Галогены
EL Учебник по ЕГЭ

Наш учебник поможет готовится к контрошам, решать домашки, а также подготовиться
к ЕГЭ на 90+ без дополнительного поиска информации.

Вернуться ко всем темам
76

Галогены

Галогены – элементы седьмой группы главной подгруппы, из которых будут наиболее интересны:

  • F – фтор
  • Cl – хлор
  • Br – бром
  • I – иод

Исходя из электронного строения атомов галогенов определим характерные степени окисления:

Как видно, фтор несколько выделяется на фоне остальных галогенов, так как не имеет низколежащего d-подуровня, куда могут «распариваться» электроны, из-за чего имеет весьма ограниченный набор степеней окисления: -1 и 0. Оставшиеся галогены уже имеют вакантный d-подуровень и могут «распаривать» электроны на него при переходе в возбуждённые состояния, за счёт чего набор степеней окисления простирается в диапазоне: -1, 0, +1, +3, +5 и +7. Этот набор легко запомнить: галогены в седьмой (нечётной) группе, поэтому для них и характерны нечётные степени окисления. Кстати, уникальность фтора ещё заключается в том, что он является самым электроотрицательным атомом и окислить его можно лишь электролизом расплавов фторидов:

2NaF (расплав) = 2Na + F2

В растворе анодному окислению будет подвергаться не фторид-ион, а вода, что даёт O2 вместо F2. С остальными галогенидами таких проблем не возникает и они могут быть получены электролизом как расплава, так и раствора:

CuCl2 (раствор) = Cu + Cl2

Реклама

Или с помощью обычных окислительно-восстановительных реакций:

MnO2 + 4HCl = MnCl2 + Cl2 + 2H2O

Перейдём к обсуждению конкретных степеней окисления.

Степень окисления 0

Речь идёт о простых веществах – двухатомных молекулах галогенов:

Изменение агрегатного состояния галогенов закономерно: с увеличением атомной массы галогенов повышаются температуры кипения и плавления, от сюда и видим переход от газообразного состояние (в случае фтора и хлора) к твёрдому иоду через жидкий бром. Кстати, для иода характерен интересный фазовый переход: сублимация. Фтор проявляет исключительно окислительные свойства, остальные галогены как окислительные, так и восстановительные. Приведём примеры:

РеагентРеакция
ВодаВода сгорает в хлоре: H2O + 2F2 = OF2 + 2HF Остальные галогены в ней диспропорционируют, причём при пониженной температуре образуются кислоты типа HЭO, а с нагреванием HЭO3 (Э = Cl, Br): Cl2 + H2O = HClO + HCl (на холоде) 3Cl2 + 3H2O = HClO3 + 5HCl (при нагревании) Это связано с тем, что при нагревании кислоты типа HЭO сами диспропорционируют: 3HЭO = 2HCl + HЭO3
ЩёлочьВ случае фтора происходит окисление щёлочи: 2KOH + 2F2 = OF2 + 2KF + H2O Остальные галогены диспропорционируют в щёлочи: 2KOH + Br2 = KBr + KBrO + H2O (без нагревания) 6KOH + 3Br2 = 5KBr + KBrO3 + 3H2O (с нагреванием) С иодом реакция идёт до KIO3 в виду неустойчивости KIO. Очень похоже идут реакции с карбонатами, так как они обладают слабощёлочной реакцией среды: 3K2CO3 + 3Cl2 = 5KCl + KClO3 + 3CO2
ВосстановителиХлорная и бромная вода проявляют сильные окислительные свойства: SO2 + Cl2 + H2O = H2SO4 + 2HCl SO2 + Br2 + 4NaOH = Na2SO4 + 2NaBr + 2H2O
ГалогенидыТут действует правило: «более сильный по окислительной способности галоген вытесняет более слабый по окислительной способности галоген из галогенидов»: 2NaBr + Cl2 = 2NaCl + Br2, так как хлор проявляет более сильные окислительные свойства чем бром
Кислоты-окислителиИод I2 проявляет сильные восстановительные свойства и может растворяться в концентрированной серной кислоте и азотной кислоте: I2 + 10HNO3 = 2HIO3 + 10NO2 + 4H2O

Степени окисления -1, +1, +3, +5, +7

Начнём со степени окисления -1:

  • Характерные представители: галогеноводородные кислоты HЭ и соли-галогениды MЭx, где x – валентность металла M, Э = F, Cl, Br, I;
  • Для фтороводородной (плавиковой) кислоты HF характерны исключительно кислотные свойства, соли плавиковой кислоты – фториды могут вступать в реакции ионного обмена:

Ca(NO3)2 + 2NaF = CaF2 + 2NaNO3

  • Для хлороводородной (соляной) HCl, бромоводородной HBr, иодоводородной HI кислот характерны как кислотные, так и восстановительные свойства. Их соли: хлориды, бромиды и иодиды также проявляют восстановительные свойства и могут вступать в реакции ионного обмена, причём хлориды наименее подвержены окислению, например:

NaCl + H2SO4 = NaHSO4 + HCl (хлор в степени окисления -1 не окисляется)

2NaBr + 3H2SO4 = 2NaHSO4 + Br2 + SO2 + 2H2O (бром в степени окисления -1 окисляется до 0)

  • HF – слабая кислота, остальные являются сильными кислотами:

NaF + HCl = NaCl + HF

Для фтора положительных степеней окисления нет, для остальных галогенов (на примере хлора):

 +1+3+5+7
КислотаХлорноватистая HClO (слабая)Хлористая HClO2 (слабая)Хлорноватая HClO3 (сильная)Хлорная HClO4 (сильная)
СольГипохлориты NaClOХлориты NaClO2Хлораты NaClO3Перхлораты NaClO4
СвойстваПреимущественно окислительныеПреимущественно окислительныеПреимущественно окислительныеОкислительные

Приведём примеры кислотных и окислительных свойств хлорной кислоты HClO4:

NaOH + HClO4 = NaClO4 + H2O

8NO + 3HClO4 + 4H2O = 8HNO3 + 3HCl

Заключительный пример — окисление хрома хлоратом калия (бертолетовой солью) в щёлочной среде:

Cr + KClO3 + 2KOH = K2CrO4 + KCl + H2O

Резюме

  • Фтор не проявляет положительных степеней окисления.
  • Остальные галогены имеют устойчивые нечётные степени окисления: -1, 0, +1, +3, +5 и +7.
  • Соединения галогенов в положительных степенях окисления проявляют сильные окислительные свойства.
  • Галогены в степени окисления -1 проявляют ярко выраженные восстановительные свойства в случае брома и иода, хлориды подвергают окислению значительно хуже, фториды могут быть окислены только электролизом соответствующих расплавов.
  • Иод может быть растворён в кислотах-окислителях.

Примеры задач на эту тему:

Задание 1. Задача №2 (первая часть)

1) Cl       2) Br        3) I       4) S      5) Te

Из указанных в ряду элементов, выберите 3 элемента, которые находятся в одной группе. Расположите указанные элементы в порядке уменьшения электроотрицательности.

Ответ

1 2 3

Задание 2. Задача №3 (первая часть)

1) F       2) I        3) O       4) C      5) H

Из указанных в ряду элементов, выберите 2 элемента, которые проявляют максимальную валентность, равную I.

Ответ

1 5

Задание 3. Задача №31 (вторая часть)

Хлорид натрия растворили в концентрированной серной кислоте. Выделившийся газ поместили в воду, в полученной кислоте растворили пиролюзит, наблюдая выделение жёлто-зелёного газа. Данный газ пропускали в начале через пробирку с горячей щёлочью, а затем через пробирку с раствором бромида натрия. Напишите уравнения четырёх описанных реакций.

Ответ
  1. NaCl + H2SO4 = NaHSO4 + HCl
  2. MnO2 + 4HCl = MnCl2 + Cl2 + 2H2O
  3. 6NaOH + 3Cl2 = 5KCl + NaClO3 + 3H2O
  4. 2NaBr + Cl2 = 2NaCl + Br2

Определения:

  1. Иод – научное название для химического элемента I, в быту обычно иод называют йодом.
  2. Сублимация (возгонка) – явление фазового перехода из твёрдого состояние в газовое состояние, минуя жидкое состояние.
  3. Хлорная вода – раствор Cl2 в воде.
  4. Бромная вода – раствор Br2 в воде.

Обратная связь

Была ли эта статья тебе полезной?
Всё ли было понятно? Оставляй обратную связь, мы это ценим

Главная / Химия / Переходные элементы

Начните подготовку к ЕГЭ на 90+ с нами

Обязательно заполните все поля, иначе мы не сможем точно подобрать подготовкуу



    Нажимая на кнопку, вы соглашаетесь на условия обработки данных