Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Неорганічна хімія. Практикум.doc
Скачиваний:
15
Добавлен:
12.11.2019
Размер:
1.04 Mб
Скачать

У лабораторних умовах со добувають із форміатної кислоти дією на неї концентрованою сульфатною кислотою при нагріванні до 373 к:

.

СО має сильні відновні властивості; при нагріванні здатний віднов-лювати деякі метали з їх оксидів:

CO + 3Fe2O3  CO2 + 2Fe3О4 ;

СО + Fe3О4  СО2 + 3FeO;

CO + FeO  CO2 + Fe.

Вуглекислий газ у промисловості одержують при обпалюванні вапняку:

CaCO3  CaO + CO2,

А в лабораторних умовах – при дії на мармур хлоридної кислоти:

СaCO3 + 2HCl  CO2 + H2O + CaCl2.

СО2 – кислотний оксид, який взаємодіє з водою, основними оксидами, лугами та амоніаком:

СО2 + Н2О Н2СО3

СО2 + СаО  СаСО3

СО2 + 2КОН  К2СО3 + Н2О

СO2 + 2NH3 ® CO(NH2)2 + H2O.

При розчиненні у воді СО2 утворюється нестійку слабку карбонатну кислоту H2CO3, у розчині якої встановлюється рівновага:

CO2 + Н2О H2CO3

Як двохосновна кислота вона утворює середні (карбонати) та кислі (гідрогенкарбонати) солі. Карбонати і гідрогенкарбонати термічно нестійкі. При нагріванні гідрогенкарбонати переходять у карбонати:

2KHCO3 K2CO3 + H2O + CO2.

Cолі карбонатної кислоти можуть бути отримані при дії на CO2 лугів або за допомогою наступних обмінних реакцій:

КОН + CO2  КНСО3;

КНСО3 + КОН  К2СО3 + Н2О;

ВаCl2 + Na2CO3  BaCO3  + 2NaCl.

Карбонати дуже легко розкладаються під дією мінеральних та слабких органічних кислот

CaCO3 + 2CH3COOH  Ca(CH3COO)2 + CO2 + H2O.

Усі солі карбонатної кислоти, окрім солей лужних металів, амонію та деяких кислих солей, погано розчиняються у воді.

У сільському господарстві із сполук Карбону використовується для вапнування кислих грунтів вапняк СaCO3; у рослинництві застосовують як інсектицид проти філоксери та деяких комах калій тіокарбонат К2CS3.

Нітроген та Фосфор є елементами VА групи періодичної системи. На зовнішньому енергетичному рівні атомів цих елементів знаходяться п’ять електронів s2p3, із них три р-електрона. Тому в звичайному стані вони мають валентність, яка дорівнює трьом. Ступінь окиснення Нітрогену в його сполуках змінюється в широких межах: від -3 до +5:

-3

-2

0

+1

+2

+3

+4

+5

NH3,

NH4+

NH2– NH2

N2

N2O

NO

N2O3

HNO2

NO2

N2O4

N2O5

HNO3

Внаслідок міцності молекули азот хімічно малоактивний, при кімнатній температурі реагує лише з літієм, утворюючи літій нітрид:

6Li + N2 → 2Li3N

При високих температурах і в присутності каталізаторів Нітроген взаємодіє з неметалами (киснем, вуглецем, бором, кремнієм), досить легко сполучається з деякими металами (Mg, Ca, Ti) з утворенням нітридів:

З неметалами:

N2 + O2 2NO↑

2В + N2 2BN

3Si + 2N2 Si3N4

З металами:

N2 + 3Mg → Mg3N2

N2 + 3Ca → Ca3N2

Взаємодією азоту з воднем при підвищених температурі та тиску (Т = 450-500С, Р = 30 мПа) в присутності залізного каталізатора в промисловості синтезують амоніак:

N2 + 3H2 2NH3

У лабораторії амоніак отримують нагріванням суміші амоній хлориду з кальцій гідроксидом:

2NH4Cl + Ca(OH)2 → 2NH3↑ + 2H2O + CaCl2

У хімічному відношенні амоніак доволі активний і виявляє лише відновні властивості:

4 NH3 + O2 4NO + 6H2O

4NH3 + 3O2 2N2 + 6H2O

NH3 + Са → СаNН + H2

2NH3 + 3Cl2 → N2 + 6HCl

Амоніак легко розчиняється у воді з утворенням амоній гідроксиду – слабкої основи:

NH3 + H2O NH4OH

З аніонами кислот іон амонію утворює тверді кристалічні добре розчинні речовини – солі амонію:

NH4OH + Н2SO4 → (NH4)2SO4 + 2H2O

2NH3 (надл.) + H3PO4 → (NH4)3РО4

NH3 + H2O + CO2 → NH4HCO3

Сухі амонійні солі при нагріванні розкладаються на амоніак та кислоту (цей процес називається термічною дисоціацією):

NH4Cl → NH3 + HCl

З Оксигеном Нітроген утворює ряд оксидів: N2O, NO, N2O3, NO2, N2O4, N2O5. Нітроген (III) оксид – кислотний оксид, який легко поглина-ється лугами утворюючи нітрити:

N2O3 + 2NaOH → 2NaNO3 + H2O

Дією на нітрити розведеною сульфатною кислотою утворюють нітритну кислоту:

2NaNO2 + H2SO4 → 2HNO2 + Na2SO4

Нітритна кислота HNO2 – кислота середньої сили, яка існує лише в дуже розведених водних розчинах. При нагріванні ця кислота розклада-ється:

2HNO2 NO2 + NO + H2O.

Нітритна кислота і її солі нітрити мають окисно-відновні властивості, Нітрити доволі стійкі і добре розчинні у воді.

