Номер 1, страница 68 - гдз по химии 9 класс учебник Рудзитис, Фельдман

Глава 4. Кислород и сера. Параграф 19. Сероводород. Сульфиды. Вопросы в начале параграфа - номер 1, страница 68.

Условие.

● Какими свойствами обладают водные растворы галогеноводородов?

Решение.

Решение 2.

Водные растворы галогеноводородов ($HF$, $HCl$, $HBr$, $HI$) — это галогеноводородные кислоты: фтороводородная (плавиковая), хлороводородная (соляная), бромоводородная и иодоводородная. Их ключевые свойства следующие:

1. Кислотные свойства и сила кислот

• Все растворы являются кислотами, так как галогеноводороды ($HX$) при растворении в воде диссоциируют (ионизируются) с образованием катиона водорода (в виде иона гидроксония $H_3O^+$) и аниона галогена ($X^-$):

  $HX + H_2O \rightleftharpoons H_3O^+ + X^-$

• Сила кислот заметно различается и возрастает вниз по группе в периодической системе: $HF \ll HCl < HBr < HI$.

  • Фтороводородная (плавиковая) кислота ($HF$) — является слабой кислотой. Это обусловлено очень высокой энергией связи $H–F$ и образованием прочных водородных связей, что затрудняет диссоциацию.

  • Соляная ($HCl$), бромоводородная ($HBr$) и иодоводородная ($HI$) кислоты — сильные кислоты, которые в водных растворах диссоциируют практически полностью. Усиление их силы в ряду $HCl-HBr-HI$ связано с уменьшением энергии связи $H–X$, что облегчает отщепление протона.

2. Общие химические свойства, характерные для кислот

Как кислоты, они проявляют все типичные для этого класса соединений свойства:

• Реагируют с активными металлами (стоящими в ряду напряжений до водорода), образуя соль и выделяя водород:

  $Mg + 2HCl \rightarrow MgCl_2 + H_2 \uparrow$

• Вступают в реакцию с основными и амфотерными оксидами с образованием соли и воды:

  $Fe_2O_3 + 6HBr \rightarrow 2FeBr_3 + 3H_2O$

• Нейтрализуются основаниями (как растворимыми, так и нерастворимыми) с образованием соли и воды:

  $2HI + Cu(OH)_2 \rightarrow CuI_2 + 2H_2O$

• Реагируют с солями более слабых кислот, вытесняя их:

  $2HCl + CaCO_3 \rightarrow CaCl_2 + H_2O + CO_2 \uparrow$

3. Специфические свойства

• Особые свойства плавиковой кислоты ($HF$). Уникальным свойством плавиковой кислоты является её способность реагировать с диоксидом кремния ($SiO_2$) и силикатами, которые являются основой стекла. Это свойство используется для химического травления и матирования стекла.

  $SiO_2 + 4HF \rightarrow SiF_4 \uparrow + 2H_2O$

  По этой причине плавиковую кислоту хранят в полимерной (например, тефлоновой или полиэтиленовой) таре, а не в стеклянной.

• Окислительно-восстановительные свойства. Эти свойства определяются восстановительной активностью галогенид-ионов ($X^-$), которая усиливается в ряду: $F^- < Cl^- < Br^- < I^-$.

  Ион $F^-$ не проявляет восстановительных свойств в растворах.

  Ион $Cl^-$ может быть окислен до свободного хлора $Cl_2$ только сильными окислителями ($KMnO_4, MnO_2, K_2Cr_2O_7$) в концентрированном растворе и при нагревании.

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

  Ионы $Br^-$ и $I^-$ являются сильными восстановителями и легко окисляются до свободных $Br_2$ и $I_2$ многими окислителями, включая хлор.

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

  Иодоводородная кислота ($HI$) настолько сильный восстановитель, что медленно окисляется даже кислородом воздуха, поэтому её растворы со временем темнеют из-за образования иода.

  $4HI + O_2 \rightarrow 2I_2 + 2H_2O$

Ответ: Водные растворы галогеноводородов являются кислотами, сила которых возрастает от $HF$ к $HI$. Они обладают всеми общими свойствами кислот (взаимодействие с металлами, оксидами, основаниями, солями). Кроме того, они имеют специфические свойства: плавиковая кислота ($HF$) уникальна своей способностью разрушать стекло, а восстановительная способность растворов увеличивается в ряду $HCl < HBr < HI$ из-за усиления восстановительных свойств галогенид-ионов.