Ю.М. Коренев и др. - Задачи и вопросы по общей и неорганической химии с ответами и решениями (1114426), страница 31
Текст из файла (страница 31)
Используя значения стандартных ОВП, определите интервал рН окисления соединений Се(П1) до Се(1Ъ') кислородом воздуха в водном растворе (активность всех ионов, кроме Н+, считайте равной 1). ТЛ.11. Какие физико-химические и химические методы используются для разделения и получения РЗЭ в виде индивидуальных соединений? 7.7.12. Чем отличаются методы дробной кристаллизации н дробного осаждения? Приведите примеры соединений, при получении которых используются тот или другой метод. 206 Глава Т. Химия 4- и г-элементов 7.7.13.
Какими свойствами должны обладать компоненты смеси, чтобы для их разделения возможно было применить метод возгонки? Т.7.14. Различие каких свойств соединений РЗЭ лежит в основе экс- тракционных и хроматографических методов их разделения? Т.Т.15. Предложите способы разделения и выделения в виде оксидов лантана, церия(1Ч) и тория из пульпы, полученной после щелочного вскрытия минерала, содержащего (Се, Ьа)РОз, Т)гз(Р04)з. Напишите уравнения реакций и укажите условия их проведения. Т.7.16. Какие различия в свойствах соединений урана и тория, ура- на и плутония можно использовать для их разделения? 7.7.17. Предложите способы выделения и получения урана в виде простого вещества, используя в качестве исходного минерал ванденбрандеит Сп(104 2НгО. Напишите уравнения реакций и укажите условия их проведения.
Т.7.18. 1) Укажите качественный состав раствора, полученного после сернокислотного разложения урановой смолки ПзОз, содержащей в качестве примеси значительные количества оксидов железа(П1) и алюминия. 2) Предложите способы разделения железа, алюминия и урана и выделения железа(П1) и алюминия в виде сернокислых солей, а урана- в виде диураната аммония. Напишите уравнения реакций и укажите условия их проведения. 7.7.19. Используя в качестве исходного соединения оксид урана(Ч1), предложите способы получения ПС!4, П(Б04)г ' 8НгО, ПОг, ПРе, 1!Ог(ХОз)г 6НгО. Напишите уравнения реакций и укажите условия их проведения. 7.7.20. Напишите уравнения следующих реакций. Для окислитель- но-восстановительных процессов в растворе напишите электронно- ионные уравнения полуреакций.
1) БсС!з + НгО + ХагСОз = ... 2) ЬаС)з + Са — э ... 3) ЕпС!з + Са — э ... 4) Се(ОН)з + Ог + НгО = 5) Сег(БОз)з + (ХНг)гБгОз = ... 6) СеОг + ХагОг — > 7.7. П1 группа Периодической системы элементов 207 7) СеС1з(р-р) + С1г + НС1(р-р) = 8) Ен(ОН)г + НХОз(конц.) = ...
9)Е)ОН) НО 10) 1пг(БО»)з + КгБ04 + НгО = ... 11) ТЬ(Б04)г + (1ЧН»)гСЕО»(избыток) = 12) ТЬ(ОН)» + ХагСОз(избыток) = ... 13) 11 + НХОз(конц.) = ... 14) 11 + Втг = ... 15) 1)зОз + СΠ— '4 ... 16) 110з + Нг804 17) 110г(ОН)г + НС1 = ... 18) 110г(ХОз)г + ХНз НОО = . 19) (ХН»)г11гОг + (ХН»)гСОз + НгО = 20) (ХН»)гНООт + НС1 = ... 21) 110г(ХОз)г + НгОг + НгО = ...
22) (ХН»)4[19)Ог(СОз)з! + НС1 = ... 23) 19)Ог(СНзСОО)г + Еп(СНзСОО)г = 24) Хп[ПОг(СНзСОО)з[г + ХаХОз = ... 25) Ха»[110 (СОз)з] + ХаОН = ... 26) НОз + Рг = ° . 7.7.21. В результате взаимодействия каких соединений образовались следующие продукты? Напишите уравнения реакций. Для окислительно-восстановительных процессов в растворах напишите электронно-ионные уравнения полуреакций. 1) ...4 БсС1з + Нг 2) ...-4 Се(804)г + (ХН»)гБ04 3) ...-4 Сег(БО»)з + Ог + НгО 4) ... 4 110з + Ог + НгО 5) ...
