растворе: |
|
|
ВаС03 4- НС1 = |
Са(ОН)2 + С02 = (2 реакции). |
|
СаС03 4- Н20 4- С 02 = |
К48Ю4 + С02 = |
’ |
Ка [А1(ОН)4] 4- С 02 = |
РЪ(КОз)2 4: К! = |
|
Ка48Ю4 4- КН4С1 = |
РЪ804 + , Ня804(к о н ц .) |
= |
А1С13 4- Н20 + К 2СОэ = |
РЬ(ОН)2V КаОН (конц.) = |
|
СаМ§ (СОэ)2 + Н2804 = |
РЬ(ОН)2 4- НКОэ = |
|
8п82 + НС1 = |
КаНСОэ + ... = |
и |
/ |
= СаС031 4- ... |
|
|
|
|
15.6. Для реакции |
|
\ |
2С(Т) 4“ 8Ю2(Х) 4“ 2С12(Г) *± 81С14 (г) |
4- 2СО(Г) —б |
|
напишите выражение закона действующих масс для скорости прямой и обратной реакции/а также для химического равновесия. Укажите, в каком направлении произойдет сдвиг равновесия при:
а) |
сжатии системы; |
б) нагревании системы; в) добавлении СО; |
||
г) |
добавлении 8Ю2. Изменится ли в этих случаях значение константы |
|||
равновесия? |
, . . |
- 4 |
|
|
|
15.7. Составьте уравнения термических реакций: |
|||
СаМв(СОэ)2 = |
|
,.Н2С20 4,=; СО 4* С02 4”-... |
||
Си2СОэ (ОН)2 = |
|
Са(НС03)2(Р) = |
- |
|
К2[Ое(ОН)6] = |
|
РЬ8 + 0 2 = |
|
|
С02 4- М§ = |
|
РЬО 4“ Н2 = |
|
|
С82 4- 0 2 = |
|
РЪ8 4- РЬО = РЪ 4- ... |
|
|
0 е0 2 4- С = |
|
РЬС14 = РЬС12 4- ... |
|
|
СаС03 4- С = |
|
Ре20 3 + СО ,== (3 реакции) |
||
15.8.Как осуществить следующие превращения:
а) СН4 -►С02 4 СаС03 ^ Са(НСОэ)2 -►СО^ СО [N1(СО),];
б) 81 -►К48Ю4 8Ю, 81 —►8Ю14 —►8Ю2 ~►К28Ю3;
в) РЬ - РЪ(КОэ)2 -►РЪ(ОН)2 [РЬ(ОН)4]2" -► -> РЬ(ОН)2 -> РЬО?
15.9. Составьте уравнения реакций образования всех продуктов, которые получаются при прокаливании смеси магния и песка на воздухе.
15.10. Составьте уравнения реакций:
81С14 4- А1 = |
8Ю2 4- К2СОэ = |
|
81С14 4- М§ = |
81 4- КаОН |
|
8Ю2 4- А1 = |
8Ю2 |
4*НР(Г) = |
8Ю2 4*2 п = |
8Ю2 |
4“ НР(конц.) = |
155
15.11.Объясните фразу: кремнезём сгорает во фторе. Какой химический смысл вложен в слово «сгорает»? Составьте уравнение реакции.
15.12.Составьте уравнения реакций с участием олова:
8п + НСЮ4(разб.) = |
8п + НЖ )3(разб.) = |
|
= 8пп + 1Ч20 | + ... |
8п + НЖ)3(конц.) = |
8п + НЖ )3(оч. разб.) = |
= 8п0 2| + ... |
= 8пп + ... |
15.13.Оксид олова (IV) обрабатывают атомарным водородом. Выделяется водородное соединение олова. Составьте -уравнение реакции.
15.14.Составьте уравнения реакций с участием оксидов свинца:
РЮ2 4- НЫОз + к*го2 =
(РЬ12,РЬ1У)0 4 4- НС1(конц.) =
(РЬ,2РЬ1У) 0 4 4- Н Ж )3 + К1 = Р Ю 2 4- Н 20^(конц.) =
РЮ 2 + Н Ж )3 -кМ п(Ж )3)2 =
= НМп04 + ...
