20. Хлор. Хлороводень та соляна кислота

Хлор (Cl) –стоїть у 3-му періоді, у VII групі головної підгрупи періодичної системи, порядковий номер 17, атомна маса 35453; відноситься до галогенів.

Фізичні властивості:газ жовто-зеленого кольору із різким запахом. Щільність 3214 г/л; температура плавлення –101 °C; температура кипіння -33,97 ° C, При звичайній температурі легко зріджується під тиском 0,6 МПа. Розчиняючись у воді, утворює хлорну воду жовтого кольору. Добре розчинний в органічних розчинниках, особливо в гексані (C6H14), чотири-хлористому вуглеці.

Хімічні властивості хлору:Електронна конфігурація: 1s22s22p63s22p5. На зовнішньому рівні 7 електронів. До завершення рівня потрібен 1 електрон, який приймає хлор, проявляючи ступінь окислення -1. Існують і позитивні ступені окислення хлору до + 7. Відомі такі оксиди хлору: Cl2O, ClO2, Cl2O6 і Cl2O7. Усі вони нестійкі. Хлор – сильний окисник. Він безпосередньо реагує з металами та неметалами:

Реагує із воднем. За звичайних умов реакція йде повільно, при сильному нагріванні або освітленні – з вибухом, за ланцюговим механізмом:

Хлор взаємодіє з розчинами лугів, утворюючи солі – гіпохлорити та хлориди:

При пропущенні хлору в розчин лугу утворюється суміш розчинів хлориду та гіпохлориту:

Хлор - відновник: Cl2 + 3F2 = 2ClF3.

Взаємодія з водою:

Хлор не взаємодіє безпосередньо з вуглецем, азотом та киснем.

Отримання: 2NaCl + F2 = 2NaF + Cl2.

Електроліз: 2NaCl + 2H2O = Cl2 + H2 + 2NaOH.

Знаходження у природі:міститься у складі мінералів: галіт (кам'яна сіль), сильвін, бішофіт; морська вода містить хлориди натрію, калію, магнію та інших елементів.

Хлороводень HCl. Фізичні властивості:безбарвний газ, важчий за повітря, добре розчинний у воді з утворенням соляної кислоти.

Хлороводень- це безбарвний газ важчий за повітря з різким запахом, який полягає в рівних обсягах з хлору і водню, формула: HCl

Суміш хлору та водню дає бурхливу реакцію і вибухає навіть при сонячному світлі, утворюючи хлороводень.

Сам хлороводень не горючий газ.

У лабораторії можна отримати хлороводень використовуючи концентровану сірчану кислоту + кухонну сіль і підігріваючи цю суміш.

Газ хлороводень добре розчиняється у воді, сам розчин називають .

При високій концентрації соляна кислота немов димить на повітрі, тому що хлороводень поступово виділяється з розчину у зовнішню вологу повітря. При нагріванні виділення хлороводню йде інтенсивніше.

Соляна кислота широко використовується для очищення поверхонь від іржі. Однак, це може здійснювати тільки при використанні інгібіторів (добавки, які уповільнюють перебіг реакції металу з кислотою), щоб кислота не зіпсувала сам метал. Також із кислоти отримують солі, використовують її в медицині і т.д. Ця кислота навіть виділяється нашим шлунком для травлення їжі, але концентрація там зовсім мала (0,2-0,5%).

Солі цієї кислоти називають хлоридами. Хлориди в основному, також розчиняються у воді.

Якщо додати нітрат срібла (AgNO 3) до соляної кислоти або її солі, випадає білий сирний осад. Цей осад нерозчинний у кислотах, що дозволяє встановити присутність хлорид-ионов.

|
хлороводнева киселіна, хлороводень формула
Хлороводень, хлористий водень(HCl) - безбарвний, термічно стійкий газ (за нормальних умов) з різким запахом, що димить у вологому повітрі, легко розчиняється у воді (до 500 об'ємів газу на один об'єм води) з утворенням хлороводневої (соляної) кислоти. При -85,1 °C конденсується в безбарвну, рухливу рідину. При -114,22 °C HCl переходить у твердий стан. твердому стані хлороводень існує у вигляді двох кристалічних модифікацій: ромбічної, стійкої нижче -174,75 ° C, і кубічної.

• 1 Властивості
• 2 Отримання
• 3 Застосування
• 4 Безпека
• 5 Примітки
• 6 Література
• 7 Посилання

Властивості

Водний розчин хлористого водню називається соляною кислотою. При розчиненні у воді протікають такі процеси:

Процес розчинення дуже екзотермічний. З водою HCl утворює азеотропну суміш, що містить 2024% HCl.