4 Се(БО»)г + МпБО» + КгБО» + НОО 6) ...-4 Сег(804)з + 1г + Кг804 7) ...-4 НОгБО» + МпБ04 + КгБ04 + НгБО» 7.7.22. Напишите уравнения реакций следующих превращений. Укажите условия их проведения. Для осуществления каждого превращения используйте минимальное число стадий. Для окислительно-восстановительных процессов в растворах напишите электронно-ионные уравнения полуреакций. 1) БсгОз -+ БсС!з — + Х -4 Бс 2) 1аС1з ° 7НгО -4 ЬаС!з -4 1а -+ ЬаХ вЂ” '-+ Х -4 ЬагОз 208 Глава 7. Химии И- и г"-элеиеитов 3) СеОг -+ СегОз -+ Се -+ Се(ХОз)з — ~ — ' — ~ Х 4) ЕигОз — > ЕиС!з -+ ЕиС!г 2НгО -~ ЕпСг04.НгΠ— ' — з Х 5)ЕС! ЕО Е ' Х, ' ' Х 6) ТЬ(804)г -+ ТЬ(ОН)4 — ~ Нав(ТЬ(СгОв)в) — ' — '-в Х 7) ТЬОг -+ ТЬев + ТЬ -+ ТЬНг -+ ТЫ4 + ТЫз 8) !!зОв -+ !)Ог(ХОз)г 6НгΠ— > (НН4)гБгОт -> ~ (НН4)в[!)Ог(СОз)з) + УОз "в!)Ог 9) У -+ УНз -+ !)С! -+ !1ОС1 -+ ЮО С! -+ !)О 2Н 0 10) !1зОз -г !10г -в !)С1в -+ Наг!!10!в] -+ !)ив -+ !! Глава 8 ОТВЕТЫ И РЕШЕНИЯ К ЧАСТИ П (ГЛ.
6 И 7) 6. Химии 6- и р-элементов 6.1. Ч11 группа Периодической системы элементов 6.1.1. зг 1зз2зз2рз ыС1 1зз2зз2рзЗззЗрзЗ6е ззВг 1зз2зг2рвЗзгЗрзЗг11о4зз4рз4г(е 1 1зз2зз2рзЗззЗрзЗй'з4зз4рз4г('е 5ззбрзбпе ззАГ 1зз2зз2рзЗззЗрз361о4зз4рз401а 47ыбзгбрзЫ1обззбрзбсР У всех атомов гвлогенов по семь валентных электронов (нзапрз), им предшествует электронная оболочка инертного газа (Не, Хе, Аг, Кг, Хе соответственно).
Заполнение электронами Ы-орбиталей начинается с атома брома. 6.1.2. а) В ряду г — С1 — Вг — 1 атомный радиус увеличивается, так как число заполненных электронами орбиталей возрастает. б) У атома фтора 2зз- и 2рз-электроны слабо экранированы от положительного заряда ядра, что приводит к высокому значению первого потенциала ионизации (11 = 17,42 эВ). С ростом атомного номера галогена усиливается экранирование цдра внутренними электронами и увеличивается атомный радиус, что приводит к уменьшению потенциалов ионизации (для иода 11 = 10,47 зВ).
в) Сродство к электрону от фтора к хлору растет, а от хлора к иолу падает. Низкое значение для фтора объясняется сильным межэлектронным отталкиванием из-за высокой электронной плотности на атоме. В ряду С1 — Вг — 1 с увеличением атомного радиуса эффект отталкивания ввлентных электронов ослабевает, так как уменьшается электронная плотность на атомах галогенов,и основное влияние на сродство к электрону сказывает экранирование ядра внутренними электронами. г) В группе галогенов,как и вдругих группах Периодической системы, электроотрицательность уменьшается сверху вниз. Посколь- 210 Глава 8.
Ответы и решения ку электроотрицательность элемента (по Малликену) равна полу- сумме энергии ионизации атома и его сродства к электрону, то для объяснения этой закономерности следует рассмотреть изменения именно этих величин, т. е. привлечь ответы на пункты б) и в). Разность в значениях 11 для Р и С! превышает разность в величинах сродства к электрону для этих же элементов. Поэтому электроотрицательность Р оказывается больше, чем электроотрнцательность С!. д) Фтор имеет высокую электроотрицательность, поэтому из всех возможных для других галогенов степеней окисления ( — 1,0, +1, +3, +4, +5, +6, +7) для фтора характерны только две первые, т.
