Даны вещества хлорид калия хлороводород кислород этанол чем отличаются


Даны вещества: хлорид калия, хлороводород

Даны вещества: хлорид калия, хлороводород, кислород, этанол. Чем отличаются эти вещества по своему строению и видам связи?

Хлорид калия (KCl)

  • Тип кристаллической решетки: ионная;
  • Вид химической связи ионная: ионная.

  • Хлороводород (HCl)
  • Тип кристаллической решетки: молекулярная;
  • Вид химической связи ионная: ковалентная полярная.

  • Кислород (O2)
  • Тип кристаллической решетки: молекулярная;
  • Вид химической связи ионная: ковалентная неполярная.

  • Этанол (C2H5OH)
  • Тип кристаллической решетки: молекулярная;
  • Вид химической связи ионная: ковалентная полярная (внутримолекулярная), водородная (межмолекулярная).
  • ацилхлоридов и воды, спиртов или фенола

    Это простой способ получения сложного эфира из спирта, потому что он происходит при комнатной температуре и необратим. Изготовление сложного эфира из спирта и карбоновой кислоты (обычный альтернативный метод) требует тепла, катализатора и является обратимым процессом, так что получить 100% конверсию сложно.

     

    Реакция с фенолами

    Реакция с самим фенолом

    Фенолы имеют группу -ОН, присоединенную непосредственно к бензольному кольцу.В веществе, обычно называемом «фенол», к кольцу также ничего не прикреплено. Сначала мы рассмотрим это.

    Реакция между фенолом и этаноилхлоридом не такая бурная, как реакция между спиртами и этаноилхлоридом. Реакционная способность группы -ОН модифицируется бензольным кольцом.

    В остальном реакция такая же, как и со спиртом.

    Или проще:

    Особенно, если вы напишете уравнение вторым способом, очевидно, что вы только что получили другой сложный эфир - в данном случае, называемый фенилэтаноат.

    Но будьте осторожны! Вы можете встретить структуру, нарисованную множеством других способов, из-за чего она будет выглядеть как производное фенола (что, конечно, так и есть!).

    Например:

    Это могло бы случиться, если бы вы концентрировались на реакциях фенола, а не ацилхлорида.

    Глядя на это с этой точки зрения, обратите внимание, что водород фенольной -ОН группы был заменен ацильной группой - алкильной группой, присоединенной к двойной связи углерод-кислород.

    Можно сказать, что фенол был ацилирован или подвергся ацилированию .

    Из-за природы этой конкретной ацильной группы она также описывается как этаноилирование . Водород заменяется этаноильной группой, CH 3 CO-.

     

    Использование аналогичной реакции для получения аспирина

    Реакция с фенолом сама по себе не очень важна, но вы можете получить аспирин очень похожей реакцией.

    Вот 2-гидроксибензойная кислота (также известная как 2-гидроксибензолкарбоновая кислота). Старое название этого - салициловая кислота.

    Вы можете найти его написанным любым из этих двух способов. Они имеют ту же структуру, что и молекула, только что перевернувшаяся в космосе.

    Вы также можете найти его с группой -OH вверху и группой -COOH по соседству, слева или справа от нее. Жизнь может запутаться!

    Когда он реагирует с этаноилхлоридом, он этаноилируется (или ацилируется, если вы хотите использовать более общий термин) с образованием:

    Вы также можете найти множество других вариантов рисования этого.

    Эта молекула представляет собой аспирин .

    ,

    Различные реакции галогенов

    На этот раз мы можем говорить только о реакциях хлора, брома и йода. Где бы у вас ни были растворы, фтор вступает в реакцию с водой.

    Хлор и бром являются достаточно сильными окислителями, чтобы окислять ионы железа (II) до ионов железа (III). При этом хлор восстанавливается до хлорид-ионов; бром в бромид-ионы.

    Для уравнения брома просто замените Cl на Br.

    Очень бледно-зеленый раствор, содержащий ионы железа (II), превратится в желтый или оранжевый раствор, содержащий ионы железа (III).

    Йод не является достаточно сильным окислителем для окисления ионов железа (II), поэтому реакции нет. На самом деле происходит обратная реакция. Ионы железа (III) являются достаточно сильными окислителями, чтобы окислять иодид-ионы до йода:

    Еще раз, мы просто посмотрим на это для хлора, брома и йода. Мы начнем с подробного рассмотрения случая хлора, потому что именно с ним вы, скорее всего, столкнетесь.

