IIА группа 7 страница
пассивируютхром, однако при сильном нагревании они растворяют хром с образованием солей хрома (III): 2Cr + 6H2SO4 Cr2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O Cr + 6HNO3 Cr(NO3)3 + 3NO2 + 3H2O
Растворы щелочей на хром практически не действуют. Но хром реагирует с щелочными расплавами окислителей. В качестве окислителей используют нитраты калия и натрия, хлорат калия и другие окислители. Cr + KClO3 + 2KOH K2CrO4 + KCl + H2O 2Cr + KClO3 = Cr2O3 + KCl 2Cr + 3KNO3 = Cr2O3 + 3KNO2
ii. Соединения хрома.
Соединения хрома (II).
1. Оксид, гидроксид, соли.
Оксид хрома (II) имеет основный характер, ему соответствует гидроксид хрома (II), обладающий основными свойствами. При высоких температурах оксид хрома (II) диспропорционирует: 3CrO Cr + Cr2O3 Все соединения хрома (II) – сильные восстановители, уже кислородом воздуха окисляются до соединений хрома (III): 4CrO + O2 = 2Cr2O3 4Cr(OН)2 + O2 + 2Н2О = 4Cr(OН)3 4CrCl2 + O2 + 20KOH + 2H2O = 4K3[Cr(OH)6] + 8KCl CrCl2 + 4HNO3(конц) = Cr(NO3)3 + NO2↑ + 2HCl↑ + H2O 2CrCl2 + 4H2SO4(конц) = Cr2(SO4)3 + SO2↑ + 4HCl↑ +2H2O Оксид и гидроксид хрома (II) растворяются в кислотах: CrO + 2HCl = CrCl2 + H2O CrO + H2SO4 = CrSO4 + H2O Cr(OН)2 + 2HCl = CrCl2 + 2H2O Соединения хрома (III).
1. Оксид хрома (III).
Оксид хрома можно получить: Термическим разложением дихромата аммония:
(NH4)2C2O7 Cr2O3 + N2 + 4H2O Восстановлением дихромата калия углеродом (коксом) или серой: 2K2Cr2O7 + 3C 2Cr2O3 + 2K2CO3 + CO2 K2Cr2O7 + S Cr2O3 + K2SO4 Оксид хрома (III) обладает амфотерными свойствами.
C кислотами оксид хрома (III) образует соли: Cr2O3 + 6HCl = 2CrCl3 + 3H2O При сплавлении оксида хрома (III) с оксидами, гидроксидами и карбонатами щелочных и щелочноземельных металлов образуются хроматы (III), (хромиты): Сr2O3 + Ba(OH)2 Ba(CrO2)2 + H2O Сr2O3 + Na2CO3 2NaCrO2 + CO2 C щелочными расплавами окислителей – хроматы (VI) (хроматы) Cr2O3 + 3KNO3 + 4KOH = 2K2CrO4 + 3KNO2 + 2H2O Cr2O3 + 3Br2 + 10NaOH = 2Na2CrO4 + 6NaBr + 5H2O Сr2O3 + O3 + 4KOH = 2K2CrO4 + 2H2O Cr2O3 + 3O2 + 4Na2CO3 = 2Na2CrO4 + 4CO2 Сr2O3 + 3NaNO3 + 2Na2CO3 2Na2CrO4 + 2CO2 + 3NaNO2 Cr2O3 + KClO3 + 2Na2CO3 = 2Na2CrO4 + KCl + 2CO2
2. Гидроксид хрома (III)
Гидроксид хрома (III) обладает амфотерными свойствами. Cr(OH)3 + 3HCl = CrCl3 + 3H2O Cr(OH)3 + 3NaOH = Na3[Cr(OH)6] 2Cr(OH)3 = Cr2O3 + 3H2O 2Cr(OH)3 + 3Br2 + 10KOH = 2K2CrO4 + 6KBr + 8H2O
3. Соли хрома (III)
