Общие свойства металлов

Пример 1. К какому классу соединений относятся вещества, получаемые при действии избытка раствора аммиака на растворы AgNO₃, Hg(NO₃)₂, Zn(NO₃)₂?

Составьте молекулярные и ионные уравнения реакций.

Решение. При действии избытка раствора аммиака на растворы приведенных в условии задачи солей протекают следующие реакции:

AgNO₃ + 2NH₄OH = [Ag(NH₃)₂]NO₃ + 2H₂O,

Hg(NO₃)₂ + 4NH₄OH = [Hg(NH₃)₄](NO₃)₂ + 4H₂O,

Zn(NO₃)₂ + 4NH₄OH = [Zn(NH₃)₄](NO₃)₂ + 4H₂O.

Уравнения реакций в сокращенной ионной форме:

Ag⁺ + 2NH₄OH = [Ag(NH₃)₂]⁺ + 2H₂O,

Hg²⁺ + 4NH₄OH = [Hg(NH₃)₄]²⁺ + 4H₂O,

Zn²⁺ + 4NH₄OH = [Zn(NH₃)₄]²⁺ + 4H₂O.

При действии избытка аммиака образуются соединения: [Ag(NH₃)₂]NO₃, [Hg(NH₃)₄](NO₃)₂, [Zn(NH₃)₄](NO₃)₂, которые относятся к классу комплексных соединений.

Пример 2. Какие степени окисления проявляет марганец в соединениях? Составьте формулы оксидов марганца, отвечающих этим степеням окисления. Как меняются кислотно-основные свойства оксидов марганца при переходе от низшей к высшей степени окисления? Составьте уравнения реакций взаимодействия оксида марганца (II) с серной кислотой и оксида марганца (III) с гидроксидом калия.

Решение. В соединениях марганец проявляет пять степеней окисления - (+2, +3, +4, +6, +7), но образует всего четыре простых устойчивых оксида: MnO – оксид марганца(II), Mn₂O₃ – оксид марганца(III), MnO₂ – оксид марганца(IV) и Mn₂O₇ – оксид марганца(VII). Первые два оксида MnO и Mn₂O₃ обладают основными свойствами.

Оксид марганца(IV) амфотерен со слабо выраженными кислотными и основными свойствами. Высший оксид марганца Mn₂O₇ является типичным кислотным оксидом. Триоксид марганца, отвечающий степени окисления (+6), не получен.

Напишем уравнения реакций, необходимых по условию задачи:

MnO + H₂SO₄ = MnSO₄ + H₂O.

Mn₂O₇ + 2KOH = 2KMnO₄ + H₂O.

Пример 3. Составьте электронные и молекулярные уравнения реакций растворения золота в царской водке и взаимодействия вольфрама с хлором. Золото окисляется до степени окисления (+3), а вольфрам - до максимальной.

Решение. Царская водка – это смесь одного объема азотной и трех – четырех объемов концентрированной соляной кислоты. При смешивании кислот образуется хлор в момент выделения, который и окисляет золото:

2HNO₃ + 6HCl = 3Cl₂ + 4H₂O + 2NO.

Электронные уравнения:

2 | Au⁰ – 3 = Au³⁺,

3 | Cl +2 =2Cl^–.

Молекулярное уравнение реакции:

2Au + 2HNO₃ + 8HCl = 2H[AuCl₄] + 4H₂O + 2NO.

Максимальная степень окисления вольфрама, как элемента шестой группы, равна (+6). Хлор в данной задаче выступает в роли окислителя и, присоединив электроны, приобретает степень окисления (–1). На основе вышеизложенного составим электронные уравнения:

| W – 6 = ,

3 | Cl₂ +2 =2Cl^–1.

Уравнение реакции имеет вид

W + 3Cl₂ = WCl₆.

Пример 4. Через подкисленный серной кислотой раствор дихромата калия пропустили газообразный сероводород. Через некоторое время оранжевая окраска перешла в зеленую и одновременно жидкость стала мутной. Составьте молекулярное и электронное уравнения происходящей реакции, учитывая минимальное окисление сероводорода.

