Характеристика свойств галогенов

Задание 380

Как изменяются окислительные свойства галогенов при переходе от фтора к йоду и восстановительные свойства их отрицательно заряженных ионов? Почему? Составьте электронные и молекулярные уравнения реакций:
а) Сl₂ + I₂ + Н₂O = ; б) КI + Вг₂ =. Укажите окислитель и восстановитель.

Решение:
На внешнем электронном слое атомов галогенов содержится семь электронов (по два s-электрона и по пять р-электронов), т.е. до полного завершения внешнего энергетического уровня не хватает одного электрона. Атомы галогенов являются окислителями. Фтор – сильнейший окислитель, потому что, имея электронную конфигурацию валентного энергетического уровня 2s²2p⁵ атом фтора способен только присоединять недостающий до полного завершения валентного уровня один единственный электрон. Атомы хлора, брома и йода имеют электронную конфигурацию внешнего уровня соответственно 3s²3p⁵, 4s²4p⁵, 5s²5p⁵. Поэтому атомы Cl, Br и I тоже, как и F являются окислителями, т.е. способны оттягивать на себя электронную плотность от атомов других элементов. Окислительные свойства галогенов ослабевают от фтора к йоду. Объясняется это тем, что с увеличением заряда ядра атома возрастает число электронных подуровней атомов и, соответственно, увеличивается радиус атома, что приводит к ослаблению сил притяжения электронной плотности от атомов других элементов. Поэтому у галогенов, имеющих на внешнем энергетическом уровне семь электронов, способность оттягивать электронную плотность на себя закономерно уменьшается с ростом радиуса атомов элементов в подгруппе. Наиболее активным окислителем является фтор, а наименее активным – йод.
Уравнения реакций:
а) Сl₂ + I₂ + Н₂O =

Уравнения электронного баланса:

Ионно-молекулярное уравнение:

5С_l2⁰ + I₂⁰ = 2I⁵⁺ + 10Cl^—

Молекулярное уравнение реакции:

5Сl₂⁰ + I₂⁰ + 6H₂O = 2HIO₃ + 10HCl

В данной реакции I₂ является восстановителем, потому что атомы йода увеличивают свою степень окисления от 0 до +5, а Cl₂ – окислитель, потому что атомы хлора уменьшают свою степень окисления от 0 до -1.

б) КI + Вг₂ =

Уравнения электронного баланса:

Ионно-молекулярное уравнение:

2I^— +Br₂⁰ = I₂⁰ + 2Br^—

Молекулярное уравнение реакции:

2KI + Br₂ = I₂ + 2KBr

В данной реакции КI является восстановителем, потому что атомы йода увеличивают свою степень окисления от 0=-1 до +0, а Br₂ – окислитель, потому что атомы брома уменьшают свою степень окисления от 0 до -1.

Задание 381
Составьте электронные и молекулярные уравнения реакции, происходящей при пропускании хлора через горячий раствор гидроксида калия. К какому типу окислительно-восстановительных процессов относится данная реакция?
Решение:
Уравнения электронного баланса:

Ионно-молекулярное уравнение:

6Сl₂⁰ = 2Cl⁵⁺ + 10Cl^—

После приведения членов в обеих частях равенства, получим:

3Сl₂⁰ = Cl⁵⁺ + 5Cl^—

Молекулярное уравнение реакции:

3Сl₂⁰ + 6КОН = KClO₃ + 5KCl + 3H₂O

В данной реакции один атом хлора повышает свою степень окисления от 0 до +5 (окисляется до иона ClO₃^–), а пять атомов хлора понижают свою степень окисления от 0 до -1 (восстанавливаются до ионов Cl^—). Реакции окисления-восстановления, в которых атомы одного и того же элемента одновременно увеличивают и уменьшают свои степени окисления, называются реакциями самоокисления-самовосстановления (диспропорционирования, дисмутации).

Задание 382
Какие реакции нужно провести для осуществления следующих превращений:
NаСI → НСI → Сl₂ → КСIО₃
Уравнения окислительно-восстановительных реакций составьте на основании электронных уравнений.
Решение:
Реакции для осуществления следующих превращений: NаСI → НСI → Сl₂ → КСIО₃

а) NaCl + H₂SO4 (конц.) = HCl + NaHSO₄
б) MnO₂ + 4HCl Cl₂ + MnCl₂ + 2H₂O

Уравнения электронного баланса:

Ионно-молекулярное уравнение:

Mn⁴⁺ + 2Cl^— = Mn²⁺ + Cl₂⁰

Молекулярное уравнение реакции:

MnO₂ + 4HCl Cl2 + MnCl₂ + 2H₂O

Эта реакция является окислительно-восстановительной, так как марганец (MnO₂) уменьшает свою степень окисления от +4 до +2, является окислителем, а атомы хлора (HCl) увеличивают свою степень окисления от -1 до 0, является восстановителем.

в) Соли HClO₃ получают по реакции диспропорционирования:

3Cl₂ + 6KOH KClO₃ + 5KCl + 3H₂O

Уравнения электронного баланса:

Ионно-молекулярное уравнение:

6Сl₂⁰ = 2Cl⁵⁺ + 10Cl^—

После приведения членов в обеих частях равенства, получим:

3Сl₂⁰ = Cl⁵⁺ + 5Cl^—

Молекулярное уравнение реакции:

3Сl₂⁰ + 6КОН = KClO₃ + 5KCl + 3H₂O

В данной реакции один атом хлора повышает свою степень окисления от 0 до +5 (окисляется до иона ClO₃^—), а пять атомов хлора понижают свою степень окисления от 0 до -1 (восстанавливаются до ионов Cl^—). Реакции окисления-восстановления, в которых атомы одного и того же элемента одновременно увеличивают и уменьшают свои степени окисления, называются реакциями самоокисления-самовосстановления (диспропорционирования, дисмутации).

Задание 385
Напишите формулы и назовите кислородные кислоты хлора, укажите степень окисления хлора в каждой из них. Какая из кислот более сильный окислитель? На основании электронных уравнений закончите уравнение реакции:
Кl + NaOCl + Н₂SO₄ ⇔ I₂ +…
Хлор приобретает низшую степень окисления.
Решение:
а) Кислородные кислоты хлора: HClO – хлорноватистая кислота. Степень окисления хлора +1; HClO₂ – хлористая кислота. Степень окисления хлора +3; HClO₃ – хлорноватая кислота. Степень окисления хлора +5; HClO₄ – хлорная кислота. Степень окисления хлора +7.