химия Вайс 2. В. Ф. ВойноЯсенецкого Министерства здравоохранения России Кафедра биохимии с курсами медицинской, фармацевтической и токсикологической химии Вайс Е. Ф., Салмина А. Б. Общая и неорганическая химия Учебное пособие
 Скачать 1.22 Mb.
|
|
Оксиды и гидроксиды Оксиды – нерастворимы, имеют черный или другой цвет, связи ковалентны. За исключением (Ag, Au) переходные металлы реагируют с кислородом, образуя оксиды. Основность В с.о. +2, основность оксидов увеличивается. При движении слева направо по ряду. Для любого металла основность оксидов уменьшается с увеличением с.о. Ме в соединении. Гидроксиды осаждают из содержащих ионы металлов растворов, добавлением гидроксид-ионов. Цвет образующегося осадка часто используют для идентификации присутствующего металла. Все осадки гелеобразны вследствие гидратации и обладают основными свойствами. Некоторые амфотерны, а некоторые образуют растворимые комплексы с аммиаком: Cr3+ Cr OH)3 ↓ зеленый цвет Mn2+ Mn (OH)2↓ бежевый цвет Fe2+ Fe (OH)2↓ зеленый цвет Fe3+ Fe (OH)3↓ ржавый цвет Со2+ Со(ОН)2↓ розовый цвет кобальтит ион Со(NH3)62+ Ni2+ Ni (OH)2↓ зеленый цвет Ni(NH3)42+ Cu2+ Cu (OH)2↓ голубой цвет Cu(NH3)42+ Zn2+ Zn (OH)2↓ бесцветный Zn(OH)42- Zn(NH3)42+ В высших степенях окисления переходные металлы существуют в виде анионов кислотосодержащих кислот МеО43- и МеО42-, наиболее важными являются: ванадат – ион V3O9; Хромат ион CrO42-; Дихромат ион Cr2O72-; Перманганат ион MnO4-; Манганат ион MnO42-; Соли натрия икалия и этих анионов растворимы в воде и являются сильными окислителями и их используют в титриметрическом анализе. Хроматы Хромат ион образуется при нагревании солей хрома с пероксидами в щелочном растворе. 2Cr3+ + 4 OH- + 3 O22- → 2 Cr2O72- + 2H2O Растворы Cr3+- фиолетово-голубого цвета, а CrO42—желтый, в кислых растворах желтый хромат-ион переходит в оранжевый дихромат – ион. 2 CrO42-желт+2Н+ → 2 Cr2O72-оранж+ Н2О Хромат калия используют как индикатор при титровании солей серебра. Дихромат калия применяют как окислитель в титрометрическом анализе. Cr2O72-+ 14 Н+ + 6е →2Сr3+ + 7H2O E0 = 1,33 B Манганаты и перманганаты Получение К2 MnO4 – манганат калия это твердое вещество зеленого цвета образуется при сплавлении диоксида Mn с гидроксидом калия и окислителями, например, хлоратом или нитратом калия: 3MnO2(тв) + 6КОН (тв) + KCIO3→ 3 К2 MnO4(тв)+3H2O +KCI Манганаты диспропорционируют, образуя перманганаты. Манганат-ион MnO42- диспропорционирует в кислых растворах на перманганат-ион и диоксид марганца: 3MnO42-(водн) + 4Н+(водн) 2 MnO4-(водн) +MnO2(тв)+2Н2О темно-зел. пурпурный черный Подкисленный раствор КMnO4 широко используется в качестве окислителя при титриметрическом анализе: MnO4-(водн) +8Н+ +5е↔Mn2+ +4H2O E0 Растворы КMnO4 хранят в темных бутылях, так как под действием света он медленно окисляет воду до кислорода. Подкисленный раствор перманганата калия используют в титриметрическом анализе при определении солей железа (П), пероксида водорода, оксалатов. Качественные реакции на ионы некоторых металлов Ионы Ва2+ Ва2+ + SO42-→ Ва SO4↓- белый осадок, который нерастворим ни в воде, ни в кислотах, ни в щелочах. Этой же реакцией распознают соли серной кислоты, т.е. ион SO42-. Ионы Fe3+ а) 4 FeCI3 + 3K4[Fe(NC)6] → Fe4[Fe(NC)6]3↓ +12KCI 4Fe3+ + 3[Fe(NC)6]4- → Fe4[Fe(NC)6]3↓ Образуется темно-синий осадок «берлинской лазури» состава Fe4[Fe(NC)6]3↓ или КFe[Fe(NC)6] в зависимости от концентраций растворов. б) FeCI3 + 6 КNCS → K3[Fe(NCS)6] + 3KCI р-р кроваво-красный цвет Ионы Fe2+: 3FeCI2+2К3[Fe(NC)6] → Fe3[Fe(NC)6]2↓ +6KCI 3Fe2+ + 2[Fe(NC)6]3- → Fe3[Fe(NC)6]2↓ Образуется синий осадок «турнбулевой сини» Ионы Ag+: AgNO3 + HCI → AgCI↓+ HNO3 Ag+ + CI- → AgCI↓ Образуется белый осадок AgCI↓, нерастворимый в кислотах, но растворим в растворе аммиака AgCI +2NH3→ [Ag(NH3)2]CI Ионы Cu2+:
