Ю.М. Коренев и др. - Задачи и вопросы по общей и неорганической химии с ответами и решениями (1114426), страница 39
Текст из файла (страница 39)
Перевод рэлектронов атома ксенона в другое энергетическое состояние требует большой затраты энергии, которая не компенсируется при образовании двухэлектронных двухцентровых связей. Строение молекул ХеРт и ХеР4 (поскольку каждая 5р-орбиталь может образовывать линейный фрагмент Р— Хе — Р с ковалентной связью) целесообразнее объяснять с использованием представления о трехцентровых четырехэлектронных (гипервалентных) связях. За счет одной 5р.орбитали атома ксенона и двух 2р-орбиталей атомов фтора образуются три молекулярные орбитвли; связывающая, несвязывающая С ростом порядкового номера благородного газа наблюдается закономерное увеличение атомного радиуса и понижение потенциала ионизации, поэтому в ряду Кг — Хе — Нп способность вступать в химическое взаимодействие с атомами других элементов повышается.
Потенциалы ионизации Кг, Хе и Нп близки к соответствующим значениям для галогенов: б. Химия э- и р-элементов 259 и разрыхляющая. Приходящиеся на эти молекулярные орбитали четыре электрона располагаются на связывающей и несвязывающей орбиталях. Электронная плотность смещена от атома ксенона к атомам фтора. 6.6.5. Клатраты — соединения включения, т.е. системы, образующиеся в результате обратимого внедрения молекул «гостя» в пустоты кристаллических структур «хозяина». Пример клатратов — кристаллогидраты инертных газов предельного состава [Хее(НзО)4«] (заполнены все пустоты структуры льда).
Тяжелые инертные газы по сравнению с легкими образуют более прочные соединения. Повидимому, маленькие по размеру атомы Не и Аг слишком «свободно» входят в пустоты структуры льда; большие же атомы тяжелых Кг, Хе, Кп «плотно» упаковываются в эти пустоты и удерживаются значительно прочнее. Хотя межмолекулярное взаимодействие (вандерваальсовы силы) играет более или менее существенную роль в образовании вддуктов такого типа, однако основную роль здесь играют геометрические факторы. Благодаря различной устойчивости гидратов эти соединения могут использоваться для разделения инертных газов. 6.6.6. а) ХеО« — тетраэдр, ХеО~ ~— октаэдр. б) Обе кислоты термически неустойчивы, они не выделены в индивидуальном состоянии.В растворах НзХе04 медленно диспропорциоиирует: 2НХеО«+ Н = НзХеО«+ Хе+ Ог в) Н»ХеО« — очень слабая кислота.
В растворах, содержащих перксенат-ионы, устанавливаются следующие равновесия: НХеО~ ~+ Н+ — Н»ХеО~~ рК = 10,5 Н»ХеО~~ + Н«Н»ХеО» рК„= 6 Н»ХеО«затем разлагается с вьщелением кислорода: Н»ХеОе = НХеО«+ 1~0г+ Н»0 г) Обе кислоты являются сильными и кинетически быстрыми окислителями. растворы перксенатов окисляют воду: 2НзХеО~ д+ 2Н« -» Оз + 2НХеО«+ 2НзО 260 Глава 8. Ответы и решения Ксенаты окисляют ртуть: НХеОв + 6Н8+ 7Н+ = Хе+ ЗН8~+ +4НгО 6.6Л.
