Опорный конспект для подготовки к ЕГЭ "Галогены"

Галогены – 7 А группа (F, CL, Br, I,At).

1.Строение – ns²np⁵, F наиболее электроотрицательный, его степень окисления – 0, - 1, остальные галогены имеют положительную – 0, - 1, + 1, +3, + 5, + 7, т.к. у элементов есть  d – подуровень.

2.Физические свойства:

F₂ – cветло – жёлтый, с запахом, с водой реагирует ниже 0, tпл = -220⁰, tкип = -183⁰;

CI₂ – жёлто – зелёный газ, с удушливым запахом, tпл = - 101⁰, tкип = - 34⁰; растворяется в воде

CI₂ + H₂O = HCI + HCIO, HCIO – хлорноватистая разлагается с выделением O₂,

2CI₂ + 2H₂O = 4HCI + O₂ (раствор CI₂ – хлорная вода, раствор Br₂ – бромная вода).

Br₂ – тёмно – красная, летучая жидкость, tпл = - 7, tкип = + 60, реагирует с водой аналогично хлору, но менее активно.

I₂ – фиолетово – чёрные с металлическим блеском кристаллы, tпл + 113,5⁰, tкип = + 184⁰, характерна возгонка – переход из твёрдого состояния в газообразное, минуя жидкое, йод плохо растворим в воде. Галогены – ядовитые вещества.

3.Распространение в природе: в природе наиболее распространены хлориды и бромиды, астат встречается в продуктах распада радиоактивных элементов.

4.Химические свойства: окислительная активность убывает от фтора – хлора – брома – йода.

1). Более активные галогены вытесняют менее активные из галогеноводородных кислот и их солей. 

F₂ вытесняет CI₂, Br₂, I₂.

CI₂ вытесняет из галогеноводородных кислот и солей Br₂ , I₂.

CI₂ + 2HBr =2HCI + Br₂

CI₂ + 2KI = 2KCI + I₂

Br₂ вытесняет только I₂

Галогены с более сильной окислительной способностью могут окислить галоген -   менее сильные окислители:  Br₂ +5CI₂ +12KOH = 2KBrO₃ + 10KCI +6H₂O

Галогены вступают в реакцию между собой: СI₂ + I₂ = 2ICI

2). C металлами образуют галогениды.

Фтор реагирует с металлами при обычных условиях, но иногда на поверхности образуется фторидная  малорастворимая плёнка, поэтому реакция  не протекает, медь и никель устойчивы к фтору.

Хлор активно реагирует с металлами, с медью – при комнатной температуре в присутствии влаги:

Cu + CI₂ = CuCI₂ ,

 с золотом – при температуре   3CI₂ + 2Au = 2AuCI₃ ,

 с железом и хромом при  нагревании -  t = 1000   2Fe + 3CI₂ = 2FeCI₃   

                                                                                      2Cr + 3CI₂ = 2CrCI₃

3).Взаимодействие с неметаллами:  галогены реагируют с водородом, фосфором, серой и  другими неметаллами, продукты зависят от температуры, аллотропных модификаций и  количества  вещества.

Фтор – «всёсъедающий», реагирует с неметаллами на холоду, а  со взрывом, при температуре с хлором, криптоном, ксеноном:  F₂ + Xe =XeF₂

Хлор не взаимодействует с кислородом, азотом и благородными газами.

2P + 3CI_2(НЕД) = 2PCI₃  или   2P + 5CI_2(ИЗБ) = 2PCI₅

S +CI₂ = SCI₂                или   2S + CI₂ = S₂CI₂

H₂ +CI₂ = 2HCI  (образование хлороводорода ускоряется на свету, происходит радикальный механизм реакции)

H₂ +I₂ = 2HI – реакция обратима

I₂ + Fe = FeI₂                                          I₂ +S – реакция  не происходит

4). Взаимодействие с водой:

При обычных условиях с водой взаимодействует только F₂.

F₂ + H₂O = HF + O (атомарный кислород обладает высокой химической активностью),

Образуется смесь веществ – O₂, O₃, OF₂ – фторид кислорода.

Частично с водой реагирует CI₂ и Br₂, но равновесие сильно смещено влево, поэтому иногда реакциями пренебрегают, считая раствор CI₂ – хлорной водой, а раствор Br₂ – бромной водой:

CI₂ + H₂O =HCIO + HCI                        Br₂ + H₂O =HBrO + HBr     

5). Взаимодействие с водными растворами щелочей.

CI₂ + 2KOH = KCI +KCIO + H₂O         KCIO + CO₂ + H₂O = KHCO₃ +HCIO

KCIO – гипохлорит калия, разлагается, применятся для отбеливания бумаги и ткани.

3 CI₂ + 6KOH ₌ ^t  5KCI + KCIO₃+ H₂O

CI₂ + Ca(OH)₂ = CaOCI₂ + H₂O        

 CaOCI₂ – хлорная известь, CaCI^-1(OCI⁺¹) – хлорид – гипохлорит кальция (смешанная соль)

CaCI^-1(OCI⁺¹) +CO₂ + H₂O = CaCO₃ +CaCI₂ +2HCIO

HCIO – хлорноватистая кислота слабее угольной, вытесняется из солей.

CaOCI₂ +2HCI = CaCI₂ + CI₂ + H₂O

2F₂ +2NaOH = 2NaF + H₂O +OF₂

 OF₂ – газ, с резким запахом, ядовит, сильный окислитель, применяется в ракетном топливе.

6). Взаимодействие с кислотами.

H₂S + Гaл₂ = HГaл + S      (кроме F₂)

H₂SO₃ + Гaл₂ + H₂O = 2 HГaл + H₂SO₄      (кроме F₂).

5. Получение галогенов.

А) в промышленности:

F₂ – получают при электролизе расплава солей  CaF₂, KHF₂

CI₂ – получают при электролизе раствора NaCI, Br₂, I₂ – при электролизе растворов солей.

Б)  в лаборатории - действием сильных окислителей (MnO₂, KMnO₄, K₂Cr₂O₇) на кислоты, чтобы получить CI₂ – действуют HCI, Br₂ – HBr, I₂ – HI.

4HCI + MnO₂ = CI₂ + MnCI₂ +2H₂O

16HCI +2 KMnO₄ = 5CI₂ + 2MnCI₂ + 2KCI +8H₂O

14HCI + K₂Cr₂O₇ = 3CI₂ + 2CrCI₃ + 2KCI + 7H₂O