Хлор як проста речовина

Хлор. Склад молекули і будова речовини.

Молекула хлору двохатомна. Кожен з атомів Хлору має по одному неспареному електрону, при взаємодії яких утворюється спільна електронна пара. Електронегативність обох атомів Хлору однакова, тому між ними виникає ковалентний неполярний зв’язок. Утворення молекули хлору можна представити схемою:

В твердому стані хлор має молекулярну кристалічну ґратку, між молекулами утворюються дуже слабкі вандерваальсові сили притягування, тому хлор має низьку температуру кипіння і за звичайних умов знаходиться в газоподібному стані.

На рисунку 1 представлені моделі молекули(а) та кристалічної ґратки(б) хлору.

Рис. 1. Моделі молекули (а) та кристалічної ґратки (б) хлору.

Фізичні властивості хлору.

Хлор –  за звичайних умов задушливий газ жовто-зеленого кольору з різким запахом хлорки, важчий за повітря (Рис. 2).

Рис. 2. Колба з хлором

Температура плавлення хлору — -101 оС, температура кипіння — -34 ОС.

Хлор добре розчиняється у неполярних розчинниках.

       За атмосферного тиску і температури 10 оС в 1 літрі води розчиняється 9,65 г газоподібного хлору (близько 3 літрів), що пояснюється частковою взаємодією хлору з водою.

Водний розчин хлору називають хлорною водою.

Способи добування хлору.

1. Лабораторний спосіб.

В лабораторії хлор  отримують дією різних окисників, наприклад, манган(ІV) оксиду на хлоридну кислоту. Це можна зробити в приладі, що зображений на рис.3. Він складається з колби, що сполучена з крапельною лійкою і промивалкою з дистильованою водою.

Рис.3. Лабораторний спосіб добування                хлору

В колбу насипають манган(ІV) оксид, до якого по краплях додають хлоридну кислоту так, щоб вона повністю закрила порошок манган(ІV) оксиду. Після чого реакційну суміш обережно нагрівають. Хлор, що виділяється проходить крізь промивалку і збирається в склянці. В промивалці утворюється хлорна вода.

Кислоту доливають по мірі витрачання. Після закінчення реакції в колбі залишається прозорий розчин манган(ІІ) хлориду.

Ця реакція окисно-відновна. MnO2окисник, а хлоридна кислота – відновник.

4HCl + MnO2 = MnCl2 + Cl2 + 2H2O

2Cl  − 2ē = Cl20           1     відновник, окиснюється

Mn+4 + 2 ē = Mn+2         1     окисник, відновлюється.

Якщо замість манган(ІV) оксиду взяти більш сильний окисник, наприклад калій перманганат, то реакція буде проходити за кімнатної температури (Відео 1).

16HCl + 2KMnO4 = 2MnCl2 + 5Cl2 + + 2KCl + 8H2O

2Cl  − 2ē = Cl20         5       відновник, окиснюється

Mn+7 + 5 ē = Mn+2        2      окисник, відновлюється.

Відео 1. Добування хлору в лабораторії.

2. Промисловий спосіб.

В промисловості хлор добувають електролізом розчину натрій хлориду.

Електролізер являє собою стальний циліндр закритий азбестовою кришкою (Рис.4).

Рис. 4. Схема електролізу водного розчину натрій хлориду:

1 – катод; 2 – анод; 3 – діафрагма.

Катодом 1 є залізна сітка, а анодом 2 – графітовий стрижень, між катодом і анодом знаходиться азбестова діафрагма 3, крізь яку розчин проходить і фільтрується. На катоді відновлюється водень з води, а на аноді окиснюються хлорид-аніони.

Катод(−): 2Н2О + 2ē = Н2 + 2ОН−     1     окисник, відновлюється.

Анод(+) :  2Cl  − 2ē = Cl20              1      відновник, окиснюється

2NaCl + 2Н2О = Cl2↑ +Н2↑ + 2NaОН

ВИСНОВКИ

Молекули хлору двохатомні. 
В твердому стані хлор має молекулярну кристалічну ґратку.
За звичайних умов хлор –  задушливий газ жовто-зеленого кольору з різким запахом хлорки, важчий за повітря
В лабораторії хлор отримують окисненням хлоридної кислоти.
В промисловості хлор добувають електролізом розчину натрій хлориду.

Питання для закріплення знань.

1. Cхарактеризуйте склад молекули і будову хлору.

2. Опишіть фізичні властивості хлору.

3. Порівняйте лабораторний та промисловий спосіб добування хлору.

4. Хлор утворюється при взаємодії хлоридної кислоти з такими сильними окисниками: калій біхроматом та калій хлоратом. Використовуючи метод електронного балансу, перетворіть схеми реакцій на хімічні рівняння, вкажіть окисники і відновники.

HCl + K2Cr2O7 → Cl2 + KCl + CrCl3 + H2O

HCl + KClO3 → Cl2 + KCl + H2O