Фторид калия: способы получения и химические свойства
Фторид калия KF — соль щелочного металла калия и плавиковой кислоты. Белое вещество, плавится без разложения. Хорошо растворяется в воде.
Относительная молекулярная масса Mr = 58,10; относительная плотность для тв. и ж. состояния d = 2,48; tпл = 857º C
Способ получения
1. Фторид калия можно получить путем взаимодействия при комнатой температуре калия и фтора:
2K + F2 = 2KF
2. В результате взаимодействия разбавленной плавиковой кислоты и разбавленного раствора гидроксида калия, образуется фторид калия и вода:
KOH + HF = KF + H2O
3. Карбонат калия взаимодействует с разбавленной плавиковой кислотой, образуя фторид калия, воду и углекислый газ:
4. При 310–400º C гидродифторид разлагается на фторид калия и фтороводородную кислоту:
K(HF2) = KF + HF
Качественная реакция
Качественная реакция на фторид калия — взаимодействие его с хлоридом кальция, в результате реакции происходит выпадение белого осадка:
1. При взаимодействии с хлоридом кальция , фторид калия образует фторид кальция и хлорид калия:
2KF + CaCl2 → 2KCl + CaF2↓
Химические свойства
1. Фторид калия вступает в реакцию со сложными веществами :
1.1. Фторид калия вступает во взаимодействие с кислотами:
1.1.1. При кипении в результате взаимодействия с концентрированной серной кислотой фторид калия образует сульфат калия и газ фтороводород:
1.1.2. В реакции с концентрированной фтороводородной кислотой фторид калия образует гидродифторид калия:
KF + HF = K(HF2)
1.2. Фторид калия реагирует с основаниями :
1.2.1. При кипении насыщенный раствор гидроксида лития реагирует со фторидом калия с образованием гидроксида калия и осадка фторида лития:
Галогены
Галогены (греч. hals — соль + genes — рождающий) — химические элементы VIIa группы: F, Cl, Br, I, At. Реагируют с большинством других элементов и органических соединений.
Галогены широко распространены в природе. Их химическая активность падает от фтора к астату.
Общая характеристика элементов VIIa группы
От F к At (сверху вниз в периодической таблице) происходит увеличение: атомного радиуса, металлических, основных, восстановительных свойств. Уменьшается электроотрицательность, энергия ионизация, сродство к электрону.
Все галогены относятся к неметаллам, являются сильными окислителями.
Электронные конфигурации у данных элементов схожи, так как они находятся в одной группе (главной подгруппе!), общая формула ns 2 np 5 :
- F — 2s 2 2p 5
- Cl — 3s 2 3p 5
- Br — 4s 2 4p 5
- I — 5s 2 5p 5
- At — 6s 2 6p 5
Для галогенов характерны нечетные степени окисления: -1, +1, +3, +5, +7. Это связано с электронной конфигурацией атомов в возбужденном состоянии.
Природные соединения
- NaCl — галит (каменная соль)
- CaF2 — флюорит, плавиковый шпат
- NaCl*KCl — сильвинит
- 3Ca3(PO4)2*CaF2 — фторапатит
- MgCl2*6H2O — бишофит
- KCl*MgCl2*6H2O — карналлит
Простые вещества — F2, Cl2, Br2, I2
Галогены в чистом виде можно получить путем электролиза водных растворов и расплавов их солей. Например, хлор в промышленности получают электролизом водного раствора хлорида натрия.
Электролизом расплава гидрофторида калия KHF2 в безводной плавиковой кислоте — HF — был впервые получен фтор.
Более активные галогены способны вытеснять менее активные. Активность галогенов убывает: F → Cl → Br → I.
В лабораторных условиях галогены могут быть получены следующими реакциями.
- Реакции с металлами
Для галогенов характерна высокая реакционная способность. Фтор реагирует со всеми металлами без исключения, некоторые из них в атмосфере фтора самовоспламеняются.
Реакции с неметаллами
Хлор, как и фтор, химически весьма активен. Не реагирует только с кислородом, азотом и благородными газами.
F2 + H2 → HF (в темноте со взрывом)
Галогены вступают в реакцию друг с другом. Чтобы определить степени окисления в получающихся соединениях, вспомните электроотрицательность 😉
Br2 + F2 → BrF (фтор более электроотрицателен, чем бром — F — )
Br2 + I2 → IBr3 (бром более электроотрицателен, чем йод — Br — )
Реакции с водой
Реакция фтора с водой протекает очень энергично, носит взрывной характер.
