Хлор и его соединения

Свободный хлор Cl₂

Физические свойства: Cl₂ – газ желто-зеленого цвета с резким удушающим запахом, тяжелее воздуха.

Химические свойства

Хлор – очень сильный окислитель. Окисляет металлы, неметаллы и сложные вещества, превращаясь при этом в очень устойчивые анионы Cl^-

Cl₂ + 2e → 2Cl^-

1. Реакции с металлами

Активные металлы в атмосфере сухого газообразного хлора воспламеняются и сгорают; при этом образуются хлориды металлов.

Cl₂ + 2Na = 2NaCl

3Cl₂ + 2Fe = 2FeCl₃

Малоактивные металлы легче окисляются влажным хлором или его водяными растворами:

Cl₂ + Cu = CuCl₂

3Cl₂ + 2Au = 2AuCl₃

2. Реакции с неметаллами

Хлор непосредственно не взаимодействует только с О₂, N₂, C. С остальными неметаллами реакции протекают при различных условиях. Образуются галогениды неметаллов. Наиболее важной является реакция взаимодействия с водородом.

Cl₂ + H₂ 2HCl

Cl₂ + 2S_{(расплав)} S₂Cl₂

3Cl₂ + 2P = 2PCl₃ (или PCl₅ – в избытке Cl₂)

2Cl₂ + Si = SiCl₄

3Cl₂ + I₂ 2I⁺³Cl₃^-1

3. Вытеснение свободных неметаллов из их соединений:

Cl₂ + 2KBr = Br₂ + 2KCl

Cl₂ + 2KI = I₂ + 2KCl

Cl₂ + 2HI = I₂ + 2HCl

Cl₂ + H₂S = S + 2HCl

3Cl₂ + 2NH₃ = N₂ + 6HCl

Диспропорционирование хлора в воде и водных растворах щелочей.

В результате самоокисления-самовосстановления одни атомы хлора превращаются в анионы Cl^-, а другие в положительной степени окисления входят в состав анионов ClO^- или ClO^3–.

Cl₂ + H₂O = HCl + HClO (хлорная вода)

Cl₂ + 2KOH = KCl + KClO + H₂O (жавелевая вода)

Cl₂ + 6KOH = 5KCl + KClO₃ + 3H₂O

3Cl₂ + 2Ca(OH)₂ = CaCl₂ + Ca(ClO)₂ + 2H₂O (хлорная известь)

Эти реакции имеют важное значение, поскольку приводят к получению кислородных соединений хлора: KClO и Ca(ClO)₂ – гипохлориты; KClO₃ – хлорат калия (бертолетова соль).

Хлороводород и соляная кислота

Газообразный хлороводород: физические и химические свойства

HCl – хлорид водорода. Бесцветный газ с резким запахом. Безводный HCl и в газообразном, и в жидком состояниях неэлектропроводен. Химически инертен по отношению к металлам, оксидам и гидроксидам металлов, а также ко многим другим веществам. Это означает, что в отсутствие воды хлороводород не проявляет кислотных свойств. Только при очень высокой Т газообразный хлороводород реагирует с металлами, причем такими малоактивными, как Cu и Ag.

Восстановительные свойства хлорид-аниона в HCl также проявляются в незначительной степени: он окисляется фтором при обычной Т, а также при высокой Т в присутствии катализаторов обратимо реагирует с кислородом:

2HCl + F₂ = Cl₂ + 2HF

4HCl + O₂ 2Cl₂ + 2H₂O

Газообразный HCl широко используется в органическом синтезе.

Водный раствор hCl – сильная кислота (хлороводородная, или соляная)

HCl очень хорошо растворяется в воде: при обычной Т в 1 л Н₂О растворяется около 450 л газа (растворение сопровождается выделением значительного количества тепла). Насыщенный раствор имеет массовую долю HCl, равную 36-37%. Такой раствор имеет очень резкий, удушающий запах. Молекулы HCl в воде практически полностью распадаются на ионы, т.е. водный раствор хлороводорода является сильной кислотой.

Химические свойства

Взаимодействие:

1. с металлами (до Н):

2HCl + Zn = ZnCl₂ + H₂↑

2. с основными и амфотерными оксидами:

2HCl + CuO = CuCl₂ + H₂O

6HCl + Al₂O₃ = 2AlCl₃ + 3H₂O

3. с основаниями и амфотерными гидроксидами:

2HCl + Ca(OH)₂ = CaCl₂ + 2H₂O

3HCl + Al(OH)₃ = AlCl₃ + 3H₂O

4. с солями более слабых кислот:

2HCl + CaCO₃ = CaCl₂ + CO₂↑ + H₂O

HCl + C₆H₅ONa = C₆H₅OH + NaCl

5. с аммиаком:

HCl + NH₃ = NH₄Cl

Реакции с сильными окислителями (Анион Cl^- окисляется до свободного галогена: 2Cl^- - 2e → Cl₂↑ ).

Особое значение имеет ОВР между соляной и азотной кислотами:

3HCl + HNO₃ = Cl₂↑ + NOCl + 2H₂O

(“царская водка”)

NOCl = NO + Cl(атомарн.)

Оксиды и оксокислоты хлора

Кислородсодержащие соединения хлора – чрезвычайно неустойчивые вещества, так как включают атомы Cl в нестабильных положительных с. о. Тем не менее некоторые из них имеют важное практическое значение.

Кислотные оксиды	Оксид хлора(I) не выделены как индивидуальные вещества Оксид хлора (VII)
Кислоты	хлорноватистая хлористая хлорноватая хлорная Сила кислот увеличивается (KДИС.) Окисляющее воздействие ослабевает Прочность молекул возрастает
Названия солей	гипохлориты	хлориты	хлораты	перхлораты
Практические важные соли	NaClO KClO Ca(ClO)2	Ca(ClO2)2	KClO3 бертолетова соль Mg(ClO3)2	KClO4 NaClO4 NH4ClO4

Химические свойства

1. Все оксокислоты хлора и их соли являются сильными окислителями.

2. Почти все соединения при нагревании разлагаются за счет внутримолекулярного окисления-восстановления или диспропорционирования.

2KCl⁺⁵O₃^2- 2KCl^1- + 3O₂⁰

2NaCl⁺³O₂^2- 2NaCl^1- + 3O₂⁰

4KCl⁺⁵O₃ KCl^1- + 3KCl⁺⁷O₄

Хлорная известь

Хлорная (белильная) известь – смесь гипохлорита и хлорида кальция, обладает отбеливающим и дезинфицирующим действием. Иногда рассматривается как пример смешанной соли, имеющей в своем составе одновременно анионы 2-х кислот: и Cl-Ca-O-Cl

Жавелевая вода

Водный раствор хлорида и гипохлорита калия (KCl + KClO + H₂O)