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
Кремний
Получение: SiO2 + 2Mg → 2MgO + Si (лабораторный)
SiO2 + 2C → 2CO + Si (промышленный)
Химические свойства:
Si + 2F2 (Cl2)→ SiF4 (SiCl4)
Si+2NaOH+H2O →Na2SiO3+2H2
При повышенных температурах реагирует:
Si + O2 (S2)= SiO2 (SiS2) 3Si + 2N2 = Si3N4 Si + C (графит) = SiC
Si + 4HF(г) = SiF4 + 2H2 Si + 2Mg = Mg2Si (при сплавлении)
При комнатной температуре реагирует со смесью HNO3 и HF:
3Si + 18HF (конц.) + 4HNO3 (конц.) = 3H2[SiF6] + 4NO↑ + 8H2O
Получения в промышленности:
- кремния: SiO2 + 2C → 2CO + Si
-силиката натрия: SiO2 + Na2CO3 = Na2SiO3 + CO2 (1150° C)
-стекла: Na2SO4 + C + CaCO3 + 6SiO2 → Na2O*CaO*6SiO2 +CO+CO2+SO2
Кварц, кремниевые кислоты, силикаты, гексафторокремниевая кислота: получение и свойства.
Кварц — минерал, обычно распространенный в виде песка. На кварц действуют только щелочи и плавиковая кислота: SiO2+2KOH→K2SiO3+H2OSiO2+6HF→H2[SiF6]+2H2O
Кремниевые кислоты — очень слабые, малорастворимые в воде кислоты. В воде кремниевые кислоты образуют коллоидные растворы. Соли кремниевых кислот называют силикатами.
Получение
Метакремниевую кислоту получают действием сильных кислот на соли метакремниевой кислоты:
Na2SiO3 + 2HCl = H2SiO3 + 2NaCl.
При высокой температуре вода выпаривается:
H2SiO3 = SiO2 + H2O
В этой реакции оксид кремния(IV) выделяется в виде силикагеля.
Свойства:
2H4SiO4= H6Si2O7 + H2O H2SiO3+2NaOH→Na2SiO3+2H2O
Cиликаты:
H2SiO3+2NaOH→Na2SiO3+2H2O
Na2SiO3 + 2HCl (разб.) = SiO2↓ + 2NaCl + H2O
Na2SiO3 + 2NaOH (конц.,хол.) = Na4SiO4 + H2O
Na2SiO3 + CO2 = SiO2↓ + Na2CO3
Гексафторокремниеваякислота:
SiO2+6HF→H2[SiF6]+2H2O
Свойства:
H2[SiF6] + Na2CO3 = Na2[SiF6] + CO2 ↑ + H2O H2[SiF6] + BaCO3 = Ba[SiF6] ↓ + CO2 ↑ + H2O H2[SiF6] = SiF4 + 2HF H2[SiF6] + 2H2O = [Si(H2O)2F4] + 2HF
H2[SiF6] = SiF4↑ + 2HF H2[SiF6] + 2NaOH (разб.) = Na2[SiF6]↓ + 2H2O
H2[SiF6] + 2(NH3•H2O) (разб.) = (NH4)2[SiF6] + 2H2O 2NaF(конц.) + H2[SiF6] = Na2[SiF6]↓ + 2HF
2KF (конц.) + H2[SiF6] = K2[SiF6]↓ + 2HF
Алюминий
Получают эл-лизом расплав Al2O3 (5-10%) в криолите Na3[AlF6] (90-95%; добавление криолита нужно для снижения tпл реакционной смеси до 1000˚)
Процесс при расплаве: Al2O3 = Al3+ + AlO33-; 2Al2O3 = Al3+ + 3 AlO2-
Процесс при электролизе: Катод: 2Al3+ + 6e = 2Al; Анод:2AlO33- - 6 e = Al2O3 + 3/2 O2.
Хим. свойства.
Валентные возможности 1 и 3. Степени окисления 0, +1, +3. +3 доминирует.
