ХЛОР, БРІМ, ІОД - ЕЛЕМЕНТИ, ПРОСТІ РЕЧОВИНИ
І МІЖГАЛОГЕННІ СПОЛУКИ
151. Виходячи з положення в періодичній системі та електронної будови атомів, опишіть загальні властивості хлору, брому та йоду: 1) валентні можливості, 2) ступеня окислення в сполуках, 3) закономірності зміни металевих та неметалічних властивостей, 4) склад: а) молекул простих речовин; б) сполук з воднем та металами; в) оксидів та гідроксидів; г) сполук між собою.
152. Чому дорівнює енергія зв'язку в молекулах галогенів і чому вона зменшується в ряді Cl2 – Br2 – I2 – At2? Поясніть утворення цих молекул методом НД; визначте кратність хімічного зв'язку. Чи є в цих молекулах додаткова донорно-акцепторна взаємодія, яка зміцнює основний зв'язок? Якщо є, як воно називається?
153. Як і чому змінюються агрегатний стан, температура плавлення та кипіння у ряді F2 - Cl2 - Br2 - I2 - At2?
154. Чому хлор, бром та йод добре розчиняються в органічних розчинниках і погано розчиняються у воді? Знайдіть у довідниках розчинність хлору у воді при 20 ºC та обчисліть масову частку хлору у хлорній воді, приймаючи її щільність рівної щільності чистої води. Такий самий розрахунок проведіть для бромної води.
155. Розчинність хлору у воді (в г на 100 г H2О) дорівнює 0,73 при 20 ºC та 0,46 при 40 ºC. Який обсяг хлору, наведений до н.у., виділиться з одного м 3 води, насиченої хлором при 20 ºС, при нагріванні до 40 ºС? Чому розчинність газів у воді при нагріванні зменшується?
156. Поясніть погану розчинність йоду у воді та хорошу розчинність у багатьох органічних розчинниках (бензолі, сірковуглецю, ацетоні та ін.). Чому розчинність йоду у воді збільшується, якщо в ній міститься розчинений йодид калію чи натрію?
157. З'єднання КІ3,що утворюється при змішуванні йоду з водним розчином йодиду калію, вважається комплексним. Що є у цьому поєднанні комплексоутворювачем, лігандами, внутрішньою сферою та зовнішньою сферою? Чому рівні заряди комплексоутворювача, внутрішньої сфери та координаційне число комплексоутворювача?
158. Обчисліть енергію Гіббса та константу рівноваги при 1000 К реакцій атомізації молекул Cl2, Br2 та I2 і зробіть висновок про міцність цих молекул. Дані для обчислень:
159. Ступінь термічної дисоціації (атомізації) молекул хлору, брому та йоду при 1000 К і стандартному тиску дорівнює 3,5 10 -4 , 2,3 10 -3 і 2,8 10 -2 відповідно. Обчисліть константи рівноваги цих процесів та зробіть висновок про міцність зв'язків у молекулах галогенів.
160. Обчисліть термодинамічні параметри реакцій хлору, брому та йоду з воднем. Які з них за стандартних умов необоротні, а яка є оборотною реакцією? Для оборотної реакції обчисліть температуру, коли константа рівноваги дорівнює одиниці.
161. Опишіть кінетику та механізм реакцій хлору, брому та йоду з воднем. Яка (або які) з них є простою, складною чи ланцюговою? Яку реакцію зазвичай проводять у присутності каталізатора? Для реакції йоду з воднем обчисліть енергію активації, якщо константа її швидкості за 637 К дорівнює 2,2∙10 –4 , а за 973 К – 8,33.
162. Опишіть ланцюговий механізм реакції хлору з воднем та його зовнішній прояв. Яке практичне значення має ця реакція? Наведіть приклади інших реакцій, що протікають за таким же механізмом.
163. Багато металів згоряють у хлорі. Яка маса алюмінію згоряє в одному літрі хлору, якщо об'єм газу було виміряно до досвіду при 20 ºС та 100 кПа? Яка маса хлориду алюмінію утворюється при цьому?
164. Чомудеякі реакції з бромом (наприклад, взаємодія порошкоподібного алюмінію) протікають енергійніше, ніж із хлором?
165. Реакцію порошкоподібного алюмінію з йодом ініціює одна крапля води, тому воду можна вважати каталізатором цієї реакції. Як Ви вважаєте, у чому полягає механізм дії води як каталізатора?
166. Чому золото, яке не взаємодіє за звичайних умов з водою та сухим хлором, взаємодіє з вологим хлором? Тож хлор ретельно сушать перед наповненням ним сталевих балонів чи сталевих залізничних цистерн перед транспортуванням? Які речовини можна використовувати як осушувачі хлору?
167. Реакції хлору, брому та йоду з NO у хімічній кінетиці розглядаються як прості. Напишіть хімічні та кінетичні рівняння цих реакцій та вкажіть їх кінетичні параметри: а) порядок за NO та галогеном; б) загальний кінетичний порядок; в) молекулярність. Випадково чи випадково загальний кінетичний порядок і молекулярність цих реакцій збігаються?
168. Взаємодія хлору з оксидом азоту (II) – проста тримолекулярна реакція. Напишіть її хімічне та кінетичне рівняння. Як зміниться швидкість цієї реакції зі збільшенням концентрації втричі: а) тільки NO; б) тільки хлору; в) NO та Cl2 одночасно?
169. Для реакцій хлору, брому та йоду з водяною парою можна записати наступні рівняння:
Термодинамічні розрахунки встановіть, за якої температури можливе перебіг кожної реакції. Зробіть висновок про окисні властивості галогенів.
