книги / Химия металлов и неметаллов. Нанохимия. Наноматериалы

CuO при сильном нагревании разлагается:

4СиО(к) - > 800°С >2Си20(к) + 0 2(г).

Для Ag (II) типичным соединением является AgF2. Его можно получить путем взаимодействия Ag и F2 при нагревании. Состояние Ag (II) является неустойчивым, и AgF2 легко разлагается при прокаливании:

2AgF2(K) —— >2AgF(K) + F2(r).

Степень окисления +1 проявляется у всех элементов IA группы, но она наиболее устойчива у серебра. Для Cu(I) известны соединения Cu20, CuCl, Cul, Си2СОз. В вод­ ных растворах происходит диспропорционирование ионов Си+:

2Си (р) Си (р) + Си(к).

Равновесие реакции сильно сдвинуто вправо.

Ионы Аи+ также испытывают диспропорционирование на Аи3+ и Аи, и в раство­ ре их практически не остается.

Образование комплексов [Cu(NH3)2]+ и [Aul2]~ стабилизирует состояние Си (I) и Au (I).

Соли CuCl, CuBr, Cul, CuCN и CuSCN мало растворимы в воде.

При взаимодействии ионов Си2+ с Г происходит восстановление меди и образо­ вание Cul:

2Cu2+(P) + 41 (Р) -» 2CuI(K) + I2(P).

Cul растворяется в избытке KI с образованием комплекса. Выделившийся 12 можно оттитровать раствором Na2S20 3:

Ь(р)+ 2Na2S20 3(P) —>Na2S406(P) + 2NaI(p),

что позволяет определять содержание ионов Си2+ в растворе.

Ag (I) существует в виде гидратированных ионов Ag+ в растворах и в значитель­ ном числе солей. Однако большинство из них мало растворимы в воде. Растворимы­ ми являются только AgN03, AgF и AgC104, из них AgN03 - наиболее распространен­ ная соль серебра.

AgCI растворяется в растворе NH3, образуя комплекс:

АёС1(к) + 2NH3(p) -► [Ag(NH3)2]CI(p).

Менее растворимый AgBr легко растворяется с образованием тиосульфатного комплекса:

AgBr(K) + 2Na2S20 3(p) -> Na3[Ag(S20 3)2](p) + NaBr(p).

Эта реакция составляет основу процесса закрепления фотоматериалов в черно-белой фотогра­ фии. Таким путем удаляют неэкспонированный бромид серебра.

Au(I) - нестабильное состояние золота. Однако образование комплексов стаби­ лизирует золото в степени окисления +1. Образование цианидных комплексов Au(I)

используют в технологии извлечения Аи из бедных руд. Золото выщелачивают из ру­ ды с помощью KCN в присутствии 0 2:

4AU(K) + 8CN"(Р) + 0 2(Г) + Н 20 (Ж) -> 4[A U(C N )2] (р) + 4 0 Н (р).

Затем золото восстанавливают из комплекса цинком:

2[A u(C N )2]'(P) + Zn(K) -> 2Au(K) + [Zn(CN )4]2 (p).

Пример L1L Процесс образования тиосульфатных комплексов серебра используют при

фиксировании экспонированных фотографических материалов. Это процесс можно выразить сле­ дующими уравнениями реакции:

Ag+(p)+ 320э2 (Р)	*	*	Ag(S20 3) (р),	К\-6,3-\0*,
Ag(S20 3)~ (Р) + S2O32 (р)			* * Ag(S20 3)23 (р),	/^ = 7,9*104
Ag+(p) + 2S20 32"(p)	*	~	Ag(S20 3)23 (Р),	р2= КуК2= 5,0* 1013

Справа от уравнения приведены значения констант образования комплексов. Константы К\ и К2 относятся к первой и второй ступеням реакции соответственно, а (32- к суммарной реакции.

Вычислим концентрацию ионов Ag*, оставшихся в растворе после комплексообразования и на­ ходящихся в равновесии с комплексными ионами серебра, если известно, что исходная концентрация Ag+ составляла 5,0-10"3М, а исходная концентрация S20 32" - 2,50 М.

Решение. Проанализируем условия прохождения реакции комплексообразования. Учитывая высокие значения констант образования комплексов и очень большой избыток в исходном растворе ионов S20 32' (лиганды) по сравнению с ионами Ag+ (комплексообразователь), можно заключить, что реакция пройдет по всем ступеням и в конечном итоге образуются ионы Ag(S20 3)23~ Поэтому при

выполнении расчетов можно ограничиться выражением константы образования комплекса

Р2 =

[A g(S,Q ,),J-]

[A g+^O ,’'] ’

Для решения этого уравнения относительно [Ag+] введем обозначения концентраций согласно следующей схеме:

До реакции Изменение в ходе реакции После реакции

Ag+

5,0-1 (Г3А/

-х

О vT	О	m
		1н
		1

s2o32-	Ag(S20 3)2:
2,50 М	0
*0	+*
* 2,50 М	X

С учетом большого избытка S20 32” по сравнению с Ag+ можно принять, что концентрация S20 32- в результате реакции практически не изменяется.