     

    Реакция хлора с холодным раствором гидроксида натрия

    Реакция между хлором и разбавленным холодным раствором гидроксида натрия:

    NaClO (иногда обозначаемый как NaOCl) представляет собой хлорат натрия (I).Старое название для этого - гипохлорит натрия, а раствор в правой части уравнения - это то, что обычно продается как отбеливатель.

    Теперь подумайте об этом в терминах степеней окисления.

    Очевидно, что хлор изменил степень окисления, потому что он попал в соединения, начиная с исходного элемента. Проверка всех степеней окисления показывает:

    Хлор только вещь, чтобы изменить степень окисления. Он был окислен или восстановлен? Да! Обе! Один атом был восстановлен, потому что его степень окисления упала.Другой был окислен.

    Это хороший пример реакции диспропорционирования . Реакция диспропорционирования - это реакция, при которой одно вещество одновременно окисляется и восстанавливается.

     

    Реакция хлора с горячим раствором гидроксида натрия

    Реакция между хлором и горячим концентрированным раствором гидроксида натрия:

    Незнакомый продукт на этот раз - хлорат натрия (V) - NaClO 3 .

    Как и раньше, проверьте степень окисления всего в уравнении. И снова вы обнаружите, что единственное, что нужно изменить, - это хлор. Он изменяется от 0 в молекулах хлора с левой стороны до -1 (в NaCl) и +5 (в NaClO 3 ).

    Это тоже реакция диспропорционирования.

     

    Построение уравнений для этих реакций

    На самом деле, первый простой, и большинство людей просто его записали бы.Второй вариант сложнее, и один из способов его наращивания - использовать степени окисления.

    Вам необходимо знать два основных продукта реакции. Так что запишите это:

    А теперь подумайте об изменениях степени окисления. Чтобы перейти к NaCl, степень окисления хлора упала с 0 до -1.

    Чтобы перейти к NaClO 3 , он увеличился с 0 до +5.

    Положительные и отрицательные изменения степени окисления должны уравновешиваться, поэтому на каждый образованный NaClO 3 должно приходиться 5 NaCl.Запишите это:

    Теперь уравновесить натрий и хлор - несложная задача. Когда вы закончите, вы обнаружите, что у вас осталось достаточно водорода и кислорода, чтобы произвести 3H 2 О. Это кажется разумным!

     

    Реакции с участием брома и йода

    По сути, они похожи на хлор, разница только в температурах, при которых что-то происходит. Тенденция к образованию иона с галогеном в степени окисления +5 быстро возрастает по мере того, как вы спускаетесь по группе.

    Раствор брома и гидроксида натрия

    В случае брома образование бромата натрия (V) происходит при гораздо более низкой температуре, вплоть до комнатной. Если вы хотите приготовить раствор бромата натрия (I), вы должны провести реакцию при температуре около 0 ° C.

    Раствор йода и гидроксида натрия

    В этом случае вы получаете йодат натрия (V) независимо от температуры. Коттон и Уилкинсон (Advanced Inorganic Chemistry, 3-е издание, стр. 477) говорят, что ион йодата (I) неизвестен в растворе.

    ,

    окислительно-восстановительные реакции с участием галогенид-ионов и серной кислоты

    РЕДОКС-РЕАКЦИИ МЕЖДУ ГАЛИД-ИОНАМИ И КОНЦЕНТРИРОВАННОЙ СЕРНОЙ КИСЛОТОЙ

     

    Эта страница описывает и объясняет окислительно-восстановительные реакции с участием галогенид-ионов и концентрированной серной кислоты. Эти реакции используются для обсуждения тенденции к снижению способности ионов при переходе от фторида к хлориду, от бромида к йодиду.

     

    Факты

    Есть два различных типа реакции, которые могут происходить, когда концентрированная серная кислота добавляется к твердому ионному галогениду, такому как фторид, хлорид, бромид или йодид натрия.Концентрированная серная кислота может действовать как кислота и как окислитель.

    Концентрированная серная кислота, действующая как кислота

    Концентрированная серная кислота отдает ион водорода галогенид-иону с образованием галогенида водорода. Поскольку это газ, он немедленно уходит из системы. Если галогенид водорода подвергается воздействию влажного воздуха, вы видите пар.

    Например, концентрированная серная кислота реагирует с твердым хлоридом натрия на холоде с образованием хлористого водорода и гидросульфата натрия.

    Все галогенид-ионы (фторид, хлорид, бромид и йодид) ведут себя одинаково.