170. Випишіть із довідкової літератури значення стандартних окисно-відновних потенціалів напівреакцій, у яких галогени відновлюються до галогенід-іонів. Як і чому змінюються окисні властивості галогенів? Напишітьпродукти реакцій:
171. Чому і як змінюються окисно-відновні властивості галогенів у ряді F2-Cl2-Br2-I2-At2? Напишіть рівняння реакцій:
172. Використовуючи значення окислювально-відновних потенціалів, для кожної даної реакції обчисліть енергію Гіббса прямого процесу за стандартних умов та визначте можливість її перебігу:
173. Скільки грамів хлорної води потрібно для окислення 3,9 г хлориду олова (II) у хлорид олова (IV), якщо в 100 г води при 20 ºС розчиняється 0,73 г хлору?
174. Яка маса бромної води буде потрібна для окислення 30,4 г сульфату заліза (II) у сірчанокислому розчині, якщо в 100 г води при 20 ºС розчиняється 3,58 г брому?
175. Випишіть із довідкової літератури значення стандартних окислювально-відновних потенціалів напівреакцій, у яких галогени окислюються до ступеня окислення +5 у кислому та лужному середовищах. Як змінюється відновна здатність галогенів у ряді Cl2-Br2-I2? У якому середовищі галогени легше окислюються? Напишіть рівняння реакцій, у яких йод є відновником:
176. У 100 мл 60% HNO3 (r = 1,37) внесли 25,4 г йоду, який повністю провзаємодіяв з азотною кислотою з виділенням NO. Визначте якісний і кількісний склад розчину, вважаючи, що його щільність практично не змінилася.
177. В один літр пергідролю (30% H2O2, r = 1,12) внесли 12,7 г йоду, який повністю провзаємодіяв з H2O2. Визначте якісний і кількісний склад розчину, вважаючи, що його щільність практично не змінилася.
178. Напишіть рівняння реакцій диспропорціонування у воді хлору, брому та йоду та назви продуктів. Які молекули та іони містяться у хлорній воді? Запишіть їх у рядокзбільшення концентрації.
179. Хлор, бром та йод при розчиненні у воді диспропорціонують. Напишіть рівняння реакцій і назви продуктів, що утворюються. Використовуючи довідкові значення стандартних окислювально-відновних потенціалів, обчисліть енергію Гіббса та константу рівноваги реакцій. Який із галогенів і чому диспропорціонує у воді повніше за інші?
180. Чому у хімічних лабораторіях зазвичай використовують не хлор, а хлорну воду? Чому хлорна вода знебарвлює органічні барвники і має знезаражуючу дію?
181. У свіжоприготовленій хлорній воді міститься чотири речовини, а після тривалого стояння на світлі - лише дві. Які це речовини? Що відбувається з хлорною водою при її зберіганні на світлі?
182. Визначте молярну концентрацію хлору у хлорній воді, якщо після її тривалого стояння на світлі на титрування 20 мл розчину знадобилося 4 мл децимолярного розчину NaOH.
183. Напишіть рівняння реакцій хлору, брому та йоду з розчинами KOH та Na2CO3. Вкажіть умови їх проведення та назви продуктів.
184. Напишіть рівняння реакцій хлору з водою та розчинами KOH та Ba(OH)2 – гарячими та холодними. Вкажіть тип реакцій та назви продуктів. Поясніть, чому взаємодія хлору з водою – оборотна, а з лугами – практично незворотня реакція.
185. Напишіть молекулярні та іонні рівняння реакцій хлору з холодним та нагрітим розчином гідроксиду калію. Використовуючи довідкові значення окисно-відновних потенціалів, обчисліть енергію Гіббса та константу рівноваги реакцій.
186. Обчисліть об'єм хлору (20 ºС; 102,5 кПа), теоретично необхідний для взаємодії з одним літром нагрітого 11% розчину гідроксиду калію (r = 1,10).
187. Яка маса бромувитрачається на взаємодію з одним літром 14%-го розчину Na2CO3 (r = 1,15)? Чому дорівнює обсяг (н.у.) вуглекислого газу, що утворюється в цій реакції?
188. Яка кількість електрики (в ампер-годинах) буде потрібна для отримання однієї тонни хлору при електролізі хлориду натрію, якщо вихід струму становить 95 %? Який обсяг водню виділиться при цьому та яка маса NaOH накопичується у розчині?
189. Електроліз розчину натрію хлориду проводився 5 год при силі струму 10 А. При цьому виділилося 20 л хлору (н.у.). Напишіть схеми електродних процесів та загальне рівняння електролізу. Визначте вихід струму.
190. Який обсяг хлору (н.у.) можна теоретично одержати з 1 м 3 розчину (r = 1,23), що містить 20,7 % NaCl та 4,3 % MgCl2?
191. Який об'єм хлору (при 40 ºС та 98 кПа) утворюється при взаємодії концентрованої соляної кислоти з 10 г діоксиду марганцю, якщо MnO2 витрачається на 50 %?
192. Який обсяг соляної кислоти (w = 30 %, r = 1,15) теоретично провзаємодіє з 15,8 г KMnO4 і який обсяг хлору, наведений до нормальних умов, виділиться при цьому?
193. Який обсяг соляної кислоти (w = 35,2 %, r = 1,175) та яка маса дихромату калію провзаємодіяли з виділенням хлору, якщо його виявилося достатньо для окислення одного молю FeCl2 до FeCl3?
194. Яка загальна закономірність спостерігається при взаємодії вільних галогенів із сполуками інших галогенів у ступені окислення -1? Напишіть продукти можливих реакцій: