洗涤盐、日晒盐、普通盐四个品种，按加碘盐的质量指标，只有用精制盐、洗涤盐加工成碘盐，粗盐的精制采用重结晶法。碘盐中附加碘元素统称为碘剂，据国际碘盐材料报导，碘剂有KI、KIO3两种，我国曾经用过KI，由于碘化钾具有浓苦味，易潮解，在常温下久置易分解析出游离碘而呈黄色，须避光保存等问题。自1989年我国政府以国家标准方式规定碘剂为KIO3。
KIO3含碘量59.3%,为无色结晶、无臭、无味、可溶于水、不溶于醇和氨水。KIO3晶体常温下是稳定的，只是加热至560℃开始分解。
2KIO3????? 2KI＋3O2↑
或12KIO3＋6H2O?????6I2↑＋12KOH＋15O2↑
在酸性介质中，KIO3是较强的氧化剂。
?2IO3＋12H＋10e
＋
－
?? I2＋6H2O
?因而在酸性环境中遇到还原剂，如食品中Fe2、C2O2有机还原剂等容易分解出单质4，
＋
I2。纯KIO3结晶对人体有毒，但在治疗剂量范围≤60 mg/kg是无毒的。国家标准GB5416—92规定，碘盐含碘量(以碘计)出厂产品≥40 mg/kg，销售不低于30 mg/kg，实际碘盐含碘不可能超过50 mg/kg，碘剂的加入方法有干法、湿法，我国采用湿法喷雾为主，工艺条件
控制较严。
碘盐制备原理：
4.碘的制备
从油田水、气田水、卤水、海带浸泡液等原料提碘，工业上有离子交换、空气吹出、碘化铜沉淀和用活性炭吸附等方法。
六、“不可驯服”的元素——氟
学过第四章以后，大家已经对卤素很熟悉了，但你是否知道，人类在发现和认识卤素的过程中，曾经迈出过多么艰难和曲折的步履啊！只要指出瑞典化学家席勒于1774年发现氯元素后，经历了112年的漫长岁月才于1886年由法国的莫桑成功地获得了游离的氟元素就可以说明这一点了。
1780年席勒在研究硫酸和萤石(CaF2)的反应时，断言生成的无机酸中含有一种活泼的新元素，以后不少化学家都致力于制备这个未知元素。1810年法国化学家发明了电解制氯的方法，因此人们萌发了电解制氟的念头，但这一愿望始终未能实现。
1813年英国化学家戴维第一个用电解发烟氢氟酸的方法制取氟，但由于反应物剧烈的毒性和腐蚀性而被迫中止。1836年爱尔兰科学院的盖奥尔格和托玛克·洛克斯兄弟俩又用氟化银制取氟，结果一个中毒，一个死亡。其后比利时的路易和法国的杰罗马尼莱克在重复这一试验时，也都丧失了生命。由于制取氟的尝试均以失败告终，因此这个新的未知元素当时曾被称为是“不可驯服”的。
但是人们并没有气馁，接连不断的试验在进行，尝试用热化学法、氧化法制备单质氟的失败使人们认识到，要从含氟化合物中提取氟只能用电解法，并逐步体会到用电解法制氟的主要矛盾在于电解质的导电性。
转机终于来到了。1886年6月，法国化学家莫桑用氟氢化钾(KHF2)和无水氢氟酸为电解质，以石墨为阳极、银为阴极进行电解，终于获得成功。他向法国科学院作了报告，不久，法国科学院派出以莫桑的老师弗莱米为首的三人小组对这一报告进行审查。莫桑紧张地进行着实验，时钟嘀嗒、嘀嗒走个不停，他紧锁双眉，额上淌下了汗水，他多么想能当场把这个成功的结果表演给自己的老师看啊，但电解池里就是连一个氟的气泡也看不到。莫桑当众出丑，这对他来说该是多么沉重的打击啊！他要求允许明天再做一次实验。当晚，他找到了失败的原因，原来他使用的电解质是经反复蒸馏过的而不导电的纯的氢氟酸。于是，他在无水氢氟酸中加入少量氟化钾，生成了氟氢化钾，第二天，电解终于成功。
“不可驯服”的氟元素终于被人类驯服了，为此莫桑荣获1906年度的诺贝尔化学奖。 当今氟化学已经得到了飞速的发展，由氟化学产生的工程塑料、高能燃料和各种含氟制剂已经广泛应用于国民经济和尖端科技的各个领域。氟不但被人类驯服，而且正在为人类造