4.4. Мышьяк, сурьма, висмут

721. Приведите названия и формулы наиболее распространенных минералов, содержащих мышьяк, сурьму, висмут. Вычислите массовую долю мышьяка в арсенопирите, сурьмы – в антимоните и висмута – в висмутовом блеске.

722. Почему при получении мышьяка, сурьмы и висмута из природных сульфидных минералов их сначала обжигают, затем образующиеся оксиды восстанавливают? Почему не проводят восстановление непосредственно сульфидов? Какой объём сернистого газа образуется в качестве побочного продукта при получении 100 кг висмута из висмутового блеска?

723. Какой состав имеют молекулы газообразного мышьяка в парообразном состоянии при 800 ºС, если плотность этого пара по водороду равна 150?

724. Как и почему изменяются химические свойства в ряду фосфор – мышьяк – сурьма – висмут? Изменение металлических свойств в этом ряду подтвердите уравнениями реакций простых веществ с азотной кислотой.

725. Напишите уравнения реакций мышьяка, сурьмы и висмута с концентрированной серной кислотой и объясните, почему они не взаимодействуют с соляной и разбавленной серной кислотами.

726. Сравнивая потенциалы полуреакций:

As + 4OH^– – 3e = AsO₂^– + 2H₂O; jº = –0,68 B

Sb + 4OH^– – 3e = SbO₂^– + 2H₂O; jº = –0,68 B

2H₂O + 2e = H₂ + 2OH^–; jº = –0,83 B

Определите условия, при которых мышьяк и сурьма взаимодействуют со щелочами, напишите уравнения реакций. Что известно о взаимодействии висмута со щелочами?

727. Почему мышьяк, сурьма и висмут не взаимодействуют с водой? Напишите уравнения реакций этих веществ с нейтральными, подкисленными и щелочными растворами различных окислителей:

1) As + KClO3 + KOH =	2) As + K2Cr2O7 + H2SO4 =
3) Sb + Br2 + NaOH =	4) Sb + NaMnO4 + H2SO4 =
5) Bi + O2 + H2O =	6) Bi + NaClO + H2O =

728. Как в ряду соединений NH₃ – PH₃ – AsH₃ – SbH₃ – BiH₃ изменяются длина и энергия химических связей, валентный угол, дипольный момент, устойчивость к нагреву, восстановительные свойства? Как называются эти соединения мышьяка, сурьмы и висмута? Как их получают?

729. Определите плотность арсина и стибина по водороду и по воздуху. Вычислите объем кислорода, необходимый для сжигания 10 л арсина.

730. Напишите уравнения реакций:

1) AsH3 + KMnO4 + H2SO4 =	3) Mg2As3 + HClO3 + H2O =
2) SbH3 + K2Cr2O7 + HCl =	4) Ca2Sb3 + HNO3 + H2O =

731. Напишите уравнения реакций, которые используются в судебно-медицинской и санитарной практике для обнаружения мышьяка и для его отличия от сурьмы.

732. При нагревании на воздухе мышьяк сгорает, образуя продукт в виде белого дыма. Этот же продукт образуется при обжиге арсенопирита. Его плотность по воздуху равна 13,64, массовая доля мышьяка в нем составляет 75,76 %. Установите простейшую и истинную формулу вещества и напишите уравнения реакций его получения из мышьяка и арсенопирита.

733. Как изменяются основно-кислотные свойства в ряду однотипных соединений: As₂O₃ – Sb₂O₃ – Bi₂O₃? Как можно очистить оксид висмута (III) от примеси Sb₂O₃? Напишите уравнения реакций:

1) As2O3 + HCl =	3) Sb2O3 + HCl =	5) Bi2O3 + HCl =
2) As2O3 + KOH =	4) Sb2O3 + KOH =	6) Bi2O3 + KOH =

734. Опишите получение и свойства гидроксидов мышьяка (III), сурьмы (III) и висмута (III). Изменение свойств соединений в этом ряду иллюстрируйте уравнениями реакций:

1) HAsO2 + HCl =	3) Sb(OH)3 + HCl =	5) Bi(OH)3 + HCl =
2) HAsO2 + KOH =	4) Sb(OH)3 + KOH =	6) Bi(OH)3 + KOH =

Предложите простой способ очистки Bi(OH)₃ от примеси Sb(OH)₃.

