Неметаллы 11 класс конспект

Обновлено: 05.07.2024

Для учеников 1-11 классов и дошкольников
Бесплатные сертификаты учителям и участникам

Тема урока: Неметаллы.

Продолжительность: 30 минут

УМК: О.С.Габриелян

Цель урока: систематизировать знания об элементах и простых веществах – неметаллах.

Задачи: развивать умения учащихся сравнивать, анализировать, систематизировать знания учащихся о неметаллах, воспитывать умения работать в паре.

Планируемый результат обучения: сформировать представления о двойственности свойств неметаллов с позиций окисления – восстановления.

Основные понятия: окислитель, восстановитель, диспропорционирование.

Тип урока: Урок систематизации и обобщения знаний (урок обобщения единичных знаний в систему)

Подготовка учащихся к активному и сознательному усвоению нового материала.

II . Актуализация знаний (выявление уровня ЗУН и корректировка, первичное закрепление и контроль):

Положение неметаллов в ПСХЭ Д.И. Менделеева

Нахождение в природе

Изменение свойств атомов неметаллов в периоде и группе

Актуализация знаний. Вам будут предложены загадки, нужно их отгадать.

1.В чем горят дрова и газ,
Фосфор, водород, алмаз?
Дышит чем любой из нас
Каждый миг и каждый час?
Без чего мертва природа?
Правильно, без …(кислорода)

2.В воздухе он главный газ,
Окружает всюду нас.
Угасает жизнь растений
Без него, без удобрений.
В наших клеточках живет
Важный элемент … (азот)

3.Удивить готов он нас -
Он и уголь, и алмаз,
Он в карандашах сидит,
Потому что он — графит.
Грамотный народ поймет
То, что это …(углерод)

Изучение нового материала.

- Давайте вспомним определение элементов неметаллов. (химические элементы для атомов, которых характерна способность принимать электроны до завершения внешнего слоя благодаря наличию на внешнем электронном слое 4 и более электронов и малому радиусу атомов по сравнению с атомами металлов)

- Какого положение неметаллов в ПСХЭ.

Неметаллы находятся в верхнем правом углу ПС над диагональю В – Аt.Расположены в главных подгруппах 4 - 8 групп.

Это элементы главных подгрупп, преимущественно p – элементы, исключение – водород. К неметаллам относятся 16 элементов.

Неметаллы составляют 98,5 % от массы растений, 97,6% от массы тела человека.

- Назовите шесть неметаллов являющихся биогенными элементами, образующие важнейшие органические вещества живой клетки. ( C , H , O , N , P , S )

- Каковы особенности строения атомов неметаллов.

- на внешнем уровне имеют от 4 до 8 электронов

- небольшой радиус атомов

- стремятся принять электроны

- характерные связи: ионная и ковалентная

Способность принимать электроны – это проявление окислительных свойств атомов элементов.

- Как изменяются окислительные свойства неметаллов по ПСХЭ? (усиливаются к концу периода и к началу группы главной подгруппы)

- Какое понятие используется для количественной характеристики неметаллов? (ЭО)

Сравнивая значения ЭО неметаллов, можно сделать вывод, что один и тот же элемент в зависимости от расположения в ряду ЭО по отношению к одним элементам проявляет себя как окислитель, к другим – как восстановитель.

Открываем 2 фарзац учебника и посмотрим на ряд ЭО неметаллов.

- Назовите самый ЭО химический элемент – фтор.

Возможные степени окисления неметаллов зависят от особенностей строения атомов в основном и в возбужденном состоянии. В зависимости от строения атома неметаллы могут принимать с.о. минимальную, промежуточную и максимальную.

Вспомним, какие степени окисления могут принимать атомы неметаллов. Установите соответствия между элементами и степенями окисления (работа по карточкам)

Образовательная: - Обобщить и систематизировать знания учащихся о неметаллах, как химических элементах и простых веществах. Проследить взаимосвязь между строением кристаллической решетки и свойствами неметаллов.

Продолжить формирование у учащихся навыков логического мышления: умения составлять схемы, конспектировать, проводить сравнение, делать обобщение, выводы.

Воспитательная: - Поддерживать интерес к изучению темы через самостоятельную работу, воспитывать сотрудничество.

Образцы неметаллов
Модели кристаллических решеток неметаллов
Колбы, наполненные кислородом
Ложечки для сжигания веществ
Фосфор, сера
Раздаточный материал: план лекции и тестовые задания

1 этап урока – установочный.

