Учебно-методическое пособие

9 класс

Продолжение. См. 21, 22, 23, 24/2003

3. Галогены

Знать: план изучения подгруппы элементов и отдельных веществ; физические и химические свойства галогенов; получение фтора, хлора, брома, йода, хлороводорода, соляной кислоты и солей хлоридов; краткие сведения о кислородных соединениях хлора; применение перечисленных веществ; качественные реакции на хлорид- и бромид-ионы; устройство простейших приборов для получения газов и способы собирания газов.
Уметь: давать характеристику подгруппе элементов; записывать уравнения реакций, характеризующих свойства простых веществ галогенов и их соединений; сравнивать строение и свойства галогенов и галогеноводородов; определять хлорид-, бромид-, йодид-ионы; рассматривать химические процессы с точки зрения окисления-восстановления; пользоваться прибором для получения и собирания газов; решать задачи с использованием понятий: массовая (объемная) доля выхода продукта, молярный объем газов, объемные соотношения газов при химических реакциях, относительная плотность газов; на основе изученных теорий и законов устанавливать причинно-следственные связи между строением, свойствами и применением веществ; делать выводы и обобщения.
Основные понятия: галогены, галогеноводороды, ангидриды.

Контрольные вопросы

1. Как расположены элементы-неметаллы в периодической системе химических элементов?
2. Каковы особенности строения атомов неметаллов?
3. Какую роль – окислителя или восстановителя – выполняют элементы-неметаллы в химических реакциях?
4. От чего зависит степень окисления неметалла в соединении?
5. Каковы общие физические свойства неметаллов?
6. Какие связи могут образовывать атомы неметаллов в соединениях?
7. Какие элементы составляют семейство галогенов? Почему они так называются?
8. Каковы особенности строения атомов галогенов?
9. Каков химический характер галогенов, их возможные степени окисления?
10. Назовите природные соединения хлора.
11. Каковы физические свойства хлора?
12. Как получить хлорную воду?
13. Как получают хлор в промышленности и в лаборатории? Приведите соответствующие уравнения реакций.
14. Каковы химические свойства хлора? Приведите уравнения реакций.
15. Что происходит с хлорной водой на свету? Запишите уравнение химической реакции.
16. Почему хлор может вытеснять бром и йод из растворов их солей?
17. Как хлор взаимодействует со щелочами?
18. Каковы формулы высших оксида и гидроксида хлора?
19. Как ведет себя бертолетова соль при нагревании? Запишите уравнение реакции.
20. Как хлор может спасти от отравления?
21. Каково биологическое действие хлора?
22. Какого типа связи образует хлор в своих соединениях? Приведите примеры.
23. Каковы физические свойства хлороводорода?
24. Что получается при растворении хлороводорода в воде?
25. Как можно получить хлороводород? Составьте соответствующие уравнения реакций.
26. Каковы химические свойства соляной кислоты? Напишите уравнения реакций.
27. Как распознать соляную кислоту и ее соли? Приведите уравнения качественных реакций.
28. Где применяются соляная кислота и хлориды?
29. Как правильно растворять хлороводород в воде?
30. Почему фтор является самым активным неметаллом?
31. Назовите важнейшие минералы, содержащие фтор.
32. Каковы физические свойства фтора?
33. Как можно получить фтор? Напишите уравнение реакции.
34. Каковы химические свойства фтора? Напишите уравнения реакций.
35. Как можно получить фтороводород? Каковы его физические свойства?
36. Как называется раствор фтороводорода в воде?
37. Каковы особые химические свойства плавиковой кислоты?
38. Где применяются фтор и его соединения?
39. Где в природе встречаются бром и йод?
40. Как можно получить в чистом виде бром и йод? Напишите уравнения реакций.
41. Каковы химические свойства брома и йода? Есть ли различия? Подтвердите свой ответ уравнениями реакций.
42. Каковы качественные реакции на ионы брома и йода? Приведите уравнения реакций.
43. Как уберечься от ожогов бромом?
44. Где применяются бром, йод и их соединения?

3.1. Характеристика подгруппы галогенов

План изучения подгруппы элементов: характеристика подгруппы

1. Положение подгруппы в периодической системе химических элементов (далее – ПСХЭ): номер группы – главная или побочная.
2. Состав подгруппы (выписать символы и названия химических элементов).
3. Строение атомов элементов (для каждого элемента записать формулу состава атома, распределение электронов по энергетическим уровням, электронную конфигурацию валентного слоя атома).
4. Сходство в строении атомов элементов подгруппы – внешний энергетический уровень.
5. Отличие в строении атомов элементов – увеличение радиуса с ростом порядкового номера.
6. Возможные степени окисления элементов подгруппы.
7. Важнейшие соединения (высшие оксиды, гидроксиды, у неметаллов – летучие водородные соединения).
8. Химические свойства оксидов и гидроксидов (кислотные или основные).
9. Сравнение активности элементов в подгруппе.

Характеристика галогенов по положению
в периодической системе химических элементов и строению атомов.
(Алгоритм 25.)

Задача. Охарактеризуйте положение галогенов в периодической системе Д.И.Менделеева.

3.2. Характеристика веществ

План изучения веществ

1. Химическая формула.
2. Строение (вид химической связи, тип кристаллической решетки, электронная и структурная формулы).
3. Физические свойства.
4. Нахождение в природе.
5. Химические свойства.
6. Получение (в лаборатории, в промышленности).
7. Применение.

3.3. Некоторые соединения галогенов и их свойства

– хлорноватистая кислота, очень слабая, неустойчивая, существует в разбавленных растворах, разлагается при хранении и на свету:

(^*)Реакция идет под действием водоотнимающих средств, например CaCl₂.