Подставим введенные обозначения в выражение константы образования комплекса:

----------- - ---------- - = 5,0-1013 (5,0-ИГ3 —дг)*(2,50)2

В результате вычислений получаем:

* = 5,0*10 3М или [Ag*] = 5,0-10‘ 3М -х = 0.

В пределах значащих цифр можно утверждать, что после образования комплекса в растворе практически не остается свободных ионов Ag*

Ответ. При образовании тиосульфатного комплекса Ag(S20 3)23" в растворе практически не ос­

тается свободных ионов Ag*

Цинк, кадмий, ртуть имеют одинаковую степень окисления +2, причем именно эта степень окисления для них является устойчивой. Существует также состояние Hg (I), но оно обусловлено димеризацией хлорида ртути (I) и образованием дихлорида Hg2Cl2, который содержит ионы [Hg-Hg]2+ Для кадмия также возможно образование связи Cd-Cd, но она значительно слабее, чем у ртути. В растворах существуют гидра­ тированные ионы Zn2+, Cd2+ и Hg2+

Металлы Zn, Cd и Hg отличаются от других ^-металлов наиболее низкими тем­ пературами плавления: 420 °С (Zn), 321 °С (Cd) и -39 °С (Hg). Ртуть - единственный металл, находящийся в жидком состоянии при комнатной температуре. Температуры кипения Zn, Cd и Hg также достаточно низкие: 907 °С (Zn), 765 °С (Cd) и 395 °С (Hg), что приходится учитывать при проведении металлургических процессов их получе­ ния. Ртуть способна частично испаряться даже при низких температурах. Пары ртути очень токсичны, и это накладывает ограничения на использование металлической ртути как в промышленной, так и лабораторной практике. Hg способна растворять некоторые металлы с образованием амальгам (сплавов). Хорошо известна амальгама натрия, которая использовалась в производстве металлического Na электролизом. Hg амальгамирует Си, Аи.

Реакционная способность металлов понижается в последовательности Zn > Cd > Hg. Об этом можно судить по величине их восстановительных потенциалов (приложение 4). Zn и Cd растворяются в кислотах-неокислителях с вытеснением НгHg устойчива к таким кислотам. Все три металла растворяются в кислотах, прояв­ ляющих повышенную окислительную способность (HN03 и H2S04(KOHU)), с выделени­ ем оксидов азота и SO2. Zn, Cd и Hg окисляются при нагревании на воздухе, образуя ZnO, CdO и HgO. Но оксид HgO термически неустойчив и разлагается при повыше­ нии температуры. Для Hg выполняется следующая последовательность превращений:

Н ё(Ж) + С>2(г)-------------- ►HgO(K)-------------- > H g(r) + Ог(Г).

ZnO - амфотерный оксид, он растворяется в кислотах и щелочах. У CdO основ­ ные свойства преобладают, но при взаимодействии с концентрированным раствором NaOH можно получить Na2[Cd(OH)4]. У HgO - основные свойства. Zn(OH)2 и Cd(OH) растворяются в растворе NH3 с образованием комплексов [M(NH3)4]2+, где М = Zn24, Cd2+

ZnCl2 и CdCh - хорошо растворимые соли, в водных растворах подвергаются гидролизу. На примере ионов цинка (II) гидролиз выражается уравнением

[Zn(H20 )6]2+(p) + Н20(Ж) [Zn(H20 )50H]+(p) + Н30 +(р).

ZnCl2 используют как флюс при пайке металлов. Он растворяет оксиды металлов и создает лучшие условия для смачивания поверхности металлов припоем.

Особенностью HgCh является то, что эта соль не диссоциирует в водном раство­ ре. Хлорид ртути HgCl2, называемый также сулемой, обладает антисептическими свойствами, но очень токсичен. Напротив, каломель Hg2Cl2 не является токсичным веществом. Используется она для изготовления каломельных электродов.

Каломель приготовляют по реакции:

HgCl2(P) + Нё(ж) —> [Hg2]Cl2(K).

