第17族元素与铁的反应

第17族元素，即卤素，与热铁反应生成卤化铁。这个反应是展示「沿卤素族向下活性减小」的标准演示，与金属族沿族向下活性增大的方式正好相对应。

它是 4541 里受欢迎的周期表题，因为同一套仪器给出三个明显不同的结果。

配平方程式

一般模式是：卤素 + 铁 → 卤化铁。氯与溴够活泼，能生成铁(III)卤化物，写上正确的化学式与状态符号：

2Fe(s) + 3Cl₂(g) → 2FeCl₃(s)

2Fe(s) + 3Br₂(g) → 2FeBr₃(s)

碘是活性最低的卤素，反应缓慢；它生成的是铁(II)碘化物，而不是铁(III)盐：

Fe(s) + I₂(g) → FeI₂(s)

这些方程式里的趋势正是实验的要点。每个卤素原子得到一个电子而变成卤离子，卤素越强地吸引那个电子，反应就越剧烈、越彻底。

这里所示最小的原子氯反应最容易；最大的碘反应最少。

所需条件

把铁绒或细铁强烈加热到红热，然后让卤素从它上面通过：氯是气体，溴是棕色蒸气，碘则是加热碘晶体所产生的紫色蒸气。每个反应都需要热来引发，而且仪器要装在通风橱内，因为卤素有毒且有腐蚀性。

你会观察到什么

这三个结果构成清晰的次序。用氯时，热铁明亮地灼烧，不再加热也继续剧烈燃烧，析出棕色固体铁(III)氯化物。

用溴时，铁灼烧得较不明亮、反应较慢，生成红棕色固体铁(III)溴化物。用碘时，铁只是暗淡地发光，反应缓慢并需要持续加热，生成铁(II)碘化物。

从氯到碘亮度与速度的递减，正是活性沿族向下减小的证据。

它在 SPM 考试中的考法

在 4541/1 里，你可能被要求按活性排列卤素，或预测哪一种与铁反应最剧烈。在 4541/2 里，你写出配平方程式，描述并比较这三个观察，并从原子大小与得到电子的难易来解释趋势。

这个实验也是第17族活性的固定题材，它与你在中五氧化还原里学到的卤素置换自然配对。

我们怎么教

我们的老师确保你的解释是第1族论证的镜像：沿第17族往下，原子变大，核对进来的电子吸引较弱，屏蔽增大，于是卤素接受电子较不容易、活性较低。学生最常丢分是只描述颜色而不解释趋势，或对每种卤素都写同样的产物。

把每个观察绑在「原子吸引电子有多强」上，就能让方程式、颜色与解释保持一致。

快速小结

氯、溴、碘与热铁反应，剧烈程度逐级递减，其中氯与溴给出铁(III)卤化物，而碘给出铁(II)碘化物。掌握带状态符号的方程式、有次序的观察，以及用原子大小与吸引力解释的活性递减，这个可靠的课题就稳了。