Номер 3, страница 120 - гдз по химии 9 класс учебник Еремин, Кузьменко

3. Опишите физические и химические свойства хлора.

Физические свойства

Хлор ($Cl_2$) — это простое вещество, которое при нормальных условиях представляет собой двухатомный газ желто-зеленого цвета. Он обладает резким, удушливым запахом (похожим на запах хлорной извести) и является очень токсичным. При вдыхании в высоких концентрациях вызывает ожог легочной ткани и удушье.

Хлор примерно в 2.5 раза тяжелее воздуха, поэтому при утечках он будет скапливаться в низких местах, подвалах и туннелях.

Хлор умеренно растворяется в воде, образуя так называемую «хлорную воду», которая является смесью соляной ($HCl$) и хлорноватистой ($HClO$) кислот.

При повышении давления (выше 0.6 МПа) или охлаждении до температуры $-34.04$ °C хлор переходит в жидкое состояние, превращаясь в желто-зеленую жидкость. Твердеет хлор при температуре $-101.5$ °C.

Ответ: При нормальных условиях хлор — это ядовитый газ желто-зеленого цвета с резким запахом, тяжелее воздуха, умеренно растворимый в воде. Легко сжижается под давлением.

Химические свойства

Хлор — очень химически активный неметалл, сильный окислитель. Его высокая активность обусловлена высоким сродством к электрону (атом хлора имеет 7 валентных электронов и стремится завершить внешний электронный слой). В большинстве реакций хлор выступает как окислитель, принимая электрон и проявляя степень окисления -1. В соединениях с более электроотрицательными элементами (кислородом, фтором) может проявлять положительные степени окисления: +1, +3, +5, +7.

1. Взаимодействие с металлами. Хлор реагирует практически со всеми металлами, образуя соли — хлориды. Часто реакции протекают при небольшом нагревании.

- С активными металлами (щелочными, щелочноземельными) реагирует бурно, иногда с горением:

$2Na + Cl_2 \rightarrow 2NaCl$ (хлорид натрия)

- С менее активными металлами реагирует при нагревании, окисляя их до высших устойчивых степеней окисления:

$2Fe + 3Cl_2 \xrightarrow{t} 2FeCl_3$ (хлорид железа(III))

$Cu + Cl_2 \xrightarrow{t} CuCl_2$ (хлорид меди(II))

2. Взаимодействие с неметаллами. Хлор не реагирует напрямую с кислородом, азотом, углеродом и инертными газами, но активно взаимодействует со многими другими неметаллами.

- С водородом образует хлороводород. Реакция на свету или при нагревании протекает со взрывом:

$H_2 + Cl_2 \xrightarrow{h\nu} 2HCl$

- С фосфором, в зависимости от соотношения реагентов, образует хлорид фосфора(III) или хлорид фосфора(V):

$2P + 3Cl_2 \rightarrow 2PCl_3$ (при избытке фосфора)

$2P + 5Cl_2 \rightarrow 2PCl_5$ (при избытке хлора)

3. Взаимодействие с водой и щелочами. В этих реакциях хлор диспропорционирует, то есть одновременно является и окислителем, и восстановителем.

- С водой реакция обратима:

$Cl_2 + H_2O \rightleftharpoons HCl + HClO$ (соляная и хлорноватистая кислоты)

Неустойчивая хлорноватистая кислота распадается с выделением атомарного кислорода, что обуславливает отбеливающие и дезинфицирующие свойства хлора в воде.

- Со щелочами реагирует по-разному в зависимости от температуры:

На холоде: $Cl_2 + 2NaOH \rightarrow NaCl + NaClO + H_2O$ (образуется гипохлорит натрия — основной компонент отбеливателя «Белизна»)

При нагревании: $3Cl_2 + 6KOH \rightarrow 5KCl + KClO_3 + 3H_2O$ (образуется хлорат калия)

4. Вытеснение других галогенов. Будучи более активным галогеном, хлор вытесняет бром и иод из растворов их солей:

$Cl_2 + 2NaBr \rightarrow 2NaCl + Br_2$

$Cl_2 + 2KI \rightarrow 2KCl + I_2$

5. Взаимодействие с органическими веществами.

- Реакции замещения с алканами (на свету):

$CH_4 + Cl_2 \xrightarrow{h\nu} CH_3Cl + HCl$

- Реакции присоединения по кратным связям алкенов и алкинов:

$CH_2=CH_2 + Cl_2 \rightarrow CH_2Cl-CH_2Cl$

Ответ: Хлор — химически очень активный неметалл и сильный окислитель. Он взаимодействует с большинством металлов и многими неметаллами, вступает в реакции диспропорционирования с водой и щелочами, вытесняет бром и иод из их солей, а также участвует в реакциях замещения и присоединения с органическими соединениями.