Соединения s-элементов I группы

Хром

Молибден

Вопросы и задачи для самоподготовки

d – Элементы VII группы

Марганец

Вопросы и задачи для самоподготовки

d – Элементы VIII группы

Семейство железа.

Кобальт, никель.

Вопросы и задачи для самоподготовки

d – Элементы I группы

Медь.

Серебро.

Вопросы и задачи для самоподготовки

d – Элементы II группы

Цинк

Кадмий

Ртуть

Вопросы и задачи для самоподготовки

Часть III. p-Элементы

р – Элементы III группы

Бор

Алюминий

Вопросы и задачи для самоподготовки

р – Элементы IV группы

Углерод

Кремний

Олово

Свинец

Вопросы и задачи для самоподготовки

р – Элементы V группы

Азот

Фосфор

Подгруппа мышьяка

Вопросы и задачи для самоподготовки

p – Элементы VI группы

Кислород

Сера

Вопросы и задачи для самоподготовки

p – Элементы VII группы

Общая характеристика галогенов

Галогены в природе

Получение галогенов

Физические свойства

Химические свойства галогенов

Галогеноводороды

Применение галогенов и их соединений.

5. FeCl₃ + H₂S ® FeCl₂ + S¯ + …

20. Чем отличается химизм взаимодействия тиосульфата натрия с хлором от взаимодействия тиосульфата натрия с йодом?

21. К водному раствору сульфата меди (II) добавили водный раствор йодида калия. Как разделить смесь двух продуктов этой реакции, выпавших в осадок?

22. Какое общее свойство проявляют кислородсодержащие соединения хлора в следующих реакциях:

1. HClO₄ + SO₂ + H₂O ® HCl + H₂SO₄

2. HClO₃ + FeCl₂ + HCl ® FeCl₃ + H₂O

3. HClO₃ + HCl ® H₂O + Cl₂

Составьте для этих реакций ионно- электронные уравнения.

23. На чем основано белящее и дезинфицирующее действие хлорной извести СаОСl₂? Дайте пояснения с помощью уравнения реакции.

24. Напишите уравнения реакций для следующих превращений:

HCl ® Cl₂ ®HClO ® HClO₃ ® KClO₃

СОДЕРЖАНИЕ

2. 4Na + O₂ ® 2Na₂O - медленно

Полученная смесь содержит ~ 90% Na₂O₂ и 10% Na₂O. Установлено, что для получения соединений щелочных металлов с кислородом не­обходимо соблюдать определенные условия, так, при избытке кислорода и температуре 270-370 °С получается пероксид натрия:

2Na + O₂ ® 2Na₂O₂

При более высоких температурах (400 °С и 12,2 МПа) получается гипероксид натрия:

Na₂O₂ + O₂ ® 2NaO₂

При более низкой температуре образуется смесь:

Na₂O; Na₂O₂; и NaO₂.

Оксид натрия можно получить сплавлением Na₂O₂ с ме­таллическим натрием в присутствии кислорода:

Na₂O₂ + 2Na 2Na₂O

В отличие от лития и натрия, другие металлы этой подгруппы образуют при сгорании в избытке кислорода гипероксиды: K + O₂ KO₂ (или K₂O₄).

Оксид калия получают аналогично оксиду натрия:

K₂O₂ + 2K 2K₂O (сплавление в присутствии О₂),

или по реакции: KO₂ + 3K 2K₂O.

Кислородные соединения Rb и Cs по свойствам и по составу подобны соединениям калия.

Оксиды Li₂O и Na₂O – бесцветны, K₂O и Rb₂O – желтые, Cs₂O - оранжевый.

Пероксиды и гиперокоиды (супероксиды) щелочных металлов являются сильными окислителями:

4KO₂ + 2C ® 2K₂CO₃ + O₂­

Пероксид натрия применяют для отбеливания соломы, шерсти, шелка. Одно из важнейших свойств пероксидов - способность поглощать CO₂ и выде­лять кислород - используется в системах жизнеобеспечения в замкнутых помещениях (подводных лодках, космических кораблях):

2Na₂O₂ + 2CO₂ ® 2Na₂CO₃ + O₂­

Пероксиды s-элементов I группы взаимодействуют с кислотами с обра­зованием пероксида водорода:

Me₂O₂ + 2H⁺ ® 2Me⁺ + H₂O₂.

Растворяясь в воде, они подвергаются почти полному гидролизу:

Na₂O₂ + 2H₂O ® 2NaOH + H₂O₂.

Во влажном воздухе разлагаются:

2Li₂O₂ ® 2Li₂O + O₂­.

Гидроксиды щелочных металлов

Гидроксиды щелочных металлов: LiOH, NaOH, KOH, RbOH, CsOH, FrOH - бесцветные кристаллические вещества, гигроскопичны и хорошо (за исключением LiOH) растворяются в воде с выделением тепла.

Их называют щелочами. Водные растворы щелочей - сильные электро­литы: MeOH ® Me⁺ + OH^-.

Из всех гидроксидов щелочных металлов наибольшее практичес­кое значение имеют NaOH и KOH.

NaOH – гидроксид натрия (едкий натр, каустическая сода, каустик) - бесцветные, непрозрачные гранулы, пластинки или чешуйки, очень гигроскопичны, хорошо растворяются в воде с сильным разогреванием раствора. Благодаря быстрому поглощению влаги NaOH, как и КОН, используется в твердом виде в качестве осушителей газов.

В большинстве органических растворителей NaOH нерастворим,
t_пл=322 ^оС; t_кип=1390 ^оС. В зависимости от температуры он кристаллизуется с различным содержанием кристаллизационной воды, а выше 61,8 ^оС – безводный. Водный раствор NаOH – сильное основание (щелочь).

Гидроксид натрия является важным продуктом химической и фармацевтической промышленности, используется для получения лекарств, солей (Na₂CO₃;NaHCO₃ и др.), в производстве мыла, моющих средств и для других целей.

Получают NaOH электролизом водного раствора хлорида натрия, или известковым методом:

Na₂CO₃ + Ca(OH)₂ = 2NaOH + CaCO₃¯

Из-за плохой растворимости CaCO₃, равновесие смещается в сторону образования NaOH, называемого, согласно способу получения, каустической содой.

KOH - гидроксид калия (едкое кали) - это белая, гигро­скопичная кисталлическая масса, хорошо растворяется в воде с сильным разогре­ванием, t_пл.= З60°С; t_кип.= 1327 °С. Многие свойства КОН такие же как у NaOH. Его применяют для получения солей, жид­ких мыл, моющих средств.

Соли щелочных металлов

Вопросы и задачи для самоподготовки:

1. От каких слов происходит название "галогены"?

2. Сравните физические и химические свойства галогенов и покажите зависимость свойств галогенов от строения их атомов. Почему фтор не обладает переменной валентностью?

3. Каковы способы получения галогенов в промышленности и лаборатории?

4. Назовите свойства галогеноводородов и способы их получения.

5. Как изменяется сила кислот в ряду галогеноводородных кислот: НF - НС1 - НВr - НI и восстановительная активность галогенид ионов?

6. Что образуется при растворении галогенов в воде?

7. Какие степени окисления проявляют галогены в соединениях? Приведите примеры, характеризующие свойства хлора как окислителя.

8. Напишите уравнения реакций получения всех оксидов хлора.

9. Как изменяется активность галогенов в реакциях с водородом?

10. Определите массу бромной воды необходимой для окисления 30,4 г сульфата железа (II) в кислом растворе (H₂SO₄),если в 100 г воды при 20 ^оС растворяется 3,6 г брома. Ответ: 460 г.

11. Какие процессы будут протекать при взаимодействии хлора с горячим раствором гидроксида калия? Напишите уравнения реакций.

12. Определите молярную концентрацию хлора в холодной воде, если после её разложения на свету, на нейтрализацию 100 мл раствора потребовалось 50 мл 0.4 М раствора гидроксида натрия. Ответ: 0,1 моль/л.

13. Напишите уравнения реакций получения оксокислот галогенов и укажите их устойчивость, силу и окислительные свойства.

14. Используя правило "подобное растворяется в подобном", перечис­лите растворители, в которых будут растворяться бром и йод.

15. Какую массу иода и спирта надо взять, для приготовления раствора йода массой 200 г с массовой долей йода 10%?

16. Среди нескольких солей галогенов имеется йодид калия. Как его можно обнаружить?

17. Могут ли галогены реагировать друг с другом? Приведите примеры. Укажите степени окисления и назовите эти соединения.

18. Почему бромоводород и иодоводород нельзя получить способами, применяемыми для получения хлороводорода?

19. Допишите правую часть уравнений реакций. Расставьте коэффициенты методом полуреакций:

1. I₂ + Cl₂ + H₂O ® HIO₃ + …

2. Cl₂ + Ca(OH)₂ ® Ca(ClO)₂ + …

3. PbO₂ + KI + H₂SO₄ ® PbSO₄¯ + …

4. Cl₂ + H₂SO₃ + H₂O ® HCl + …

желудочных, кишечных кровотечениях и для усиления диуреза (осмотический диурез).

Potassium Сhloride, Kalii chloridum (KCl) - калия хлорид - бесцветные кристаллы или белый кристаллический порошок без запаха, соленого вкуса Калия хлорид является антиаритмическим средством и источником ионов К⁺ (при гипокалиемии). Он также входит в состав плазмозамещающих жидкостей. Калия хлорид оказывает умеренное диуретическое действие. При гипокалиемии, аритмии, интоксикации наперстянкой назначают внутрь (после еды) по 1 г 4-5-7 раз в день (т.к. быстро выводится из организма). Нельзя принимать калия хлорид больным с нарушением выделительной функции почек. Ионы калия влияют на сократительную способность миокарда.

Sodium Bromide, Natrii bromidum (NaBr) - натрия бромид - белый кристаллический порошок без запаха, соленого вкуса. Гигроскопичен. Применяют в качестве седативного (успокаивающего) средства внутривенно. Также как и калия бромид, его выпускают в виде ампулироваиных 5,10 и 20%-ных растворов по 10 мл.

Potassium Bromide, Kalii bromibum (KBr) - калия бромид - бесцветные или белые кристаллы или мелкокристаллический порошок без запаха, соленого вкуса. Также как и натрия бромид, его применяют как средство успокаивающее центральную нервную систему при неврастении и повышенной возбудимости; KBr усиливает процессы торможения в коре головного мозга. В вену KBr не вводят из-за возможного угнетающего действия ионов калия (К⁺) на проводимость и возбудимость сердечной мышцы. Форма выпуска - порошок и таблетки по 0,5 г.

Sodium Iodide, Natrii iodidum (NaI) - натрия йодид – белый кристаллический порошок без запаха, соленого вкуса, гигроскопичен.

Potassium Iodide, Kalii iodidum (KI) - калия йодид - бесцветные или белые кристаллы или мелкокристаллический порошок без запаха, солено-горького вкуса. Гигроскопичен. Натрия и калия йодиды применяют как препараты йода при гипертиреозе, эндемическом зобе, воспалительных заболеваниях дыхательных путей, глазных заболеваниях (катаракта и др.), бронхиальной астме. Эти препараты назначают внутрь в растворах и микстурах по 0,3-1 г на прием 3-4 раза в день после еды. Растворы калия иодида в вену не вводят из-за угнетающего действия ионов калия на сердце.

Solutio iodi spirituоsa 5% - раствор йода спиртовый 5% - прозрачная жидкость красно-бурого цвета с характерным запахов. Йод в медицинской практике применяют в качестве антисептичес­кого средства. Спиртовый 5%-ный раствор йода используют для обработки ран, подготовки операционного поля. В воде йод плохо растворяется, чтобы повысить растворимость добавляют калия йодид, который с йодом образует растворимые в воде комплексные соли (полииодиды).

Solutio iodi spirituosa 1 et 2% - готовят растворением йода в 96%-ном этиловом спирте без добавления калия йодида. Раствор йода в медицинской практике применяют как антисепти­ческое средство. Спиртовый раствор йода используют для обработки ран.

Щелочные металлы образуют соли практически со всеми кислотами. В большинстве своем это бесцветные кристаллические вещества с ион­ной химической связью. В воде и в расплавах это сильные электролиты, большинство из них хорошо растворяется в воде. К малорастворимым солям относятся: LiF, Li₂CO₃, Li₃PO₄, KClO₄, RbClO₄, CsClO₄ и некоторые комплексные соединения – Na[Sb(OH)₆], K₂[PtCl₆], Rb₂[PtCl₆], Cs₂[PtCl₆].

Из щелочных металлов ионы Li⁺ и Na⁺ наиболее жесткие кислоты, так как их радиусы наименьшие в ряду всех ионов s-металлов I группы. Аналогично, в ряду галогенид ионов F^-, Cl^-, Br^-, I^-, наиболее жесткое основание F^- - ион. В связи с этим растворимость галогенидов уменьшается от MeF к MeI.

Галогениды щелочных металлов находят широкое применение в про­мышленности как исходные вещества для получения многих других соединений

NaCl используют как консервирующее средство; в производстве мыла, органических красителей, в керамической промышленности. Смесь NaCl со льдом в соотношении 3,5:1 понижает температуру до -21°С.

В качестве исходного сырья хлорид натрия примеянется в производстве хлора, натрия, хлороводородной кислоты, гидроксида натрия, солей: гипохлорита, хлората, карбоната натрия; гидрокарбоната и гидросульфата натрия и др., что представлено следующей схемой:

Сульфаты s-элементов I группы - бесцветные кристаллические вещества, хорошо растворимы в воде. В их ионных кристаллических решетках находятся тетраэдрические ионы – SO₄^2-.

Сульфат натрия применяется в производстве вискозного волокна, стекла, фармацевтических препаратов и др.

Карбонаты - бесцветные кристаллические вещества, в их ионных кристаллических решетках находятся треугольные ионы -CO₃^2-. Карбонаты щелочных металлов, кроме Li₂CO₃, который при нагревании разлагается до точки плавления:

Li₂CO₃ Li₂O + CO₂­,

плавятся без разложения при 800-900 °С и хорошо растворяются в воде.

В водном растворе карбонаты взаимодействуют с CO₂, образуя гидрокарбонаты, среди которых NaHCO₃ менее растворим в воде, чем гидрокарбонаты остальных щелочных металлов.

При обычной температуре гидрокарбонаты устойчивы (LiHCO₃ в кристаллическом состоянии не известен), но при нагревании легко переходят в средние соли угольной кислоты:

2MeHCO₃ Me₂CO₃ + CO₂­ + H₂O

Нитраты - бесцветные хорошо растворимые в воде кристалли­ческие вещества, в их ионных кристаллических решетках находятся треугольные ионы – NO₃^-. Из всех нитратов только LiNO₃ образует кристаллогидрат: LiNO₃·3H₂O.

Нитрат лития в отличие от остальных плавится с разложением до оксида:

4LiNO₃ 2Li₂O + 4NO₂­ + O₂­

Остальные разлагаются до нитритов:

2KNO₃ 2KNO₂ + O₂­

NaNO₃ - белые гигроскопичные кристаллы, хорошо растворяются в воде.

В природе NaNO₃ встречается в виде минерала - чилийской селитры, которая является составной частью удобрений. NaNO₃ применяется в производстве взрывчатых веществ, стекла и эмалей.