Соляна кислота є сильною одноосновною кислотою, вона енергійно взаємодіє з усіма металами, що стоять у ряді напруг лівіше водню, з основними та амфотерними оксидами, основами та солями, утворюючи солі - хлориди:

Хлориди дуже поширені у природі і мають найширше застосування (галіт, сильвін). Більшість їх добре розчиняється у воді і повністю дисоціює на іони. Слаборозчинними є хлорид свинцю (PbCl2), хлорид срібла (AgCl), хлорид ртуті(I) (Hg2Cl2, каломель) та хлорид міді(I) (CuCl).

При дії сильних окислювачів або при електролізі хлороводень виявляє відновлювальні властивості:

При нагріванні хлороводень окислюється киснем (каталізатор - хлорид міді(II) CuCl2):

Концентрована соляна кислота реагує з міддю, утворюючи при цьому комплекс одновалентної міді:

Суміш 3 об'ємних частин концентрованої соляної та 1 об'ємної частки концентрованої азотної кислот називається «царською горілкою». Царська горілка здатна розчиняти навіть золото та платину. Висока окисна активність царської горілки обумовлена ​​присутністю в ній хлористого нітрозилу та хлору, що знаходяться в рівновазі з вихідними речовинами:

Завдяки високій концентрації хлорид-іонів у розчині метал зв'язується в хлоридний комплекс, що сприяє його розчиненню:

Приєднується до сірчаного ангідриду, утворюючи хлорсульфонову кислоту HSO3Cl:

Для хлороводню також характерні реакції приєднання до кратних зв'язків (електрофільне приєднання):

Отримання

У лабораторних умовах хлороводень одержують, впливаючи концентрованою сірчаною кислотою на хлорид натрію (кухонну сіль) при слабкому нагріванні:

HCl також можна отримати гідролізом ковалентних галогенідів, таких, як хлорид фосфору(V), тіонілхлорид (SOCl2), та гідролізом хлорангідридів карбонових кислот:

У промисловості хлороводень раніше отримували в основному сульфатним методом (методом Леблану), заснованому на взаємодії хлориду натрію з концентрованою сірчаною кислотою. В даний час для отримання хлороводню зазвичай використовують прямий синтез з простих речовин:

У виробничих умовах синтез здійснюється у спеціальних установках, у яких водень безперервно згоряє рівним полум'ям у струмі хлору, змішуючись із ним у факелі пальника. Тим самим досягається спокійне (без вибуху) перебіг реакції. Водень подається в надлишку (5 - 10%), що дозволяє повністю використовувати цінніший хлор і отримати незабруднену хлором соляну кислоту.

Соляну кислоту одержують розчиненням газоподібного хлороводню у воді.

Застосування

Водний розчин широко використовується для отримання хлоридів, травлення металів, очищення поверхні судин, свердловин від карбонатів, обробки руд, при виробництві каучуків, глутамінату натрію, соди, хлору та інших продуктів. Також застосовується в органічному синтезі. Широке поширення розчин соляної кислоти отримав у виробництві дрібноштучних бетонних та гіпсових виробів: тротуарна плитка, збиття виробу і т.д.

Безпека

Вдихання хлороводню може призвести до кашлю, задухи, запалення носа, горла та верхніх дихальних шляхів, а у важких випадках, набряк легень, порушення роботи кровоносної системи, і навіть смерть. Контактируючи зі шкірою може викликати почервоніння, біль та серйозні опіки. Хлористий водень може спричинити серйозні опіки очей та їх незворотне ушкодження.

Використовувався як отруйний засіб під час воєн.

Примітки

1. Хлороводень на сайті ХіМіК.ру
2. Іноді хлористим воднем називають соляну кислоту
3. А. А. Дроздов, В. П. Зломанів, Ф. М. Спиридонів. Неорганічна хімія (3 т.). Т.2. - М: Видавничий центр «Академія», 2004.

Література

• Левінський М.І, Мазанко А. Ф., Новіков І. Н. «Хлористий водень та соляна кислота» М.: Хімія 1985

Посилання

• Хлороводень: хімічні та фізичні властивості

П·о·р Хлорвмісні неорганічні кислоти

хлороводень, хлороводень вікіпедія, хлороводень молекула, хлороводень формула, хлороводень хімія 9 клас, хлороводнева киселіна, хлороводнева кислота

Хлороводень Інформація Про

ВИЗНАЧЕННЯ

Хлороводень(хлороводнева кислота, соляна кислота) - складна речовина неорганічної природи, яка може існувати як у рідкому, так і газоподібному стані.

У другому випадку воно є безбарвним газом, добре розчинним у воді, а в першому - розчин сильної кислоти (35-36%). Будова молекули хлороводню, і навіть її структурна формула наведено на рис. 1. Щільність – 1,6391 г/л (н.у.). Температура плавлення дорівнює - (-114,0 o С), кипіння - (-85,05 o С).

Рис. 1. Структурна формула та просторова будова молекули хлороводню.

