氯与溴的非金属性比较
在元素周期表中,氯和溴同属第ⅦA族卤素,其非金属性随原子序数增加而减弱。氯位于第三周期,溴位于第四周期。氯的原子半径更小,核对外层电子的吸引力更强,更易得到电子,因此氯的非金属性(即得电子能力)强于溴。这一规律决定了氯单质(Cl₂)的氧化性强于溴单质(Br₂)。这意味着氯气有能力从溴的化合物中夺取电子,将溴离子氧化为溴单质。
氯气通入溴化钠溶液的反应原理
当氯气通入溴化钠(NaBr)溶液时,会发生置换反应。溶液中的溴离子(Br⁻)处于最低价态,具有还原性。氧化性更强的氯气分子(Cl₂)会夺取溴离子的电子,自身被还原为氯离子(Cl⁻),同时溴离子被氧化为溴单质(Br₂)。该反应的离子方程式为:Cl₂ + 2Br⁻ = 2Cl⁻ + Br₂。从化学热力学角度看,该反应的标准电极电势(E°)为正值,表明反应能自发进行,进一步印证了氯的氧化性强于溴。
实验现象与实际应用
这一反应会产生明显的实验现象:无色或淡黄色的氯气通入无色的溴化钠溶液后,溶液会逐渐变为橙红色或棕黄色,这是因为生成了溶解在水中的溴单质。若进行萃取操作,溴在有机溶剂(如四氯化碳)中会呈现更明显的橙红色。此反应不仅是证明卤素间非金属性与氧化性递变规律的经典课堂实验,也在工业上有重要应用,例如从海水中提取溴。通常先通过氯气将海水中的溴离子氧化为溴单质,再经过吹出、吸收等步骤进行富集和提纯。
