Номер 27, страница 196 - гдз по химии 10-11 класс задачник Еремин, Дроздов

7.27. Предложите последовательность реакций, при помощи которых из хлора можно получить его высший оксид.

Решение

Высший оксид хлора — это оксид, в котором хлор проявляет свою максимальную степень окисления, равную +7. Формула такого оксида — $Cl_2O_7$ (оксид хлора(VII) или дихлоргептаоксид).

Прямой синтез оксида хлора(VII) из простых веществ (хлора и кислорода) затруднен, поэтому для его получения необходимо провести последовательность химических превращений. Один из возможных путей синтеза включает следующие стадии:

1. Получение соли хлорноватистой кислоты, а затем хлората. Сначала хлор реагирует с холодным раствором щёлочи, образуя гипохлорит. Затем, при нагревании, гипохлорит диспропорционирует до хлората. Удобнее сразу провести реакцию хлора с горячим концентрированным раствором щёлочи (например, $KOH$) для получения хлората калия ($KClO_3$), в котором хлор имеет степень окисления +5.

   $3Cl_2 + 6KOH \xrightarrow{t^\circ} 5KCl + KClO_3 + 3H_2O$

2. Получение перхлората калия ($KClO_4$). Хлорат калия при нагревании (около 400-500°C) диспропорционирует с образованием перхлората калия, в котором хлор уже находится в высшей степени окисления +7, и хлорида калия.

   $4KClO_3 \xrightarrow{t^\circ} 3KClO_4 + KCl$

3. Получение хлорной кислоты ($HClO_4$). На перхлорат калия действуют сильной, менее летучей кислотой, такой как концентрированная серная кислота. В результате реакции обмена образуется хлорная кислота.

   $KClO_4 + H_2SO_4(\text{конц.}) \rightarrow KHSO_4 + HClO_4$

4. Получение оксида хлора(VII) ($Cl_2O_7$). Оксид хлора(VII) является кислотным оксидом, соответствующим хлорной кислоте (т.е. ее ангидридом). Для его получения необходимо отнять воду от хлорной кислоты с помощью сильного водоотнимающего средства, такого как оксид фосфора(V) ($P_4O_{10}$), проводя реакцию при охлаждении для предотвращения разложения взрывоопасных продуктов.

   $2HClO_4 \xrightarrow{P_4O_{10}, t<0^\circ C} Cl_2O_7 + H_2O$

Таким образом, предложенная последовательность из четырех реакций позволяет получить высший оксид хлора из элементарного хлора.

Ответ: Последовательность реакций для получения высшего оксида хлора ($Cl_2O_7$) из хлора ($Cl_2$):

1. Получение хлората калия: $3Cl_2 + 6KOH \xrightarrow{t^\circ} 5KCl + KClO_3 + 3H_2O$

2. Получение перхлората калия: $4KClO_3 \xrightarrow{t^\circ} 3KClO_4 + KCl$

3. Получение хлорной кислоты: $KClO_4 + H_2SO_4 \rightarrow KHSO_4 + HClO_4$

4. Получение оксида хлора(VII): $2HClO_4 \xrightarrow{P_4O_{10}} Cl_2O_7 + H_2O$