Выступление ученика о значении неметаллов и их соединений, о роли неметаллов и их соединений в создании острой экологической проблемы.

2 этап – изучение нового материала.

Строение атомов.
Положение в периодической системе.
Изменение свойств в периоде и в группе.
Сравнение окислительно-восстановительных свойств в периоде и в группе.
Причины инертности благородных газов.
Строение молекул и физические свойства неметаллов.
Зависимость свойств неметаллов от строения / на примере аллотропии/.

На каждой парте имеется план лекции. Лекция сочетается с фронтальной беседой по каждому вопросу, составляется опорный конспект по ходу лекции.

Внешний слой атомов неметаллов содержит от 4 до 8 электронов.

Исключение: Н (1e); Не (2e); В (3e)

( докажите уравнениями реакций окислительно- восстановительную двойственность серы)

В периоде увеличиваются окислительные свойства и уменьшаются восстановительные. Причины: заряд ядра увеличивается, увеличивается число электронов на внешнем слое. Радиус атома может частично уменьшаться, т.к. значительно увеличивается притяжение внешних электронов к ядру.

( записать уравнение реакции горения угля, указать окислитель и восстановитель)

В группе увеличиваются восстановительные свойства, уменьшаются окислительные. Причина: увеличивается радиус атома.

Лабораторный опыт: Горение серы и фосфора в кислороде.

Причины инертности благородных газов: заполненный наружный электронный слой.
Молекулы неметаллов:

Одноатомные (инертные газы)
Двухатомные (H₂,O₂,N₂,Cl₂,F₂,Br₂,I₂)
Многоатомные (Р₄, О₃, S₈)
“полимеры” (пластическая сера, красный фосфор, алмаз, графит, карбин, бор, кремний)

a,b,c – вещества молекулярного строения

d – вещества немолекулярного строения

образцов неметаллов
моделей кристаллических решеток йода, алмаза, графита

7. Элементы, образующие несколько простых веществ (явление аллотропии):

О,C, Si, Se, S, As, Р, Те

Домашнее задание: §30, ответить на вопросы 1-4, задание 13(а)-письменно (с.138)

III. Этап рефлексии – самоанализ и закрепление. Предлагается тест на закрепление.
Тест

1) атомная 2) металлическая 3) ионная 4) молекулярная

различной массой атомов элементов, образующих вещество
многообразием неорганических веществ
большим числом химических элементов
различным порядком соединения атомов в молекулах и кристаллах

К аллотропным модификациям относятся

графит, алмаз, карбиды
моноклинная сера, пластическая сера, серовород
кислород, озон, пероксид водорода
красный фосфор, белый фосфор, черный фосфор

А. В системе Менделеева все неметаллы расположены в главных подгруппах.

Б. Неметаллы в реакциях могут только принимать электроны.

1) верно только А 2) верно только Б 3) верны оба суждения 4) оба суждения неверны

А. Все неметаллы химически активны.

Б. Неметаллы обладают только окислительными свойствами.

1) верно только А 2) верно только Б 3) верны оба суждения 4) оба

А. Неметаллы образуют со щелочными металлами соединения с ионной связью.

Б. Между собой неметаллы образуют соединения с ковалентной связью.

1) верно только А 2) верно только Б 3) верны оба суждения 4) оба

1) радиус 2) окислительная способность 3)восстановительная способность 4) число энергетических уровней

В соединениях, состоящих из атомов неметаллов с одинаковой электроотрицательностью, будет:

1) металлическая связь 2) ионная связь 3) водородная связь 4) ковалентная неполярная связь

Вещества с низкой температурой плавления, малой твердостью, почти непроводящие электрический ток имеют кристаллическую решетку:

1) молекулярную 2) ионную 3) металлическую 4) атомную

2. Продолжать формирование познавательного интереса к предмету.

- воспитательные: 1. учить быть дисциплинированным, внимательным при организации учебного труда

2. развивать умения применять знания, сравнивать и делать выводы

Оборудование: Кристаллические решетки

Организационный момент (3 минуты)

Приветствую учащихся, проверяю посещаемость, отмечаю отсутствующих. Проверяю готовность к уроку (наличие учебников, тетрадей) Привожу учащихся в рабочий настрой.

