Номер 2, страница 170 - гдз по химии 11 класс учебник Мычко, Прохоревич

2. Для ряда веществ $F_2 - Cl_2 - Br_2 - I_2$ укажите закономерность изменения:

а) температуры плавления;

б) температуры кипения;

в) активности в реакции с водородом;

г) активности в реакции с металлами.

Дайте объяснения.

В ряду галогенов $F_2 — Cl_2 — Br_2 — I_2$ наблюдаются следующие закономерности изменения свойств:

а) температуры плавления;

Температуры плавления в ряду галогенов от фтора к иоду возрастают.

Объяснение: Молекулы галогенов ($F_2, Cl_2, Br_2, I_2$) являются двухатомными и неполярными. Между ними действуют слабые межмолекулярные силы (силы Ван-дер-Ваальса, а именно лондоновские дисперсионные силы). С увеличением порядкового номера элемента (при переходе от фтора к иоду) возрастает число электронов в молекуле и, соответственно, её размер. Это приводит к усилению межмолекулярного взаимодействия, так как электронные оболочки становятся более поляризуемыми. Для преодоления этих более сильных сил и разрушения кристаллической решётки при плавлении требуется больше энергии, что и выражается в повышении температуры плавления.

$T_{пл}(F_2) = -219.6 °C$

$T_{пл}(Cl_2) = -101.5 °C$

$T_{пл}(Br_2) = -7.2 °C$

$T_{пл}(I_2) = 113.7 °C$

Ответ: Температуры плавления увеличиваются в ряду $F_2 — Cl_2 — Br_2 — I_2$.

б) температуры кипения;

Температуры кипения, как и температуры плавления, в ряду галогенов от фтора к иоду возрастают.

Объяснение: Причина та же, что и для температур плавления — усиление межмолекулярных (ван-дер-ваальсовых) сил с ростом размера молекулы и числа электронов. Чтобы перевести вещество из жидкого состояния в газообразное, необходимо преодолеть эти силы. Чем они сильнее, тем больше энергии требуется и, следовательно, тем выше температура кипения. Эта закономерность объясняет, почему при стандартных условиях фтор и хлор — газы, бром — жидкость, а иод — твёрдое вещество.

$T_{кип}(F_2) = -188.1 °C$

$T_{кип}(Cl_2) = -34.04 °C$

$T_{кип}(Br_2) = 58.8 °C$

$T_{кип}(I_2) = 184.3 °C$

Ответ: Температуры кипения увеличиваются в ряду $F_2 — Cl_2 — Br_2 — I_2$.

в) активности в реакции с водородом;

Активность галогенов в реакциях с водородом уменьшается в ряду от фтора к иоду.

Объяснение: Химическая активность галогенов как окислителей определяется их способностью принимать электроны. Эта способность максимальна у фтора и уменьшается вниз по группе. С увеличением порядкового номера элемента растёт радиус атома, а электроны внешнего слоя оказываются дальше от ядра и сильнее экранируются внутренними электронными слоями. В результате притяжение дополнительного электрона к ядру ослабевает, и окислительная активность (электроотрицательность) падает.

Фтор ($F_2$) реагирует с водородом ($H_2$) со взрывом даже в темноте и при низких температурах.

Хлор ($Cl_2$) реагирует с водородом со взрывом только при освещении (цепная реакция) или нагревании.

Бром ($Br_2$) реагирует с водородом только при нагревании, реакция обратима.

Иод ($I_2$) реагирует с водородом медленно, только при сильном нагревании, и реакция сильно обратима.

Ответ: Активность в реакции с водородом уменьшается в ряду $F_2 — Cl_2 — Br_2 — I_2$.

г) активности в реакции с металлами.

Активность галогенов в реакциях с металлами также уменьшается в ряду от фтора к иоду.

Объяснение: Металлы в реакциях с галогенами выступают в роли восстановителей (отдают электроны), а галогены — в роли окислителей (принимают электроны). Как и в случае с водородом, активность галогенов определяется их окислительной способностью, которая падает от фтора к иоду.

Фтор — самый сильный окислитель, он реагирует почти со всеми металлами, часто с воспламенением, даже при комнатной температуре.

Хлор также очень активен, но для реакции с менее активными металлами (например, железом) требуется нагревание.

Бром менее активен, чем хлор, и для большинства реакций с металлами требуется нагревание.

Иод является самым слабым окислителем в этом ряду, и его реакции с металлами, как правило, протекают только при значительном нагревании и менее энергично.

Ответ: Активность в реакции с металлами уменьшается в ряду $F_2 — Cl_2 — Br_2 — I_2$.