ПЕДАГАГІЧНАЯ СКАРБОНКА
Химия · 11 класс · § 30
Открываем, наблюдаем, объясняем

§ 30. Галогены

Почему галогены вытесняют друг друга из солей лишь в определённом направлении?

Обучающая модель4 смысловых раздела10 вопросов
Главный вопрос

Почему галогены вытесняют друг друга из солей лишь в определённом направлении?

Исследуем вместе

Кто вытесняет галоген из соли

Сравни три пары. Стрелки показывают перенос электронов и объясняют направление возможной реакции.

Схема объясняет процесс; размеры, расстояния и цвета частиц условны. Это учебная модель, а не инструкция проведения опыта.

01

Семь внешних электронов объединяют семейство

Фтор, хлор, бром и иод расположены в группе 17, или VIIA в старой нумерации. На внешнем уровне их атомов семь электронов. Присоединение ещё одного даёт устойчивую внешнюю оболочку и анион с зарядом −1.

  1. Атом галогена

    7 внешних электронов

  2. Присоединение электрона

    X + e⁻ → X⁻

  3. Ион в соли

    Заряд −1

  4. Формула примера

    NaCl или CaCl₂

Простые вещества имеют двухатомные молекулы F₂, Cl₂, Br₂ и I₂. Внутри них связь ковалентная неполярная, поскольку атомы одинаковы. Но в солях эти элементы обычно входят как галогенид-ионы, свойства которых отличаются от свойств простых веществ.

Галогены имеют сходное строение внешнего уровня. В солях они обычно представлены ионами с зарядом −1.

02

Одна группа — разные агрегатные состояния

При обычных условиях фтор и хлор — газы, бром — жидкость, иод — твёрдое вещество. От F₂ к I₂ возрастают размеры и поляризуемость молекул, усиливаются межмолекулярные взаимодействия. Поэтому для разделения молекул требуется больше энергии.

ВеществоСостояниеОкраска
F₂ГазБледно-жёлтая
Cl₂ГазЖёлто-зелёная
Br₂ЖидкостьКрасно-бурая
I₂ТвёрдоеТёмные кристаллы; пары фиолетовые

Изменение состояния не отменяет молекулярного строения. Кристалл иода состоит из молекул I₂, а не из ионов I⁻. Все рассматриваемые простые галогены требуют лабораторного обращения; цвет в модели помогает сравнивать вещества, но не является способом безопасного распознавания.

Галогены образуют двухатомные молекулы. Различия межмолекулярных взаимодействий влияют на агрегатное состояние.

Хлор в герметичной ампуле

Жёлто-зелёный газ Cl₂ отличается от бесцветных хлорид-ионов в растворе соли.

W. Oelen · Wikimedia Commons · CC BY-SA 3.0. Без изменений.

Периодическая система химических элементов

В периодической системе находят символы элементов и значения относительных атомных масс.

Cepheus · Wikimedia Commons · Public domain. Без изменений.

03

Более сильный окислитель вытесняет более слабый

В ряду Cl₂, Br₂, I₂ окислительная способность в типичных школьных реакциях уменьшается. Хлор окисляет Br⁻ до Br₂, сам превращаясь в Cl⁻. Бром способен аналогично окислить I⁻, но иод не вытесняет хлор из хлоридов.

Наглядное объяснение

Галоген и его ион играют разные электронные роли

УМЕНЬШЕНИЕ ОКИСЛИТЕЛЬНОЙ СПОСОБНОСТИ

Галоген и его ион играют разные электронные ролиCl₂Окисляет Br⁻ и I⁻Br₂Окисляет I⁻, но неCl⁻I₂Не вытесняет Cl₂или Br₂ из их солей

Схема относится к обычным школьным сравнениям водных растворов. F₂ реагирует с водой и требует отдельного рассмотрения.

