Студопедия

КАТЕГОРИИ:


Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)

Тема 6. Станум, плюмбум та їх сполуки




Контрольні запитання та задачі

1. Визначити, яка з наведених солей більш гідролізована (у розчинах однакової концентрації) натрій карбонат чи натрій силікат, якщо константа дисоціації карбонової кислоти дорівнює, а константа дисоціації силікатної кислоти .Закінчити рівняння реакцій:

а) ж)

б) з)

в) к)

г) л)

д) м)

2. Обчисліти концентрації йонів водню та рН 0,1 М розчину ціановодневої кислоти .

3. З позиції методу ВЗ пояснити механізм утворення хімічного зв’язку в молекулі і .

 

 

 

Основні теоретичні положення

 

Германій, станум, плюмбум — належать до малопоширених елементів. Найважливішими мінералами Стануму і Плюмбуму є SnO2 — олов'яний камінь (каситерит) та PbS — свинцевий блиск (галеніт).

Германій добувають відновленням оксиду германію (ІV) воднем при температурі 800 – 1000 °С:

GеO2 + 2Н2 = Gе + 2Н2O.

Для добування олова і свинцю (простих речовин стануму і плюмбуму) спочатку збагачують руду методом флотації. Олово добувають за реакцією:

SnO2 + 2С = Sn + 2СО↑.

Під час добування свинцю спочатку випалюють його сульфід:

2PbS + 3О2 = 2РbО + 2SO2.

Оксид плюмбуму (ІІ), що утворився, відновлюють оксидом карбону (ІІ), що є продуктом неповного окиснення коксу:

РbО + CO = Pb + СО2.

Германій – це крихка речовина сріблясто-сірого кольору, схожа на метал.

Олово – сріблясто-білий легкоплавкий метал. За звичайних умов існує у вигляді стабільної β-модифікації (біле олово), яке за низької температури поступово переходить у алмазоподібну α-модифікацію (сіре олово). Перехід β-Sn → α-Sn прискорюється у присутності деякої кількості α-Sn, частинки якого діють як центри кристалізації. Протягом цього переходу метал перетворюється на сірий порошок із значним збільшенням питомого об’єму. Олов’яні вироби при цьому практично розсипаються. Це явище здобуло назву «олов’яної чуми».

Чистий свинець—це голубувато-білий метал з характерною для металів кубічною гранецентрованою структурою.

Зміна структури простих речовин у ряду Ge — Sn— Pb відповідає зміні їхніх фізичних властивостей. Ge і α-Sn — напівпровідники, a β-Sn і Pb — метали.

Посилення металічних властивостей у ряду Ge — Sn — Pb зумовлює також зміну хімічних властивостей цих елементів. Найвищий ступінь окиснення елементів Ge, Sn, Pb дорівнює +4.

Із збільшенням протонного числа елемента зростає стабільність елементів зі ступенем окиснення +2.

Отже, для германію й стануму характернішим є ступінь окиснення +4, а для плюмбуму — +2. Саме цим можна пояснити той факт, що сполуки германію (ІІ) і стануму(ІІ) — сильні відновники, а сполуки плюмбуму (ІV) — сильні окисники.



За звичайних умов усі три речовини стійкі по відношенню до води та повітря. На поверхні свинцю знаходиться матова оксидна плівка, яка захищає його від подальшого окиснення.

Германій і олово при підвищеній температурі окислюються киснем до вищих оксидів:

Ge + O2 = GeO2;

Sn + O2 = SnO2.

У цих умовах свинець окислюється до оксиду плюмбуму (ІІ):

2Pb + O2 = 2PbO.

В електрохімічному ряді напруг германій розміщений за воднем, тому з кислотами-неокисниками не взаємодіє. Олово і свинець розміщені безпосередньо перед воднем, тому олово повільно розчиняється в розведеній НСl:

Sn + 2HC1 = SnCl2 + H2↑.

З концентрованою НСl воно реагує легко:

Sn + 4HC1 = H2[SnCl4]+ H2↑.

Свинець у розведених хлорид ній і сульфатній кислотах практично не розчиняється внаслідок утворення на його поверхні малорозчинних PbCl2 і PbSO4. Як і олово, свинець краще розчиняється у концентрованій хлорид ній кислоті, оскільки при цьому утворюється розчинна у воді комплексна сполука:

Pb + 4HC1 = H2[PbCl4]+ H2↑.

Розведена і концентрована нітратна кислота по-різному діє на германій, олово і свинець. У розведеній HNO3 олово, утворюючи нітрат стану му (ІІ), виявляє металічні властивості:

3Sn + 8HNO3 = 3Sn(NO3)2 + 2NO↑ + 4H2O.

Свинець взаємодіє з HNO3 будь-якої концентрації як метал, і утворює внаслідок реакції сіль Pb(NO3)2:

3Pb + 8HNO3(р.) = 3Pb(NO3)2 + 2NO↑ + 4H2O.