В водном растворе соблюдается равновесие:

Hg22 (p) - HgfjK) + Hg (p),

которое сдвинуто влево по уравнению реакции. Равновесие реакции можно сдвинуть вправо под действием ионов СNT (образуется Hg(CN)2) или ионов ОН” (образуются HgO и Н20).

Zn, Cd и Hg образуют сульфиды ZnS, CdS HgS. В форме сульфидов они пред­ ставлены в природных минералах.

В ходе металлургических процессов сульфиды обычно подвергают окислитель­ ному обжигу и переводят в оксиды:

2ZnS(K) + 302(Г) >2ZnO(K) + 2S02(r).

Zn входит в состав ферментов и играет важную роль в биологических процессах. В отличие от цинка Cd и Hg - токсичные элементы. Cd замещает цинк в ферментах и лишает их активности. Hg вызывает головокружение и судороги, поражает мозг и легкие. Hg и Cd - кумулятивные яды, поскольку нет процессов, за счет которых они выводились бы из организма.

Токсичность ртути резко возрастает, когда она образует металлорганические со­ единения типа Hg(R)2 и HgXR, где R - алкильный или арильный радикал, например Hg(CH3)2. Они вызывают поражение мозга, потерю зрения, слуха, приводят к сума­ сшествию и смерти. Именно такие последствия отмечались при отравлении метили­ рованными соединениями ртути большой группы людей на побережье бухты Минамата (Япония) в 1953 г.

Известны также тяжелые последствия отравления людей кадмием.

В настоящее время Hg и Cd исключают из технологических процессов и быто­ вых изделий. Это касается медицинских ртутных термометров, Ni/Cd сухих элемен­ тов (батареек). Ртуть перестали применять в технологиях, где использовали процессы амальгамирования, или в качестве катода (производство NaOH, С12).

Пример 1.12. Вычислим значение константы равновесия для реакции восстановления оксида

цинка оксидом углерода (И) при 925 °С:

ZnO(K) + СО(Г) ‘ * Zri(r) + СОвд.

В условиях равновесия при Р0ъш=101,3 кПа парциальные давления Рщ = Рс02 = 16,2 кПа. Решение. Запишем выражение константы равновесия:

У _ ' Рсо2

Рсо

Значение Рсо вычисляем как разность: Рсо = Р0бщ - Ртл - Рсо2 = 101,3 кПа -16,2 кПа -

- 16,2 кПа = 68,9 кПа.

Подставим численные значения Pzn, Р со2 и Рсо в выражение константы равновесия и вычис­ лим величину К:

„ _ 16,216,2 , о „ К925 °с --------------— = 3,8 кПа.

68,9

Для вычисленного значения константы равновесия указаны единицы измерения. При других единицах измерения парциальных давлений, например их можно выразить в физиче­ ских атмосферах, константа равновесия будет иметь другое значение.

Ответ. Кщ °с = 3,8 кПа.

1.1 Насколько справедливо утверждение, что металлы представлены элементами всех блоков, то есть s-, р-, d- и /блоков? Можно ли выделить электронные конфигу­ рации атомов, которые наиболее характерны для металлов? Как свойства метал­ лов связаны с электронными конфигурациями их атомов? Каковы особенности структуры металлов в твердом состоянии?

1.2.Что представляют собой сплавы? Чем отличаются друг от друга сплавы внедре­ ния и замещения? Можно ли прогнозировать образование тех или других спла­ вов, исходя из свойств элементов, которые планируется использовать для их по­ лучения? Например, к какому типу сплавов (внедрения или замещения) можно отнести материал, представляющий собой железо с добавкой хрома? По каким признакам выделяют особую группу интерметаллических соединений?

1.3.Какую информацию о сплавах содержат фазовые диаграммы? К какому типу от­ носится фазовая диаграмма Fe-C? Что выражают на фазовой диаграмме эвтек­ тическая точка и эвтектоидная точка? Какие фазы называют аустенитом, ферри­ том, перлитом, цементитом? Почему содержание углерода в сталях ограничива­ ют 2 %? Чем объясняется существенное различие свойств чугуна и стали?

1.4.Исходя из электронной конфигурации атомов металлов, объясните склонность их

кобразованию ионов типа Ме+ и Ме2+ Как связаны максимальные значения степени окисления металлов с электронными конфигурациями их атомов? Ка­ кая корреляция существует между положением металлов в периодической таб­ лице и их химическими свойствами? Почему некоторые «активные» металлы проявляют пассивность при действии на них химических реагентов?

1.5.В каких формах металлы представлены в природных условиях? Какие минералы называют рудой? Приведите примеры руд металлов, наиболее важных для хо­ зяйственных целей.

1.6.Сделайте обзор основных методов получения металлов из природных соедине­ ний. Приведите примеры, иллюстрирующие применение каждого из перечис­

ленных методов. Какие металлы получают методом электролиза? Почему не­ которые металлы получают электролизом водных растворов их солей, а другие - электролизом расплавов? С какой целью проводят электрорафинирование металлов?

1.7. Какие высокотемпературные реакции составляют основу пирометаллических процессов? Приведите примеры таких реакций получения металлов из их со­ единений, в которых в качестве восстановителей выступают С, СО, Н2, Mg, Са, А1. Какие реакции выражают процесс восстановления железа в доменной печи? Каким образом регулируют содержание углерода в железе при производстве сталей? Какие основные стадии включает в себя процесс получения титана из ильменита РеТЮз?

1.8. Все 5-элементы - металлы. Как изменяется активность металлов этой группы в зависимости от их положения в периодической таблице? Какие из металлов IA

и ИА групп получают методом электролиза? Почему ни один из щелочных ме­ таллов не получают методом восстановления в водном растворе с помощью другого более активного щелочного металла?

1.9. Какие соединения образуются при взаимодействии металлов IA и НА групп с ки­ слородом и водой? Что представляют собой пероксиды и супероксиды этих металлов? Какие из числа щелочных и щелочно-земельных металлов образуют растворимые основания, амфотерные основания? Как изменяется сила основа­ ний в зависимости от положения образующих их s-элементов в периодической таблице? Как получают практически важные продукты - кальцинированную соду Na2C03 и пищевую соду NaHC03?

1.10.Магний и кальций - активные металлы. Как их активность проявляется при взаимодействии с кислородом воздуха и водой? Какие различия в химической активности этих металлов обнаруживаются, когда металлы находятся в разном состоянии - компактном и высокодисперсном? Как можно объяснить горение магния в атмосфере С02?

1.11.Какие соединения Mg и Са сообщают воде временную и постоянную жесткость? Какие существуют пути устранения временной и постоянной жесткости воды?

1.12.Какие из числа p -элементов относятся к металлам? Для металлов характерны электронные конфигурации с малым числом валентных электронов и образова­ ние ими ионов типа Ме+, Ме2+ и Ме3+ Как можно объяснить проявление метал­

лических свойств и образование низкозарядных ионов у p -элементов, содержа­ щих на внешнем электронном уровне не только s-элекгроны, но ир-электроны?

1.13.Исходя из электронной конфигурации валентного уровня s2p \ p -элементы ША группы могуз проявлять степени окисления +1 и +3. Какие степени окисления в химических соединениях фактически реализуются у Al, Ga, In и Т1? Как и по­ чему изменяется устойчивость степеней окисления +3 и +1 у этих элементов в зависимости от их положения в группе периодической таблицы?

1.14.В чем причина неустойчивости «простых» ионов А13+ в водных растворах? Ка­ кие формы ионов алюминия (III) преобладают в водных растворах в кислых и щелочных средах? Почему нельзя выделить из водных растворов соединения A12S3, А12(С03)3?

15.15. В соответствии со значением электродного потенциала (P°AI3+/AI = -1,662 В алюминий должен обладать высокой восстановительной способностью. Но алюминий и его сплавы устойчивы в окислительных средах. Чем объясняется устойчивость алюминия по отношению к окислителям? Какие свойства алюми­ ния определили возможность широкого использования алюминиевой фольги для приготовления, упаковки и хранения пищевых продуктов?

1.16.Проанализируйте основные закономерности изменения кислотно-основных и окислительно-восстановительных свойств элементов по ряду Ga-In-Tl. В чем проявляется сходство таллия и щелочных металлов?

1.17.В каких аллотропных формах может существовать олово? Отражается ли со­ стояние олова в той или иной аллотропной форме на его химических свойст­ вах? Какие свойства свинца и его соединений предопределили их использова­ ние для изготовления электродов свинцовых аккумуляторов?

1.18.Какие электродные конфигурации атомов свойственны ^/-металлам (переходным металлам)? Как, исходя из электронных конфигураций атомов, можно объяс­ нить образование переходными металлами ионов типа Ме+, Ме2+ и Ме3+? Как можно оценить значения возможных максимальных степеней окисления d- металлов, исходя из их положения в периодической таблице? Какие закономер­ ности изменения свойств металлов проявляются в зависимости от их положе­ ния в периодах и в группах периодической таблицы? Чем можно объяснить особую близость свойств пар элементов второго и третьего переходных рядов одних и тех же групп?

