Вопрос, страница 170 - гдз по химии 11 класс учебник Кузнецова, Левкин

Задания в параграфе. Параграф 24. Галогены. Глава 5. Металлы и неметаллы - страница 170.

Условие.

Охарактеризуйте положение галогенов в Периодической системе химических элементов Д. И. Менделеева.

Вспомните важнейшие физико-химические свойства галогенов. Какие из этих свойств можно считать общими для них?

Какие соединения галогенов вам известны? Приведите примеры.

Решение.

Решение 2.

Охарактеризуйте положение галогенов в Периодической системе химических элементов Д. И. Менделеева.

Галогены — это химические элементы 17-й группы (или VIIA группы по устаревшей классификации) Периодической системы Д. И. Менделеева. К ним относятся фтор ($F$), хлор ($Cl$), бром ($Br$), иод ($I$) и астат ($At$). Теннессин ($Ts$), 117-й элемент, также относится к этой группе, но является сверхтяжелым искусственно синтезированным элементом и его свойства мало изучены.

Они располагаются в периодах со второго по седьмой. Являясь p-элементами, они имеют общую электронную конфигурацию внешнего энергетического уровня $ns^2np^5$, где $n$ — номер периода. Это означает, что на их внешнем электронном слое находится семь валентных электронов. Такое строение определяет их высокую химическую активность, так как до завершения внешнего электронного слоя (до стабильной конфигурации благородного газа) им не хватает всего одного электрона. Располагаясь в конце каждого периода, непосредственно перед благородными газами, галогены обладают самыми высокими значениями электроотрицательности в своих периодах и являются типичными неметаллами (за исключением астата, проявляющего свойства металлоида).

Ответ: Галогены ($F, Cl, Br, I, At$) расположены в 17-й (VIIA) группе Периодической системы, со 2-го по 7-й периоды. Они являются p-элементами с семью валентными электронами (конфигурация $ns^2np^5$), что обуславливает их высокую электроотрицательность и химическую активность как типичных неметаллов.

Вспомните важнейшие физико-химические свойства галогенов. Какие из этих свойств можно считать общими для них?

Физико-химические свойства галогенов закономерно изменяются в группе сверху вниз с увеличением атомного номера.

Физические свойства:
В стандартных условиях галогены существуют в виде двухатомных молекул ($F_2, Cl_2, Br_2, I_2$). С увеличением молекулярной массы происходит переход от газообразного состояния к жидкому и твердому: фтор — светло-жёлтый газ, хлор — желто-зелёный газ, бром — красно-бурая жидкость, иод — тёмно-фиолетовые кристаллы, способные к сублимации (возгонке). Все они имеют резкий, удушливый запах и ядовиты. Температуры плавления и кипения закономерно возрастают от фтора к иоду из-за усиления межмолекулярных сил Ван-дер-Ваальса.

Химические свойства:
Главное химическое свойство галогенов — их высокая окислительная способность. Они являются одними из самых сильных окислителей. Активность галогенов и их окислительная способность уменьшаются в ряду от фтора к иоду: $F_2 > Cl_2 > Br_2 > I_2$. Это проявляется в их способности вытеснять друг друга из растворов солей: более активный галоген вытесняет менее активный. Например: $Cl_2 + 2KI \rightarrow 2KCl + I_2$.
Для всех галогенов характерна степень окисления -1, которую они проявляют в соединениях с металлами и водородом, образуя галогениды. Фтор, как самый электроотрицательный элемент, всегда имеет степень окисления -1. Остальные галогены (хлор, бром, иод) могут проявлять и положительные степени окисления (+1, +3, +5, +7) в соединениях с более электроотрицательными элементами, например, с кислородом или фтором.
Галогены энергично реагируют с большинством металлов, образуя соли — галогениды (например, $2Na + Cl_2 \rightarrow 2NaCl$). Они также взаимодействуют со многими неметаллами, включая водород (образуя галогеноводороды $HX$) и фосфор.

Общие свойства:
К общим свойствам галогенов можно отнести то, что все они:
- существуют в виде двухатомных молекул ($X_2$);
- имеют семь электронов на внешнем энергетическом уровне;
- являются сильными окислителями (хотя сила уменьшается вниз по группе);
- проявляют степень окисления -1 в большинстве соединений;
- образуют соли (галогениды) при реакции с металлами;
- образуют летучие водородные соединения ($HX$), водные растворы которых являются кислотами;
- являются типичными неметаллами (за исключением астата).

Ответ: Важнейшие свойства галогенов — их высокая окислительная активность, которая уменьшается от фтора к иоду, и способность образовывать соединения со степенью окисления -1. Общими для них являются: строение молекул ($X_2$), наличие 7 валентных электронов, высокая реакционная способность, образование солей с металлами и кислот с водородом.

Какие соединения галогенов вам известны? Приведите примеры.

Галогены образуют множество разнообразных соединений. Основные классы соединений и их примеры:

1. Галогеноводороды и их водные растворы (галогеноводородные кислоты):
- $HF$ — фтороводород (водный раствор — плавиковая кислота);
- $HCl$ — хлороводород (водный раствор — соляная кислота);
- $HBr$ — бромоводород (водный раствор — бромоводородная кислота);
- $HI$ — иодоводород (водный раствор — иодоводородная кислота).

2. Галогениды металлов (соли):
- $NaCl$ — хлорид натрия (поваренная соль);
- $CaF_2$ — фторид кальция (минерал флюорит);
- $AgBr$ — бромид серебра (используется в фотографии);
- $FeCl_3$ — хлорид железа(III).

3. Оксиды, кислородсодержащие кислоты и их соли:
- Оксиды: $Cl_2O_7$ (оксид хлора(VII)), $I_2O_5$ (оксид иода(V));
- Кислоты: $HClO$ (хлорноватистая кислота), $HBrO_3$ (бромноватая кислота), $HClO_4$ (хлорная кислота);
- Соли: $KClO_3$ (хлорат калия, бертолетова соль), $NaClO$ (гипохлорит натрия, основной компонент отбеливателей), $KIO_4$ (периодат калия).

4. Межгалогенные соединения (соединения галогенов друг с другом):
- $ClF_3$ — трифторид хлора;
- $BrF_5$ — пентафторид брома;
- $ICl$ — хлорид иода(I).

5. Галогенопроизводные органических соединений:
- $CH_2Cl_2$ — дихлорметан (растворитель);
- $CHCl_3$ — хлороформ (трихлорметан);
- $C_2H_5Br$ — бромэтан;
- Полимеры: поливинилхлорид (ПВХ), тефлон (политетрафторэтилен).

Ответ: Известны следующие типы соединений галогенов: галогеноводороды (например, $HCl$ - хлороводород), галогениды металлов (например, $NaCl$ - поваренная соль), оксиды, кислородсодержащие кислоты и их соли (например, $KClO_3$ - бертолетова соль), межгалогенные соединения (например, $ClF_3$) и органические галогенсодержащие соединения (например, $CHCl_3$ - хлороформ).