1) ХеГг + 2НС1 (конц.) = Хе + 2НГ + С1г рН < 7 Е'(ХеГг/Хе) = 2,64 В Е'(С1г/2С1 ) = 1,36 В 2) ХеГг + 2АЗГ = 2АЗГг + Хе рН < 7 Е'(ХеГг/Хе) = 2,64 В Е'(Абг+/Абт) = 1,98 В 3) ХеГг + КВгОз + 2КОН = КВгОв + Хе + 2КГ + НгО рН > 7 Е'(ХеГг/Хе) = 2,64 В Е'(ВгО, /ВгО, ) = 1,88 В 4) 5ХеОз + 6Мп804 + 9НгО = 5Хе + 6НМп04 + 6Нг804 рН < 7 Е'(ХеОз/Хе) = 1,80 В Е'(МпО /Миг+) = 1,51 В 5) ХеОз + 6Ге804 + ЗНгБОв = Хе + ЗГег(804)з + ЗНгО РН < 7 Е'(ХеОз/Хе) = 1„80 В Е'(Гез+/Гег+) = 0,77 В 6) ХеОз + ЗНгБОв + 6К1 = Хе + 31г + ЗКг80в + ЗНгО рН < 7 Е'(ХеОз/Хе) = 1,80В Е'(1г/21 ) =0,54В 7) 5Н4ХеОв + 8Мп80в + 2НгО = 5Хе + 8НМпОв + 8Нг80в рН < 7 Е'(НвХеОв/Хе) = 2,30 В Е'(МпОв /Мп~~) = 1,51 В 8) НзХеОв + 4К10з = Хе + 4К10в + 2НгО рН < 7 Е'(НвХеОв/Хе) = 2,30 В Е'(10в /10з ) = 1,64 В Из приведенных данных следует, что для всех реакций Е„'> О, т.
е. в стандартных условиях все эти реакции протекают самопроизвольно (соединения благородных газов — очень сильные окислители). 6.6.8. 1) 2ХеГг + 2НгО = 2Хе + Ог + 4НГ 2) 6ХеГ4 + 12НгО = 2ХеОз + 4Хе + 30г + 24НГ 3) ХеГв + НгО = ХеОГв + 2НГ ХеОГз + 2НгО = ХеОз + 4НГ 4) 2КгГг + 2НгО = 2Кг + Ог + 4НГ 5) ХеГв + 2БГа = Хе + 2БГв 6) ХеГв + Хе = 2ХеГг 7) ХеРе + ЗНг = Хе + 6НГ 8) ХеГв + ВГз = [ХеГД[ВГв ] 9) ХеРе + НЬГ = НЬ[ХеГт] или ХеРе + 2НЪГ = НЬг[ХеГз] 10) Хе + хР$Гв = Хе[РЗГв]я 7. Химия И- и 1-элементов 261 7.
Химия с(- и ~-элементов '4.1. 1Ч и Ч группы Периодической системы элементов 7.1.12. 1) Н,ЧО;+ С1-+ Н+ ~ Е;(ЧО,'~ЧОг+) Ег (НгЧ04 '7ЧО~~) Ез(01г/201 ) Ег — Ез =1,ООВ =1,31 В =1,36В <о <О 7.1.17. 1) Взаимодействие сплава с серной кислотой (средней концентрации): 2Т1+ ЗНг804 = Т4г(804)з + ЗНг1 или Тг + Нг804 + Ог = Т40804 + НгО М8 + Нг 8 04 — — М8804 + Нг 1' 2А!+ ЗНг804 = А1г(804)з + ЗнгТ 2) а) Отделение алюминия добавлением к полученному раствору избытка раствора щелочи и последующим отфильтровыванием осадка: Т1г(804)з + 6ХаОН = 2Т1(ОН)з 4.
+31эаг804 Хлороводородная кислота не может быть окислена в стандартных условиях ванадии- и ванадат-ионами. 2) 2НгЧ04 + 2Вт + 8нт = Втг + 2ЧОг+ + бНгО Е4(Вгг/2Вг ) = 1,09 В Ег — Е4 <о Е' — Е' > О Вромоводородная кислота не может быть окислена в стандартных условиях ванв44ин-ионами, но окисляется ванадат-ионами (Нгч04 ).
