2.5. Кислородосодержащие соединения галогенов

253. Объясните существование оксидов хлора, брома и иода в нечетных степенях окисления галогенов. То же самое выполните для оксидов, содержащих галогены в четных степенях окисления. Почему оксид ClO₃ образует димеры Cl₂O₆, а оксид ClO₂ димеров не образует? Относятся ли оксиды галогенов к термодинамически устойчивым соединениям?

254. Установите формулу вещества (плотность которого по водороду равна 43,5), содержащего 81,6 % хлора и 18,4 % кислорода. Опишите свойства этого вещества, его получение и применение. Выполните такое же задание для соединения, содержащего 47,42 % кислорода (остальное хлор), плотность которого в газообразном состоянии по водороду равна 33,73.

255. Напишите молекулярные и структурные формулы следующих соединений: а) хлорная кислота, б) хлористая кислота, в) гипохлорит кальция, г) хлорат калия, д) перхлорат магния. Каковы тривиальные названия двух последних веществ и с чем эти названия связаны?

256. Напишите формулы всех оксидов хлора, брома, иода и соответствующих им кислот. Как называются эти кислоты и как называются их соли? Какие кислоты и соли имеют наибольшее практическое значение?

257. Напишите формулы и названия всех оксокислот хлора и их солей. Какая из кислот существует в очень разбавленных растворах, какая - в разбавленных, какая - до 40 %-й концентрации и какая - в растворе любой концентрации и в свободном состоянии? Почему соли этих кислот более устойчивы, чем сами кислоты?

258. Опишите химическую связь и строение ионов ClO^-, ClO, ClO, ClO. Сделайте вывод об их устойчивости и окислительных свойствах. Как и почему изменяются эти свойства ионов в составе кислот и в составе солей?

259. Как взаимодействуют с водой и щелочами оксиды Cl₂O, ClO₂, Cl₂O₆, Cl₂O₇, I₂O₅? Напишите уравнения реакций и названия их продуктов.

260. Приведите справочные данные, свидетельствующие о том, что сила кислот в ряду HClO - HClO₂ - HClO₃ - HClO₄ увеличивается, а окислительная способность уменьшается. Объясните эти закономерности.

261. Приведите данные о том, что сила и окислительные свойства кислот в ряду HClO - HВrО - HIO уменьшаются. Объясните эту закономерность.

262. Определите pH децимолярных растворов HCl, HClO, HClO₂, HClO₃ и HClO₄. Почему для пяти данных кислот достаточно провести только три расчета?

263. При каких условиях происходит распад хлорноватистой кислоты соответственно следующим схемам:

1) HClO ® HCl + O₂; 2) HClO ® Cl₂O + H₂O; 3)HClO ® HCl + HClO₃?

Определите стехиометрические коэффициенты и тип каждой реакции. Какое из уравнений объясняет дезинфицирующее и отбеливающее свойства этой кислоты?

264. Напишите уравнение взаимодействия хлора с холодным раствором гидроксида калия. Укажите тип реакции и названия продуктов. Вычислите массы хлора и KOH, теоретически необходимые для получения 100 кг гипохлорита калия. Какая часть хлора и KOH расходуется на образование KClO, а какая часть - на образование хлорида калия?

265. Через холодный раствор гидроксида калия пропустили 280 л хлора (н.у.), который на 80 % провзаимодействовал с KOH. Какие массы KCl и KСlO образовались в результате реакции? Какой объем хлора пошел на образование хлорида калия и какой - на образование гипохлорита калия?

266. Опишите состав и строение, получение и применение хлорной извести, определите коэффициенты в уравнениях реакций с её участием:

1) CaOCl₂ + HCl = CaCl₂ + Cl₂ + H₂O

2) CaOCl₂ + CO₂ + H₂O = CaCO₃ + CaCl₂ + HClO

3) CaOCl₂ + CO₂ + H₂O = CaCO₃ + HClO₃ + HCl

Какая из этих реакций объясняет резкий запах, дезинфицирующие и отбеливающие свойства хлорной извести?