2CrCl3 + 3Br2 + 16KOH = 2K2CrO4 + 6KBr + 6KCl + 8H2O 2CrCl3 + 3H2O2 + 10NaOH = 2Na2CrO4 + 6NaCl + 8H2O Cr2(SO4)3 + 3H2O2 + 10NaOH = 2Na2CrO4 + 3Na2SO4 + 8H2O Cr2(SO4)3 + 3Br2 + 16NaOH = 2Na2CrO4 + 6NaBr + 3Na2SO4 + 8H2O Cr2(SO4)3 + 6KMnO4 + 16KOH = 2K2CrO4 + 6K2MnO4 + 3K2SO4 + 8H2O. 2Na3[Cr(OH)6] + 3Br2 + 4NaOH = 2Na2CrO4 + 6NaBr + 8H2O 2K3[Cr(OH)6] + 3Br2 + 4KOH = 2K2CrO4 + 6KBr + 8H2O 2KCrO2 + 3PbO2 + 8KOH = 2K2CrO4 + 3K2PbO2 + 4H2O Cr2S3 + 30HNO3(конц.) = 2Cr(NO3)3 + 3H2SO4 + 24NO2 + 12H2O 2CrCl3 + Zn = 2CrCl2 + ZnCl2 Хроматы (III) легко реагируют с кислотами: NaCrO2 + HCl (недостаток) + H2O = Cr(OH)3 + NaCl NaCrO2 + 4HCl (избыток) = CrCl3 + NaCl + 2H2O K3[Cr(OH)6] + 3CO2 = Cr(OH)3↓ + 3NaHCO3 В растворе подвергаются полному гидролизу NaCrO2 + 2H2O = Cr(OH)3↓ + NaОН Большинство солей хрома хорошо растворимы в воде, но легко подвергаются гидролизу: Сr3+ + HOH ↔ CrOH2+ + H+
СrCl3 + HOH ↔ CrOHCl2 + HCl Cоли, образованные катионами хрома (III) и анионом слабой или летучей кислоты, в водных растворах полностью гидролизуются:
Cr2S3 + 6H2O = 2Cr(OH)3↓ + 3H2S↑ Cоединения хрома (VI)
1. Оксид хрома (VI).
Оксид хрома (VI). Сильно ядовит! Оксид хрома (VI) можно получить действием концентрированной серной кислоты на сухие хроматы или дихроматы: Na2Cr2O7 + 2H2SO4 = 2CrO3 + 2NaHSO4 + H2O Кислотный оксид, который взаимодействует с основными оксидами, основаниями, водой: CrO3 + Li2O → Li2CrO4 CrO3 + 2KOH → K2CrO4 + H2O CrO3 + Н2O = Н2CrO4
2CrO3 + Н2O = Н2Cr2O7 Оксид хрома (VI) сильный окислитель: окисляет углерод, серу, иод, фосфор, превращаясь при этом в оксид хрома (III) 4CrO3 → 2Cr2O3 + 3O2↑. 4CrO3 + 3S = 2Cr2O3 + 3SO2↑ Окисление солей: 2CrO3 + 3K2SO3 + 3H2SO4 = 3K2SO4 + Cr2(SO4)3 + 3H2O Окисление органических соединений: 4CrO3 + C2H5OH + 6H2SO4 = 2Cr2(SO4)2 + 2CO2 + 9H2O Соли. Сильными окислителями являются соли хромовых кислот – хроматы и дихроматы. Продуктами восстановления которых являются производные хрома (III). В нейтральной среде образуется гидроксид хрома (III): K2Cr2O7 + 3Na2SO3 + 4H2O = 2Cr(OH)3↓ + 3Na2SO4 + 2KOH 2K2CrO4 + 3(NH4)2S + 2H2O = 2Cr(OH)3↓ + 3S↓ + 6NH3↑ + 4KOH В щелочной – гидроксохроматы (III): 2K2CrO4 + 3NH4HS + 5H2O + 2KOH = 3S + 2K3[Cr(OH)6] + 3NH3 · H2O 2Na2CrO4 + 3SO2 + 2H2O + 8NaOH = 2Na3[Cr(OH)6] + 3Na2SO4 2Na2CrO4 + 3Na2S + 8H2O = 3S + 2Na3[Cr(OH)6] + 4NaOH В кислой – соли хрома (III): 3H2S + K2Cr2O7 + 4H2SO4 = K2SO4 + Cr2(SO4)3 + 3S + 7H2O K2Cr2O7 + 7H2SO4 + 6KI = Cr2(SO4)3 + 3I2 + 4K2SO4 + 7H2O K2Cr2O7 + 3H2S + 4H2SO4 = K2SO4 + Cr2(SO4)3 + 3S + 7H2O 8K2Cr2O7 + 3Ca3P2 + 64HCl = 3Ca3(PO4)2 + 16CrCl3 + 16KCl + 32H2O K2Cr2O7 + 7H2SO4 + 6FeSO4 = Cr2(SO4)3 + 3Fe2(SO4)3 + K2SO4 + 7H2O K2Cr2O7 + 4H2SO4 + 3KNO2 = Cr2(SO4)3 + 3KNO3 + K2SO4 + 4H2O K2Cr2O7 + 14HCl = 3Cl2 + 2CrCl3 + 7H2O + 2KCl K2Cr2O7 + 3SO2 + 8HCl = 2KCl + 2CrCl3 + 3H2SO4 + H2O 2K2CrO4 + 16HCl = 3Cl2 + 2CrCl3 + 8H2O + 4KCl
Продукт восстановления в различных средах можно представить схематично: H2O Cr(OH)3 серо-зеленый осадок
K2CrO4 (CrO42– )
OH– [Cr(OH)6]3– раствор изумрудно-зеленого цвета K2Cr2O7 (Cr2O72– ) H+ Cr3+ раствор сине-фиолетового цвета
