ГДЗ Химия 9 класc Габриелян О.С. , Остроумов И.Г., Сладков С.А., 2018, §23 ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ЭЛЕМЕНТОВ VІІА ГРУППЫ — ГАЛОГЕНОВ
Во всех упражнениях
красным цветом приводится решение,
а фиолетовым ― объяснение.
ПРОВЕРЬТЕ СВОИ ЗНАНИЯ
Упражнение 1 Дайте общую характеристику галогенов на основании их положения в Периодической системе химических элементов Д.И. Менделеева.
Галогены располагаются в VIIА группе Периодической системы. На внешнем энергетическом уровне атомов галогенов расположено 7 электронов, следовательно, до завершения недостаёт только одного электрона, поэтому они являются сильными окислителями, получая в результате степень окисления -1. С увеличением радиуса их атомов от фтора к астату уменьшается электроотрицательность галогенов и, следовательно, их окислительная способность. Максимальная степень окисления галогенов +7, в частности в высших оксидах Г2O7, кроме фтора, поскольку он является самым электроотрицательным химическим элементом и положительных степеней окисления не проявляет.

Упражнение 2 Расскажите о нахождении галогенов в природе.
Галогены в природе встречаются только в виде соединений (флюорит CaF2, криолит KAlF3, галит NaCl, сильвин KCl и др.).
Большинство соединений брома и иода хорошо растворяются в воде, поэтому чаще всего эти галогены встречаются не в виде минералов, а в водах морей и океанов, а также в некоторых морских растениях из класса бурых водорослей, например ламинарии.
Какова роль этих элементов в жизнедеятельности живых организмов?
Фтор является необходимым элементом в процессах обмена веществ в железах, мышцах и нервных клетках, участвует в формировании зубной эмали.
Хлор относится к макроэлементам живых организмов, в которых его содержание составляет около 0,25%. Хлорид-ионы обеспечивают водно-солевой обмен, поддерживают внутриклеточное давление, стимулируют обмен веществ, рост волос. Соляная кислота входит в состав желудочного сока, поддерживает определённый уровень кислотности, необходимый для осуществления процессов расщепления пищевых веществ, например белков, является препятствием для различных микробов.
Соединения брома регулируют процессы возбуждения и торможения центральной нервной системы.
В организме человека содержится 4•10-5% иода, из них больше половины находится в щитовидной железе — в составе гормонов тироксина и трииодтиронина. Недостаток иода в пище снижает выработку гормонов щитовидной железы и приводит к тяжёлым заболеваниям, т.к. эти гормоны регулируют мышечную деятельность, работу сердца и мозга, влияют на аппетит и пищеварение.


Упражнение 3. Охарактеризуйте общие физические свойства галогенов.
При обычных условиях светло-жёлтый фтор и жёлто-зелёный хлор газы, бром буровато-коричневая жидкость, а иод твёрдое чёрно-серое вещество с металлическим блеском.
Как изменяется цвет и плотность галогенов в ряду F2→ Сl2→ Вr2→ I2
Цвет изменяется от светло-жёлтого у фтора до чёрно-серого в иода.
Плотность возрастает от фтора до иода.

Фтор имеет цвет светло-жёлтый, хлор — жёлто-зелёный, бром — буровато-коричневый, а иод — чёрно-серый.
С увеличением порядкового номера атома элемента возрастает плотность,


Упражнение 4. Определите тип химической связи и тип кристаллической решётки в следующих веществах: иод, хлорид калия, бромоводород?
Вещество
Тип химической связи
Тип кристаллической решётки
Иод І2
ковалентная неполярная
молекулярная
Хлорид калия KCl
ионная
ионная
Бромоводород HBr
ковалентная полярная
молекулярная

ПРИМЕНИТЕ СВОИ ЗНАНИЯ
Упражнение 1 Напишите уравнения реакций (для реакций, протекающих в растворах, запишите ионные уравнения, а в уравнениях окислительно-восстановительных реакций расставьте коэффициенты методом электронного баланса, укажите окислитель и восстановитель) с помощью которых можно осуществить следующие превращения:
а) NaCl → HCl → FeCl2 → FeCl3 → AgCl;
2NaCl + H2SO(конц.) = Na2SO4 + 2HCl↑

