- •Водород. Вода. Водород.
- •Образцы решения задач
- •Образец тестового опроса. Водород. Вода.
- •Контрольные вопросы и упражнения
- •2.Пероксид водорода н2о2
- •Образцы решения задач
- •Образец тестового опроса.
- •Контрольные вопросы и упражнения
- •Элементы viia подгруппы Галогены
- •Образцы решения задач
- •Образец тестового опроса Галогены
- •Контрольные вопросы и упражнения
- •4.Элементы viа подгруппы
- •Физические свойства
- •Кислород
- •Подгруппа серы
- •Подгруппа селена: Se, Te, Po
- •Образцы решения задач
- •Образец тестового опроса
- •Контрольные вопросы и упражнения
- •5. Элементы va подгруппы
- •Азотистая кислота и нитриты
- •Мышьяк. Сурьма. Висмут.
- •Образцы решения задач и упражнений
- •Образцы тестового опроса азот
- •Контрольные вопросы и упражнения
- •6. Элементы iva подгруппы
- •Кремний.
- •Химические свойства
- •Способы получения кремния.
- •Германий
- •Образцы решений задач и упражнений
- •Образцы тестового опроса
- •Контрольные вопросы и упражнения
- •7. Элементы III-a подгруппы
- •Химические свойства бора
- •Алюминий.
- •Галлий, индий, таллий
- •Образцы решения задач и упражнений
- •Образец тестового опроса
- •Контрольные вопросы и упражнения
- •8. Элементы iiа подгруппы
- •Физические свойства
- •Образцы решения задач
- •Образец тестового опроса. Элементы iiа подгруппы
- •Контрольные вопросы и упражнения
- •9. Элементы iа подгруппы
- •Физические свойства
- •Образцы решения задач
- •Образец тестового опроса Элементы iа подгруппы
- •Контрольные вопросы и упражнения
- •Комплексные соединения Двойные соли и комплексные соединения.
- •Строение комплексных соединений. Теория Вернера.
- •I. Электролитами II. Неэлектролитами
- •Устойчивость комплексных соединений
- •Способы разрушения комплексных соединений
- •Номенклатура комплексных соединений.
- •Комплекс - анион.
- •Комплекс - катион и анион.
- •Соединения без внешней сферы.
- •Классификация комплексных соединений.
- •Метод валентных связей.
- •Теория кристаллического поля
- •Порядок убывания силы поля лигандов (комплекс - октаэдр)
- •Низко - и высокоспиновые комплексы.
- •Характеристика ионов в октаэдрическом поле
- •Образцы решения эадач.
- •Образец тестового опроса Комплексные соединения
- •Контрольные вопросы и упражнения
- •11. Элементы ib подгруппы
- •Физические свойства
- •Образцы решения задач
- •Образец тестового опроса
- •Контрольные вопросы и упражнения
- •12. Элементы iib подгруппы
- •Физические свойства
- •Растворение сульфидов
- •Применение Zn, Cd, Hg в микроэлектронике.
- •Образцы решения задач
- •Образец тестового опроса
- •Контрольные вопросы и упражнения
- •Элементы ivb подгруппы
- •Применение Ti, Zr, Hf
- •Образцы решения задач
- •Образец тестового опроса
- •Контрольные вопросы и упражнения
- •14. Элементы vb подгруппы
- •Физические свойства
- •Образцы решения задач
- •Образец тестового опроса
- •Контрольные вопросы и упражнения
- •15. Элементы vib подгруппы
- •Физические свойства
- •Образцы решения задач и упражнений
- •Образец тестового опроса
- •Контрольные вопросы и упражнения
- •16. Элементы viiв подгруппы
- •Физические свойства
- •Образцы решения задач
- •Образец тестового опроса
- •Контрольные вопросы и упражнения
- •Элементы viiib подгруппы
- •Физические свойства
- •Получение металлов
- •Химические свойства
- •Образцы решения задач
- •Образец тестового опроса
- •Контрольные вопросы и упражнения
- •Платиновые металлы
- •Физические свойства
- •Образцы решения задач и упражнений
- •Образец тестового опроса Платиновые металлы
- •Контрольные вопросы и упражнения
- •3. Элементы viia подгруппы Галогены
- •4.Элементы viа подгруппы
- •5.Элементы vа подгруппы
- •4. Элементы III-a подгруппы
- •Элементы ivв подгруппы
- •Элементы vb подгруппы
- •Элементы viв подгруппы
- •Константы диссоциации воды и некоторых слабых кислот и оснований в водных растворах при 18 c
- •Области перехода некоторых индикаторов
- •Степень гидролиза солей (в 0,1 м растворах при 25c)
- •Произведения растворимости труднорастворимых в воде веществ при 25c
- •Стандартные электродные потенциалы некоторых окислительно-восстановительных систем
- •Ряд напряжений металлов
- •Константы нестойкости некоторых комплексных ионов
- •Растворимость некоторых солей и оснований в воде
- •Содержание
Контрольные вопросы и упражнения
1. Какие валентности проявляют элементы подгруппы титана?
