Галогены. Задания из второй части ЕГЭ 2021 по Химии с объяснениями.
Задание 1:
Газ, выделившийся при взаимодействии хлороводородной кислоты с перманганатом калия, реагирует с железом. Продукт реакции растворили в воде и добавили к нему сульфид натрия. Более легкое из образовавшихся нерастворимых веществ отделили и ввели в реакцию с горячей концентрированной азотной кислотой. Составьте уравнения четырех описанных реакций.
Решение:
Первая реакция — хлороводородная (соляная) кислота реагирует с перманганатом калия:
16HCl + 2KMnO4 = 2KCl + 2MnCl2 + 5Cl2 + 8H2O — в результате выделяется тот газ (хлор), который нужен для следующей реакции.
Вторая реакция — идет между хлором и железом (хлор окисляет железо до степени окисления +3):
2Fe + 3Cl2 = 2FeCl3 .
Следующий этап — хлорид железа растворили ( FeCl3 хорошо растворяется в воде (92 г/ 100 мл) , и добавили к нему сульфид натрия
Это не ионно-обменная реакция, а ОВР, так как хлорид Fe (III) является сильным окислителем:
2FeCl3 + 3Na2S = S↓ + 2FeS + 6NaCl — эффектом реакции является выделение желтого осадка в виде чистой серы, которую возьмут для взаимодействия с горячей азотной кислотой.
Последняя реакция в этом блоке — сера плюс концентрированная HNO3:
S + HNO3 (конц.,гор.) = H2SO4 + 6NO2↑ + 2H2O
Задание 2:
Раствор хлорида железа (III) подвергли электролизу с графитовыми электродами. Осадок бурого цвета, образовавшийся в качестве побочного продукта электролиза, отфильтровали и прокалили. Вещество, образовавшееся на катоде, растворили в концентрированной азотной кислоте при нагревании. Продукт, выделившийся на аноде, пропустили через холодный раствор гидроксида калия. Составьте уравнения четырех описанных реакций.
Решение:
Первая реакция в списке — это электролиз водного раствора хлорида железа; на катоде выделяется Fe и H2; на аноде — Cl2 .
4FeCl3 +6H2O = 2Fe + 3H2 + 6Cl2 + 2Fe(OH)3 ↓
Вторая реакция — взяли бурый осадок из предыдущей реакции электролиза и прокалили; это процесс разложения нерастворимого основания гидроксида железа (III):
2Fe(OH)3 = Fe2O3 + 3H2O
Следующая реакция проходит между веществом, которое образовалось на катоде и растворили его в концентрированной азотной кислоте; естественно, речь идет о железе:
Fe + 6HNO3 (конц.) = Fe(NO3)3 + 3NO2↑ + 3H2O
Последняя реакция — продукт, который выделился на аноде пропустили через холодную щелочь (это важное дополнение, так как с горячей образуются другие продукты реакции); это взаимодействие хлора с KOH:
Cl2 + 2KOH = KClO + KCl + H2O — данный тип ОВР называется диспропорционированием (один и тот же элемент и окисляется, и восстанавливается).
Задание 3:
Йод обработали концентрированной азотной кислотой при нагревании. Раствор осторожно выпарили и остаток нагрели, получив оксид, который взаимодействует с угарным газом с образованием двух веществ — простого и сложного. Образовавшееся при этом простое вещество растворили в теплом растворе гидроксида калия. Составьте уравнения четырех описанных реакций.
Решение:
Первая реакция — йод и азотная кислота, достаточно простая реакция с образованием йодноватой кислоты, газа с оттенком «лисьего хвоста» и воды:
I2 + 10HNO3 = 2HIO3 + 10NO2↑ + 4H2O (t)
Следующий этап — выпарили раствор, и остаток нагрели; это касается разложения йодноватой кислоты:
2HIO3 = I2O5 + H2O (t)
Третья реакция — полученный в предыдущей реакции оксид пропустили через угарный газ:
I2O5 + 5CO = I2 + 5CO2 — как и сказано в условии, получаем одно простое и одно сложное вещества.
Последняя реакция из списка — простое вещество ( I2 ) растворили в теплом растворе щелочи (KOH):
I2 + 6KOH = 5KI + KIO3 +3H2O.
Задание 4:
Оксид железа (III) сплавили с поташом. Полученный продукт добавили в воду. Образовавшийся осадок отделили и растворили в йодоводородной кислоте. Выделившееся простое вещество реагирует с тиосульфатом натрия. Напишите уравнения четырех описанных реакций.
Решение:
Первая реакция может вызвать сложности из — за незнания тривиального названия «поташ«, который представляет собой карбонат калия:
Fe2O3 + K2CO3 = 2KFeO2 + CO2↑ — это непростая реакция сплавления, которую надо запомнить.
