Билет 28)

28.1)В подгруппу галогенов входят фтор, хлор, бром, иод и астат (ас­тат - радиоактивный элемент, изучен мало). Это р-элементы VII группы периодической системы Д.И. Менделеева. На внешнем энергетичес­ком уровне их атомы имеют по 7 электронов ns2np5. Этим объясняется общность их свойств.

Они легко присоединяют по одному электрону, проявляя степень окисления -1. Такую степень окисления галогены имеют в соединениях с водородом и металлами.

Однако атомы галогенов, кроме фтора, могут проявлять и положительные степени окисления : +1, +3, +5, +7. Возможные значения степеней окисления объясняются электронным строением

Будучи наиболее электроотрицательным элементом, фтор может только принимать один электрон на 2р-подуровень. У него один неспаренный электрон, поэтому фтор бывает только одновалентным, а степень окисления всегда -1.

У атома хлора один неспаренный электрон на 3р-подуровне и обычном (невозбужденном) состоянии хлор одновалентен. Но посколь­ку хлор находится в третьем периоде, то у него имеется еще пять орбиталей 3d-подуровня, в которых могут разместиться 10 электронов.

В возбужденном состоянии атома хлора электроны переходят с 3p - и 3s-подуровней на 3d-подуровень (на схеме показано стрелками). Разъединение (распаривание) электронов, находящихся в одной орбитали, увеличивает валентность на две единицы. Очевидно, хлор и его аналоги (кроме фтора) могут проявлять лишь нечетную переменную валентность 1, 3, 5, 7 и соответствующие положительные степени окисления. У фтора нет свободных орбиталей, а значит, при химических реакциях не происходит разъединения спаренных электронов в атоме. Поэтому при рассмотрении свойств галогенов всегда надо учитывать особенности фтора и соединений.

Водные растворы водородных соединений галогенов являются кислотами: НF — фтороводородная (плавиковая), НСl — хлороводородная (соляная), НВr — бромводородная, НI — йодоводородная.

28.2) 1. CaCO3----t--->CaO(твердый остаток)+CO2

2. CaO+H2O=Ca(OH)2

3. Ca(OH)2+CO2=CaCO3(осадок белого цвета)+H2O

4. CaCO3+CO2+H2O=Ca(HCO3)2

28.3) 4P + 5O2 = 2P2O5 (1)

P2O5 + 3H2O = 2H3PO4 (2)

Масса чистого вещества ортофосфорной кислоты H3PO4, содержащаяся в 300 г 15% раствора H3PO4

m1(H3PO4) = m1(р-ра) *w1(H3PO4) = 300*0,15 = 45 г

Пусть в результате второй реакции прореагировало х моль оксида фосфора (V)

n(P2O5) = x моль

Масса прореагировавшего оксида фосфора (V)

m(P2O5) = n(P2O5)*M(P2O5) = 142x

Масса прореагировавшего оксида фосфора (V) – это масса растворенного в первоначальном растворе оксида фосфора (V). Именно на эту массу увеличится масса полученного раствора.

Масса полученного раствора

m2(р-ра) = m1(р-ра) + m(P2O5) = 300 + 142 х

Согласно уравнению второй реакции количество вещества образовавшейся ортофосфорной кислоты H3PO4

n(H3PO4) = 2n(P2O5) = 2x

Масса образовавшейся в результате второй реакции ортофосфорной кислоты H3PO4

m2(H3PO4) = n(H3PO4)*М (H3PO4) = 2х*98 = 196х

Масса чистого вещества ортофосфорной кислоты H3PO4 в полученном растворе

m(H3PO4) = m1(H3PO4) + m2(H3PO4) = 45 + 196х

Массовая доля полученного раствора

w2(H3PO4) = m(H3PO4)/m2(р-ра) = (45 + 196х) /(300 + 142 х) = 0,4

Получили уравнение

45 + 196х = 0,4*(300 + 142 х)

139,2х = 75

n(P2O5) = х = 0,54 моль

Согласно уравнению первой реакции количество вещества прореагировавшего фосфора

n(P) = 2n(P2O5) = 2*0,54 = 1,08 моль

Масса прореагировавшего фосфора

m(P) = n(P)*A(P) = 1,08*31 = 33,48 г