Здороваются. Староста называет отсутствующих

Рассказ с элементами беседы

Итак, сегодня на уроке мы с вами поговорим об элементах неметаллах. Эту тему вы изучали ранее и она вам должна быть знакома. Запишите пожалуйста тему урока в тетради.

Нам с вами предстоит рассмотреть следующие вопросы:

1. Положение неметаллов в ПСХЭ

2. Электронное строение

3. Двойственность положения водорода в ПС

5. Типы кристаллических решеток и химическая связь

4. Химические свойства неметаллов

Внимательно слушают, записывают тему урока в тетрадь

На доске написана тема урока

Создание мотивации (3 минуты)

Ребята, как вы думаете какое значение неметаллы и их соединения имеют в жизни общества?

Различные газы входят в состав воздуха. Кислород является одной из жизненно необходимых составляющих.

Различные неметаллы содержаться в клетках живых организмов, применяются в медицине (например I), природный газ метан необходим в повседневной жизни и т. п.

Актуализация опорных знаний (17 минут)

Итак, как я уже и говорила, тему металлы вы изучали ранее и нам с вами необходимо лишь усовершенствовать и углубить наши знания. Начнем мы с вами с рассмотрения положения металлов в ПСХЭ.

1. Охарактеризуйте положение химических элементов неметаллов в ПС.

Правильно, т.е. неметаллы расположены справа и вверху от линии соединяющей бор и астат.

Неметаллы находятся в правом верхнем углу ПС.

ПСХЭ Д. И. Менделеева.

2. Теперь поговорим с вами об электронном строении элементов неметаллов. Что вы можете сказать о строении внешнего электронного уровня этих элементов?

Хорошо, а каков же их атомный радиус по сравнению с атомным радиусом металлов?

И соответственно, исходя из этого неметаллы лучше удерживают свои электроны и принимают электроны о других атомов.

У неметаллов на внешнем электронном слое, как правило, от 4 и более электронов

У неметаллов атомный радиус меньше чем у металлов

Отвечают на вопросы.

3. Давайте теперь разберемся с элементом водородом. Наверняка, вы обращали внимание на то, что в таблице Менделеева водород записывают как в подгруппу шелочных металлов, так и в подгруппу галогенов. Как вы думаете чем же обусловлена такая двойственность его положения?

Правильно. Обратите внимания на 8 группу. В ней находятся благородные (инертные) газы. Эти газы практически не вступают в химические реакции. Это обусловлено тем, что на внешнем электронном уровне данных элементов находится по 8 электронов, т. е. их электронный слой полностью завершен. И им энергетически невыгодно расставаться отдавать свои электроны.

4. Поговорим о закономерностях изменения свойств элементов – неметаллов. Скажите мне, пожалуйста, как изменяются свойства элементов принадлежащих одному периоду и одной подгруппе? Правильно. Таким образом, чем правее и выше стоит неметалл в ПСХЭ, чем ярче выражены его неметаллические свойства. Напоминаю так же, что для количественной характеристике неметаллических свойств используют значение электроотрицательностей элементов. Максимальное значение электроотрицательности имеет фтор (4) – это самый неметалличный элемент, элемент – окислитель. У остальных неметаллов значения электроотрицательности изменяется от 2 до 4., и в соответствии с этим неметаллы расположены в ряд по изменению электроотрицательности.

5.Все атомы неметаллы соединяются либо по попарно H 2 , N 2 , Cl 2 , O 2 и т. д., Либо образуют молекулы из большего числа атомов О 3 , Р 4 , S 8 , либо кристаллы атомного строения С n , Si n , Se n (где н ограничивается лишь размерами кристалла. Исходя из этого какой тип связи в молекулах неметаллов?

Типы кристаллических решеток элементов неметаллов представлены атомной и молекулярной кристаллической решетками. Молекулярную кристаллическую решетку имеет элемент йод, атомная графит и алмаз.

По физическим свойствам неметаллы очень разнообразны. Их агрегатное состояние может быть как газообразным (Водород, кислород, азот, Хлор и т. п.), так и жидким (Бром) и твердым (Кремний, сера, фосфор). Цветовой спектр так же весьма разнообразен. Температуры плавления лежат в очень широком интервале – от 3800 у графита и до – 210 у азота.

6. Химические свойства

Неметаллы ввиду своего строения могут проявлять как окислительные так и восстановительные свойства.

1. Окислительные свойства. Какие вещества проявляют восстановительные свойства по отношению к неметаллам?