Решение. Оранжевая окраска исходного раствора обусловлена ионами Cr₂O . Зеленый цвет после пропускания сероводорода сообщают ионы Cr³⁺.

Следовательно, хром (+6) восстанавливается до хрома (+3). В сероводороде степень окисления серы равна (–2). Минимальное окисление сероводорода означает, что сера (–2) отдает минимальное число электронов и приобретает степень окисления, равную нулю. Составим электронные уравнения:

2 | + 3 = ,

3 | S^2– – 2 =S⁰.

На основании электронных уравнений составим молекулярное уравнение реакции:

K₂Cr₂O₇ + 4H₂SO₄ + 3H₂S = 3S¯ + Cr₂(SO₄)₃ + K₂SO₄ + 7H₂O.

Пример 5. На гидроксиды хрома (III) и никеля (II) подействовали избытком раствора серной кислоты, едкого натрия и аммиака. Какие соединения хрома и никеля образуются в каждом из этих случаев? Составьте молекулярные и ионные уравнения реакций.

Решение. Гидроксид хрома(III) Cr(OH)₃ является амфотерным основанием. Поэтому он взаимодействует и с кислотами, и с гидроксидами:

2Cr(OH)₃ + 3H₂SO₄ = Cr₂(SO₄)₃ + 6H₂O,

2Cr(OH)₃ + 6H⁺ = 2Cr³⁺ + 6H₂O.

Cr(OH)₃ + 3NaOH = Na₃[Cr(OH)₆],

Cr(OH)₃ + 3OH^– = [Cr(OH)₆]^3–.

Cr(OH)₃ + 6NH₄OH = [Cr(NH₃)₆](OH)₃ + 6H₂O,

Cr(OH)₃ + 6NH₄OH = [Cr(NH₃)₆]³⁺ + 3OH^– + 6H₂O.

Гидроксид никеля(II) обладает только основными свойствами и с едким натрием не взаимодействует. В серной кислоте и аммиаке он растворяется с образованием комплексных соединений:

Ni(OH)₂ + H₂SO₄ + 4H₂O = [Ni(H₂O)₆]SO₄,

Ni(OH)₂ + 2H⁺ + 4H₂O = [Ni(H₂O)₆]²⁺.

Ni(OH)₂ + 6NH₄OH = [Ni(NH₃)₆](OH)₂ + 6H₂O,

Ni(OH)₂ + 6NH₄OH = [Ni(NH₃)₆]²⁺ + 6H₂O + 2OH^–.

Пример 6. Как получить берлинскую лазурь, имея в качестве исходных веществ железный купорос, азотную кислоту и цианистый калий? Напишите молекулярное и ионные уравнения реакций, приводящих к образованию берлинской лазури из указанных веществ.

Решение. В состав берлинской лазури Fe₄[Fe(CN)₆]₃ входит железо в степени окисления (+2) и (+3).

Последовательность операций.

Делим железный купорос FeSO₄ на две части, к первой прибавляем избыток раствора цианистого калия:

FeSO₄ + 6KCN = K₄[Fe(CN)₆] + K₂SO₄,

Fe²⁺ + 6CN^– = [Fe(CN)₆]^4–.

Ко второй части приливаем раствор азотной кислоты для окисления железа от (+2) до (+3):

3FeSO₄ + 4HNO₃ = 3FeNO₃SO₄ + NO + 2H₂O,

3Fe²⁺ + 4NO₃^– = 3Fe³⁺ + NO + 2H₂O.

Слив оба раствора, получим нерастворимый в воде осадок берлинской лазури:

4FeNO₃SO₄ + 3K₄[Fe(CN)₆] = Fe₄[Fe(CN)₆]₃ + 4KNO₃ + 4K₂SO₄,

4Fe³⁺ + 3[Fe(CN)₆]^4– = Fe₄[Fe(CN)₆]₃.

Дата добавления: 2014-11-29