Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Bilety_po_neorganike..docx
Скачиваний:
29
Добавлен:
22.09.2019
Размер:
115.63 Кб
Скачать

Неорганика

Реакции термического разложения некоторых кислых солей:

2NaHCO= Na2CO3 + CO2 + H2O (250—300°) 2NaH2PO4 = Na2H2P2O7 + H2O (160°)

NaH2PO4 =NaPO3 + H2O (220—250°) 2NaHSO4 = Na2S2O7 + H2O (250—320°)

2Na2HPO4 = Na4P2O7 + H2O (120—300°)

Соли цинка, кадмия, ртути в водных растворах подвергаются гидролизу по катиону.

2MeSO+ 2HOH    (MeOH)2SO4 + H2SO4

Me2+ + HOH    MeOH + H+

Качественной реакцией на ионы Zn2+ , Cd2+ , Hg2+ — реакция с H2S или ее солями, Ртуть — металл, способный образовывать устойчивый катион, состоящий из двух атомов. Содержащие этот катион соединения можно получить взаимодействием металлической ртути с солью ртути (II): Hg(NO3)2 + Hg = Hg2(NO3)2 или 2HgCl2 + SnCl2 = Hg2Cl2 + SnCl4. Kатион Hg2+2 существует только в солях ртути Hg (I). Наиболее известные соединения Hg2+2 это соответствующие галогениды. Из них фторид растворим, остальные нерастворимы. При нагревании диспропорционируют на ртуть и HgHal2

Для Hg2+ характерно замещение водорода в NH3 . HgCl2 + 2(NH3•H2O) = Hg(NH2)Cl↓ + NH4Cl + 2H2O. Также известна реакция 2HgO+NH4OH = (Hg2N)OH*2H2O(Основание Миллона)

Бериллий

Получение бериллия: BeF2 + Mg = Be + MgF2

Химические св-ва

Гидрид бериллия: BeCl2 + 2LiH = BeH2 + LiCl

Пассивируется в азотной конц. кислоте. Он, его гидроксид и оксид проявляют амф. св-ва

Be + 2NaOH(изб) + 2H2O = Na2[Be(OH)4 ] + 2H2 Be + 2HCl(разб.) = BeCl2 + H2

Be + 2NaOH =(спл)= Na2BeO2 + H2

Be и ВеО не растворяются в воде при комн. t; Ве(ОН)2 м/р соединение

Галогениды, фосфориды, нитриды, сульфиды получаются прямым синтезом, при сгорании ВеО

3Be + 2NH3 = Be3N2 + 3H2

Сульфид: BeSO4 + 4C =(t)= 4CO + BeS

Ве(порошок) + С(изб) =(спекание)= Ве2С

Be2C + 2H2SO4= 2BeSO4 + CH4

Особенности химии бериллия - соединения бериллия склонны к полимеризации, проявляет диагональные сво-ва с Al.

Фториды ксенона

Xe + F2 = (XeF2;XeF4;XeF6) в зависимости от соотношений

Р-ции присоединения:

XeF2 + 2SbF5 = Xe[SbF6]2 XeF6 + CsF = Cs[XeF7]

Гидролиз фторидов ксенона -> окисление воды

2XeF2 +2H2О = O2 + 2Xe + 4HF XeF4 + 2H2O = O2 + Xe + 4HF XeF6 + 3H2O = XeO3 + 6HF

Р-ции диспропорционирования

3XeF4 =(H2o)= 2XeF6 + Xe 3XeF6 =(t)= XeF2 + 2XeF8 (полный гидролиз)

Хлораты калия, натрия

4KClO3 =(t)= KCl + 3KClO4 2KClO3 =(t, MnO2)= 2KCl + 3O2

Примеры окислительной активности хлоратов

KClO3 + 3Mg =(t)= KCl + 3MgO NaClO3 + 5NaCl + 3H2SO4 = 3Na2SO4 + 3Cl2 + 3H2O

Получ-е Fe Mn Ni Cr пром-ти.