Брутто-формула хлороводню - HCl. Як відомо, молекулярна маса молекули дорівнює сумі відносних атомних мас атомів, що входять до складу молекули (значення відносних атомних мас, взятих з Періодичної таблиці Д.І. Менделєєва, округлим до цілих чисел).

Mr(HCl) = Ar(H) + Ar(Cl);

Mr(HCl) = 1 + 35,5 = 36,5.

Молярна маса (М) – це маса 1 моль речовини. Легко показати, що чисельні значення молярної маси М та відносної молекулярної маси M r рівні, однак перша величина має розмірність [M] = г/моль, а друга безрозмірна:

M = N A × m (1 молекули) = N A × M r × 1 а. = (N A ×1 а.е.м.) × M r = × M r .

Це означає, що молярна маса хлороводню дорівнює 36,5 г/моль.

Молярну масу речовини в газоподібному стані можна визначити, використовуючи поняття про його молярний об'єм. Для цього знаходять об'єм, займаний за нормальних умов певною масою даної речовини, а потім обчислюють масу 22,4 л цієї речовини за тих же умов.

Для досягнення цієї мети (обчислення молярної маси) можливе використання рівняння стану ідеального газу (рівняння Менделєєва-Клапейрона):

де p - тиск газу (Па), V - об'єм газу (м 3), m - маса речовини (г), M - молярна маса речовини (г/моль), Т - абсолютна температура (К), R - універсальна постійна газова рівна 8,314 Дж/(моль×К).

Приклади розв'язання задач

ПРИКЛАД 1

Завдання	У якій із зазначених речовин масова частка елемента кисню більша: а) в оксиді цинку (ZnO); б) у оксиді магнію (MgO)?
Рішення	Знайдемо молекулярну масу оксиду цинку: Mr(ZnO) = Ar(Zn) + Ar(O); Mr (ZnO) = 65 + 16 = 81. Відомо, що M = Mr означає M(ZnO) = 81 г/моль. Тоді масова частка кисню в оксиді цинку дорівнюватиме: ω(O) = Ar(O)/M(ZnO) × 100%; ω (O) = 16/81 × 100% = 19,75%. Знайдемо молекулярну масу оксиду магнію: Mr(MgO) = Ar(Mg) + Ar(O); Mr (MgO) = 24 + 16 = 40. Відомо, що M = Mr означає M(MgO) = 60 г/моль. Тоді масова частка кисню в оксиді магнію дорівнюватиме: ω(O) = Ar(O)/M(MgO) × 100%; ω (O) = 16/40 × 100% = 40%. Таким чином, масова частка кисню більша в оксиді магнію, оскільки 40>19,75.
Відповідь	Масова частка кисню більша в оксиді магнію.

ПРИКЛАД 2

Завдання	У якій із зазначених сполук масова частка металу більша: а) в оксиді алюмінію (Al 2 O 3); б) у оксиді заліза (Fe 2 O 3)?
Рішення	Масова частка елемента Х у молекулі складу НХ розраховується за такою формулою: ω (Х) = n × Ar (X) / M (HX) × 100%. Розрахуємо масову частку кожного елемента кисню у кожному із запропонованих сполук (значення відносних атомних мас, взятих із Періодичної таблиці Д.І. Менделєєва округлим до цілих чисел). Знайдемо молекулярну масу оксиду алюмінію: Mr (Al2O3) = 2×Ar(Al) + 3×Ar(O); Mr (Al2O3) = 2×27 + 3×16 = 54 + 48 = 102. Відомо, що M = Mr означає M(Al 2 O 3) = 102 г/моль. Тоді масова частка алюмінію в оксиді дорівнюватиме: ω (Al) = 2 × Ar (Al) / M (Al 2 O 3) × 100%; ω (Al) = 2×27/102×100% = 54/102×100% = 52,94%. Знайдемо молекулярну масу оксиду заліза (III): Mr (Fe2O3) = 2×Ar(Fe) + 3×Ar(O); Mr (Fe2O3) = 2×56+ 3×16 = 112 + 48 = 160. Відомо, що M = Mr означає M(Fe 2 O 3) = 160 г/моль. Тоді масова частка заліза в оксиді дорівнюватиме: ω(O) = 3×Ar(O)/M(Fe2O3)×100%; ω(O) = 3×16/160×100% = 48/160×100% = 30%. Таким чином, масова частка металу більша в оксиді алюмінію, оскільки 52,94 > 30.
Відповідь	Масова частка металу більша в оксиді алюмінію.

Хлор- Елемент 3-го періоду і VII А-групи Періодичної системи, порядковий номер 17. Електронна формула атома [ 10 Ne]3s 2 3p 5 , характерні ступеня окислення 0, -I, +I, +V і +VII. Найбільш стійкий стан Cl-I. Шкала ступенів окиснення хлору:

Хлор має високу електронегативність (2,83), виявляє неметалеві властивості. Входить до складу багатьох речовин – оксидів, кислот, солей, бінарних сполук.

