Взаимодействие галогенидов с бромной водой

Взаимодействие галогенов с веществами

Рис. Схемы строения атомов и ионов серы и хлора

При взаимодействии свободных галогенов со сложными веществами они также ведут себя как окислители, например при взаимодействии с водой. Вначале галоген растворяется в воде с образованием соответственно хлорной, бромной или йодной воды (Cl2aq, Br2aq или I2aq), а затем постепенно между водой и галогеном начинается реакция;

Галогены с водой

Взаимодействие хлора с водой выражается конечным уравнением
Сl2 + H2O = 2НСl + [О]
Однако эта реакция не сразу протекает до образования конечных продуктов. На первой стадии процесса образуются две кислоты — соляная НСl и хлорноватистая НСlO:

Затем происходит разложение хлорноватистой кислоты:

Образованием атомарного кислорода объясняют в значительной мере окисляющее действие хлора, которое он оказывает на микроорганизмы, находящиеся в воде, вследствие чего они погибают. Выделение атомарного кислорода объясняет также отбеливающее действие хлора, которое он оказывает на предварительно увлажненные органические вещества. Органические красители, помещенные в хлорную воду, обесцвечиваются. Лакмус, который при наличии соляной кислоты должен окрашиваться в розовый цвет, в хлорной воде, где в небольших количествах присутствует соляная кислота, не приобретает характерной для него в кислоте окраски, а полностью теряет ее. Это объясняется наличием атомарного кислорода, который оказывает на лакмус окисляющее действие.

Аналогично реагируют с водой и другие галогены: бром и иод — более медленно, фтор — значительно быстрее и энергичнее.
Пары воды горят во фторе, а стадии образования кислородной кислоты у фтора нет, либо такая кислота не существует.
Галогены реагируют и с органическими веществами. Например, если внести в атмосферу хлора бумажку, смоченную скипидаром (органическое вещество, состоящее из водорода и углерода), то можно заметить выделение большого количества сажи и ощутить запах хлористого водорода. Иногда скипидар даже самовоспламеняется в хлоре. Хлор вытесняет углерод из соединения с водородом и образует хлористый водород, а углерод выделяется в виде сажи в свободном состоянии.

Все галогены энергично взаимодействуют с каучуком и резиной. По этой причине при работе с галогенами стараются не использовать в приборах резиновых деталей.
Среди реакций с органическими веществами важно от-метить реакцию иода с крахмалом, который синеет при наличии в растворе даже незначительного количества свободного иода. Реакция очень чувствительная и является качественной реакцией на иод.

Особый интерес представляют окислительно-восстановительные реакции галогенов, происходящие между свободным галогеном и солью другого галогена. Например, если взять раствор какого-либо бромида и смешать с хлорной водой, то бесцветный раствор мгновенно окрашивается в желтый цвет. При взбалтывании с бензолом характерная окраска бензольного кольца указывает на наличие свободного брома. Это объясняется тем, что хлор как более активный галоген окисляет бром, вытесняя его из соли по уравнению:

2КВr + Cl2 = 2КСl + Вr2

Естественно, что свободный галоген должен обладать большей окислительной активностью, чем галоген, входящий в состав соли поэтому возможны реакции между иодидом и бромом, иодидом и хлором, бромидом и хлором.
Некоторые из этих реакций находят применение в технике. Например, наиболее дешевым способом получения брома является вытеснение его хлором из солей, часто из бромида магния:
MgBr2 + Сl2 = MgCl2 + Вr2

■ 17. Докажите, составив электронный баланс, что взаимодействие галогенов с водой и с солями других галогенов является окислительно-восстановительными реакциями, и объясните, почему хлорная вода обладает обеззараживающим действием. (См. Ответ)

Окислительное действие галогенов проявляется и при реакциях с другими сложными веществами. Например, если через бромную воду пропускать сероводород, то очень скоро бромная вода обесцветится и образовавшаяся жидкость помутнеет вследствие восстановления Вr0 до Вr -1 и окисления S -2 до S 0 .
Иод довольно легко окисляет серу в степени окисления +4, например в Na2SO3, до S +6 . Схема реакции:
Na2SO3 + I2 → Na2SO4 + HI

■ 18. Составьте уравнения окислительно-восстановительных реакций между бромом и сероводородом, а также между иодом и сульфитом натрия. (См. Ответ)

19. Составьте и заполните таблицу:

Источник

Галогены

Галогены (греч. hals — соль + genes — рождающий) — химические элементы VIIa группы: F, Cl, Br, I, At. Реагируют с большинством других элементов и органических соединений.

Галогены широко распространены в природе. Их химическая активность падает от фтора к астату.

