Страница 49 - гдз по химии 9 класс рабочая тетрадь Габриелян, Сладков

2. Заполните таблицу.

Применение галогенов и их соединений

Галоген

Применение галогена и его соединений

Фтор

Хлор

Бром

Растворы галогеноводородов проявляют свойства, типичные для кислот. Напишите в молекулярном и ионном формате соответствующие уравнения реакций.

Иод

с металлами:

Фтор

Фтор и его соединения имеют широкий спектр применения благодаря своей высокой реакционной способности.
Применение простого вещества ($F_2$):
- Производство гексафторида урана ($UF_6$), используемого для обогащения урана в ядерной энергетике.
- Синтез гексафторида серы ($SF_6$), который применяется как газообразный диэлектрик в высоковольтном оборудовании.
- В качестве окислителя в ракетном топливе.
Применение соединений фтора:
- Фторопласты: политетрафторэтилен (тефлон) используется для создания антипригарных покрытий, в химически стойкой аппаратуре и как смазочный материал.
- Фториды: фторид натрия ($NaF$) и другие фториды добавляют в зубные пасты и воду для профилактики кариеса.
- Плавиковая кислота ($HF$): используется для травления стекла (создание узоров, матирование) и кремния в производстве полупроводников.
- Криолит ($Na_3AlF_6$): применяется в качестве растворителя оксида алюминия при электролитическом получении алюминия.
- Фреоны (хладоны): ранее широко использовались как хладагенты в холодильниках и кондиционерах, а также как пропелленты в аэрозолях. В настоящее время их применение ограничено из-за разрушения озонового слоя.

Ответ: Производство тефлона, фреонов, обогащение урана, травление стекла, фторирование воды и зубных паст.

Хлор

Хлор является одним из важнейших продуктов химической промышленности.
Применение простого вещества ($Cl_2$):
- Обеззараживание воды: хлорирование питьевой воды и воды в бассейнах для уничтожения патогенных микроорганизмов.
- Отбеливание: используется в целлюлозно-бумажной и текстильной промышленности для отбеливания древесной массы и тканей.
Применение соединений хлора:
- Поливинилхлорид (ПВХ): один из самых распространенных пластиков, из которого изготавливают трубы, оконные рамы, линолеум, изоляцию для проводов.
- Соляная кислота ($HCl$): применяется для очистки металлов от ржавчины (травление), в пищевой промышленности (как регулятор кислотности E507), в медицине и для синтеза других соединений.
- Хлориды металлов: хлорид натрия ($NaCl$) – поваренная соль, хлорид калия ($KCl$) – калийное удобрение.
- Гипохлориты: гипохлорит натрия ($NaClO$) – активный компонент отбеливателей («Белизна») и дезинфицирующих средств.
- Производство растворителей и пестицидов: синтез органических растворителей (например, дихлорэтана) и средств защиты растений.

Ответ: Обеззараживание воды, производство ПВХ, отбеливателей (например, "Белизна"), соляной кислоты, поваренной соли.

Бром

Бром и его соединения также находят важное применение в различных отраслях.
Применение соединений брома:
- Антипирены (замедлители горения): бромсодержащие органические соединения добавляют в пластмассы, текстиль и корпуса электроники для снижения их горючести.
- Фотография: бромид серебра ($AgBr$) является светочувствительным веществом, которое лежит в основе классической пленочной фотографии.
- Медицина: соединения брома (бромиды калия и натрия) ранее использовались как успокоительные (седативные) и противосудорожные средства. Сегодня на их основе создаются более современные препараты.
- Бурение нефтяных скважин: растворы бромидов (кальция, натрия, цинка) используются в качестве тяжелых буровых растворов.
- Водоподготовка: применяется для дезинфекции воды, особенно в плавательных бассейнах и спа, так как он более эффективен, чем хлор, при высоких значениях pH и температуры.

Ответ: Производство светочувствительных материалов для фотографии, лекарственных препаратов (успокоительные), антипиренов (веществ, замедляющих горение).

Иод

Иод известен в первую очередь благодаря своему применению в медицине.
Применение простого вещества ($I_2$):
- Антисептик: 5%-ный спиртовой раствор иода («иодная настойка») и раствор Люголя (водный раствор иода в иодиде калия) применяются для дезинфекции кожи вокруг ран. Повидон-иод является более современным и менее раздражающим антисептиком.
Применение соединений иода:
- Медицина и здравоохранение:
- Профилактика ио дефицита: иодид калия ($KI$) или иодат калия ($KIO_3$) добавляют в поваренную соль (иодированная соль) для предотвращения заболеваний щитовидной железы (например, эндемического зоба).
- Рентгеноконтрастные вещества: иодсодержащие органические препараты вводят в организм для повышения контрастности изображений при рентгеновских исследованиях (например, компьютерной томографии).
- Радиофармпрепараты: радиоактивный изотоп иод-131 используется для диагностики и лечения заболеваний щитовидной железы.
- Техника и промышленность:
- Производство поляризационных пленок: используются в жидкокристаллических дисплеях (мониторы, экраны телефонов).
- Иодные (галогенные) лампы: пары иода добавляют в колбы ламп накаливания, что повышает их срок службы и световую отдачу.
- Химический анализ: иодометрия – метод количественного анализа.