В природі - дванадцятийза хімічною поширеністю елемент (п'ятий серед неметалів). Зустрічається лише у хімічно пов'язаному вигляді. Третій за вмістом елемент у природних водах (після О та H), особливо багато хлору у морській воді (до 2 % за масою). Життєво важливий елемент всім організмів.

Хлор Cl2.Проста речовина. Жовто-зелений газ із різким задушливим запахом. Молекула Cl 2 неполярна, містить зв'язок CI-CI-Cl. Термічно стійкий, негорючий на повітрі; суміш із воднем вибухає на світлі (водень згоряє в хлорі):

Добре розчинний у воді, піддається в ній дисмутації на 50% і повністю – у лужному розчині:

Розчин хлору у воді називають хлорною водою,на світлі кислота НClO розкладається на НCl і атомарний кисень О 0 тому «хлорну воду» треба зберігати в темній склянці. Наявністю в «хлорній воді» кислоти НСlO та утворенням атомарного кисню пояснюються її сильні окисні властивості: наприклад, у вологому хлорі знебарвлюються багато барвників.

Хлор дуже сильний окислювач по відношенню до металів і неметалів:

Реакції із сполуками інших галогенів:

а) Cl 2 + 2KBr (p) = 2КCl + Br 2 (кип'ятіння)

б) Cl 2 (тиж.) + 2KI (p) = 2КCl + I 2 ↓

3Cl 2 (поз.) + ДТ 2 O + KI = 6НCl + КIO 3 (80 °C)

Якісна реакція– взаємодія нестачі Cl 2 з KI (див. вище) та виявлення йоду з синього фарбування після додавання розчину крохмалю.

Отриманняхлору в промисловості:

і в лабораторії:

4НCl (конц.) + MnO 2 = Cl 2 + MnCl 2 + 2Н 2 O

(аналогічно за участю інших окислювачів; докладніше див. реакції для НCl та NaCl).

Хлор відноситься до продуктів основного хімічного виробництва, використовується для отримання брому та йоду, хлоридів і похідних, що містять кисень, для відбілювання паперу, як дезінфікуючий засіб для питної води. Отруйний.

Хлороводень НCl.Безкиснева кислота. Безбарвний газ із різким запахом, важчий за повітря. Молекула містить ковалентний σ-зв'язок Н – Cl. Термічно стійкий. Дуже добре розчинний у воді; розведені розчини називаються хлороводневою кислотою,а димний концентрований розчин (35-38%) – соляною кислотою(Назву дано ще алхіміками). Сильна кислота в розчині, що нейтралізується лугами та гідратом аміаку. Сильний відновник у концентрованому розчині (за рахунок Cl-I), слабкий окислювач у розведеному розчині (за рахунок НІ). Складова частина «царської горілки».

Якісна реакція на іон Cl - утворення білих опадів AgCl і Hg 2 Cl 2 , які не переводяться в розчин дією розведеної азотної кислоти.

Хлороводень служить сировиною у виробництві хлоридів, хлорорганічних продуктів, використовується (у вигляді розчину) при травленні металів, розкладанні мінералів та руд.

Рівняння найважливіших реакцій:

НCl (розб.) + NaOH (розб.) = NaCl + Н 2 O

HCl (розб.) + NH 3 H 2 O = NH 4 Cl + Н 2 O

4HCl (конц., гор.) + МО 2 = МCl 2 + Cl 2 + 2H 2 O (М = Mn, Pb)

16HCl (конц., гір.) + 2КMnO 4(т) = 2MnCl 2 + 5Cl 2 + 8H 2 O + 2КCl

14HCl (конц.) + До 2 Cr 2 O 7(т) = 2CrCl 3 + ЗCl 2 + 7H 2 O + 2КCl

6HCl (конц.) + КClO 3(т) = КCl + ЗCl 2 + 3H 2 O (50–80 °C)

4HCl (конц.) + Са(ClO) 2(т) = СаCl 2 + 2Cl 2 | + 2Н 2 O

2HCl (розб.) + М = МCl 2 + H 2 (М = Fe, Zn)

2HCl (розб.) + МСО 3 = МCl 2 + С 2 + H 2 O (М = Са, Ва)

HCl (розб.) + AgNO 3 = HNO 3 + AgCl↓

ОтриманняНCl у промисловості – спалювання Н 2 у Cl 2 (див.), у лабораторії – витіснення із хлоридів сірчаною кислотою:

NaCl (т) + H 2 SO 4 (конц.) = NaHSO 4 + НCl(50 °C)

2NaCl(т) + H 2 SO 4 (конц.) = Na 2 SO 4 + 2НCl(120 °C)