
- •39.Вода. Строение молекулы воды. Ассоциация молекул воды. Вода как растворитель. Электролитическая диссоциация воды. Химические свойства воды. Аквокомплексы и кристаллогидраты.
- •40.Пероксид водорода, его получение и химические свойства. Пероксид водорода как окислитель и восстановитель.
- •41. Литий. Получение металлического лития, его химические свойства. Отношение к кислотам, воде и различным окислителям. Соединения с кислородом, азотом и водородом – получение и химические свойства.
- •42.Натрий, калий, рубидий, цезий. Получение металлов в свободном состоянии, их химические свойства. Отношение к кислотам, воде.
- •43.Соединения натрия, калия, рубидия и цезия с кислородом – оксиды, пероксиды, химические свойства.
- •44.Гидриды и гидроксиды натрия, калия, рубидия и цезия. Их получение и химические свойства. Важнейшие соли: галогениды, нитраты, карбонаты и гидрокарбонаты, химические свойства.
- •45.Медь, серебро, золото. Положение металлов в электрохимическом ряду напряжения. Химические свойства металлов, отношение к кислотам и щелочам, различным окислителям
- •46.Соединения меди (I) и меди (II), их химические свойства.
- •48.Соединения золота(I) и (III), их химические свойства. Комплексные кислоты золота(III). Цианидные комплексы золота(I).
- •49.Бериллий. Химические свойства бериллия, отношение к кислотам, щелочам, различным окислителям. Оксид и гидроксид бериллия и их свойства. Акво-и гидроксо комплексы бериллия (II).
- •50.Магний. Отношение магния к кислотам, щелочам, различным окислителям. Оксид и гидроксид магния, их свойства. Растворение гидроксида магния в солях аммония.
- •Фосфат стронция
- •52. Цинк, кадмий, ртуть. Положение металлов в электрохимическом ряду напряжения. Химические свойства. Отношение к кислотам, щелочам, различным окислителям.
- •54.Бор. Химические свойства. Отношение к кислотам, щелочам, различным окислителям. Бораны (соединения бора с водородом). Борная и полиборные кислоты, их соли. Мета- , орто-, тетра- бораты.
- •56. Кремний и его химические свойства. Отношение кремния к кислотам, щелочам, различным окислителям. Оксид кремния (IV). Кремневые кислоты и силикаты. Гексафторокремневая кислота.
- •88.Бром, иод. Химические свойства. Растворимость брома и иода в воде и органических растворителях. Поведение брома и иода в воде и щелочных растворах, константы равновесия.
- •89.Бромоводород, бромоводородная кислота, бромиды.
Водород. Строение атома и молекулы. Положение водорода в Периодической Системе Д.И.Менделеева. Химические свойства водорода. Методы получения водорода промышленные и лабораторные. Степени окисления.
Водород расположен в главной подгруппе I группы и в первом периоде периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева. Как простое вещество водород при нормальных условиях представляет собой двухатомный газ без цвета, вкуса и запаха.
Атом водорода содержит на внешнем энергетическом уровне один неспаренный электрон в основном энергетическом состоянии. Молекула водорода двухатомна. Структура решётки-Гексагональная
Характерные степени окисления -1(гидриды металлов NaH, CaH2), 0, +1(кислоты H2SO4, H2S, HCl, вода H2O , летучие водородные соединения (HCl, HBr), кислые соли (NaHCO3), основания NaOH, Cu(OH)2,основные соли (CuOH)2CO3)
промышленности |
лаборатории |
CH4 + H2O → CO + H2 при t = 1000 °C |
Fe + HCl → FeCl2 + H2↑ Вытес H2 из кислот |
C + H2O → CO + H2 |
CaH2 + H2O → Ca(OH)2 + H2↑ гидр гидридов |
H2O → H2↑ + O2↑Эл-з р-р щелочей |
Ca + H2O → Ca(OH)2 + H2↑ акт Ме+ H2O |
CH4 + O2 → CO + H2 непол ок-е |
Al + NaOH + H2O → Na[Al(OH)4] + H2 |
В реакциях водород проявляет себя как восстановитель и окислитель.
Как восстановитель реагирует с кислородом, галогенами, азотом, серой, оксидами металлов. При комнатной температуре из перечисленных реакция идет только со фтором.