РЬ02 + ИаОН +
+ |
Иа3 [Сг (ОН)б] |
= |
= |
Ыа2Сг04 + ... |
|
15.15! Оксид свинца(IV) обрабатывают концентрированной хлороводородной кислотой. Выпадает белый осадок и выделяется светло-зеленый газ с резким запахом. Составьте уравнение реакции. Опишите подобным образом реакции, где НС1(конц.) заменена на
НВг (конц.), Н1 (конц.).. * |
" |
15.16. В раствор -нитрата |
свинца (II) добавляют цинк. Что |
происходит? Дайте мотивированный ответ. Какие другие металлы можно использовать в реакции того же типа?
15.17. Составьте уравнения гидролиза: а) солей КСИ, К2С03, . КНСОэ, Ыа48Ю4, РЪ(Ж)3)2; б) бинарных соединений Ве2С, М§281,
81С14.
15.18. Назовите три самых распространенных в природе не металлических элемента. Приведите примеры природных веществ, содержащих эти элементы. Какие степени окисления характерны для
данных неметаллов?
15.19. Имеются газы: водород, хлор, хлороводород, азот, кислород, диоксид азота, диоксид углерода. Какие два газа можно определить по окраске, какой газ-по запаху, а оставшиеся газы - по тому, горят ли они сами, поддерживают ли горение или являются негорючими?
16. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА МЕТАЛЛОВ .
Положение металлов в Периодической системе элементов. Металлические свойства я-, р- и {/-элементов. Типичные металлы. Физические свойства металлов. Металлическая связь. Сплавы и их свойства.
Химические свойства металлов.. Металлы как восстановители. Оксидная пленка на металлах. Пассивация металлов.
Электрохимический ряд напряжений металлов, его использова ние. Электрохимическая коррозия металлов и ее предупреждение.
156
Общие способы получения металлов. Распространение и формы нахождения металлов в природе.
Большинство химических элементов Периодической системы Д. И. Менделеева проявляют в той или иной мере металлические свойства. Типичными металлами являются 5-элементы ' (щелочные и щелочноземельные металлы), которые характеризуются небольшим (1 - 2) числом электро нов на внешнем уровне их атомов и легкостью потери электронов, что отражают низкие значения их электроотри цательности. "
Алюминий, галлий, берилЛий, германий, олово, свинец
исурьма как /?-элементы проявляют уже амфотерные (т.е. металлические и неметаллические) свойства. Подобное пове дение характерно и для большинства ^/-элементов (элементов Б-групп Периодической системы).
По физическим свойствам все металлы-твердые вещества (кроме ртути, которая при обычных условиях жидкая), они отличаются от неметаллов особым видом связи (ме/паллическая связь). Валентные электроны слабо связаны
сконкретным атомом и внутри каждого металла существует так называемый электронный газ. Поэтому все металлы обладают высокой электропроводностью (т.е. они-провод ники в отличие от неметаллов-диэлектриков), особенно медь, серебро, золото, ртуть и алюминий; высока и теплопровод ность металлов. Отличительным свойством многих метал лов является их пластичность (ковкость), вследствие чего они могут быть прокатаны в тонкие листы (фольгу) и вытянуты в проволоку (олово, алюминий и др.), однако встречаются
идостаточно хрупкие металлы (цйнк, сурьма, висмут).
Впромышленности часто используют не чистые металлы, а их смеси, называемые сплавами. В сплаве свойства одного компонента обычно удачно дополняют свойства другбго. Так, медь обладает невысокой твердостью и малопригодна для изготовления деталей машин, сплавы же меди с цинком, называемые латунью, являются уже достаточно тверды ми и широко используются в машиностроении. Алю миний обладает хорошей пластичностью и достаточной легкостью (малой плотностью),, но слишком мягок. На его основе готовят сплав дюралюмин {дюраль), содержащий медь, магний и марганец. Дюралюмин, не теряя свойств самого алюминия, приобретает высокую твердость и по этому используется в авиационной технике. Сплавы железа
суглеродом (и добавками других металлов)-это известные
Чугун и сталь.
157
По химическим свойствам металлы в свободном виде являются восстановителями. Однако реакционная способ ность, некоторых металлов невелика из-за того, что они покрыты поверхностной оксидной пленкой, очень прочной, и устойчивой к действию таких химических реактивов, как вода, растворы кислот и щелочей. Например, свинец всегда Докрыт оксидной пленкой и для его перевода в раствор требуется не только воздействие реактива (например, раз бавленной азотной- к и с л о т ы ), н о и нагревание: Оксидная пленка на алюминии препятствует его реакции с водой, но под действием кислот и щелочей разрушается. Рыхлая оксидная пленка, образующаяся на поверхности железа во влажном воздухе,-ржавчина не мешает окислению железа.
