Экзамен - Шпаргалки - Свойства элементов - 2008 / билет1 фосфор, марганец

Р +15 ) ) )

2 8 5 валентность 3, 5, валентность из-за наличия d–орбитали, уменьшается прочность связи ЭН в следствии увеличения радиуса атома.

Виды гибридизации

Sp3 – PH4 содержание в земной коре – 9.3*10(-2)%

Sp3d – PCl5 в виде минерала фосфорита Ca3(PO4)2

Sp3d2 – PCl6 аппатиты 3Сa3(PO4)2*Ca

W = -3, 0, +1, +3, +5

Получение:

2Сa3(PO4)2 + C+ SiO2 = 2P4(белый) + 6 СaSiO3 + CO2

и собирают водой, с водой фосфор не реагирует.

Аллотропные модификации.

1. белый – ядовитое вещество, имеет молекулярную кристаллическую решетку, состоящую из молекул Р4.

2. Красный – почти не ядовит, температура воспламенения = 240 градусов, получают из белого при 300 градусах.

3. Черный – напоминает графит по внешнему виду, жирный на ощупь, полупроводник, химически не активен, химически инертен, не ядовит, состоит из ребристых слоев атомов, температура воспламенения 490 градусов.

P + HNO_3(к) ®H₃PO₄ + NO

Получение

M₃Э + HCl ® ЭH₃ + MCl

Э₂O₃ + Zn + HCl ® ЭH₃ + ZnCl₂ + H₂

PH₃ - как основание K=10^-26, как кислота K=10^-29.

Фосфор диспропорционирует в щелочи

P + NaOH ® PH₃ + NaH₂PO₂.

Важнейшие соединения.

1. фосфиды

а) ионно-ковалентные – это фосфиды S элементов 2 группы состав Ме3Р2 – солеподобны, легко разлагаются водой и кислотами.

Получение:

3Mg + 2P =t Mg3P2

Mg3P2 + 6 HCl = 3MgCl2 +2PH3 (фосин)

Mg3P2 + 6 H2О = 3Mg(ОН)2 +2PH3 (фосин)

б) фосфиды d-элеметов МеР, МеР2, Ме3Р – имеют металлический блеск, элктроподвны, химически мало активны

в) ковалентные РН3, sp3, Треугольная пирамида

РН3 – синтезировать нельзя, самовоспламеняться на воздухе, сгорает со свечением:

2РН3 + 4О2=Р2О5 + 3 Н2О= Н3РО4

РН3 + HCl = PH4Cl хлорид фосфония

РН3 – сильный восстановитель

Получение РН3

P4 + 2 NaOH + 3 H2O = PH3 + 3 NaH2PO2 гипофосфин

Физические свойства – мало растворим, имеет неприятный запах, ядовит, подвергается полному гидролизу.

Соединения с галогенами.

2P + 3 Cl2 (нед) = 2 PСl3

2P + 5 Cl2 (изб) = 2 PCl5

Гидролиз необратим: PCl3 + 3HOH = H3PO4 + 3 HCl

PCl5 + HOH = POCl3 + 2 HCl sp3 гибр. Треугольная пирамида

P0Cl3 + HOH = H3PO4 + 3 HCl sp3d гибр. Тригон. бипер-да

Соединения S

P4S3, P4S6, P4S10 – желтые, кристаллические легко воспламеняются, но не гидролизируются.

P4S10 + 15 O2 = P4O10 + 10 SO2

P4S10 + 16 H2O = 4 H3PO4 + 10 H2S

Соединения с кислородом.

P4O6 P4O10

В структуре сохраняется тетраэдрическое расположение атома фосфора.

P4O6 – валентно и координационно не насыщенное соединение, поэтому легко окисляется и светится в темноте

P4 + 3O2 (нед) = P4O6

P406 + 2O2 = P4O10

P406 + 6H2O(хол) = 4H3PO4

P406 + 6H2O(гор) = 3H3PO4 + РН3

Р4О10 – валентно и коордиционно насыщено, белый порошок. Вокруг каждого атома фосфора располагаются 4 атома кислорода. Р4О10 – очень гигроскопичное вещество, очень хороший осушитель газов и жидкостей.

P4 + 502( изб) = P4O10

P4O10 + 12 HNO3 = 5 N2O5 + 4 H3PO4

Фосфорные удобрения – суперфосфат: Ca3(PO4)2 + 2 H2SO4 = Ca(H2PO4)2 + 2 CaSO4

Двойной суперфосфат Ca3(PO4)2 + 4 H3PO4 = 2 Ca(H2PO4)2

Аммофосы: H3PO4 + NH3 = NH4H2PO4, H3PO4 + NH3 = (NH4)2HPO4

Mn +2. +4. +6. +7

Получение Mn – так как чистый марганец хрупкий из минералов получают ферромарганец – сплав с железом.

