5.3. Германий, олово, свинец

Германий, олово и свинец в природе. Строение атомов. Аллотропические модификации простых веществ. Взаимодействие с кислотами, щелочами, водой, кислородом. Основно-кислотные и окислительно-восстановительные свойства оксидов и гидроксидов. Наиболее распространённые соли олова и свинца: получение, растворимость, гидролиз, окислительно-восстановительные свойства. Цепочки превращений.

881. Природный германий состоит из пяти изотопов с массовыми числами 70 (20,5%), 72 (27,4 %), 73 (7,7 %), 74 (36,7 %), 76 (7,7 %); олово – из десяти изотопов с массовыми числами 112 (0,9 %), 114 (0,7 %), 115 (0,3 %), 116 (14,2 %), 117 (7,6 %), 118 (24,0 %), 119 (8,6 %), 120 (33,0 %), 122 (4,7 %), 124 (6,0 %); свинец – из четырёх изотопов: 204 (1,5 %), 206 (23,6 %), 207 (22,6 %) и 208 (52,3 %). Вычислите атомные массы германия, олова и свинца.

882. Опишите нахождение германия, олова и свинца в природе (кларки, изотопы, минералы), историю их открытия и роль германия в утверждении Периодического закона. Вычислите массовые доли олова и свинца в их наиболее распространённых минералах – касситерите и галените.

883. Для германия приведите значения атомного радиуса, ионизационного потенциала, сродства к электрону и электроотрицательности; опишите строение и свойства простого вещества, формулы его оксидов, гидроксидов, солей. Сделайте вывод о химической природе этого элемента.

884. В каких аллотропных модификациях существуют германий, олово и свинец? Какое явление называется «оловянной чумой», и какие средства используются для предупреждения этой «болезни»?

885. Опишите заполнение валентных орбиталей электронами в атоме олова и в ионах Sn²⁺ и Sn⁴⁺. Объясните окислительно-восстановительные свойства олова и его соединений, приведите примеры соответствующих реакций.

886. Какое сходство и различие наблюдается в строении и характеристиках атомов кремния и свинца и как это отражается на свойствах свинца? Объясните, почему соединения свинца (IV) – сильные окислители. Приведите уравнения реакций, в которых PbO₂ – окислитель.

887. Опишите получение германия из золы после сжигания каменного угля, олова из касситерита, свинца из галенита. Опишите процессы очистки от примесей германия методом зонной плавки, олова электролизом.

888. Свинец очищают от примесей мышьяка, сурьмы и олова методом окислительного рафинирования. Для этого его обрабатывают расплавленной смесью щёлочи (NaOH) и селитры (NaNO₃). В результате каких химических реакций происходит очистка свинца от указанных примесей?

889. Примерами реакций с азотной кислотой покажите увеличение металлических свойств в ряду углерод – кремний – германий – олово – свинец.

890. Опишите взаимодействие олова и свинца с разбавленной и концентрированной HNO₃. В каком случае продуктом реакции является нерастворимое вещество и чему равна его масса, если масса вступившего в реакцию металла равна 59,35 г? Почему результат расчёта является приблизительным?

891. Лучшим «растворителем» для свинца считается разбавленная азотная кислота. Напишите уравнение соответствующей реакции. Объясните, почему свинец с концентрированной HNO₃ не взаимодействует.

892. Почему свинец, стоящий в ряду напряжений до водорода, не взаимодействует с соляной, бромоводородной, йодоводородной и разбавленной серной кислотами и почему он взаимодействует с концентрированной (более 80 %) серной кислотой? Напишите уравнение реакции и структурную формулу образующегося соединения свинца.

893. Германий взаимодействует с растворами едких щелочей в присутствии окислителей с образованием оксогерманатов (IV), а олово – с образованием гексагидроксостаннатов (II) – в отсутствии окислителей и гексагидроксостаннатов (IV) – в присутствии окислителей. Напишите уравнения реакций и объясните, почему координационное число олова в обоих образующихся комплексах равно шести.

894. Опишите взаимодействие олова и свинца с водой в присутствии кислорода и СО₂, со щелочами (растворами и расплавами) и с кислотами. Приведите уравнения реакций.