Посилення металічних властивостей у ряду Ge — Sn — Pb виявляється під час взаємодії цих речовин з концентрованою нітратною кислотою:

Ge + 4HNO3 = GeO2 + 4NO2↑ + 2H2O;

Sn + 4HNO3 = H2SnO3 + 4NO2↑ + H2O; (H2SnO3 - β-станатна кислота)

Pb + 4HNO3 = Pb(NO3)2 + 2NO2↑ + 2H2O.

Концентрована сульфатна кислота окиснює Ge до GeO2:

Ge + 2H2SO4(к.) GeO2 + 2SO2↑ + 2H2O.

Олово в концентрованій H2SO4 утворює:

Sn + 4 H2SO4(к.) Sn(SO4)2 + 2SO2↑ + 4H2O.

Свинець в концентрованій H2SO4 розчиняється з утворенням розчинної кислої солі:

Pb + 3 H2SO4(к.) = Pb(НSO4)2 + SO2↑ + 2H2O.

Концентровані луги здатні розчиняти олово з утворенням станітів і виділенням водню:

Sn + 2NaOH = Na2SnO2 + Н2↑.

У водних розчинах станіти існують в гідратованій формі Na2[Sn(OH)4].

Свинець у лугах розчиняється повільно; інтенсивніше відбувається розчинення в розбавлених розчинах лугів за підвищеної температури. У цьому разі утворюються гідроксоплюмбіти:

Рb + 2КОН + 2Н2О = К2[Рb(ОН)4] + Н2↑.

Германій розчиняється в розчинах лугів за наявності окисників з утворенням германатів — солей германатної кислоти:

Ge + 2КОН + 2Н2О2 = K2[Ge(OH)6].

За хімічними властивостями германій, олово, свинець переважно є металами. Проте з активними металами вони взаємодіють подібно до силіцію, утворюючи германіди, станіди та плюмбіди.

Якщо на германіди, станіди, плюмбіди подіяти кислотою-неокисником, то можна добути газоподібні сполуки, подібні до силанів. Так, германоводень, або герман, GeH4 можна добути за реакцією:

Mg2Ge + 4НСl = GeH4↑+ 2MgCl2.

Одночасно з GeH4 утворюються дигерман Ge2H6 та тригерман Ge3H8.

Станан SnH4 — газ, малостійка сполука. Ще менш стійким є плюмбан РbН4, який не вдалося виділити у вигляді індивідуальної речовини, а можна тільки довести, що РbН4 утворюється під час деяких реакцій.

Олово і германій за звичайних умов стійкі проти дії кисню і добре зберігаються на повітрі. Тому олово використовують для покриття заліза.

Для елементів підгрупи германію відомі оксиди типу ЕО, ЕО2. При нагріванні простих речовин на повітрі утворюються оксиди германію (ІV) і стануму (ІV) - GеО2 і SnO2, та оксид плюмбуму (ІІ) – PbO.

Оксиди GеО і SnO менш стабільні крім PbO. Плюмбум утворює PbO2, Pb2O3 і Pb3O4 (сурик), який є сіллю ортоплюмбатної кислоти Pb2(PbO4)

Оксид плюмбуму (ІV) одержують розкладанням сурику (Pb3O4) у нітратній кислоті або окисненням солей (ІІ) сильними окисниками (Сl2, СаСlО2):

Рb3О4 + 4HNO3 = РbО2↓ + 2Pb(NO3)2 + 2Н2О.

Рb(СН3СОО)2 + СаОС12 + Н2О = РbО2↓ + СаС12 + 2СН3СООН.

Усі оксиди елементів підгрупи Германію малорозчинні у воді, тому відповідні їм гідроксиди можна одержати непрямим шляхом. Оксиди у нижчому ступені окиснення амфотерні, хоча легше взаємодіють з кислотами, що свідчить про перевагу їх основного характеру:

SnО + HС1 = SnС12 + H2O,

PbО + H2SO4 = PbSO4 + H2O.

Ці оксиди також розчиняються у водних розчинах лугів:

PbО + 2КОН + H2O = К2[Pb(OH)4].

Гідроксиди германію, стануму та плюмбуму у ступені окиснення +2 одержують дією розведених лугів на відповідні водорозчинні солі:

SnС12 + 2NаОН = Sn(ОН)2↓ + 2NаС1,

Pb(NO3)2 + 2NаОН = Pb(ОН)2↓ + 2NаNO3.

Гідроксиди Е(ОН)2 амфотерні. У Gе(ОН)2 переважають кислотні властивості, у Pb(ОН)2 – основні, він розчиняється в кислотах, з утворенням солей плюмбуму (ІІ) та тільки в концентрованих розчинах лугів, з утворенням гідроксоплюмбітів.

Pb(ОН)2 + 2HС1 = PbС12 + H2O,

2Pb(ОН)2 + 2NаОН = Nа2[Pb(OH)4].

З оксидів і гідроксидів германію, стануму і плюмбуму можна добути солі, діючи на них кислотами: у кислому середовищі найлегше утворюються солі двовалентних металів.

