Глава III. Неметаллы и их соединения. § 12. Соединения галогенов — с. 70
§ 12. Лабораторный опыт 32. Возьмите три пробирки. В первую налейте 2 мл раствора хлорида натрия, во вторую — 2 мл раствора бромида натрия, и в третью — 2 мл раствора иодида натрия. В каждую пробирку добавьте по 3—4 капли раствора нитрата серебра. Что наблюдаете?
Можно ли по цвету осадка определить, какой из галогенид-ионов находится в пробирке?
Наблюдения: во всех трёх пробирках выпадают осадки: в первой (NaCl) — белый творожистый осадок AgCl, во второй (NaBr) — светло-жёлтый осадок AgBr, в третьей (NaI) — жёлтый осадок AgI.
Уравнения реакций:
NaCl + AgNO₃ = AgCl↓ + NaNO₃; Ag⁺ + Cl⁻ = AgCl↓
NaBr + AgNO₃ = AgBr↓ + NaNO₃; Ag⁺ + Br⁻ = AgBr↓
NaI + AgNO₃ = AgI↓ + NaNO₃; Ag⁺ + I⁻ = AgI↓
Вывод: да, по цвету осадка можно определить галогенид-ион: белый — хлорид-ион, светло-жёлтый — бромид-ион, жёлтый — иодид-ион. Нитрат серебра — реагент на хлорид-, бромид- и иодид-ионы. Фторид серебра растворим в воде, поэтому фторид-ион так обнаружить нельзя: его определяют по белому осадку CaF₂ при добавлении растворимой соли кальция (Ca²⁺ + 2F⁻ = CaF₂↓).
Уравнения реакций:
NaCl + AgNO₃ = AgCl↓ + NaNO₃; Ag⁺ + Cl⁻ = AgCl↓
NaBr + AgNO₃ = AgBr↓ + NaNO₃; Ag⁺ + Br⁻ = AgBr↓
NaI + AgNO₃ = AgI↓ + NaNO₃; Ag⁺ + I⁻ = AgI↓
Вывод: да, по цвету осадка можно определить галогенид-ион: белый — хлорид-ион, светло-жёлтый — бромид-ион, жёлтый — иодид-ион. Нитрат серебра — реагент на хлорид-, бромид- и иодид-ионы. Фторид серебра растворим в воде, поэтому фторид-ион так обнаружить нельзя: его определяют по белому осадку CaF₂ при добавлении растворимой соли кальция (Ca²⁺ + 2F⁻ = CaF₂↓).
§ 12. Проверьте свои знания.
1. Как получают галогеноводороды в промышленности и лаборатории? Как изменяется скорость реакции синтеза галогеноводородов в зависимости от природы галогена?
1. Как получают галогеноводороды в промышленности и лаборатории? Как изменяется скорость реакции синтеза галогеноводородов в зависимости от природы галогена?
В промышленности хлороводород получают прямым синтезом из простых веществ: H₂ + Cl₂ = 2HCl (водород сжигают в атмосфере хлора).
В лаборатории галогеноводороды получают действием кислот на твёрдые галогениды при нагревании: фтороводород и хлороводород — действием концентрированной серной кислоты:
H₂SO₄(конц.) + NaCl(тв.) =(t) NaHSO₄ + HCl↑
CaF₂ + H₂SO₄(конц.) =(t) CaSO₄ + 2HF↑
Иодоводород и бромоводород получают действием концентрированной фосфорной кислоты (серная кислота — окислитель и окислила бы HI и HBr):
KI(тв.) + H₃PO₄(конц.) = KH₂PO₄ + HI↑
KBr(тв.) + H₃PO₄(конц.) = KH₂PO₄ + HBr↑
Скорость реакции синтеза уменьшается от фтора к иоду, так как уменьшается окислительная активность галогенов: фтор реагирует с водородом со взрывом даже в темноте, хлор — на свету или при поджигании, бром — при нагревании и медленно, иод — при сильном нагревании, реакция обратима и протекает не до конца.
