Вопрос 1

Металлургия — область материаловедения, изучающая физическое и химическое поведение металлов, и сплавов. К металлургии относится и практическое применение имеющихся знаний о металлах — от добычи сырья до выпуска готовой продукции. Задачи: изучение строения и физико-химических свойств металлических и оксидных расплавов и твердых растворов, разработка теории конденсированного состояния вещества; изучение термодинамики, кинетики и механизма металлургических реакций; разработка научных и технико-экономических основ комплексного использования полиметаллического минерального сырья и техногенных отходов с решением экологических проблем; разработка теории основ пирометаллургических, электротермических, гидрометаллургических и газофазных процессов производства металлов, сплавов, металлических порошков и композиционных материалов и покрытий. Чистое железо в природе не существует – оно реагирует со многими веществами. Но в огромных количествах можно найти оксид железа (III) – Fe2O3 . Горные породы, содержащие его особенно много, называют железной рудой. Железо из железной руды можно получить восстановлением.Этот метод известен издревле. Сейчас его реализуют на специальных предприятиях в огромных масштабах.  Существуют специальные доменные печи. Это огромные сооружения из кирпича и стали. Снаружи находится стальной корпус, изнутри – огнеупорный кирпич. Доменная печь действует непрерывно. При помощи конвейера сверху в неё засыпают шихту – смесь перемолотой железной руды, кокса и известняка. Руда – источник железа.Кокс – специально обработанный уголь, топливо для доменной печи. Известняк – для образования шлака, растворяющего в себе ненужные примеси.Снизу печи есть компрессоры, нагнетающие нагретый воздух в зону горения. Благодаря этому температура там достигает 1400°С.Кокс сгорает, образуя углекислый газ. Тот реагирует с новой порцией угля, образуя монооксид углерода. Монооксид восстанавливает железную руду. Известняк при разложении даёт оксид кальция, который сплавляется с примесями и образует шлак. Шлак плавает на поверхности расплавленного железа и предохраняет его от воздуха.В результате получается чугун – сплав железа с углеродом. Содержание углерода – более 2%. Часть расплавленного чугуна идёт на производство стали. Сталь же содержит меньше углерода, поэтому боте пластична. Её варят в конверторах. Конвертор обладает вместимостью до 60 тонн. Снизу через расплав пропускают кислород, в результате чего все примеси начинают выгорать, образуя оксиды. Оксиды образуются газообразные и твёрдые. Последние всплывают и удаляются из конвертора. Все эти процессы экзотермические, и железо остаётся в расплавленном состоянии в течение 10-20 минут. За это время в расплав можно добавить легирующие элементы  (хром и никель для коррозийной стойкости, вольфрам для твёрдости, марганец для упругости и т.п.).

Вопрос 2

Существуют фторид ксенона(IV) ,фторид ксенона (II), фторид ксенона(VI)XeF₂ — твёрдое плотное кристаллическое соединение белого цвета, образованное атомами фтора и ксенона. Одно из самых устойчивых соединений ксенона.XeF₄-соединение ксенона со фтором, представляющее собой при комнатной температуре бесцветные кристаллы с слабым желтоватым оттенком и чрезвычайно высокой химической активностью и агрессивностью. Самое устойчивое соединение ксенона.XeF₆-соединение ксенона с фтором, представляющее собой при комнатной температуре бесцветные кристаллы. Обладает чрезвычайно высокой химической активностью, агрессивностью. При возгонке дифторид ксенона диспропорционирует на свободный ксенон и тетрафторид ксенона: 2XeF₂ → Xe + XeF₄. В холодной подкисленной воде разлагается достаточно медленно, зато в щелочной среде разложение идёт быстро: 2XeF₂ + 4NaOH → 2Xe↑ + O₂↑ + 4NaF + 2H₂O. Менее активный окислитель, чем молекулярный фтор.XeF₆ -Водой гидролизуется до триоксида ксенона и плавиковой кислоты в три этапа. Все промежуточные продукты гидролиза выделены в индивидуальном состоянии:XeF₆ + H₂O → XeOF₄ + 2HF XeOF₄ + H₂O → XeO₂F₂ + 2HF XeO₂F₂ + H₂O → XeO₃ + 2 HF Существуют также оксофториды ксенона это :Оксид-дифторид ксенона (XeOF₂) и Оксид-тетрафторид ксенона (XeOF₄) Получение XeOF₄ : 3XeF₄ + SiO₂  2XeOF₄ + SiF₄ + Xe3XeF₄ + 2H₂O  2XeOF₄ + Xe + 4HF Кислородные соединения ксенона:Оксид ксенона(VI), бесцветные, расплывающиеся на воздухе кристаллы. Молекула ХеО₃ имеет структуру приплюснутой треугольной пирамиды с атомом ксенона в вершине. Это соединение крайне неустойчиво; при его разложении мощность взрыва приближается к мощности взрыва тротила. Растворим, сильный окислитель.Оксид ксенона(VIII) Молекула ХеО₄ построена в виде тетраэдра с атомом ксенона в центре. Вещество это нестойко, при температуре выше 0°С разлагается на кислород и ксенон. Иногда разложение носит характер взрыва.Известны ксенаты, содержащие Xe ( VI), и перксенаты [ производные Xe ( VIII) ], например CsHXe04 синтезирован из ХеОз. CsOH в присутствии ионов F -, а гидратированные соли, содержащие ион Хе, получены при взаимодействии XeF6 и гидроксидов щелочных металлов. применение соединений благородных газов в качестве топлива (более экономичное, не загрязняющее окружающую среду и пр.) газов в химии (как органической, так и неорганической) как мощных окислителей (фториды, ксеноновые кислоты); в органической химии как фторирующих агентов (фториды); в целях хранения или транспортировки благородных газов в «конденсированной» форме; как утилизаторов атомов благородных газов.

