Задача:
Восстановительные свойства хлор проявляет при взаимодействии с:
- серой
- бромом
- фосфором
- фтором
Решение:
Для того чтобы хлор проявил восстановительные свойства, он должен отдать электроны, то есть его степень окисления должна повыситься. Это возможно только при взаимодействии с более сильным окислителем.
1. Степень окисления хлора:
В простом веществе \(Cl_2\) степень окисления хлора равна 0.
Хлор является сильным окислителем, но может проявлять и восстановительные свойства, если взаимодействует с еще более сильным окислителем.
2. Рассмотрим варианты ответов:
а) Сера (S):
Сера (S) менее электроотрицательна, чем хлор. При взаимодействии с серой хлор будет выступать в роли окислителя, а сера — в роли восстановителя.
Например, при взаимодействии с сероводородом \(H_2S\), хлор окисляет серу:
\[Cl_2 + H_2S \rightarrow 2HCl + S\]В этой реакции степень окисления хлора понижается с 0 до -1, то есть хлор проявляет окислительные свойства.
При прямом взаимодействии серы с хлором образуются хлориды серы, например \(SCl_2\), \(S_2Cl_2\). В этих соединениях хлор имеет степень окисления -1, а сера положительную. То есть хлор выступает окислителем.
б) Бром (Br):
Бром (Br) менее электроотрицателен, чем хлор. Хлор более активный галоген, чем бром. При взаимодействии с бромом хлор будет выступать в роли окислителя, а бром — в роли восстановителя.
Например, хлор вытесняет бром из бромидов:
\[Cl_2 + 2NaBr \rightarrow 2NaCl + Br_2\]В этой реакции степень окисления хлора понижается с 0 до -1, то есть хлор проявляет окислительные свойства.
в) Фосфор (P):
Фосфор (P) менее электроотрицателен, чем хлор. При взаимодействии с фосфором хлор будет выступать в роли окислителя, а фосфор — в роли восстановителя.
Например, при взаимодействии с фосфором образуются хлориды фосфора:
\[2P + 3Cl_2 \rightarrow 2PCl_3\]или
\[2P + 5Cl_2 \rightarrow 2PCl_5\]В этих реакциях степень окисления хлора понижается с 0 до -1, то есть хлор проявляет окислительные свойства.
г) Фтор (F):
Фтор (F) является самым электроотрицательным элементом. Он является более сильным окислителем, чем хлор. При взаимодействии с фтором хлор будет вынужден отдать электроны, то есть проявить восстановительные свойства, а фтор будет выступать в роли окислителя.
Реакция хлора с фтором:
\[Cl_2 + F_2 \rightarrow 2ClF\]или при избытке фтора:
\[Cl_2 + 3F_2 \rightarrow 2ClF_3\]или
\[Cl_2 + 5F_2 \rightarrow 2ClF_5\]В этих соединениях (например, \(ClF\), \(ClF_3\), \(ClF_5\)) хлор имеет положительную степень окисления (+1, +3, +5), а фтор всегда имеет степень окисления -1.
Например, в реакции \(Cl_2 + F_2 \rightarrow 2ClF\):
- Степень окисления хлора изменяется от 0 до +1. Хлор отдает электроны, проявляет восстановительные свойства.
- Степень окисления фтора изменяется от 0 до -1. Фтор принимает электроны, проявляет окислительные свойства.
Вывод:
Хлор проявляет восстановительные свойства только при взаимодействии с более сильным окислителем. Из предложенных вариантов таким окислителем является фтор.
Правильный ответ:
4. фтором