Из-за оксидной пленки медленно вступает в хим. взаимодействие. Ион Al3+ - сильный поляризатор, склонен к образованию комплексных соединений. Al - амфотерный металл. Холодные растворы HNO3 и H2SO4пассивируют алюминий. После удаления пленки реагирует с растворами минеральных кислот: 2Al + 6H+ = 2Al3+ 3H2
Разбавленную азотную кислоту восстанавливает до NH4+: 8Al + 30HNO3 = 8Al(NO3)3 + 3NH4NO3 + 9H2O
С растворами и расплавами щелочей: 2Al + 2NaOH + 2H2O = 2NaAlO2 + 3H2
2Al + 6NaOH(изб) + 6H2O = 2Na3[Al(OH)6] + 3H2
2Al + 6NaOH = 2Na3AlO3 + 3H2 (сплавление)
При нагревании порошок Al взаимодействует с неметаллами: 2Al + 3Г2 = 2AlГ3
4Al + 3C = Al4C3 2Al + N2 = 2AlN 2Al + 3S = Al2S3 Al + P= AlP Al + 3O2 = 2Al2O3
Al2O3. амфотерен:
Al2O3 + 3H2SO4 = Al2(SO4)3 + 3H2O
Al2O3 + 2KOH(конц) = 2KAlO2 + H2O
Al2O3 + 6 KOH(изб) + 3H2O = 2K3[Al(OH)6]
получение. 2Al(OH)3 = Al2O3 + 3H2O(t)
4Al + 3O2 = 2Al2O3
4Al(NO3)3 = 2Al2O3 + 12NO2 + 3O2 (t)
Al(OH)3 -малорастворим, проявляет амфотерные свойства.
Al(OH)3 + 3H⁺ = Al3+ + 3H2O
Al(OH)3 + KOH = KAlO2(метаалюминат) + 2H2O (спл.)
Al(OH)3 + 3KOH = K3AlO3 (ортоалюминат) + 3H2O (спл.)
Al(OH)3 + 3KOH(изб) = K3[Al(OH)6]
Получение. AlCl3 + 3NH3 + 3H2O = Al(OH)3 + 3NH4Cl
Al2(SO4)3 + 3Na2CO3 + 3H2O = 2Al(OH)3 + 3CO2 + 3Na2SO4
Соли Al. Галогениды алюминия занимают промежуточное положение между солями и галогенангидридами. Они отлично растворимы в воде ( кроме AlF3). Соли алюминия в водном р-ре подвергаются глубокому гидролизу.
Al3+ + H2O ↔ AlOH2+ + H+ , точнее [Al(H2O)6]3+ ↔ [Al(H2O)5OH]2+ + H
Не могут быть получены в водных растворах соли алюминия с ионами слабых кислот - сульфид, сульфит, карбонат, цианид и др. Сульфат образует двойные соли с сульфатами одновалентных металлов - квасцы. Кристаллическая решетка этих соединений содержит гексааквакомплексы [Э(H2O)6]+, [Al(H2O)6]3+ и анионы SO42-. Поэтому состав квасцов соответствует формуле ЭAl(SO4)2·12H2O. Квасцы способны образовывать и другие Э3+; двойные соли можно рассматривать как комплексы со сравнительно небольшой величиной константы устойчивости.
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)
Ga, In, Tl
Сравнительно малораспространенные металлы. Их выделяют из полиметаллических руд, переводят в соли или оксиды; металлы получают электролизом расплавов или восстановлением из оксидов активными металлами. Проявляют степени окисления 0, +1, +2, +3. Наиболее ходовые +3 и +1. В ряду Ga-In-Tl растет склонность к проявлению степени окисления +1.
Ga и In реагируют с минеральными кислотами, образуя соли с катионом Э3+. Tl дает соли с катионом Tl+. С водой медленно реагирует лишь Tl: 2Tl + 2H2O = 2TlOH + H2
Ga - хорошо растворим в щелочах, In - медленно растворим, Tl можно растворить в тех же условиях лишь окисляя. Порошки металлов сгорая дают Э2О3( только Tl вдобавок еще дает TlO2).
Ga2O3 - амфотерен, In2O3 - слабоамфотерен, Tl2O3 - основный, Tl2O - основный(сильнее чем Tl2O3).
Катионы металлов в водных растворах являются гексааквакомплексами [Э(H2O)6]3+, соли гидролизованы: 2GaCl3 + 3Na2CO3 + 3H2O = 2Ga(OH)3↓ + 3CO2 + 6NaCl
При комнатной температуре реагируют с F2,Cl2, Br2, а при повышенной t с I2, S, P и др.
Особенности химии таллия
1) довольно устойчивы соединения Tl+ (в отличии от Ga и In)
2) соединения Tl3+ достаточно сильные окислители
TlCl3 + 2KI = I2 + TlCl + 2KCl
а для перевода Tl+ в Tl+3 надо сильный окислитель:
5Tl2SO4 + 4KMnO4 + 16H2SO4 = 5Tl2(SO4)3 + 4MnSO4 + 2K2SO4 + 16H2O
3) Соединения Tl+ имеют сходные черты с соединениями щелочных металлов: TlOH - сильное основание, большинство солей хорошо растворимо в воде; не характерно комплексообразование