Номер 5, страница 174 - гдз по химии 11 класс учебник Кузнецова, Левкин

Вопросы и задания. Параграф 24. Галогены. Глава 5. Металлы и неметаллы - номер 5, страница 174.

Условие.

5. Приведите уравнения химических реакций, иллюстрирующие окислительные свойства галогенов.

Решение.

Решение 2.

Найти:

Привести уравнения химических реакций, иллюстрирующие окислительные свойства галогенов.

Решение:

Галогены (элементы 17-й группы периодической системы) — это типичные неметаллы и сильные окислители. Их окислительная активность уменьшается в группе сверху вниз, от фтора к иоду: $F_2 > Cl_2 > Br_2 > I_2$. В окислительно-восстановительных реакциях галогены в виде простых веществ (степень окисления 0) принимают электроны, превращаясь в галогенид-ионы со степенью окисления –1. Общая схема этого процесса выглядит так: $X_2^0 + 2e^- \rightarrow 2X^{-1}$.

1. Взаимодействие с металлами
Галогены активно реагируют с большинством металлов, окисляя их до соответствующих галогенидов. В этих реакциях металлы выступают в роли восстановителей, а галогены — в роли окислителей.
Пример 1: Реакция хлора с натрием с образованием хлорида натрия.
$2Na^0 + Cl_2^0 \rightarrow 2Na^{+1}Cl^{-1}$
В этой реакции атом натрия отдает один электрон (окисляется), а молекула хлора принимает два электрона (каждый атом хлора по одному), т.е. хлор восстанавливается, являясь окислителем.
Пример 2: Реакция брома с железом с образованием бромида железа(III).
$2Fe^0 + 3Br_2^0 \rightarrow 2Fe^{+3}Br_3^{-1}$
Здесь атом железа отдает три электрона (окисляется), а бром выступает в роли окислителя, восстанавливаясь до степени окисления -1.

Ответ: $2Na + Cl_2 \rightarrow 2NaCl$; $2Fe + 3Br_2 \rightarrow 2FeBr_3$.

2. Взаимодействие с неметаллами
Галогены реагируют со многими неметаллами, такими как водород, фосфор, сера, кремний, проявляя свои окислительные свойства.
Пример 1: Реакция водорода с фтором с образованием фтороводорода.
$H_2^0 + F_2^0 \rightarrow 2H^{+1}F^{-1}$
Водород в этой реакции окисляется (степень окисления меняется с 0 на +1), а фтор, самый электроотрицательный элемент, восстанавливается (с 0 до -1).
Пример 2: Реакция избытка хлора с фосфором с образованием хлорида фосфора(V).
$2P^0 + 5Cl_2^0 \rightarrow 2P^{+5}Cl_5^{-1}$
Атом фосфора окисляется до высшей степени окисления +5, а хлор является окислителем.

Ответ: $H_2 + F_2 \rightarrow 2HF$; $2P + 5Cl_2 \rightarrow 2PCl_5$.

3. Вытеснение других галогенов из их солей
Окислительная способность галогенов уменьшается сверху вниз по группе. Это означает, что более активный галоген (расположенный выше в периодической таблице) может окислить и вытеснить менее активный галоген (расположенный ниже) из раствора его соли.
Пример: Реакция хлора с бромидом калия.
$Cl_2^0 + 2KBr^{-1} \rightarrow 2KCl^{-1} + Br_2^0$
Хлор, будучи более сильным окислителем, чем бром, окисляет бромид-ион ($Br^{-1}$) до свободного брома ($Br_2^0$). Сам хлор при этом восстанавливается до хлорид-иона ($Cl^{-1}$).

Ответ: $Cl_2 + 2KBr \rightarrow 2KCl + Br_2$.

4. Взаимодействие со сложными веществами-восстановителями
Галогены могут окислять ионы металлов или неметаллов, находящиеся в низших степенях окисления в составе сложных веществ.
Пример 1: Окисление сероводорода хлором.
$H_2S^{-2} + Cl_2^0 \rightarrow S^0 \downarrow + 2H^{+1}Cl^{-1}$
Хлор окисляет серу из степени окисления -2 до 0. Сера выпадает в виде простого вещества.
Пример 2: Окисление хлорида железа(II) до хлорида железа(III).
$2Fe^{+2}Cl_2 + Cl_2^0 \rightarrow 2Fe^{+3}Cl_3$
В этой реакции хлор выступает окислителем по отношению к иону железа $Fe^{+2}$, повышая его степень окисления до $Fe^{+3}$.

Ответ: $H_2S + Cl_2 \rightarrow S + 2HCl$; $2FeCl_2 + Cl_2 \rightarrow 2FeCl_3$.