Mn02 + C = Mn + 2 CO

Mno2 + Si = Mnx*Siy + SiO2 силикомарганец

Серебристо-белые, тугоплавкие металлы.

Химические свойства

1. В ряду Mn Tc Re химическая активность понижается. Mn металл средней активности, в ряду напряжений стоит до водорода и растворяется в соляной и серной кислотах:

Mn + 2H⁺ = Mn²⁺ + H₂╜

2. С увеличением степени окисления усиливается кислотный характер оксидов и гидроксидов. (RO основные; R₂O₇ кислотные, им соответствуют кислоты HRO₄).

Получение

Алюмотермия: 3MnO₂ + 4Al = 2Al₂O₃ + 3Mn

Химические свойства

Металл средней активности. На воздухе покрывается тонкой плёнкой оксидов. Реагирует с неметаллами, например, с серой:

Mn + S = MnS

Растворяется в кислотах: Mn + 2HCl = MnCl₂ + H₂(При этом образуются соединения двухвалентного марганца).

Соединения Mn(II)

Оксид марганца (II) MnO получается восстановлением природного пиролюзита MnO₂ водородом: MnO₂ + H₂ ╝ MnO + H₂O 

Гидроксид марганца (II) Mn(OH)₂ - светло-розовое нерастворимое в воде основание: MnSO₄ + 2NaOH = Mn(OH)₂ + Na₂SO_{4 ,}Mn²⁺ + 2OH^- = Mn(OH)₂

Легко растворимо в кислотах:

Mn(OH)₂ + 2HCl = MnCl₂ + 2H₂O Mn(OH)₂ + 2H⁺ = Mn²⁺ + 2H₂O

На воздухе Mn(OH)₂ быстро темнеет в результате окисления:

2Mn(OH)₂ + O₂ + 2H₂O ╝ 2[MnO_2*2H₂O]

При действии сильных окислителей наблюдается переход Mn²⁺ в MnO₄^-: 

2Mn(OH)₂ + 5Br₂ + 12NaOH═ ^кат.CuSO4═ 2NaMnO₄ + 10NaBr + 8H₂O

2Mn(NO₃)₂ + 5PbO₂ + 6HNO₃ = 2HMnO₄ + 5Pb(NO₃)₂ + 2H₂O

2Mn(NO₃)₂ + 5NaBiO₃ + 16HNO₃ = 2HMnO₄ + 5NaNO₂ + 5Bi(NO₃)₃ + 7H₂O

Оксид марганца (IV) MnO₂ - тёмно-коричневый порошок, нерастворимый в воде. Образуется при термическом разложении нитрата марганца (II): 

Mn(NO₃)₂═ MnO₂ + 2NO₂╜

При сильном нагревании теряет кислород, превращаясь в Mn₂O₃ (при 600C) или Mn₃O₄ (при 1000C).

Сильный окислитель:

MnO₂ + 4HCl = MnCl₂ + Cl₂+ 2H₂O

При сплавлении с содой и селитрой образует манганат натрия тёмно - зелёного цвета:

MnO₂ + Na₂CO₃ + NaNO₃═ Na₂MnO₄ + NaNO₂ + CO₂╜

Манганаты также могут быть получены при восстановлении перманганатов в щелочной среде:

Na₂SO₃ + 2KMn⁺⁷O₄ + 2KOH ╝ Na₂SO₄ + 2K₂Mn⁺⁶O₄ + H₂O

Гидролиз манганатов протекает по схеме: 

3K₂MnO₄ + 2H₂O = 2KMnO₄ + MnO₂ + 4KOH

3MnO₄^2- + 2H₂O = 2MnO₄^- + MnO₂ + 4OH^-

За способность обратимо менять окраску манганат калия называют "минеральным хамелеоном".

Оксид марганца (VII) Mn₂O₇ - тёмно-зелёная жидкость, кислотный оксид. Получают действием концентрированной cерной кислоты на кристаллический KMnO₄ (марганцевая кислота HMnO₄═ нестабильна):

2KMnO₄ + H₂SO₄ = Mn₂O₇ + K₂SO₄ + H₂O(взрывается от нагревания и соприкосновения, неустойчив)

При растворении в щелочах образует перманганаты:

Mn₂O₇ + 2KOH = 2KMnO₄ + H₂O

Перманганат калия KMn⁺⁷O₄ -тёмно-фиолетовое кристаллическое вещество, растворимое в воде. При нагревании разлагается с выделением кислорода:

2KMnO₄═K₂MnO₄ + MnO₂ + O₂

Сильный окислитель, причём восстанавливается в кислой среде до Mn²⁺, в нейтральной до Mn⁺⁴O₂, а в щелочной до Mn⁺⁶O₄²

KMn⁺⁷O₄ = (H2SO4разб) MnSO4

= (OH) K2MnSO4

= (H2O) MnO2

Манганаты

Марганцевая кислота неустойчива, в водном растворе диспропорционирует

3 H2MnO4 = 2 HMnO4 + Mn02 + 2H2O