Хорошо. Запишем уравнения химических реакций:

1. Взаимодействие неМе с Ме

2Na + Cl2 = 2NaCl;

2Al + 3S = Al 2 S 3

2. Взаимодействие между собой

3.С некоторыми сложными веществами

4NH 3 + 5O 2 = 4NO + 6H2O,

2FeCl 2 + Cl 2 = 2 FeCl 3 .

3Сl 2 + 6KOH = 5KCl + KClO 3 +3 H 2 O

2. Восстановительные свойства

Фтор не проявляет восстановительных свойств. По отношению к нему все неметаллы проявляют восстановительные свойства. Все неметаллы будут восстановителями в реакциях с кислородом (за исключением фтора)

4P + 5O 2 = 2P 2 O 5

Наиболее сильные восстановительные свойства имеют неметаллы стоящие в ряду электроотрицательности далеко от фтора. Вам уже известно что водород, углерод и кремний хорошо восстаноавливают металлы из их оксидов.

C + ZnO = Zn + CO(t)

H 2 + CuO = Cu + H 2 O(t)

Si + 3H 2 O = H 2 SiO 3 + 2H 2 (при оч. Выс. Т)

Так же водород способен восстанавливать альдеиды и кетоны до соответствующих спиртов.

СН 3 СООН + Н 2 = СН 3 СН 2 ОН

СН 3 СОСН 3 +Н 2 СН 3 СНОНСН 3

Наиболее распространенная степень окисления водорода +1. Водороду свойственна валентность, равная единице. Так же как и у щелочных металлов (Li, Na, К и др.) , у Н на внешнем электронном слое один электрон, с другой стороны, так же как и элементам VII группы, водороду не хватает одного электрона до его завершения.
Свой единственный электрон водород очень легко отдает, чем похож на щелочные металлы.
С другой стороны, с неменьшим удовольствием добавляет себе на s-орбиталь второй электрон, действуя, как галоген.

В периоде неметаллические свойства элементов усиливаются слева направо, в подгруппе снизу вверх.

Перечень вопросов, рассматриваемых в теме: урок посвящён обобщению ранее изученной информации о неметаллах, выделены их общие черты и особенности каждой группы неметаллов. Рассмотрены свойства и применение важнейших неметаллов: углерода, кремния, азота, фосфора, кислорода, серы, фтора и хлора.

Адсорбент – твёрдый пористый материал, способный задерживать на своей поверхности молекулы и ионы.

Валентность – способность атома образовывать определённое число химических связей при образовании молекул.

Восстановительные свойства – способность атома отдавать электроны.

Вулканизация – процесс взаимодействия каучука с серой или другими вулканизирующими агентами, в результате которого образуется единая пространственная сетка молекул, повышается прочность и твёрдость материала.

Галогены – простые вещества, типичные неметаллы, имеющие молекулярное строение, двухатомные молекулы. В периодической таблице элементов находятся в VIIA группе. Являются сильными окислителями.

Доменная печь – большая вертикально расположенная печь шахтного типа для выплавки чугуна и ферросплавов из железорудного сырья.

Донорно-акцепторный механизм образования ковалентной связи – образование химической связи двумя атомами, один из которых (донор) предоставляет в общее пользование неподелённую пару электронов, а другой (акцептор) – свободную атомную орбиталь.

Карбиды – бинарные соединения металла и углерода, в которых углерод имеет отрицательную степень окисления.

Карборунд – карбид кремния SiC, обладает высокой твёрдостью, используется для шлифования.

Конвертер – вид печи для выплавки стали из расплавленного чугунного лома и шихты путём продувки техническим кислородом для окисления углерода.

Криолит – гексафторалюминат натрия Na₃[AlF₆], используется в производстве алюминия для снижения температуры расплава.

Неметаллы – простые вещества, не проявляющие металлических свойств, имеющие большое сродство к электрону, высокие значения относительной электроотрицательности, способные проявлять окислительные свойства.

Окислительные свойства – способность атома притягивать к себе электроны.

Относительная электроотрицательность – количественная характеристика, показывающая способность атома удерживать свои и притягивать чужие электроны.

Пестицид – вещество, используемое в сельском хозяйстве для борьбы с вредителями и болезнями растений, и сорняками.

Плавиковая кислота – раствор фтороводорода в воде, способный реагировать со стеклом и другими кремнийсодержащими материалами.