2HCl + Fe = FeCl2 + H2
Схема окислительно-восстановительной реакции.
H+1Cl + Fe0 ⟶ Fe+2Cl2 + H20
Fe0 -2ē ⟶ Fe+2    |2|2|1 ― процесс окисления 
2H+1 +2ē ⟶ H20   |2|  |1 ― процесс восстановления
Проводим вертикальную черту и пишем за ней число электронов, которые отдали и присоединили атомы железа и водорода. Находим наименьшее общее кратное для чисел 2 и 2. Это число 2, которое записываем за второй вертикальной чертой посередине, и поделив его поочередно на 2 и 2, записываем результат за третьей чертой в строках, касающихся элементов железа и водорода. Множители 1 и 1 являются искомыми коэффициентами. Поскольку элементы изменили степень окисления полностью (в правой части схемы эти элементы ни в одном веществе не проявляют такую же степень окисления, как в исходном веществе) и одинаковыми являются индексы элемента железа в формуле исходного вещества и продукта реакции, поэтому ставим коэффициент 1 (который обычно не пишем) перед формулой двух соединений железа (Fe, FeCl2), а разными являются индексы элемента водорода в формуле исходного вещества и продукта реакции, поэтому ставим коэффициент 1 (который обычно не пишем), поскольку относится к двум атомам водорода, перед формулой водорода. Подбираем коэффициенты для остальных соединений.
В приведённой реакции железо — восстановитель, а хлороводород (за счёт атомов водорода в степени окисления +1) — окислитель.

2FeCl2 + Cl2 = 2FeCl3
Схема окислительно-восстановительной реакции.
Fe+2Cl2 + Cl20 ⟶ Fe+3Cl3-1
Fe+2 -1ē ⟶ Fe+3       |1|2|2 ― процесс окисления 
Cl20 +2ē ⟶ 2Cl
-1       |2| |1 ― процесс восстановления 
Проводим вертикальную черту и пишем за ней число электронов, которые отдали и присоединили атомы железа и хлора. Находим наименьшее общее кратное для чисел 1 и 2. Это число 2, которое записываем за второй вертикальной чертой посередине, и поделив его поочередно на 1 и 2, записываем результат за третьей чертой в строках, касающихся элементов железа и хлора. Множители 2 и 1 являются искомыми коэффициентами. Поскольку элементы изменили степень окисления полностью (в правой части схемы эти элементы ни в одном веществе не проявляют такую же степень окисления, как в исходном веществе) и одинаковыми являются индексы элемента железа в формуле исходного вещества и продукта реакции, поэтому ставим коэффициент 2 перед формулой двух соединений железа (FeCl2, FeCl3), а разными являются индексы элемента хлора в формуле исходного вещества и продукта реакции, поэтому ставим коэффициент 1 (который обычно не пишем), перед формулой хлора.
В приведённой реакции хлорид железа (II) (за счёт атомов железа в степени окисления +2) — восстановитель, а хлор — окислитель.

FeCl3 + 3AgNO3 = Fe(NO3)3 + 3AgCl↓
Fe3+ + 3Cl- + 3Ag+ + 3NO3- = Fe3+ + 3NO3- + 3AgCl↓
Ag+ + Cl- = AgCl↓


б) KBr → Br2 → ZnBr2 → HBr → Br2 → NaBrO3.
2KBr + Cl2 = 2KCl + Br2
Схема окислительно-восстановительной реакции.
2KBr-1 + Cl20 ⟶ 2KCl-1 + Br20
2Br-1 -2ē ⟶ Br20     |2|2|1 ― процесс окисления 
Cl20 +2ē ⟶ 2Cl
-1     |2| |1 ― процесс восстановления 
Проводим вертикальную черту и пишем за ней число электронов, которые отдали и присоединили атомы брома и хлора. Находим наименьшее общее кратное для чисел 2 и 2. Это число 2, которое записываем за второй вертикальной чертой посередине, и поделив его поочередно на 2 и 2, записываем результат за третьей чертой в строках, касающихся элементов брома и хлора. Множители 1 и 1 являются искомыми коэффициентами. Поскольку элементы изменили степень окисления полностью (в правой части схемы эти элементы ни в одном веществе не проявляют такую же степень окисления, как в исходном веществе) и разными являются индексы элементов в формуле исходного вещества и продукта реакции, поэтому ставим коэффициент 1 (который обычно не пишем) перед формулами хлора и брома.  Подбираем коэффициенты для остальных соединений. 
В приведённой реакции бромид калия (за счёт атомов брома в степени окисления -1) — восстановитель, а хлор — окислитель.

Br2 + Zn = ZnBr2
Схема окислительно-восстановительной реакции.
Br20 + Zn0 ⟶ Zn+2Br2-1
Восстановитель Zn-2ē ⟶ Zn+2      |2|2|1 ― процесс окисления
Окислитель Br2+2ē ⟶ 2Br-1 
        |2| |1 ― процесс восстановления 
Проводим вертикальную черту и пишем за ней число электронов, которые отдали и присоединили атомы цинка и брома. Находим наименьшее общее кратное для чисел 2 и 2. Это число 2, которое записываем за второй вертикальной чертой посередине, и поделив его поочередно на 2 и 2, записываем результат за третьей чертой в строках, касающихся элементов цинка и брома. Множители 1 и 1 являются искомыми коэффициентами. Поскольку элементы изменили степень окисления полностью (в правой части схемы эти элементы ни в одном веществе не проявляют такую же степень окисления, как в исходном веществе) и одинаковыми являются индексы элементов брома и цинка в формуле исходного вещества и продукта реакции, поэтому ставим коэффициент 1 (который обычно не пишем) перед формулами всех соединений. 

