R06 非金属的半反应方程式表

在周期表右上方，我们找到卤素家族:氟、氯、溴和碘。它们通常都是以双原子分子形态存在。在自然界很少发现游离态的卤素(希腊语词义是盐卤)。这并不意味着形成双原子分子的化学键弱，而是反映了卤素容易形成卤化物离子这一事实。

这是一个发生电子转移的氧化还原反应。卤素是公认的氧化剂，说明卤素/卤离子氧化还原电对具有接受其他试剂电子的潜能，即氧化那个物质的潜能。

将两个不同的 X₂/2X^- 氧化还原电对放在一起，可以定性地确定某X₂/2X^-氧化还原电对相对于其他X₂/2X^-氧化还原电对的潜能。两个简单的氧化还原反应实验如图R06所示。

图R06的左边部分表示褐色液体Br₂与碘水混合，得到浅褐色溶液，表明生成了少量碘。碘水可用碘化钾(KI)配制。为了更令人信服地证明碘的存在，可以加入少许四氯化碳(CCl₄) ，然后振荡容器，静置几分钟后，底部的 CCl₄层显示出I₂的紫色，而水层的褐色几乎褪尽。另外，也可以加入几滴淀粉溶液，溶液变为蓝黑色，标志碘的存在。发生的总反应如下:

反映中Br_2(aq)将氧化为I_2(aq), 自身被还原为。因此，Br_2(aq)是氧化剂， 是还原剂。
Br_2(aq)/2Br^- 半反应的氧化性较强，两个半反应可以写成:

在图 R06 所示的反应中，浅绿色气体氯气((Cl₂), 通入无色溴化钠 (NaBr水溶液中，得到浅褐色的溴溶液。同样，加入少许四氯化碳并振荡容器可以加深溴的颜色。由于溴在CCl₄中比在水中溶解得好，底部的CCl₄变为褐色。与碘分子相同，溴分子是非极性分子，因此在非极性溶剂CCl₄中的溶解度比在强极性溶剂水中大。该反应可用两个半反应方程式表示:

由于氟与水发生剧烈的氧化还原反应，生成HF气体，因此不可能像氯一样用这样简单的反应来说明。
I₂, Br₂, 和 Cl₂, 也能与水反应，但是不那么剧烈。可以设想，以 F_2(aq) 为氧化剂， 为还原剂的氧化还原反应可以用以下半反应式表示:

由这些实验可以得出结论:在四个卤族元素中，碘的氧化性最弱，氧化能力(即X₂/2X^-电对接受电子的可能性)的顺序为:

碘 < 溴 < 氯 < 氟

尽管这些简单实验在标准电极电势所规定的温度、压力条件下并不都能明显地显示出来，它们仍可令人信服地证明非金属卤族元素氧化能力的次序。
注意:当使用任一卤族元素时，必须事先注意所有的安全事项。