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) |
Элементы 5-а группы
Строение электронной оболочки: … ns2np3. АЗОТ и его соединения В природе встречается в свободном виде (содержание в воздухе – 78 объемных %), в виде минералов (селитры), в нефти, в растительных и животных белках. Физические свойства При обычных условиях N2 – газ без цвета, запаха и вкуса, toкип.= -195,8оС. Получение азота: а) в промышленности – сжижением воздуха, б) в лаборатории: NH4NO2 ® N2 + Н2О.
Химические свойства азота и его соединений. Химическая активность молекулярного азота очень мала, т.к. благодаря тройной ковалентной связи молекула очень прочная (Есвязи = 946 кДж/моль). Однако известно много различных соединений для азота, в которых он проявляет степени окисления -3, -2, -1, +1, +2, +3, +4, +5.
Соединения азота с отрицательными степенями окисления. Минимальная степень окисления - 3 1) NH3 – аммиак – бесцветный газ с резким запахом, легко сжижается. Получение аммиака: а) N2 + 3H2 «2NH3 (Kat: Fe, Al2O3, K2O) б) 2NH4CI + Ca(OH)2 = CaCI2 + 2NH3 + 2H2O Химические свойства аммиака: а) NH3 + H2O «NH4OH (максимальная концентрация = 25%) б) NH3 + HCI «NH4CI (дон.-акц. механизм: NH3 + Н+ = NH4+) в)горение в зависимости от количества кислорода идет по-разному: 4NH3 + 3О2(нед.) = 2N2 + 6H2O 4NH3 + 5О2(изб.) = 2NО+ 6H2O г) в ОВР аммиак всегда восстановитель: 3CuO + 2NH3 = 3Cu + N2 + 3H2O 2) NH4OH – гидроксид аммония - слабое основание, неустойчивое, хорошо образует комплексные соединения (аммиакаты): Cu(OH)2 + 4NH4OH = [Cu(NH3)4](OH)2 + 4H2O 3) Соли аммония: а) растворы вследствие гидролиза имеют слабокислую реакцию: NH4CI + НОН «NH4ОН+ НCI (NH4+ + НОН «NH4ОН + Н+) б) термическое разложение солей аммония идет по-разному в зависимости от природы аниона: если анион – окислитель, то реакция разложения идет необратимо: NH4CI «NH3 + HCI NH4NO3 = N2О+ 2H2O 4) Амиды образуются при замещении атомов Н в аммиаке на металл: 2К + 2NH3 = 2КNH2 + H2 5) Нитриды известны для металлов и неметаллов и в зависимости от природы по-разному разлагаются: а)Li3N + 3H2O = 3LiOH + NH3 Ca3N2 + 6HCI = 3CaCI2 + 2NH3 б)CI3N + 6HCI = 3HCIO + NH3
Степень окисления – 2 N2Н4 – гидразин (диамид) – бесцветная жидкость, хороший растворитель, менее устойчив, чем аммиак. Получение гидразина: 2NH3 + NaCIO = N2Н4 + NaCI + H2O Химические свойства гидразина: а) Водные растворы – слабые основания: N2Н4 + H2O «[N2Н5]+ +OH- [N2Н5]+ + H2O «[N2Н6]2+ +OH- б) Сгорает до азота: N2Н4 + O2 = N2 + 2H2O в) Сильный восстановитель: N2Н4 + 2H2O2 = N2 + 4H2O
Степень окисления – 1 NH2OH – гидроксиламин, белое кристаллическое вещество, занимает промежуточное положение между H2O2 и гидразином N2Н4. Получение гидроксиламина: HNO3 + 6Н = NН2ОН + 2H2O Химические свойства гидроксиламина: а) Водные растворы – слабые основания: NН2ОН + H2O «[NН3ОН]+ +OH- б) С кислотами дают соли гидроксиламмония (устойчивые): NН2ОН + HCI = [NН3ОН]+ + CI- в) Разлагается (реакция диспропорционирования): 3NН2ОН = NН3 + N2 + 3H2O г) Как и H2O2 , в зависимости от среды проявляет окислительно - восстановительную двойственность: ок-ль: 2NН2ОН + 4FeSO4 + 3H2SO4 = 2Fe2(SO4)3 + (NH4)2SO4 + 2H2O восст-ль: 2NН2ОН + I2 + 2KOH = N2 + 2KI + 4H2O
