Конспект урока: Соединения галогенов

Галогены — химически активная группа неметаллов. Эти элементы образуют достаточно много соединений. На данный момент мы остановимся на галогеноводородах и солях галогеноводородных кислот.

Общая формула галогеноводородов HHal (где Hal — галоген) или НГ (где Г — галоген). 

Наибольшую значимость из все галогеноводородов представляет хлороводород $\mathrm{HCl}$. В промышленности его получают из водорода и хлора:
 

${\mathrm{H}}_2 + {\mathrm{Cl}}_2 = 2\mathrm{HCl}$.

В лаборатории хлороводород можно получить реакцией взаимодействия твёрдого хлорида натрия и концентрированной серной кислоты:
 

       $\mathrm{NaCl}(\mathrm{тв}.) + {\mathrm{H}}_2{\mathrm{SO}}_4(\mathrm{конц}.)$$\stackrel{\mathrm{t}}{=}$${\mathrm{NaHSO}}_4 + \mathrm{HCl}\uparrow .$

Этот же способ можно использовать для получения фтороводорода. А вот для получения бромоводорода и йодоводорода используются кислоты, которые не являются такими сильными окислителями, как серная кислота:
 

$\mathrm{NaBr}(\mathrm{тв}.) + {\mathrm{H}}_3{\mathrm{PO}}_4(\mathrm{конц}.) = {\mathrm{NaH}}_2{\mathrm{PO}}_4 + \mathrm{HBr}\uparrow$,

$\mathrm{NaI}(\mathrm{тв}.) + {\mathrm{H}}_3{\mathrm{PO}}_4(\mathrm{конц}.) = {\mathrm{NaH}}_2{\mathrm{PO}}_4 + \mathrm{HI}\uparrow$.

Галогеноводороды — это газы, имеющие резкий удушливый запах. Они очень ядовиты! А также являются химически активными веществами.

Одна из важнейших характеристик галогеноводородов — хорошая растворимость в воде. При растворении они образуют галогеноводородные кислоты. Соляная кислота представляет собой бесцветную, дымящуюся на воздухе жидкость, которая несколько тяжелее воды

Решение

1. Исходя из условия задачи, запишем известные данные (переводим мл в литры), обозначим, что необходимо найти: 

2. Запишем формулу для нахождения количества вещества и рассчитаем количество вещества фтора и водорода:

3. Сравниваем количество вещества фтора и водорода, по веществу с меньшим количеством вещества, то есть по недостатку, рассчитываем объем фтороводорода:

4. Записываем ответ по условию задачи:

Ответ: объем фтороводорода равен 0,3 литра.

Галогеноводородные кислоты

Растворы галогеноводородов проявляют кислотные свойства и их называют кислотами:

• $\mathrm{HF}$ — фтороводородная (плавиковая) кислота;
• $\mathrm{HCl}$ — хлороводородная (соляная) кислота;
• $\mathrm{HBr}$ — бромоводородная кислота;
• $\mathrm{HI}$ — йодоводородная кислота.

В водном растворе данные кислоты диссоциируют с образованием протонов водорода, что указывает на их кислотные свойства:
 

$\mathrm{HBr} = {\mathrm{H}}^{+} + {\mathrm{Br}}^{-}$.

Сила галогеноводородных кислот изменяется следующим образом: 

Увеличение силы от фтороводородной кислоты к йодоводородной связано с увеличением длины связи между водородом и галогеном. Так как радиус атома галогена увеличивается, то прочность связи, соответственно, уменьшается, разорвать её легче и способность к диссоциации возрастает, как и сила кислоты.

Мы уже говорили о свойствах кислот. Галогеноводородные кислоты проявляют типичные кислотные свойства: реагируют с металлами (стоящими до водорода в ряду активности), оксидами металлов, основаниями и амфотерными гидроксидами, солями.

Не обходится и без исключений, конечно, в виде фтора, точнее фтороводородной, или плавиковой кислоты. Она способна реагировать с кислотным оксидом кремния (IV):
 

$4\mathrm{HF} + {\mathrm{SiO}}_2 = {\mathrm{SiF}}_4 + 2{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}$.

Рисунок 1. Соляная кислота

Плавиковую кислоту не хранят в стеклянной посуде, так как в состав стекла входит оксид кремния (IV).

 

Наибольшее значение среди галогеноводородных кислот имеет соляная кислота $\mathrm{HCl}$. Её используют для получения хлоридов из руд, обработки металлов, при изготовлении лекарственных препаратов, красителей, ядохимикатов.

Соли галогеноводородных кислот

Соли галогеноводородных кислот — это твёрдые кристаллические вещества. Большинство солей хорошо растворяется в воде. Исключение — хлорид, бромид и иодид серебра. Качественные реакции, то есть реакции, с помощью которых можно обнаружить галогенид-ионы, основаны именно на этом исключении.

При добавлении к нитрату серебра соляной кислоты образуется белый творожистый осадок хлорида серебра:
 

${\mathrm{Ag}}^{+} + {\mathrm{Cl}}^{-} = \mathrm{AgCl}\downarrow .$

При добавлении к нитрату серебра бромоводородной кислоты образуется светло-жёлтый осадок бромида серебра:
 

${\mathrm{Ag}}^{+} + {\mathrm{Br}}^{-} = \mathrm{AgBr}\downarrow .$

Иодид серебра имеет самую яркую окраску — жёлтую:
 

${\mathrm{Ag}}^{+} + {\mathrm{l}}^{-} = \mathrm{Agl}\downarrow .$

Фторид серебра растворим в воде. Фторид-ион можно обнаружить с помощью ионов кальция:
 

${\mathrm{Ca}}^{2+} + 2{\mathrm{F}}^{-} = {\mathrm{CaF}}_2\downarrow$.

Образуется осадок белого цвета.

Итак, галогеноводороды — летучие водородные соединения галогенов. При растворении в воде они образуют галогеноводородные кислоты. Сила кислот увеличивается от фтороводородной кислоты к йодоводородной. Качественной реакцией на хлорид-, бромид- и иодид-ионы является реакция с нитратом серебра, а фторид-ион можно обнаружить ионами кальция.