Алюминий

Бор, галлий, индий и таллий

Тестовый контроль по теме d-металлы

Решение

Решение

φ ⁰Fe³⁺/Fe²⁺=+0,77 B; φ⁰NO₂^-/NO =+0,99 B.

Так как φ⁰NO₂^-/NO > φ ⁰Fe³⁺/Fe^2+, то окислитель NO₂^-,а восстановитель Fe²⁺.

Е_р-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?

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).

1. ПИРИТ ЖЕЛЕЗА (П) ИМЕЕТ ФОРМУЛУ:

1) FeSO₄

2) Fe₂S

3) FeS₂

4) FeO

Правильный ответ: 3)

2. ВЫСШУЮ СТЕПЕНЬ ОКИСЛЕНИЯ МАРГАНЕЦ ПРОЯВЛЯЕТ В:

1) К₂MnO₄

2) MnSO₄

3) KМnO₄

4) MnO₂

Правильный ответ: 3)

3. РЕАКЦИЯ ГИДРОЛИЗА ПО ПЕРВОЙ СТУПЕНИ FeCI₃:

1) FeОНС1₂

2) Fe(ОН)₂С1

3) Fe(ОН)₃

4) не гидролизуется

Правильный ответ: 1)

4. СОКРАЩЕННОЕ ИОННОЕ УРАВНЕНИЕ FE²⁺ + 2ОН^-→ FE(ОН)₂ СООТВЕТСТВУЕТ ВЗАИМОДЕЙСТВИЮ:

1) FeSO₄ и КОН

2) FeS и КОН

3) FeС1₂ и NaOH

4) Fe(NO₃)₂ и А1(ОН)₃

Правильный ответ1)

5. ИОН CU²⁺ ИМЕЕТ ЭЛЕКТРОННУЮ ФОРМУЛУ:

1) 3 d⁹4S²

2) 3d¹⁰4S¹4P⁰

3) 3d⁹4S⁰4P⁰

4) 3d¹⁰4S⁰

Правильный ответ: 3)

6. К.Ч. Fe²⁺ В ГЕМОГЛОБИНЕ

1) +2

2) +3

3) 4

4)6

Правильный ответ: 4)

7. КАКОМУ ИОНУ СООТВЕТСТВУЕТ ФОРМУЛА: 1S²2S²2P⁶3S²3P⁶3d⁶

1) As⁵⁺

2) Ca²⁺

3) Fe²⁺

4) Br^-3

Правильный ответ:3)

8. УКАЖИТЕ СУММУ КОЭФФИЦИЕНТОВ ПЕРЕД ФОРМУЛАМИ, ВСЕХ ВЕЩЕСТВ В ОВР, ПРОТЕКАЮЩЕЙ ПО РЕАКЦИИ:

KМnO₄ + SO₂ + Н₂О→ K₂SO₄+ MnSO₄+ H₂SO₄

1) 10

2) 12

3) 14

4)13

Правильный ответ:3)

9. УКАЗАТЬ СТЕПЕНЬ ОКИСЛЕНИЯ ЦИНКА В К₂ [Zn(OH)₄]:

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- 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.

Хотя алюминий наиболее распространенный в земной коре металл, и з руды его выделили примерно 150 лет назад, он был большой редкостью и был дороже золота. Издавна известны два соединения - прекрасные кристаллы, которые химики назвали квасцами – сульфат А1- калия. Другое соединение с основными свойствами назвали глинозем.

Дэви пытался в 1807 г получить А1 электролизером, он потерпел неудачу. Впервые А1 был получен в 1860 г. Смесь оксида А1, древесного угля и поваренной соли Девиль (франц. химик) нагрел в токе хлора. В результате получилось соединение Na₃AICI₆ – гексахлоралюминат натрия. Далее это соединение Девиль сплавил с избытком натрия, получил расплавленный алюминий (очень мало). В 1886 г американский студент (ему было 21 год) получил электролизом чистый алюминий. Производство алюминия требует больших затрат электроэнергии. Для получения 1 тонны алюминия необходимо примерно 150000 кВт/час, а расход графитовых электродов составляет примерно 0,7 т.

Применение. Плотность алюминия небольшая, он не коррозирует. Будучи совершенно нетоксичным, он представляет собой идеальный вариант для упаковки пищевых продуктов. Самолетостроение и автомобильная промышленность использует алюминий в больших количествах.

Алюминий хорошо проводит теплоту. Обладая хорошей теплопроводностью используется в качестве термоизолятора. В качестве теплопроводника его применяют для изготовления кастрюль и кулинарной фольги. Алюминий отражает радиационное тепло (т. е. инфракрасные лучи). Преждевременно родившихся детей иногда заворачивают в алюминиевую фольгу, которая сохраняет теплоту, отражая теплоизлучение тела. Пожарные США используют костюмы, покрытые алюминием для отражения теплового излучения. Полированный алюминий используют в рефракторах автомобильных фар.

