Номер 459, страница 69 - гдз по химии 11 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

459. Укажите верное соотношение между температурами кипения для каждой пары веществ:

а) $HF > HBr$;

б) $HI > HF$;

Для определения соотношения температур кипения необходимо проанализировать межмолекулярные взаимодействия в каждой паре веществ. Температура кипения тем выше, чем сильнее силы притяжения между молекулами.

Общий ряд галогеноводородов: $HF, HCl, HBr, HI$. В этом ряду с ростом порядкового номера галогена увеличивается число электронов в молекуле и, следовательно, ее молярная масса и поляризуемость. Это приводит к усилению лондоновских дисперсионных сил. В то же время, электроотрицательность галогена и полярность связи H-галоген уменьшаются.

Особое место в этом ряду занимает фтороводород ($HF$). Атом фтора обладает самой высокой электроотрицательностью, поэтому между молекулами $HF$ образуются прочные водородные связи, которые значительно сильнее диполь-дипольных и дисперсионных сил в других галогеноводородах.

а) HF > HBr;

Сравниваем фтороводород ($HF$) и бромоводород ($HBr$). В жидком $HF$ доминирующим типом межмолекулярного взаимодействия являются водородные связи. В жидком $HBr$ между полярными молекулами действуют диполь-дипольные взаимодействия и лондоновские дисперсионные силы. Молярная масса $HBr$ ($M ≈ 81 \text{ г/моль}$) значительно больше молярной массы $HF$ ($M ≈ 20 \text{ г/моль}$), поэтому дисперсионные силы в $HBr$ сильнее, чем в $HF$. Однако энергия водородных связей в $HF$ настолько велика, что она с лихвой компенсирует более слабые дисперсионные силы. В результате для кипения $HF$ требуется значительно больше энергии, чем для кипения $HBr$. Экспериментальные данные подтверждают это: температура кипения $HF$ составляет $19,5 \text{ °C}$, а $HBr$ — $-67 \text{ °C}$. Следовательно, неравенство $T_{кип}(HF) > T_{кип}(HBr)$ верно.

Ответ: соотношение верное.

б) HI > HF;

Сравниваем иодоводород ($HI$) и фтороводород ($HF$). Как уже отмечалось, в $HF$ действуют сильные водородные связи. В $HI$ водородные связи отсутствуют. Иодоводород имеет самую большую молярную массу в ряду галогеноводородов ($M ≈ 128 \text{ г/моль}$), что обуславливает самые сильные среди них (кроме $HF$) лондоновские дисперсионные силы. Тем не менее, даже самые сильные дисперсионные силы в $HI$ не могут превзойти по прочности водородные связи в $HF$. Из-за этого температура кипения фтороводорода оказывается аномально высокой для этого ряда соединений. Температура кипения $HI$ составляет $-35 \text{ °C}$, что значительно ниже температуры кипения $HF$ ($19,5 \text{ °C}$). Таким образом, неравенство $T_{кип}(HI) > T_{кип}(HF)$ неверно. Правильное соотношение: $T_{кип}(HF) > T_{кип}(HI)$.

Ответ: соотношение неверное.