Химия - 8-9 класс

Для галогенов образование оксидов нехарактерно, большинство из них неустойчиво, однако высшие оксиды состава Э₂О₇ известны для всех галогенов (кроме фтора, кислородные соединения которого не являются оксидами). Все оксиды галогенов – молекулярные вещества, по химическим свойствам – кислотные оксиды.

В соответствии со своими валентными возможностями халькогены образуют два ряда оксидов: ЭО₂ и ЭО₃. Все эти оксиды кислотные.

Гидроксиды галогенов и халькогенов представляют собой оксокислоты.

Составьте сокращенные электронные формулы и энергетические диаграммы атомов элементов VIA и VIIA групп. Укажите внешние и валентные электроны.

15.2. Хлор

Хлор самый распространенный, а потому и важнейший из галогенов.

В земной коре хлор встречается в составе минералов: галита (каменной соли) NaCl, сильвина KCl, карналлита KCl·MgCl₂·6H₂O и многих других. Основной промышленный способ получения – электролиз хлоридов натрия или калия.

Простое вещество хлор – газ зеленоватого цвета с едким удушающим запахом. При –101 °С конденсируется в желто-зеленую жидкость. Хлор весьма ядовит, во время первой мировой войны его даже пытались использовать в качестве боевого отравляющего вещества.

Хлор – один из самых сильных окислителей. Он реагирует с большинством простых веществ (исключение: благородные газы, кислород, азот, графит, алмаз и некоторые другие). В результате образуются галогениды:

Cl₂ + H₂ = 2HCl (при нагревании или на свету);

5Cl₂ + 2P = 2PCl₅ (при сжигании в избытке хлора);

Cl₂ + 2Na = 2NaCl (при комнатной температуре);

3Cl₂ + 2Sb = 2SbCl₃ (при комнатной температуре);

3Cl₂ + 2Fe = 2FeCl₃ (при нагревании).

Кроме того хлор может окислять и многие сложные вещества, например:

Cl₂ + 2HBr = Br₂ + 2HCl (в газовой фазе и в растворе);

Cl₂ + 2HI = I₂ + 2HCl (в газовой фазе и в растворе);

Cl₂ + H₂S = 2HCl + S (в растворе);

Cl₂ + 2KBr = Br₂ + 2KCl (в растворе);

Cl₂ + 3H₂O₂ = 2HCl + 2H₂O + O₂ (в концентрированном растворе);

Cl₂ + CO = CCl₂O (в газовой фазе);

Cl₂ + C₂H₄ = C₂H₄Cl₂ (в газовой фазе).

В воде хлор частично растворяется (физически), а частично обратимо реагирует с ней (см. § 11.4 в). С холодным раствором гидроксида калия (и любой другой щелочи) аналогичная реакция протекает необратимо:

Cl₂ + 2OH = Cl + ClO + H₂O.

В результате образуется раствор хлорида и гипохлорита калия. В случае реакции с гидроксидом кальция образуется смесь CaCl₂ и Ca(ClO)₂, называемая хлорной известью.

С горячими концентрированными растворами щелочей реакция протекает иначе:

3Cl₂ + 6OH = 5Cl + ClO₃ + 3H₂O.

В случае реакции с KOH так получают хлорат калия, называемый бертолетовой солью.

Хлороводород – единственное водородное соединение хлора. Этот бесцветный газ с удушающим запахом хорошо растворим в воде (нацело реагирует с ней, образуя ионы оксония и хлорид-ионы (см. § 11.4). Его раствор в воде называют соляной или хлороводородной кислотой. Это один из важнейших продуктов химической технологии, так как расходуется соляная кислота во многих отраслях промышленности. Огромное значение она имеет и для человека, в частности потому, что содержится в желудочном соке, способствуя перевариванию пищи.

Хлороводород раньше получали в промышленности, сжигая хлор в водороде. В настоящее время потребность в соляной кислоте почти полностью удовлетворяется за счет использования хлороводорода, образующегося в качестве побочного продукта при хлорировании различных органических веществ, например, метана:

CH₄ + Cl₂ = CH₃ + HCl

И лаборатории хлороводород получают из хлорида натрия, обрабатывая его концентрированной серной кислотой:

NaCl + H₂SO₄ = HCl + NaHSO₄ (при комнатной температуре);

2NaCl + 2H₂SO₄ = 2HCl + Na₂S₂O₇ + H₂O (при нагревании).

Высший оксид хлора Cl₂O₇ – бесцветная маслянистая жидкость, молекулярное вещество, кислотный оксид. В результате реакции с водой образует хлорную кислоту HClO₄, единственную оксокислоту хлора, существующую как индивидуальное вещество; остальные оксокислоты хлора известны только в водных растворах. Сведения об этих кислотах хлора приведены в таблице 35.

Таблица 35.Кислоты хлора и их соли

С/O хлора	Формула кислоты	Название кислоты	Сила кислоты	Название солей
–I	HCl	хлороводородная	сильная	хлориды
+I	HClO	хлорноватистая	слабая	гипохлориты
+III	HClO2	хлористая	слабая	хлориты
+V	HClO3	хлорноватая	сильная	хлораты
+VII	HClO4	хлорная	сильная	перхлораты

Большинство хлоридов растворимо в воде. Исключение составляют AgCl, PbCl₂, TlCl и Hg₂Cl₂. Образование бесцветного осадка хлорида серебра при добавлении к исследуемому раствору раствора нитрата серебра – качественная реакция на хлорид-ион:

Ag + Cl = AgCl

Из хлоридов натрия или калия в лаборатории можно получить хлор:

2NaCl + 3H₂SO₄ + MnO₂ = 2NaHSO₄ + MnSO₄ + 2H₂O + Cl₂