Соли хромовой кислоты – хроматы – желтого цвета, а соли дихромовой кислоты – дихроматы – оранжевого цвета. Изменяя реакцию раствора, можно осуществлять взаимное превращение хроматов в дихроматы: 2K2CrO4 + H2SO4(разб.) = K2Cr2O7 + K2SO4 + H2O 2K2CrO4 + 2HCl(разб.) = K2Cr2O7 + 2KCl + H2O 2K2CrO4 + H2O + CO2 = K2Cr2O7 + KHCO3 K2Cr2O7 + 2KOH = 2K2CrO4 + H2O
кислая среда
2СrO42– + 2H+ Cr2O72– + H2O
щелочная среда
Хром. Соединения хрома. 1. Сульфид хрома (III) обработали водой, при этом выделился газ и осталось нерастворимое вещество. К этому веществу прибавили раствор едкого натра и пропустили газообразный хлор, при этом раствор приобрел желтое окрашивание. Раствор подкислили серной кислотой, в результате окраска изменилась на оранжевую; через полученный раствор пропустили газ, выделившийся при обработке сульфида водой, и цвет раствора изменился на зеленый. Напишите уравнения описанных реакций. 2. После кратковременного нагревания неизвестного порошкообразного вещества оранжевого вещества оранжевого цвета начинается самопроизвольная реакция, которая сопровождается изменением цвета на зеленый, выделением газа и искр. Твердый остаток смешали с едким кали и нагрели, полученное вещество внесли в разбавленный раствор соляной кислоты, при этом образовался осадок зеленого цвета, который растворяется в избытке кислоты. Напишите уравнения описанных реакций. 3. Две соли окрашивают пламя в фиолетовый цвет. Одна из них бесцветна, и при легком нагревании ее с концентрированной серной кислотой отгоняется жидкость, в которой растворяется медь, последнее превращение сопровождается выделением бурого газа. При добавлении к раствору второй соли раствора серной кислоты желтая окраска раствора изменяется на оранжевую, а при нейтрализации полученного раствора щелочью восстанавливается первоначальный цвет. Напишите уравнения описанных реакций. 4. Гидроксид трехвалентного хрома обработали соляной кислотой. В полученный раствор добавили поташ, выделившийся осадок отделили и внесли в концентрированный раствор едкого кали, в результате осадок растворился. После добавления избытка соляной кислоты был получен раствор зеленого цвета. Напишите уравнения описанных реакций. 5. При добавлении в раствор соли желтого цвета, окрашивающей пламя в фиолетовый цвет, разбавленной соляной кислоты окраска изменилась на оранжево-красную. После нейтрализации раствора концентрированной щелочью цвет раствора вернулся к первоначальному. При добавлении в полученный хлорида бария выпадает осадок желтого цвета. Осадок отфильтровали и в фильтрат добавили раствор нитрата серебра. Напишите уравнения описанных реакций. 6. К раствору сульфата трехвалентного хрома добавили кальцинированную соду. Выделившийся осадок отделили, перенесли в раствор едкого натра, добавили бром и нагрели. После нейтрализации продуктов реакции серной кислотой раствор приобретает оранжевую окраску, которая исчезает после пропускания через раствор сернистого газа. Напишите уравнения описанных реакций. 