Семинары (2) (791989), страница 13

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 13)

Вэтой смеси HNO3 действует как окислитель, а HCl – как комплексообразователь.Еще более мощным агентом является смесь HNO3 + HF.1023. Получение и свойства нитратов.3.1. Синтез безводных нитратов действием жидкого NO2 (N2O4). Подбор растворителя, способствующего автоионизации N2O4 по уравнениюN2O4NO+ + NO3– Нитрующим агентом является ион NO3–, окислителем – ион NO+. Суммарное уравнение реакции взаимодействия металла (например, меди) с жидкимN2O4 выглядит следующим образом:Cu + 2N2O4 (ж.) = Cu(NO3)2 + 2NO Получить безводные нитраты нагреванием их водных растворов часто невозможновследствие гидролиза и термического разложения нитратов металлов.3.2.

Основные продукты термического разложения различных нитратовТаблица 16.5. Основные продукты разложения нитратов.Катион, образующий нитратПродукты термического разложенияАктивные металлы (щелочные ищелочноземельные)M(NO2)x + O2Металлы средней активности (Mg-Cuвключительно)MxOy + NO2 + O2Малоактивные металлы (правее Cu)M + NO2 + O2NH4+N2O (внутримолекулярная окислительновосстановительная реакция)Замечание: степень окисления металла в оксиде MxOy может быть выше, чем в исходномнитрате, так как при разложении нитрата одновременно образуется кислородtCSn(NO3)2 = SnO2 + 2NO24. Закономерности изменения свойств оксокислот азота и фосфора.Пара HNO2 – HNO3: HNO3 более сильная кислота, а HNO2 более сильныйокислитель (аналогия с парами HOCl – HСlO4 и H2SO3 – H2SO4).Кислоты фосфора: окислительные свойства нетипичны.

Восстановительныесвойства: чем больше связей P-H в молекуле кислоты (т.е. чем ниже степень окисления103фосфора), тем более выражены восстановительные свойства. Следовательно,восстановительные свойства изменяются следующим образом: H3PO2 > H3PO3 > H3PO4.Сила кислот фосфора. Кислота тем сильнее, чем меньше кислотных атомовводорода приходится на один концевой атом кислорода. Для кислот H3POn чем нижестепень окисления фосфора, тем сильнее кислота, то есть сила кислот соотноситсяследующим образом (в скобках указано число кислотных атомов водорода на одинконцевой атом кислорода):H3PO2 (1) > H3PO3 (2) > H3PO4 (3)Для кислот фосфора в степени окисления +5 сила кислот изменяется следующимобразом:HPO3 (1) > H4P2O7 (2) > H3PO4 (3)Оксокислоты азота и фосфора: оксокислоты азота, как правило, более сильныекислоты и более сильные окислители, чем соответствующие оксокислоты фосфора(электроотрицательность азота больше, чем фосфора).5.

Особенности химии висмута.5.1. Висмут – типичный металл, в ряду напряжений располагается правее водорода,поэтому взаимодействует только с кислотами-окислителями.5.2. Гидроксид висмута Bi(OH)3 является основанием и не взаимодействует со щелочами.Соли Bi3+ подвергаются сильному гидролизу: Bi3+ + H2O  BiO+ + 2H+5.3. Соединения Bi(+5) – сильнейшие окислители (эффект инертной 6s2-пары вследствиеее прочного связывания с атомным ядром) и устойчивы только в щелочной среде.Самое распространенное соединение – висмутат калия.Синтез: Bi(OH)3 + 3KOH + K2S2O8 = KBiO3 + 2K2SO4 + 3H2O6.

Задачи.На семинаре. В четырех одинаковых пробирках находятся растворы следующих солей:NaNO2, NaH2PO2, Na3PO4, NaNO3. Используя минимальный набор реагентов, предложитеалгоритм идентификации содержимого каждой из пробирок. Запишите уравненияреакций.Домашнее задание.1. Напишите уравнения реакций в соответствии с нижеприведенной схемой, определитенеизвестные вещества и укажите условия проведения реакций. Выделенную реакциюуравняйте методом электронно-ионного баланса.104…PtCKNO3HNO3 (конц.)NH4NO3…CuSO4, KOHNH4NO3NH3N2H4…2. Используя представленную на рисунке диаграмму Фроста для фосфора, дайтеобоснованные ответы на следующие вопросы:Рис.

