Элементы viIа группы периодической системы. Галогены и свойства их соединений.

Значение темы: характер химической связи, а следовательно, и свойства соединений VIIа группы позволяют изучить закономерность изменений различных классов соединений, в зависимости от их положения в периодической системе, установить их взаимосвязь свойств. Соединения галогенов широко применяются для различных синтезов, в химическом анализе и производстве лекарств. Ионы галогенов обладают заметной биологической активностью, поэтому они входят в состав ряда фармацевтических препаратов.

Знание свойств галогенов необходимо для успешного изучения последующих химических дисциплин.

Цель: изучить физико-химические свойства галогенов и их соединений в соответствии с положением в периодической системе элементов.

Опыт 1. Получение хлора из соляной кислоты действием различных окислителей

Опыт необходимо проводить в вытяжном шкафу! В две пробирки поместите по 2- 3 кристалла окислителей: в первую – оксид марганца (IV), во вторую – перманганат калия. В каждую пробирку внесите 1-2 капли концентрированной соляной кислоты. Отметьте цвет и запах выделяющегося хлора.

После каждого опыта в пробирку с выделяющимся хлором внесите 2 капли раствора тиосульфата натрия и пробирку сразу же вымойте.

Напишите реакции, уравняйте электронно-ионным методом, укажите окислитель и восстановитель:

а) между оксидом марганца (IV) и соляной кислотой;

б) между перманганатом калия и соляной кислотой;

в) Na₂S₂O₃ + Cl₂ + H₂O → HCl + S↓ + Na₂SO₄

Опыт 2. Хлорная вода и ее свойства

а) В три пробирки внесите по 5-6 капель соответственно: раствора индиго, раствора фуксина, воды, подкрашенной фиолетовыми чернилами. Прилейте во все три пробирки по несколько капель хлорной воды и взболтайте. Наблюдайте обесцвечивание растворов. Объясните наблюдаемые явления.

б) В пробирку с 5-6 каплями хлорной воды прилейте по каплям раствор гидроксида натрия до исчезновения запаха. Объясните исчезновение запаха хлора. Напишите реакцию, уравняйте ее электронно-ионным методом, укажите окислитель и восстановитель.

Опыт 3. Получение брома и йода

К 0,5-1 мл раствора бромида калия прибавляйте по каплям хлорную воду до изменения окраски.

Проделайте аналогичный опыт с раствором йодида калия. Какой цвет имеет раствор? Докажите присутствие йода в растворе. Для этого отлейте в другую пробирку немного полученного раствора и прилейте к нему 2-3 капли раствора крахмала. Что наблюдаете?

Напишите уравнения реакций получения йода и брома. Их уравняйте электронно-ионным методом, укажите окислитель и восстановитель.

Опыт 4. Свойства йода

а) Поместите в сухую пробирку кристаллики йода. Слегка нагрейте дно пробирки. Наблюдайте сублимацию йода. Обратите внимание на мелкие кристаллика йода, оседаемые на стенках в верхней холодной части пробирки.

Сублимация (возгонка) – это переход вещества из твердого состояния, минуя жидкое, в газообразное.

б) По охлаждении, в эту пробирку влейте 2-3 мл воды. Взболтайте, слейте жидкость в другую пробирку. К водному раствору йода прилейте бензол или хлороформ, встряхните. Наблюдайте фиолетовое окрашивание йода в бензоле или хлороформе. Сюда же прилейте 2-3 капли раствора крахмала. Наблюдайте синее окрашивание водного раствора йода.

в) В пробирку, в которой производили возгонку йода, прибавьте 5-6 капель этанола. Наблюдайте растворение йода в спирте.

Сделайте вывод о растворении йода в различных растворителях. Почему йод возгоняется? Ответ обоснуйте исходя из строения кристаллической решетки йода.

Опыт 5. Действие хлорной воды на смесь растворов йодида калия и бромида калия

Влейте в пробирку 2-3 0,25н растворов йодида калия и бромида калия, добавьте 10-12 капель бензола или хлороформа и прибавляйте по каплям хлорную воду, перемешивая содержимое пробирки. Наблюдайте изменение окраски слоя бензола или хлороформа. Она появляется потому, что хлор окисляет йодид калия. При этом выделяется свободный йод, который окрашивает органический слой в фиолетовый цвет. Затем, выделившийся йод окисляется хлором в йодноватую кислоту. При этом органический слой обесцвечивается. При добавлении хлорной воды к раствору, содержащему бромид калия, появляется желтая окраска бензола (хлороформа), свидетельствующая о выделении свободного брома. При дальнейшем добавлении хлорной воды, она исчезает вследствие окисления брома в бромноватую кислоту. Напишите уравнения реакций, уравняйте их электронно-ионным методом, укажите окислитель и восстановитель:

а) между йодидом калия и хлором;

б) между йодом и хлором;

в) между бромидом калия и хлором;

г) между бромом и хлором.

Какой из галогенов, бром или йод, более сильный окислитель?

Опыт 6. Сравнение восстановительных свойств галогеноводородов

В три сухие пробирки поместите по небольшому количеству (0,1 г) измельченных хлорида калия, бромида калия, йодида калия, прибавьте в каждую пробирку по 8-10 капель концентрированной серной кислоты. Наблюдайте изменение окраски в двух последних пробирках, вследствие выделения брома и йода. При взаимодействии взятых солей с концентрированной серной кислотой первоначально образуются галогеноводороды, из которых два последних частично окисляются избытком серной кислоты до свободных галогенов, серная же кислота при этом восстанавливается до сернистого газа или сероводорода (в зависимости от температуры и силу восстановления).

Реакция окисления йодистого водорода серной кислотой протекает энергичнее, чем окисление бромистого водорода, причем в этом случае серная кислота чаще восстанавливается до сероводорода. Напишите уравнения реакций, ОВР уравняйте электронно-ионным методом, укажите окислитель и восстановитель:

а) между хлоридом калия и концентрированной серной кислотой;

б) между бромидом калия и концентрированной серной кислотой;

в) между йодидом калия и концентрированной серной кислотой;

г) между бромистым водородом и серной кислотой;

д) между йодистым водородом и серной кислотой.

Опыт 7. Реакция на хлорид-, бромид-, йодид - ионы

В три пробирки налейте по 5-6 капель растворов хлорида натрия, бромида калия, йодида калия соответственно. Во все пробирки добавьте по 3-4 капли раствора нитрата серебра. Наблюдайте выпадение белого осадка хлорида серебра, бледно-желтого осадка бромида серебра и желтого осадка йодида серебра. Напишите уравнения реакций в молекулярной и ионной формах.

Опыт 8. Соли йодноватой кислоты (проводится опыт под тягой!)

К 5-6 каплям раствора йодида калия в пробирке прибавьте при перемешивании каплями хлорную воду. Наблюдайте сначала появление, а затем исчезновение темно-бурой окраски свободного йода. Что происходит? Объясните наблюдаемые явления. Напишите уравнения реакций, уравняйте их электронно-ионным методом, укажите окислитель и восстановитель:

а) между йодидом калия и хлором;

б) между йодом и хлором.

Опыт 9. Свойства йодатов

К кислому раствору йодата калия прибавьте несколько капель 5% раствора йодида калия. Что происходит? Объясните наблюдаемые явления. Напишите уравнение реакции, уравняйте ее электронно-ионным методом, укажите окислитель и восстановитель.