267. На химический завод поступают карбонат кальция, хлорид натрия и вода, а выпускает завод хлорную известь, хлор и гидроксид натрия. Какие химические реакции проводятся в заводских цехах?

268. Для получения хлорной извести заготовили 100 кг гашеной извести. Какой объем хлора (н.у.) потребуется теоретически для превращения её в хлорную известь и какая масса хлорной извести будет получена?

269. При взаимодействии оксида хлора (IV) с водой образуются две кислоты. Напишите уравнение реакции, названия кислот, опишите их свойства. При каких условиях и на какие продукты эти кислоты разлагаются? Почему их соли более устойчивы к разложению?

270. Хлорноватую кислоту в лабораториях получают взаимодействием раствора хлората бария с разбавленной H₂SO₄. Вычислите объем 20%-й H₂SO₄ (r = 1,14), который необходимо прибавить к 500 г 20 %-го раствора Ba(ClO₃)₂. По результатам реакции найдите массу осадка BaSO₄, массу раствора и массу HClO₃ в чистом виде, массовую долю HClO₃ в растворе.

271. В результате взаимодействия 100 г раствора хлорноватой кислоты с избытком соляной кислоты образовалось 15,9 л хлора (н.у.). Вычислите массовую долю HClO₃ в растворе.

272. Хлорноватая кислота - сильный окислитель. По значениям стандартных окислительно-восстановительных потенциалов определите возможность ее восстановления до Cl^–-ионов, Cl₂, HClO и ClO₂. Напишите уравнения её наиболее вероятных реакций с магнием и с серой.

273. Один из лабораторных методов получения хлората калия состоит в пропускании хлора через горячий раствор гидроксида калия. Какой объем хлора (н.у.) теоретически необходимо пропустить через 700 г 40 %-ного раствора KOH? Какая масса хлората калия будет получена? Как отделяют хлорат калия от хлорида калия, также образующегося в этом процессе?

274. Один из лабораторных методов получения хлората калия состоит в пропускании хлора через горячий раствор K₂CO₃. Какой объем хлора (н.у.) теоретически необходимо пропустить через 400 г 35 %-го раствора K₂CO₃? Какая масса KClO₃ будет получена? Какой объем CO₂ (н.у.) выделится и какой будет масса побочного продукта - хлорида калия?

275. В промышленности используется известковый метод получения хлората калия, схему которого можно записать так:

CaCO₃ ® CaO ® Ca(OH)₂ ® Ca(ClO₃)₂ ® KClO₃

Напишите уравнения реакций для каждой стадии, укажите условия их проведения.

276. В промышленности используется известковый метод получения хлората калия, по которому известковое молоко - Ca(OH)₂ сначала хлорируют, а затем прибавляют KCl для перевода хлората кальция в хлорат калия. Вычислите расход негашеной извести, хлора и хлорида калия на получение одной тонны KClO₃, выход которого составляет 80 %.

277. При действии на кристаллический хлорат калия концентрированной серной кислоты он взаимодействует с ней с образованием хлора и диоксида хлора. Какие другие продукты образуются в этой реакции? Напишите её уравнение, определите её тип.

278. При действии на 59 г бертолетовой соли избытка концентрированной соляной кислоты выделился газ желто-зеленого цвета. Какой это газ и чему равен его объем после приведения к нормальным условиям?

279. Какими уравнениями описывается разложение бертолетовой соли при 400 ºС, при 550–600 ºС и при 200–250 ºС в присутствии катализатора? Какой максимальный объем кислорода, приведенный к н.у., можно получить при полном разложении одного килограмма этого вещества?

280. Какую массу бертолетовой соли, содержащей 2 % KCl, необходимо нагреть для того, чтобы выделившемся кислородом заполнить газометр емкостью 20 л, в котором кислород находится при 20 ºС и 105 кПа?