2HBr + Cl2 = 2HCl + Br2
Схема окислительно-восстановительной реакции.
HBr-1 + Cl20 ⟶ HCl-1 + Br20
2Br-1 -2ē ⟶ Br20   |2|2|1 ― процесс окисления
Cl20 +2ē ⟶ 2Cl-1   |2| |1 ― процесс восстановления
Проводим вертикальную черту и пишем за ней число электронов, которые отдали и присоединили атомы брома и хлора. Находим наименьшее общее кратное для чисел 2 и 2. Это число 2, которое записываем за второй вертикальной чертой посередине, и поделив его поочередно на 2 и 2, записываем результат за третьей чертой в строках, касающихся элементов брома и хлора. Множители 1 и 1 являются искомыми коэффициентами. Поскольку элементы изменили степень окисления полностью (в правой части схемы эти элементы ни в одном веществе не проявляют такую же степень окисления, как в исходном веществе) и разными являются индексы элементов в формуле исходного вещества и продукта реакции, поэтому ставим коэффициент 1 (который обычно не пишем) только перед формулами брома и хлора. Подбираем коэффициенты для остальных соединений. 
В приведённой реакции бромоводород (за счёт атомов брома в степени окисления -1) — восстановитель, а хлор — окислитель.


3Br2 + 6NaOH  = 5NaBr + NaBrO3 + 3H2O
Схема окислительно-восстановительной реакции (тип ОВР: диспропорционирование (самоокисление-самовосстановление) — реакции, в ходе которых и окисляются, и восстанавливаются атомы одного химического элемента).
Br20 + NaOH ⟶ NaBr-1 + NaBr+5O3 + H2O
Br0 -5ē ⟶ Br+5     |5|5|х1 ― процесс окисления
Br0 +1ē ⟶ Br-1     |1| |х5 ― процесс восстановления

Проводим вертикальную черту и пишем за ней число электронов, которые отдали и присоединили атомы брома. Находим наименьшее общее кратное для чисел 5 и 1. Это число 5, которое записываем за второй вертикальной чертой посередине, и поделив его поочередно на 5 и 1, записываем результат за третьей чертой в строках, касающихся элементов брома и хлора. Числа в последнем столбце - 1 и 5 - это дополнительные множители в схемах соответствующих процессов:
Br0 -5ē ⟶ Br+5   
5Br0 +5ē ⟶ 5Br-1 

Добавим почленно эти уравнения, получим суммарную схему:
Br0 + 5Br0 ⟶ Br+5 + 5Br-1 
6Br20 ⟶ Br+5 + 5Br-1 

Эти коэффициенты переносим в уравнение реакции (обратите внимание: два атома Br0 есть в составе Br2, поэтому около Br2 ставим коэффициент 3).
3Br20 + NaOH ⟶ 5NaBr-1 + NaBr+5O3 + H2O. 
Проверяем, уравнялось ли число атомов элементов, которых не было в схемах окисления и восстановления. Число атомов натрия в обеих частях разное, уравниваем его, поэтому перед NaOH пишем коэффициент 6.
3Br20 + 6NaOH ⟶ 5NaBr-1 + NaBr+5O3 + H2O
Число атомов водорода в обеих частях разное, уравниваем его, поэтому перед Н2О пишем коэффициент 3. 
3Br20 + 6NaOH = 5NaBr-1 + NaBr+5O3 + 3H2
Число атомов кислорода в обеих частях одинаковое: по 6 атомов.
В приведённой реакции бром является восстановителем и окислителем.

Упражнение 2 Какой объём хлора (н.у.) можно получить из 100 мл 25%-ной соляной кислоты (р=1,12 г/мл) в результате реакций с двумя окислителями — перманганатом калия и оксидом марганца (IV)?
Дано: V(раствора)=100 мл, ρ(раствора)=1,12 г/мл, ω(HCl)=25%
Решение
1.
Рассчитываем массу раствора:
m(раствора)=V(раствора)ρ(раствора)=100 мл1,12 г/мл=112 г

2. Вычисляем массу соляной кислоты в растворе:
m(HCl)=ω(HCl)m(раствора):100%=25%112 г : 100%=28 г
3. Рассчитываем количество вещества соляной кислоты массой 28 г по формуле: ʋ=m/M, где M=Mr г/моль.
Mr(HСl)=Ar(H)+Ar(Cl)=1+35,5=36,5, поэтому M(HCl)=36,5 г/моль
ʋ(HCl)=m(HCl)/M(HCl)=28 г : 36,5 г/моль=0,767 моль