Наиболее важныесоединения азота с положительными с. о. Степень окисления + 3 1) N2О3 - оксид азота (III) или «азотистый ангидрид» - неустойчивая сине-зеленая жидкость: а) N2О3 ® NО2(бурый газ с резким запахом) + NО(бесцветный газ); б) с водой образует неустойчивую кислоту: N2О3 + H2O «2 HNO2 2) HNO2 – азотистая кислота (средней силы): HNO2 «H+ + NO2- (К = 5,1 . 10-4). 3) Нитриты – соли азотистой кислоты, как и другие соединения N+3 в окислительно-восстановительных реакциях, проявляют двойственность: ок-ль: КNO2 + NH3 = N2 + H2O восст-ль: КNO2 + H2O2 = КNO3 + H2O
Максимальная степень окисления + 5 1) N2О5 - оксид азота (V) или «азотный ангидрид» - бесцветное кристаллическое вещество; при растворении в воде дает кислоту. 2) HNO3 – азотная кислота, сильная: HNO3 ® H+ + NO3-. 3) Нитраты – соли азотной кислоты: а) в лаборатории можно получать N2О по реакции термического разложения: NH4NO3 ® N2О + Н2О; б) нитраты металлов в зависимости от положения металла в ряду активности разлагаются по-разному: левее Mg: нитрат ® нитрит + O2 Mg – Cu: нитрат ® оксид металла + NO2 + O2 правее Cu: нитрат ® металл + NO2 + O2 . 4)все соединения N+5 сильные окислители; взаимодействие азотной кислоты с металлами: а) ни один металл не выделяет из HNO3 водород; б) при обычной to пассивируются металлы Al, Zn, Cr, Fe, Pb, Au, Pt; в) при нагревании c большинством металлов взаимодействует, причем чем активнее металл и разбавленнее кислота, тем сильнее восст-ся N+5: неакт. Ме: Cu + 4HNO3(конц.) = Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O 3Cu + 8HNO3(разб.) = 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O актив. Ме: 4Cа + 10HNO3(конц.) = 4Cа(NO3)2 + N2О + 5H2O 5Cа + 12HNO3(разб.) = 5Cа(NO3)2 + N2 + 6H2O 4Cа + 9HNO3 (оч. разб.) = 4Cа(NO3)2 + NН3(или NH4NO3)+ 3H2O
ФОСФОР и его соединения В природе встречается: а)в виде минералов (фосфориты и апатиты), б)в растительных и животных белках, в)в тканях мозга и костях. Физические свойства Аллотропен: а) белый фосфор (Р4) – тетраэдрическое строение, ядовит, светится в темноте, растворим в сероуглероде; при хранении постепенно переходит в красный фосфор, поэтому его хранят под водой; б) красный фосфор (Р2n – полимер) – существует несколько форм строения, не ядовит, нерастворим в сероуглероде, устойчив при хранении, менее реакционоспособен; в) черный фосфор – пирамидальное строение, слоистый, похож на графит, полупроводник.
Получение фосфора: Минерал «фосфорит» прокаливают с коксом и песком: Са3(РО4) + 5С + 3 SiО2 = 3СаSiО3 +2Р +5СО
Химические свойства фосфора и его соединений. Химическая активность фосфора различна в зависимости от его аллотропной модификации. Основные степени окисления: -3, +1, +3, +5. 1) Реакции фосфора с простыми веществами: восстановительные свойства: a)Р + О2 ® Р2О3, Р2О5; б)Р + СI2 ® РCI3, РCI5 ; в) 2Р + 3S ® Р2S3 окислительные свойства: а)2Р + 3Н2 ® 2РН3, б)2Р + 3Са ® Са3Р2 2) Реакции фосфора со сложными веществами: а) реакция с водой не идет, б) 2Р + 5H2SO4(конц.) ® 2H3РO4 + 5SO2 + 2H2O, в) Р + HNO3(конц.) ® H3РO4 + NO (или NO2 ).
