Семинары (1) (791988), страница 3
Текст из файла (страница 3)
КарбонатыПри взаимодействии водных растворов солей бериллия и магния с растворимымикарбонатами происходит взаимоусиливающийся гидролиз.Бериллий – основной карбонат и карбонатные комплексы2BeCl2 + 2(NH4)2CO3 + H2O = Be(OH)2●BeCO3+ 4NH4Cl + CO2 (недостаток (NH4)2CO3)(осадок основного карбоната бериллия*)* – в действительности осадок имеет переменный состав xBe(OH)2●yBeCO3●zH2OBe(OH)2●BeCO3 + 3(NH4)2CO3 = 2(NH4)2[Be(CO3)2] + 2(NH3●H2O) (избыток (NH4)2CO3)(растворимый в воде карбонатный комплекс)tC2(NH4)2[Be(CO3)2] = Be(OH)2●BeCO3 + 4NH3 + 3CO2 + H2O(осадок выпадает вновь при нагревании).Магний – основной карбонат и гидрокарбонат5MgCl2 + 5Na2CO3 + 2H2O = Mg(OH)2●3MgCO3 + 10NaCl + Mg(HCO3)2tCMg(HCO3)2 = MgCO3 + H2O + CO2MgCl2 + 2NaHCO3 = MgCO3 + 2NaCl + H2O + CO2 (получение MgCO3).Кальций, стронций, барий – карбонат и гидрокарбонатMCl2 + (NH4)2CO3 = MCO3 + 2NH4ClMCO3 + H2O + CO2 M(HCO3)2 (сталактиты, сталагмиты, карстовые процессы).6.4.
Фосфаты – малорастворимы.Магнийаммонийфосфат – специфическая качественная реакция на магнийMgCl2 + NH3 + Na2HPO4 + 6H2O = MgNH4PO4●6H2O + 2NaCltC2(MgNH4PO4●6H2O) = Mg2P2O7 + 2NH3 + 13H2O.187. Кристаллические структуры флюорита и сфалерита.Флюорит (CaF2) и сфалерит (ZnS) – одни из важнейших структур неорганическихсоединений.Кристаллические структуры флюорита и сфалерита имеют очевидное сходство (рис. 2.1).Рис. 2.1.
а) Разделение кубической элементарной ячейки на восемь частей (октантов).б) Элементарная ячейка флюорита CaF2. в) Элементарная ячейка сфалерита ZnS.Таблица 2.2. Основные характеристики кристаллических структур CaF2 и ZnS.СтруктураРасчет N и ZN(Ca2+) = 8●CaF211+ 6● = 482N(F–) = 8●1 = 8КЧ и координационные полиэдрыКЧ (Ca2+) = 8 (куб)КЧ (F–) = 4 (тетраэдр)Z(CaF2) = 4N(S2–) = 8●ZnS11+ 6● = 482N(Zn2+) = 4●1 = 4КЧ (Zn2+) = 4 (тетраэдр)КЧ (S2–) = 4 (тетраэдр)Z(ZnS) = 4191) В обеих структурах ионы одного вида (Ca2+ в структуре флюорита и S2– в структуресфалерита) располагаются в вершинах элементарной ячейки и в центрах всех ее граней.2) В структуре флюорита ионы F– находятся в центрах всех восьми октантов, а в структуресфалерита ионы Zn2+ расположены в центрах четырех из восьми октантов (в шахматномпорядке).8.
ГидридыПолучение:2M + Li[AlH4] = 2MH2 + LiCl + AlCl3 (в эфире) M=Be, MgM + H2 = MH2 (M=Ca – Ba).Строение: BeH2 и MgH2 – ковалентные гидриды, остальные – солеобразные M2+(H–)2Взаимодействие с водой: MH2 + 2H2O = M(OH)2 + 2H29. Жесткость водыЖесткость воды – свойства воды, обусловленные присутствием в ней ионов Mg2+ и Ca2+(мыло плохо мылится, горький вкус, на котлах, трубах и чайниках образуется накипь):а) временная – из-за присутствия M(HCO3)2,меры борьбы – кипячение M(HCO3)2 = MCO3 (накипь) + CO2 + H2O;б) постоянная (сульфаты и хлориды),меры борьбы – пропускание через ионообменные смолы либо добавление фосфатов (вовсех стиральных порошках).10.