4. Составляем два уравнения реакции:
16HCl + 2KMnO4=5Cl+ 2KCl + 2MnCl+ 8H2O   (1)
MnO2 + 4HCl =MnCl2 + Cl2 + 2H2O                  (2)
По уравнению реакции (1) ʋ(HCl):ʋ1(Cl2)=16:5=1:0,3125,  то есть количество вещества хлора в 0,315 раза больше количества вещества соляной кислоты, поэтому:
ʋ1(Cl2)=0,315•ʋ(HCl)=0,31250,767 моль=0,24 моль
По уравнению реакции (2) ʋ(HCl):ʋ2(Cl2)=1:0,25,  то есть количество вещества хлора в 0,25 раза больше количества вещества соляной кислоты, поэтому:
ʋ2(Cl2)=ʋ(HCl):4=0,767 моль:4=0,192 моль
5. Объём хлора определенным количеством вещества рассчитываем по формуле: V=n•VM, где VM=22,4 л/моль ― молярный объём.
V1(Cl2)=ʋ(Cl2)•VM=0,24 моль • 22,4 л/моль=5,4 л

V1(Cl2)=ʋ(Cl2)•VM=0,192 моль • 22,4 л/моль=4,3 л
Совпали ли полученные значения? Не совпали.
Как вы думаете, почему? Разными являются количественные соотношения образованного хлора в этих реакциях. По уравнению реакции (1) хлора образуется в 0,3125 раза больше соляной кислоты, а по уравнению реакции (2) в 0,25 раза больше.
16HCl + 2KMn + 7O= 5Cl2 + 2KCl + 2Mn + 2Cl2 + 8H2O (1)
ʋ(HCl):ʋ1(Cl2)=16:5=1:0,3125
Mn + 4O+ 4HCl = Mn + 2Cl+ Cl2 + 2H2O (1)
ʋ(HCl):ʋ2(Cl2)=1:0,25


Упражнение 3 Какую массу иода можно получить из 30 г иодида натрия действием избытка хлорной воды, если выход продукта реакции составляет 65%?
Дано: m(NaI)=30 г, ωвых.(I2)=65%
Найти: mпракт.(I2)-?
Решение
1-й способ

1. Рассчитываем количество вещества иодида натрия массой 30 г по формуле: ʋ=m/M, где M=Mr г/моль.
Mr(NaI)=Ar(Na)+Ar(I)=23+127=150, поэтому M(NaI)=150 г/моль
ʋ(NaI)=m(NaI)/M(NaI)=30 г : 150 г/моль=0,2 моль

2. Составляем уравнение реакции:
2NaI + Cl= 2NaCl + I2
По уравнению реакции ʋ(NaI):ʋ(I2)=2:1, то есть количество вещества иода в 2 раза меньше количества вещества иодида натрия, поэтому:
ʋ2(I2)=ʋ(NaI):2=0,2 моль:2=0,1 моль
3. Вычисляем теоретически возможную массу иода количеством вещества 0,1 моль по формуле: m=ʋM, где M=Mr г/моль.
Mr(I2)=2•Ar(I)=2•127=254, поэтому M(I2)=254 г/моль
mтеор.(I2)=ʋ(I2)M(I2)=0,1 моль  254 г/моль=25,4 г

4. Вычисляем практически полученную массу иода.
mпракт.(I2)=ωвых.(I2)mтеор.(I2):100%=65%25,4 г:100%=16,5 г
2-й способ
1. Составляем химическое уравнение:
30 г                          х г
2NaI + Cl= 2NaCl + I2
300 г                        254 г

Над формулами соединений NaI и I2 записываем приведенную в условии задачи массу иодида натрия (30 г) и неизвестную массу иода (х г), а под формулами соединений ― массы количества вещества согласно коэффициентам в химическом уравнении. Для этого вычисляем молярные массы (M=Mrг/моль) веществ и, соответственно, массы 2 моль иодида натрия и 1 моль иода, поскольку прореагировало 2 моль NaI с образованием 1 моль I2.
M(NaI)=150 г/моль, поэтому масса 1 моль=150 г, а масса 2 моль=300 г

M(I2)=254 г/моль, поэтому масса 1 моль=254 г
Массу иода I2 рассчитываем с помощью пропорции:
30 г / 300 г = х г / 254 г, отсюда по свойству пропорции имеем:
х г • 300 г = 254 г • 30 г, поэтому

х=254 г • 30 г : 300 г=25,4 г

2. Вычисляем практически полученную массу иода.
mпракт.(I2)=ωвых.(I2)mтеор.(I2):100%=65%25,4 г:100%=16,5 г
Ответ: 16,5 г
Похожие новости
%USERNAME%, оставишь комментарий?
Имя:*
E-Mail:


В каком классе вы учитесь?