7) Порошок сульфида хрома (III) обработали водой. Выпавший при этом серо-зеленый осадок обработали хлорной водой в присутствии гидроксида калия. К полученному желтому раствору прилили раствор сульфита калия, при этом вновь выпал серо-зеленый осадок, который прокалили до постоянства массы. Напишите уравнения описанных реакций. 8) Порошок сульфида хрома (III) растворили в серной кислоте. При этом выделился газ и образовался раствор. К полученному раствору добавили избыток раствора аммиака, а газ пропустили через раствор нитрата свинца. Полученный при этом черный осадок побелел после обработки его пероксидом водорода. Напишите уравнения описанных реакций. 9) Дихромат аммония разложили при нагревании. Твердый продукт разложения растворили в серной кислоте. К полученному раствору прилили раствор гидроксида натрия до выпадения осадка. При дальнейшем приливании гидроксида натрия к осадку он растворился. Напишите уравнения описанных реакций. 10) Оксид хрома (VI) прореагировал с гидроксидом калия. Полученное вещество обработали серной кислотой, из образовавшегося раствора выделили соль оранжевого цвета. Эту соль обработали бромоводородной кислотой. Полученное простое вещество вступило в реакцию с сероводородом. Напишите уравнения описанных реакций. 11. Хром сожгли в хлоре. Полученная соль прореагировала с раствором, содержащим пероксид водорода и гидроксид натрия. К образовавшемуся желтому раствору добавили избыток серной кислоты, цвет раствора изменился на оранжевый. Когда с этим раствором прореагировал оксид меди (I), цвет раствора стал сине-зеленым. Напишите уравнения описанных реакций. 12. Нитрат натрия сплавили с оксидом хрома (III) в присутствии карбоната натрия. выделившийся при этом газ прореагировал с избытком раствора гидроксида бария с выпадением осадка белого цвета. Осадок растворили в избытке раствора соляной кислоты и в полученный раствор добавили нитрат серебра до прекращения выпадения осадка. Напишите уравнения описанных реакций. 13. Калий сплавили с серой. Полученную соль обработали соляной кислотой. выделившийся при этом газ пропустили через раствор бихромата калия в серной кислоте. выпавшее вещество желтого цвета отфильтровали и сплавили с алюминием. Напишите уравнения описанных реакций. 14. Хром сожгли в атмосфере хлора. К образовавшейся соли добавили по каплям гидроксид калия до прекращения выделения осадка. Полученный осадок окислили перекисью водорода в среде едкого калия и упарили. К полученному твердому остатку добавили избыток горячего раствора концентрированной соляной кислоты. Напишите уравнения описанных реакций.