3) 2НгЧ04 + 21 + 8Н4 = 1г + 2ЧО + + 6НгО 2ЧОтг+ 21 + 4Н+ = 1г+ 2ЧОг++ 2НгО Ез (1г/21 ) = 0,54 В Е1 — Ез >О Ег — Ез >О Иодоводородная кислота в стандартных условиях может быть окислена ванадии- и ванадат-ионами, 262 Глаза 8. Ответы и решеиия М8(ОН)з — + М80+ НзО М60 + С вЂ” е М6+ СО или 2М60+ 2СаО + З! — > 2М6+ Саз8!Ое 2Т1(ОН)з — ) Т1зОз + ЗНзО Титан илн хТ)Оз - уНзΠ— > хТ)Оз + уНзО Т)зОз + ЗС + 4С1з — з 2Т1С14 + ЗСО ТЮз + 2С + С1з — 'т Т1С1е + 2СО Т1С1е + 2М6 — — + Т! + 2МЗС1з 7.1.26. 1) ТЮз + 2С + 2С1з — ~ Т1С)е + 2СО (или СОС!з) 2) ТЮз + ХазСОз — е ХазТ!Оз + СОз 3) ТЮз + 2)хаНБ04 -е Т!0604 + )'1аз604 + НзО 4) 2ТЮЯ04 + Еп + 2НзЯОе = Т1з(БОе)з + Хп304 + 2НзО 5) 2Т!(ОН)з + Оз + 2НзО = 2Т1(ОН)44 + НзОз илн 4Т1(ОН)з + Оз + 2НзО = 4Т!(ОН)44 6) Нз[Т1С!е] + 2ХНеС! = (ХНе)з[Т!С1е]].
+ 2НС1 7)Т~С1 у%О " ' ' тезе),.~230 О или Т!ОБОе + ХаОН -е хТ!Оз УНз01+ К)азЯОе М8604 + 2ХаОН = М8(ОН)з [. + )'1азо04 А!з(804)з + 8ХаОН + 4НзО = 21)!а[А!(ОН)4(НзО)г] + 3) 1азБОе б) Отделение титана. Обработка осадка раствором хлорида аммония и последующее отфильтровывание осадка. Т!(ОН)з или хТЮз .
уНзО остается в виде осадка, М6(ОН)з переходит в раствор: М6(ОН)з + 2ХНеС! = МЗС!з + 2ХНз НзО в) Выделение из раствора гидроксида магния добавлением щелочи и последующим отфильтровыванием осадка; МЗС!в+2ННз НзО+2НаОН=М6(ОН)з1+ 2ХНз'!+ 2ХаС1+2НзО г) Получение металлов. Магний 7. Химия 4- и 1-элелсентов 263 8) 2Т!Вгз — — — ь Т1Вгг + Т!Вгв 9) Нг[ТлС!в] + НгОг = Нг[Т!ОгС!4] + 2НС! 10) Кг[ЕгРв] + 4Ма + Ег + 2КР + 4ХаР 11) Э + 6НР + 4НХОз = Нг[ЭРв] + 4ХОг + 4НгО где Э = Т1, Ег, Н( 12) УгОь + ХагСОз — + 2МаУОз + СОг7 13) 2МазЧ04 + 6НгБ04 + Еп = = 2ЧОБ04 + ЗМагБ04 + ЕпБ04 + 6НгО 2ЧОБ04 + 2НгБОв + Еп = Чг(804)з + ЕпБ04 + 2НгО Чг(БОв)з + Еп = 2ЧБ04 + ЕпБОв 14) ЧгОь + Нг — > ЧгОз + 2Нг07 15) ЧгОь + ЗБОС!г — + 2ЧОС!з1 + ЗБОг 16) ЧгОь + НгБОв + БОг = 2ЧОБОв + НгО 17) 2ХН4УОз + БпС1г + 10НС! = = 2ЧОС1г + 2ХН4С! + Нг[БпС1в! + 4НгО 18) 1ОЧОБ04 + 2КМп04 + НгБОв + 2НгО = = 5(УОг)гБ04 + 2КНБ04 + 2Мп(НБОв)г 19) 2УОС!з + Б — + 2ЧОС!г + БС!г7 29) ХНвЧОз + 4(МН4)гБ + ЗНгО = (ХН4)зЧБ4 + 6ХНз НгО 21) ХЬгОь + ЗБОС!г — + 2ХЬОС1з + ЗБОгТ 22) ХЬгОь + 5СС!4 -+ 2ХЬС!ь + 5СОС1г7 23) 2ХЬС!ь + Ог = 2МЬОС!з + 2С!г7 24) ХЬгОь(г.) + ЗМЬС!ь(г.) — + 5ХЬОС!з 25) ТагОь + 5СС14 — + 2ТаС1ь + 5СОС!г7 26) ТагОь + 5С!г + 5С -+ 2ТаС!ь + 5СОТ 7.1.27.