3) Минимальная степень окисления - 3 а) РН3 – фосфин, ядовитый газ с чесночным запахом, горит: 2РH3 + 4О2 = Р2О5 + 3H2O, с некоторыми кислотами дает соли фосфония: РH3 + HI = РH4I б) фосфиды металлов – ионоковалентные соединения Mg3P2 + 6 H2O = Mg(ОН)2 + 2РН3, Са3P2 + 6HСI = CaCI2 + 2РН3. 4) Степень окисления + 1 H3РO2 или Н[РO2H2] – фосфорноватистая кислота, сильная; соли – гипофосфиты, хорошо растворимы, хорошие восстановители. 5) Степень окисления + 3 а) Р2О3 – фосфористый ангидрид, имеет несколько модификаций (Р2О3)n, бесцветные ядовитые кристаллы; б) H3РO3 или H2 [РO3Н] – фосфористая кислота, средней силы; в) соли фосфиты, растворимы только у щелочных металлов (К2 [РO3Н]), г) галогениды довольно активны: РСI3 + CI2 = PCI5 , РСI3 + О2 = PОCI3 , РСI3 + НCI ® Н[PCI4]. 6) Максимальная степень окисления +5 а) Р2О5 – фосфорный ангидрид, белый порошок, имеет модификацию (Р2О5)2, сильное водоотнимающее средство: Р2О5 + 2H2O = 2HРO3; б) HРO3 - мета, H4Р2O7 –пиро, H3РO4 –ортофосфорная кислота, средней силы; в) соли мета-, пиро-, орто-фосфаты; г) галогениды довольно активны: РСI5 + 4H2O = H3РO4 +5НСI, РF5 + HF = Н[PF6].
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПОДГРУППЫ 7N, 15P, 33As, 51Sb, 83Bi. По подгруппе сверху вниз металлические свойства закономерно увеличиваются и это согласуется со значениями степеней окисления, проявляемыми элементами в соединениях, а также с некоторыми физическими свойствами. Хотя аллотропия P, As и Sb создают определённые трудности при сведении физических свойств в единую таблицу: Таблица 11 Свойства элементов пятой группы, главной подгруппы
Химические свойства 1. С простыми веществами дают самые разные соединения, проявляя различную окислительно-восстановительную природу: а) восстановительные свойства ; 2P + 3Cl2 = 2PCl3 (или PCl5); 4As + 5O2 = 2As2O5; 2Bi + 3Cl2 = 2BiCl3. б) Окислительные свойства ; 2P + 3Ca = Ca3P2; 2As + 3Mg = Mg3As2. 2. С кислотами реагируют по-разному в зависимости от природы элемента подгруппы: 2P + 5H2SO4 = 2H3PO4 + 5SO2 + 2H2O; 3As + 5HNO3 + 2H2O = 3H3AsO4 + 5NO; 3Sb + 5HNO3 = 3HSbO3 + 5NO + H2O; 2Sb + 6Н2SO4 конц. = Sb2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O; Bi + 4HNO3 = Bi(NO3)3 + NO + 2H2O. Необходимо помнить, что элементы подгруппы мышьяка в ряду активности стоят после водорода. 3. Гидролиз соединений идёт по-разному: а) PCl3 + 3H2O = H3PO3 + 3HCl; BiCl3 + H2O ® BiOCl¯ + 2HCl. (SbCl3) (SbOCl) б) NaNO2 + H2O Û HNO2 + NaOH; K3PO4 + H2O Û K2HPO4 + KOH; K3AsO4 + H2O Û K2HAsO4 + KOH. 4. Изменение кислотно-основных свойств у элементов проявляется по-разному Таблица 12 Наиболее важные соединения элементов пятой подгруппы
5. Окислительно-восстановительная способность соединений зависит от степени окисления элемента: а) Э-3 – восстановители 2NH3 + 6KМnO4 + 6KOH = 6K2MnO4 + N2 + 6H2O; 2PH3 + 4O2 = P2O5 + 3H2O. б) окислители: 2KNO2 + 4H2S = 3S + N2 + K2S + 4H2O Э+3 2BiCl3 + 3SnCl2 + 18KOH = 2Bi + 3K2SnO3 + 12KCl + 9H2O. восстановители: 10KNO2+4KМnO4+11H2SO4=10HNO3+4MnSO4+7K2SO4+6H2O
в) Э+5 – окислители ; Na3SbO4 + 2NaJ + H2SO4 = Na3SbO3 + J2 + Na2SO4 + H2O.
Элементы 6-а группы. (Халькогены)
Строение электронной оболочки: … ns2np4. 8O, 16S, 34Se, 52Te, 84Po(радиоактивен).
КИСЛОРОД и его соединения
Самый распространённый элемент на Земле: 21% (объемных) в воздухе, входит в состав Н2О, минералов, органических веществ.
Физические свойства
Существует в виде веществ: а) «кислород» О2 – газ без цвета, вкуса, запаха, не ядовит,; t°кип. = -183°С; ; б) «озон» О3 – голубой газ с резким запахом, ядовит, очень сильный окислитель; t°кип. = -111,8°С.