Ответ: В медицине как антисептик (спиртовой раствор), для производства иодированной соли, в рентгенодиагностике, в галогенных лампах.

3. Степень окисления хлора увеличивается в ряду

1) $KClO_3$, $KCl$, $KClO$

2) $Cl_2O_7$, $KClO_3$, $KCl$

3) $KClO_4$, $KClO_3$, $KCl$

4) $NaCl$, $NaClO_3$, $NaClO_4$

5) $KCl$, $Cl_2$, $Cl_2O_7$

Ответ: и

Для решения этой задачи необходимо определить степень окисления (с.о.) хлора в каждом из представленных соединений и проверить, в каком ряду она последовательно увеличивается.

Основные правила для определения степени окисления:

• Сумма степеней окисления всех атомов в нейтральной молекуле равна нулю.
• Степень окисления атомов щелочных металлов (K, Na) в соединениях всегда равна $+1$.
• Степень окисления кислорода (O) в большинстве соединений (оксидах, солях кислородсодержащих кислот) равна $-2$.
• Степень окисления простого вещества (например, $Cl_2$) равна нулю.

Проанализируем каждый ряд соединений:

1) $KClO_3, KCl, KClO$

- В хлорате калия ($KClO_3$): с.о. калия $+1$, кислорода $-2$. Пусть с.о. хлора равна $x$. Тогда $(+1) + x + 3 \cdot (-2) = 0$, откуда $x - 5 = 0$, и $x = +5$.
- В хлориде калия ($KCl$): с.о. калия $+1$. Тогда $(+1) + x = 0$, и $x = -1$.
- В гипохлорите калия ($KClO$): с.о. калия $+1$, кислорода $-2$. Тогда $(+1) + x + (-2) = 0$, откуда $x - 1 = 0$, и $x = +1$.
Ряд степеней окисления хлора: $+5, -1, +1$. В этом ряду степень окисления не увеличивается.

2) $Cl_2O_7, KClO_3, KCl$

- В оксиде хлора(VII) ($Cl_2O_7$): с.о. кислорода $-2$. Тогда $2x + 7 \cdot (-2) = 0$, откуда $2x = 14$, и $x = +7$.
- В $KClO_3$ с.о. хлора равна $+5$ (см. п. 1).
- В $KCl$ с.о. хлора равна $-1$ (см. п. 1).
Ряд степеней окисления хлора: $+7, +5, -1$. В этом ряду степень окисления уменьшается.

3) $KClO_4, KClO_3, KCl$

- В перхлорате калия ($KClO_4$): с.о. калия $+1$, кислорода $-2$. Тогда $(+1) + x + 4 \cdot (-2) = 0$, откуда $x - 7 = 0$, и $x = +7$.
- В $KClO_3$ с.о. хлора равна $+5$ (см. п. 1).
- В $KCl$ с.о. хлора равна $-1$ (см. п. 1).
Ряд степеней окисления хлора: $+7, +5, -1$. В этом ряду степень окисления уменьшается.

4) $NaCl, NaClO_3, NaClO_4$

- В хлориде натрия ($NaCl$): с.о. натрия $+1$. Тогда $(+1) + x = 0$, и $x = -1$.
- В хлорате натрия ($NaClO_3$): с.о. натрия $+1$, кислорода $-2$. Тогда $(+1) + x + 3 \cdot (-2) = 0$, откуда $x - 5 = 0$, и $x = +5$.
- В перхлорате натрия ($NaClO_4$): с.о. натрия $+1$, кислорода $-2$. Тогда $(+1) + x + 4 \cdot (-2) = 0$, откуда $x - 7 = 0$, и $x = +7$.
Ряд степеней окисления хлора: $-1, +5, +7$. В этом ряду степень окисления увеличивается.

5) $KCl, Cl_2, Cl_2O_7$

- В $KCl$ с.о. хлора равна $-1$ (см. п. 1).
- В молекулярном хлоре ($Cl_2$), как в простом веществе, с.о. хлора равна $0$.
- В $Cl_2O_7$ с.о. хлора равна $+7$ (см. п. 2).
Ряд степеней окисления хлора: $-1, 0, +7$. В этом ряду степень окисления увеличивается.

Таким образом, степень окисления хлора увеличивается в рядах, указанных под номерами 4 и 5.

Ответ: 4 и 5.