Алюминий хорошо проводит электричество и заменяет медь в электрических проводах. Мачты высоковольтных линий электропередач должны располагать, в случае алюминиевых проводов на больших расстояниях друг от друга, чем в случае медных. Так алюминий значительно легче. Чистый алюминий слишком мягок и поэтому используют его сплав (А1, Mg) или (А1, Mg, Cu), например в самолетах и кораблестроении. Все большее и большее число деталей машин делают из алюминия.

Алюминиевой рудой получают боксит AI₂O₃·2H₂O, который в качестве примесей содержит диоксид кремния и оксид железа (Ш). Их отделяют. Температура плавления AI₂O₃ 2050⁰С, поэтому для снижения температуры добавляют криолит Na₃AIF₆ и СаF₂.

Электронные процессы:

AI₂O₃ ↔ AI³⁺ +AIO₃^3-

Катод: AI³⁺ + 3е → AI⁰

Анод: 4 AIO₃^3—12е→ 2 AI₂O₃ + 2О₂

Химические свойства металла и иона AI³⁺

Чистая поверхность алюминия немедленно реагирует с влагой воздуха, образуя рыхлый налет гидроксида алюминия (О₂ удалить и добавить HgCI₂).

AI непосредственно реагирует с неметаллами: О₂, S, N, C (t) и галогенами, образуя соединения: AI₂O₃, A1₂S₃, A1N, A1₄C_3, A1HaI₃.

Из-за большой электроположительности алюминий используют для выделения других металлов (например, хрома) из их оксидов (алюмотермия).

С оксидами металлов: 2 AI+ Cr₂O₃ → 2 Cr + AI₂O₃

HNO₃ пассивирует алюминий, увеличивая толщину оксидной пленки.

HCI, H₂SO₄ (довольно концентрированные) реагируют с алюминием, давая соли:

2 AI + 6НС1 → 2 A1₂(SO₄)(водн) +3 SO₂(г) +6Н₂О (ж)

Щелочи реагируют с алюминием, выделяя водород и образуя алюминат:

2 AI + 2ОН ^- (водн) +6 Н₂О (ж) →2 AI(ОН)₄^- + 3Н₂(г)

Реакция начинается медленно и ускоряется по мере разрушения защитной пленки.

Ион А1³⁺ способен поляризовать электронную оболочку аниона, образуя ковалентную связь. AIF₃ – ионное соединение.

AIС1₃, AIBr₃, ALI₃ – ковалентные полярные связи.

В водном растворе ион А1³⁺ стабилизирован координированными молекулами воды и существует в виде гексаакваалюминий – иона [AI(Н₂О)₆]³⁺.

Молекулы воды, являются растворителем (вода амфотерна), в данном случае она выступает как основание:

[AI(Н₂О)₆]³⁺ + Н₂О↔[AI(ОН) (Н₂О)₅]²⁺ +Н₃О⁺

[AI(ОН) (Н₂О)₅]²⁺+ Н₂О↔[AI(ОН)₂ (Н₂О)₄]⁺ +Н₃О⁺

Т.е. образуются ионы оксония, и раствор становится кислым (как в гидролизе). В присутствии более сильных оснований (например, ОН ^-, СО₃^2-, S^2-) ионы Н₃О⁺ удаляются и равновесие смещеется вправо. Сильные основания могут также удалить третий протон:

[AI(ОН)₂ (Н₂О)₄]⁺ + ОН^-↔[AI(ОН)₃ (Н₂О)₃]_(тв)

Образуется осадок гидратированного гидроксида алюминия. Если добавляется избыток гидроксид-ионов, протоны «отрываются» от осадка:

[AI(ОН)₃ (Н₂О)₃]_(тв)+ОН^--↔[AI(ОН)₄ (Н₂О)₂]_(водн)+Н₂О

При добавлении кислоты этот комплекс разрушается и выпадает осадок гидроксида алюминия.

А1³⁺ из-за большого заряда является хорошим коагулирующим агентом. Ионы адсорбируются на поверхности отрицательно заряженных коллоидных частиц. Поверхностный заряд уменьшается, и они слипаются, образуя осадок. Поэтому сульфат алюминия используют в установках по очистке воды для удаления коллоидных частиц органических веществ. АI, AI₂O₃, AI(ОН)₃ все амфотерны, т.е. реагируют и с кислотами и с основаниями.

Дата добавления: 2014-10-31