Химические свойства
1. Только в одной реакции кислород является восстановителем: О2 + 2F2 = 2OF2 (). 2. Во всех остальных случаях кислород – окислитель, особенно если он находится в атомарном состоянии: а) Окисление простых веществ 2Н2 + О2 = 2Н2О; S + O2 = SO2; 2Ca + O2 = 2CaO. б)Окисление сложных веществ Р2О3 + О2 = Р2О5; 2SO2 + O2 = 2SO3; 2PCl3 + O2 = 2POCl3. в) Горение сложных неорганических веществ 2H2S + O2 недост. = 2S + 2H2O; 2H2S + 3O2 изб. = 2SO2 + 2H2O. г) Горение органических веществ СН4 + 2О2 = СО2 + 2Н2О; С2Н5ОН + 3О2 = 2СО2 + 3Н2О.
СЕРА и её соединения
В природе встречается в самородном виде; в виде минералов (сульфиды, сульфаты); в нефти; в белках.
Физические свойства
Твёрдая, хрупкая, жёлтого цвета, не растворима в Н2О, но растворима в сероуглероде, анилине. Аллотропна: ромбическая сера (a- форма); моноклинная (b - сера); пластическая и др. Наиболее устойчива модификация a (t°пл.» 113°С), ей приписывают состав S8.
Химические свойства
Cоединения, проявляя разные степени окисления, имеют разную окислительно-восстановительную способность. Таблица 13 Наиболее важные соединения серы
1. Сера, взаимодействуя со сложными соединениями, по-разному меняет свою степень окисления: а) S + 2H2SO4конц. = 3SO2 + 2H2O (); б) S + 6HNO3конц. = H2SO4 + 6NO2 + 2H2O (); в) 3S + 6NaOH = 2Na2S + Na2SO3 + 3H2O реакция диспропорционирования
2. Соединения S-2 а) H2S – сероводород, ядовитый газ с запахом тухлых яиц, сильный восстановитель: 2H2S + O2 = 2S + 2H2O; H2S + Cl2 = 2HCl + S. б) Раствор Н2S – слабая кислота Н2S Û Н+ + HS- (К1 = 6 × 10-8). в) Соли – сульфиды; соли щелочных и щелочно-земельных металлов хорошо растворимы, гидролизуются; сульфиды р-, d-металлов практически не растворимы. г) Сульфиды металлов проявляют основную природу: K2S + H2O Û KHS + KOH; Сульфиды неметаллов проявляют кислотную природу: SiS2 + 3H2O = H2SiO3 + 2H2S. д) Тиосоли: похожи на обычные соли, в которых атомы О заменены на S: Na2S + CS2 = Na2CS3 – тиокарбонат натрия; Na2CS3 + 2HCl = 2NaCl + H2CS3 неустойчива Н 2S CS2 е) Полисульфиды: сера, подобно кислороду в перекисях, может образовывать соли: Na2Sраствор + ´S = Na2Sn – полисульфид натрия (содержат сульфидные мостики – S - S - S - S -).
3. Соединения S+4 а) SO2 – сернистый газ с резким запахом, ядовит; б) Раствор SO2 – сернистая кислота H2SO3, средней силы H2SO3 Û Н+ + HSO3- (К1 = 1,3 × 10-2); в) Соли – сульфиты, хорошо гидролизуются Na2SO3 + H2O Û NaHSO3 + NaOH. г) В окислительно-восстановительных реакциях все эти соединения проявляют двойственность: SO2 + 2H2S = 3S + 2H2O; о-ль 2SO2 + O2 = 2SO3. в-ль д) хлористый тионил: SOCl2 SOCl2 + 2H2O = H2SO3 + 2HCl.