Хлор реагирует с водой обратимо, образуя хлорную воду — смесь хлорноватистой и соляной кислоты. Бром вступает в те же реакции, что и хлор.
Замечу, что активность йода существенно ниже, чем у остальных галогенов. С неметаллами йод почти не реагирует, а с металлами — только при нагревании.
Реакции с щелочами
Cl2 + NaOH → NaCl + NaClO + H2O
Галогены способны вытеснять друг друга из солей. Более активные вытесняют менее активные.
KBr + I2 ⇸ (реакция не идет, так как йод менее активен, чем бром)
Галогеноводороды
Соединения, образованные из галогенов и водорода. К галогеноводородам относятся следующие вещества:
- HF — фтороводород (газ), фтороводородная (плавиковая) кислота (жидкость)
- HCl — хлороводород (газ), соляная кислота (жидкость)
- HBr — бромоводород, бромоводородная кислота
- HI — йодоводород, йодоводородная кислота
- HAt — астатоводород, астатоводородная кислота
При н.у. HCl, HBr, HI — газы, хорошо растворимые в воде.
В промышленности применяют получение прямым методом: реакцией водорода с галогенами.
В лабораторных условиях галогеноводороды можно получить в реакциях обмена между галогенсодержащими солями и сильными кислотами.
HF — является слабой кислотой, HCl, HBr, HI — сильные кислоты. Металлы, стоящие в ряду напряжений до водорода, способны вытеснить водород из кислоты.
Галогеноводороды реагируют с основными, амфотерными оксидами и основаниями с образованием соответствующих солей.
KOH + HCl → KCl + H2O (реакция нейтрализации)
Реакции протекают в тех случаях, если в результате выпадает осадок, выделяется газ или образуется слабый электролит (вода).
В некоторых реакциях проявляют себя как сильные восстановители, особенно HI.
В целом взаимодействие галогеноводородов с оксидами неметаллов нехарактерно. В этой связи важно выделить реакцию SiO2 с плавиковой кислотой.
© Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2022
Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.
Фтор. Хлор
Фтор
Фтор – газ светло-зеленого цвета (tпл = — 220 о С tкип = — 188 о С). По поводу истинного цвета фтора возникало немало разногласий: из-за необычайно высокой реакционной способности редко кто осмеливался получать его в достаточном количестве в прозрачном сосуде. Но последующие исследования подтвердили окраску фтора, о которой сообщал ещё Муассан.
Фтор в запаянной ампуле
Фтор взаимодействует почти со всеми простыми веществами, включая тяжелые инертные газы (Kr, Xe). В его атмосфере загорается даже стекловата (SiO2 + 2F2 = 4HF + O2) и вода (2H2O + 2F2 = 4HF + O2). При этом наряду с кислородом в продуктах реакции присутствуют фториды кислорода OF2, O2F2 и озон O3.
Фтор используют для получения некоторых ценных фторпроизводных углеводородов, обладающих уникальными свойствами, как, например, смазочных веществ, выдерживающих высокую температуру, пластической массы, стойкой к химическим реагентам (тефлон), жидкостей для холодильников (фреонов).
В организме человека фтор содержится в виде нерастворимых фторидов, главным образом фторапатита, и входит в состав костной ткани и зубной эмали. Для укрепления эмали рекомендуют использовать специальные фторсодержащие зубные пасты. С этой же целью фторируют питьевую воду, доводя концентрацию фторид-ионов примерно до 1 мг/л. Однако следует помнить, что в больших количествах растворимые в воде фториды ядовиты.
Фториды – соли слабой плавиковой кислоты HF, представляющей собой водный раствор фтороводорода. Молекулы HF в плавиковой кислоте связаны друг с другом настолько прочными водородными связями, что ее состав правильнее было бы передать формулой (HF)n. Поскольку эта кислота (наряду с газообразным фтороводородом) обладает уникальной способностью разъедать стекло, её хранят в полиэтиленовой, свинцовой или парафиновой посуде.
Применение фтористого водорода довольно разнообразно. Безводный HF используют, главным образом, при органических синтезах, а плавиковую кислоту – при получении фторидов, травления стекла, удалении песка с металлических отливок, при анализах минералов и т.д.
Хлор
Физические свойства
При обычных условиях хлор – газ жёлто-зеленого цвета с резким запахом. Он в 2,5 раза тяжелее воздуха, ядовит. Вдыхание даже небольших количеств хлора вызывает раздражение дыхательных путей и кашель. В одном объёме воды при 20 о С растворяется 2,5 объема хлора. Раствор хлора в воде называется хлорной водой.