Общая характеристика элементов VIIa группы

От F к At (сверху вниз в периодической таблице) происходит увеличение: атомного радиуса, металлических, основных, восстановительных свойств. Уменьшается электроотрицательность, энергия ионизация, сродство к электрону.

Все галогены относятся к неметаллам, являются сильными окислителями.

Электронные конфигурации у данных элементов схожи, так как они находятся в одной группе (главной подгруппе!), общая формула ns 2 np 5 :

• F — 2s 2 2p 5
• Cl — 3s 2 3p 5
• Br — 4s 2 4p 5
• I — 5s 2 5p 5
• At — 6s 2 6p 5

Для галогенов характерны нечетные степени окисления: -1, +1, +3, +5, +7. Это связано с электронной конфигурацией атомов в возбужденном состоянии.

Природные соединения

• NaCl — галит (каменная соль)
• CaF₂ — флюорит, плавиковый шпат
• NaCl*KCl — сильвинит
• 3Ca₃(PO₄)₂*CaF₂ — фторапатит
• MgCl₂*6H₂O — бишофит
• KCl*MgCl₂*6H₂O — карналлит

Простые вещества — F₂, Cl₂, Br₂, I₂

Галогены в чистом виде можно получить путем электролиза водных растворов и расплавов их солей. Например, хлор в промышленности получают электролизом водного раствора хлорида натрия.

Электролизом расплава гидрофторида калия KHF₂ в безводной плавиковой кислоте — HF — был впервые получен фтор.

Более активные галогены способны вытеснять менее активные. Активность галогенов убывает: F → Cl → Br → I.

В лабораторных условиях галогены могут быть получены следующими реакциями.

Реакции с металлами

Для галогенов характерна высокая реакционная способность. Фтор реагирует со всеми металлами без исключения, некоторые из них в атмосфере фтора самовоспламеняются.

Реакции с неметаллами

Хлор, как и фтор, химически весьма активен. Не реагирует только с кислородом, азотом и благородными газами.

F₂ + H₂ → HF (в темноте со взрывом)

Галогены вступают в реакцию друг с другом. Чтобы определить степени окисления в получающихся соединениях, вспомните электроотрицательность 😉

Br₂ + F₂ → BrF (фтор более электроотрицателен, чем бром — F — )

Br₂ + I₂ → IBr₃ (бром более электроотрицателен, чем йод — Br — )

Реакции с водой

Реакция фтора с водой протекает очень энергично, носит взрывной характер.

Хлор реагирует с водой обратимо, образуя хлорную воду — смесь хлорноватистой и соляной кислоты. Бром вступает в те же реакции, что и хлор.

Замечу, что активность йода существенно ниже, чем у остальных галогенов. С неметаллами йод почти не реагирует, а с металлами — только при нагревании.

Реакции с щелочами

Cl₂ + NaOH → NaCl + NaClO + H₂O

Галогены способны вытеснять друг друга из солей. Более активные вытесняют менее активные.

KBr + I₂ ⇸ (реакция не идет, так как йод менее активен, чем бром)

Галогеноводороды

Соединения, образованные из галогенов и водорода. К галогеноводородам относятся следующие вещества:

• HF — фтороводород (газ), фтороводородная (плавиковая) кислота (жидкость)
• HCl — хлороводород (газ), соляная кислота (жидкость)
• HBr — бромоводород, бромоводородная кислота
• HI — йодоводород, йодоводородная кислота
• HAt — астатоводород, астатоводородная кислота

При н.у. HCl, HBr, HI — газы, хорошо растворимые в воде.

В промышленности применяют получение прямым методом: реакцией водорода с галогенами.

В лабораторных условиях галогеноводороды можно получить в реакциях обмена между галогенсодержащими солями и сильными кислотами.

HF — является слабой кислотой, HCl, HBr, HI — сильные кислоты. Металлы, стоящие в ряду напряжений до водорода, способны вытеснить водород из кислоты.

Галогеноводороды реагируют с основными, амфотерными оксидами и основаниями с образованием соответствующих солей.

KOH + HCl → KCl + H₂O (реакция нейтрализации)

Реакции протекают в тех случаях, если в результате выпадает осадок, выделяется газ или образуется слабый электролит (вода).

В некоторых реакциях проявляют себя как сильные восстановители, особенно HI.

В целом взаимодействие галогеноводородов с оксидами неметаллов нехарактерно. В этой связи важно выделить реакцию SiO₂ с плавиковой кислотой.

© Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2021

Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.

Источник

Галогены

Галогены — это элементы седьмой группы главной подгруппы таблицы Менделеева.

Фтор, хлор, бром, йод, астат.