    Примечание: Эти реакции образования галогенидов водорода описаны на отдельной странице.

    Если вы хотите узнать о них больше, перейдите по этой ссылке и нажмите кнопку НАЗАД в браузере, чтобы вернуться на эту страницу.



    Концентрированная серная кислота, действующая как окислитель

    С ионами фтора или хлорида

    Концентрированная серная кислота не является достаточно сильным окислителем для окисления ионов фтора или хлорида.В таких случаях все, что вы получаете, - это пары галогенида водорода - фтороводорода или хлористого водорода.

    Вы можете посмотреть на это иначе - с точки зрения галогенид-ионов. Ионы фтора и хлора недостаточно сильные восстановители, чтобы восстановить серную кислоту.

    Как ни крути, все, что вы видите, - это галогенид водорода!

    Но это не так с бромидами и йодидами.

    С бромид-ионами

    Бромид-ионы являются достаточно сильными восстановителями для восстановления концентрированной серной кислоты.При этом ионы бромида окисляются до брома.

    Бромид-ионы восстанавливают серную кислоту до газообразного диоксида серы. Это уменьшение степени окисления серы с +6 в серной кислоте до +4 в диоксиде серы.

    Эти два полууравнения можно объединить, чтобы получить общее ионное уравнение реакции:


    Примечание: Если вы не уверены в окислительно-восстановительных реакциях, уравнениях электронной половины и состояниях окисления, вам действительно следует перейти по этой ссылке, прежде чем идти дальше.


    То, что вы видите в этой реакции, - это пар бромистого водорода, загрязненный коричневым цветом паров брома. Диоксид серы - это бесцветный газ, поэтому вы не можете непосредственно наблюдать его присутствие.

    С иодид-ионами

    Иодид-ионы являются более сильными восстановителями, чем бромид-ионы. Они окисляются до йода концентрированной серной кислотой.

    Восстановление серной кислоты сложнее, чем раньше.Иодид-ионы являются достаточно мощными восстановителями, чтобы восстановить его

    • сначала диоксид серы (степень окисления серы = +4)

    • затем на саму серу (степень окисления = 0)

    • и полностью до сероводорода (степень окисления серы = -2).

    Наиболее важным из этой смеси продуктов восстановления, вероятно, является сероводород. Полуравнение для его образования:

    Объединение этих двух последних полууравнений дает:


    Важно! Не пытайтесь запомнить это уравнение - шансы, что оно вам когда-нибудь понадобится на экзамене, очень мала.Узнайте, как составить электронные полууравнения и объединить их в общее уравнение. Немного времени на приобретение этого навыка сэкономит вам много бессмысленного обучения.


    На этот раз вы видите следы паров йодистого водорода, но в основном йода. Реакция является экзотермической, поэтому образуются пурпурные пары йода и, вероятно, темно-серый твердый йод, конденсирующийся вокруг верхней части пробирки. Также будут красные цвета там, где йод контактирует с твердым йодидом.

    Красный цвет обусловлен ионом I 3 - , образованным в результате реакции между молекулами I 2 и ионами I - .

    Вы не увидите бесцветный сероводород, но можете ощутить его запах «тухлого яйца», если будете достаточно глупы, чтобы почувствовать выделяющиеся сильно ядовитые газы!

     

    Краткое изложение тенденции снижения способности

    • Ионы фтора и хлорида не восстанавливают концентрированную серную кислоту.

    • Бромид-ионы восстанавливают серную кислоту до диоксида серы. При этом ионы бромида окисляются до брома.

    • Иодид-ионы восстанавливают серную кислоту до смеси продуктов, включая сероводород. Иодид-ионы окисляются до йода.

    • Восстановительная способность галогенид-ионов возрастает по мере продвижения вниз по группе.

     

    Объяснение тенденции

    Чрезмерно упрощенное объяснение

    Это работает (и даже не очень хорошо!), Если вы игнорируете фторид-ионы.Аргумент такой:

    Когда галогенид-ион действует как восстановитель, он отдает электроны чему-то другому. Это означает, что сам галогенид-ион должен терять электроны.

    Чем больше галогенид-ион, тем дальше внешние электроны от ядра и тем больше они экранируются от него внутренними электронами. Поэтому галогенид-ионам становится легче терять электроны по мере того, как вы спускаетесь по группе, потому что между внешними электронами и ядром меньше притяжения.

    Звучит убедительно, но рассказывает только часть истории. Нам необходимо более подробно рассмотреть энергетику изменений.