1) Т!С!в + 2НС!(конц.) = Нг[Т!С!в] 2) 5Т!г(Б04)з + 2КМп04 + 2НгО = = 10ТлОБОв + 2МпБ04 + КгБОв + 2НгБОв 3) См. 7.1.26. Реакция 9. 4) ЗЕгВгв + А1 — + ЗЕгВгз + А!Вгз 5) Ъ'гОь + 4НгОг + 6ХаОН = 2ХазУОв + 7НгО 6) ЧгОь + 2НгОг + НгБ04 = (УОз)гБОв + ЗНгО 7) ЧгОз + 6ХН4НРг(расплав) = 2(ХНв)з[ЧРв]+ ЗНгО 8) ТагОь + 5БОС1г — ь 2ТаС1ь + 5БОг7 264 Глава 8.
Ответы и решения 7.1.28. 4) Т! + 2С!г — + Т!С!4 2Т1С!4 + Нг — + 2Т(С!з + 2НС! Т1С1з(безводн.) + ЗКОН(изб.) = Т1(ОН)зз + ЗКС! 10Т1(ОН)з + 13Нг804 + 2КМп04 = = 10Т!ОЯОз + КгЯОз + 2МпЯОз + 28НгО ТЮБ04 + 6КОН (изб.) + 4НгОг — — К4ТЮз + КгБОз + 7НгО 9) г!НзЧОз + 4(г!Н4)г8 + ЗНгО = (г!Нз)зЧЯз + 65!Нз НгО 2(г(Нз)зЧЯ4 + 6НС1 = ЧгБзф + 6ХН4С! + ЗНг87 2ЧгЯз + 150г — з 2ЧгОз + 1080г'~ ЧгОз + 6КОН вЂ” — > 2КзЧО4 + ЗНгО или ЧгОз + 2КОН вЂ” "— ""+ 2КЧОз + НгО КзЧ04 + 4НгОг = КзЧ(Ог)4 + 4НгО или КЧОз + 2КОН + 4НгОг = КзЧ(Ог)4 + 5НгО 7.2.
Ч1 группа Периодической системы элементов 7.2.3. а) В ряду СгОз — МоОз — ЖОз термическая устойчивость растет. СгОз разлагается при нагревании >200'С: 4СгОз = 2СггОз + ЗОг МоОз(> 650'С) и ЪЧОз(> 850'С) переходят в паровую фазу без разложения. Меньшая термическая устойчивость СгОз связана с ббльшим поляризующим действием атома хрома(Ч1) по сравнению с атомами вольфрама('Ч1) и молибдена(Ч1) из-за меньшего радиуса. б) Кислотные свойства в рассматриваемом ряду падают.
Подтверждением этого может быть усиление гидролиза солей соответствующих кислот при переходе от хроматов к молибдатам и вольфраматам. Рост атомных радиусов, а также уменьшение электроотрицательности молибдена и вольфрама по сравнению с хромом приводят к уменьшению прочности связи Э вЂ” 0 и повышению прочности связи Н вЂ” О, что обусловливает ослабление кислотных свойств при переходе от НгСг04 к НгМоОз и Нг%04.
в) В ряду СгОз — МоОз — %0з, как и для других подгрупп с!- элементов, окислительные свойства соединений с высшими положительными степенями окисления элементов сверху вниз уменьшаются. Оксид хрома(Ч1) окисляет этиловый спирт: 4СгОз + СгНзОН = 2СггОз + 2СОг + ЗНгО Оксиды молибдена(Ч1) и вольфрама(Ч1) со спиртом не взаимодействуют.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