Нітроген (V) оксид N2O5 має сильні окисні властивості. При розчиненні у воді він утворює сильну нітратну кислоту:

N2O5 + Н2О  2HNO3.

У водному розчині нітратна кислота дисоціює майже повністю:

HNО3 → H+ + NО3-

Вона реагує з оксидами та гідроксидами, з солями і неметалами:

2HNO3 + CaO → Ca(NO3)2 + H2O

2HNO3 + Ca(OH)2 → Ca(NO3)2 + 2H2O

2HNO3 + CaСO3 → Ca(NO3)2 + H2O + СО2

5HNO3 + Р → Н3РО4 + 5NO2↑ + H2O

6HNO3 + S → 6NO2↑ + Н24 + 2H2O

4HNO3 + 3C → 4NO + 3CO2 + 2H2O

При взаємодії нітратної кислоти з металами утворюється сіль; водень, як правило, не виділяється: він окиснюється, утворюючи воду. Кислота в залежності від її концентрації та активності металу, може відновлюватись до сполук:

HNO3 → NO2 → HNO2 → NO → N2O → N2 → NH3(NH4NO3).

Нітроген – один із хімічних елементів-органогенів, необхідних для росту і життєдіяльності рослин. Незважаючи на те, що повітря містить 79% азоту, існує досить серйозна проблема його нестачі у грунті, внаслідок якої спостерігається затримка росту, ненормальний розвиток та інші хвороби рослин. Молекули органічних речовин, що містять азот, виявляють функціональну активність по відношенню до безлічі реакцій живої клітини, а також структуроутворюючу здатність.

Солі нітратної кислоти (нітрати) використовуються у сільському господарстві як добрива. Нітрати кальцію, калію, амонію та кальцію називають селітрами.

Фосфор належить до поширених у природі хімічних елементів. Він входить до складу білків, тому без нього не можуть існувати живі організми. В рослинах він зосереджений у плодах та насінні. Внаслідок своєї високої хімічної активності у вільному стані не зустрічається. У зв’язку з тим, що Фосфор у природних сполуках знаходиться в найвищому ступені окиснення (+5), для одержання у вільному стані його необхідно відновити. У ролі відновника використовують вуглець:

Ca3(PO4)2 + 5C + 3SiO2 → 3CaSiO2 + 2P + 5CO↑

Фосфор утворює декілька алотропних модифікацій, найважливіші з них: білий (отрута), червоний і чорний фосфор.

При взаємодії з металами виявляє окисні властивості:

3Ca + 2Р → Сa3P2

В реакціях з активними неметалами (киснем, галогенами, сіркою) Фосфор виступає як відновник.

4Р + 5О22О5

2Р + 5Сl2 → 2PCl5

2Р + 3S → P2S3

4Р + 3О22О3

2Р + 3Сl2 → 2PCl3

2Р + 5S → P2S5

З воднем фосфор безпосередньо не взаємодіє, але утворює летку при звичайній температурі сполуку – фосфін PH3. Це безбарвний, отруйний газ. За аналогією з амоніаком він взаємодіє з сильними кислотами, утворюючи солі фосфонію:

PH3 + HClO4 → PH4ClO4

Фосфін – сильник відновник. На повітрі окиснюється до ортофосфатної кислоти:

PH3 + 2О2 → Н3РО4

Фосфор утворює з киснем ряд оксидів, серед яких головними є Р2О3 і Р2О5. Фосфор (III) оксид Р2О3 – кислотний оксид, який при взаємодії з водою утворює фосфітну кислоту:

Р2О3 + Н2О → 2Н3РО3

Фосфітна кислота – кислота середньої сили, що має окисно-відновні властивості:

Н3РО3 + 3Zn + 3H2SO4 → РH3 + 3ZnSO4 + 3H2O

Н3РО3 + Cl2 + H2O → Н3РО4 + 2HCl

Фосфітна кислота утворює два типи солей – кислі (гідрогенфосфіти) та середні (фосфіти). Більшість солей фосфітної кислоти нерозчинні у воді.

Фосфор (V) оксид Р2О5 одержують при повному згорянні фосфору у присутності повітря або кисню:

4P + 5O2 → 2Р2О5

Р2О5 – у хімічному відношенні кислотний оксид, це типовий ангідрид групи фосфорних кислот:

Р2О5 + Н2О → 2НРО3 – метафосфатна кислота

Р2О5 + 2Н2О → Н4Р2О7 – дифосфатна кислота

Р2О5 + 3Н2О → 2Н3РО4 – ортофосфатна кислота

Найважливішою з усіх кислот фосфору є ортофосфатна кислота – кислота середньої сили:

Н3РО4 + 3СаО → Са3(РО4)2 + 3Н2О

Н3РО4 + КОН → КН2РО4 + Н2О

Н3РО4 + 2КОН → К2НРО4 + 2Н2О

Н3РО4 + 3КОН → К3РО4 + 3Н2О

3СаСО3 + 2Н3РО4 → Са3(РО4)2 + 3Н2О + 3СО2

Фосфор належить до елементів-органогенів і відіграє дуже важливу роль у обміні речовин. Він входить до складу протоплазми живої клітини, хро­мосом, вітамінів, ферментів; бере участь в утворенні білків та вуглеводів у рослинних організмах.

У сільському господарстві щироко застосовуються фосфорні добрива, найголовнішими із яких яких є наступні:

CaSO4 + Ca(H2PO4)2 – проcтий суперфосфат

Ca(H2PO4)2 – подвійний суперфосфат

(NH4)2HPO4 + NH4H2PO4 – aмофос

CaHPO4  2H2O – преципітат