    Важно! Вам действительно нужно выяснить, какое (если есть) объяснение ваши экзаменаторы ожидают от вас. Если их схемы выставления оценок (или то, как они формулируют свои вопросы) предполагают, что им нужно это упрощенное объяснение, тогда вам придется дать им это.

    Остальная часть этой страницы будет довольно сложной.Стоит выяснить, нужно ли вам, , знать об этом. (Хотя чем ближе к истине, тем приятнее становится!)

    UK Студенты уровня A 'должны изучить свои учебные программы, прошлые экзаменационные работы, схемы оценок и любые другие вспомогательные материалы, доступные в их экзаменационной комиссии. Если у вас ничего из этого нет, вы можете найти веб-адрес своей экзаменационной комиссии, перейдя по этой ссылке. Учащиеся из других стран должны найти аналогичную информацию из своих собственных источников.



    Более подробное объяснение

    Посмотрите, как изменяется энтальпия от галогена к галогену

    Нам нужно сравнить количество тепла, выделяемого или поглощаемого при преобразовании твердого галогенида (например, хлорида натрия) в молекулы галогена.

    На примере хлорида натрия:

    • Нам нужно подать энергию, чтобы разрушить притяжение между ионами в хлориде натрия.Другими словами, нам нужно указать энтальпию решетки.

    • Нам нужно подать энергию, чтобы удалить электрон из хлорид-иона. Это обратное сродству хлора к электрону. Вы можете получить это число, посмотрев сродство к электрону в книге данных и поставив ему положительный, а не отрицательный знак.

    • Затем мы восстанавливаем часть энергии, когда атомы хлора превращаются в молекулы хлора. Энергия высвобождается при образовании связей.

      Хлор прост, потому что это газ. В случае брома и йода тепло также будет выделяться, когда они конденсируются в жидкость или твердое тело. Чтобы учесть это, лучше думать об этом с точки зрения энергии атомизации, а не энергии связи. Нам нужно число, обратное энергии распыления.

      Энергия атомизации - это энергия, необходимая для производства 1 моля изолированных газообразных атомов, начиная с элемента в его стандартном состоянии (газ для хлора и жидкость для брома, например - оба значения X 2 ).

    Внимательно посмотрите на диаграмму, чтобы увидеть, как все это сочетается:


    Примечание: Термин «энтальпия решетки», используемый здесь, следует более точно описать как «энтальпия диссоциации решетки».

    Если вы не уверены в энергетических циклах и их логике (закон Гесса), вы можете изучить раздел «Энергетика» в Chemguide или мою книгу расчетов по химии.



    Что нам нужно сделать, так это вычислить изменение энтальпии, показанное зеленой стрелкой на диаграмме для каждого из галогенов, чтобы мы могли провести сравнение.Диаграмма показывает, что общее изменение с участием галогенид-ионов является эндотермическим - зеленая стрелка указывает вверх в сторону более высокой энергии.

    Это - не полное изменение энтальпии для всей реакции. Тепло выделяется, когда происходят изменения, связанные с серной кислотой. Это будет одинаково, независимо от того, о каком галогене вы говорите. Общее изменение энтальпии будет суммой изменений энтальпии для полуреакции галогенид-иона и полуреакции серной кислоты.

    В таблице показаны изменения энергии, которые варьируются от галогена к галогену. Мы предполагаем, что вы начнете с твердого галогенида натрия . Значения энтальпии решетки для других твердых галогенидов будут другими, но картина все равно останется той же.

    тепло, необходимое для разрушения решетки NaX
    (кДж моль -1 )
    тепло, необходимое для отвода электрона от галогенид-иона
    (кДж моль -1 )
    тепло, выделяющееся при образовании молекул галогена
    ( кДж моль -1 )
    сумма этих
    (кДж моль -1 )
    F +902 +328 -79 +1151
    Cl +771 +349 -121 +999
    Br +733 +324 -112 +945
    +945
    684 +295 -107 +872

    Примечание: В этих цифрах может быть некоторая ошибка.Они поступают из разных источников - одни надежнее других!


    Общее изменение энтальпии для полуреакции галогенида:

    Посмотрите на последний столбец цифр.

    Обратите внимание, что сумма этих изменений энтальпии становится менее эндотермической по мере того, как вы спускаетесь по группе. Это означает, что полное изменение (включая серную кислоту) станет легче, когда вы спуститесь вниз по группе.

