12-Eco
.pdf
Химические методы получения неметаллов
Как правильно выбрать реагенты для химической реакции?
•Существуют простые правила - по целевому элементу
•если неметалл находится в соединении в отрицательной степени окисления, то для получения простого вещества необходимо использовать окислители
H2S + O2 → S + H2O 2KBr + Cl2 → Br2 + 2KCl
HCl + KMnO4 → Cl2 + KCl + MnCl2 + H2O
Химические методы получения неметаллов
•если неметалл находится в соединении в положительной степени окисления, то для получения простого вещества необходимо использовать восстановители
SiO2 + Mg → Si + MgO
Ca3(PO4)2 + 5C + 3SiO2 → 2P + 3CaSiO3 + 5CO TeO2 + SO2 + H2O → Te + H2SO4
Электрохимические методы
•Изменение степени окисления в нужном направлении может быть достигнуто также за счет использования электрического тока (электролиза):
•анодное окисление (A+, анод)
2H2O - 2e- → O2 + 4H+
2F- - 2e- → F2 (расплав)
•катодное восстановление (K-, катод)
2H2O + 2e- → H2 + 2OH-
Разложение соединений
•Наконец, некоторые неметаллы образуются при разложении соединений:
для этого в состав исходного вещества одновременно должны входить и окислитель, и восстановитель
C12H22O11 (сахар) → С + H2O (пиролиз)
KClO3 (MnO2) → KCl + O2 (с катализатором)
AsH3 → As + H2 (реакция Марша)
Неметалл |
Природный источник |
Способы получения |
|
|
|
H2 |
Метан (природный газ), H2O |
Прм: Конверсия метана водяным паром, |
|
|
электролиз воды |
|
|
Лаб: Реакция металлов с H2SO4, Al со щелочью |
B |
Бура Na2B4O7 10H2O |
Перевод в борную кислоту или оксид + |
|
|
восстановление магнием |
|
|
|
С |
Уголь, углеводороды |
Обугливание и т.д. |
|
|
|
N2 |
Воздух |
Прм: Перегонка жидкого воздуха |
|
|
Лаб: прокаливание NH4NO2 или смеси NaNO2 и |
|
|
NH4Cl |
O2 |
Воздух |
Прм: Перегонка жидкого воздуха |
|
|
Лаб: Прокаливание KMnO4 или KClO3 (MnO2), |
|
|
электролиз |
|
|
|
F2 |
Фтороапатит Ca3(PO4)F |
Обработка серной кислотой с отгонкой HF, перевод |
|
флюорит (плавиковый шпат) |
в K[HF2] и электролиз расплава |
|
CaF2 |
|
Si |
SiO2 (например - песок) |
Восстановление магнием |
P |
Апатиты Ca5(PO4)3 X |
Прокаливание с углем и песком, отгонка паров |
|
|
белого фосфора P4 |
Неметалл |
Природный источник |
Способы получения |
|
|
|
S |
Сульфиды и сероводород, |
Обработка сульфидов кислотами + неполное |
|
самородная сера |
окисление сероводорода |
|
|
|
Cl2 |
NaCl - морская вода или |
Прм: Электролиз раствора или расплава |
|
каменная соль |
Лаб: Реакция HCl с KMnO4 (или MnO2) |
As |
Реальгар AsS |
Обработка кислотами + отгонка и термическое |
|
аурипигмент As2S3 |
разложение AsH3 |
|
арсенопирит FeAsS |
|
|
|
|
Se |
Примесь в сульфидах или |
Восстановление кислородных соединений SO2 |
|
сульфатах металлов |
(Na2SO3) |
Br2 |
KBr (морская вода, буровые |
Прм: Окисление хлором или электролиз |
|
воды) |
Лаб: Реакция с KMnO4 (MnO2) в кислой среде |
|
|
(H2SO4) |
Te |
Анодные шламы цветной |
Восстановление кислородных соединений SO2 |
|
металлургии |
(Na2SO3) |
I2 |
KIO3, морские водоросли |
Электролиз, разложение летучих иодидов |
|
(ламинария) |
Лаб: Реакция KI с MnO2 в кислой среде |
|
|
(H2SO4) |
Благородные |
Воздух |
Фракционная перегонка жидкого воздуха |
газы |
|
|
|
|
|
Химические свойства
•Обладают ли все эти разнообразные неметаллы общими свойствами ?
•Безусловно, уже то, что они не являются МЕТАЛЛАМИ подразумевает некоторую общность
•Эта общность заключается в том, что неметаллы очень неохотно расстаются со своими электронами (прочно их удерживают)
Химические свойства
•Благородные газы, помимо низкой энергии ионизации, отличаются также отрицательным сродством к электрону. Поэтому они вообще не склонны вступать в химические взаимодействия
•Для остальных неметаллов в основном характерна достаточно высокая
электроотрицательность, поэтому в химических реакциях они чаще проявляют свойства окислителей (акцепторов электронов)
Неметаллы - окислители
•В качестве сопряженной пары - восстановителей - в реакции могут выступать
- металлы
O2 + Mg → MgO
N2 + Li → Li3N (нитрид лития)
S + Zn → ZnS (сульфид цинка)
- менее активные неметаллы
O2 + C → CO2
O2 + S → SO2
- сложные вещества, содержащие элементы в невысшей степени окисления
O2 + C2H5OH → CO2 + H2O
Неметаллы - восстановители
•Неметаллы МОГУТ быть восстановителями, но только в реакциях с сильными окислителями и более активными неметаллами
H2 + N2 → NH3
S + F2 → SF6 (элегаз)
P + KClO3 (при ударе) → P2O5 + KCl
•Углерод и водород при повышенных температурах оказываются способными восстанавливать даже некоторые оксиды металлов (доменный процесс и окатыши)