735. Объясните, почему в литературе встречается пять формул гидроксида мышьяка (III): As(OH)₃, H₃AsO₃, HAsO_2, AsO(OH), H[As(OH)₄]?

736. Как изменяются восстановительные свойства соединений в ряду HAsO₂ – Sb(OH)₃ – Bi(OH)₃? Используя значения окислительно-восстанови-тельных потенциалов полуреакций:

HAsO₂ + 2H₂O – 2e = H₃AsO₄ + 2H⁺; jº = 0,56 B

Sb(OH)₃ + H₂O – 2e = H₃SbO₄ + 2H⁺; jº = 0,75 B,

самостоятельно подберите окислители для окисления HAsO₂ и Sb(OH)₃ и напишите уравнения реакций.

737. Сравните потенциалы полуреакций:

HAsO₂ + 2H₂O – 2e = H₃AsO₄ + 2H⁺; jº = 0,56 B

AsО₂^–+ 4OH^– – 2e = AsO₄^3– + 2H₂O; jº = –0,67 B

I₂ + 2e = 2I^–; jº = 0,54 B

В какой среде мышьяковистая кислота (или её соли) является более сильным восстановителем? В каком направлении протекают при стандартных условиях реакции:

1. HAsO₂ + I₂ + 2H₂O = H₃AsO₄ + 2HI

2) KAsO₂ + I₂ + 4KOH = K₃AsO₄ + 2KI + 2H₂O?

Вычислите константу равновесия первой реакции при стандартных условиях.

738. Напишите уравнения реакций получения оксида мышьяка (V) из As, As₂O₃, AsH₃ и H₃AsO₄. Ортомышьяковую кислоту получают из As, As₂O₃, As₂O₅, AsH₃ и AsCl₅; напишите уравнения реакций. Опишите свойства оксида мышьяка (V) и кислоты H₃AsO₄ в сравнении со свойствами аналогичных соединений фосфора.

739. Напишите уравнения реакций, с помощью которых получают оксид сурьмы (V), и его взаимодействия с раствором и расплавом щелочи. Взаимодействует ли этот оксид с водой? Какое вещество в химии отождествляется с сурьмяной кислотой, какие соли соответствуют этой кислоте?

740. Оксид висмута (V) образуется при взаимодействии Bi₂O₃ с озоном. При нагревании он разлагается с выделением кислорода, а при взаимодействии с Bi₂O₃ образует двойной оксид. Напишите уравнения этих реакций и объясните причину образования двойного оксида. Можно ли получить двойной оксид сурьмы или мышьяка?

741. Исходя из потенциалов полуреакций:

H₃AsO₄ + 2H⁺ + 2e = HAsO₂ + 2H₂O; jº = 0,56 B

H₃SbO₄ + 2H⁺ + 2e = HSbO₂ + 2H₂O; jº = 0,75 B,

подберите из числа соединений серы восстановители для получения HAsO₂ и HSbO₂ из мышьяковой и сурьмяной кислот в кислой среде. Почему H₃SbO₄ является более сильным окислителем, чем H₃AsO₄?

742. Напишите формулы солей: ортоарсенит натрия, ортоарсенат натрия, хлорид оксосурьмы (III), гексагидроксостибат (V) натрия, метастибит калия. Напишите молекулярные и ионные уравнения реакций гидролиза Na₃AsO₃ и Na₃AsO₄. Какая соль гидролизуется при одних и тех же условиях полнее?

743. Метависмутаты щелочных металлов получают действием сильного окислителя (хлор, персульфат калия, гипохлорит натрия) на гидроксид висмута (III) в щелочной среде. Ортовисмутаты получают при нагревании смесей оксида висмута (III) с пероксидами щелочных металлов. Напишите уравнения реакций получения NaBiO₃ и Na₃BiO₄. В каком количественном соотношении взаимодействуют Bi₂O₃ с Na₂O₂ при получении Na₃BiO₄?

744. Висмутаты - сильные окислители: они выделяют хлор из концентрированной соляной кислоты, переводят марганец (+2) в марганец (+7), а хром (+3) - в хром (+6). Напишите уравнения реакций:

NaBiO₃ + HCl(конц) =

NaBiO₃ + MnSO₄ + H₂SO₄=

NaBiO₃ + Cr₂(SO₄)₃ + H₂SO₄ =

745. При разбавлении водой концентрированного раствора хлорида сурьмы (III) раствор становится мутным, а при добавлении концентрированной соляной кислоты он снова становится прозрачным. Объясните это явление, напишите уравнения реакций.

746. При разбавлении водой концентрированного раствора Bi(NO₃)₃ раствор становится мутным, а при добавлении концентрированной HNO₃ он снова становится прозрачным. Объясните это явление, напишите уравнения реакций.

747. При добавлении к раствору нитрата висмута (III) раствора иодида калия сначала образуется желтый осадок, который в избытке раствора KI растворяется, причем, раствор не имеет окраски. Объясните этот опыт.

748. Напишите уравнения реакций, в которых соль висмута (III) является окислителем и докажите, что эти реакции возможны:

Bi(NO₃)₃ + Zn =

Bi(NO₃)₃ +Na₂SO₃ + NaOH =

Bi(NO₃)₃ + Na₂[Sn(OH)₄] + NaOH =

749. Какой объем 30%-й азотной кислоты (r = 1,18) потребуется для превращения 61,0 г основной соли Bi(OH)₂NO₃ в среднюю?

750. В трехвалентном состоянии мышьяк, сурьма и висмут образуют соединения со всеми галогенами, а в пятивалентном получены только AsF₅, AsCl₅, SbF₅, SbCl₅, и BiF₅. Какие соединения мышьяка, сурьмы и висмута являются солями, а какие – галогенангидридами? Почему нельзя получить соединения мышьяка(V), сурьмы(V) и висмута(V) со всеми галогенами?

751. Объясните электронное и геометрическое строение молекулы AsCl₃ и иона AsCl₄^–, молекулы SbCl₅ и иона SbCl₆^–.

752. Мышьяк, сурьма и висмут образуют сульфиды As₂S₃, As₂S₅, Sb₂S₃, Bi₂S₃. Какие из них взаимодействуют с сульфидами щелочных металлов и аммония? Почему не существует сульфид висмута (V)? Ответ иллюстрируйте уравнениями реакций.

753. Почему и при каких условиях можно получить сульфиды мышьяка действием сероводорода на HAsO₂ и H₃AsO₄? Напишите уравнения реакций и укажите условия их проведения:

1) HAsO2 +H2S =

2) H3AsO4 + H2S =

754. Сульфиды сурьмы (III) и висмута (III) взаимодействуют с концентрированной соляной кислотой с образованием комплексных кислот HЭCl₄. Напишите уравнения реакций. Почему такая реакция невозможна для As₂S₃?

755. Имея сульфид натрия и концентрированную соляную кислоту, можно разделить смесь сульфидов Al₂S₃, Sb₂S₃, Bi₂S₃ на отдельные вещества. Покажите уравнениями реакций, как это можно сделать.

756. Напишите уравнения реакций, в которых проявляется кислотный характер сульфидов мышьяка и cурьмы:

1) As2S3 + Na2S =	2) Sb2S3 + Na2S =
3) As2S3 + KOH =	4) Sb2S3 + KOH =
5) As2S5 + (NH4)2S =	6) Sb2S5 + (NH4)2S =

757. Напишите уравнения реакций всех сульфидов мышьяка, сурьмы и висмута с азотной кислотой, обратите внимание на сходства и различия свойств регентов, которые проявляются в этих реакциях.

758. Метаарсенит кальция, применяемый для борьбы с вредителями сельскохозяйственных культур, получают взаимодействием As₂O₃ с гашеной известью. Вычислите массы As₂O₃ и Ca(OH)₂, необходимые для получения одной тонны этого вещества.

759. Сплав сурьмы со свинцом, содержащий от 5 % до 15 % сурьмы (его называют «твердый свинец») используется в автомобильных аккумуляторах. Вычислите минимальную и максимальную массу сурьмы, расходуемую на получение одной тонны этого сплава.

760. Легкоплавкие сплавы висмута применяются в автоматических огнетушителях, как припои, предохранители в паросиловых установках и т.д. Один из таких сплавов (температура плавления 47 ^оС) содержит 40,95 % висмута, 22,10 % свинца, 10,65 % олова, 8,20 % кадмия и 18,10 % индия. Вычислите состав сплава в мольных процентах.

Глава пятая.