Глава 5. Галогены.
§17. Строение атомов галогенов. Галогены – простые вещества.
1. Напишите химические формулы веществ: фтора, фтороводорода, фторида калия. Определите: а) вид химической связи; б) тип кристаллической решётки; в) физические свойства.
Ответ:
| Фтор | Фтороводород | Фторида калия | ||
|---|---|---|---|---|
| Формула вещества | F2 | HF | KF | |
| Вид химической связи | ковалентная неполярная | ковалентная полярная | ионная | |
| Тип кристаллической решётки | молекулярная | молекулярная | ионная | |
| Физические свойства | tпл., °C | -219,70 | -83,40 | 846 |
| tкип., °C | -188,12 | 19,54 | 1502 | |
| ρ (при н. у.), г/см3 | 1,696∙10-3 | 0,99 | 2,48 | |
2. В чём сходство и различия в строении атомов галогенов?
Ответ:
Сходство в строении атомов галогенов состоит в том, что атомы галогенов содержат по 7 электронов на внешнем энергетическом уровне.
Различие в строении атомов галогенов состоит в том, что атомы галогенов имеют разное количество электронных уровней, их количество увеличивается от фтора к астату.
F +9 )2)7
Cl +17 )2)8)7
Br +35 )2)8)18)7
I +53 )2)8)18)18)7
At +85 )2)8)18)32)18)7
3. Определите степени окисления элементов в следующих соединениях: Cl2O; HClO; Cl2O7; HClO4; KClO3; F2O; HBr; I2; Na5IO6. Объясните причину многообразия степени окисления у хлора, брома и иода.
Ответ:
`overset(+1)(Cl)_2overset(-2)(O)`, `overset(+1)(H)overset(+1)(Cl)overset(" "-2)(O)`, `overset(+7)(Cl)_2overset(" "-2)(O)_7`, `overset(+1)(H)overset(+7)(Cl)overset(-2)(O)_4`, `overset(+1)(K)overset(+5)(Cl)overset(-2)(O)_3`, `overset(-1)(F)_2overset(+2)(O)`, `overset(+1)(H)overset(" "-1)(Br)`, `overset(0)(I)_2`, `overset(+1)(Na)_5overset(+7)(I)overset(" "-2)(O)_6`.
4. Каким образом в растворе иодида калия можно обнаружить присутствие свободного иода?
Ответ:
Свободный йод можно обнаружить с помощью крахмала по синему окрашиванию, исчезающему при нагревании и вновь появляющемуся при охлаждении раствора. Анионы иода I- такого окрашивания не дают.
5. В лаборатории хлор получают взаимодействием концентрированной соляной кислоты и оксида марганца (IV): HCl + MnO2 ⟶ Cl2 + MnCl2 + H2O. Расставьте коэффициенты в уравнении этой реакции, укажите окислитель и восстановитель и рассчитайте объём выделившегося хлора при вступлении в реакцию 3 моль оксида марганца (IV).
Ответ:
4HCl + MnO2 ⟶ Cl2 + MnCl2 + 2H2O
| 2Cl- - 2ē ⟶ Cl20 | |2| | 2 | |1 | восстановитель (окисление) |
| Mn+4 + 2ē ⟶ Mn+2 | |2| | |1 | окислитель (восстановление) |
Дано:
`n(MnO_2) = 3" моль"`
`V(Cl_2) = ?`
Решение
`4HCl + MnO_2 ⟶ Cl_2"↑" + MnCl_2 + 2H_2O`
`n(Cl_2) = n(MnO_2) = 3" моль"`
`V(Cl_2) = n(Cl_2)*V_m = 3*22.4 = 67.2 л`
Ответ: `V(Cl_2) = 67.2 л`.
6. Для отбеливания тканей и бумаги К. Бертолле в 1788 г. впервые применил "жавелевую воду", которая образуется при пропускании хлора через холодный раствор щёлочи. Составьте уравнение этой реакции. За основу возьмите реакцию хлора с водой.
Ответ:
2KOH + Cl2 ⟶ KCl + KClO + H2O
7. Ca(ClO)2 – гипохлорит кальция – входит в состав хлорной извести, используемой в качестве дезинфицирующего средства. Эту соль получают взаимодействием хлора с гидроксидом кальция. Запишите уравнение химической реакции.
Ответ:
2Ca(OH)2 + 2Cl2 = Ca(ClO)2 + CaCl2 + 2H2O
Лабораторные опыты
1. В пробирку со свежеприготовленной хлорной водой опустите синюю лакмусовую бумажку и предварительно окрашенную фиолетовыми чернилами хлопчатобумажную тряпочку. Наблюдайте, что произойдёт. Сделайте вывод.
2. Прилейте к растворам бромида и иодида калия хлорную воду, а к раствору иодида калия – бромную воду. Что наблюдаете? Как обнаруживаются свободный бром и йод?
Ответ:
1.
При опускании лакмусовой бумажки в пробирку со свежеприготовленной хлорной водой, сначала наблюдается её покраснение, а потом обесцвечивание.
Cl2 + H2O = HCl + HClO
HClO = HCl + [O]
Вывод: хлорная вода имеет кислую среду, и обладает отбеливающими свойствами.
2.
При добавлении хлорной воды к раствору бромида калия наблюдается окрашивание раствора в желтый цвет:
2KBr + Cl2 = 2KCl + Br2.
При добавлении хлорной воды к раствору иодида калия наблюдается окрашивание раствора в коричневый цвет:
2KI + Cl2 = 2KCl + I2.
При добавлении бромной воды к раствору иодида калия наблюдается окрашивание раствора в коричневый цвет:
2KI + Br2 = 2KBr + I2.
Свободный йод можно обнаружить с помощью крахмала по синему окрашиванию.