Хром. Соединения хрома. 1) Cr2S3 + 6H2O = 2Cr(OH)3↓ + 3H2S↑
2Cr(OH)3 + 3Cl2 + 10NaOH = 2Na2CrO4 + 6NaCl + 8H2O
2Na2CrO4 + H2SO4 = Na2Cr2O7 + Na2SO4 + H2O
Na2Cr2O7 + 4H2SO4 + 3H2S = Cr2(SO4)3 + Na2SO4 + 3S↓ + 7H2O
2) (NH4)2Cr2O7
Cr2O3 + N2↑ + 4H2O↑
Cr2O3 + 2KOH 2KCrO2 + H2O
KCrO2 + H2O + HCl = KCl + Cr(OH)3↓
Cr(OH)3 + 3HCl = CrCl3 + 3H2O
3) KNO3(тв.) + H2SO4(конц.) HNO3 + KHSO4
4HNO3 + Cu = Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O
2K2CrO4 + H2SO4 = K2Cr2O7 + K2SO4 + H2O
K2Cr2O7 + 2KOH = 2K2CrO4 + H2O
4) Cr(OH)3 + 3HCl = CrCl3 + 3H2O
2CrCl3 + 3K2CO3 + 3H2O = 2Cr(OH)3↓ + 3CO2↑ + 6KCl
Cr(OH)3 + 3KOH = K3[Cr(OH)6]
K3[Cr(OH)6] + 6HCl = CrCl3 + 3KCl + 6Н2О
5) 2K2CrO4 + 2HCl = K2Cr2O7 + 2KCl + H2O
K2Cr2O7 + 2KOH = 2K2CrO4 + H2O
K2CrO4 + BaCl2 = BaCrO4↓ + 2 KCl
KCl + AgNO3 = AgCl↓ + KNO3
6) Cr2(SO4)3 + 3Na2CO3 + 6H2O = 2Cr(OH)3↓ + 3CO2↑ + 3K2SO4
2Cr(OH)3 + 3Br2 + 10NaOH = 2Na2CrO4 + 6NaBr + 8H2O
2Na2CrO4 + H2SO4 = Na2Cr2O7 + Na2SO4 + H2O
Na2Cr2O7 + H2SO4 + 3SO2 = Cr2(SO4)3 + Na2SO4 + H2O
7) Cr2S3 + 6H2O = 2Cr(OH)3↓ + 3H2S↑
2Cr(OH)3 + 3Cl2 + 10KOH = 2K2CrO4 + 6KCl + 8H2O
2K2CrO4 + 3K2SO3 + 5H2O = 2Cr(OH)2 + 3K2SO4 + 4KOH
2Cr(OH)3 Cr2O3 + 3H2O
8) Cr2S3 + 3H2SO4 = Cr2(SO4)3 + 3H2S↑
Cr2(SO4)3 + 6NH3 + 6H2O = 2Cr(OH)3↓ + 3(NH4)2SO4
H2S + Pb(NO3)2 = PbS + 2HNO3
PbS + 4H2O2 = PbSO4 + 4H2O
9) (NH4)2Cr2O7 Cr2O3 + N2 + 4H2O
Cr2O3 + 3H2SO4 = Cr2(SO4)3 + 3H2O
Cr2(SO4)3 + 6NaOH = 2Cr(OH)3↓ + 3Na2SO4
Cr(OH)3 + 3NaOH = Na3[Cr(OH)6]
10) CrO3 + 2KOH = K2CrO4 + H2O
2K2CrO4 + H2SO4(разб.) = K2Cr2O7 + K2SO4 + H2O
K2Cr2O7 + 14HBr = 3Br2 + 2CrBr3 + 7H2O + 2KBr
Br2 + H2S = S + 2HBr
11) 2Cr + 3Cl2 = 2CrCl3
2CrCl3 + 10NaOH + 3H2O2 = 2Na2CrO4 + 6NaCl + 8H2O
2Na2CrO4 + H2SO4 = Na2Cr2O7 + Na2SO4 + H2O
Na2Cr2O7 + 3Cu2O + 10H2SO4 = 6CuSO4 + Cr2(SO4)3 + Na2SO4 + 10H2O
12) 3NaNO3 + Cr2O3 + 2Na2CO3 = 2Na2CrO4 + 3NaNO2 + 2CO2
CO2 + Ba(OH)2 = BaCO3↓ + H2O
BaCO3 + 2HCl = BaCl2 + CO2 + H2O
BaCl2 + 2AgNO3 = 2AgCl↓ + Ba(NO3)2
13) 2K + S = K2S
K2S + 2HCl = 2KCl + H2S↑
3H2S + K2Cr2O7 + 4H2SO4 = 3S + Cr2(SO4)3 + K2SO4 + 7H2O
3S + 2Al = Al2S3
14) 2Cr + 3Cl2 = 2CrCl3
CrCl3 + 3KOH = 3KCl + Cr(OH)3↓
2Cr(OH)3 + 3H2O2 + 4KOH = 2K2CrO4 + 8H2O
2K2CrO4 + 16HCl = 2CrCl3 + 4KCl + 3Cl2 + 8H2O
Неметаллы. IV A группа (углерод, кремний). Углерод. Соединения углерода. I. Углерод. Углерод может проявлять как восстановительные, так и окислительные свойства. Восстановительные свойства углерод проявляет с простыми веществами, образованными неметаллами с большим по сравнению с ним значением электроотрицательности (галогенами, кислородом, серой, азотом), а также с оксидами металлов, водой и другими окислителями. При нагревании с избытком воздуха графит горит, образуя оксид углерода (IV): C + O2 = CO2 при недостатке кислорода можно получить СО 2C + O2 = 2CO Аморфный углерод уже при комнатной температуре реагирует с фтором. С + 2F2 = CF4 При нагревании с хлором: С + 2Cl2 = CCl4 При более сильном нагревании углерод реагирует с серой, кремнием: C + 2S = CS2 C + Si = SiC При действии электрического разряда углерод соединяется с азотом, образуя диацин: 2С + N2 → N ≡ C – C ≡ N В присутствии катализатора (никель) и при нагревании углерод реагирует с водородом: С + 2Н2 = СН4 С водой раскаленный кокс образует смесь газов: С + H2O = CO + H2 Восстановительные свойства углерода применяются в пирометаллургии: C + CuO = Cu + CO При нагревании с оксидами активных металлов углерод образует карбиды: 3С + СаО = СаС2 + СО 9С + 2Al2O3 = Al4C3 + 6CO 2C + Na2SO4 = Na2S + CO2 2C + Na2CO3 = 2Na + 3CO Углерод окисляют такие сильные окислители, как концентрированные серная и азотная кислоты, другие окислители: C + 4HNO3(конц.) = CO2 + 4NO2 + 2H2O С + 2H2SO4 (конц.) = 2SO2 + CO2 + 2H2O 3C + 8H2SO4 + 2K2Cr2O7 = 2Cr2(SO4)3 + 2K2SO4 + 3CO2 + 8H2O В реакциях с активными металлами углерод проявляет свойства окислителя. При этом образуются карбиды: 4C + 3Al = Al4C3 2C + Ca = CaC2 Карбиды подвергаются гидролизу, образуя при этом углеводороды: Al4C3 + 12H2O = 4Al(OH)3 + 3CH4 CaC2 + 2H2O = Ca(OH)2 + C2H2
II. Соединения углерода. Оксиды. Оксид углерода (II). Оксид углерода (II) несолеобразующий оксид. Очень ядовит! В лаборатории получают действием концентрированной серной кислоты на муравьиную кислоту: НСООН CO + H2O Химическая активность угарного газа крайне мала. При обычных условиях он не реагирует ни с водой, ни с кислотами, ни со щелочами. При высоких температурах вступает в окислительно-восстановительные реакции в роли восстановителя. СО горит синим пламенем: 2СO + O2 = 2CO2 Восстанавливает металлы из их оксидов: 3CO + Fe2O3 = 2Fe + 3CO2 СО + CuO = Cu + CO2 СО + NiO = Ni + CO2 Взаимодействует с парами воды: CO + H2O ↔ CO2 + H2 В присутствии катализатора или при облучении СО окисляется хлором, образуя ядовитый газ фосген: CO + Cl2 = COCl2 СО окисляется пероксидом натрия: CO + Na2O2 = Na2CO3 При нагревании с водородом при повышенном давлении образуется метиловый спирт: CO + 2H2 ↔ CH3OH При пропускании СО в расплав щелочи при высоком давлении образуется соль (формиат натрия) в результате протекания окислительно-восстановительной реакции: CO + NaOH = HCOONa Оксид углерода (IV). Как кислотный оксид взаимодействует с водой (реакция обратима), основными оксидами и растворами щелочей: CO2 + H2O ↔ H2CO3 CO2 + CaO = CaCO3 CO2 + 2NaOH (избыток) = Na2CO3 + H2O CO2(избыток) + NaOH = NaHCO3 При пропускании СО2 через раствор карбоната образуется гидрокарбонат: Na2CO3 + CO2 + H2O = 2NaHCO3 В реакциях СО2 способен выступать только в роли окислителя. При высоких температурах он взаимодействует с углем и с активными металлами: CO2 + C = 2CO CO2 + 2Mg = 2MgO + C 2CO2 + 2Na2O2 = 2Na2CO3 + O2 Na2SiO3 + 2CO2 + 2H2O = 2NaHCO3 + H2SiO3↓
|