2CuSO4 + K4[Fe(NC)6] → Cu2[Fe(NC)6]↓+ 2 K2SO4 2Cu2+ + [Fe(NC)6]4-→ Cu2[Fe(NC)6]↓ Образует вишневый осадок. Рассмотрим химические свойства некоторых металлов Химия железа При нагревании Fe реагирует с неметаллами: О2, N2, Hal, C, S. Оно реагирует с водой и воздухом, образуя ржавчину Fe2O3·H2O: с водяным паром в результате реакции получается оксид Fe (П,Ш), Fe3O4: 3Fe(тв) +4Н2О (г) →4Н2(г) + Fe3O4(тв) Оксиды также получаются при нагревании Fe на воздухе. Железо реагирует с разбавленными растворами H2SO4 и НСI, образуя соли Fe2+ и водород. С разбавленной азотной кислотой железо образует нитрат железа (Ш) и NO. Концентрированная азотная кислота пассивирует Fe. Медь. Медь – малоактивный металл. Основными рудами являются: медный колчедан CuFeS2 и медный блеск CuS. Руду прокаливают с кремнеземом в присутствии воздуха. При этом получается сульфид меди и силикат железа: 2CuFeS2(тв) + 4О2 + 2SiO2(тв) →Cu2S(тв)+2FeSiO3(тв) +3SiO2(тв) Полученный сульфид Cu2S переводят в металлическую медь прокаливанием в печи: Cu2S (тв) + О2 (г) → 2Cu(тв) + SO2(г) Медь очищают электролизом. Из меди, обладающей хорошей теплопроводностью, изготавливают кухонную посуду. Высокая электропроводность меди делает ее исключительно превосходным материалом для изготовления электрических проводов и кабелей. Медь устойчива к коррозии и из нее изготавливают детали водяных насосов. Широкое применение нашли сплавы меди: (Cu, Zn), бронза (Cu,Sn), сплав для чеканки монет (Cu,Ni). Химические свойства меди Медь реагирует с О2, S, На1 и кислотами окислителями. Соединения меди Cu2O (кр) Получение Восстановление Cu2+ в щелочном растворе альдегидом или SO2 2 Cu2+(водн) + 2ОН - (водн) +2е →Cu2O(тв) +Н2О (ж) Cu2O:
CuO: Оксид меди (П) – черного цвета
Цинк Цинк выделяют из цинковой обманки или карбоната Zn. Zn и Zn2+ имеют заполненную d-орбиталь, поэтому его соединения бесцветны. Неспособность d-электронов принимать участие в металлической связи определяет низкие по сравнению с другими переходными металлами температуры кипения и плавления цинка. Zn похож на переходные металлы по своей способности к комплексообразованию иона Zn (П) - [Zn (Н2О)6]2-. Он также взаимодействует с щелочами, образуя соли тетрагидроксоцинкат иона - [Zn(ОН)4]2-, выделяя при этом водород: Zn (тв) + 2ОН-(водн) + 2Н2О (ж) → [ Zn (ОН)4]2-(водн) + Н2(г) Zn используют в качестве гальванического покрытия железа и стали, а также при выплавки бронзы (Cu, Zn). Оксид ZnО (бел.) Получение, некоторые свойства. Получают прокаливанием ZnСО3, Zn(NO3)2 или Zn(ОН)2. Амфотерен. При нагревании желтеет, теряя некоторое количество кислорода, который при охлаждении присоединяется обратно; образование вакансий в кристаллической решетке приводит в этом и в некоторых других случаях к появлению окраски; Гидроксид Zn(ОН)2 - добавление ОН - (водн) к растворам солей сопровождается появлением желеобразного осадка: амфотерен. Хлорид цинка ZnCI2·2H2O Действием соляной кислоты на Zn, ZnО или ZnСО3; попытки получить бесцветные соли из кристаллогидрата приводит к образованию Zn(ОН)С1; Добавление НСО3-(водн) к раствору солей Zn2+ ведет к осаждению основного карбоната [ZnСО3·2 Zn(ОН)2]. Задачи с решениями Задача 1. Концентрированные растворы KMnO4 вызывают ожоги слизистой оболочки полости рта, пищевода, желудка. В качестве «противоядия» при таких ожогах используют раствор, в 1 л которого содержится 50 мл 3%-ного раствора пероксида водорода и 100 мл столового уксуса (3%-ный водный раствор уксусной кислоты). Рассчитайте объем газа (н.