Номер 2, страница 55 - гдз по химии 9 класс учебник Рудзитис, Фельдман

Глава 3. Галогены. Параграф 14. Хлороводород: получение и свойства. Подумай, ответь, выполни... - номер 2, страница 55.

Условие.

2. Охарактеризуйте физические и химические свойства хлороводорода и поясните, для каких целей этот газ используется.

Решение.

Решение 2.

Физические свойства хлороводорода

Хлороводород (химическая формула $HCl$) — это при нормальных условиях бесцветный газ с резким, удушливым запахом. Во влажном воздухе он «дымит», образуя мельчайшие капельки соляной кислоты из-за высокой гигроскопичности. Газ примерно в 1,26 раза тяжелее воздуха (молярная масса $HCl$ составляет 36,46 г/моль, а средняя молярная масса воздуха ~29 г/моль). Хлороводород чрезвычайно хорошо растворим в воде: при 0 °C в 1 объеме воды может раствориться до 500 объемов газообразного $HCl$. Этот процесс сильно экзотермичен (сопровождается выделением большого количества тепла) и приводит к образованию сильной соляной кислоты. Температура кипения хлороводорода составляет –85,05 °C, а температура плавления — –114,22 °C. Газ токсичен, при вдыхании вызывает сильное раздражение и химические ожоги дыхательных путей и слизистых оболочек.

Ответ: Хлороводород — бесцветный токсичный газ с резким запахом, тяжелее воздуха, чрезвычайно хорошо растворим в воде с образованием соляной кислоты.

Химические свойства хлороводорода

Хлороводород является термически устойчивым соединением. Его распад на простые вещества ($H_2$ и $Cl_2$) становится заметным лишь при температурах выше 1500 °C.

$2HCl \rightleftharpoons H_2 + Cl_2$

1. Свойства водного раствора (соляной кислоты). При растворении в воде $HCl$ полностью ионизируется, образуя соляную кислоту — одну из самых сильных неорганических кислот.

$HCl + H_2O \rightarrow H_3O^+ + Cl^-$

Соляная кислота проявляет все типичные свойства сильных кислот:

- реагирует с металлами, стоящими в электрохимическом ряду напряжений до водорода:

$Zn + 2HCl \rightarrow ZnCl_2 + H_2 \uparrow$

- реагирует с основными и амфотерными оксидами:

$Fe_2O_3 + 6HCl \rightarrow 2FeCl_3 + 3H_2O$

- вступает в реакции нейтрализации с основаниями и амфотерными гидроксидами:

$KOH + HCl \rightarrow KCl + H_2O$

- реагирует с солями более слабых или летучих кислот:

$Na_2CO_3 + 2HCl \rightarrow 2NaCl + H_2O + CO_2 \uparrow$

2. Реакции газообразного $HCl$. Газообразный хлороводород энергично реагирует с аммиаком, образуя твердый хлорид аммония в виде густого белого дыма.

$HCl_{(г)} + NH_{3(г)} \rightarrow NH_4Cl_{(тв)}$

3. Окислительно-восстановительные свойства. Атом хлора в $HCl$ имеет степень окисления -1 и может быть окислен сильными окислителями (например, перманганатом калия, диоксидом марганца, хлоратом калия) до молекулярного хлора $Cl_2$. Эта реакция является лабораторным способом получения хлора.

$MnO_2 + 4HCl_{(конц.)} \xrightarrow{t} MnCl_2 + Cl_2 \uparrow + 2H_2O$

Ответ: Хлороводород — химически активное вещество. Его водный раствор (соляная кислота) является сильной кислотой и проявляет все её свойства. Газообразный $HCl$ реагирует с аммиаком. Может выступать в роли восстановителя, окисляясь сильными окислителями до свободного хлора.

Применение хлороводорода

Газообразный хлороводород является важным продуктом химической промышленности и используется в различных целях:

• Производство соляной кислоты: Основная часть производимого $HCl$ растворяется в воде для получения соляной кислоты, которая широко используется для очистки металлов от ржавчины и окалины (травление), в гидрометаллургии, для кислотной обработки скважин.
• Органический синтез: Хлороводород используется для производства хлорорганических соединений. Важнейшими из них являются винилхлорид (мономер для получения поливинилхлорида, ПВХ) и различные хлорпроизводные каучуков.
• Производство неорганических веществ: Используется для синтеза хлоридов металлов, например, хлорида железа(III) ($FeCl_3$), используемого для очистки воды, или хлорида цинка ($ZnCl_2$), применяемого в качестве флюса для пайки.
• Электронная промышленность: Применяется для травления полупроводниковых кристаллов и кремниевых подложек при производстве микросхем.
• Медицина и пищевая промышленность: Соляная кислота, полученная из $HCl$, используется в медицине (входит в состав желудочного сока, применяется в некоторых препаратах) и как пищевая добавка-регулятор кислотности (E507).

Ответ: Хлороводород в основном применяется для производства соляной кислоты, в органическом и неорганическом синтезе (в частности, для получения пластмасс и хлоридов), для очистки металлов и в электронной промышленности.