Контрольные вопросы.
Как изменяется энергия, ионизации, энергия сродства к электрону и электроотрицательность р-элементов в периоде и в группе периодической системы с увеличением порядкового номера. Почему?
В виде каких соединений алюминий встречается в природе? Как получают алюминий в промышленности.
В чем заключается сущность процесса алюмотермии?
Какое положение занимает алюминий в ряду напряжений металлов. Отношение его к кислороду воздуха, к воде, кислотам и щелочам? Чем объясняется устойчивость алюминия по отношению к концентрированной азотной кислоте? Написать уравнения реакций взаимодействия алюминия с разбавленной и концентрированной кислотами: серной, азотной, соляной.
Осуществить следующие превращения:
Al--- Al2(SO4)3 ---- Na[Al(OH)4]---- Al(NO3)3
Приведите молекулярные, ионные уравнения реакций взаимодействия нитрата алюминия с растворами:
а) сульфида алюминия
б) карбоната натрия
8. Почему алюминий вытесняет водород из воды только в щелочном растворе? Напишите уравнения соответствующих реакций. Составьте электронные уравнения.
30. Общая характеристика р-металлов 4 группы побочной подгруппы. Олово, свинец.
Из элементов главной подгруппы 4 группы периодической системы элементов металлическими свойствами обладают олово и свинец. Они входят в состав нечетных рядов больших периодов и относятся к р- элементам.
Sn- 1s22s22p63s23p63d104s24p64d105s25p2 (5 период)
Pb 1s22s22p63s23p64s23d104p65s24d105p66s24f145d106p6 ( 6 период)
Атомы этих металлов имеют на внешнем энергетическом уровне по 4 электрону ( два спаренных s электрона и два p- электрона )
Следовательно в невозбужденном состоянии атома все элементы данной подгруппы проявляяют степень окисления +2 . При переходе в возбужэденное состояние электронная конфигурация внешнего энергетического уровня приобретает состояние s1p3 с четырьмя не спаренными электронами. В возбужденном состоянии их степень окисления возрастает до +4. Соединения +2 являются восстановителями, а соединения со степенью окисления +4 – окислителями. Устойчивыми для олова являются соединения Sn(1V), а для свинца- Pb(11). Соли Sn(11) –сильные восстановители, а соединения Pb(1V) оказывают сильное окислительное действие.
Олово в обычных условиях устойчиво по отношению к воздуху и воде, а свинец окисляется, покрываясь синевато-серой пленкой:
2Pb+O2+CO2=PbO*PbCO3
Олово на воздухе покрывается тонкой оксидной пленкой SnO2, обладающей защитным действием. Они образуют два типа оксидов МеО и МеО2. В воде оксиды почти не растворимы, поэтому их гидроксиды получают действием щелочей на растворы соответствующих солей:
SnCl4+4NaOH= 4NaCl+Sn(OH)4
Pb(NO3)2+2NaOH=Pb(OH)2¯+2NaNO3
При нагревании олово и свинец взаимодействуют с большинством не металлов: кислородом, серой, галогенами, углеродом. Для олова в соединениях более устойчива степень окисления +4, а для свинца +2 . Поэтому при окислении этих металлов не металлами олово образует соединения типа SnO2, SnS2,SnCl4
Sn+O2=SnO2
Sn+2S=SnS2
Sn+2Cl2=SnCl4
3Sn+2N2=Sn3N4
3Sn+4P=Sn3P4
a Pb-свинец:
2Pb +O2=2PbO
Pb+S=PbS
Pb+Cl2=PbCl2
Нитрид состава Ме3N4 известен лишь для олова. Разбавленные соляная и серная кислоты действуют на олово очень медленно (из-за поверхностной пленки оксида) с образованием ионов Sn+2 и выделением Н2 . Свинец в таких кислотах не растворяется , т.к. покрывается нерастворимыми продуктами окисления: хлоридом свинца и сульфатом свинца. Олово легко растворяется в концентрированной соляной и серной кислотах.
Sn+2HCl(k)=SnCl2+H2
Sn+4H2SO4(k)=Sn (SO4)2+2SO2+4H2O
Sn-4e=Sn+4SO-24+4H++2e=SO2+2H2O
Свинец растворяется в конц. серной кислоте при нагревании с образованием растворимой соли Pb(HSO4)2
Pb+3H2SO4=Pb(HSO4)2+SO2+2H2O
Разбавленной HNO3 олово окисляется в нитрат олова Sn(NO3)2, а свинец – в нитрат Pb(NO3)2 , восстанавливая HNO3 в NO
3Sn+8HNO3(p) =3Sn(NO3)2=2NO+4H2O
3Pb+8HNO3(p)=3Pb(NO3)2+2NO+4H2O
Олово и свинец образуют оксиды и гидроксиды в степенях окисления +2 и +4 . Оксиды в степенях окисления +2 SnO и PbO и соответствующие им гидроксиды Sn(OH)2 и Pb(OH)2 - амфотерны, т.е. взаимодействуют как с кислотами, так и со щелочами.
SnO+2HCl=SnCl2+H2O
SnO+2KOH+H2O=K2[Sn(OH)4]
Sn(OH)2+2NaOH= Na2[Sn(OH)4]- тетрагидроксостанит натрия
Sn(OH)2+2HCl= SnCl2+2H2O
Pb(OH)4+2NaOH= Na2[Sn(OH)6] - гексагидроксостанит натрия
Sn(OH)4+4HCl=SnCl4+4H2O
В гидроксидах олова (11) и свинца (11) преобладают основные свойства, а в гидроксидах олова (4) и свинца (4) – кислотные. Гидроксиды олова (11) и свинца (11) называют оловянной и свинцовистой кислотами (H2SnO2 , H2PbO2 ) , а их соли –станнитами и плюмбитами. Гидроксиды олова (4) называется оловянистыми кислотами H2PbO3 (H4PbO4)- свинцовыми кислотами, а их соли станнатами и плюмбитами.
Для более устойчивыми являются соединения со степенью окисления +4 . Поэтому соединения олово (11) легко окисляются и являются восстановителями SnSO4+2KMnO4+8H2SO4=5Sn(SO4)2+ 2MnSO4+K2SO4+8H2O
Sn+2-2e=Sn+4
2 MnO-4+8H++5e=Mn+2+4H2O
Для свинца, наоборот, наиболее типичны соединения со степенью окисления +2. Вследствие этого соединения свинца (4) проявляют себя как окислители (особенно диоксид свинца )
5PbO2+2Mn(NO3)2+6HNO3=5Pb(NO3)2+ 2HNMnO4+2H2O
PbO2=4H++2e=Pb+2+2H2O
Mn+2 +4H2O-5e=MnO4-+8H+
5PbO2+2OH++2Mn2++8H2O=5Pb2++2MnO4+10H2O
5PbO2+4H++2Mn+2=5Pb+2+2MnO-4+2H2O
Нахождение в природе и получение олово встречается в виде кислородного соединения оловянного камня, из которого и получается посредством восстановителя SnO2+2C=Sn+2CO
Наиболее важная руда , из которого добывается свинец- свинцовый блеск PbS:
Получение свинца:
обжиг 2PbS+3O2=2PbO+2SO2 в ходе которого сульфид свинца превращается в оксид.
Получающийся оксид свинца(11) подвергают плавке в смеси с коксом, в результате чего получают черновой свинец, который содержит примеси многих металлов и подвергается последующией очистке.
PbO+C=Pb+CO