895. При каких условиях германий, олово и свинец взаимодействуют с кислородом и какие оксиды при этом образуются? Какие из них относятся к кислотным, а какие – к амфотерным? Имеются ли среди них оснóвные оксиды? Какое практическое значение имеют оксиды олова?

896. Какое практическое значение имеют оксиды свинца PbO, PbO₂, Pb₂O₃, Pb₃O₄ и как их получают? К какому классу соединений относятся Pb₂O₃ и Pb₃O₄? Как в технике называют PbO, PbO₂ и Pb₃O₄?

897. Напишите уравнения реакций получения оксида свинца (IV):

1) PbO + Ca(ClO)2 =	3) Pb(CH3COO)2 + NaClO + NaOH =
2) PbO + O3 =	4) Pb(CH3COO)2+ Cl2 + KOH =

898. Напишите уравнения реакций, в которых оксида свинца (IV) является окислителем:

1) PbO2 + NaCl + H2SO4 =	3) PbO2 + NaCr O2 + NaOH =
2) PbO2 + KI + H2SO4 =	4) PbO2 + SO2 =

899. При действии разбавленной HNO₃ на Pb₂O₃ и на Pb₃O₄ образуется в обоих случаях PbO₂. Напишите уравнения реакций. Какие выводы можно сделать на основании этого относительно состава Pb₂O₃ и Pb₃O₄?

900. Напишите уравнения реакций, в которых свинцовый сурик является окислителем:

1) Pb3O4 + HCl(конц) =	3) Pb3O4 + Mn(NO3)2 + HNO3 =
2) Pb3O4 + KI + H2SO4 =	4) Pb3O4 + KСrO2 + KOH =

901. Какие из гидроксидов германия, олова и свинца в степенях окисления +2 и +4 относятся к кислотам, а какие – к амфотерным основаниям? Имеются ли среди них неамфотерные основания? Покажите уравнениями реакций амфотерные свойства Sn(OH)₂ и Pb(OH)₂.

902. Напишите уравнения реакций получения и гидролиза хлоридов олова и объясните, почему один из них относят к солям, а другой – к галогенангидридам. Почему при приготовлении водных растворов хлоридов олова к воде обязательно добавляется соляная кислота?

903. Вторичное олово извлекают из отработавших оловосодержащих изделий, использованных консервных банок и из сплавов по следующей технологии: их обрабатывают хлором, полученное вещество подвергают гидролизу и образовавшийся осадок прокаливают в токе водорода. Напишите уравнения соответствующих реакций.

904. Напишите уравнения реакций, иллюстрирующих восстановительные свойства хлорида олова(II):

1) SnCl2 + Fe2(SO4)3 =	4) SnCl2 + Na3AsO4 + HCl =
2) SnCl2 + HNO2 + HCl =	5) SnCl2 + NaBiO3 + HCl =
3) SnCl2 + K2Cr2O7 + H2SO4 =	6) SnCl2 + KBrO3 + HCl =

905. Произведение растворимости хлорида свинца (II) равно 1,7^.10^–5. В каком объёма насыщенного раствора содержится один грамм PbCl₂ (плотность раствора можно считать равной плотности воды)?

906. Опишите получение и свойства сульфидов олова. Какое из этих соединений и почему называется «сусальное золото»? Как можно разделить смесь сульфидов SnS и SnS₂?

907. К 200 г 5%-го раствора Pb(NO₃)₂ прилили 50 г 4%-го раствора сульфида натрия. Выпавший чёрный осадок обработали избытком раствора H₂O₂, при этом осадок стал белым. Напишите уравнения реакций и вычислите массы чёрного и белого осадков.

908. Напишите уравнения реакций сульфидов GeS, SnS и PbS с концентрированной азотной кислотой и укажите их сходство и различие.

909. Напишите уравнения реакций для осуществления превращений:

Sn à SnCl₂ à SnCl₄ à SnS₂ à (NH₄)₂SnS₃ à SnS₂ à SnO₂ àSn

910. Напишите уравнения реакций для осуществления превращений:

Pb ® Pb(CH₃COO)₂ ® Pb(OH)₂ ® Na₄[Pb(OH)₆] ® Pb(NO₃)₂ ®

® PbS ® PbSO₄ ® Pb(HSO₄)₂ ® Pb

Глава шестая.