В лаборатории галогеноводороды получают действием кислот на твёрдые галогениды при нагревании: фтороводород и хлороводород — действием концентрированной серной кислоты:
H₂SO₄(конц.) + NaCl(тв.) =(t) NaHSO₄ + HCl↑
CaF₂ + H₂SO₄(конц.) =(t) CaSO₄ + 2HF↑
Иодоводород и бромоводород получают действием концентрированной фосфорной кислоты (серная кислота — окислитель и окислила бы HI и HBr):
KI(тв.) + H₃PO₄(конц.) = KH₂PO₄ + HI↑
KBr(тв.) + H₃PO₄(конц.) = KH₂PO₄ + HBr↑
Скорость реакции синтеза уменьшается от фтора к иоду, так как уменьшается окислительная активность галогенов: фтор реагирует с водородом со взрывом даже в темноте, хлор — на свету или при поджигании, бром — при нагревании и медленно, иод — при сильном нагревании, реакция обратима и протекает не до конца.
§ 12. Проверьте свои знания.
2. Каков состав высших оксидов галогенов и какими свойствами они обладают?
Можно ли получить эти оксиды из простых веществ синтезом?
Высшие оксиды галогенов (кроме фтора: с кислородом он даёт лишь фторид кислорода OF₂, а не оксид) имеют состав Г₂O₇: Cl₂O₇, Br₂O₇ (для иода известен также более устойчивый оксид I₂O₅). Степень окисления галогена в них +7, равна номеру группы.
Это кислотные оксиды: им соответствуют сильные кислоты HClO₄ (хлорная), HBrO₄, HIO₄. Cl₂O₇ + H₂O = 2HClO₄. Оксиды — неустойчивые, сильные окислители, склонные к взрывному разложению.
Из простых веществ синтезом эти оксиды получить нельзя: галогены с кислородом непосредственно не взаимодействуют, оксиды образуются косвенным путём (например, Cl₂O₇ — обезвоживанием хлорной кислоты), так как они термодинамически неустойчивы.
Оговорка: данные по оксидам брома и иода приведены обобщённо, у иода основной устойчивый оксид — I₂O₅.
Это кислотные оксиды: им соответствуют сильные кислоты HClO₄ (хлорная), HBrO₄, HIO₄. Cl₂O₇ + H₂O = 2HClO₄. Оксиды — неустойчивые, сильные окислители, склонные к взрывному разложению.
Из простых веществ синтезом эти оксиды получить нельзя: галогены с кислородом непосредственно не взаимодействуют, оксиды образуются косвенным путём (например, Cl₂O₇ — обезвоживанием хлорной кислоты), так как они термодинамически неустойчивы.
Оговорка: данные по оксидам брома и иода приведены обобщённо, у иода основной устойчивый оксид — I₂O₅.
§ 12. Проверьте свои знания.
3. С помощью какого реагента можно распознать галогенид-ионы?
Какой ион является исключением?
Как его распознают?
Хлорид-, бромид- и иодид-ионы распознают с помощью раствора нитрата серебра AgNO₃: образуются нерастворимые галогениды серебра разного цвета:
Ag⁺ + Cl⁻ = AgCl↓ (белый творожистый осадок)
Ag⁺ + Br⁻ = AgBr↓ (светло-жёлтый осадок)
Ag⁺ + I⁻ = AgI↓ (жёлтый осадок)
Исключение — фторид-ион: фторид серебра AgF растворим в воде, осадка с нитратом серебра нет. Фторид-ион распознают другим реагентом — раствором растворимой соли кальция, например CaCl₂; выпадает белый осадок фторида кальция:
Ca²⁺ + 2F⁻ = CaF₂↓
Ag⁺ + Cl⁻ = AgCl↓ (белый творожистый осадок)
Ag⁺ + Br⁻ = AgBr↓ (светло-жёлтый осадок)
Ag⁺ + I⁻ = AgI↓ (жёлтый осадок)
Исключение — фторид-ион: фторид серебра AgF растворим в воде, осадка с нитратом серебра нет. Фторид-ион распознают другим реагентом — раствором растворимой соли кальция, например CaCl₂; выпадает белый осадок фторида кальция:
Ca²⁺ + 2F⁻ = CaF₂↓