е. — 1 и О. 6.1.3. а) В группе галогенов энергия диссоциации молекул в ряду от фтора к хлору возрастает, а затем уменьшается к брому и иоду. Меныпая энергия связи в молекуле Рт по сравнению с С!з обусловлена ббльшим вкладом электростатических сил отталкивания не- связывающих электронов в молекуле Рз. При переходе к Вгз и 1т энергия диссоциации молекул убывает из-за уменьшения эффекта электронного отталкивания и снижения эффективности перекрывания связывающих орбиталей электронных "облаков".
б) Температуры плавления и кипения монотонно увеличиваются от фтора к иоду, что связано с ростом размеров молекул и уменьшением вероятности нахождения электронов между взаимодействующими атомами (уменьшение прочности связи галоген — галоген) и усилением вандервавльсова взаимодействия между молекулами. в) Окислительная активность гэлогенов в ряду от фтора к иоду уменьшается. Фтор — наиболее реакционноспособный неметалл, что объясняется сравнительно (с другими галогенами) низкой энергией диссоциации молекулы Рэ и высокой энергией гидратации иона Р В атмосфере фтора сгорают вода и диоксид кремния: 2НзО + 2Ра = 4НР + Оэ В!Оз + 2Рэ — — В!Р4 + От Понижение окислительной активности в ряду Рэ — 1т проявляется в способности более легкого галогена окислять галогенид-ионы более тяжелых: 2К1+ С!э = 12+ 2КС! 6.1.4.
а) Связь Н вЂ” à — ковалентная, полярная, причем величины дипольного момента убывают в ряду НР— Н1. 6. Химия в- и р-элементов 211 б) По мере увеличения размера атома галогена перекрывание в-электронов атома Н и р-электронов атомов Г уменьшается, межатомное расстояние Н вЂ” Г увеличивается, энергия связи Н вЂ” Г уменьшается.
Следовательно, в ряду Нà — Н1 энергия диссоциации молекул НГ уменьшается. НГ НС1 НВг Н1 Е„„„кДж/моль 563 431 364 297 в) Молекулы НГ полярны. С ростом массы и размеров молекул усиливается межмолекулярное взаимодействие и, как следствие, при переходе от НС! к Н1 повышаются температуры плавления и кипения. У НГ температуры плавления и кипения существенно выше, чем можно было бы ожидать при простой экстраполяции этих величин для ряда Н1 — НГ. Эту аномалию в свойствах можно объяснить усилением межмолекулярного взаимодействия за счет образования водородных связей между молекулами НГ: твердый НГ состоит из зигзагообразных полимерных цепей; в жидком и газообразном НГ вплоть до 60'С присутствуют полимеры состава от (НГ)з до (НГ)е.
НГ НС! Нвг Н1 т. пл, 'С вЂ” 83,4 — 114,3 -86,9 — 50,9 т. кип, 'С 19,7 -85,1 -66,8 -35,4 г) С увеличением размера и уменьшением энергии ионизации атомов галогенов восстановительная способность в ряду Нà — Н1 увеличивается. Г С! Вг 1 Е'(Гз/2Г ), В 2,82 1,36 1,06 0,53 НГ + Нз804(конц.) ф НС! + НзЯ04(конц.) ф 2НВг+ НзЯ04(конц.) = Вгг + ЯОг7 +2НэО 8Н1 + НгЯ04(конц ) = 41з + НзЯ7 +4НзО д) В водных растворах НГ устанавливается протолитическое равновесие: НГ+НзО НэО++Г 212 Глава 8. Ответы и решения В ряду Нà — Н1 степень протолиза увеличивается, что связано с увеличением размера аниона Г . НС1, НВг и Н1 в водных растворах †сильн кислоты: НГ НС! Нвг Н1 рК, 3,2 — 7,0 — 9,5 — 10 2Гз + 2НзО = 4НГ+ Оз (+Оз,ОГз и др ) С1з + НзО НС1+ НОС! ЗВгз + ЗНзО ез 5НВг+ НВгОз (Вгз + НзО НВг + НОВг при 0 С) 31з + ЗНзО 5Н1+ Н10з 6.1.5.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
