Номер 8, страница 51 - гдз по химии 9 класс сборник задач и упражнений Габриелян, Тригубчак

Упражнения и задачи для самостоятельного решения. 6. Галогены и их соединения - номер 8, страница 51.

Условие.

8. Сравните силу иодоводородной и фтороводородной кислот, объясните причину различия.

Решение.

Решение 2.

Решение

Сила кислот определяется их способностью диссоциировать (распадаться на ионы) в водном растворе с образованием катионов водорода $H^+$. Сравним иодоводородную ($HI$) и фтороводородную ($HF$) кислоты.

Иодоводородная кислота ($HI$) является сильной кислотой, она практически полностью диссоциирует в воде. Фтороводородная (плавиковая) кислота ($HF$) является слабой кислотой, ее диссоциация в воде незначительна и обратима. Таким образом, иодоводородная кислота значительно сильнее фтороводородной.

Процесс диссоциации галогеноводородных кислот можно записать в общем виде: $HX \rightleftharpoons H^+ + X^-$

Причина такого различия в силе кислот в ряду $HF - HCl - HBr - HI$ заключается в изменении двух основных факторов при движении по группе галогенов сверху вниз:

1. Энергия (прочность) связи $H-X$ (где $X$ — атом галогена). Это главный фактор. Атомы галогенов (фтор $F$, хлор $Cl$, бром $Br$, иод $I$) расположены в одной группе периодической системы. При движении сверху вниз по группе радиус атомов увеличивается. Следовательно, увеличивается и длина связи $H-X$. Чем длиннее связь, тем она менее прочная и тем меньше энергии требуется для ее разрыва.

• Связь $H-F$ очень короткая и прочная (энергия связи ~567 кДж/моль). Для ее разрыва требуется много энергии, поэтому молекула $HF$ диссоциирует с трудом.
• Связь $H-I$ значительно длиннее и слабее (энергия связи ~299 кДж/моль). Она легко разрывается в водном растворе, и кислота $HI$ почти полностью диссоциирует.

2. Стабильность аниона $X^-$. После отрыва протона $H^+$ образуется анион галогена ($F^-, Cl^-, Br^-, I^-$). Чем стабильнее этот анион, тем охотнее кислота отдает протон, и, следовательно, тем она сильнее. Стабильность аниона растет с увеличением его размера, так как отрицательный заряд "размазывается" по большему объему, что снижает плотность заряда. Иодид-ион $I^-$ имеет самый большой радиус, он наиболее стабилен из всех галогенид-ионов. Фторид-ион $F^-$ самый маленький и наименее стабильный.

Таким образом, несмотря на то, что фтор — самый электроотрицательный элемент и связь $H-F$ наиболее полярна, решающим фактором оказывается низкая энергия связи $H-I$ и высокая стабильность иодид-иона, что делает иодоводородную кислоту одной из самых сильных.

Ответ: Иодоводородная кислота ($HI$) значительно сильнее фтороводородной кислоты ($HF$). Причина заключается в том, что при движении по группе галогенов от фтора к иоду атомный радиус увеличивается, что приводит к ослаблению связи водород-галоген. Связь $H-I$ намного слабее связи $H-F$, поэтому иодоводородная кислота диссоциирует в водном растворе гораздо легче, чем фтороводородная.