    Количество тепла, выделяемого половинной реакцией с участием серной кислоты, должно быть достаточно большим, чтобы сделать возможными реакции с бромидом или йодидом, но не достаточным, чтобы компенсировать более положительные значения, производимые полуреакциями фторида и хлорида. ,

    Я не знаю, какова реальная ценность полуреакции серной кислоты с образованием диоксида серы, но она должна быть примерно -980 кДж / моль -1 . Попробуйте объединить это значение с общими значениями в таблице, чтобы увидеть, что происходит с общим изменением энтальпии реакции для каждого галогена.

     

    Изучение изменений в различных терминах энергии

    Какие отдельные параметры энергии в таблице являются наиболее важными для того, чтобы сделать полуреакцию галогена менее эндотермической при спуске по группе?

    От хлора к йоду

    Если рассматривать галогены от хлора до йода, то больше всего упала энтальпия решетки.Оно падает на 87 кДж / моль -1 . Напротив, тепло, необходимое для удаления электрона, упало всего на 54 кДж / моль -1 .

    Оба эти члена имеют значение, но падение энтальпии решетки является более важным. Он падает, потому что ионы становятся больше. Это означает, что они не так близки друг к другу, и поэтому притяжение между положительными и отрицательными ионами в твердой решетке становится меньше.

    Упрощенное объяснение, о котором мы упоминали ранее, концентрируется на менее важном уменьшении количества энергии, необходимой для удаления электрона из иона.Это заблуждение!

    Фтор

    Ионы фтора очень трудно окисляются до фтора. Таблица показывает, что это не имеет ничего общего с количеством энергии, необходимой для удаления электрона из фторид-иона. На самом деле легче, , удалить электрон из фторид-иона, чем из хлорид-иона. В этом случае делать обобщение, что электрон становится легче удалить, когда ион становится больше, просто неправильно!

    Ионы фтора настолько малы, что электроны испытывают необычное отталкивание друг от друга.Это перевешивает эффект их близости к ядру и облегчает их удаление, чем вы могли ожидать.

    Есть две важные причины, по которым фторид-ионы так трудно окисляются.

    Во-первых, это сравнительно очень высокая энтальпия решетки твердого фторида. Это связано с небольшим размером фторид-иона, что означает, что положительные и отрицательные ионы расположены очень близко друг к другу и так сильно притягиваются друг к другу.

    Другой фактор - небольшое количество тепла, которое выделяется, когда атомы фтора объединяются, образуя молекулы фтора.(Прокрутите назад и снова посмотрите на таблицу.)

    Это происходит из-за низкой энтальпии связи F-F. Причина такой низкой энтальпии связи обсуждается на отдельной странице.


    Примечание: Если вы не читали об этом в последнее время, вы найдете его на странице об атомных и физических свойствах галогенов


     

    Что, если бы ионы галогенидов находились в растворе, а не в твердом теле?

    Мы сосредоточились на энергетике процесса, начиная с твердых галогенид-ионов, потому что это то, что вы используете, если пытаетесь окислить их с помощью концентрированной серной кислоты.А как насчет их окисления в растворе с использованием другого окислителя?

    Тенденция точно такая же. Ионы фтора окисляются с трудом, и по мере того, как вы спускаетесь вниз по группе в сторону йодид-ионов, становится легче. С другой стороны, ионы фтора не являются хорошими восстановителями, а ионы йода - хорошими.

    На этот раз объяснение должно начинаться с гидратированных ионов в растворе, а не с твердых ионов. В некотором смысле это уже было сделано на другой странице.

    Фтор - очень мощный окислитель, потому что он очень легко образует отрицательный ион в растворе.Значит, обратить процесс вспять будет энергетически сложно.

    Напротив, по энергетическим причинам, которые вы найдете выше, йод относительно неохотно образует свой отрицательный ион в растворе. Это означает, что его будет относительно легко убедить снова вернуться к молекулам йода.


    Примечание: Вы найдете подробное описание окислительной способности галогенов, перейдя по этой ссылке.

    Поскольку теперь вы думаете об обратном процессах, описанных на этой странице, вам придется изменить знак всех исследуемых энергетических изменений.На вашем месте я бы не стал следить за этим, если для этого нет веской причины!



     
     

    Куда бы вы сейчас хотели отправиться?

    В меню группы 7. , ,

    В меню «Неорганическая химия». , ,

    В главное меню. , ,

     

    © Джим Кларк, 2002 (изменено в июне 2015 г.)

    .

    Смотрите также