Промотирование электронов – разъединение (распаривание) пары электронов, в результате которого один из электронов переходит на свободную атомную орбиталь в пределах данного подуровня.

Силициды – бинарные соединения металлов с кремнием, в которых кремний имеет отрицательную степень окисления.

Технический углерод – аморфная тонкодисперсная форма углерода.

Ферросплав – сплавы железа с другими элементами, применяемые для легирования стали.

Фреоны – летучие фтор, хлорсодержащие углеводороды, используемые как хладагенты в холодильной технике. Разрушают озоновый слой Земли.

Фторопласты – вид пластмасс, в которых атомы водорода в углеводородах замещены атомами фтора.

Фуллерены – макромолекулы, представляющие собой выпуклые замкнутые многогранники, образованные большим количеством атомов углерода.

Хроматографический анализ – метод обнаружения и количественного определения веществ, основанный на различной способности взаимодействовать с адсорбентом.

Основная литература: Рудзитис, Г. Е., Фельдман, Ф. Г. Химия. 10 класс. Базовый уровень; учебник/ Г. Е. Рудзитис, Ф. Г, Фельдман – М.: Просвещение, 2018. – 224 с.

Дополнительная литература:

2. Рудзитис, Г.Е. Химия. 10 класс : учебное пособие для общеобразовательных организаций. Углублённый уровень / Г.Е. Рудзитис, Ф.Г. Фельдман. – М. : Просвещение. – 2018. – 352 с.

Открытые электронные ресурсы:

ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОГО ИЗУЧЕНИЯ

Зависимость свойств неметаллов от положения в периодической таблице элементов Д.И. Менделеева

В периодической таблице элементов Д.И. Менделеева неметаллы сосредоточены в верхней правой части таблицы. В периоде заряд ядра атома увеличивается слева направо, размеры атома при этом уменьшаются. Поэтому неметаллы сильнее удерживают электроны, чем металлы, расположенные в том же периоде. В группе сверху вниз увеличивается число электронных слоёв. Радиус атома при этом возрастает. Способность удерживать электроны снижается. Для неметаллов характерны окислительные свойства, они возрастают слева направо и снизу-вверх. Окислительную способность элемента характеризует величина относительной электроотрицательности. Чем больше это значение, тем сильнее проявляются окислительные свойства. Сильнее всего окислительные свойства выражены у фтора, он не проявляет восстановительных свойств. Все остальные неметаллы могут проявлять как окислительные, так и восстановительные свойства.

Строение простых веществ - неметаллов

Простые вещества – неметаллы могут иметь как молекулярное строение, так и немолекулярное. Типичные неметаллы: галогены, кислород, азот, водород – имеют молекулярное строение. В твёрдом состояние такие вещества образуют молекулярную кристаллическую решётку. В нормальных условиях – это газообразные вещества, легкокипящие жидкости или твердые вещества с низкой температурой плавления. Неметаллы бор, кремний и углерод имеют немолекулярное строение, образуют атомные кристаллические решётки, что обусловливает высокую твёрдость и тугоплавкость веществ. Углерод, кремний и бор могут образовывать кристаллы, и встречаются в аморфном состоянии. Кристаллические модификации этих неметаллов очень твёрдые, в химические реакции вступают с трудом. Активность аморфных модификаций этих веществ выше.

Углерод и кремний

Углерод и кремний расположены в IVА группе периодической таблицы элементов, поэтому на внешнем электронном уровне у них по 4 электрона. Электроны с 2s подуровня у атома углерода и с 3s подуровня у атома кремния могут переходить на свободную р-орбиталь, таким образом, максимальная валентность углерода и кремния равна 4. В реакциях с металлами углерод и кремний проявляют окислительные свойства, образуя карбиды и силициды. Углерод способен окислить водород. Более характерными для углерода и кремния являются восстановительные свойства. Оба неметалла окисляются кислородом, галогенами. Кремний растворяется в горячем концентрированном растворе щелочей. С кислотами, кроме плавиковой кислоты, кремний не реагирует. Углерод окисляется азотной и концентрированной серной кислотами.

Алмазы используют в наконечниках резцов, в свёрлах и для бурения горных пород и в ювелирных украшениях. Графит – в атомной промышленности как замедлитель быстрых нейтронов, из него делают электроды, смазочный материал. Уголь – хороший адсорбент для очистки воздуха и воды. Технический углерод используют как наполнитель при изготовлении шин и как пигмент для чёрной краски. Фуллерены нашли применение в электронной промышленности. Кокс используют в металлургии для восстановления металлов из руды.