ЗадачиНа семинаре. В четырех одинаковых тиглях находятся четыре бесцветные соли – LiF,BeCl2, Sr(NO3)2, BaCO3. Предложите алгоритм распознавания содержимого каждого изтиглей, напишите уравнения реакций и укажите условия их проведения.Домашнее задание1. В четырех одинаковых пробирках находятся бесцветные растворы NaCl, BeCl2, MgCl2,BaCl2. Предложите алгоритм распознавания содержимого каждой из пробирок, напишитеуравнения реакций и укажите условия их проведения.2.
Напишите уравнения реакций в соответствии с нижеприведенной схемой, установитевещество X1, укажите условия проведения реакций:Ba BaH2 Ba(OH)2 BaSO4 X1 BaCl2 BaCO3 Ba(HCO3)2.20Рекомендованная литератураА. А. Дроздов, В. П. Зломанов, Г. Н. Мазо, Ф. М. Спиридонов. Неорганическая химия. Т. 2:Химия непереходных элементов. Под ред. Ю.Д.Третьякова — М.: Издательский центр«Академия», 2004, с 48–67.Ю.Д. Третьяков, Л.И. Мартыненко, А.Н. Григорьев, А.Ю.
Цивадзе. Неорганическаяхимия. Т. 1. — М.: Изд-во. МГУ; ИКЦ «Академкнига», 2007, с 97–149.Н.С. Ахметов. Общая и неорганическая химия. — М.: Высш. шк.; Академия, 2001, с 510–527.Ф. Коттон, Дж. Уилкинсон. Современная неорганическая химия. Т. 2. — М.: Мир, 1969,с 67–77, с 271–280.Ф. Коттон, Дж.
Уилкинсон. Основы неорганической химии. — М.: Мир, 1979, с 269–276.21Семинар 3. Химия алюминия. Переработка берилла, разделениебериллия и алюминия.План семинара1. Особенности химии алюминия.2. Физические и химические свойства алюминия.3. Кислородные соединения алюминия.4. Соли алюминия.5. Гидридные соединения алюминия.6.
Вскрытие берилла. Разделение и получение бериллия и алюминия.1. Особенности химии алюминияа) электронная конфигурация 1s22s22p63s23p1, основная степень окисления +3, реже +1;б) электрондефицитность (четыре валентных орбитали и три валентных электрона),склонность к формированию частиц с координационным числом алюминия 4 и 6 ([AlH4]–,[AlF6]3–);в) амфотерность гидроксида Al(OH)3;г) ковалентный характер связи в соединениях с неметаллами (AlCl3);д) диагональное сходство бериллия и алюминия, обычно присутствуют вместе вминералах, разделение бериллия и алюминия – важнейший технологический процесс.2. Физические и химические свойства алюминия2.1. Физические свойства: легкоплавкий (Т пл. = 660C), легкий металл с высокойэлектропроводностью (по этому показателю уступает только элементам группы меди).2.2.
Химические свойства:а) взаимодействие с водой: только в специальных условиях2Al + 6H2O = 2Al(OH)3 + 3H2 (снятие оксидной пленки, например, амальгамирование);б) взаимодействие с кислотами-неокислителями:2Al + 6H+ = 2Al3+ + 3H2;в) взаимодействие со щелочами:2Al + 2OH– + 10H2O = 2[Al(OH)4(H2O)2]– + 3H2.223. Кислородные соединения алюминия3.1. Оксид Al2O3Тугоплавкий, инертный, в воде нерастворим. Оксид Al2O3 термодинамически оченьстабилен (fG0298 (Al2O3) = –1690 кДж/моль), поэтому Al используется для восстановленияметаллов из оксидов (алюминотермия).Задача. Прокаленный оксид алюминия инертен к растворам кислот и щелочей.Предложите способы перевода Al2O3 в растворимые соединения, напишите уравненияреакций и укажите условия их проведения.3.2.
Гидроксид Al(OH)3Свойства: нерастворимый в воде, амфотерный (соли Al3+ в водных растворахподвергаются сильному гидролизу).[Al(H2O)6]3+H+Al(OH)3OH–[Al(OH)4(H2O)2]3–.Следствие: осаждать Al(OH)3 растворами щелочей нельзя, так как гидроксид алюминиярастворяется в избытке щелочи. Для этой цели лучше всего использовать NH3●H2O.4. Соли алюминияа) При попытке получения карбоната происходит полный гидролиз2AlCl3 + 3(NH4)2CO3 + 3H2O = 2Al(OH)3 + 3CO2 + 6NH4Cl;б) сульфид Al2S3 получают нагреванием простых веществ, в воде нацело гидролизуетсяAl2S3 + 3H2O = 2Al(OH)3 + 3H2S.5.
Гидридные соединения алюминияАлюмогидрид (тетрагидридоалюминат) лития Li[AlH4]4LiH + AlCl3 = Li[AlH4] + 3LiCl (в эфире).Свойства:а) сильный восстановитель;б) реагирует с водой – осушение растворителейLi[AlH4] + 4H2O = LiOH + Al(OH)3 + 4H2.ПростойгидридAlH3имеетполимерноестроение(AlH3)n(следствиеэлектрондефицитности алюминия), неустойчив.6. Вскрытие берилла. Разделение и получение бериллия и алюминияБериллий и алюминий встречаются в виде солей и сложных оксидов, но не в свободномсостоянии.23Основные минералыАлюминий – Be3Al2Si6O18 – берилл, BeAl2O4 – хризоберилл, а также Al2O3●2H2O – боксит,глины, слюда и т.п.По распространенности в земной коре алюминий занимает третье место среди всехэлементов и первое среди металлов.Разделениеиполучениебериллияиалюминияизбериллавключаетпредставленные на рис.
3.1.Рис. 3.1. Основные стадии переработки берилла.6.1. Вскрытие бериллаа) Сернокислотный методtCBe3Al2Si6O18 + 6H2SO4 (конц.) = 3BeSO4 + Al2(SO4)3 + 6SiO2 + 6H2O.Разложение водой:SiO2●nH2O выпадает в осадок,BeSO4 и Al2(SO4)3 переходят в раствор.б) Щелочной методtCBe3Al2Si6O18 + 10K2CO3 = 3K2BeO2 + 2KAlO2 + 6K2SiO3 + 10CO2.Разложение водой и подкисление H2SO4:24этапы,SiO2●nH2O выпадает в осадок,BeSO4 и Al2(SO4)3 переходят в раствор.в) Фторидный методtCBe3Al2Si6O18 + 6Na2[SiF6] = 3Na2[BeF4] + 2Na3[AlF6] + 3SiF4 + 9SiO2.В твердой фазе остаются только Na2[BeF4], Na3[AlF6] и SiO2.г) Хлоридный методtCBe3Al2Si6O18 + 18С + 18Cl2 = 3BeCl2 + 2AlCl3 + 6SiCl4 + 18CO.Все продукты реакции возгоняются.6.2.
Разделение соединений бериллия и алюминияа) Образование квасцовAl2(SO4)3 + (NH4)2SO4 + 24H2O = 2(NH4Al(SO4)2●12H2O) (охлаждение, так какрастворимость квасцов в воде резко падает при понижении температуры);BeSO4 + (NH4)2SO4 + 6H2O = (NH4)2Be(SO4)2●6H2O (растворимость не так сильно зависитот температуры, как у квасцов, поэтому при охлаждении осадок не образуется).Примечание: разделение таким способом неполное, так как часть алюминия остается врастворенном виде.б) Термическая устойчивость гидроксокомплексовt1CNa2[Be(OH)4] = Be(OH)2 + 2NaOHt2CNa[Al(OH)4(H2O)2] = Al(OH)3 + NaOH + 2H2Ot1C < t2Cв) Растворимость комплексных фторидов в воде.Na2[BeF4] + H2O хорошо растворяется,Na3[AlF6] + H2O плохо растворяется.г) Летучесть хлоридов.SiCl4 T кипения = 58C;AlCl3 T возгонки = 180C;BeCl2 T кипения = 520C.25д) Отношение оксоацетатов к нагреванию.Получение:4Be(OH)2 + 6CH3COOH («ледяная») = Be4O(CH3COO)6 + 7H2O3Al(OH)3 + 7CH3COOH («ледяная») = Al3O(CH3COO)7 + 8H2O.Строение оксоацетатов бериллия и алюминия (рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
