Оксиды и гидроксиды металлов
В зависимости от степени окисления металла оксиды и гидроксиды металлов могут проявлять основные, амфотерные и кислотные свойства. Mn+2O Mn(OH)2 основный Mn2+3 O3 Mn(OH)3 амфотерный Mn+4O2 Mn(OH)4 амфотерный
Mn+6O3 H2MnO4 кислотный
Mn2+7O7 HMnO4 кислотный С получением и применением металлов связывают развитие цивилизации («бронзовый век», «железный век»). Развитие научно-технического прогресса, потребности общества послужили толчком для создания сплавов на основе титана, молибдена, вольфрама и других металлов для увеличения коррозионной стойкости, для придания особой твердости, тугоплавкости, устойчивости в агрессивных средах. В большинство сплавов входят самый используемый на сегодняшний день металл – железо и «молодые» металлы – алюминий и магний. Каждый сплав не есть простая сумма свойств его компонентов.
Задания для самостоятельного выполнения 1. Осуществите следующие превращения: MgH2àMg(OH)2àMgOàMgàMgSO4àMg(NO3)2àMgOHNO3 2. Составьте уравнения взаимодействия металлического бария с простыми веществами: кремний, бром, газообразный азот, селен, кислород, газообразный водород. Укажите степени окисления атомов в продуктах реакций. Назовите продукты реакций. 3. Составьте уравнения возможных реакций взаимодействия металлического алюминия со следующими веществами: раствор серной кислоты, раствор гидроксида калия, раствор хлорида марганца (II), газообразный хлор, кристаллическая сера, оксид бария, оксид железа (III). 4. Определите массу марганца, восстановленного при взаимодействии 26,2 г оксида марганца (IV) алюминием массой 10,2 г. 5. Алюминиевые стружки поместили в растворы ацетата натрия и ацетата цинка. Составьте уравнения протекающих реакций. Какие признаки реакций вы будете наблюдать.
СРАВНЕНИТЕЛЬНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА МЕТАЛЛОВ I – III ГРУПП ГЛАВНЫХ ПОДГРУПП ПЕРИОДИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ ХИМИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ. АЛЮМИНИЙ И ЕГО СОЕДИНЕНИЯ Рассмотрите сравнительную характеристику щелочных и щелочноземельных металлов, представленную в таблице 6: Таблица 6 Сравнительная характеристика щелочных и щелочноземельных металлов
Металлы хранят под слоем масла или керосина, чтобы не допустить контакта с водой и воздухом. Металлы пожароопасны. При их воспламенении нельзя тушить водой, так как с водой вступают в реакцию. Щелочные и щелочноземельные металлы тушат порошковым огнетушителем или песком. На воздухе и в кислороде образуют пероксиды (кроме лития) 2 K + O2 = K2O2 (как побочный продукт – оксид) На воздухе и в кислороде образуют оксиды 2Ca + O2 = 2CaO (как побочный продукт – пероксиды СаО2) Втесняют водород из воды и растворов кислот-неокислителей. Не взаимодействуют с растворами щелочей. Не вытесняют менее активные металлы из растворов солей, так как реагируют с водой, а не с солью.
Гидриды – белые твердые вещества, подвергаются гидролизу с выделением газообразного водорода KH + H2O = KOH + H2↑ BaH2 + H2O = Ba(OH)2 + H2↑ Оксиды и гидроксиды основного характера, растворимые в воде вещества белого цвета.