Кремний используют как добавку для повышения кислотоупорных свойств сталей. Особо чистый кремний – в электронной промышленности как полупроводник для изготовления транзисторов, выпрямителей переменного тока, фотоэлементов для солнечных панелей. Из кремния производят сверхтвёрдый материал карборунд SiC.

Азот и фосфор

Азот и фосфор расположены в VА группе периодической таблицы элементов, на внешнем уровне у них по 5 электронов. Но у атома азота, расположенного во втором периоде, нет d- орбиталей, поэтому спаренные электроны с 2s подуровня не могут разъединяться. Азот может образовывать три ковалентные связи и одну связь по донорно-акцепторному механизму.

В атоме фосфора электрон с 3s подуровня может переходить на свободную 3d-орбиталь, таким образом, фосфор может образовывать пять ковалентных связей. В молекуле азота N₂ два атома соединены тройной прочной связью, что объясняет большую инертность азота. Азот вступает в реакции только при высоких температурах. Как окислитель азот может реагировать с активными металлами и водородом. В реакции с кислородом азот является восстановителем. Фосфор существует в виде молекул Р₄, имеет четыре аллотропных модификации. Наиболее активным из них является белый фосфор. Окислительные свойства фосфора выражены слабее, чем у азота, поэтому как окислитель он реагирует только с щелочными и щелочноземельными металлами. Восстановительные свойства фосфора выражены сильнее, чем у азота.

Азот – сырьё для синтеза аммиака. Аммиак используется в производстве азотной кислоты и азотных минеральных удобрений. Азотом заполняют электрические лампы, используют для создания инертной среды в химическом синтезе. В хроматографическом анализе азот используют как газ-носитель.

Фосфор используют в органическом синтезе и в производстве фосфидов галлия и индия для светодиодов. Красный фосфор используют в производстве спичек.

Кислород и сера

Кислород и сера находятся в VIA группе периодической таблицы элементов, на внешнем уровне у них по 6 электронов. Кислород расположен во втором периоде, его атом имеет всего два электронных слоя, в составе которых нет d-орбиталей. Спаренные электроны, расположенные на 2s и 2р подуровнях, не имеют возможности для промотирования. Поэтому кислород может образовывать только две ковалентные связи. Спаренные электроны могут принимать участие в образовании связей по донорно-акцепторному механизму. Сера расположена в третьем периоде, во внешнем, третьем слое, есть свободные 3d-орбитали. Поэтому спаренные электроны с 3s и 3р подуровней могут распариваться. Максимальная валентность серы равна шести. Кислород – второй по силе после фтора окислитель среди неметаллов. Он окисляет практически все металлы, многие неметаллы и даже благородные газы. Восстановителем кислород выступает только в реакциях с фтором. В реакциях с активными металлами и водородом сера является окислителем, а в реакциях с кислородом и галогенами проявляет восстановительные свойства.

Кислород применяют для дыхания в авиации и в подводных лодках, в медицине, используют в конвертерном производстве стали, для кислородного дутья в доменных печах, в производстве ферросплавов, выплавке цветных металлов, для резки и сварки металлов. Жидкий кислород используют как окислитель в ракетных двигателях.

Сера – сырьё для производства серной кислоты, сероуглерода, используется для вулканизации каучука в производстве резины и как пестицид в растениеводстве. Серу также используют в производстве спичек.

Фтор и хлор

Фтор и хлор расположены в VIIA группе периодической таблицы элементов Д.И. Менделеева. На внешнем уровне у них по семь электронов. Атом фтора, как элемент второго периода, имеет только два электронных слоя, d-орбитали у него отсутствуют. Спаренные электроны с 2s и 2р подуровней не могут разъединяться. Таким образом, у атома фтора всего один неспаренный электрон, в соединениях фтор одновалентен. Хлор находится в третьем периоде, на внешнем, третьем слое есть свободный 3d-подуровень, спаренные электроны с 3s и 3р подуровней могут переходить на свободные 3d-орбитали. Все семь внешних электронов могут оказаться неспаренными. Максимальная валентность хлора равна 7. Фтор и хлор, наиболее яркие представители галогенов, являются сильными окислителями. Фтор может окислить даже кислород и благородные газы. Восстановительные свойства для фтора не характерны. Хлор окисляет большинство металлов, водород, фосфор. Может вытеснять менее активные галогены из их солей. Восстановительные свойства хлор проявляется только в реакциях с фтором, а также в составе некоторых кислородсодержащих соединений.

Фтор используют для производства фторопластов – термостойких, прочных, химически стойких пластмасс, как сырье для получения криолита – вещества, используемого в производстве алюминия. Фтор – основной компонент для синтеза плавиковой кислоты, фреонов CF₂Cl₂, используемые в холодильной технике. В настоящее время фреонам ищут замену, так как они разрушают озоновый слой. Фтор входит в состав многих пестицидов – средств для борьбы с вредителями растений.

В органическом синтезе хлор используют в качестве хлорирующего агента в производстве пластмасс, медикаментов, красителей, для отбеливания ткани, бумаги. На водопроводных станциях с помощью хлора обеззараживают воду. Хлор является сырьём для производства хлороводорода. В исследовательских химических лабораториях хлор используют как окислитель.

На основе закономерностей в изменении свойств элементов в зависимости от их положения в периодической таблице элементов Д.И. Менделеева можно описать свойства и других неметаллов.

ПРИМЕРЫ И РАЗБОР РЕШЕНИЙ ЗАДАЧ ТРЕНИРОВОЧНОГО МОДУЛЯ

1. Расчёт количества продукта в процессе синтеза аммиака

Условие задачи: При производстве аммиака под давлением 15 МПа из 500 л азота получили 890 л аммиака при повышении давления до 25 МПа выход аммиака увеличился на 4,5%. Сколько литров аммиака удалось получить при проведении синтеза при давлении 25 МПа? (Считать, что все объёмы измерены в нормальных условиях). Ответ запишите в виде целого числа.

Шаг первый: запишем уравнение реакции синтеза аммиака из азота и водорода:

Из одного моля азота при 100%-ном выходе образуется 2 моля аммиака.

Шаг второй: найдём объём аммиака, который образуется из 500 л азота при 100%-ном выходе. Для этого составим пропорцию:

Из 1 моль азота (22,4 л при н.у.) образуется 2 моль аммиака 2·22,4 = 44,8 л при н.у.);

из 500 л азота образуется х л аммиака.

х = (500·44,8) : 22,4 = 1000 (л).

Шаг третий: найдём выход аммиака при давлении 15 МПа.

Для этого реально полученный объём аммиака (890 л) разделим на теоретически возможный (1000 л) и умножим на 100%:

η = (890 : 1000)·100 = 89 (%).

Шаг четвёртый: найдём выход аммиака при проведении синтеза под давлением 25 МПа. Для этого к найденному выходу прибавим величину, на которую он возрос:

Шаг пятый: найдём объём аммиака, полученный при проведении процесса под давлением 25 МПа.

Для этого теоретически возможный объём аммиака умножим на выход продукта и разделим на 100%:

V = (1000·93,5) : 100 = 935 (л).

2. Расчёт необходимого количество хлора для обеззараживания воды.

Условие задачи: Для обеззараживания воды, содержащей патогенные микроорганизмы, требуется 2 мг хлора на 1 л воды. Какой объём хлора (м 3 ) в сутки, измеренный при нормальных условиях, требуется на станции водоподготовки, если в хлоратор поступает 200 м 3 воды в час? Станция водоподготовки работает 24 часа в сутки.

Шаг первый: рассчитаем объём воды, который проходит через станцию водоподготовки в сутки. Для этого расход воды в час умножим на 24 часа:

200·24 = 4800 м 3 .

Шаг второй: переведём объём воды в литры:

4800 м 3 = 4,8·10 6 л.

Шаг третий: найдём массу хлора, необходимую для обеззараживания найденного объёма воды.

Для этого расход хлора на 1 л умножим на объём воды:

2·4,8·10 6 = 9,6·10 6 (мг) = 9,6·10 3 (г).

Шаг четвёртый: найдём количество хлора (моль), которое содержится в вычисленной массе хлора.

Для этого найдём молярную массу хлора и разделим массу хлора на его молярную массу:

ν = 9,6·10 3 : 71 = 135,2 (моль).

Шаг пятый: найдём, какой объём занимают 135,2 моль хлора при нормальных условиях.

Читайте также: