10 задание

Краткий ответ: хлор реагирует с \(\mathrm{H_2}\), \(\mathrm{H_2O}\), \(\mathrm{Fe}\), \(\mathrm{Cu}\), \(\mathrm{NaOH}\). С \(\mathrm{N_2}\) и \(\mathrm{O_2}\) прямых реакций в обычных условиях нет.

Уравнения и условия:

1. \[ \mathrm{H_2 + Cl_2 \to 2HCl} \] Освещение или нагревание; смесь водорода с хлором реагирует очень энергично.

2. \[ \mathrm{Cl_2 + H_2O \leftrightarrow HCl + HClO} \] Обычная температура, образование хлорной воды. Реакция обратимая.

3. \[ \mathrm{2Fe + 3Cl_2 \to 2FeCl_3} \] Нагревание. Хлор — сильный окислитель, поэтому железо окисляется до \(\mathrm{Fe^{+3}}\).

4. \[ \mathrm{Cu + Cl_2 \to CuCl_2} \] Нагревание. Медь окисляется до \(\mathrm{Cu^{+2}}\).

5. В холодном разбавленном растворе щёлочи: \[ \mathrm{Cl_2 + 2NaOH \to NaCl + NaClO + H_2O} \]

6. В горячем концентрированном растворе щёлочи: \[ \mathrm{3Cl_2 + 6NaOH \to 5NaCl + NaClO_3 + 3H_2O} \]

Как рассуждать:

• \(\mathrm{Cl_2}\) — сильный окислитель. С водородом и металлами он принимает электроны и превращается в \(\mathrm{Cl^{-}}\).
• В воде и щёлочи хлор реагирует иначе — диспропорционирует: часть атомов хлора восстанавливается до \(-1\), а часть окисляется до \(+1\) или \(+5\). Поэтому продукт зависит от температуры и концентрации щёлочи.
• \(\mathrm{N_2}\) очень химически инертен из-за прочной тройной связи, а прямое соединение \(\mathrm{Cl_2}\) с \(\mathrm{O_2}\) в обычных условиях не идёт.

Проверка степеней окисления: в \(\mathrm{HCl}\) у хлора \(-1\), в \(\mathrm{HClO}\) и \(\mathrm{NaClO}\) — \(+1\), в \(\mathrm{NaClO_3}\) — \(+5\).