Вопрос 3 1.Вследствие незаполненности d-оболочек и наличия близких по энергии незаполненных ns- и np-уровней, d-элементы склонны к комплексообразованию; их комплексные соединения, как правило, окрашены и парамагнитны. 2. d-Элементы чаще, чем элементы главных подгрупп, образуют соединения переменного состава (оксиды, гидриды, карбиды, силициды, нитриды, бориды). Кроме того, они образуют сплавы между собой и с другими металлами, а также интерметаллические соединения. 3. Для d-элементов характерен большой набор валентных состояний (табл. 8.10) и, как следствие этого, изменение кислотно-основных и окислительно-восстановительных свойств в широких пределах. Соли хрома (II). По своим химическим свойствам соли Cr²⁺ похожи на соли Fe²⁺. Обрабатывая их растворы щелочами в отсутствие кислорода, можно получить желтый осадок гидроксида хрома (II): CrCl₂ + 2NaOH  Cr(OH)₂ + 2NaCl который обладает типичными основными свойствами. Является восстановителем. При прокаливании Cr(OH)₂ в отсутствие кислорода образуется оксид хрома (II) СrО. При прокаливании на воздухе превращается в Сr₂О₃. Все соединения хрома (II) довольно неустойчивы и легко окисляются кислородом воздуха в соединения хрома (III): 2Cr(OH)2 + 1/2O₂ + H₂O  Cr(OH)₃ Соли хрома (III). Соли трехвалентного хрома сходны с солями алюминия по составу, строению кристаллической решетки и растворимости. В водных растворах катион Сr³⁺ встречается только в виде гидратированного иона [Сr(H₂O)₆]³⁺, который придает раствору фиолетовый цвет (для простоты пишут Сr³⁺).При действии щелочей на соли хрома (Ш) выпадает студнеобразный осадок При действии щелочей на соли хрома (Ш) выпадает студнеобразный осадок гидроксида хрома (III) — Сr(ОН)₃ зеленого цвета: Cr₂₍SO₄)₃ + 6NaOH  2Cr(OH)₃ + 3Na₂SO₄ Гидроксид хрома (III) обладает амфотерными свойствами, растворяясь как в кислотах с образованием солей хрома (III): 2Cr(OH)₃ + 3H₂SO₄  Cr₂(SO₄)₃ + 6H₂O Хромовые кислоты, кислоты, соответствующие Cr (VI): хромовая кислота H₂CrO₄ и изополихромовые кислоты — двухромовая H₂Cr₂O₇, трихромовая H₂Cr₃O₁₀ и тетрахромовая H₂Cr₄O₁₃. Образуются при растворении трёхокиси CrO3 (см. Хрома окислы) в воде. Хромовая кислота — кристаллическое вещество красного цвета; выделена в свободном состоянии при охлаждении насыщенных водных растворов CrO₃; хромовая кислота — электролит средней силы. Изополихромовые кислоты существуют в водных растворах, окрашенных в красный цвет. Х. к. — сильные окислители. Хромовой кислоте соответствуют соли — хроматы, изополихромовым кислотам — изополихроматы (см. Дихроматы, Изополисоединения). Растворы хромовой кислоты используют при электролитическом хромировании и получении хрома электролизом. Х. к. ядовиты. Хроматы — соли хромовой кислоты H₂CrO₄. Получают хроматы взаимодействием CrO₃ с основными оксидами (сплавление): CrO₃ + ZnO → ZnCrO₄, или, что более распространённо, окислением соединений Cr³⁺ в щелочных растворах: 2KCrO₂ + 3H₂O₂ + 2KOH → 2K₂CrO₄ + 4H₂O, 2K₃[Cr(OH)₆] + 3Br₂ + 4KOH → 2K₂CrO₄ + 6KBr + 8H₂O. При этом происходит изменение зелёной окраски раствора в жёлтую от иона CrO₄². Хромат-ион при подкислении переходит в дихромат-ион (при этом окраска раствора становится оранжевой), в растворах существует равновесие между хромат- и дихромат-ионами: 2CrO₄^2- + 2H⁺ ↔ 2HCrO₄^- ↔ Cr₂O₇^2- + H₂O. Хроматы устойчивы в нейтральной и щелочной среде, а дихроматы — в кислой. Дихроматы— соли двухромовой кислоты H₂Cr₂O₇, например K₂Cr₂O₇. Большинство дихроматов имеет оранжево-красную окраску. Растворимость их, как правило, выше, чем соответствующих хроматов (солей хромовой кислоты H₂CrO₄). Дихроматы, как и хроматы, в кислой среде являются сильными окислителями (6-валентный Cr восстанавливается до 3-валентного, например: K₂Cr₂O₇ + 14HCl = 2KCl + 2CrCl₃ + 3Cl₂ + 7H₂O