2. В виде каких минералов встречаются в природе титан, цирконий и гафний?
3. Напишите уравнения реакций получения титана, циркония и гафния из их природных соединений.
4. Можно ли применить метод восстановления водородом для получения в свободном виде металлов подгруппы титана из их оксидов?
5*. Напишите уравнение реакции взаимодействия между титаном и кипящей водой?
6. При каких условиях элементы подгруппы титана вступают в соединения с галогенами, кислородом, серой, углеродом, азотом? Напишите уравнения соответствующих реакций.
7*. Какие металлы, относящиеся к подгруппе титана, растворяются в разбавленных растворах соляной, серной и азотной кислот? Напишите уравнения реакций.
8. Напишите уравнения реакций взаимодействия между титаном и концентрированной азотной кислотой.
9*. Напишите уравнения реакций взаимодействия элементов подгруппы титана с «царской водкой».
10*. Почему добавление плавиковой кислоты к азотной способствует растворению металлов подгруппы титана?
11*. При одинаковых ли условиях протекает реакция взаимодействия титана и циркония со щелочами? Напишите уравнения соответствующих реакций.
12*. Напишите уравнение реакции взаимодействия между ТiО2 и концентри-
рованной кислотой. При каких условиях протекает эта реакция?
13*. Как можно перевести в растворимое состояние ТiО2 и ZrО2 при помощи НF и щелочей? Напишите уравнения реакций.
14. Напишите уравнения реакций получения гидроксидов элементов подгруппы титана.
15. Обладают ли гидроксиды элементов подгруппы титана амфотерными
свойствами ?
16. Взаимодействует ли гидроксид титана (IV) со щелочами?
17*. Как получить титанат бария? Напишите уравнение реакции перевода титаната бария в растворимую форму.
18. Можно ли ТiСl3 и ТiСl4 растворить в воде?
19*. Напишите уравнения реакций взаимодействия между раствором Тi(SО4)2 и сульфидом аммония.
20. Предложите методику получения титаната калия.
21. Окислительно-восстановительный потенциал системы
Тi3+ + Н2О – ē = ТiО2+ + 2Н+
составляет 0,10 В. Можно ли восстановить соединения Тi(IV) в Тi(III): а) металлическим калием; б) хлоридом хрома(II); хлоридом олова(II)? Напишите уравнения соответствующих реакций.
22. Какими свойствами обладают соединения титана (III)? Закончите уравнения реакций:
а) TiCl3 + FeCl3→
б) TiCl3 + K2Cr2O7 + HCl ()→
в) TiCl3 + O2 + H2O →
г) Ti2(SO4)3 + KMnO4 + H2SO4 →
14. Элементы vb подгруппы
V Nb Ta
Атомы ванадия, ниобия, тантала имеют следующие электронные конфигурации: V .....3d34s2, Nb.....4d45s1, Ta ....5d36s2 и проявляют степени окисления: +2, +3, +4, +5
Физические свойства
Элемент |
Rат.Å |
I,эВ |
d,г/см3 |
Т°плавл. |
Т°кипен. |
%в з.к. |
V |
1,32 |
6,7 |
5,98 |
1826 |
3396 |
1,6∙10–2 |
Nb |
1,43 |
6,9 |
8,58 |
2468 |
4300 |
1,0∙10–3 |
Ta |
1,43 |
7,9 |
16,7 |
2998 |
5296 |
2,0∙10–4 |
Минералы, имеющие промышленное значение, представлены ниже.
