- •Элементы viia подгруппы
- •Работа №1 Галогены
- •Опыт 1. Получение хлора из соляной кислоты действием различных окислителей
- •Опыт 2. Получение брома
- •Опыт 3. Растворимость брома и йода в органических растворителях
- •Опыт 4. Окислительные свойства галогенов
- •Опыт 5. Сравнительная характеристика окислительных cвойств свободных галогенов
- •Опыт 6. Сравнительная характеристика восстановительных свойств галогенид-ионов
- •Опыт 7. Гипохлориты и их окислительные свойства
- •Опыт 8. Хлораты и йодаты
- •Контрольные вопросы и задания
- •2. Элементы via подгруппы
- •Работа №2 Сера
- •Опыт 2. Получение малорастворимых сульфидов металлов.
- •Опыт 3. Окислительно – восстановительные свойства сернистой кислоты и сульфит - ионов ()
- •Опыт 4. Окислительные свойства персульфатов.
- •Опыт 5. Гидролиз солей.
- •Опыт 6. Качественное определение ионов серы.
- •Контрольные вопросы и задания
- •3.Халькогениды металлов
- •Значения пр некоторых сульфидов металлов
- •Растворители сульфидов
- •Работа № 3 Получение сульфидов металлов и исследование их свойств
- •Опыт 1. Получение осадков сульфидов металлов и исследование их растворимости
- •Опыт 2. Изучение растворимости осадков сульфидов металлов
- •Опыт 3 (контрольная задача). Качественное определение ионов металлов
- •Опыт 4. Получение пленки CdS методом осаждения из растворов
- •Контрольные вопросы и задания
- •4. Элементы vа подгруппы
- •Мышьяк. Сурьма. Висмут.
- •Работа № 4 а. Азот. Фосфор
- •Опыт 1. Восстановительные свойства аммиака.
- •Опыт 2. Свойства азотистой кислоты и нитритов.
- •Опыт 3. Качественное определение ионов азота
- •Опыт 4. Качественная реакция на фосфат-ион (po43-)
- •Опыт 7. Получение гидроксида висмута (III) и исследование его свойств
- •Опыт 8. Окислительно-восстановительные свойства соединений висмута (III)
- •Опыт 9. Окислительные свойства соединений висмута (V)
- •Контрольные вопросы и задания
- •5. Элементы iva подгруппы
- •Гидролиз солей олова и свинца протекает с образованием основных солей. Например:
- •Работа № 5 а. Кремний. Германий
- •Опыт 1 (демонстрационный). Получение аморфного кремния восстановлением диоксида кремния металлическим магнием Получение аморфного кремния основано на реакции
- •Опыт 2. Получение геля кремниевой кислоты
- •Опыт 3. Гидролиз силиката натрия
- •Опыт 7. Определение химической природы диоксида германия
- •Б. Олово. Свинец Опыт 8. Взаимодействие олова с концентрированными кислотами
- •Опыт 9. Получение гидроксида олова (II) и исследование его свойств
- •Опыт 10. Гидролиз солей олова (II)
- •Опыт 11. Восстановительные свойства соединений олова (II). Восстановление железа (III)
- •Опыт 12. Вытеснение свинца из раствора его соли более активными металлами
- •Опыт 13. Отношение свинца к разбавленным кислотам
- •Опыт 14. Малорастворимые соли свинца (п)
- •Опыт 15. Получение гидроксида свинца (п) и изучение его свойств
- •Опыт 16. Амфотерные свойства диоксида свинца
- •Опыт 17. Окислительные свойства соединений свинца (IV)
- •Контрольные вопросы и задания
- •6. Комплексные соединения
- •Работа №6. А Свойства комплексных соединений
- •Опыт 1. Получение и свойства аммиаката никеля.
- •Опыт 2. Получение и свойства ацидокомплекса ртути и изучение его свойств.
- •Опыт 3. Получение соединения,
- •Опыт 6. Разрушение комплексов.
- •Б Синтез двойных и комплексных солей
- •Синтез двойных солей.
- •Частные реакции на ионы
- •Синтез комплексных солей
- •Контрольные вопросы и задания
- •7. Металлы
- •Ib. Медь, серебро, золото
- •Iib. Цинк, кадмий, ртуть
- •Iiia. Элементы iiia подгруппы
- •Алюминий, галлий, индий, таллий
- •Viiib. Железо, кобальт, никель
- •Работа № 7. Химические свойства металлов
- •Опыт 1. Растворение металлов в кислотах и щелочах
- •Опыт 2. Получение гидроксидов металлов и исследование их свойств
- •Опыт 3. Получение сульфидов металлов
- •Опыт 4. Гидролиз солей некоторых металлов
- •Опыт 5. Комплексные соединения d-элементов
- •Опыт 6. Окислительно-восстановительные свойства ионов металлов
- •Индивидуальные задания.
- •Контрольные вопросы и задания
- •8. Элементы iа подгруппы
- •Работа № 8. Натрий
- •Опыт 1. Взаимодействие натрия с водой.
- •Опыт 2. Свойства пероксида натрия.
- •Опыт 3. Гидролиз карбоната и гидрокарбоната натрия.
- •Контрольные вопросы и задания
- •9. Элементы iiа подгруппы
- •Работа №9. Свойства металлов iia подгруппы и их соединений
- •Опыт 1. Получение гидроксида бериллия и исследование его свойств.
- •Опыт 2. Гидролиз хлорида бериллия.
- •Контрольные вопросы и задания
- •10. Элементы vib подгруппы
- •Изменение характера оксидов и гидроксидов хрома
- •Работа № 8. Хром
- •Опыт 1. Получение оксида хрома (ш) разложением бихромата аммония
- •Опыт 2. Получение гидроксида хрома (III) и исследование его свойств
- •Опыт 3. Гидролиз солей хрома
- •Опыт 4. Окисление хрома (III) до хрома (VI)
- •Опыт 5. Хроматы и бихроматы
- •Опыт 6. Получение малорастворимых хроматов бария, свинца, серебра
- •Опыт 7. Окислительные свойства хрома (VI) в кислой среде
- •Опыт 8. Образование надхромовой кислоты h2CrO6
- •Опыт 9. Травление хромовых покрытий
- •Опыт 10. Пассивирование (оксидирование) хрома
- •Контрольные вопросы и задания
- •11. Элементы viib подгруппы
- •Работа № 11. Марганец
- •Опыт 1. Получение гидроксида марганца (II)
- •Опыт 4. Окислительно-восстановительные свойства манганатов (реакция диспропорционирования)
- •Опыт 5. Окислительные свойства перманганатов
- •Опыт 6. Влияние среды на окислительные свойства перманганата
- •Контрольные вопросы и задания
- •12. Элементы viiiв подгруппы
- •Работа 12. Железо. Кобальт. Никель
- •Опыт 1. Получение гидроксида железа (II) и исследование его свойств.
- •Опыт 2. Получение гидроксидов кобальта (II) и никеля (II) и исследование их свойств.
- •Опыт 3. Получение гидроксида железа (III) и исследование его свойств.
- •Опыт 4. Гидролиз солей железа (II) и (III).
- •Опыт 5. Получение малорастворимых сульфидов железа, кобальта, никеля.
- •Опыт 6. Восстановительные свойства соединений железа (II).
- •Опыт 7. Окислительные свойства соединений железа (III).
- •Опыт 8. Комплексные соединения железа, кобальта, никеля.
- •Контрольные вопросы и задания
- •Приложение. Таблицы физико-химических констант.
- •Константы нестойкости некоторых комплексных ионов
- •Растворимость некоторых солей и оснований в воде
- •Оглавление
Контрольные вопросы и задания
Напишите электронные паспорта атомов Be и Ba. Какую валентность могут проявлять эти элементы. Какой из них является более сильным восстановителем?
Как изменяются в подгруппе IIA свойства гидроксидов?
Какой гидроксид является более сильным основанием:
а) Ca(OH)2 или KOH;
б) Ca(OH)2 или Zn(OH)2?
Ответ мотивировать.
Как получить Be(OH)2 при наличии металлического Be, твердого KOH и воды? Напишите уравнения соответствующих реакций.
К раствору, содержащему соли кальция, бериллия и магния, добавили избыток NaOH. Напишите уравнения всех реакций, которые при этом произошли.
Какая из солей Ba(NO3)2 или Mg(NO3)2 в большей степени подвержена гидролизу? Напишите уравнения соответствующих реакций.
Напишите уравнения реакций и укажите, как можно осуществить следующие превращения:
CaCO3 → CaO → Ca(OH)2 → CaCl2 → Ca
Допишите уравнения реакций, расставьте коэффициенты и укажите окислитель и восстановитель:
Ba (OH)2 + Н2О2 =
BaO2 + H2SO4 =
BaO2 + Fe SO4 + H2SO4 =
BaH2 + H2O = Ca(OH)2 + ……
10. Элементы vib подгруппы
В подгруппу VIB входят d-элементы: хром, молибден, вольфрам. Наличие в атомах молибдена и вольфрама свободных f-подуровней (4f и 5f) обусловливает их особые свойства. Все они имеют по шесть валентных электронов и проявляют следующие валентности:
хром - (II), III, (IV, V), VI;
молибден и вольфрам - (II, III, IV), VI (в скобках указаны малохарактерные валентности).
Химическая активность от хрома к вольфраму уменьшается. С кислородом, серой, азотом, углеродом, кремнием, бором элементы VIB подгруппы реагируют лишь при высоких температурах, причем образуют много соединений переменного состава (карбиды W2C, WC, Мо2С, МоС, нитриды, бориды). Карбид вольфрама почти не уступает по твердости алмазу. Взаимодействие хрома, молибдена, вольфрама с простыми веществами можно представить схемой:
Хром при обычных условиях покрыт защитной пленкой, устойчивой при высоких температурах, у молибдена и вольфрама оксиды летучи, поэтому при нагревании они теряют защитную пленку. Детали из молибдена и вольфрама, работающие при высоких температурах, требуют защиты.
Отношение к кислотам можно представить схемами:
Для хрома, проявляющего степени окисления +2, +3 и +6, химический характер оксидов и гидроксидов меняется от основного к кислотному через амфотерный (табл.10.1).
Таблица 10.1
Изменение характера оксидов и гидроксидов хрома
Амфотерный гидроксид Cr(OH)3 растворяется в кислотах и в щелочах. При взаимодействии со щелочами можно получить в расплавах метахромиты (NaCrO2) и в растворах ортохромиты (Na3CrО3) и гексагидроксохромиты, окрашенные в ярко-зеленый цвет. Хромиты при кипячении полностью гидролизуются и выпадает осадок Cr(ОН)3:
NaCrO2 + 2H2O= Сr(ОН)3↓ + NaOH.
Степень окисления +6 является самой характерной для молибдена и вольфрама.
Для всех трех элементов существуют кислоты: хромовая Н2CrO4, молибденовая H2MoO4 и вольфрамовая H2WO4. Кроме кислот типа Н2ЭO4, для хрома и его аналогов существуют кислоты типа Н2Э2О7. Наибольшее применение имеет двухромовая кислота Н2Сr2О7 и ее соли - бихроматы.
Растворы бихроматов показывают кислую реакцию, которая обусловливается подвижным равновесием
Сr2О72- + Н2О ⇄ 2HCrO4- ⇄ 2Н+ + 2CrO42-
Поэтому в кислой среде равновесие смещается в сторону Cr2O72- а в щелочной - в сторону CrO42-
2CrO42- ⇄ Сг2О72-
Cr(III) может быть переведен действием сильных окислителей в Cr(VI) и в зависимости от среды будет получаться либо хромат-, либо бихромат-ион:
Соли трехвалентного хрома подвергаются в растворах значительному гидролизу, а в присутствии Na2CO3 и (NH4)2S происходит полный гидролиз:
Cr2(SO4)3 + 3(NH4)2S + 6Н2О = 2Сr(ОН)3↓ + 3Н2S↑ + 3(NH4)2SO4.
Объясняется это тем, что полное осаждение Cr(OH)3 достигается при рН= 6 ([ОН-] = 10-8 моль/л), а при гидролизе сульфида аммония и карбоната натрия создается рН = 8 - 9 ([ОН-] = 10-6 – 10-5 моль/л), поэтому ни Cr2S3, ни Сr2(СО3)3 в воде не могут существовать.
Бихроматы - сильные окислители только в кислой среде и действием различных восстановителей (Na2SO3, H2S, FeSO4, KI и др.) восстанавливаются до солей хрома (III): H+
Cr2О 72- Сr3+
Cr2О 72- + 14Н+ + 6е = 2Сr3+ + 7Н2О.
Однако при взаимодействии с очень сильными восстановителями этот переход может осуществляться даже в нейтральной среде:
K2Cr2O7 + 3(NH4)2S + 7Н2О = 2Сr(ОН)3↓ + 3S↓ + 2KOH + 6NH4OН.
Хром, молибден и вольфрам образуют пероксидные соединения.
Эти элементы широко применяются для легирования сталей, никелевых и медных сплавов. Хром применяют для гальванических покрытий. Наиболее прочные покрытия хрома получают при нанесении пленок на подслои никеля или меди.
Оксид хрома (III) Сr2О3 служит для полирования и шлифования различных изделий, для изготовления искусственных рубинов.
Из вольфрама и молибдена изготовляют катоды мощных генераторных ламп, вводы в вакуумные приборы, контакты на большие мощности тока, аноды.
Хром используют для получения хромированных фотошаблонов. Молибденовая фольга применяется для изготовления трафаретов, использующихся в процессах фотолитографии. Из-за химической инертности молибдена один шаблон выдерживает до 1000 операций травления схем по рисунку.
Высокочистые вещества: хром, молибден и вольфрам - используются в качестве проводниковых элементов микросхем. Это обусловлено их высокой электропроводностью (удельное сопротивление соответственно равно 14,1·10-6; 4,8·10-6; 5,5·10-6 Ом см), малой реакционной способностью, устойчивостью к воздействию газовых сред, температур и радиации. Двойные композиции: Au-Cr, Мо-Au, Cr-Ag; Cr-нихром (нихром - 80% Ni и 20% Сr) используются для изготовления контактных площадок и межсоединений.