Под действием концентрированных кислот-окислителей на некоторых металлах образуется устойчивая оксидная пленка: Это явление называется пассивацией. Так, в концен трированной серной кислоте пассивируются (и не реагируют с ней) такие металлы как Ве, В1, Со, Ре, 'М§ и N6, а в концентрированной азотной кислоте-металлы А1, Ве, В1, Со; Сг, Ре, N6, N1, РЬ-ТЪ и И.
При взаимодействии с окислителями в кислых растворах большинство металлов переходит в катионы, заряд которых различен и определяется устойчивой степенью окисления данного элемента в соединениях (Ка+, Са2+, А13+, Ре2+ и Ре3+). Восстановительная активность металлов в кислом растворе передается электрохимическим рядом напряжений:
1л, К, Са, Иа, М& А1, Мп, Сг, 2л, Ре, Сё, 8п, РЬ, Н, Си, А& Н& Р1, Аи
(см: также Приложение 4). |
* |
Чем левее расположен металл в этом ряду, тем большими |
|
восстановительными свойствами он обладает, |
т. е. легче |
окисляется и переходит в виде катиона в раствор, но зато труднее восстанавливается из катиона в свободное
.состояние.4 Так, в водном растворе протекают следующие реакции:'^
а) Ре + Си804 = Ре804 4- Си |, Ре° 4- Си24" = Ре2+ 4- Си0;
б)' 2п 4- Сё (N03)2 = 2п(Ж)з)2 + С ё|, /
2п° 4- Сё2+ = 2п2+ 4- Сё°,
а реакции между Си и СгС13 или 8п и Мп804, например, не протекают. Другими словами, из раствора соли некоторого металла он может быть, вытеснен другими металлами, стоящими левее его в ряду напряжений.
158
В ряд напряжений помещен один неметалл-водород, поскольку это позволяет определить,, будет ли данный металл реагировать с кислотами-неокислителями в водном растворе (точнее-окисляться катионами водорода Н +). Например, цинк реагирует с хлороводородной кислотой:
2п + 2НС1 = 2пС12 + Н2|,
2в° + 2Н+ = 2 в2+ + Н§,. / '
так как в ряду напряжений цинк стоит левее (до) водорода. Напротив, серебро не переводится в раствор хлороводород ной кислотой,. поскольку оно стоит в ряду напряжений правее (после) водорода. Аналогично ведут себя металлы в разбавленной серной кислоте. Металлы, стоящие в ряду напряжений после водорода, называются благородными (А§, Р1, Аи и др.). , , ,
Следует обратить внимание на то, что взаимодействие металлов с кислотами-окислителями (такими, как .азотная кислота, в которой металлом восстанавливается не ион Н +, а атом Ку, точнее-анион N0 3 ) не подчиняется ряду напряжений (Ы в нем отсутствует). Эти реакции зависят от силы восстановителя и окислителя , (у последнего . сила
больше, |
чем |
у иона Н +). Например, |
азотная кислота |
окисляет |
не |
только металлы, стоящие |
до водорода, но |
и медь, серебро, ртуть: |
|
||
А§ + 2НЖ )3(конц.) = АёЖ)3 + N02 Т + Н20.
На окисление золота и платины у азотной кислоты «силы не хватает», эти металлы переводятся в раствор более сильным окислителем - царской водкой (смесь азотной и хлороводо родной кислот): ^
Нежелательцым химическим свойством металлов явля ется их электрохимическая коррозия, т. е. активное разруше ние (окисление) металла при контакте с водой и под воз действием растворенного в ней кислорода (кислородная кор розия). Например, широко известна коррозия железных из делий в воде:
Ре° - 2е- = Ре2+, ■
. 0§ 4- 2Н20 4- Ле~ = 40Н " (рН ^7).
Железо окисляется до катионов Ре2+, а кислород восста навливается до ионов ОН“, далее в растворе между ними протекают химические реакции, приводящие к образованию твердых рыхлых гидроксидов и оксидов железа (ржавчина) и железо рассыпается в порошок.
159