Соли NaCl – поваренная соль Na2CO3 – сода кальцинированная NaHCO3 – сода питьевая Na2SiO3 – жидкое стекло, силикатный клей K2CO3 –поташ, древесная зола СaCO3 – известняк, мел СaSO4 · 2H2O – гипс 2CaSO4 · H2O –алебастр (основа строительных материалов) Растворимые соли кальция обеспечивают жесткость воды. Временную или карбонатную жесткость устраняют кипячением t Ca(HCO3)2 = CaCO3↓ + H2O + CO2↑
Некарбонатную жесткость устраняют переводом солей кальция в нерастворимый карбонат с помощью соды, поташа. CaCl2 + Na2CO3 = CaCO3↓ + 2NaCl
Алюминий Алюминий – самый распространенный металл в земной коре. Изучение свойств алюминия интересно, во-первых, с целью повторения свойств амфотерных соединений, а во-вторых, с целью демонстрации влияния защитной оксидной пленки на свойства металлов. Получение алюминия возможно только электролизом, т.е. разложением электрическим током оксида алюминия. 2Al2O3 = 4Al + 3O2 Для понижения температуры плавления оксида алюминия (от 20500 С до 9500 С) к оксиду алюминия добавляют криолит Na3[AlF6]. Алюминий – активный металл, сильный восстановитель, он расположен в первой четверти ряда напряжений металлов, но в силу наличия на поверхности металла очень тонкой, но прочной оксидной пленки, алюминий вступает во взаимодействие при повышенной температуре. С водой реагирует только в случае удаления оксидной пленки (например, путем образования амальгамы с металлической ртутью). 2Al + 6H2O = 2Al(OH)3 + 3H2↑ С растворами кислот алюминий реагирует, на первый взгляд, медленно, несколько секунд признаков реакции не наблюдается. В это время происходит растворение оксидной пленки в кислотах. На холоде алюминий не реагирует с концентрированными кислотами-окислителями H2SO4 иHNO3. Эти кислоты пассивируют металл, наращивая толщину оксидной пленки. Алюминий образует амфотерные оксид и гидроксид. Следовательно, металл, его оксид и гидроксид должны взаимодействовать с кислотами и щелочами. 2Al + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2↑ 2Al + 2NaOH + 2H2O = 2NaAlO2 + 3H2↑ (механизм взаимодействия рассматривался на занятии № 13) Al2O3 + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2O Al2O3 + 2NaOH = 2NaAlO2 + H2O Al(OH)3 + 3HCl = AlCl3 + 3H2O t Al(OH)3 + NaOH = NaAlO2 + 2H2O Al(OH)3 + NaOH = Na[Al(OH)4] в растворе тетрагидроксоалюминат натрия Задание 1. Осуществите превращение по предложенной схеме: NaOHà Naà Na2SO4àNaClàNaOHàNaAlO2àAl(OH)3à Al2O3
1) NaOH à Na Существует единственный способ получения щелочных и щелочноземельных металлов и алюминия – электролиз расплавасоединения этого металла. элек. ток 4 NaOH à 4Na + O2 + 2H2O (на первый взгляд кажется, что должны получить металлический натрий и молекулы ОН, но устойчивых молекул ОН не существует, они перегруппировываются по схеме 4ОН = 2Н2О + О2)
2) Na à Na2SO4 Натрий – активный металл, он расположен в ряду активности металлов до водорода, следовательно, взаимодействует с кислотами Na + H2SO4 = Na2SO4 + H2↑
3) Na2SO4 à NaCl К сульфату натрия необходимо добавить соединение, содержащее хлорид-ионы Cl-, но так как и сульфат и хлорид натрия растворимы в воде, в правой части уравнения необходимо получить осадок (осадить сульфат-ионы). В противном случае реакция практически будет неосуществима. Na2SO4 + BaCl2 = 2NaCl + BaSO4↓
4) NaCl à NaOH При электролизе растворов солей щелочных металлов получить металл нельзя (используют расплав соли), выделяется газообразный водород, катионы металла остаются в растворе, образуя щелочи. (Тема «Электролиз» в данном пособии не рассматривается) элек. ток 2NaCl +2H2O = H2↑ + Cl2 + 2NaOH
5) NaOH à NaAlO2 В продукте появляются атомы алюминия – металла, образующего амфотерные соединения, следовательно, и оксид и гидроксид алюминия могут реагировать с гидроксдом натрия. t NaOH + Al(OH)3 = NaAlO2 + 2H2O
6) NaAlO2 à Al(OH)3 Алюминат натрия, полученный действием щелочи, можно разрушить, «нейтрализуя» эту щелочь. NaAlO2 + HCl + H2O = NaCl + Al(OH)3↓ 7)Al(OH)3 à Al2O3 Нерастворимые гидроксиды металлов разрушаются при нагревании. t 2Al(OH)3 = Al2O3 + 3H2O
ЗАНЯТИЕ 13
Популярное: Как построить свою речь (словесное оформление):
При подготовке публичного выступления перед оратором возникает вопрос, как лучше словесно оформить свою... Как вы ведете себя при стрессе?: Вы можете самостоятельно управлять стрессом! Каждый из нас имеет право и возможность уменьшить его воздействие на нас... ©2015-2024 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (2279)
|
Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку... Система поиска информации Мобильная версия сайта Удобная навигация Нет шокирующей рекламы |