Хлороводород и хлориды
Газ и раствор
Хлороводород — бесцветный газ с резким запахом, во влажном воздухе «дымит»: образуются капельки соляной кислоты. Растворимость огромна: около 450 объёмов газа в одном объёме воды при 20 °C.
edit_noteОпыт «фонтан»
Колбу, заполненную сухим HCl, закрывают пробкой с трубкой и опускают конец трубки в воду с индикатором. Первые капли растворяют газ, давление в колбе падает — и вода бьёт фонтаном, меняя цвет индикатора. Так же ведёт себя аммиак.
Соляная кислота. Концентрированная — около 37 % (\(\rho = 1{,}19\) г/мл, 12 М). При кипячении любого раствора состав стремится к азеотропу: 20,2 % HCl, т. кип. 108,6 °C — дальше концентрировать перегонкой нельзя.
scienceПолучение хлороводорода
- \(\ce{NaCl + H2SO4 (конц) ->[t] NaHSO4 + HCl ^}\) — при слабом нагревании.
- \(\ce{2NaCl + H2SO4 (конц) ->[t] Na2SO4 + 2HCl ^}\) — при сильном (исторический способ Леблана, из которого выросла химическая промышленность).
- \(\ce{H2 + Cl2 -> 2HCl}\) — промышленный синтез в горелке.
- \(\ce{CH4 + Cl2 ->[h\nu] CH3Cl + HCl}\) — побочный продукт хлорирования.
auto_awesomeКислота в желудке
Желудок человека выделяет 1,5–2 литра желудочного сока в сутки с концентрацией HCl около 0,1 М (pH 1–2). Стенки желудка защищены слизью и гидрокарбонатом; клетки слизистой обновляются каждые несколько дней.
Хлориды и вода
Ионные хлориды (\(\ce{NaCl}\), \(\ce{KCl}\), \(\ce{BaCl2}\)) — кристаллы с высокой температурой плавления; растворяются без изменения.
Ковалентные хлориды неметаллов и металлов в высоких степенях окисления — летучие жидкости и газы, бурно гидролизуются (урок 70): \(\ce{PCl5 + 4H2O -> H3PO4 + 5HCl}\), \(\ce{SiCl4 + 4H2O -> H4SiO4 + 4HCl}\), \(\ce{TiCl4 + 2H2O -> TiO2 + 4HCl}\) (дымовые завесы).
Промежуточные (\(\ce{AlCl3}\), \(\ce{FeCl3}\), \(\ce{ZnCl2}\)) в воде гидролизуются частично; при упаривании раствора теряют HCl.
| Хлорид | Т. пл., °C | Характер |
|---|---|---|
| \(\ce{NaCl}\) | 801 | ионный |
| \(\ce{MgCl2}\) | 714 | ионный |
| \(\ce{AlCl3}\) | 192 (возг.) | ковалентный слоистый, димер в паре |
| \(\ce{SiCl4}\) | −69 | молекулярный |
| \(\ce{PCl5}\) | 160 (возг.) | ионный в кристалле \(\ce{[PCl4]+[PCl6]-}\) |
infoХлорид фосфора(V) — ионный кристалл
Твёрдый \(\ce{PCl5}\) построен из катионов \(\ce{[PCl4]+}\) (тетраэдр) и анионов \(\ce{[PCl6]-}\) (октаэдр), а в паре — молекулы-тригональные бипирамиды. Пример того, как «формула» скрывает разные структуры в разных фазах.
scienceБезводные хлориды
- \(\ce{2Al + 3Cl2 -> 2AlCl3}\) — прямой синтез.
- \(\ce{TiO2 + 2C + 2Cl2 ->[t] TiCl4 + 2CO}\) — хлорирование с углём (путь к металлическому титану).
- \(\ce{MgCl2*6H2O ->[t][HCl] MgCl2 + 6H2O}\) — обезвоживание в токе HCl, чтобы подавить гидролиз.
Обнаружение хлорид-иона
Качественная реакция — нитрат серебра в азотнокислой среде:
Белый творожистый осадок, темнеющий на свету (выделяется серебро), растворимый в аммиаке: \(\ce{AgCl + 2NH3 -> [Ag(NH3)2]Cl}\), и снова выпадающий при подкислении.
errorЗачем азотная кислота
Без неё осадки с серебром дают и другие анионы: карбонат (\(\ce{Ag2CO3}\)), фосфат (\(\ce{Ag3PO4}\), жёлтый), оксид (\(\ce{Ag2O}\) в щелочной среде). В азотной кислоте они растворяются, а галогениды серебра — нет.
boltОтличить хлорид от бромида и иодида
- по цвету осадка: \(\ce{AgCl}\) белый, \(\ce{AgBr}\) бледно-жёлтый, \(\ce{AgI}\) жёлтый;
- по растворимости в аммиаке: растворяется только \(\ce{AgCl}\) (урок 91);
- хлорной водой с органическим растворителем: бромид даёт оранжевый слой, иодид — фиолетовый.
scienceГалогениды серебра
- \(\ce{AgNO3 + NaCl -> AgCl v + NaNO3}\).
- \(\ce{2AgCl ->[h\nu] 2Ag + Cl2}\) — основа фотографии и фотохромных стёкол (в стекле хлор не улетает, и реакция обратима).
- \(\ce{AgCl + 2NH3 -> [Ag(NH3)2]Cl}\), \(\ce{[Ag(NH3)2]Cl + 2HNO3 -> AgCl v + 2NH4NO3}\).
push_pinГлавное
Хлороводород — бесцветный газ, растворяется в воде в огромных количествах (около 450 объёмов на объём воды; «фонтан»). Концентрированная соляная кислота — около 37 % (12 М); при перегонке образуется азеотроп 20,2 % (т. кип. 108,6 °C). Лабораторно — \(\ce{NaCl + H2SO4 (конц)}\), промышленно — сжиганием \(\ce{H2}\) в \(\ce{Cl2}\) и как побочный продукт хлорирования органики. Ионные хлориды растворяются без изменения, ковалентные (\(\ce{PCl5}\), \(\ce{SiCl4}\), \(\ce{TiCl4}\)) гидролизуются. Хлорид-ион открывают нитратом серебра в азотнокислой среде: белый творожистый осадок, растворимый в аммиаке.
Закрепите теорию: 9 заданий с проверкой и подсказками, урок зачитывается от 70 %.