H2 + O2 → (t) H2O |
H2 + N2 → NH3 под давлением в присутствии катализатора |
H2 + F2 → HF (со взрывом в темноте) |
H2 + S → H2S |
H2 + Cl2 → (t) HCl (со взрывом только на свету) |
H2 + ZnO → Zn + H2O |
Водород не реагирует с кремнием.
Как окислитель реагирует с металлами С активными металлами водород реагирует с образованием гидридов:
2Na + H2 → 2NaH
Ca + H2 → CaH2
Восстанавливает металлы из основных и амфотерных оксидов. , расположенные в электрохимическом ряду напряжений после алюминия.
ZnO + H2 → Zn + H2O СuO + H2 → Cu + H2O
Водород восстанавливает оксиды некоторых неметаллов. N2O + H2 = N2 + H2O
С органическими веществами водород вступает в реакции присоединения (реакции гидрирования).
2H2+CO → CH3OH
Соединения водорода и их свойства. Гидриды, гидрид-ион как лиганд.
Оксид водорода, H2O - вода - бесцветная жидкость, без цвета, без запаха, без вкуса. чистая вода почти не проводит электрический ток, реагирует с металлами и неметаллами.
Н2O + СаО = Са(OH)2 |
Са3Р2 + 6Н2О → 3Са(ОН)2 + 2РН3↑ |
P2O5 + 3H2O = 2H3PO4 |
PCl5 + 4H2O → H3PO4 + 5HCl |
Al2S3 + 6H2O → 2Al(OH)3 + 3H2S |
2Na + 2H2O → 2NaOH + H2 акт Ме |
при кипячении:Mg + 2H2O → Mg(OH)2 + H2 |
металлы, расположенные в ряду активности от после Н, не реагируют с водой: Ag + Н2O ≠ |
алюминий не реагирует с водой, так как покрыт оксидной плёнкой. Алюминий, очищенный от оксидной плёнки:2Al + 6H2O = 2Al(OH)3 +3H2 |
металлы от Al до Н, реагируют с водяным паром при высокой температуре: Fe + 4Н2O → Fe3O4 + 4Н2 |
Пероксид водорода - H2O2 - бесцветная жидкость, без цвета, без запаха, с неприятным вкусом. В концентрированных растворах пероксид водорода неустойчив, разлагается на воду и кислород со взрывом. Вызывает сильные ожоги.Обычно применяется в виде разбавленных (3%-30%) растворов.
2Н2O2 = 2Н2O + O2↑ |
Н2O2 + Ва(ОН)2 = ВаO2 + 2Н2O |
ЗН2O2 + 2NH3 = N2 + 6Н2O |
4Н2O2 + H2S = H2SO4 + 4Н2O |
Гидриды ионные - MHx - соединения водорода с щелочными и щелочноземельными металлами, где водород имеет степень окисления -1.
Гидриды металлов можно получить: 2Na + H2 → 2NaH Ca + H2 → CaH2 |
NaH + H2O → NaOH + H2 NaH + HCl → NaCl + H2 NaH + Cl2 = NaCl + HCl |
восст св-ва + с окислителями (кислород, галогены и др.) 2NaH + O2 = 2NaOH |
|
Гидриды ковалентные - HxX - соединения водорода с неметаллами, где водород имеет степень окисления +1. Газы, многие ядовиты. Восстановители за счет неметалла.
CH4 метан |
NH3 аммиак |
H2O вода |
HF |
горючи образуют соответ оксиды |
SiH4 силан |
PH3 фосфин |
H2S сероводород |
HCl |
|
|
AsH3 арсин |
H2Se селеноводород |
HBr |
|
|
основные с-ва |
H2Te теллуроводород |
HI |
|
инертные св-ва |
|
кислотные
|
Силан |
Mg2Si + 4HCl → 2MgCl2 + SiH4 |
Аммиак |
2NH4Cl + Са(OH)2 → CaCl2 + 2NH3 + 2Н2O |
Ca3N2 + 6H2O → ЗСа(OH)2 + 2NH3 |
|
N2 + 3Н2 ⇄ 2NH3 |
|
Фосфин |
Ca3P2 + 6H2O → 3Са(ОН)2 + 2PH3 |
Mg3P2 + 6HCl → 3MgCl2 + 2PH3↑ |
|
4P + 3KOH + 3H2O → 3KH2PO2 + PH3↑ |
Лиганды - нейтральные молекулы ионы или радикалы, связанные с центральным атомом комплексного соединения донорно - акцепторной связью и имеющие одну или несколько неподелённых электронных пар.