16.1. Диаграмма Фроста для фосфора.1) Устойчив ли фосфор к диспропорционированию: а) в кислой, б) в щелочной среде?2) В какой среде фосфор (+3) является более сильным восстановителем?3) Взаимодействует ли фосфорноватистая кислота с хлоридом никеля?(E0 Ni2+/Ni) = –0.27 В).105Семинар 17. Группа углерода.План семинара.1. Общая характеристика.2. Нахождение в природе и получение.3. Простые вещества.

Физические и химические свойства.4. Водородные соединения кремния, германия и олова.5. Наиболее распространенные оксиды элементов группы углерода.6. Особенности оксокислот углерода и кремния.7. Особенности химии свинца.8. Задачи.1. Общая характеристика.6С14Si32Ge50Sn82Pbконфигурация [благородный газ]ns2np2атомные и ионные радиусыпервая энергия ионизацииэлектроотрицательностьОсобенности химии элементов группы углерода:а) Основные степени окисления +2 и +4, причем при увеличении атомного номераэлемента устойчивость первой из них увеличивается, а второй – падает.б) Склонность к образованию ковалентных, а не ионных связей (особенно у углерода икремния).в) Углерод – уникальный случай – число валентных электронов равно числу валентныхорбиталей, образование четырех прочных равноценных связей С-С.

Этим объясняетсяразнообразие и устойчивость соединений со связью С-С – предмет органической химии.г) Кремний – повышенная устойчивость связей Si-O (земная кора) и Si-F.д) Свинец – типичный металл, соединения Pb(+4) – сильные окислители (эффект инертной6s2 – пары).1062. Нахождение в природе и получение.Углерод: CO2 (компонент воздуха), карбонаты и гидрокарбонаты (известняки,минеральные воды), органические соединения, ископаемое топливо (уголь, нефть,природный газ, горючие сланцы, торф), а таже в свободном состоянии (графит, алмаз).Кремний: земная кора (песок SiO2, разнообразные силикаты и алюмосиликаты).Германий: редок и рассеян, собственных минералов практически не образуетОлово: SnO2 (касситерит).Свинец: PbS (галенит).Получение в промышленности:tCSiO2 + 2C = 2CO + Si (примесь SiC)tCSiCl4 + 2Zn = 2ZnCl2 + Si (более чистый кремний)tCSnO2 + 2C = 2CO + SntC2PbS + 3O2 = 2PbO + 3SO2tCPbO + C = Pb + CO3.

Простые вещества. Физические и химические свойства.3.1. Простые вещества, образуемые элементами группы углерода, и их физическиесвойстваТаблица 17.1. Простые вещества, образуемые элементами группы углерода.ЭлементССПростоевеществоСтроениеФизические свойстваГрафитСлои, построенные изшестичленных колец. Слабыемежслоевые связи.Черное твердое вещество, легкорасслаивается.АлмазБесконечная трехмернаяструктура, в которой каждыйатом окружен четырьмясоседними в тетраэдрическойкоординации и образует с нимипрочные связиБесцветное очень твердоевещество107СФуллеренСКарбинМолекулы С60, С70 и т.д.

вформе «футбольного мяча»,построенного из пяти- ишестиугольниковЧерный порошокЦепи =C=C=C=C= илиЧерный порошок-CC-CC-CГрафенОдна плоскость графита,отделенная от объемногокристаллаSiКремнийСтруктура алмазаТемно-серое твердое веществоGeГерманийСтруктура алмазаСеребристо-белое твердоевеществоSnОловоСерое (структура алмаза) ибелое оловоСеребристо-серый металлPbСвинецМеталлический кристаллСине-серый металлПрозрачное твердое вещество3.2.

Химические свойства простых веществВзаимодействие со щелочами: кремний и оловоSi + 4NaOH = Na4SiO4 + 2H2tCSn + 2NaOH + 2H2O = Na2[Sn(OH)4] + H2Взаимодействие с кислотами: как правило, кислоты-окислителиC + 4HNO3 (конц.) = CO2 + 4NO2 + 2H2O3Si + 4HNO3 (конц.) + 18HF (конц.) = 3H2[SiF6] + 4NO + 8H2O (без HF реакция идеточень медленно из-за образования малорастворимого SiO2)Sn + 2H+ = Sn2+ + H2 (олово в ряду напряжений стоит до водорода, но процесс протекаеточень медленно, так как E0 (Sn2+/Sn) = –0.14 В3Pb + 8HNO3 (30%) = 3Pb(NO3)2 + 2NO + 4H2O1084.