Нахождение в природе
Хлор в природе в свободном состоянии практически не встречается. Широко распространены его соединения: каменная соль NaCl, сильвинит KCl ∙ NaCl и карналлит KCl ∙ MgCl2. Большое количество хлоридов содержится в морской воде. Хлор входит в состав зеленого вещества растений – хлорофилла.
Минерал сильвинит
Получение
В промышленности хлор получают электролизом водного раствора или расплава хлорида натрия:
В лаборатории хлор можно получить действием концентрированной соляной кислоты (при нагревании) на различные окислители, такие как оксид марганца (IV) MnO2, перманганат калия KMnO4, бертолетова соль KClO3 и др.:
Химические свойства
Хлор – химически активное вещество, взаимодействует с простыми и сложными веществами.
Взаимодействие с простыми веществами
Как сильный окислитель хлор реагирует:
в) с некоторыми менее электроотрицательными неметаллами:
С кислородом и азотом хлор непосредственно не взаимодействует.
Взаимодействие со сложными веществами
а) Реакция взаимодействия хлора с водой идет в две стадии. На первой стадии процесса образуются две кислоты – соляная HCl и хлорноватистая HClO:
Затем происходит процесс разложения хлорноватистой кислоты:
HClO = HCl + [O]→ атомарный кислород
Образованием атомарного кислорода объясняется окисляющее и отбеливающее действие хлора в воде. В хлорной воде погибают микроорганизмы. Органические красители, помещенные в хлорную воду, обесцвечиваются.
б) Обратите внимание, что с кислотами хлор не реагирует.
в) Взаимодействие хлора с растворами щелочей происходит по-разному в зависимости от условий протекания реакции:
на холоде: Cl2 + 2NaOH = NaCl + NaClO + H2O
при нагревании: 3Cl2 + 6KOH = 5KCl + KClO3 + 3H2O
г) Хлор взаимодействует с бромидами и йодидами металлов:
С фторидами металлов хлор не реагирует, так как его окислительная способность ниже окислительной способности фтора:
д) Хлор легко взаимодействует со многими органическими веществами, например с метаном, бензолом и др.:
Хлороводород и соляная кислота
Хлороводород HCl – бесцветный газ с резким запахом, в воде хорошо растворяется, при 0 о С в 1 л воды растворяется около 400 л HCl. Раствор хлороводорода в воде имеет кислую реакцию и называется хлороводородной, или соляной кислотой. Соляная кислота является сильной кислотой, обладает всеми общими свойствами кислот.
Соляная кислота – активный химический реагент, она взаимодействует:
HCl + NaOH = NaCl + H2O
Реакция соляной кислоты с цинком
- с металлами, которые находятся в ряду напряжений до водорода:
Последняя реакция является качественной реакцией на хлорид-ион.
Хлороводород можно получать:
а) прямым синтезом водорода и хлора;
б) действием концентрированной серной кислоты на твердые хлориды, например:
(Отметим, что аналогичным способом можно получать HF, но нельзя получить HBr и HI, так как они являются сильными восстановителями и окисляются серной кислотой до свободных брома и йода).
Применение хлора и хлороводорода. Физиологическая роль соляной кислоты в организме человека
Хлор используется для отбеливания бумаги и тканей, в производстве пластмасс, для дезинфекции питьевой воды. Хлор является исходным веществом при получении таких важнейших продуктов, как хлорная известь, фосген, хлороформ, определенные виды моющих средств, ядохимикатов, каучуков и т.д. Огромное количество хлора используется для синтеза хлороводорода, растворением которого в воде получают соляную кислоту.
В организме человека соляная кислота вырабатывается клетками слизистой желудка. Она играет важную физиологическую роль, так как способствует перевариванию белков и убивает различные болезнетворные бактерии.
Скачать:
Скачать бесплатно реферат на тему: «Хлор» Хлор.doc (222 Загрузки)
Скачать бесплатно реферат на тему: «Анализ хлорид-иона» Анализ-хлорид-иона.docx (207 Загрузок)
Скачать бесплатно реферат на тему: «Фтор» Фтор.doc (228 Загрузок)
Скачать рефераты по другим темам можно здесь
*на изображении записи фотография сильвинитовой шахты
http://studarium.ru/article/175
http://al-himik.ru/ftor-hlor/