
Экзамен - Шпаргалки - Свойства элементов - 2008 / билет1 фосфор, марганец
.docР +15 ) ) )
2 8 5 валентность 3, 5, валентность из-за наличия d–орбитали, уменьшается прочность связи ЭН в следствии увеличения радиуса атома.
Виды гибридизации
Sp3 – PH4 содержание в земной коре – 9.3*10(-2)%
Sp3d – PCl5 в виде минерала фосфорита Ca3(PO4)2
Sp3d2 – PCl6 аппатиты 3Сa3(PO4)2*Ca
W = -3, 0, +1, +3, +5
Получение:
2Сa3(PO4)2 + C+ SiO2 = 2P4(белый) + 6 СaSiO3 + CO2
и собирают водой, с водой фосфор не реагирует.
Аллотропные модификации.
-
белый – ядовитое вещество, имеет молекулярную кристаллическую решетку, состоящую из молекул Р4.
-
Красный – почти не ядовит, температура воспламенения = 240 градусов, получают из белого при 300 градусах.
-
Черный – напоминает графит по внешнему виду, жирный на ощупь, полупроводник, химически не активен, химически инертен, не ядовит, состоит из ребристых слоев атомов, температура воспламенения 490 градусов.
P + HNO3(к) ®H3PO4 + NO
Получение
M3Э + HCl ® ЭH3 + MCl
Э2O3 + Zn + HCl ® ЭH3 + ZnCl2 + H2
PH3 - как основание K=10-26, как кислота K=10-29.
Фосфор диспропорционирует в щелочи
P + NaOH ® PH3 + NaH2PO2.
Важнейшие соединения.
-
фосфиды
а) ионно-ковалентные – это фосфиды S элементов 2 группы состав Ме3Р2 – солеподобны, легко разлагаются водой и кислотами.
Получение:
3Mg + 2P =t Mg3P2
Mg3P2 + 6 HCl = 3MgCl2 +2PH3 (фосин)
Mg3P2 + 6 H2О = 3Mg(ОН)2 +2PH3 (фосин)
б) фосфиды d-элеметов МеР, МеР2, Ме3Р – имеют металлический блеск, элктроподвны, химически мало активны
в) ковалентные РН3, sp3, Треугольная пирамида
РН3 – синтезировать нельзя, самовоспламеняться на воздухе, сгорает со свечением:
2РН3 + 4О2=Р2О5 + 3 Н2О= Н3РО4
РН3 + HCl = PH4Cl хлорид фосфония
РН3 – сильный восстановитель
Получение РН3
P4 + 2 NaOH + 3 H2O = PH3 + 3 NaH2PO2 гипофосфин
Физические свойства – мало растворим, имеет неприятный запах, ядовит, подвергается полному гидролизу.
Соединения с галогенами.
2P + 3 Cl2 (нед) = 2 PСl3
2P + 5 Cl2 (изб) = 2 PCl5
Гидролиз необратим: PCl3 + 3HOH = H3PO4 + 3 HCl
PCl5 + HOH = POCl3 + 2 HCl sp3 гибр. Треугольная пирамида
P0Cl3 + HOH = H3PO4 + 3 HCl sp3d гибр. Тригон. бипер-да
Соединения S
P4S3, P4S6, P4S10 – желтые, кристаллические легко воспламеняются, но не гидролизируются.
P4S10 + 15 O2 = P4O10 + 10 SO2
P4S10 + 16 H2O = 4 H3PO4 + 10 H2S
Соединения с кислородом.
P4O6 P4O10
В структуре сохраняется тетраэдрическое расположение атома фосфора.
P4O6 – валентно и координационно не насыщенное соединение, поэтому легко окисляется и светится в темноте
P4 + 3O2 (нед) = P4O6
P406 + 2O2 = P4O10
P406 + 6H2O(хол) = 4H3PO4
P406 + 6H2O(гор) = 3H3PO4 + РН3
Р4О10 – валентно и коордиционно насыщено, белый порошок. Вокруг каждого атома фосфора располагаются 4 атома кислорода. Р4О10 – очень гигроскопичное вещество, очень хороший осушитель газов и жидкостей.
P4 + 502( изб) = P4O10
P4O10 + 12 HNO3 = 5 N2O5 + 4 H3PO4
Фосфорные удобрения – суперфосфат: Ca3(PO4)2 + 2 H2SO4 = Ca(H2PO4)2 + 2 CaSO4
Двойной суперфосфат Ca3(PO4)2 + 4 H3PO4 = 2 Ca(H2PO4)2
Аммофосы: H3PO4 + NH3 = NH4H2PO4, H3PO4 + NH3 = (NH4)2HPO4
Mn +2. +4. +6. +7
Получение Mn – так как чистый марганец хрупкий из минералов получают ферромарганец – сплав с железом.
Mn02 + C = Mn + 2 CO
Mno2 + Si = Mnx*Siy + SiO2 силикомарганец
Серебристо-белые, тугоплавкие металлы.
Химические свойства
1. В ряду Mn Tc Re химическая активность понижается. Mn металл средней активности, в ряду напряжений стоит до водорода и растворяется в соляной и серной кислотах:
Mn + 2H+ = Mn2+ + H2╜
2. С увеличением степени окисления усиливается кислотный характер оксидов и гидроксидов. (RO основные; R2O7 кислотные, им соответствуют кислоты HRO4).
Получение
Алюмотермия: 3MnO2 + 4Al = 2Al2O3 + 3Mn
Химические свойства
Металл средней активности. На воздухе покрывается тонкой плёнкой оксидов. Реагирует с неметаллами, например, с серой:
Mn + S = MnS
Растворяется в кислотах: Mn + 2HCl = MnCl2 + H2(При этом образуются соединения двухвалентного марганца).
Соединения Mn(II)
Оксид марганца (II) MnO получается восстановлением природного пиролюзита MnO2 водородом: MnO2 + H2 ╝ MnO + H2O
Гидроксид марганца (II) Mn(OH)2 - светло-розовое нерастворимое в воде основание: MnSO4 + 2NaOH = Mn(OH)2 + Na2SO4 ,Mn2+ + 2OH- = Mn(OH)2
Легко растворимо в кислотах:
Mn(OH)2 + 2HCl = MnCl2 + 2H2O Mn(OH)2 + 2H+ = Mn2+ + 2H2O
На воздухе Mn(OH)2 быстро темнеет в результате окисления:
2Mn(OH)2 + O2 + 2H2O ╝ 2[MnO2*2H2O]
При действии сильных окислителей наблюдается переход Mn2+ в MnO4-:
2Mn(OH)2 + 5Br2 + 12NaOH═ кат.CuSO4═ 2NaMnO4 + 10NaBr + 8H2O
2Mn(NO3)2 + 5PbO2 + 6HNO3 = 2HMnO4 + 5Pb(NO3)2 + 2H2O
2Mn(NO3)2 + 5NaBiO3 + 16HNO3 = 2HMnO4 + 5NaNO2 + 5Bi(NO3)3 + 7H2O
Оксид марганца (IV) MnO2 - тёмно-коричневый порошок, нерастворимый в воде. Образуется при термическом разложении нитрата марганца (II):
Mn(NO3)2═ MnO2 + 2NO2╜
При сильном нагревании теряет кислород, превращаясь в Mn2O3 (при 600C) или Mn3O4 (при 1000C).
Сильный окислитель:
MnO2 + 4HCl = MnCl2 + Cl2+ 2H2O
При сплавлении с содой и селитрой образует манганат натрия тёмно - зелёного цвета:
MnO2 + Na2CO3 + NaNO3═ Na2MnO4 + NaNO2 + CO2╜
Манганаты также могут быть получены при восстановлении перманганатов в щелочной среде:
Na2SO3 + 2KMn+7O4 + 2KOH ╝ Na2SO4 + 2K2Mn+6O4 + H2O
Гидролиз манганатов протекает по схеме:
3K2MnO4 + 2H2O = 2KMnO4 + MnO2 + 4KOH
3MnO42- + 2H2O = 2MnO4- + MnO2 + 4OH-
За способность обратимо менять окраску манганат калия называют "минеральным хамелеоном".
Оксид марганца (VII) Mn2O7 - тёмно-зелёная жидкость, кислотный оксид. Получают действием концентрированной cерной кислоты на кристаллический KMnO4 (марганцевая кислота HMnO4═ нестабильна):
2KMnO4 + H2SO4 = Mn2O7 + K2SO4 + H2O(взрывается от нагревания и соприкосновения, неустойчив)
При растворении в щелочах образует перманганаты:
Mn2O7 + 2KOH = 2KMnO4 + H2O
Перманганат калия KMn+7O4 -тёмно-фиолетовое кристаллическое вещество, растворимое в воде. При нагревании разлагается с выделением кислорода:
2KMnO4═K2MnO4 + MnO2 + O2
Сильный окислитель, причём восстанавливается в кислой среде до Mn2+, в нейтральной до Mn+4O2, а в щелочной до Mn+6O42
KMn+7O4 = (H2SO4разб) MnSO4
= (OH) K2MnSO4
= (H2O) MnO2
Манганаты
Марганцевая кислота неустойчива, в водном растворе диспропорционирует
3 H2MnO4 = 2 HMnO4 + Mn02 + 2H2O