у.), который выделяется при обработке 1,58 г KMnO4 избытком такого раствора. Решение 2 KMnO4 + 5Н2О2 + 6 СН3СООН= 2Mn(СН3СОО)2 +5О2↑ + 2 СН3СООК +8Н2О Ионы Mn2+ менее опасны в сравнении с ионами MnO4-. 2. По уравнению: ν (О2)=2,5· ν (KMnO4), где ν (KMnO4)= m (KMnO4)/ М (KMnO4)= 1,58 г / 158 г/моль =0,01 моль ν (О2)= 2,5·0,01 =0,025 моль; 3. V (O2) = Vm· ν (О2) =22, 4 /моль· 0,025 моль= 0, 56 л Ответ: V (O2) (н.у.) = 0, 56 л. Задача 2. Допустимо ли одновременное введение внутрь больному FeSO4 и NaNO3, учитывая, что среда в желудке кислая? Решение φ 0Fe3+/Fe2+=+0,77 B; φ0NO2-/NO =+0,99 B. Так как φ0NO2-/NO > φ 0Fe3+/Fe2+, то окислитель NO2-,а восстановитель Fe2+. Ер-ции= 0,99-0,77 =0,22 В 2FeSO4 + 2NaNO2+ 2 H2SO4→ Fe2 (SO4)3 + 2NO +Na2SO4+2H2O$ 2Fe2+ -2e →2Fe3+ │1 NO2- + 2H+ + 1e → NO +H2 O │2 ------------------------------------------------- 2Fe2++2 NO2- + 4H+→2Fe3+ + 2 NO +2H2O Ответ: FeSO4 и Na NO2 в кислой среде взаимодействуют, поэтому их одновременное введение недопустимо. Задача 3. Железную пластинку массой 5,2 г выдерживали в растворе, содержащем 1,6 г CuSO4. Чему стала равна масса пластинки после окончания реакции? Решение Согласно положению в ряду напряжений железо вытесняет медь из раствора соли: Fe + CuSO4 →Cu↓+ FeSO4 M (CuSO4) = 160 г/моль Количество меди, выделившейся на железной пластинке равно: ν (Cu)= ν CuSO4=m (CuSO4) / M (CuSO4) =1,6/ 160 = 0,01моль ν Fe= m (Fe) / А (Fe)= 5,2 /56 =0,093 моль CuSO4 находится в недостатке по уравнению реакции ν Fe = ν Cu, следовательно в реакцию вступило 0, 01 моль Fe и образовалось 0, 01 моль Cu. Масса пластинки после реакции равна: m =5, 2 + m (Cu) - m (Fe)=5,2 +0,01·64 – 0,01·56 = 5,28 (г) Ответ: масса пластинки равна 5,28 (г). Тестовый контроль по теме d-металлы
1) FeSO4 2) Fe2S 3) FeS2 4) FeO Правильный ответ: 3)
1) К2MnO4 2) MnSO4 3) KМnO4 4) MnO2 Правильный ответ: 3)
1) FeОНС12 2) Fe(ОН)2С1 3) Fe(ОН)3 4) не гидролизуется Правильный ответ: 1)
1) FeSO4 и КОН 2) FeS и КОН 3) FeС12 и NaOH 4) Fe(NO3)2 и А1(ОН)3 Правильный ответ1)
1) 3 d94S2 2) 3d104S14P0 3) 3d94S04P0 4) 3d104S0 Правильный ответ: 3)
1) +2 2) +3 3) 4 4) 6 Правильный ответ: 4)
1) As5+ 2) Ca2+ 3) Fe2+ 4) Br-3 Правильный ответ:3)
KМnO4 + SO2 + Н2О→ K2SO4+ MnSO4+ H2SO4 1) 10 2) 12 3) 14 4)13 Правильный ответ:3)
1) 0 2) +2 3) -2 4) +4 Правильный ответ: 2) 10. ИОН Mn7+ В ПРИСУТСТВИИ ОКИСЛИТЕЛЯ В КИСЛОЙ СРЕДЕ ОКРАШИВАЕТСЯ В: 1) бурый цвет 2) зеленый цвет 3) малиновый 4) образует осадок Правильный ответ: 3) 3.11. Р – элементы Ш А группа элементов. Кроме бора, все элементы группы – металлы, образующие ионные соединения, теряя S- и Р- электроны, атомы превращаются в ионы Ме3+. После гибридизации образуют ковалентные связи типа sp2, sp3. А1 – один из важнейших металлов. Бор, галлий, индий и таллий Бор- неметалл, плохо проводит электрический ток. Его получают из боратов, из буры. Бор применяют в качестве поглотителя нейтронов в ядерных реакторах и при выплавке сталей. Он является активным элементом, легко реагирует с кислородом, галогенами и другими металлами, образуя ковалентные соединения. Ga, In, Ti – металлы, похожие на алюминий. |