Гидрид-ион выступает в качестве донорного лиганда при образовании гидридных комплексов. Гидрид-ион реагирует с акцепторами электронов, имеющими свободную орбиталь. Устойчивость получающихся соединений падает в ряду B>Al>Ga, что соответствует изменению кислотности по Льюису соединений. Гидрид-ионы реагируют с комплексами металлов так же, как Молекулярный водород.
Кислород. Строение атома и молекулы кислорода. Химические свойства кислорода. Получение кислорода в промышленности и лаборатории. Оксиды основные, кислотные и амфотерные. Гидроксиды и гидроксокомплексы.
Кислород
расположен в главной
подгруппе VI группы и
во втором
периоде. Газ
без цвета, без запаха, составляет 21%
воздуха.
Молекула
кислорода состоит из двух атомов,О2.
Механизм
образования-ковалентный неполярный.
Связь между
молекулами - ковалентная и неполярная,
двойная, тк атом кислорода содержит на
внешнем энергетическом уровне 2
неспаренных электрона и 2 неподеленные
электронные пары. Нет возбужденного
состояния.
промышленность |
из сжиженного воздуха |
кислородные установки, мембрана которых устроена как фильтр, отсеивающие кислород (мембранная технология) |
|
лаборатория |
KMnO4 → K2MnO4 + MnO2 + O2↑ |
бертолетовой соли KClO3 → KCl + O2↑ при нагревании |
|
H2O2 → (кат. - MnO2) H2O + O2 |
|
На подводных лодках: Na2O2 + CO2 → Na2CO3 + O2↑ 2HgO → 2Hg + O2 2KNO3 → 2KNO2 + O2 |
Св-ва: образует бинарные соединения со всеми элементами кроме гелия, неона, аргона. Чаще всего реакции с кислородом экзотермичны (горение), ускоряются при повышении температуры.
Реакции с неметаллами
Кроме со фтором, кислород проявляет себя в качестве окислителя.
NO + O2 → (t) NO2 |
2C + O2 = (t) 2CO (неполное окисление) |
S + O2 → (t) SO2 |
C + O2 = (t) CO2 (полное окисление) |
F + O2 → OF2 |
|
Li + O2 → Li2O (оксид)
Na + O2 → Na2O2 (пероксид)
K + O2 → KO2 (супероксид)
Горение воды
F2 + H2O → HF + O2
Окисление органических веществ
Все органические вещества сгорают с образованием углекислого газа и воды.C3H7 + O2 = CO2 + H2O
Со сложными веществами:
4FeS + 7O2→ 2Fe2O3 + 4SO2 |
4NH3 + 5O2→ 4NO + 6H2O |
Al4C3 + 6O2→ 2Al2O3 + 3CO2 |
CS2 + 3O2→ CO2 + 2SO2 |
Ca3P2 + 4O2→ 3CaO + P2O5 |
2CO + O2→ 2CO2 |
2H2S + 3O2→ 2H2O + 2SO2 |
4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O → 4Fe(OH)3 |
4NH3 + 3O2→ 2N2 + 6H2O |
2HNO2 + O2 → 2HNO3 |
ОКСИДЫ солеобразующие |
||
основные CaO, Na2O |
кислотные SO3, SO2, Mn2O7 |
амфотерные |
со степенью окисления +1 и +2 |
со степенью окисления +5, +6 и +7, а также атомами неметаллов. |
со степенью окисления +3 и +4, а и +2: ZnO, PbO, SnO и BeO. |
реагируют с водой, образуя основания; с кислотами и кислотными оксидами образуют соли |
