Химические свойства галогенов и их соединений

II. Вопросы и упражнения для подготовки к лабораторной работе.

1. Напишите строение электронной оболочки атомов фтора и хлора. Какие валентности могут проявлять атомы этих элементов в соединениях?

2. Почему молекулы всех галогенов двухатомны?

3. Напишите химические формулы кислот, содержащих хлор в степенях окисления 1-, 1+, 3+, 5+ и 7+. Назовите эти кислоты и их анионы. Как изменяются кислотные и окислительно-восстановительные свойства этих кислот и их солей?

4. Как изменяются окислительные свойства галогенов по подгруппе сверху вниз? Почему? Какие из ниже перечисленных реакций возможны:

а) KCl + I₂ ®

б) KI + Cl₂ ®

5. Почему хлор, бром и йод могут принимать участие в реакциях самоокисления-сомовосстановления, фтор – нет? Допишите следующие уравнения реакций:

а) Cl₂ + H₂O ®

б) Cl₂ + NaOH ®

6. Можно ли применять для осушения HCl и Cl₂ концентрированную H₂SO₄ или твердый NaOH?

7. Какие металлы могут растворяться в хлороводородной кислоте? Приведите примеры.

8. Какую реакцию имеют водные растворы хлорида калия KCl и гипохлорита калия KClO? Ответ подтвердите уравнениями реакций гидролиза этих солей.

Ш. Экспериментальная часть.

Опыт 1. Окислительные свойства галогенов.

1а) В 3 пробирки налейте по 1-2 мл: в первую –бромида калия, во вторую и третью – йодида калия. Во все три пробирки добавьте 1-2 капли бензола. В две пробирки с растворами бромида и йодида калия добавьте по 1-2 мл хлорной воды, в третью пробирку с раствором йодида калия прилейте 1-2 мл бромной воды. Перемешайте растворы стеклянной палочкой. Как изменится цвет бензольного кольца в каждой пробирке? По окраске бензольного кольца определите, какой галоген выделяется в свободном состоянии в каждом случае.

Напишите уравнения реакций. Как меняется окислительная способность галогенов от хлора к йоду? Сравните Ваш вывод со значениями окислительно-восстановительных потенциалов галогенов.

1б) В три пробирки налейте по 1-2 мл: в первую – хлорной воды, во вторую – бромной воды и в третью – йодной воды. В каждую пробирку добавьте по 1 мл сульфида натрия. Помутнение растворов связано с выделением серы.

Напишите уравнения реакций. Составьте схемы электронного баланса.

В какой пробирке реакция прошла наиболее интенсивно? Почему?

Опыт2. Реакции обнаружения галогенид-ионов.

В три пробирки налейте по 1-2 мл растворов: в первую – хлорида натрия, во вторую – бромида калия и в третью – йодида калия. Во все три пробирки добавьте по 2-3 капли нитрата серебра. Какого цвета получены осадки?

Напишите уравнения реакций.

Опыт3. Окислительные свойства солей хлорноватой кислоты.

В пробирке к 1-2 мл хлората калия долить такой же объем йодида калия. Проходит ли реакция? Добавить в пробирку 3-4 капли разбавленной серной кислоты. Произошло ли изменение цвета раствора в пробирке?

Напишите уравнения реакций, учитывая, что окислительными свойствами в растворе обладает кислота HClO₃, не ее анион ClO₃^1-.

Опыт 4. Взаимодействие галогеноводородных кислот с металлами.

В 2 пробирки налейте по 1-2 мл хлороводородной кислоты и поместите в одну пробирку гранулу цинка, а в другую – кусочек медной проволокию В какой пробирке проходит реакция? Какой газ выделяется?

Напишите уравнение реакции.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 12

ЭЛЕКТРОДНЫЕ ПОТЕНЦИАЛЫ

I. Разделы теоретического курса для подготовки к лабораторной работе.

 

Особенности химической связи в металле. Возникновение скачка потенциала на границе раздела: металл-электролит. Анодный и катодный процессы. Электродный потенциал. Стандартный электродный потенциал. Ряд стандартных электродных потенциалов и ряд активностей металлов. Гальванический элемент. Равновесный (обратимый) электродный потенциал. Уравнение Нернста. Концентрационный элемент. Неравновесный (необратимый) электродный потенциал. Представление о коррозионном процессе.

II. Вопросы и упражнения

 

1. Почему растворение металла в электролите связано с процессом окисления?

2. Что такое электродный потенциал? Какой: термодинамической или кинетической характеристикой системы «металл – электролит» он является?

3. Что такое «анодный процесс»? Напишите уравнения анодного процесса при растворении а) меди, б) цинка, в) серебра.

4. Что такое «катодный процесс»? Напишите уравнения катодного процесса при контакте а) меди с раствором сульфата меди, б) цинка с раствором хлорида цинка, в) серебра раствором нитрата серебра.

5. Что такое «стандартный электродный потенциал»? Почему ряд стандартных электродных потенциалов тождественен ряду активностей металлов?

6. Какой металл является анодом и какой катодом в гальванических элементах а) Zn/Zn(NO₃)₂ // AgNO₃/Ag; б) Mg/MgSO₄ // CuSO₄/Cu? В каком направлении будут перемещаться электроны во внешней цепи каждого из этих элементов? Напишите уравнения электродных процессов, превалирующих на каждом из элементов.

7. Вычислите значение электродного потенциала серебра в растворе нитрата серебра с активностью собственных ионов 10^-5 моль/л.

8. Гальванический элемент составлен из стандартного цинкового электрода и хромового электрода, погруженных в раствор, содержащий ионы Cr⁺³ . При какой концентрации ионов хрома ЭДС этого элемента будет равна нулю?

9. Чем отличается равновесный (обратимый) потенциал металла от неравновесного (необратимого)? Напишите уравнения анодного и катодного процессов при растворении цинка а) в растворе нитрата цинка; б) в растворе соляной кислоты, г) в растворе хлорида натрия.