Конструкционные материалы Учебно-методическое пособие к проведению лабораторных работ по общей и неорганической химии для студентов I курса нехимических специальностей (стр. 7 )

33. Написать уравнения реакций для следующих превращений: 

  а) Al  →  AlCl3 →  Al(OH)Cl2  →  Al(OH)3 ;

  б) K3AlO3  →  Al2(SO4)3  →  Al(HSO4)3  →  Al(OH)3 .

34. Написать уравнения реакций  гидролиза следующих солей :

а) хлорида алюминия;  б) сульфида алюминия. Какая реакция среды в водных растворах этих солей?

35. Как изменяется окраска лакмуса  в водных растворах солей: нитрата алюминия; метаалюмината натрия; алюмокалиевых квасцов? Составить уравнения реакций.

36. Объяснить, почему при сливании растворов нитрата алюминия и сульфида натрия не образуется осадка сульфида алюминия. Что образуется?

37. Почему при действии сульфида натрия и карбоната натрия на водный раствор алюмокалиевых квасцов выпадает осадок одинакового состава? Составить уравнения реакций.

38. Какой процесс называется алюмотермией?  Для чего он используется?

39. Каков состав термитной смеси? Для чего она используется? Составить уравнение реакции.

40.Написать уравнения реакций для следующих превращений:

  Al  →  Al2S3 →  Al(OH)3 →  AlCl3  → K[Al(OH)4].

41.Как получают алюминий в промышленности?

42. Титан растворяется в плавиковой кислоте, царской водке и особенно легко в смеси  азотной и плавиковой кислот. Написать уравнения реакций и указать, какую роль в них выполняет плавиковая кислота.

43. Написать уравнения гидролиза хлорида и сульфата титана (IV), протекающих на холоду с образованием солей оксотитана (титанила), а при нагревании – гидроксида  титанила (метатитановой кислоты).

44. Охарактеризовать кислотно-основные свойства H2TiO3 , если известно, что она слаборастворима в кислотах, а со щелочами  образует соли только при сплавлении. Написать уравнения соответствующих реакций.

45. Устойчив ли в растворе метатитанат натрия? Написать уравнения гидролиза.

46. Титан реагирует с концентрированной азотной кислотой подобно олову, а с растворами щелочей подобно кремнию. Написать уравнения реакций.

47. Можно ли восстановить соединения титана(IV) в соединения титана (III) а) металлическим кадмием; б) хлоридом олова (II)? Написать уравнения реакций.

48.Какими свойствами обладают соединения титана(III)? Написать уравнения реакций: а) TiCl3  +  FeCl3 → :  б)  TiCl3  +  K2Cr2O7 +HCl  → .

49.Какими свойствами  обладают соединения титана(III)? Написать уравнения реакций: а)  TiCl3  + O2  +  H2O → 

  б) Ti2(SO4)3 + KMnO4 + H2SO4 →?

50.Какими свойствами обладает диоксид титана? Написать уравнения  реакций: а) TiO2 + KOH  →  б)  TiO2  +  H2SO4 →  в)  TiO2  +  HF →.

51.Как изменяется кислотно-основный характер, устойчивость и окислительно-восстановительные свойства гидроксидов титана в ряду: Ti(OH)2 – Ti(OH)3 –  Ti(OH)4?

52. Как объяснить, что тетрахлорид титана плавится при более низкой температуре (-24оС), чем трихлорид титана (сублимируется при 430оС)?

53. Из каких природных  соединений и как получают металлический титан?

54.  Где применяются титан и ванадий? Какие свойства этих металлов обуславливают их применение?

55. Написать формулы оксидов ванадия  и указать, как изменяются их свойства  при переходе от низшей степени окисления к высшей.

56.  В  каких кислотах растворяется ванадий? Написать уравнения реакций.

57. Написать уравнения  реакций взаимодействия оксида ванадия(V) : а) с гидроксидом  натрия  б) серной кислотой. Учесть, что в последнем случае образуется сульфат диоксованадия (V). На какие свойства оксида ванадия (V) указывают эти реакции?

58. Чем обусловлена неустойчивость водного раствора  дихлорида ванадия? Что с ним может происходить при хранении на воздухе?

59. Написать уравнения реакций взаимодействия: а) сульфата оксованадия (IV) и перманганата калия в кислой среде; б) сульфата оксованадия (IV) и концентрированной азотной кислоты.

60. Написать уравнения реакций, в которых ванадат проявляет окислительные свойства и образует при этом  соли оксованадия (IV):

а) NaVO3 +FeSO4 + H2SO4 → б)  NaVO3 + SO2 + H2SO4  →.

61. Как и из каких природных соединений  получают металлический ванадий?

Выберите правильный ответ

1. Элемент, атом которого имеет электронную конфигурацию внешнего слоя …3s23p1

а) Ti ;  б) Be ;  в) Al ;  г) Ca ;  д) Na.

2. Валентные электроны атома магния находятся на энергетическом подуровне

а) 1s ;  б) 3s ;  в) 2p;  г) 2s ;  д) 3p.

3. Коэффициент перед формулой восстановителя в уравнении реакции алюминия с оксидом железа (II) равен

а) 1 ;  б) 2 ;  в) 3;  г) 4 ;  д) 5.

4. Алюминий взаимодействует с каждым веществом пары

а) соляная кислота и хлорид натрия; б) сульфат натрия и гидроксид калия; 

в) соляная кислота и гидроксид калия;  г) оксид серы и серная кислота; 

д) оксид магния и серная кислота.

       5. Бериллий не относится к щелочноземельным металлам, т. к.

а) свойства его гидроксидов отличаются от свойств гидроксидов  щелочноземельных металлов;

б) является переходным металлом;

в) относится к неметаллам;

г) имеет небольшое число электронных слоев;

д) относится к щелочным металлам.

Продуктом  взаимодействия концентрированной H2SO4  с магнием  является

  а) SO2;  б) H2;  в) H2S;  г) S;  д) SO3.

       7.  Анодом для титана в гальваническом элементе является

  а) Cu;  б) Al;  в) Cr;  г) Zn;  д) Au.

       8.  Продуктом взаимодействия бериллия с раствором гидроксида натрия является

       а) хлорид бериллия;  б) бериллат натрия;  в) вода;

  г) оксид бериллия;  д) гидроксид бериллия.

       9. Алюминий относится к легким конструкционным металлам, т. к.

       а) его относительная атомная масса равна 27 а. е.м.;

       б) его порядковый номер 13;

       в) его плотность 2,7 г/см3;

       г) его температура плавления 660 0С;

       д) в соединениях проявляет степень окисления +3.

       10. Качественным реагентом на ионы Mg2+ является

       а) концентрированный раствор NaOH;  б) реактив Чугаева;

       в) щелочной раствор магнезона;  г) раствор ализарина;

       д) раствор H2SO4.

2. ТЯЖЁЛЫЕ КОНСТРУКЦИОННЫЕ МЕТАЛЛЫ

Олово. Свинец

Олово и свинец - металлы IV А подгруппы периодической системы . Электронные формулы валентных электронов этих металлов:

Sn  ...  5s25p2

Pb  ...  6s26p2

Степень окисления  элементов в нормальном состоянии +2, при возбуждении  +4, поэтому известны два ряда производных олова и свинца.

Отношение Sn и Pb к кислотам различно. Олово растворяется в соляной кислоте ( в разбавленной медленно, а в концентрированной и при нагревании - быстро) :

Sn + 2HCl = SnCl2 + H2↑.

Свинец при взаимодействии с HCl покрывается слоем PbCl2, препятствующим дальнейшему взаимодействию Pb с кислотой.

Аналогично происходит взаимодействие свинца с разбавленной серной кислотой, но при концентрации кислоты выше 80% на поверхности металла образуется растворимая кислая соль Pb(HSO4)2 . Разбавленная серная кислота на олово не действует. Горячая концентрированная серная кислота растворяет оба элемента по схеме

Э + 4H2SO4 = Э(SO4)2 + 2SO2 + 4H2O.

В сильно разбавленной азотной кислоте олово медленно растворяется с образованием Sn(NO3)2. Концентрированная азотная кислота действует на Sn по схеме

Sn + 4HNO3 = SnO2 + 4NO2 + 2H2O.

При действии HNO3 на свинец реакция протекает по схеме

3Pb + 8HNO3 = 3Pb(NO3)2 + 2NO + 4H2O.

Образующаяся соль Pb(NO3)2 не растворима в концентрированной азотной кислоте, и наоборот, хорошо растворима в воде, поэтому Pb хорошо растворяется в разбавленной азотной кислоте.

Олово и свинец растворяются в щелочах с выделением водорода и образованием комплексных солей:

Pb + 4KOH + 2H2O → K4[Pb(OH)6] + H2↑.

Для олова и свинца известны оксиды типов ЭО и ЭО2. В воде они почти не растворимы, поэтому отвечающие им гидроксиды получают действием щелочей на растворы соответствующих солей:

SnCl4 + 4NaOH = 4NaCl + Sn(OH)4↓.

Pb(NO3)2 + 2NaOH = 2NaNO3 + Pb(OH)2↓.

По химическим свойствам все эти гидроксиды - амфотерные соединения.

Изменения кислотных и основных свойств можно представить схемой:

  Усиление основных свойств

Sn(OH)2  Sn(OH)4

Pb(OH)2  Pb(OH)4

Гидроксиды H2SnO2  и H2PbO2 называют оловянистой и свинцовистой кислотами, а их соли - станнитами и плюмбитами. Гидроксиды H2SnO3 (H4SnO4) и H2PbO3 (H4PbO4) называют оловянной и свинцовой кислотами, а их соли - станнатами и плюмбатами.

Ввиду слабости основных свойств гидроксидов Э(ОН)4 их соли подвергаются в растворах сильному гидролизу.

Наибольшее значение из соединений этих элементов имеют галиды ЭГ4. Самое характерное свойство для них - склонность к реакции присоединения. Например, SnCl4 образует комплексы с HCl, H2O.

Галиды ЭГ2 имеют ярко выраженный характер солей, гидролизуются значительно меньше, чем ЭГ4.

Для Sn известны сульфиды SnS и SnS2, которые отличаются по своему отношению к сернистому аммонию. В то время как сульфид олова(II)  с ним не взаимодействует, сульфид олова (IV) в растворе сульфида аммония образует аммонийную соль тиооловянной кислоты: 

(NH4)2S + SnS2 = (NH4)SnS3.

Для характеристики окислительно–восстановительных свойств используют диаграммы Латимера.

Соединения олова и свинца характеризуются различными окислительно-восстановительными свойствами (см. диаграмму Латимера).Для олова более устойчивой является степень окисления (+4), соединения Sn+2 - восстановители, легко окисляются кислородом воздуха и другими окислителями; для свинца - более устойчива степень окисления (+2), соединения свинца (+4) - чрезвычайно сильные окислители.