281. Хлораты калия и натрия используются в качестве окислителей при сплавлении с твердыми веществами, например:

Задание: а) объясните высокую окислительную активность KClO₃ при сплавлении; б) определите стехиометрические коэффициенты; в) вычислите массы KClO₃ и KOH, необходимые для окисления 1 кг Cr₂O₃; д) какой массой хлората натрия NaClO₃ можно заменить хлорат калия в этой реакции?

282. Бертолетова соль используется в качестве окислителя при вскрытии минералов. Напишите уравнение реакции, проходящей при сплавлении хлората калия с пиролюзитом в присутствии KOH, в которой образуется K₂MnO₄. Объясните высокую окислительную активность KClO₃ при сплавлении, определите стехиометрические коэффициенты, вычислите массы KClO₃ и KOH, необходимые для окисления 1 кг MnO₂.

283. Бертолетова соль взаимодействует с красным фосфором по схеме:

KClO₃(к) + P(красный) ® KCl(к) + P₂O₅(к)

Определите стехиометрические коэффициенты и вычислите энтальпию реакции. Объясните причины взрыва, который происходит при растирании или при ударе смеси бертолетовой соли с фосфором.

284. Смесь хлората калия с сахаром вспыхивает от капли концентрированной серной кислоты. Объясните этот процесс, напишите уравнения реакций этого стадийного процесса.

285. Напишите уравнения реакций в подкисленном растворе с участием хлората калия:

1) KClO3 + HCl = 2) KClO3 + KI + H2SO4 =

3) KClO3 + NaNO2 + H2SO4 = 4) KClO3 + FeSO4 + H2SO4=

286. При взаимодействии хлората калия с аммиаком в щелочной среде хлорат калия восстанавливается максимально, а аммиак окисляется максимально. Какой объем газообразного аммиака, взятого при н.у., взаимодействует с 1 моль KClO₃?

287. В лаборатории имеются кристаллический иод, серная кислота, хлорид натрия, диоксид марганца и вода. Как получить из этих веществ иодноватую кислоту? Напишите уравнения реакций. Вычислите объем 35%-й HIO₃ (r = 1,19), получаемой из 20 г иода.

288. Исходя из полуреакций

IO + 6H⁺ + 6e = I^– + 3H₂O; jº = 1,08 В

IO + 6H⁺ + 5e = ¹/₂I₂ + 3H₂O; j⁰º = 1,19 В

IO + 5H⁺ + 4e = HIO + 2H₂O; jº = 1,14 В

SO + 4H⁺ + 2e = H₂SO₄ + H₂O; jº = 0,17 В

определите наиболее вероятный продукт восстановления иодат-ионов сернистой кислотой в кислой среде и напишите уравнение реакции.

289. Какой объем 5%-го раствора HIO₃ (r = 1,02) требуется для окисления 40 мл 8%-го раствора HI (r = 1,06) и какая масса иода образуется при этом?

290. Раствор KIO₃ с плотностью 1,072 объемом 20 мл провзаимодействовал с избытком иодида калия в присутствии серной кислоты. Образовалось 4,634 г иода. Вычислите массовую долю KIO₃ в растворе.

291. Опытные данные свидетельствуют о том, что в окислительно-восстановительных реакциях хлораты восстанавливаются почти всегда до хлоридов, иодиды - до иода, а броматы - до бромидов или до брома в зависимости от того, с какими восстановителями они взаимодействуют. Объясните эти опытные данные.

292. Какой объем 6%-го раствора KBrO₃ (r = 1,04) потребуется для окисления в сернокислом растворе 100 мл 0,5 М раствора FeSO₄, если восстановление бромата калия происходит до бромида?

293. При нагревании гипобромита натрия образуется бромид и бромат натрия. Напишите уравнение реакции, определите ее тип.

294. Взаимодействие бромида калия с хлоратом калия в кислой среде можно выразить схемой, включающей несколько параллельных реакций:

Используя значения jº, определите наиболее вероятные продукты реакции и стехиометрические коэффициенты в её уравнении.