Низшая степень окисления галогенов -1, высшая + 7. Фтор проявляет во всех своих соединениях степень окисления -1, так как самый электроотрицательный.

Химические свойства

Галогены — очень активные неметаллы. Самый активный — фтор, активность уменьшается вниз по группе.

Взаимодействие с водой

Хлор и бром реагирует с водой по типу диспропорционирования.

Не помнишь кислоты? смотри тут !:)

Йод в связи с малой активностью с водой практически не реагирует.

Фтор реагирует с водой иначе, так как фтор проявляет в своих соединениях только одну степень окисления -1.

На ЕГЭ и ОГЭ Вам не придется писать реакцию фтора с кислородом, однако для тестовых вопросов Вы должны о ней знать.

Взаимодействие с неметаллами

Взаимодействие с кислородом

Галогены не реагируют с кислородом, кроме фтора.

Фтор реагирует с кислородом, но образуется не оксид, а фторид, так как фтор обладает большей электроотрицательностью.

Взаимодействие с серой

Фтор реагирует с серой при комнатной температуре с образованием гексафторида серы.

Гексафторид серы понижает тембр голоса 🙂

Хлор и бром реагирует с серой с образованием соединений содержащих связь

Взаимодействие с галогенами

Галогены реагируют друг с другом 😉
Кто более электроотрицателен, тот и будет в степени окисления-1.

Взаимодействие с фосфором

Галогены реагируют с фосфором образуя галогениды фосфора (III) и фосфора (V).

Образовавшиеся галогениды используют в органическом синтезе для получения галогенпроизводных.

Взаимодействие с водородом

Фтор реагирует с водородом со взрывом даже при очень низкой температуре.

При взаимодействии галогенов с водородом образуются газообразные соединения, если их пропустить через воду, то получатся растворы кислот: плавиковой (HF), соляной (HCl), бромоводородной (HBr), йодоводородной (HI).

Плавиковая кислота является слабой, остальные кислоты — сильными, сила кислот возрастает к йодоводородной.

Взаимодействие с металлами

Галогены бурно реагируют с металлами.

Для ЕГЭ необходимо запомнить несколько моментов:

С железом фтор, хлор и бром реагируют с образованием соединений железа в валентности III.

Но с йодом образуется иодид железа (II).

Для меди ситуация похожа. С медью фтор, хлор и бром реагируют с образованием соединений меди в валентности II.

Но с йодом образуется иодид меди (I).

Взаимодействие со щелочами

Галогены (кроме фтора) вступают в реакцию диспропорционирования со щелочами.

МЕГА ВАЖНО ЗАПОМНИТЬ ДЛЯ ЭКЗАМЕНА!

С холодным и горячим раствором щелочи реакция идет по разному!

Фтор реагирует со щелочами, но не диспропорционирует.

Взаимодействие с кислотами

Галогены не реагирует с кислотами, однако йод вступает в окислительно-восстановительную реакцию с азотной кислотой.

Взаимодействие с солями

Галогены способны заместить своих собратьев (более активный галоген замещает менее активный; активность увеличивается вверх по группе )

Также галогены способны заместить серу из сульфидов.

Галогены реагируют с галогенидами металлов, если металл может повысить свою степень окисления.

Взаимодействие с оксидами

Галогены могут реагировать с некоторыми оксидами, например:

Фосген использовался в Первую мировую войну как боевое отравляющее вещество.Обладает удушающим действием. Смертельная концентрация 0,01 — 0,03 мг/л (15 минут). Антидота не существует. Защита от фосгена — противогаз.

Взаимодействие с аммиаком

Хлор реагирует с аммиаком следующим образом:

Эту реакцию нужно запомнить для экзамена.

А вот йод образует более интересное соединение — нитрид йода (III), для ЕГЭ эту реакцию знать не нужно, но круто же!

Взаимодействие с органическими веществами

Галогены широко используются в органическом синтезе.

Реакции галогенирования делятся на два типа: замещения и присоединения. Ниже перечислены реакции, которые необходимо знать для ЕГЭ.

Замещение характерно для алканов, устойчивых циклоалканов, алкенов (при нагревании, реакция Львова), бензола (в присутствии катализатора),гомологов бензола (на свету, в присутствии катализатора), предельных карбоновых кислот (в присутствии красного фосфора), фенола, анилина.

Присоединение характерно для алкенов, алкинов, алкадиенов, неустойчивых циклоалканов, циклоалкенов, бензола (на свету), стирола.

Реакцию с бромной водой используют для идентификации непредельных органических веществ (кроме аренов), фенола и анилина. Непредельные органические вещества обесцвечивают бромную воду, а фенол и анилин образуют с бромной водой осадок белого цвета.

Источник