Следующая реакция — добавление к полученному продукту воды:
KFeO2 + 2H2O = KOH + Fe(OH)3↓
Третья реакция — осадок в виде гидроксида железа (III) растворили в йодоводородной кислоте, в результате выделяется чистый йод:
2Fe(OH)3 + 6HI = 2FeI2 + I2 + 6H2O
Последний этап — взаимодействие йода с тиосульфатом натрия с образованием йодида натрия и тетратионата натрия:
I2 + 2Na2S2O3 = 2NaI + Na2S4O6 .
Задание 5:
Кремний сожгли в атмосфере хлора. Продукт реакции обработали водой. Выделившийся осадок отделили, прокалили и обработали плавиковой кислотой. Напишите уравнения четырех описанных реакций.
Решение:
Первый этап — сожгли кремний в атмосфере хлора, эта реакция представляет взаимодействие двух простых веществ:
Si + 2Cl2 = SiCl4
Следующая реакция — тетрахлорсилан ( SiCl4 ) обработали водой:
SiCl4 + 3H2O = H2SiO3 + 4HCl — эффектом этой реакции является выпадение бесцветного студенистого осадка кремниевой кислоты.
Третья реакция — разложение кремниевой кислоты:
H2SiO3 = SiO2 + H2O
Четвертая реакция — взаимодействие кремнезема с плавиковой кислотой:
SiO2 + 4HF = SiF4 + 2H2O — эта реакция объясняет, почему плавиковую кислоту не хранят в стеклянной посуде (HF реагирует с диоксидом кремния, соответственно, разъедает стекло).
Задание 6:
В раствор гидроксида натрия внесли оксид хрома (VI). Раствор выпарили, твердый остаток обработали серной кислотой и из полученного раствора при охлаждении выделили соль оранжевого цвета. При растворении соли в бромоводородной кислоте образуется простое вещество, которое может взаимодействовать с сероводородом. Напишите уравнения четырех описанных реакций.
Решение:
Первая реакция — оксид хрома ( VI ), который является кислотным оксидом, прореагирует с щелочью:
CrO3 + 2NaOH = Na2CrO4 + H2O — эффектом этой реакции является образование вещества желтого цвета — хромата натрия.
Далее нужно написать взаимодействие хромата натрия с серной кислотой — это необычная ионно-обменная реакция, которую нужно запомнить:
2Na2CrO4 + H2SO4 = Na2Cr2O7 + Na2SO4 + H2O — цвет раствора изменился с желтого на оранжевый (это цвет дихромата натрия).
Третья реакция — взаимодействие Na2Cr2O7 с бромоводородной кислотой:
Na2Cr2O7 + 14HBr = 2NaBr + 2CrBr3 + 3Br2 + 7H2O
Четвертая реакция — выделили простое вещество, который прореагировал с сероводородом (бром замещает серу):
Br2 + H2S = 2HBr + S.
Задание 7:
Раствор, полученный при пропускании сернистого газа через бромную воду, нейтрализовали гидроксидом бария. Выпавший осадок отделили, смешали с коксом и прокалили. При обработке продукта прокаливания хлороводородной кислотой выделяется газ с запахом тухлых яиц. Составьте уравнения четырех описанных реакций.
Решение:
Первая реакция — сернистый газ реагирует с бромной водой, поэтому надо добавить воду:
SO2 + Br2 + 2H2O = H2SO4 + 2HBr
Вторая и третья реакции представляют собой нейтрализацию полученного раствора (серная кислота и бромоводородная кислота):
H2SO4 + Ba(OH)2 = BaSO4↓ + 2H2O
2HBr + Ba(OH)2 = BaBr2 + 2H2O
Четвертая реакция — осадок реагирует с коксом при прокаливании; это взаимодействие с углеродом:
BaSO4 + 4C = BaS + 4CO↑
Последняя реакция — продукт прокаливания обработали HCl и выделился газ с запахом тухлых яиц (это сероводород):
BaS + 2HCl = BaCl2 + H2S↑.
Железо с йодоводородной кислотой уравнение
Через раствор гидроксида натрия пропустили избыток углекислого газа. Раствор выпарили, полученное вещество прокалили, при этом наблюдали выделение бесцветного газа. Образовавшееся вещество собрали и добавили к раствору бромида железа (III). Выпавший при этом осадок красновато-коричневого цвета прореагировал с раствором иодоводородной кислоты.
Напишите уравнения четырёх описанных реакций.
1) При пропускании через раствор щелочи кислотного оксида — углекислого газа образуется кислая соль — гидрокарбонат натрия:
2) При прокаливании гидрокарбоната натрия образуется средняя соль — карбонат натрия и выделяется углекислый газ:
3) При взаимодействии карбоната натрия с бромидом железа (III) в водном растворе в осадок выпадает гидроксид железа (III) и выделяется углекислый газ (карбонат железа (III) не существует):
4) С иодоводородной кислотой гидроксид железа (III) вступает в окислительно-восстановительную реакцию, в результате которой Fe +3 восстанавливается до Fe +2 и выделяется молекулярный йод:
Cоединения йода
Йодоводород, йодоводородная кислота (HI)
Способы получения йодоводорода
В промышленности
- Взаимодействие йода с гидразином:
- Взаимодействие простых веществ происходит только при нагревании и протекает не до конца:
В лаборатории
- Вытеснение HI из йодидов ортофосфорной кислотой:
- гидролиз галогенидов неметаллов
- восстановление свободного йода:
Физические свойства йодоводорода
Водный раствор HI — иодоводородная кислота. Это бесцветная жидкость с резким запахом. Иодоводородная кислота является сильной кислотой.