295. При пропускании хлора через раствор иодида калия раствор сначала желтеет, а потом обесцвечивается. Напишите уравнения реакций.

296. Почему хлорную кислоту считают самой сильной кислотой? Почему константа и степень её диссоциации в справочниках отсутствуют? Напишите формулу этой кислоты, объясните химическую связь в молекуле и её строение. Как получают эту кислоту? Как называются ее соли?

297. Какая из оксокислот хлора в безводном состоянии взрывается при 92 ºС, воспламеняет бумагу, дерево, уголь? Что представляет собой бесцветная маслянистая жидкость, образующаяся при взаимодействии этой кислоты с фосфорным ангидридом?

298. По значениям окислительно-восстановительных потенциалов определите возможность восстановления при стандартных условиях хлорной кислоты до HCl, Cl₂, HClO₃. При взаимодействии хлорной кислоты с иодом выделяется хлор и образуется метаиодная кислота, которая при хранении самопроизвольно превращается в ортоиодную. Напишите уравнения соответствующих реакций.

299. В одном литре раствора содержится 10,05 г хлорной кислоты. Определите молярную концентрацию и молярную концентрацию эквивалента HClO₄ как окислителя в реакции: HClO₄ + SO₄ + H₂O ® HCl + H₂SO₄

300. Напишите уравнения реакций с участием хлорной кислоты и определите в них стехиометрические коэффициенты:

1) HClO4 + H2SO3 =

2) HClO4 + C =

3) HClO4 + Mg =

301. Принято считать, что существование соединений INO₃, I(NO₃)₃, I₂SO₄, I(CH₃COO) и I(CH₃COO)₃, получаемых в неводных растворителях, свидетельствует о металлических свойствах иода. В чем состоит сходство этих соединений с солями металлов и чем они отличаются от солей?

302. Объясните, как и почему изменяется гидролизуемость солей в рядах NaClO - NaClO₂ - NaClO₃ - NaClO₄ и NaClO - NaBrO - NaIO. Для тех солей, которые подвергаются гидролизу, напишите уравнения реакций гидролиза в молекулярном и ионном виде.

303. Вычислите константу гидролиза гипохлорит-иона. Чему равна его степень гидролиза в децимолярном растворе? Добавлением каких веществ можно уменьшить гидролиз гипохлорита калия?

304. Выпадет ли осадок хлората серебра, (произведение растворимости равно 5∙10^-2), если смешать одинаковые объемы растворов AgNO₃ и KClO₃, молярные концентрации которых в растворах равны 0,1 М?

305. Напишите уравнения реакций для осуществления следующей цепочки превращений:

NaCl ® HCl ® Cl₂ ® NaClO ® NaClO₃ ® HClO₃ ® HClO₄ ® Cl₂ ® HCl ® NaCl

306. Задание в № 303:

NaCl ® HCl ® Cl₂ ® KClO₃ ® ClO₂ ® KClO₂ ® HClO₂ ® HCl ® Cl₂ ® NaCl

307. Задание в № 303:

NaCl ® HCl ® Cl₂ ® Ba(ClO)₂ ® Ba(ClO₃)₂ ® HClO₃ ® HClO₄ ® Cl₂ ® HCl ® NaCl

308. Задание в № 303:

NaBr ® HBr ® КBr ® Br₂ ® Ba(BrO₃)₂ ® HBrO₃ ® Br₂

309. Задание в № 303:

NaI ® I₂ ® HI ® HIO₃ ® I₂O₅ ® I₂

310. Природное соединение хлорид натрия фактически является исходным веществом для получения всех соединений хлора. Покажите в виде наглядной схемы получение из хлорида натрия следующих соединений: HCl, HClO₃, HClO₄, KClO, KClO₃ и CaOCl₂. Укажите названия этих соединений.

Глава третья. ХАЛЬКОГЕНЫ

Кислород, воздух, озон. Бинарные соединения кислорода. Сера и её бинарные бескислородные соединения. Кислородосодержащие соединения серы. Селен, теллур, полоний.