Среди кислородных соединений галогенов, в которых они проявляют положительные степени окисления, наиболее известны и получили наибольшее применение кислородные соединения хлора.
Фтор не образует соединений, в которых он проявил бы положительную степень окисления, а бром и йод образуют, но практическое применение этих соединений значительно меньше.
Хлор может образовывать соединения не только с водородом и металлами, но и с кислородом.
Эти соединения никогда не образуются при непосредственном взаимодействии хлора с кислородом, но могут быть получены косвенным путем.
В таблице приведены окислы хлора, в которых он проявляет различные степени окисления.
Какие бывают кислородные соединения хлора
Все кислородные кислоты хлора являются сильными окислителями и значительно менее устойчивы, чем их соли.
С возрастанием степени окисления хлора повышается и степень диссоциации кислот, однако окислительные свойства уменьшаются.
Наиболее сильным электролитом является хлорная кислота НСlO4, наиболее слабым — хлорноватистая НСlO.
Из кислородных кислот хлора хлорноватистая — наиболее сильный окислитель, хлорная — наиболее слабый.
➡️ 36. Составьте уравнения окислительно-восстановительных реакций, протекающих с участием кислородных соединений хлора по следующим схемам:
а) НСlO + H2S → .. .(S+6; Cl-1);
б) Вr2 + НСlO → .. .(Вr+5; Cl-1);
в) НСlO3 + NH3 → .. .(HNO3; Cl-1);
г) НСlO3 + KNO2 → .. .(KNO3; Сl-1)
(в скобках приведены конечные степени окисления). (См. Ответ)
Таблица окислов хлора
| Окисел | Название | Степень окисления |
| Сl2O7 | Хлорный ангидрид | +7 |
| Сl2О5 | Хлорноватый ангидрид | +5 |
| Сl2O3 | Хлористый ангидрид | +3 |
| Сl2О | Хлорноватистый ангидрид | +1 |
| ClO2 | Двуокись хлора (сильно взрывчата) | +4 |
Перечисленным ангидридам соответствуют кислоты:
НСlO4 — хлорная кислота, ее соли называются перхлоратами;
НСlO3, — хлорноватая кислота, ее соли называются хлоратами;
НСlO2 — хлористая кислота, ее соли называются хлоритами;
НСlO — хлорноватистая кислота, ее соли называются гипохлоритами.
➡️ 35. Составьте и заполните таблицу (См. Ответ)
Хлорноватистая кислота
Хлорноватистая кислота образуется при растворении хлора в воле:
Сl2 + Н2О = НСl + НСlO
В дальнейшем она разлагается с образованием атомарного кислорода:
НСlO = НСl + [О]
Упрощенно обычно изображают первую и последнюю стадии этого процесса:
Cl2 + Н2О = 2HCl + [О]
Гипохлорит натрия
Сами окислы и кислоты хлора большого практического значения не имеют, зато в хозяйстве довольно широко применяются некоторые соли этих кислот, например гипохлорит натрия NaClO.
Он получается из хлора и едкого натра по реакции:
Сl2 + 2NaOH = NaCl + NaClO + Н2О
Процесс идет при пропускании хлора через холодный концентрированный (30%) раствор едкого натра.
Гипохлорит натрия очень легко разлагается с выделением атомарного кислорода.
Выделяющийся атомарный кислород может быть использован для отбеливания тканей, так же как при действии хлорной воды, для дезинфекции ран (0,5—1% раствор).
Хлорная известь (белильная)
Другая общеизвестная соль хлорноватистой кислоты — хлорная (белильная) известь Са(СlO)2.
Получается белильная известь аналогично гипохлориту натрия — пропусканием хлора через «известковое молоко» (взвесь гашеной извести Са(ОН)2 в воде):
2Са(ОН)2 + 2Сl2 = Са(СlO)2 + СаСl2 + 2Н2O
Хлорная известь
Хлорная известь это белое твердое порошкообразное вещество, обладающее сильным запахом хлора, по которому определяют пригодность ее к употреблению.
Хлорная известь легко разлагается под действием воды и двуокиси углерода с выделением атомарного кислорода. Она проявляет сильное белящее действие.
Са(СlO)2 + СО2+Н2O = СаСO3 + 2НСl + [O]
При действии соляной кислоты, на хлорную известь идет окислительно-восстановительный, процесс, проходящий с выделением свободного хлора:
Са(ОСl)2 + 4НСl = 2Сl2 + СаСl2 + 2Н2O
Выделяющийся хлор носит название «активного». Данная реакция иногда применяется для получения хлора, в растворении золота.
Качество хлорной извести определяется количеством содержащегося в ней активного хлора. Дешевизна хлорной извести делает ее самым экономически выгодным отбеливателем.
Кроме того, белильная известь применяется для дезинфекции воды в сельских местностях, для дегазации местности, зараженной отравляющими веществами, для обеззараживания отхожих мест и т. д.
➡️ 37. Почему хлорную известь можно применять для дезинфекции, как и хлорную воду?
38. Что такое «активный» хлор?
39. Почему хлорная известь при длительном хранении утрачивает свои свойства? (См. Ответ)
КСlO3 — хлорат калия, или бертолетова соль. Название дано по фамилии французского химика конца XVIII века Бертолле, который впервые изучил состав и свойства этой соли.
КСlO3 — Соль хлорноватой кислоты. При нагревании в присутствии двуокиси марганца МnO2 разлагается с выделением кислорода:
2КСlO3 = 2КСl + 3O3
Бертолетова соль
Бертолетова соль это сильный окислитель, поэтому ее хранят в отдельных шкафах, берегут от загрязнения органическими веществами, так как это может вызвать воспламенение этих веществ.
Благодаря сильной окисляющей способности бертолетова соль применяется в производстве спичек и при изготовлении бенгальских огней.
Если смешать бертолетову соль с серой, фосфором или углем, такие смеси могут самовоспламеняться. При ударе смеси могут взрываться. Бертолетова соль ядовита: попадая в организм, она растворяет красные кровяные тельца.
При работе с бертолетовой солью нужно пользоваться только очень малыми количествами ее.
▷ Запишите в тетрадь, где применяются белильная известь и бертолетова соль.
В отличие от гипохлоритов хлораты получают пропусканием хлора через горячий концентрированный раствор щелочи:
4КОН + 2Сl2 = 3KCl + КСlO3 + 2Н2O
➡️ 40. Какие меры безопасности следует соблюдать при работе с бертолетовой солью и почему? (См. Ответ)