4. Соединения S+6 а) SO3 – серный ангидрид; аллотропен, сильный окислитель. Очень энергично реагирует с водой SO3 + H2O ® H2SO4 + 89,1 кДж/моль; б) H2SO4 – серная кислота, бесцветная маслянистая жидкость; сильная. H2SO4 конц. – очень сильный окислитель; обугливает бумагу, сахар, дерево: С + 2H2SO4 конц. = СО2 +2SО2 + 2H2O. Индивидуально её поведение с металлами: при обыкновенной температуре со многими металлами не взаимодействует («пассивирует» Cr, Fe, Al, Zn, …); при повышенной реагирует почти со всеми металлами, кроме Au и Pt. Является очень хорошим водоотнимающим средством, т.к. с водой образует гидраты H2SO4 × nH2O: . в) Соли: средние – K2SO4 (сульфаты); кислые – KHSO4 (гидросульфаты); купоросы – CuSO4 × 5H2O; ZnSO4 × 7H2O; квасцы – двойные соли, кристаллогидраты KAl(SO4)2 × 12H2O; NH4Fe(SO4)2 × 12H2O. г) Олеум – раствор SO3 в H2SO4, при этом частично идёт реакция 2SO3 + H2O = H2S2O7 пиросерная кислота. д) Хлористый сульфурил SO2Cl2 SO2Cl2 + 2H2O = H2SO4 + 2HCl. е) Пероксосерные кислоты – содержат перекисные мостики H2SO5 – пероксомоносерная, H2S2O8 – пероксодисерная; сильные окислители. ж) Тиосульфаты – содержат серу в разных степенях окисления: S+6 и S-2; благодаря наличию S-2 соединения являются сильными восстановителями. Na2S2O3 + Br2 + H2O = 2HBr + S + Na2SO4. Соответствующая кислота Н2S2O3 (тиосерная) неустойчива: Na2S2O3 +H2SO4 = Na2SO4 + Н2S2O3.
H2O S SO2
Элементы 7-а группы. (Галогены )
Строение электронной оболочки: … ns2np5.
9F, 17Cl, 35Br, 53J, 85At (радиоактивен). В свободном состоянии существуют в виде двухатомных молекул.
Физические свойства
Ядовиты, с резким запахом F2 – бледно-желтый газ, t°кип. = -188,2°С; Cl2 – зелёно-жёлтый газ; t°кип. = -34,1°С; Br2 – красная жидкость; t°кип. = 59,2°С; J2 – фиолетовые кристаллы; t°кип. = +185,5°С.
Химические свойства
1) Самый активный – F2, в его атмосфере горят даже стекло и вода: 2F2 + SiO2 = SiF4 + O2; 2F2 + 2H2O = 4HF + O2. 2) Вышестоящие галогены (как более сильные окислители) вытесняют нижестоящие из различных соединений: F2 + 2KCl (KBr, KJ) = 2KF + Cl2 (Br2, J2).
3) При растворении галогенов воде и растворах щелочей идут реакции диспропорционирования; в зависимости от температуры получают разные продукты реакции: Cl2 + H2O = HCl + HClO; Cl2 + 2NaOH = NaCl + NaClO; ; . 4) Галогеноводороды – все они бесцветные газы (HF благодаря водородным связям образует ассоциаты HxFx). По ряду: HF – HCl – HBr – HJ прочность связи падает и восстановительные свойства растут: MnO2 + 4HCl = Cl2 + MnCl2 + 2H2O (). 5) При растворении в воде получают сильные кислоты; HJ – самая сильная (исключение составляет слабая фтороводородная кислота: H2F2 Û H+ + HF2-)
6) Галогениды элементов имеют различный кислотно-основной характер, который проявляется: а) в реакциях гидролиза AlCl3 + H2O Û AlOHCl2 + HCl; PBr3 + 3H2O = H3PO3 + 3HBr. б) в реакциях комплексообразования 2NaF + SiF4 ® Na2[SiF6]; по ряду лигандов F-; Cl-; Br-; J- устойчивость комплексов уменьшается. 7) Галогены в высших степенях окисления а) оксиды: Cl2O; (ClO2)2; (ClO3)2; Cl2O7; б) кислоты: HClO; HClO2; HClO3; HClO4; по ряду кислот ® сила возрастает, для кислот и их солей по этому же ряду окислительные свойства уменьшаются. в) кислоты и их соли при нагревании разлагаются: ; ; . г) соединения между галогенами: их известно очень много; состав соответствует положению элементов в Периодической системе (более электроотрицательные элементы стоят в конце формул): ClF, BrF, JF; ClF3, JF3; ClF5, ClOF3; BrF7, JO3F и др.; имеют кислотный характер: JF7 + 4H2O = 7HF + HJO4; ClO3F + 2NaOH = NaClO4 + NaF + H2O.
Вопросы для закрепления материала: 1.Какое вещество образуется при взаимодействии мышьяка с концентрированной азотной кислотой – а)Аs(NО3)3 ? б)H3AsO4 ? в)As2О 3? 2.Какое вещество реагирует с концентрированной кислотой с выделением свободного хлора – а)СаС12? б)МпО2? в)СrС13?
Дата добавления: 2015-05-26; Просмотров: 5030; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы! Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет |