Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь КАТЕГОРИИ: АрхеологияБиология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Применение Zn, Cd, Hg в микроэлектронике.
ZnS, CdS, ZnSe, CdSe – сложные полупроводники типа АIIBVI. Основной метод получения: Zn + S (tº=600-700ºC, Ar) =ZnS
Пленки Zn, получают пиролизом МОС (металлорганических соединений): диэтилцинк(330ºС) = Zn + R. Аналогично получают зеркальные пленки Cd. Растворяют пленки в кислотных и (цинк) в щелочных травителях. Образцы решения задач Пример 1. Рассчитайте объем газа (н.у.), выделившегося по реакции 0,2 г ртути с избытком концентрированного раствора азотной кислоты. Решение. Напишем уравнение реакции, учитывая, что ртуть, являясь восстановителем, окислится избытком концентрированного раствора азотной кислоты до Hg2+, а нитрат-ион восстановится до газообразного диоксида NO2: . Согласно условию задачи израсходовано 0,2 г ртути. Из уравнения реакции следует, что если в реакцию вступает 1 моль, т.е. 200 г ртути, выделяется 2 моля газа, т.е. 44,8л NO2. Отсюда Vгаза = Ответ: 0,0448л. Пример 2. Объясните, почему цинк может растворяться и в кислотных и в щелочных средах. Напишитеуравнения соответствующих реакций. Решение. Поскольку цинк образует оксид и гидроксид амфотерного характера, его можно растворить и в кислотах и щелочах. Реакции протекают энергичнее в присутствии аммиака или ионов, образующих с ионами цинка комплексные ионы.(CN–). Напишем уравнения реакций взаимодействия цинка с серной кислотой и с хлоратом калия в щелочной среде. В кислой среде образуются катионы Zn2+, а в щелочной среде цинкат –ионы ZnO22–. 1) 3Zn + 4H2SO4 (конц)= 3ZnSO4 + S + 4Н2О 2) 3Zn + KClO3 + 6КОН = KCl + 3K2ZnO2 + 3Н2О.
Пример 3. Смесь меди и цинка массой 40 г обработали концентрированным раствором щелочи. При этом выделился газ объемом 8,96 л (н. у.). Рассчитайте массовую долю цинка в смеси. Решение. 1. Вычислим количество вещества образовавшегося газа (водорода): n(H2) = моль. 2. Из двух компонентов смеси (медь и цинк) с раствором щелочи реагирует только цинк: Zn + 2NaOH + 2H2O = Na2[Zn(OH)4] + H2 Из уравнения реакции следует, что n(Zn) = n(H2) = 0,4 моль. 3. Вычислим массу цинка в смеси: m(Zn) = n(Zn)·M(Zn) = 0,4·65 = 26 г. 4. Рассчитываем массовую долю цинка в смеси металлов: ω%(Zn) = Пример 4. Объясните, почему раствор сульфата цинка имеет кислую реакцию среды. Напишитеуравнения соответствующих реакций. Укажите способы предотвращения процесса. Решение. Сольобразована сильной кислотой и слабым основанием. Происходит гидролиз соли по катиону. Форма гидролиза – ступенчатый, образуются основные соли и кислота.
D D Чтобы сместить равновесие влево необходимо раствор подкислить.
Образец тестового опроса Zn, Cd, Hg
1. Укажите формулу атома ртути 1) 1s2…………….6s24f145d8 4) 1s2…………6s24f145d10 2) 1s2…………….6s04f145d10 5) 1s2…………6s24f135d9 3) 1s2…………….6s14f135d10
2. В чем не растворяется ртуть? 1) НNO3 (разб.) 2) НNO3 (конц.) 3) Н2SO4(конц.) 4) Н2SO4 (разб.) 5) НCl + НNO3
3. Укажите продукты взаимодействия ZnBr2 с водой 1) Zn(ОН)2 + НBr 2) Zn(ОН)2 + Br2 3) реакция не идет 4) ZnОНBr + Br2 5) ZnОНBr + НBr
4. Укажите формулу комплексного соединения, имеющего название дибромо-тетраммин-кадмий 1) [Cd(NH3)4Br2]; 2) [Cd(NH3)4]Br2; 3) К2 [Cd(NH3)2Br4]; 4) (NH4)2[CdBr4]; 5) К2 [Cd(NH3)4Br4]
5. Укажите соединение, добавлением которого можно ослабить гидролиз CdCl2 1) NaOH 2) KCl 3) HCl 4) CdS 5) H2O
Контрольные вопросы и упражнения 1. На гидроксиды цинка и кадмия подействовали избытком растворов серной кислоты, гидроксида натрия и аммиака. Какие соединения цинка и кадмия образуются в каждой из этих реакций? Составьте молекулярные и ионно-молекулярные уравнения реакций. 2. Охарактеризуйте особенности взаимодействия ртути с азотной кислотой при условиях: а) избытка кислоты; б) избытка ртути. Методом ионно-электронного баланса составьте уравнения соответствующих реакций. 3. Методом ионно-электронного баланса напишите уравнения следующих реакций растворения цинка: а) в разбавленной азотной кислоте; б) в щелочи; в) в щелочи в присутствии хлората калия. 4. Методом ионно-электронного баланса напишите уравнения реакций взаимодействия цинка: а) с раствором пероксида водорода в присутствии аммиака; б) с концентрированной серной кислотой, учитывая восстановление серы до нулевой степени окисления. 5. При прибавлении раствора KОН к растворам Cd(NO3)2 и Hg(NO3)2 образуются осадки. Какие соединения при этом получаются? Составьте молекулярные и ионно-молекулярные уравнения соответствующих реакций. 6. При постепенном прибавлении раствора KI к раствору Hg(NO3)2 образующийся вначале осадок растворяется. Какое комплексное соединение при этом получается? Составьте молекулярные и ионно-молекулярные уравнения соответствующих реакций.
7. Составьте уравнения реакций, которые надо провести для осуществления следующих превращений: Cd → Сd(NО3)2 → Сd(ОН)2 → [Сd (NН3)4](ОН)2 → СdSO4 8. К какому классу соединений относятся вещества, полученные при действии избытка гидроксида натрия на растворы нитратов цинка, кадмия, ртути (I), (II)? Составьте молекулярные и ионно — молекулярные уравнения соответствующих реакций. 9. На гидроксиды цинка и кадмия подействовали избытком растворов серной кислоты, гидроксида натрия и аммиака. Какие соединения цинка и кадмия образуются в каждой из этих реакций? Составьте молекулярные и ионно-молекулярные уравнения реакций? 10. Кусок латуни обработали азотной кислотой. Раствор разделили на две части. К одной из них прибавили избыток раствора аммиака, к другой — избыток раствора щелочи. Какие соединения цинка и меди образуются при этом? Составьте уравнения соответствующих реакций. 11. Составьте уравнения реакций, которые надо провести для осуществления следующих превращений: Zn → Zn (NО3)2 → Zn (ОН)2 → [Zn (NН3)4](ОН)2 → ZnSO4 → Zn (ОН)2 → Na2[Zn (ОН)4] → ZnCl2 12. Методом ионно-электронного баланса составьте уравнение реакции взаимодействия пероксида водорода в присутствии избытка аммиака с цинком. Учитывая, что аммиак взят в избытке, рассчитайте объем (мл) 0,5М раствора пероксида водорода, необходимого для растворения 6,54 г цинка. Ответ: 200 мл. 13. Методом ионно-электронного баланса составьте уравнение реакции взаимодействия цинка в щелочной среде с хлоратом калия. Рассчитайте массу (г) прореагировавшего цинка, учитывая, что в реакцию вступило 50 мл 0,3н раствора хлората калия. Ответ:0,95г. 14. При растворении избытка ртути в концентрированной азотной кислоте образуется нитрат ртути(I), а азотная кислота восстанавливается минимально. Рассчитайте объем газа, выделяющегося при растворении 0,6 г ртути. Методом ионно-электронного баланса составьте уравнение соответствующей реакции. Ответ: 0,0672 л. 15. Гидроксид цинка растворяется в аммиаке и щелочи. О каких свойствах гидроксида свидетельствуют эти реакции? Напишите уравнения соответствующих реакций. 16. Хлор окисляет цинк в щелочной среде. Какое соединение цинка при этом получается? Методом ионно-электронного баланса составьте уравнение соответствующей реакции. 17. Почему нитрат ртути(I) может проявлять и окислительные, и восстановительные свойства? Методом ионно-электронного баланса составьте уравнения реакций, подтверждающих это положение. 18. Сплавляют 1,3 г цинка с гидроксидом и хлоратом калия, взятыми в избытке. Методом ионно-электронного баланса составьте уравнение соответствующей реакции. Определите массу (в граммах) хлорсодержащего продукта. Ответ: 0,5 г. 19. Методом ионно-электронного баланса составьте уравнения реакций растворения кадмия: а) в разбавленном растворе серной кислоты; б) концентрированном растворе серной кислоты; в) в пероксиде водорода в присутствии избытка аммиака. 20. Цинковое покрытие на металлах получают электролитическим методом путем электролиза раствора сульфата цинка. Составьте уравнения процессов, протекающих на катоде и аноде.
Элементы IVB подгруппы
Ti, Zr, Hf Электронная конфигурация внешних подуровней атомов и возможные степени окисления: ns2(n–1)d2; (+2, +3, +4) Физические свойства
Минералы, служащие сырьем для получения металлов:
Получение металлов можно представить схемой на примере титана: Извлечение из руды ТiО2 Затем в стальных аппаратах в атмосфере аргона титан восстанавливают из тетрахлорида магнием: TiCl4 + 2Mg Ti + 2MgCl2 Дальнейшая переплавка губчатого Тi производится в в вакууме или атмосфере аргона. Химические свойства. Химическая активность в подгруппе увеличивается снизу вверх, титан является по положению самым активным элементом. Особенностью этих металлов является то, что их активность сильно зависит от температуры. При обычных температурах они устойчивы к большинству агрессивных сред но с повышением температуры активность металлов возрастает и у титана при температуре его плавления является одной из самых высоких среди металлов При нагревании они реагируют практически со всеми простыми веществами:
Ti + 2Cl2(300°C) =TiCl4 TiO2 (1200-1300°C) Ti 2Ti +N2 = TiN (тв.9,8 Тпл.=2930ºС) Zr TiC (электроды дуговых ламп) Hf (+V,Nb,Ta) -тв. растворы перем. состава распл. Ме поглощ. Н2 (1:2моля)
Отношение к НГ: Газ: 4HF + Me MeF4 + 2H2 HCl+Me=MeF4 +2H2 (Ti,Zr,Hf) (Ti,Zr,Hf)
Раствор: 6HF + Ti = 2TiF3 +3H2 6HCl +Ti=TiCl3 +3H2 (1%) конц. HCl + (Zr,Hf)≠не идет
Действие кислородосодержащих кислот зависит от состояния поверхности металла. Например, на идеально отполированный титан кислоты не действуют. а) При нарушении поверхности: 3Ti + 4HNO3 (конц.)+ H2O = 3H2TiO3 + 4NO б) Царская водка растворяет все три металла: 3Zr + 4HNO3 + 12HCl = 3ZrCl4 + 4NO + 8H2O
в) H2SO4 (разбавл.) на холоду на титан не действует (предохраняет защитная пленка) H2SO4 разбавл. при (t°) и 50% -ная при любой t°действуют на Ti: 2Ti + 3H2SO4(разб.) Ti2(SO4)3 + 3H2 Ti +4H2SO4(конц.) Ti(SO4)2 + 2SO2 + 4H2O На Zr и Hf серная кислота (H2SO4) не действует
Соединения элементов Оксиды и гидроксиды - амфотерны TiO2 ZrO2 HfO2 Ti(OH)4 Zr(OH)4 Hf(OH)4 Оксиды Ti, Zr, Hf - инертные, нерастворимые вещества, с разбавленными кислотами не реагируют. Очень медленно идет растворение в кипящей НF и концентрированной Н2SO4.
Со щелочами и основными оксидами взаимодействуют при сплавлении: TiO2 + BaO = BaTiO3 ZrO2 + 4NaOH = Na4ZrO4 + 2H2O Гидроксиды получают действием щелочи на соли 4х-валентных металлов. Ti(OH)4 ≡ H4TiO4 - ортотитановая кислота H2TiO3 - метатитановая. Гидроксиды легко растворяются в сильных кислотах, а в щелочах только при сплавлении У титана имеется целый ряд надкислот, например: H4(Ti[O2]O3 надтитановая кислота
Галиды Ti, Zr, Hf - в разной степени окисления обладают различными свойствами: МеГ2 - соли, твердые вещества (ионная связь) МеГ3, хотя и являются солями, способны при растворении частично подвергаться гидролизу МеГ4 - неэлектролит, жидкость, (ковалентная связь). TiCl2, TiCl3, TiCl4 2TiCl3 = TiCl4 + TiCl2 Гидролиз хлорида титана (II) (соли с ионной связью) идет преимущественно по 1-й ступени: TiCl2 + H2O D Ti(OH)Cl + HCl TiCl4 – неэлектролит, соединение с ковалентной связью, при высокотемпературном гидролизе получаются продукты: TiCl4 + H2O TiO2 + HCl
Применение Ti, Zr, Hf 1. Активные диэлектрики на основе оксидов TiO2, ZrO2, HfO2 - при изготовлении МДП-структур СВЧ диапазона. 2. Проводники. Ti -пленки - подслой на диэлектрических подложках. 3. Сегнетоэлектрики (BaTiO3, PbTiO3) Керамические сегнетоэлектрики: BaTiO3 - BaZrO3, BaTiO3 (ZrO2, Bi2O3) Образцы решения задач Пример 1. Какими свойствами обладают оксиды титана(IV)? Приведите уравнения реакций. Решение. Оксид TiO2 обладает амфотерными свойствами, растворяется при сплавлении с щелочами и в кислотах,: TiO2 + 2KOH = K2TiO3 + H2O титанат калия TiO2 + H2SO4 = TiOSO4 + H2O сульфат титанила
Пример 2. Подберите коэффициенты в схемах следующих окислительно-восстановительных реакций методом электронно-ионного баланса: а) TiOSO4 + Zn + H2SO4 → (Ti3+) +... б)Ti + HF → ([TiF6]2–) +... Решение. a) Составим электронно-ионный баланс для схемы TiOSO4 + Zn + H2SO4 → (Ti3+), +... учитывая, что цинк окисляется до иона Zn2+: 2 TiO2+ + 2H+ +ē =Ti3+ + H2O 1 Zn – 2ē = Zn2+ 2TiO2+ + 4H+ + Zn = 2Ti3+ + Zn2+ + 2H2O 2SO42– 2SO42– =3SO42– SO42– 2TiOSO4 + Zn + 2H2SO4 = Ti2(SO4)3 + ZnSO4 + 2H2O
б) Составим электронно-ионный баланс для схемы Ti + HF → ([TiF6]2–) +... 1 Ti + 6F– – 4ē = [TiF6]2– 2 2H+ + 2ē = H2 Ti + 6F– + 4H+ = [TiF6]2– + 2H2 2H+ = 2H+ Окончательное уравнение реакции:
Ti + 6HF = H2[TiF6] + 2H2
Пример 3. Рассчитайте массу титана, полученного термическим разложением иодида титана (IV), на образование которого затрачен иод массой 10,16 г. Решение. Запишем уравнения реакций: Ti + 2I2 = TiI4 TiI4 Ti + 4I2 Выразим массы количеств вещества с учетом коэффициентов в реакциях: n(I2) = моль; n(Ti) = ½n(I2) = 0,02 моль. Масса титана равна: m(Ti) = 0,02·48 = 0,96 г. Пример 4. Титан растворяется в плавиковой кислоте с образованием соединения H2[TiF6] и водорода. Рассчитайте объем водорода (н. у.), который выделится при растворении технического титана массой 50 г. Массовая доля титана в техническом металле равна 98,4% (остальное – нерастворимые примеси). Решение. Запишем уравнение реакции: Ti + 6HF = H2[TiF6] + 2H2
Масса титана: mp(Тi) = m(Ti)· ω =50 0,984 = 49,2 г. Выразим массы количеств вещества с учетом коэффициентов в реакциях: n(Ti) = моль; n(H2) = 2n(Ti) = 1,025·2 = 2,05 моль.
Рассчитаем объем водорода: V(H2) = n·22,4 = 2,05·22,4 = 45,9 л.
Образец тестового опроса Ti, Zr, Hf 1. Укажите электронную формулу атома титана 1) 1s2.....................4s24d2 3) 1s2....................4s13d3 2) 1s2.....................4s23d2 4) 1s2....................5s24d2 5) 1s2......................6s24d2 2. Укажите продукты реакции взаимодействия циркония с газообразным фтороводородом Zr + HF(газ) = 1) ZrF2 + H2O 2) ZrF3 + H2 3) ZrF4 + 2H2 4) H2[ZrF6] + H2 5) H2[ZrF4]+H2 3. Укажите продукты реакции взаимодействия гафния с царской водкой Hf + HNO3 + HCl = 1) Hf(NO3)3 + Cl2 + H2O 2) HfCl2 + NO + H2O 3) HfCl3 + NO + H2O 4) H2[HfCl6] + H2 5) HfCl4 + NO + H2O 4. Укажите формулу метатитаната алюминия 1)Al4TiO4 2) Al2(TiO3)3 3) Na2TiO3 4) K4TiO4 5) BaTiO3 5. Укажите продукты высокотемпературного гидролиза тетрахлорида титана TiCl4 + H2O 1)TiOHCl3 + HCl 2) Ti(OH)2Cl + HCl 3) TiO2 + HCl 4) Ti(OH)3Cl + HCl 5) H2TiO4 + HCl
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 → 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
Минералы, имеющие промышленное значение, представлены ниже.
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 + 10Al 6V + 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 ô твердые р-ры V, Nb, Ta ô MeN ô MeSi2 ô 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+ V V 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).
Образцы решения задач Пример 1. При взаимодействии раствора метаванадата аммония и H2S образуется тиометаванадат аммония. Последний при действии соляной кислоты разлагается, образуя соответствующий малорастворимый сульфид ванадия(V) (тиоангидрид). Написать уравнения реакций. Решение. 1. Образование тиометаванадата аммония проходит по реакции: NH4VO3 + 3H2S = NH4VS3 + 3H2O 2. Разложение тиометаванадата аммония соляной кислотой: 2NH4VS3 + 2HCl = V2S5 + 2NH4Cl + H2S
Пример 2. Ванадаты проявляют в кислой среде окислительную функцию, образуя при этом соли ванадила (VO2+). Закончите уравнение реакции: NH4VO3 + FeSO4 + H2SO4 = Решение. Составим электронно-ионный баланс, учитывая, что FeSO4 -восстановитель:
2 VO3– + 4H+ + ē = VO2+ + 2H2O 1 2Fe2+ – 2ē = 2Fe3+ 2VO3– + 8H+ + 2Fe2+ = 2VO2+ + 2Fe3+ + 4H2O 2NH4+ 4SO42– 2SO42–= 2SO42– 4SO42– 2NH4+ Окончательное уравнение: 2NH4VO3 + 2FeSO4 + 4H2SO4 = 2VOSO4 + Fe2(SO4)3 + (NH4)2SO4 + 4H2O.
Пример 3. При кипячении разбавленного раствора сульфата ниобила последний подвергается гидролизу. Напишите уравнение реакции. Решение. NbOSO4 + 3H2O H2SO4 + HNbO3 Образец тестового опроса V, Nb, Ta 1. Укажите самый активный элемент в VB подгруппе 1) Та; 2) V; 3) Nb 2. Укажите продукты реакции взаимодействия ниобия с конц. HNO3: 1) Nb(NO3)3 + NO + H2O; 2) HNbO3 + H2 + H2O; 3) HNbO3 + NO + H2O; 4) H[Nb(NO3)6]; 5) Nb(NO3)2 + NO + H2O. 3) Укажите формулу ниобата кальция: 1) СaNbO3 2) Ca2 NbO4 3) Ca(NbO3)2 4) Са2V2O7 5) СaV4O9 4. Какими свойствами обладает оксид ванадия (IV): 1) основными; 2) слабоосновными; 3) амфотерными; 4) кислотными; 5) восстановительными 5. Укажите формулу пированадиевой кислоты: 1) HVO3 2) H2VO3 3) H3VO4 4) H4V2O7 5) H2V2O9 Контрольные вопросы и упражнения 1. Какую валентность проявляют элементы подгруппы ванадия? 2. Где применяются ванадий, ниобий, тантал и их соединения? 3. Какие химические реакции лежат в основе получения в промышленности металлов подгруппы ванадия? 4. В чем растворяются тантал, ниобий и ванадий? 5. Напишите уравнение реакции взаимодействия между ванадием и азотной кислотой. 6*. Напишите уравнения реакций растворения ниобия и тантала в смеси азотной и плавиковой кислот. 7*. Напишите уравнение реакции взаимодействия между ванадием и расплавом щелочи 8. Какие продукты получаются при взаимодействии ниобия и тантала с НСl? Укажите условия протекания этих реакций. 9. Приведите примеры соединения двух-, трех- и четырехвалентного ванадия. 10. Напишите уравнение реакции взаимодействия междуV2О5 и водородом. 11. Напишите уравнение реакции получения НVО3. 12. Напишите уравнение реакции получения гидроксидов пятивалентных ванадия и тантала. Проявляют ли указанные гидроксиды амфотерные свойства? 13. Напишите уравнение реакции взаимодействия между V2О5 и раствором щелочи. 14. Напишите уравнения реакций между VО2 и: а) кислотой; б) щелочью. Составьте эти уравнения в ионной форме. 15. Какие элементы подгруппы ванадия образуют пентагалогениды? Можно ли эти соединения назвать солями? 16 *. Напишите уравнение реакции взаимодействия между раствором сульфата ванадила и концентрированной азотной кислотой 17. Предложите методику получения ниобата натрия. 18. Напишите формулу сульфата ванадила. Как можно получить это соединение? 19*. Может ли реагировать сульфат ванадила с КМnО4? 20. Закончить уравнения реакций: 1) 4VO3 + (NH4)2S + H2O → 2) NaVO3 + H2SO4 + H2O2→ 3) Nb2O5 + Cl2 (tº) → NbOCl3 +... 4)Ta2O5 + Cl2 (tº) → TaCl5 +... 5) Zn + NaVO3 + HCl → 6) NaVO3 + H2O2→ 7) KI + NaVO3 + H2SO4 → 8) NaVO3 + H2SO4 + FeSO4 → 9) NaVO3 + Na2SO3 + H2SO4 → Элементы VIB подгруппы Cr Mo W Атомы хрома, молибдена, вольфрама имеют электронные конфигурации валентных уровней Cr....4s13d5 Mo....5s14d5 W....6s25d4 (4f14) и проявляют степени окисления (в скобках указаны малохарактерные): Cr (+2), +3, (+4, +5), +6; Mo,W - (+2, +3, +4) +6
Физические свойства
Ниже приведены минералы, имеющие промышленное применение
Получение металлов можно представить схемой: 1. Хром Руда ® Cr2O3 a) Cr2O3 + 2Al 2Cr + Al2O3 или б) 2Cr2O3 + 3C 4Cr + 3CO2 Cr переплавляют в вакууме. Для производства сплава феррохрома: FeO∙Cr2O3 + 4CO = 2Cr +Fe + 4CO2 2. Молибден, вольфрам 2MoS2 + 7O2 2MoO3 + 4SO2 FeWO4 Na2WO4 H2WO4 WO3 WO3 + 3H2 = W + 3H2O
Химические свойства Хром в этой подгруппе самый активный элемент усиление химической активности
При нагревании эти металлы реагируют практически со всеми простыми веществами, кроме водорода:
Cr + F2, Cl2, Br2, I2 MexOy Mo + F2, Cl2 Br2 – Me MexЭy W + F2, Cl2, – – MeC,MeC2 MeSi2 и др. Карбиды Cr, Mo, W - фазы переменного состава, сплав W2C и WC с добавкой 10% кобальта ® «победит». Отношение к кислотам пассивирует пассивирует Cr пассивирует CrCl2 + H2 CrSO4 + H2
H2MoO4 + NO +... Mo MoO3 + SO2 +... ≠ не идет WF6 + NO +... W Na2WO4 +... ≠ не идет
Mo + 2HNO3 = MoO3 + 2NO + H2O W + 2HNO3 + 6HF = WF6 + 2NO + 4H2O
2W + 4NaOH + 3O2 = 2Na2WO4 + 2H2O расплав или кипящ. конц. NaOH
VI - валентные соединения 2W + 3O2 = 2WO3 2Mo + 3O2 = 2MoO3 CrO3 можно получить лишь косвенно: K2Cr2O7 + H2SO4 = 2CrO3$ + K2SO4 + H2O насыщенный концентр.
Кислоты Э(VI) существуют в двух формах: Н2ЭО4, и Н2Э2О7
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Последнее изменение этой страницы: 2017-02-06; просмотров: 443; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 44.222.104.49 (0.312 с.) |