реагируют с водой, образуя кислоты; с основаниями и основными оксидами - образуют соли |
в зависимости от условий проявляют свойства и кислотных, и основных оксидов |
+водой: СаО + Н2O → Са(ОН)2 +кислотами и кислотными оксидами:Na2O + СО2 → Na2CO3 |
+водой: SO2 + Н2O → Н2SO3 +основаниями и основными оксидами: Мn2O7 + 2КOН → 2КМnO4 + Н2O |
+кислотами: ZnO + 2НСl → ZnCl2 + Н2O +щелочами: ZnO + 2NaOH + H2O → Na2[Zn(OH)4] |
ОСНОВАНИЯ |
||
щелочи |
нерастворимые основания |
амфотерные гидроксиды |
фенолфталеин — малиновый цвет, метилоранж — желтый цвет, лакмус — синий цвет диссоциация:NaOH→Na+ +ОН- Основание+кислота→соль+вода 2КОН + 2НСl → 2КСl + Н2О Щелочь + кислотный оксид→соль +вода Ва(ОН)2 + СO2 → ВаСО3 + Н2O Щелочь+соль1→соль2+основание 2KOH + CuSO4 → K2SO4 + Cu(OH)2↓ |
Основание+кислота→соль+вода 2Fe(OH)3 + 3H2SO4 → Fe2(SO4)3 + 6Н2O Основание → t°→ оксид + вода 2Fe(OH)3 → t°→ Fe2O3 + ЗН2O, Си(ОН)2 → t°→ СuО + Н2O |
гидроксид+кислота→соль + вода Zn(OH)2 + 2НСl → ZnCl2 + 2Н2O гидроксид+щелочь→соль+вода Zn(OH)2 + 2NaOH → Na2ZnO2 + 2Н2O |
Взаимодействие металлов или их оксидов с водой 2Na + 2Н2O→2NaOH + Н2↑ К2O + Н2O→2КOН |
Действие щелочей на водные растворы солей FeSO4 + 2NaOH → Fe(OH)2↓ + Na2SO |
Промышленный способ получения КОН и NaOH Электролиз растворов солей 2KCl + 2H2O → I, графит, электроды → 2KOH + + H2↑ + Cl2↑ |
Гидроксокомплексы – комплексные соединения, содержащие в качестве лигандов гидроксид-ионы OH-. Гидроксокомплексы образуются в реакциях протолиза из аквакомплексов:
[Al(H2O)6]3+ +
H2O
[Al(H2O)5(OH)]2+ +
H3O+
либо при растворении амфотерных гидроксидов в водных растворах гидроксидов щелочных металлов:
Zn(OH)2 + 2 OH- = [Zn(OH)4]2-
Водные растворы гидроксокомплексов имеют щелочную реакцию. Появление гидроксид-ионов в растворе вызвано замещением во внутренней сфере комплексов гидроксидных лигандов на молекулы воды:
[Zn(OH)4]2- + H2O [Zn(H2O)(OH)3]- + OH-
Гидроксокомплексы устойчивы только в сильнощелочных растворах. В нейтральной, а тем более в кислой среде, а также при нагревании растворов они разрушаются:
[Al(OH)4]- + CO2 = Al(OH)3¯ + HCO3-
[Be(OH)4]2- + 2NH4+ = Be(OH)2¯ + 2NH3 . H2O
[Zn(OH)4]2- + 4 H3O+ = [Zn(H2O)4]2+ + 4 H2O
Na[Al(OH)4] = NaAlO2¯ + 2 H2O (при нагревании)
39.Вода. Строение молекулы воды. Ассоциация молекул воды. Вода как растворитель. Электролитическая диссоциация воды. Химические свойства воды. Аквокомплексы и кристаллогидраты.
Молекулы воды связаны водородными связями: nH2O = (Н2O)n, поэтому вода жидкая в отличие от ее газообразных аналогов H2S, H2Se и Н2Те. Молекула-диполь.
электронная |
|
структурная |
|
пространственное |
|
В жидкой воде происходит ассоциация молекул: соединение их в более сложные агрегаты за счёт водородной связи(прочная). |
электролитическая диссоциация – это процесс распада молекул веществ на ионы под действием полярных молекул растворителя, а также при их расплавлении |
Водородная связь→растворение→ зависит и от способности соединения давать водородные связи с растворителем→ сахар, глюкоза, спирты, карбоновые кислоты(ОН-группы) растворимы |
Вода является слабым электролитом,подвергается расщеплению под действием соседних молекул с образованием иона водорода и иона гидроксила:
|
Аквакомплекс-лиганды-вода[Co(H2O)6]2+, [Ni(H2O)6]2+Аквакомплексы неустойчивы, получаются при выделении солей из водных р-ов в виде кристаллогидратов AlCl3∙6H2O=[Al(H2O)6]Cl3 |
Н2O + СаО = Са(OH)2 |
Са3Р2 + 6Н2О → 3Са(ОН)2 + 2РН3↑ |
P2O5 + 3H2O = 2H3PO4 |
PCl5 + 4H2O → H3PO4 + 5HCl |
Al2S3 + 6H2O → 2Al(OH)3 + 3H2S |
2Na + 2H2O → 2NaOH + H2 акт Ме |
при кипячении:Mg + 2H2O → Mg(OH)2 + H2 |
металлы, расположенные в ряду активности от после Н, не реагируют с водой: Ag + Н2O ≠ |
алюминий не реагирует с водой, так как покрыт оксидной плёнкой. Алюминий, очищенный от оксидной плёнки:2Al + 6H2O = 2Al(OH)3 +3H2 |
металлы от Al до Н, реагируют с водяным паром при высокой температуре: Fe + 4Н2O → Fe3O4 + 4Н2 |
40.Пероксид водорода, его получение и химические свойства. Пероксид водорода как окислитель и восстановитель.
BaO2+H2SO4=BaSO4+H2O2 H2S2O8+2H2O=2H2SO4+H2O2 O3+H2O=H2O2+O2 H2O=H2O2+1/2H2 эл ток Н2O2 - слабая кислота Н2O2 = Н+ + HO2- (Кдисс = 1,5 * 10-12 при 20°С) Н2O2 + Ва(ОН)2 = ВаO2 + 2Н2O
|
Молекула Н2O2 содержит в своем составе пероксидный анион O2-2 . Каждый атом кислорода образует 2 ковалентные связи, но имеет степень окисления, равную -1. |
бесцветная ж-ть, без цвета, без запаха, с неприятным вкусом. В конц растворах Н2O2 неустойчив, разлагается на воду и кислород со взрывом. Вызывает сильные ожоги.Обычно применяется в виде разбавленных (3%-30%) растворов. |
|
Разложение Н2O2 (диспропорционирование) 2Н2O2 = 2Н2O + O2↑ 2O-1 - 2e- → O20 2O-1 +2e- → 2О-2 При Т > 90° С разлагается практически полностью |
Гидролиз пероксидов металлов пероксиды -свойствами солей. В водных растворах полностью гидролизуются К2O2 + 2Н2O = 2КОН + Н2O2 |
Получение Н2O2 из пероксидов металлов Н2O2 вытесняется из своих солей сильными кислотами, слабыми ВаO2 + H2SO4 = Н2O2 + BaSO4↓ ВаO2 + СO2 + Н2O = Н2O2 + ВаСO3↓ |
Н2O2 сильный окислитель-пероксид водорода проявляет очень сильные окислительные свойства, особенно в кислой среде: Н2O-2 + 2H+ + 2e- → 2Н2O-2 |
Пероксиды щел. Me - очень сильные окислители 4Na2O2 + СН3СООН = 2Na2CO3 + 4NaOH Na2O2 + SO2 = Na2SO4 2Na2O2 + 2СO2 = 2Na2CO3 + O2↑ Окисление органических веществ 4Н2O2 + CH3COOH = 2CO2↑ + 6Н2O Н2O2 + Н2С2O4 = 2СO2↑ + 2Н2O ЗН2O2 + 2NH3 = N2 + 6Н2O 4Н2O2 + H2S = H2SO4 + 4Н2O Н2O2 + 2HI = I2 + 2Н2O 4Н2O2 + PbS = PbSO4 + 4Н2O ЗН2O2 + 2СrСl3 + 10КОН = 2К2СrO4 + 6KCl + 8Н2O Н2O2 + 2FeSO4 + H2SO4 = Fe2(SO4)3 + 2Н2O |
Н2O2 - слабый восстановитель (в реакциях с очень сильными окислителями) Окисление пероксида водорода:2Н2O-2 - 2e- → O02↑ + 2H+ 5Н2O2 + 2КМnO4 + 3H2SO4 = 5O2↑ + 2MnSO4 + K2SO4 + 8Н2O ЗН2O2 + К2Сr2O7 + 4H2SO4 = 3O2↑ + Cr2(SO4)3 + K2SO4 + 7Н2O 3Н2O2 + KClO3 = 3O2↑ + KCl + 3Н2O 3Н2O2 + 2AuCl3 = 3O2↑ + 2Au + 6HCl |