Номер 3, страница 254 - гдз по химии 11 класс учебник Габриелян, Остроумов

Глава 7. Неметаллы. Параграф 35. Галогены - номер 3, страница 254.

Условие.

3. Охарактеризуйте общие и особенные химические свойства галогенов.

Решение.

Решение 2.

Галогены — это химические элементы 17-й группы периодической таблицы: фтор ($\text{F}$), хлор ($\text{Cl}$), бром ($\text{Br}$), иод ($\text{I}$) и астат ($\text{At}$). Они являются типичными неметаллами и обладают высокой реакционной способностью, которая уменьшается от фтора к иоду.

Общие химические свойства галогенов

Общие свойства галогенов обусловлены строением их атомов: на внешнем энергетическом уровне находится 7 электронов ($ns^2np^5$). Для завершения этого уровня до стабильного октета им не хватает одного электрона, поэтому все галогены являются сильными окислителями.

1. Взаимодействие с металлами. Галогены реагируют с большинством металлов с образованием солей — галидов. Активность реакции снижается от фтора к иоду.
   Пример с натрием: $2Na + Cl_2 \rightarrow 2NaCl$

2. Взаимодействие с водородом. Все галогены образуют с водородом летучие водородные соединения — галогеноводороды ($HHal$). Условия реакции зависят от активности галогена: фтор реагирует со взрывом даже в темноте и при низкой температуре, хлор — со взрывом на свету, бром — при нагревании, а реакция с иодом обратима и требует постоянного нагревания.
   Общая реакция: $H_2 + Hal_2 \rightarrow 2HHal$

3. Взаимодействие с неметаллами. Галогены реагируют со многими неметаллами, такими как фосфор, сера, кремний.
   Пример с фосфором: $2P + 3Cl_2 \rightarrow 2PCl_3$ (в избытке хлора образуется $PCl_5$)

4. Реакции вытеснения. Более активный галоген (расположенный выше в группе) вытесняет менее активный (расположенный ниже) из растворов его солей (галидов).
   Пример: $Cl_2 + 2KBr \rightarrow 2KCl + Br_2$
   Однако обратная реакция не идет: $Br_2 + 2KCl \rightarrow реакция \ не \ идет$

5. Взаимодействие с водой и щелочами (диспропорционирование). Хлор, бром и иод вступают в реакции диспропорционирования с водой и щелочами, образуя соединения в разных степенях окисления. Фтор ведет себя иначе (см. особенные свойства).
   С водой (обратимо): $Cl_2 + H_2O \rightleftharpoons HCl + HClO$ (хлорная вода)
   С раствором щелочи на холоде: $Cl_2 + 2NaOH \rightarrow NaCl + NaClO + H_2O$

Ответ: Общими химическими свойствами галогенов являются их высокая окислительная активность, способность реагировать с металлами, водородом и другими неметаллами, а также вступать в реакции вытеснения, где более активный галоген замещает менее активный в солях.

Особенные химические свойства галогенов

Несмотря на общие черты, каждый галоген имеет свои уникальные свойства.

1. Фтор ($F_2$)

   • Является самым электроотрицательным элементом и самым сильным химическим окислителем.
   • Во всех соединениях проявляет только степень окисления -1.
   • В отличие от других галогенов, при взаимодействии с водой он окисляет кислород, а не диспропорционирует: $2F_2 + 2H_2O \rightarrow 4HF + O_2$.
   • Реагирует практически со всеми простыми веществами, включая некоторые благородные газы (например, ксенон): $Xe + 2F_2 \rightarrow XeF_4$.

2. Хлор ($Cl_2$)

   • Сильный окислитель, но слабее фтора.
   • В соединениях с более электроотрицательными элементами (фтором и кислородом) может проявлять положительные степени окисления: +1, +3, +5, +7 (например, в кислотах $HClO, HClO_2, HClO_3, HClO_4$).
   • Широко используется для обеззараживания воды благодаря образованию хлорноватистой кислоты ($HClO$), обладающей сильными бактерицидными свойствами.

3. Бром ($Br_2$)

   • Единственный неметалл (и один из двух элементов наряду со ртутью), который при стандартных условиях является жидкостью.
   • Его химические свойства промежуточны между хлором и иодом. Он менее активен, чем хлор, но более активен, чем иод.
   • Как и хлор, проявляет положительные степени окисления в соединениях с кислородом и фтором.

4. Иод ($I_2$)

   • Самый слабый окислитель среди стабильных галогенов.
   • При стандартных условиях — твёрдое кристаллическое вещество, способное к сублимации (возгонке) — переходу из твёрдого состояния в газообразное, минуя жидкое.
   • Обладает уникальным качественным свойством: в присутствии крахмала даёт интенсивное сине-фиолетовое окрашивание. Эта реакция используется для обнаружения как иода, так и крахмала.
   • Может проявлять и восстановительные свойства, например, окисляться более сильными окислителями: $5Cl_2 + I_2 + 6H_2O \rightarrow 2HIO_3 + 10HCl$.

Ответ: Особенные свойства галогенов включают: исключительную окислительную способность фтора и его реакцию с водой с выделением кислорода; способность хлора, брома и иода проявлять положительные степени окисления; уникальные агрегатные состояния брома (жидкость) и иода (сублимирующееся твёрдое вещество); а также качественную реакцию иода с крахмалом.