Соли хлорноватистой кислоты – гипохлориты:

КСlO – гипохлорит калия.

Получение гипохлорита калия:

Cl₂ + 2KOH = KCl + KClO + H₂O.

Кислота HClO – окислитель:

5НСlO + 2P + 3Н₂O = 2Н₃РO₄+ 5НСl.

· – хлористая кислота, неустойчивая, средней силы, ее соли – хлориты:

И хлористая кислота, и хлориты – окислители:

КСlO₂ + 4КI + 2Н₂SO₄ = 2I₂ + КСl + 2К₂SO₄ + 2Н₂О.

· – хлорноватая кислота, сильная, по свойствам близка к азотной кислоте, ее соли – хлораты – получают реакцией хлора с горячим раствором KOH:

КСlO₃ разлагается при сильном нагревании в присутствии катализатора (MnO₂):

При осторожном нагреве без катализатора распад происходит иначе:

· – хлорная кислота, сильная, ее соли – перхлораты.

Усиление устойчивости и силы кислот наблюдается при увеличении числа атомов кислорода в молекуле кислоты:

Усиление окислительных свойств происходит в обратном направлении: в приведенном ряду – справа налево.

Задания для самоконтроля

1. Расставьте коэффициенты в приведенных схемах окислительно-восстановительных реакций методом электронного баланса.

а) Cl₂ + Вr₂ + Н₂О НВrO₃ + НСl;
б) Сl₂ + Н₂S +Н₂O Н₂SO₄ + НСl;
в) КСlO₄+ Аl + H₂SO₄ Al₂(SO₄)₃ + KCl + Н₂О;
г) КСlO₃ + МnCl₂ + КОН МnО₂ + КСl + Н₂О;
д) СrCl₃+ NaClO + NaОН Na₂СrО₄ + NaCl + Н₂О.

2. С какими из перечисленных ниже веществ реагирует соляная кислота: хлорид кальция, медь, сульфат натрия, сульфат бария, гидроксид калия, оксид магния, алюминий, нитрат серебра, карбонат кальция? Запишите уравнения возможных реакций. Расставьте коэффициенты (для окислительно-восстановительных реакций методом электронного баланса).

3. Напишите уравнения реакций, которые нужно провести для осуществления следующих превращений:

3.4. Расчетные задачи по теме «Галогены»

Относительная плотность газов:

D = M₁/M₂.

Объемные отношения газов при химической реакции:

V₁/V₂= ₁/₂.

Выход продукта:

= m_пр/m_теор = V_пр/V_теор = _пр/_теор.

Определение массы и плотности газа.
(Алгоритм 26.)

Задача. Плотность газообразного вещества галогена по водороду равна 35,5. Найти массу 1 л этого газа при нормальных условиях и плотность его по воздуху. О каком галогене идет речь?

Использование объемных отношений газов.
(Алгоритм 27.)

Задача. Взорвали смесь хлора и водорода объемом 100 л. В результате получили 90 л хлороводорода и осталось 10 л газа, неспособного гореть. Определите исходные объемы хлора и водорода.

Определение выхода продукта.
(Алгоритм 28.)

Задача. В закрытом сосуде взорвали эквимолярную смесь водорода и хлора объемом 22,4 л (н. у.). Полученный продукт пропустили через раствор гидроксида натрия, в результате получили 50 г хлорида натрия. Вычислите выход продукта.

Определение состава смеси.
(Алгоритм 29.)

Задача. Определите массу 1 л газовой смеси, состоящей из оксида углерода(IV) и хлора, объемное соотношение которых 2:3. Каковы объемные доли каждого газа в смеси?

Задания для самоконтроля

1. Определите объем (н. у.), который займет хлор:
а) массой 14,2 г;
б) количеством вещества 2 моль;
в) числом молекул, равным 3,01•10²³.

Ответ. а) 4,48 л; б) 44,8 л; в) 11,2 л.

2. Определите молярную массу галогена и сам галоген, если 1 л (н. у.) его имеет массу 1,696 г.

Ответ. F₂.

3. Найдите массу смеси, состоящей из 5,6 л хлора и 33,6 л хлороводорода. Каково содержание веществ в этой смеси в процентах по объему?

Ответ. 72,5 г,(Cl2) = 14,3%, (НCl) = 85,7%.

4. Определите максимальный объем хлороводорода, который может образоваться при реакции 3,01•10²³ молекул водорода и 35,5 г хлора.

Ответ. 22,4 л (н. у.).

5. Сколько миллилитров раствора соляной кислоты с концентрацией 2 моль/л окислилось оксидом марганца(IV), если известно, что выделенный при этом хлор может вытеснить из раствора йодида калия 25,4 г йода.

Ответ. 200 мл.

6. Какую массу оксида марганца(IV) и какой объем раствора соляной кислоты с плотностью
1,18 г/мл и массовой долей НСl 36% надо взять для получения хлора, который может вытеснить из раствора йодида калия 30,48 г молекулярного йода. Считать выход продуктов на каждой из стадий процесса равным 80% от теоретически возможного.

Ответ. 64,4 мл соляной кислоты и 16,3 г MnO₂.

7. 800 г хлорида натрия обработали концентрированной серной кислотой и выделившийся газ пропустили через воду. Определите выход в реакции, если получен 1 л 20%-го раствора соляной кислоты с плотностью 1,1 кг/дм³.

Ответ. 44%.

8. При действии на 261 г смеси хлоридов натрия и калия избытка концентрированной серной кислоты получено 89,6 л хлороводорода. Определите состав смеси в процентах по массе.

Ответ. (NaCl) = 51,6%, (KCl) = 48,4%.