Номер 4, страница 48 - гдз по химии 9 класс рабочая тетрадь Габриелян, Сладков

4. Ряд активности галогенов: $<\square > \square > \square > \square$

Примеры вытеснения одного галогена из растворов его соли другим галогеном

Составьте уравнения реакций, используя метод электронного баланса.

a) $<\text{Cl}_2 + \text{HBr} = \rule{2cm}{0.4pt} + \rule{2cm}{0.4pt}$

б) $<\text{Br}_2 + \text{KI} = \rule{2cm}{0.4pt} + \rule{2cm}{0.4pt}$

в) $<\text{I}_2 + \text{NaAt} = \rule{2cm}{0.4pt} + \rule{2cm}{0.4pt}$

Фтор в такие реакции не вступает, так как

$<\text{F}_2 + \text{H}_2\text{O} = \rule{2cm}{0.4pt} + \rule{2cm}{0.4pt}$

Ряд активности галогенов:

В ряду активности химическая активность галогенов (их окислительная способность) уменьшается сверху вниз по группе. Таким образом, ряд активности выглядит следующим образом:

$F_2 > Cl_2 > Br_2 > I_2$

Примеры вытеснения одного галогена из растворов его соли другим галогеном

Более активный галоген (стоящий выше в ряду активности) способен вытеснять менее активный галоген (стоящий ниже) из растворов его солей (или галогеноводородных кислот).

а) Cl₂ + 2HBr = 2HCl + Br₂

Решение

Хлор ($Cl_2$) является более активным галогеном, чем бром ($Br_2$), поэтому он вытесняет бром из бромоводородной кислоты (HBr). В этой окислительно-восстановительной реакции хлор является окислителем (принимает электроны), а бромид-ион ($Br^−$) — восстановителем (отдает электроны).

Составим уравнения электронного баланса:

$Cl_2^0 + 2e^- \rightarrow 2Cl^{-1}$ | 1 | процесс восстановления, $Cl_2$ — окислитель

$2Br^{-1} - 2e^- \rightarrow Br_2^0$ | 1 | процесс окисления, $Br^{-1}$ — восстановитель

Количество принятых и отданных электронов равно, поэтому дополнительные множители не требуются. Расставляем коэффициенты в уравнении реакции.

Ответ: $Cl_2 + 2HBr = 2HCl + Br_2$

б) Br₂ + 2KI = 2KBr + I₂

Решение

Бром ($Br_2$) активнее йода ($I_2$), следовательно, он вытесняет йод из раствора йодида калия (KI). Бром выступает в роли окислителя, а йодид-ион ($I^−$) — в роли восстановителя.

Составим уравнения электронного баланса:

$Br_2^0 + 2e^- \rightarrow 2Br^{-1}$ | 1 | процесс восстановления, $Br_2$ — окислитель

$2I^{-1} - 2e^- \rightarrow I_2^0$ | 1 | процесс окисления, $I^{-1}$ — восстановитель

На основе баланса расставляем коэффициенты в уравнении реакции.

Ответ: $Br_2 + 2KI = 2KBr + I_2$

в) I₂ + 2NaAt = 2NaI + At₂

Решение

Йод ($I_2$) стоит в ряду активности выше астата ($At$). Поэтому йод вытесняет астат из его соли, астатида натрия (NaAt). Йод — окислитель, астатид-ион ($At^−$) — восстановитель.

Составим уравнения электронного баланса:

$I_2^0 + 2e^- \rightarrow 2I^{-1}$ | 1 | процесс восстановления, $I_2$ — окислитель

$2At^{-1} - 2e^- \rightarrow At_2^0$ | 1 | процесс окисления, $At^{-1}$ — восстановитель

Расставляем коэффициенты в уравнении на основе электронного баланса.

Ответ: $I_2 + 2NaAt = 2NaI + At_2$

Фтор в такие реакции не вступает, так как он является самым сильным окислителем среди всех химических элементов. При пропускании фтора через водный раствор соли любого другого галогена, он будет в первую очередь бурно реагировать с водой (растворителем), а не вытеснять другой галоген из соли. В реакции с водой фтор окисляет кислород.

Решение

Уравнение реакции фтора с водой:

$2F_2 + 2H_2O = 4HF + O_2$

Составим уравнения электронного баланса для этой реакции:

$F_2^0 + 2e^- \rightarrow 2F^{-1}$ | 2 | процесс восстановления, $F_2$ — окислитель

$2O^{-2} - 4e^- \rightarrow O_2^0$ | 1 | процесс окисления, $O^{-2}$ — восстановитель

Чтобы уравнять число отданных и принятых электронов (4), первую полуреакцию необходимо умножить на 2. Отсюда получаем коэффициенты для итогового уравнения.

Ответ: $2F_2 + 2H_2O = 4HF + O_2$