Решение задачи по химии: Галогены и их соединения

Хорошо, давайте решим эти задачи по химии. Отметка «5» «Галогены и их соединения» 1. Какой галоген имеет желто-зеленый цвет, резкий, удушливый запах и сжижается при обычной температуре под давлением? Ответ: Хлор (Cl₂). 2. Среди галогенов – простых веществ – твердым является... Ответ: Йод (I₂). 3. Выберите верные суждения в ряду Cl – Br – I: 1) Увеличивается радиус атома 2) Увеличивается электроотрицательность 3) Усиливаются металлические свойства 4) Увеличивается число электронов на внешнем энергетическом уровне 5) Уменьшается число электронных слоев Ответ: 1) Увеличивается радиус атома, 3) Усиливаются металлические свойства. 4. Высшая степень окисления характерна для фтора? Ответ: Нет, для фтора характерна только степень окисления -1. 5. Запишите электронную конфигурацию внешнего слоя у хлора. Ответ: \(3s^2 3p^5\). 6. Как изменяются восстановительные свойства галогенов с увеличением заряда ядра атома? Ответ: Усиливаются. 7. Название «галогены» означает: Ответ: «Солероды» (от греч. hals – соль, genes – рождающий). 8. Назовите самую слабую из галогеноводородных кислот. Ответ: Фтороводородная (плавиковая) кислота (HF). 9. Сходство атомов йода и брома объясняется: 1) Заряд ядра атома. 2) Одинаковое число электронов на наружном электронном слое. 3) Радиус атома. 4) До 8 электронов на наружном электронном слое не достает по 1 электрону. Ответ: 2) Одинаковое число электронов на наружном электронном слое, 4) До 8 электронов на наружном электронном слое не достает по 1 электрону. 10. Заряд ядра атома и число электронов в атоме фтора. Ответ: Заряд ядра атома фтора +9, число электронов в атоме фтора 9. 11. Иону Cl^- соответствует схема заполнения электронных слоев: 1) 2; 8; 7 2) 2; 8; 8 3) 2; 8 4) 2; 8; 5 Ответ: 2) 2; 8; 8 (у атома хлора 2; 8; 7, при образовании иона Cl^- он принимает 1 электрон). 12. В чем различие в строении атомов фтора и хлора. 1) Радиус атома. 2) Наружный электронный слой близок к завершению. 3) Заряд ядра атома. 4) Относительная атомная масса. Ответ: 1) Радиус атома, 3) Заряд ядра атома, 4) Относительная атомная масса. (Наружный электронный слой близок к завершению у обоих, так как они галогены). 13. Пара веществ с ковалентной полярной и ионной связями соответственно: 1) NaF и HCl 2) F₂ и Br₂ 3) Cl₂ и KBr 4) HCl и NaCl Ответ: 4) HCl (ковалентная полярная) и NaCl (ионная). 14. Иону Cl⁺⁷ соответствует схема заполнения электронных слоев: 1) 2; 8; 7 2) 2; 8; 8 3) 2; 8 4) 2; 8; 5 Ответ: 3) 2; 8 (у атома хлора 2; 8; 7, при образовании иона Cl⁺⁷ он отдает 7 электронов с внешнего слоя). 15. Для окислительно-восстановительной реакции, уравнение которой \(S + KClO_3 + H_2O \rightarrow K_2SO_4 + Cl_2 + H_2SO_4\), привести схему электронного баланса, расставить коэффициенты в уравнении, определить окислитель и восстановитель. Схема электронного баланса: \[S^0 - 6e^- \rightarrow S^{+6}\] \[Cl^{+5} + 5e^- \rightarrow Cl^0\] Наименьшее общее кратное для 6 и 5 равно 30. \[5 \cdot (S^0 - 6e^- \rightarrow S^{+6})\] \[6 \cdot (Cl^{+5} + 5e^- \rightarrow Cl^0)\] Расставляем коэффициенты: \[5S + 6KClO_3 + 3H_2O \rightarrow 3K_2SO_4 + 3Cl_2 + 3H_2SO_4\] Проверяем баланс атомов: S: \(5\) слева, \(3 \cdot 1 = 3\) в \(K_2SO_4\) и \(3 \cdot 1 = 3\) в \(H_2SO_4\) справа. Не сходится. Ошибка в продуктах реакции. Сера в \(K_2SO_4\) имеет степень окисления \(+6\), а в \(H_2SO_4\) тоже \(+6\). Давайте перепишем уравнение с учетом того, что сера окисляется до \(+6\), а хлор восстанавливается до \(0\). Возможно, в продуктах должен быть только один продукт с серой. Предположим, что продукты \(K_2SO_4\) и \(Cl_2\). Тогда водород и кислород должны быть сбалансированы. Давайте попробуем сбалансировать заново, учитывая, что сера окисляется до \(S^{+6}\) (например, в \(H_2SO_4\) или \(K_2SO_4\)), а хлор восстанавливается до \(Cl_2^0\). \[S^0 + KClO_3 + H_2O \rightarrow K_2SO_4 + Cl_2 + H_2SO_4\] Степени окисления: \(S^0\) \(K^{+1}Cl^{+5}O_3^{-2}\) \(H_2^{+1}O^{-2}\) \(K_2^{+1}S^{+6}O_4^{-2}\) \(Cl_2^0\) \(H_2^{+1}S^{+6}O_4^{-2}\) Окислитель: \(KClO_3\) (за счет \(Cl^{+5}\)) Восстановитель: \(S\) (за счет \(S^0\)) Электронный баланс: \[S^0 - 6e^- \rightarrow S^{+6}\] \[Cl^{+5} + 5e^- \rightarrow Cl^0\] (для одного атома хлора) Так как \(Cl_2\) содержит два атома хлора, то: \[2Cl^{+5} + 10e^- \rightarrow Cl_2^0\] НОК для 6 и 10 равно 30. \[5 \cdot (S^0 - 6e^- \rightarrow S^{+6})\] \[3 \cdot (2Cl^{+5} + 10e^- \rightarrow Cl_2^0)\] Теперь расставляем коэффициенты: \[5S + 6KClO_3 + H_2O \rightarrow K_2SO_4 + 3Cl_2 + H_2SO_4\] (Коэффициент 6 перед \(KClO_3\) дает \(6Cl\), что соответствует \(3Cl_2\). Коэффициент 5 перед \(S\) дает \(5S\). Теперь нужно распределить \(5S\) между \(K_2SO_4\) и \(H_2SO_4\). И \(6K\) между \(K_2SO_4\). Если \(6K\) справа, то \(3K_2SO_4\). Тогда \(3S\) в \(K_2SO_4\). Остается \(5-3=2S\), которые должны пойти в \(H_2SO_4\). Тогда: \[5S + 6KClO_3 + H_2O \rightarrow 3K_2SO_4 + 3Cl_2 + 2H_2SO_4\] Проверяем атомы: S: \(5\) слева, \(3 \cdot 1 + 2 \cdot 1 = 5\) справа. (Сходится) K: \(6\) слева, \(3 \cdot 2 = 6\) справа. (Сходится) Cl: \(6\) слева, \(3 \cdot 2 = 6\) справа. (Сходится) H: \(2 \cdot 2 = 4\) справа (в \(2H_2SO_4\)). Значит, слева должно быть \(2H_2O\). O: \(6 \cdot 3 + 2 \cdot 1 = 18 + 2 = 20\) слева. O: \(3 \cdot 4 + 2 \cdot 4 = 12 + 8 = 20\) справа. (Сходится) Окончательное уравнение: \[5S + 6KClO_3 + 2H_2O \rightarrow 3K_2SO_4 + 3Cl_2 + 2H_2SO_4\] Окислитель: \(KClO_3\) (за счет \(Cl^{+5}\)) Восстановитель: \(S\) (за счет \(S^0\)) 16. Осуществите следующие превращения: \(HI \rightarrow NaI \rightarrow I_2 \rightarrow PI_3\). Запишите молекулярные, полные ионные и сокращенно-ионные уравнения первой и второй реакций. 1) \(HI \rightarrow NaI\) Молекулярное уравнение: \[HI + NaOH \rightarrow NaI + H_2O\] Полное ионное уравнение: \[H^+ + I^- + Na^+ + OH^- \rightarrow Na^+ + I^- + H_2O\] Сокращенное ионное уравнение: \[H^+ + OH^- \rightarrow H_2O\] 2) \(NaI \rightarrow I_2\) Молекулярное уравнение (например, реакция с хлором): \[2NaI + Cl_2 \rightarrow 2NaCl + I_2\] Полное ионное уравнение: \[2Na^+ + 2I^- + Cl_2 \rightarrow 2Na^+ + 2Cl^- + I_2\] Сокращенное ионное уравнение: \[2I^- + Cl_2 \rightarrow 2Cl^- + I_2\] 3) \(I_2 \rightarrow PI_3\) Молекулярное уравнение: \[2P + 3I_2 \rightarrow 2PI_3\] (Эта реакция не является ионной, поэтому ионные уравнения не записываются). 17. Вычислите массу соли, образовавшейся при взаимодействии железа с хлором объемом 1,12 л. Дано: \(V(Cl_2) = 1,12\) л Найти: \(m(FeCl_3)\) Решение: 1. Запишем уравнение реакции железа с хлором. Железо реагирует с хлором, образуя хлорид железа(III): \[2Fe + 3Cl_2 \rightarrow 2FeCl_3\] 2. Найдем количество вещества хлора. При нормальных условиях (н.у.) молярный объем газа равен 22,4 л/моль. \[n(Cl_2) = \frac{V(Cl_2)}{V_m} = \frac{1,12 \text{ л}}{22,4 \text{ л/моль}} = 0,05 \text{ моль}\] 3. По уравнению реакции, 3 моль \(Cl_2\) образуют 2 моль \(FeCl_3\). Значит, количество вещества \(FeCl_3\) можно найти по пропорции: \[\frac{n(Cl_2)}{3} = \frac{n(FeCl_3)}{2}\] \[n(FeCl_3) = \frac{2 \cdot n(Cl_2)}{3} = \frac{2 \cdot 0,05 \text{ моль}}{3} = \frac{0,1}{3} \text{ моль} \approx 0,0333 \text{ моль}\] 4. Вычислим молярную массу \(FeCl_3\). \(M(Fe) = 55,845\) г/моль \(M(Cl) = 35,453\) г/моль \(M(FeCl_3) = M(Fe) + 3 \cdot M(Cl) = 55,845 + 3 \cdot 35,453 = 55,845 + 106,359 = 162,204\) г/моль 5. Вычислим массу \(FeCl_3\). \[m(FeCl_3) = n(FeCl_3) \cdot M(FeCl_3) = 0,0333 \text{ моль} \cdot 162,204 \text{ г/моль} \approx 5,401 \text{ г}\] Ответ: Масса образовавшейся соли \(FeCl_3\) составляет примерно 5,401 г.