Солі Германію (ІІ), Стануму (ІІ) - дуже сильні відновники. Так, солі стануму (ІІ) в лужному середовищі здатні відновлювати бісмут до вільного металу:

 

2Bi+3(NO3)3 + 3Sn+2(NO3)2 + 18NaOH = 2Ві°↓ + 3Na2[Sn+4(OH)6] + 12NaNO3.

 

Ця реакція використовується в аналітичній хімії для якісного виявлення бісмуту і солей стануму (ІІ).

Солі Стануму (ІІ) є сильними відновниками також і в кислому середовищі. Так SnС12 здатний відновлювати солі Мангану, Хрому, Ванадію:

3Sn+2С12 + 14HС1 + К2Сr2+6О7 = 3Sn+4Сl4 + 2Сr+3Сl3 + 2КСl + 7H2O.

SnС12 – один із найпоширеніших у неорганічній та органічній хімії відновників.

GеО2, SnO2, PbO2 - амфотерні оксиди, в яких переважають кислотні властивості. Вони взаємодіють з лугами з утворенням відповідно гідроксогерманатів, гідроксостанатів і гідроксоплюмбатів:

GeO2 + 2КОН + 2Н2О = K2[Ge(OH)6].

Оксидам ЕО2 відповідають дуже слабкі кислоти — германатна, станатна (олов'яна) і плюмбатна. Сполуки ЕО2, що осідають з водних розчинів, завжди містять деяку кількість зв’язаної води, тому їхні формули можна записати ЕО2·хH2O.

Гідратований оксид SnO2·xН2О існує в α- і β-формах. α-станатна кислота осаджується під дією лугів на розчини солей стануму (ІV):

SnCl4 + 4NH4OH = H2SnО3↓ + 4NH4C1 + H2O,

а β-станатна кислота — під дією концентрованої нітратної кислоти на олово:

Sn + 4НNO3(конц.) = H2SnО3 + 4NO2 + H2O.

α-станатна кислота розчиняється в кислотах і лугах:

H2SnО3 + 4НС1 = SnCl4 + 3H2O;

H2SnО3 + 2NaOH + H2O = Na2[Sn(OH)6].

β-станатна кислота не розчиняється ні в кислотах, ні в лугах. Така відмінність пояснюється тим, що β-станатна кислота має більші часточки. З часом осад α-станатної кислоти поступово перетворюється на β-станатну кислоту.

PbO2 є сильним окисником, оскільки Плюмбум стійкіший у ступені окиснення +2, тому він здатний окислювати йони Мn+2 до МnО4-:

2Mn(NO3)2 + 5РbО2 + 6HNO3 = 2HMnO4 + 5Pb(NO3)2 + 2H2O.

При дії концентрованої НСl на PbO2 утворюється PbСl4 – жовта важка рідина, яка легко розкладається на PbСl2 і Сl2:

Pb+4O2 + 4НСl-1 = Pb+2Сl2 + Сl2° +2H2O.

 

Лабораторна робота

 

Дослід 1. Дія на олово і свинец кислот (під тягою).

У три пробірки налити 1-2 мл концентрованих кислот: хлоридної, сульфатної і нітратної. У кожну пробірку вмістити по шматочку олова і спостерігати за дією кислот без нагрівання і під час нагрівання.

Повторити дослід, замінивши олово на свинець. Записати відповідні рівняння реакцій.

Дослід 2. Одержання і властивості гідроксидів стануму (II) і плюмбуму (II).

У дві пробірки налити по 3-4 краплі розчину і краплями та з перемішуванням додати розчин до утворення білого осаду. Потім в одну пробірку додати 2-3 краплі розчину хлоридної кислоти, у другу – надлишок 30% розчину натрій гідроксиду до повного розчинення осадів.

Аналогічно виконати дослід з розчином . Подкислити розчин не хлоридною, а нітратною кислотою (чому?).

Написати рівняння відповідних реакцій. Зробити висновки про амфотерність добутих гідроксидів. У якого із гідроксидів чи більш виражені амфотерні властивості?

Дослід 3. Відновні властивості та .

а). До розчину тетрагідростанат (II) натрію, одержаного у досліді 2 додати по краплям до утворення чорного осаду. Написати рівняння реакції.

б). У пробірку налити 3-4 краплі , додати 5-6 крапель і прокип’ятити розчин. Утворюється бурий осад . Написати рівняння реакції.

Дослід 4. Окислювальні властивості оксиду свинцю (IV).

У суху пробірку внести 1 мікрошпатель діоксиду свинцю, 1 мл сульфатної кислоти і додати 4-5 крапель калій йодиду. Пробірку нагріти, дати відстоятися осаду і визначити колір розчину. Написати рівняння реакції.





Дата добавления: 2014-10-31; Просмотров: 522; Нарушение авторских прав?;


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



ПОИСК ПО САЙТУ:





studopedia.su - Студопедия (2013 - 2017) год. Не является автором материалов, а предоставляет студентам возможность бесплатного обучения и использования! Последнее добавление ip: 54.225.16.10
Генерация страницы за: 0.024 сек.