Водородные соединения кремния, германия и олова4.1. Особенности:а) сильные восстановители;б) устойчивость и склонность к образованию соединений XnH2n+2 с большим n резкопадает от кремния к олову.в) получение – только косвенным путем.SinH2n+2 – силаны – аналоги алкановСинтез: 4Mg + SiO2 = Mg2Si + 2MgO (сплавление)Mg2Si + 4HCl = 2MgCl2 + SiH44.2. Свойства:а) самовоспламеняются на воздухе SiH4 + 2O2 = SiO2 + 2H2Oб) взаимодействуют с водой SiH4 + 2H2O = SiO2 + 4H2в) склонны к диссоциации на простые вещества – это используется для очистки кремния5. Наиболее распространенные оксиды элементов группы углерода.Таблица 17.2. Оксиды элементов группы углерода.ОксидФизические св-ваСинтезОтношение к водеHCOOH = CO + H2OH2C2O4 = CO + CO2 + H2OCOБесцветный газВ обоих случаях tC и H2SO4 (конц.)Не взаимодействуетC + H2O = CO + H2 (синтез-газ)2С + O2 = 2CO (неполное сгорание)CO2Бесцветный газC + O2 = CO2CO2 + H2O  CO2●H2O –H2CO3  H++HCO3SiO2Белое твердоетугоплавкоевеществоОдин из самых распространенных вприроде минераловНе взаимодействует109Белое твердоевеществоGeO2tCGe + O2 = GeO2Не взаимодействуетSn(OH)2 = SnO + H2OSnOСине-черноетвердое веществоSnC2O4 = SnO + CO + CO2Не взаимодействуетВ обоих случаях tC и ArSnO2Белое твердоетугоплавкоевеществоОсновной минерал оловаНе взаимодействуетPbOКрасное илижелтое твердоевеществоtC2PbS + 3O2 = 2PbO + 2SO2Не взаимодействуетPb3O4Оранжевокрасный порошок3Pb + 2O2 = Pb3O4 (500C)Не взаимодействуетPbO2КоричневобордовыйпорошокPbO + NaOCl = PbO2 + NaClPb3O4+4HNO3 = PbO2+2Pb(NO3)2 ++ 2H2OНе взаимодействуетПримечания: молекула CO очень прочна, ее строение может быть представлено в виде CO проявляет донорные свойства и со многими металлами образует карбонилыMx(CO)y. молекула CO2 линейна и неполярна, поэтому CO2 в меньшей степени, чем SO2,взаимодействует с водой. Для SiO2 известно множество полиморфных модификаций (кварц, кристобалит,тридимит и т.д.) Красная и желтая формы PbO имеют одинаковую структуру и различаются толькоразмером частиц. Pb3O4 (сурик) можно рассматривать как двойной оксид свинца Pb2+2Pb+4O46.

Особенности оксокислот углерода и кремния.Оксокислоты: угольная H2CO3 и кремниевые (SiO2●nH2O)Синтез: действие раствора сильной кислоты на растворимые соли (карбонаты исиликаты).110Свойства: слабые кислоты, соли сильно гидролизуются по аниону, растворимы толькосоли щелочных элементов.Индивидуальные особенности:H2CO3: молекула крайне неустойчива, существует либо в виде ионов H+ и HCO3–, либо ввиде гидрата диоксида углерода CO2●H2O; известны как средние (карбонаты), так и кислые (гидрокарбонаты) соли, последниев твердом виде выделены только для щелочных элементов и легко разлагаются принагревании 2NaHCO3 = Na2CO3 + H2O + CO2SiO2●nH2O: кислоты более устойчивы, но нерастворимы в воде, обычно выпадают в видебелого осадка переменного состава; кислые силикаты и силикат аммония неизвестны, существует большоеразнообразие силикатов различного строения – цепочечные, каркасные, островныеи др.7.

Особенности химии свинца.7.1. Свинец – типичный металл, в ряду напряжений располагается правее водорода,поэтому взаимодействует только с кислотами-окислителями.7.2. Гидроксид свинца Pb(OH)2 является основанием и не взаимодействует со щелочами.7.3. Соединения Pb(+4) – сильные окислители, устойчивы только в щелочной среде(аналогия с Bi(+5)).Соединения Pb(+4):1) PbO2 (см.

Характеристики

Список файлов семинаров