Элемент |
Ванадий |
Ниобий, тантал |
Минерал |
3Pb3(VO4)2∙PbCl2 ванадит (0,1 - 0,2% ) - в бурых железняках
|
(Fe,Mn)NbO3∙TaO3 колумбиты, танталиты (~16% Nb2O5) – - лопарит |
Получение металлов можно представить схемой:
1. Обогащение руды и получение концентрата
2.Извлечение из концентрата Ме2О5
3. Получение Ме из Ме2О5 (алюмотермия)
4. Переплавка Ме в вакуумных печах
Например, ванадий из оксида металла получают восстановлением металлическим алюминием (а) или термическим разложением иодида ванадия (б):
а) 3V2O5 + 10Al6V + 5Al2O3
б) VI2 V + I2
Химические свойства. Химическая активность увеличивается снизу в верх, самый активный элемент в подгруппе - ванадий. Они реагируют при нагревании практически со всеми простыми веществами:
4V + 5O2 = 2V2O5
V + Г2
F2: → VF5
Cl2: → VCl2, VCl3, VCl4
Nb, Ta + Г2 МеГ5
твердые р-ры
V, Nb, Ta MeN
MeSi2
MeC
Отношение к кислотам и щелочам. Из-за защитной пленки эти металлы с разбавленными кислотами HCl и H2SO4 - не взаимодействуют.
V - растворяется в НF, НNО3(конц.), царской водке, H3PO4(конц.) и H2SO4(конц.) при нагревании:
3V + 5HNO3 = 3HVO3 + 5NO + H2O
Nb, Ta - растворяются в НF, царской водке и смеси HNO3+ HF
(HF - растворяет защитную пленку):
3Nb + 5HNO3 = 3HNbO3 + 5NO +H2O
При сплавлении со щелочами в присутствии окислителей (NaNO3, (NH4)2S2O8)
образуются соли - ванадаты, ниобаты:
4Nb + 4NaOH + 5O2 = 4NaNbO3 + 2H2O
расплав
Процесс протекает за счет растворения расплавленной щелочью оксидной пленки, имеющей кислотный характер:
Ме2О5 + 2КОН = 2КМеО3 + Н2О
Соединения ванадия, ниобия, тантала
Оксиды и гидроксиды. Для V : Ме2О3, Ме2О2, Ме2О5
для Nb,Ta : Ме2О5
VO (V2O2) - светло-серого цвета
V2O3 - черного
VO2 (V2O4) - сине-голубого
V2O5 - красного
+2 +3 +4 +5
VO V2O3 VO2 V2O5
основной характер амфотерный кислотный
1) VO + H2SO4 = VSO4 + H2
осн.св. разбавл.
2) V2O3 + 3H2SO4 = V2(SO4)3 + 3H2O (быстрее в HNO3 и HF)
слабо-осн. св.
3) а) VO2 + H2SO4 = VOSO4 + H2O (VО2+- радикал ванадил)
амфотер. сульфат ванадила
б) 4VO2 + 2NaOH = Na2V4O9 + H2O
H2V4O9 = 4VO2∙H2O -поливанадистая кислота
соли - ванадиты
4) V2О5 - соответствуют ванадиевые кислоты ( соли-ванадаты):
V2O5∙H2O = 2HVO3 - мета-
V2O5∙2H2O = H4V2O7 - пиро-
V2O5∙3H2O = 2H3VO4 -ортованадиевая кислота
V2O5 Nb2O5 Ta2O5
Существуют поливанадиевые кислоты (xV2O5∙yH2O)
Например, получить поливанадат аммония можно по реакции:
6NH4VO3 + 2HCl = 2NH4Cl + H2O + (NH4)4V6O17 (3V2O5∙2H2O≡ H4V6O17)
оранж.-желттого цв.
Восстановление ванадата аммония из степени окисления +5 в +4, +3, +2 –можно провести последовательно, констатируя изменение окраски получаемых соединений:
NH4VO3 + 2H + VO2+
V IV III II
VO2+VO2+VV
желтый зеленый голубой сиреневый
Получение надванадиевой кислоты можно осуществить по реакции:
NH4VO3 + H2O2 + HCl = H2O + HVO4 + NH4Cl
вишнево-красного
цвета
Применение
Металлы относятся к перспективным материалам современной техники. Применяют как добавки для улучшения свойств специальных сталей.
Nb и Ta - при сварке разнородных металлов, в вакуумной технике и радиоэлектронике. Из Tа изготовляют медицинские инструменты, используют для замены поврежденной костной ткани в человеческом организме (он срастается с живыми тканями).