Промышленное получение хрома

4Fe(CrO2)2 + 8K2CO3 + 7O2 =(t=1100)= 8CO2 + 2Fe2O3 + 8K2CrO4

2K2CrO4 + H2SO4 =K2Cr2O7 + K2SO4 + H2O

K2Cr2O7 + 2C =(t)= Cr2O3 + K2CO3 + CO (K2Cr2O7 + S =(t)= Cr2O3 + K2SO4)

Cr2O3 + Al = Al2O3 + Cr

Промышленное получение марганца

MnO2(пиролюзит) + 2С =(t)= 2CO + Mn

Промышленное получение железа

Железная руда обогащается; из концентрата при 1300 получают огломерат. Большие куски долбят и загружают с коксом и флюс в доменную печь. Предарительно проводится коксование угля. В рез-те доменного процесса получется чугун - раствор углерода в железе, перерабатываемый на сталь. Более эффективно прямое восст оксидов железа смесью СО и Н2. Особо чистое железо получают Fe(CO)5 =(t)= Fe + 5CO

Промышленное получение никеля

Руда никеля после обогащения подверг обжигу, полученный NiO восст коксом в электропечах

NiO + C =(t)= Ni + CO. Дальнейшая очистка металлов осущ-я электролизом.

Пол-е О2 и Н2О2. Р-и Н2О2.

Промышленные способы получения молекулярного кислорода :

перегонка жидкого воздуха,электролиз воды(щелочного раствора)

1)H₂O=(эл.ток)H₂ +O₂

Возможные лабораторные способы получения кислорода.

1)2KClO₃=(t,MnO₂)2KCl+3O₂.

2)H₂O₂=(кат)2H₂O+O₂.

В промышленности пероксид водорода получают , подвергая электролизу 50% массовый раствор серной кислоты.

1)2H₂SO₄=(эл.ток)H₂S₂O₈+H₂.

2)H₂S₂O₈+2H₂O=2H₂SO₄+H₂O₂.

Лучшим лабораторным способом получения пероксида водорода является обработка пероксида бария серной кислотой.

1)BaO₂+H₂SO₄=BaSO₄+H₂O₂.

В водном растворе H₂O₂ –слабая двухосновная кислота

Окислительные свойства у H₂O₂выражены сильнее чем восстановительные.

1)3H₂O₂+I₂=2HIO₃+3H₂O

В качестве окислителя используется концентрированный раствор H₂O₂, разбавленный же раствор выступает в качестве восстановителя, особенно в присутствии серьёзных окислителей,например:

2K₂FeO₄+3H₂O₂+5H₂SO₄=Fe₂(SO₄)₃+2K₂SO₄+3O₂+8H₂O.

Пирометалл-гие способы пол-я мет-ов из сульфидных руд.

Пирометаллургический способ получения цинка

1)2ZnS+ 3O₂=2ZnO+2SO₂.

2)ZnO+C=Zn+ CO.

Пирометаллургический способ получения свинца.

1)2PbS+3O₂=2PbO+ 2SO₂.

PbS+2O₂=PbSO₄.

2PbSO₄+2SiO₂=2PbSiO₃+2SO₂+O₂.

2)PbO+C=Pb+CO.

PbSiO₃+CaO+CO=Pb+CaSiO₃+CO₂.

Пиррометаллургический способ получения меди.

2CuFeS₂+5O₂+2SiO₂=2Cu+2FeSiO₃+4SO₂ .

Хром молибден вольфрам



Растворы солей хрома (II) можно получить взаимодействием металлического хрома кислот– неокислителей:
Cr+2H+ =Cr2+ +H2↑,
или восстановлением соединений хрома (III) цинком:
2CrCl3 + Zn = ZnCl2 + 2CrCl2
 Для того чтобы избежать окисления Cr2+ в Cr3+, эксперимент чаще всего проводят под слоем бензола. Чистый Cr(OH)2 не проявляет амфотерности и растворяется только в кислотах:
Cr(OH)2 + 2HCl = CrCl2 + 2H2O
Соединения хрома (II) проявляют сильные восстановительные свойства и легко окисляются кислородом воздуха до соединений хрома (III):
4Cr(OH)2 + O2 + 2H2O = 4Cr(OH)3

Соединения хрома (III)

Гидроксид хрома (III) получают осаждением из соответствующих солей: CrCl3+ 3NaOH = Cr(OH)3↓ + 3NaCl.
Данный̆ гидроксид проявляет амфотерные свойства и легко растворяется в кислотах и щелочах: Cr(OH)3 + 3HCl = CrCl3 + 3H2O
Cr(OH)3 + NaOH + 2H2O → Na[Cr(OH)4(H2O)2] + 2NaOH→ Na3[Cr(OH)6].
 Степень окисления +3 наиболее устойчива для хрома, поэтому перевести хром в состояние со степенью окисления +2 и +6 можно только сильными восстановителями и сильными окислителями соответственно. Например, окислить гидроксохромат (III) натрия до Cr (VI) можно бромной водой:
Na3[Cr(OH)6] + Br2 + 2NaOH = Na2CrO4 + 2NaBr + 4H2O
Растворимые соли хрома (III) в водных растворах сильно гидролизуются. Вследствие этого нельзя получить соли, содержащие хром в степени окисления +3 с анионами слабых кислот по обменным реакциям. Вместо солей в таких случаях образуется гидроксид хрома (III).
2CrCl3 + 3Na2CO3 + 3H2O = 2Cr(OH)3↓ + 3CO2↑ + 6NaCl

Соединения хрома (VI)

Оксид хрома (VI) является кислотным оксидом и ему соответствует ряд хромовых кислот, из которых простейшими являются хромовая H2CrO4 и дихромовая H2Cr2O7 кислоты.
Переход мономер -  димер определяется исключительно значением рН среды. В кислой среде равновесие смещается в сторону димера, в щелочной в сторону мономера.
В растворах солей хромовых кислот равновесие хромат - дихромат смещается в сторону хромата не только в результате изменения рН среды, но и при добавлении к дихроматам катионов Ba2+, Pb2+, Ag+ и др., которые образуют осадки значительно хуже растворимых монохроматов, а не дихроматов.
2K2Cr2O7 + 2AgNO3 + H2O = 2Ag2CrO4↓ + 4KNO3 + H2Cr2O7
Осадок Ag2CrO4 окрашен в темный кирпично-красный цвет.
Соединения Cr(VI) проявляют сильные окислительные свойства, восстанавливаясь до Cr3+. Из всех соединений хрома (VI) наибольшую окислительную активность имеет дихромат-ион в кислой среде.


Соединения молибдена (VI) и вольфрама (VI)

Молибденовую и вольфрамовую кислоты можно получить, приливая к растворам их солей сильную минеральную кислоту:
Na2MoO4 + 2HCl = H2MoO4↓ + 2NaCl.
Na2WO4 + 2HCl = H2WO4 + 2NaCl. Молибденовая и вольфрамовая кислоты растворимы в щелочах и в кислотах. Соединения Mo(VI) и W(VI) довольно устойчивы и проявляет окислительные свойства только при взаимодействии с очень сильными восстановителями, например, с цинком в кислой среде. При этом молибден восстанавливается до молибденовой сини MoO3-n(OH)n ( 0 ≤ n ≤ 2 ), а вольфрам до вольфрамовой сини WO3n(OH)n ( 0,1 ≤ n ≤ 0,5 ). В этих соединениях молибден находится в степенях окисления +4, +5 и +6, а вольфрам в степенях окисления +5 и +6.

Азот

Получают ректификацией жидкого воздуха, При необходимости в лаборатории получают нагреванием нитрата аммония 2NH4NO3 = 2N2 + 4H2O + O2 или смеси соли аммония с любым доступным нитритом: NH4Cl + KNO2 = N2 + KCl + 2H2O (t). Азот образуется при горении сухого аммиака: 4NH3 + 3O2=2N2 + 3H2O (t) или используется NH3 в качестве восстановителя: 3CuO + 2NH3=3Cu + N2 + 3H2O (t)

Валентные возможности атома азота ограничены величиной 3; привлечение свободной эл. пары(2s-орбиталь) для связи по донор-акцеп. механизму доводят валентные возможности до 4. Степень окисления: от -3 до +5. Наиболее ходовые:+3, +5. Азот инертен за счет своего строения: NΞN. Проявляет sp, sp2, sp3 гибр. Малорастворим в воде: 2V азота / 100 V воды.

Азот реагирует с O2: N2+O2=2N (t˃3000 ˚ (эл дуга))

Оксиды азота:

N2O, NO - несолеобр. N2O3, NO2,N2O4, N2O5 - кислотные

1) N2O (веселяящий газ): проще всего получить терм. разложением нитрата аммония:

NH4NO3 = N2O + 2H2O (250˚)

Хим. активность не очень велика: N2O = N2 + 1/2O2 (>900˚)

2P(S) + 5N2O = P2O5(SO2) + 5 N2 (t)

2) NO - бесцветный газ - в твердом состоянии голубой.

N2+O2=2NO

4NH3 + 5O2 = 4 NO + 6 H2O (Pt-Rh, t) - промышленный

3Cu + 8HNO3(p-p) = 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O - лабораторный

3SO2 + 2HNO3 + 2H2O = 2NO + 3H2SO4 2NaNO3 + 2NaI + 2H2SO4 = 2NO + I2 + 2Na2SO4 + 2H2O

По методу ВС кратность связи = 2,5. Димеризуется :2NO ↔ N2O2 - кристаллы голубого цвета

Легко окисляется : NO + 1/2 O2 = 2NO2

2NO + Г2 = 2NOГ – нитрозилгалогенид

NOГ + H2O = HNO2 + HГ

при нагревании - восстановитель: 2NO + S(C) = SO2(CO2) + N2

2NO + SO2 = N2O + SO3

Соли NO устойчивы в неводных соединениях, однако в воде полностью гидролизуются. Качественная р-ия:

[Fe(H2O)6]SO4 + NO = [Fe(H2O)5NO]SO4 + H2O - бурое непрочное комплексное соединение.

3) N2O3

Жидкость сине-зеленого цвета, крайне неустойчивое соединение; Получение: 4Ag + 6 HNO3(70%) = 4AgNO3 + N2O3 + 3H2O

NO + NO2 ↔ N2O3

N2O3 - ангидрид азотистой к-ты. Соли N2O3 особо нигде не используются. При растворении в воде на холоде дает HNO2. аналогично с КОН дает KNO2: N2O3 + 2KOH = 2KNO2 + H2O

4) NO2 Бурый ядовитый газ, сжижающийся при температуре ниже 21˚С в жидкость, содержащую димеры N2O4(склонность к их образованию объясняется наличием в молекуле NO2 неспаренного электрона)Ядовитый, вызывает летальный исход.

Получение: NO + 1/2O2=NO2

Cu + 4HNO3 = Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O

2Pb(NO3)2 = PbO + 2NO2 + 1/2O2

При повышенной t NO2 легко окисляет многие металлы и неметаллы:2 NO2 + 2C = N2 + 2CO2 (t)

10NO2 + 6P= 3P2O5 + 5N2O (t)

при контакте с водой происходит 2 реакции диспропорционирования: 3NO2 + H2O=2HNO3 + NO

2NO2 + H2O = HNO3 + HNO2 - идет преимущественно в холодных растворах.

2NO2 + 2KOH = KNO3 + KNO2 + H2O

В неводных растворах известны многочисленные солеобразующие соединения с катионом нитрония (NO2+), например NO2ClO4.

5) N2O5 - образует игольчатые кристаллы, которые имеют состав NO2+NO3- - нитрат нитрония.

Получение: NO2 + O3 = N2O5 + O2

2HNO3(конц) + P2O5 = 2HPO3 + N2O5

Свойства: N2O5 = 2NO2 + 1/2O2

N2O5 + H2O = 2HNO3 (собственно только для этого N2O5 и нужен)

Стадии получения HNO3:

a) синтез аммиака:

N2 + 3H2 = 2NH3 (p,t, кат)

б)каталитическое окисление аммиака

4NH3 + 5O2 = 4NO + 6H2O(t, Pt)

в) дальнейшее окисление кислородом воздуха

2NO + O2 = 2NO2

г) поглощение водой при доступе воздуха

4NO2 + 2H2O + O2 = 4HNO3

Холодная HNO3 пассивирует Al, Fe,Be,Co,Ni,Cr. Устойчивы к действию: Au,Pt,Rh,Ir,Ti,Ta.

Смесь 3 объемов концентрированной соляной кислоты и 1 объема азотной кислоты называют царской водкой. Эта хуйня окисляет даже золото:

Au + 4HCl + HNO3 = H[AuCl4] + NO + 2H2O

3Pt + 4HNO3 + 18HCl = 3H2[PtCl6] + 4NO + 8H2O

3HgS + 8HNO3 + 6HCl = 3HgCl2 + 3H2SO4 + 8NO + 4H2O

Аммиак NH3 бесцветный газ, с резким запахом, легче воздуха. хорошо растворим в воде. Промышленное получение: N2+3H2=2NH3 (P=200-100 атм, кат - губчатое железо, K2O, Al2O3). В лаборатории: 2NH4Cl + Ca(OH)2 = 2NH3 + CaCl2 + 2H2O.

Хим свойства: 1) присоединение за счет своб эл пары: NH3 + H2O = NH4OH; NH3 + HГ = NH4Г

2) Окисление: 3CuO + 2NH3 = 3Cu + N2 + 3H2O

3)замещение, жидкий аммиак(t<-34˚C): 2K + 2NH3=2KNH2 + H2

2K+2NH3=K2NH + H2 6K + 2NH3 = 2K3N + 3H2

Гидразин. N2H4 получают окислением аммиака гипохлоритом натрия в водном р-ре: 2NH3 + NaOCl=N2H4 + NaCl + H2O. Ядовитая жидкость, в целом характеризуется восстановительными свойствами. N2H4 + O2 = N2 + 2H2O

5N2H4 + 4KMnO4 + 6H2SO4 = 5N2 + 4MnSO4 + 2K2SO4+16H2O. Только сильные восстановители способны восстановить N2H4 до N-3: N2H4 + TiCl3 + 4HCl = 2TiCl4 + 2NH4Cl

N2H4 + Mg + 4HCl=MgCl2 + 2NH4Cl

При нагревании диспропорционирует: 3N2H4 = N2 + 4NH3.

Гидроксиламин. Получают электрохимическим восстановлением раствора азотной кислоты, на катоде суммарно происходит реакция: HNO3 + 6Н⁺ + 6e =NH2OH + 2H2O. NH2OH - кристаллическое ядовитое в-во, проявляющее в р-иях преимущественно восстановительные св-ва:

2NH2OH + I2 + 2KOH = N2 + 2KI + 4H2O. Промежуточная степень окисления объясняет диспропорционирование этого соединения при нагревании: 3NH2OH=N2+NH3+3H2O

И способность восстанавливаться до иона NH4⁺:

4KI + 2NH2OH + 3H2SO4 = 2I2 + (NH4)2SO4 + 2K2SO4 +2H2O

Азотистый водород ( в р-ре азотистоводородная кислота) может быть получен след. образом:

N2H4 + HNO2 = HN3 + 2H2O. Gо силе HN3 примерно как уксусная.

Как окислитель похож на HNO3: Cu + 3HN3 = Cu(N3)2 + N2 + NH3. Азиды щелочных металлов плавятся, не разлагаясь, и хорошо растворимы в воде, азиды тяжелых металлов при нагревании и даже от удара взрываются.

Термическое разложение солей аммония:

NH4NO3 = N2O + 2H2O (250˚C) 2NH4NO3 = 2N2 + O2 + 4H2O (400˚C) NH4NO2 = N2 + 2H2O

(NH4)2Cr2O7 = N2 + Cr2O3 + 4H2O 4NH4ClO4 = 2N2 + 4HCl + 6H2O + 5O2 NH4Г = NH3 + Г

(NH4)2SO4 = 2NH3 + H2SO4

Реакции азотной к-ты с металлами:

Cu = NO2

Zn = NO(N2O)

HNO3(конц)+ Mg = N2O(N2)

Na=N2(NH4⁺)

Cu = NO

Zn = N2O(N2)

HNO3(разб) + Mg = N2(NH4⁺)

Na = NH4

Термическое разложение нитратов различных металлов

2NaNO3 = 2NaNO2 + O2 (300˚C) 2Cu(NO3)2 = 2CuO + NO2 + O2 (>170˚C)

2AgNO3 = 2Ag + 2NO2 + O2 (t>170˚C)

Бор

Общая характеристика.

Основной степенью окисления является (+3). Среди элементов III группы бор - единственный неметалл и в своих соединениях образует преимущественно ковалентные химические связи.

Химические св-ва

Степени окисления в соединениях от -3 до +3 при доминирующей +3. При сильном прокаливании бор вытесняет из оксидов CO2, SiO2,P4O10. При спекании мелкораздробленного бора с порошками металлов образуются бориды этих металлов, например, MgB2. Бор растворяется только в кислотах-окислителях :

B + 3HNO3 (конц) =t H3 BO3 + 3NO2.

2B + 3H2SO4(конц)= 2H3BO3+ 3SO2.

Аморфный бор (или очень мелкораздробленный кристаллический ) медленно растворяется в щелочах :

2B + 2KOH + 2H2O = 2KBO2+ 3H2

Наиболее эффективный способ переведения бора в растворимое в воде соединение – окисление «щелочным сплавом»:

2B + 3KNO3 + 2KOH =спл.= 3KNO2+ 2KBO2 + H2O.

Получение.

Элементарный бор получают из природного сырья в несколько стадий:

2Ca2B6O11 + 4Na2CO3 + H2O = 3Na2B4O7 + 4CaCO3 + 2NaOH

Na2B4O7 + H2SO4+5H2O = 4H3BO3 + Na2SO4

2H3BO3 = B2O3+ 3H2O

B2O3 +3Mg = 2B + 3MgO(t)

Также можно непосредственно восстанавливать и буру :

Na2B4O7+ 3Mg = 2B +2NaBO2+3MgO (t)

Особо чистый кристаллический бор получают термическим разложением гидридов или галогенидов бора, а также восстановлением галогенидов бора металлами и водородом:

B2H6=2B+3H2(t)

2BI3=2B+3I2(t)

3H2+ 2BBr3=2B+6HBr(t)

Борный ангидрид

Оксид бора (борный ангидрид) В2О3 образуется либо прямым окислением бора, либо дегидратацией борной кислоты :

2H3BO3=B2O3+3H2O

Оксид бора гигроскопичен и легко растворяется в воде с образованием в итоге борной (ортоборной ) кислоты Н3ВО3. Борная кислота легко возгоняется в сухой атмосфере , ее пары окрашивают пламя горелки в характерный зеленый цвет.

Обычно борную кислоту получают разложением буры :

Na2B4O7+ H2SO4+5H2O= 4H3BO3+ Na2SO4

Она также образуется при гидролизе тригалогенидов:

BCl3+ 3H2O= H3BO3+ 3HCl

При нейтрализации растворов H3BO3 щелочами в зависимости от концентрации образуются бораты разных свойств :

H3BO3+KOH= K[B(OH)4]

При сплавлении оксида В2О3 со щелочами образуются метабораты :

B2O3+KOH= 2KBO2 + H2O

Борная кислота растворима в метиловом и этиловом спиртах, с которыми в присутствии H2SO4 образует летучие эфиры, дающие в пламени характерный бледно-зеленый цвет :

H3BO3 + 3CH3OH= B(OCH3)3+ 3H2O

Кроме ортоборной кислоты в свободном состоянии получена также метаборная кислота НВО2.

Бораты получают при действии щелочей на борную кислоты , либо твердофазным синтезом :

4H3BO3 + Na2CO3= Na2B4O7 + CO2+6H2O

Бороводороды, борогидриды металлов.

В настоящее время известно 17 бороводородов, 14 из них классифицированы на 2 группы по составу (BnHn+4 и BnHn+6). Отдельно : В8Н18, В8Н1820Н16.

Основополагающий бороводород — диборан В2Н6 — получают различными методами :

2NaBH4+ I2= B2H6+ 2NaI+ H2

2BCl3+3H2=B2H6+6HCl

Бороводороды характеризуются довольно высокими энтальпиями сгорания, что позволило рассматривать их в качестве ракетных топлив. Они легко окисляются, а также разлагаются водой:

B2H6+3O2=B2O3+3H2O

B2H6+6H2O=2H3BO3+6H2

Бораны легко реагируют со спиртами :

B2H6+6CH3OH= 2B(CH3)3+ 6H2O

С ненасыщенными углеводородами бораны образуют бороорганические соединения ( гидроборорирование):

B2H6+6C2H4= 2B(C2H5)3

Действие ряда реагентов приводит к расщеплению бороводородов – к симметрическому или асимметрическому в зависимости от реагента и борана :

B2H6+2NH3= 2H3BNH3

B2H6+2NaH=2NaBH4