В 100 г воды при обычном давлении и 20 °C растворяется 132 г HI, а при 100 °C — 177 г.
Химические свойства йодоводорода
Йодоводород – сильный восстановитель.
- Окисляется кислородом воздуха, приобретая бурый цвет:
- Взаимодействует с концентрированной серной кислотой с образованием сероводорода и свободного йода:
- Окисляется другими неметаллами:
- Окисляется даже слабыми окислителями:
- Присоединяется к кратным связям органических соединений (реакция электрофильного присоединения):
HI + CH3 – CH = CH2 → CH3 – CHI – CH3
- Образуют полииоды, присоединяя элементарный иод:
Кислородные кислоты и окислы иода
Иодноватистая кислота (HIO)
Иодноватистая кислота HIO — существует только в очень разбавленных растворах, окрашена в зеленоватый цвет. Очень неустойчива.
Получение йодноватистой кислоты
Образуется при взаимодействии иода с водой. Реакция обратима, а равновесие сильно сдвинуто в сторону исходных веществ:
Химические свойства йодноватистой кислоты
- Проявляет амфотерные свойства – слабая кислота и слабое основание. Диссоциирует и как кислота, и как основание:
- Разлагается при комнатной температуре с течением времени:
- Разлагается щелочами:
3HIO + 3NaOH = 2NaI + NaIO3 + 3H2O
Соли иодноватистой кислоты называют гипоиодитами.
Иодноватая кислота (HIO3)
Йодноватая кислота HIO3— белое кристаллическое вещество со стеклянным блеском и горьковато-кислым вкусом. При обычной температуре устойчива. Сильная одноосновная кислота, имеющая склонность к полимеризации в концентрированных растворах
Получение иодноватой кислоты
Получают в водных растворах при окислении иода хлором, пероксидом водорода либо дымящей азотной кислотой:
Химические свойства йодноватой кислоты
- хорошо растворима в воде:
- При медленном нагревании до 110ºС она частично плавится, частично образует ангидроиодноватую кислоту HI3O8.
При нагревании HIO3 выше 230°C образует порошок иодноватого ангидрида I2O5, при растворении в воде, которого вновь образуется иодноватая кислота:
- Нейтрализуется щелочами:
- Проявляет окислительные свойства:
- При электролизе йодноватой кислоты образуется йодная кислота:
Соли иодноватой кислоты — иодаты
- Они довольно устойчивы и разлагаются при температуре выше 400 °C.
- Обладают сильными окислительными свойствами в кислой среде:
- При электролизе раствора иодаты распадаются на водород и периодаты:
Иодная кислота (HIO4)
Иодная кислота HIO4 — белое гигроскопичное кристаллическое вещество. В водном растворе Н5IO6 является слабой кислотой. В растворах образует гидраты состава mHIO4•nН2О, например, H3IO5, H4I2O9, H5IO6 и т. д Их устойчивость зависит от концентрации раствора. Проявляет сильные окислительные свойства
Получение йодной кислоты
- При воздействии хлорной кислоты на иод в присутствии катализатора:
- Электролизом раствора иодноватой кислоты:
Химические свойства йодной кислоты
- При растворении в воде образует гидраты:
- НIO4 разлагается при нагревании выше 122ºС:
- Щелочами нейтрализуется не полностью:
- Сильные окислительные свойства:
Cоли йодной кислоты — периодаты
Йодная кислота может образовать соли, содержащие ионы, IO6 5− , IO5 3− , IO4 — и I2O9 4− — соответственно орто-, мезо-, мета- и дипериодаты.
Получение периодатов
Периодаты можно получить при окислении иодатов сильными окислителями в щелочной среде:
Химические свойства периодатов
- Периодаты — сильные окислители, при нагревании выше 300ºС разлагаются с выделением кислорода:
- Разлагаются концентрированными кислотами:
- Разлагаются концентрированными щелочами:
- Проявляют окислительные свойства:
Оксиды йода
Пентаоксид (пятиокись) иода, йодноватый ангидрид (I2O5)
Иодноватый ангидрид I2O5 – белое, гигроскопичное вещество. На свету темнеет из-за частичного разложения.
Получение пентаоксида йода
Получают при медленном нагревании йодноватой или йодной кислоты
Химические свойства пентаоксида йода
- На свету разлагается:
- Как кислотный оксид реагирует с водой, со щелочами:
- Легко фторируется:
- Восстанавливается монооксидом углерода:
http://chem-ege.sdamgia.ru/problem?id=7000
http://zadachi-po-khimii.ru/neorganicheskaya-ximiya/coedineniya-joda.html