Мегаобучалка Главная | О нас | Обратная связь

Теоретическое введение. Алюминий, олово, свинец – элементы главных подгрупп III и IV групп




Алюминий, олово, свинец – элементы главных подгрупп III и IV групп. Относятся к р-металлам.

На внешнем энергетическом уровне у атомов алюминия находится три электрона (3s23p1), поэтому в большинстве соединений он проявляет степень окисления +3.

На воздухе алюминий покрывается очень прочной тончайшей оксидной пленкой, которая определяет его высокую коррозионную стойкость:

4А1 + 3О2 = 2А12О3.

При действии на алюминий водных растворов щелочей слой оксида растворяется:

Al2O3 + 2NaOH + 3H2O = 2Na[Al(OH)4],

алюминий, лишенный защитной пленки, взаимодействует с водой:

Al + 6H2O = 2Al(OH)3 + 3Н2↑.

Разбавленные соляная и серная кислоты легко растворяют алюминий, особенно при нагревании. В концентрированных азотной и серной кислотах, а также в сильно разбавленной азотной кислоте алюминий устойчив, так как эти кислоты пассивируют алюминий, упрочняя защитную оксидную пленку на его поверхности.

Алюминий легко растворяется в растворах щелочей с образованием гидроксоалюминатов и водорода:

2Al + 2NaOH + 6H2O = 2Na[Al(OH)4] + 3Н2↑.

Гидроксид алюминия Al(OH)3 получается действием щелочи на раствор соли и, как амфотерный гидроксид, легко растворяется в избытке щелочи с образованием гидроксоалюмината, так и сильных кислотах, давая соли алюминия.

Атомы олова и свинца на внешнем энергетическом уровне имеют по 4 электрона (ns2р2). Поэтому характерные степени окисления олова и свинца +2 и +4. Для олова наиболее устойчивыми являются соединения со степенью окисления +4. Поэтому соединения Sn (II) являются восстановителями. Для свинца, наоборот, наиболее типичны соединения со степенью окисления +2. Вследствие этого соединения Pb (IV) проявляют себя как окислители.

В обычных условиях олово устойчиво по отношению к воздуху и воде, свинец на воздухе окисляется, покрываясь синевато-серой пленкой:

Pb + O2 + CO2 = PbO∙PbCO3

В ряду напряжений олово и свинец расположены непосредственно перед водородом. В разбавленных HCl и H2SO4 олово растворяется очень медленно с образованием Sn2+ и выделением водорода, а свинец в этих кислотах почти не растворяется, так как покрывается нерастворимыми продуктами окисления PbCl2 и PbSO4. В концентрированной HCl эти металлы растворяются с образованием хлорокомплексов:



М + 4HCl (конц.) = Н2[MCl4] + H2↑.

Концентрированная H2SO4 окисляет олово до Sn(SO4)2, а свинец до Pb(HSO4)2; Н2SO4 при этом восстанавливается до SO2. Разбавленной HNO3 олово и свинец окисляются до нитратов М(NO3)2, восстанавливая HNO3 до NO:

3М + 8HNO3 (разб.) = 3М(NO3)2 + 2NO + 4Н2О

Концентрированная HNO3 переводит олово в оловянную кислоту H2SnO3, а свинец – в соль Pb(NO3)2, HNO3 восстанавливается до NO2.

При нагревании оба металла растворяются в водных растворах щелочей:

М + 2NaOH + 2H2O = Na2[M(OH)4] + H2↑.

Олово и свинец образуют нерастворимые в воде оксиды: SnO, PbO и SnO2, PbO2. Этим оксидам соответствуют гидроксиды, обладающие амфотерными свойствами. В гидроксидах олова (II) и свинца (II) преобладают основные свойства, а в гидроксидах олова (IV) и свинца (IV) – кислотные.

Выполнение работы

Опыт 1. Взаимодействие алюминия с кислородом и водой

Две алюминиевые проволоки зачистить наждачной бумагой. В пробирку налить 2–3 мл концентрированного раствора NaОН, нагреть его и опустить туда алюминиевые проволоки на 2–3 секунды. Затем сполоснуть их водой и опустить в раствор соли ртути, налитой в пробирку. Снова сполоснуть проволоки и обсушить фильтровальной бумагой. Одну из проволок опустить в воду, а другую оставить на воздухе. Отметить протекающие изменения с проволоками.

Требования к результатам опыта

1. Объяснить, с какой целью алюминиевые проволоки обрабатывают растворами NaОН и Hg(NO3)2.

2. Закончить уравнения реакций: Al + H2O = …;

Al + O2 + H2O = ….

Опыт 2. Получение и свойства гидроксида алюминия

В две пробирки налить по 1–2 мл раствора соли алюминия и в каждую пробирку добавить по каплям раствор щелочи до образования осадка. В первой пробирке на осадок подействовать разбавленной HCl, во второй – раствором NaOH. Что наблюдается?

Требования к результатам опыта

1. Написать молекулярные и ионно-молекулярные уравнения реакций получения Al(OH)3 и взаимодействия Al(OH)3 с кислотой и щелочью.

2. Составить уравнение диссоциации Al(OH)3 по типу кислоты и по типу основания.

3. Сделать вывод о кислотно-основных свойствах гидроксида алюминия.

Опыт 3. Получение и свойства гидроксидов олова (II) и свинца (II)

В одну пробирку налить 2–3 мл раствора соли олова, в другую – такое же количество соли свинца. В обе пробирки по каплям добавить щелочи до образования осадка.

Для испытания образовавшихся осадков содержимое каждой из пробирок разделить на две части. К одной из них добавить разбавленной азотной Кислоты HNO3, к другой – концентрированной щелочи NaOH. Размешать растворы до растворения осадков.

Требования к результатам опыта

1. Написать молекулярные и ионно-молекулярные уравнения реакций получения гидроксидов олова (II) и свинца (II).

2. Составить молекулярные и ионно-молекулярные уравнения реакций взаимодействия Sn(OH)2 и Pb(OH)2 с кислотой и щелочью.

3. Составить уравнение диссоциации М(ОН)2 по типу кислоты и по типу основания.

4. Сделать вывод о кислотно-основных свойствах гидроксидов олова (II) и свинца (II).

Опыт 4. Восстановительные свойства соединений олова (II)

· В пробирку налить 3–4 мл раствора KMnO4, добавить 1–2 мл разбавленной HCl и прилить раствор SnCl2 до обесцвечивания раствора.

· В пробирку налить 4–5 мл раствора K2Cr2O7, добавить 2–3 мл разбавленной HCl и прилить по каплям раствор SnCl2 до появления зеленой окраски.

Опыт 5. Окислительные свойства оксида свинца (IV)

В пробирку налить 3–4 мл раствора HNO3, добавить шпатель PbO2 и 1 мл раствора MnSO4. Содержимое осторожно прокипятить, дать отстояться и отметить окраску раствора.

Требования к результатам опытов 4, 5

1. Закончить уравнения реакций:

KMnO4 + SnCl2 + HCl = …;

K2Cr2O7 + SnCl2 + HCl = …;

PbO2 + MnSO4 + HNO3 = HMnO4 + ….

2. Сделать вывод об окислительно-восстановительных свойствах соединений олова и свинца.





Читайте также:





Читайте также:

©2015 megaobuchalka.ru Все права защищены авторами материалов.

Почему 3458 студентов выбрали МегаОбучалку...

Система поиска информации

Мобильная версия сайта

Удобная навигация

Нет шокирующей рекламы



(0.004 сек.)