Для 2KBr + Cl₂ → 2KCl + Br₂ сокращённая запись имеет вид Cl₂ + 2Br⁻ → 2Cl⁻ + Br₂. Калий не меняет состояния и является ионом-наблюдателем. Здесь меняются степени окисления, следовательно, это ОВР, а не простой ионный обмен.

Подробности: понятия и примеры
Молекулярная запись
Cl₂ + 2KBr → 2KCl + Br₂
Окисление
2Br⁻ → Br₂ + 2e⁻
Восстановление
Cl₂ + 2e⁻ → 2Cl⁻

Более активный галоген окисляет ионы менее активного. При вытеснении происходит перенос электронов.

04

Реакции с металлами и водородом

Галогены реагируют со многими металлами с образованием солей: Mg + Cl₂ → MgCl₂. Железо с избытком хлора даёт FeCl₃, поэтому формулу продукта нельзя выбирать только по знакомой валентности II. Важны свойства реагента и условия.

Признак / объектЧто означаетПояснение
Металл + галогенMgCl₂, FeCl₃Соли галогеноводородных кислот
Водород + галогенHClМолекулярное соединение
HCl + водаH₃O⁺ и Cl⁻Раствор кислоты

С водородом образуются галогеноводороды, например H₂ + Cl₂ → 2HCl. Их водные растворы рассматривают как кислоты. Газообразный HCl и раствор HCl — разные системы: ионный состав появляется при взаимодействии с водой. Реакция Cl₂ + 2KBr → 2KCl + Br₂ идёт потому, что Cl₂ окисляет Br⁻ до Br₂. Ионная запись Cl₂ + 2Br⁻ → 2Cl⁻ + Br₂ сохраняет и атомы, и заряд −2. В ряду Cl₂, Br₂, I₂ окислительная способность уменьшается. Фтор нельзя просто включить в ту же демонстрацию с водным раствором: он активно реагирует с самой водой.

Галогены образуют соединения с металлами и водородом. Свойства продукта зависят от его состава и состояния.

Соберём главное

Шесть выводов

01Галогены имеют сходное строение внешнего уровня. В солях они обычно представлены ионами с зарядом −1.
02Галогены образуют двухатомные молекулы. Различия межмолекулярных взаимодействий влияют на агрегатное состояние.
03Более активный галоген окисляет ионы менее активного. При вытеснении происходит перенос электронов.
04Галогены образуют соединения с металлами и водородом. Свойства продукта зависят от его состава и состояния.
05Изменение состояния не отменяет молекулярного строения. Кристалл иода состоит из молекул I₂, а не из ионов I⁻.
06С водородом образуются галогеноводороды, например H₂ + Cl₂ → 2HCl. Их водные растворы рассматривают как кислоты.
Тест по параграфу10 вопросов · 4 варианта · один правильный · 0,5 балла за ответ · максимум 5
1. Группа галогенов в современной нумерации?
2. Внешних электронов у Cl?
3. Формула простого хлора?
4. Какой галоген жидкий при комнатной температуре?
5. Какой галоген может окислить Br⁻ в школьной реакции?
6. Что образуется в Cl₂ + 2KBr?
7. Сокращённая запись вытеснения Br₂ хлором…
8. В этой реакции Br⁻…
9. Почему F₂ не демонстрируют по той же простой схеме в воде?
10. Окислительная способность в ряду Cl₂–Br₂–I₂…

Учебный источник и иллюстрации

Основа: предоставленный учебник «Химия, 11 класс», § 30. Материал переработан и дополнен разъяснениями; источник: 11 класс. Химия — § 30. Галогены.pdf. Указаны условия реакций, единицы величин и границы применимости моделей. Числовые примеры решены по шагам.

Иллюстрации загружаются непосредственно с Wikimedia Commons; авторы и лицензии указаны под изображениями. Схемы и обучающие модели созданы для этого конспекта.

OpenStax: Chemistry 2e
↑

Загрузка прогресса…