1.19.Чем объясняется устойчивость Ti, Zr и Hf на воздухе при низких и умеренно вы­ соких температурах? С помощью каких реагентов и при каких условиях можно перевести указанные металлы в растворимое состояние? Что может произойти с Ti, Zr и Hf, если их поместить в смесь кислот HN03 и HF? Можно ли для рас­ творения гидратированного оксида титана использовать растворы кислот и ще­ лочей?

1.20.Какие степени окисления проявляют V, Nb и Та в химических соединениях? Ка­ кие из степеней окисления наиболее устойчивы для каждого из этих элементов? На примере ванадия покажите, как изменяются его окислительно­ восстановительные свойства в зависимости от степени окисления. Охарактери­ зуйте поведение V2Os и V 02 при действии на них растворов кислот и щелочей.

1.21.Какими свойствами обладают металлы Сг, Мо и W, какие реагенты и при каких условиях действуют на эти металлы? Составьте уравнения реакций взаимодей­ ствия Сг с разбавленной и концентрированной H2S04, Мо - с концентрирован­ ной HN03, W - со смесью HN03 и HF.

1.22.Какие степени окисления характерны для Сг, Мо и W в их химических соедине­ ниях? Рассмотрите основные закономерности изменения окислительно­ восстановительных и кислотно-основных свойств хрома на примере соедине­ ний СЮ - Сг20 3 - СгОз и Сг(ОН)2 - Сг(ОН)3 - Н2Сг04, сделанные выводы под­ твердите уравнениями химических реакций. Какое различие по составу и структуре проявляется между хроматами и дихроматами? Какие сложные фор­ мы ионов могут образовывать молибден (VI) и вольфрам (VI) в водных средах?

1.23.Какие степени окисления в химических соединениях проявляют Мл, Тс и Re? Укажите наиболее устойчивые состояния этих элементов и те условия, при ко­ торых они реализуются. В природных условиях наиболее устойчивым соедине­ нием марганца является Мп02. Предложите химические реакции, с помощью которых можно получить из Мп02 следующие соединения: Мп(ОН)2, МпО(ОН), К2Мп04 и КМп04.

1.24.Сопоставьте электронные конфигурации атомов Fe, Со и Ni и степени окисле­ ния, свойственные этим элементам, обратив внимание на максимальные значе­

ния возможных степеней окисления и значения наиболее устойчивых степеней окисления. В каких ионных состояниях существуют железо, кобальт и никель в водных растворах? Какие комплексные соединения могут образовывать данные элементы? Дайте характеристику кислотно-основных свойств гидроксидов же­ леза (II) и (III). Что представляют собой ферриты? Чем обусловлено широкое практическое использование железа и сплавов на его основе?

1.25.Какими особыми свойствами обладают платиновые металлы? Приведите кон­ кретные доводы в пользу утверждения, что платиновые металлы устойчивы к действию многих реагентов. Вместе с тем существуют химические соединения платиновых металлов. Как удается получить соединения конкретных платино­ вых металлов? Приведите примеры комплексных соединений, образуемых пла­ тиновыми металлами.

1.26.Какие свойства меди, серебра и золота вызывают повышенный интерес к этим металлам? Охарактеризуйте отношение Си, Ag и Аи к различным реагентам. Какие степени окисления в химических соединениях характерны для каждого из этих элементов? Приведите примеры соединений меди (I) и (II), серебра (I) и (II), золота (I) и (III). Как эти соединения можно получить и какими свойствами они обладают? Какое значение имеют комплексные соединения в химии и тех­ нологии меди,серебра и золота?

1.27.Zn, Cd и Hg в соответствии с электронной конфигурацией их атомов должны иметь степень окисления +2. Какова природа состояния ртути (I)? Какие физи­ ческие свойства металлов Zn, Cd и Hg приходится учитывать при проведении металлургических процессов их получения? Какими химическими свойствами обладают данные металлы? На примере цинка проиллюстрируйте уравнениями химических реакций гидролиз катионов и амфотерные свойства оксида и гид­ роксида. Охарактеризуйте токсичность ртути и ее соединений.

Задачи для самостоятельного решения к главе 1

1.28.Выпишите значения первой энергии ионизации для s- и р-элементов четвертого периода (приложение 1). Объясните природу общей тенденции изменения £„,» а

также причины понижения ЕИ] при переходе от Са к Ga и высокого значения

этой величины для As. Обратите внимание на положение металлов и неметал­ лов среди элементов четвертого периода.

1.29.Исходя из значений радиусов атомов (приведены ниже) и типов кристалличе­ ской структуры (табл. 1.1), выберите пары металлов, которые могли бы образо­ вать неограниченные по составу твердые растворы (сплавы замещения).

Элемент:	Na	К	Rb	Cs	Mg	Са	Си	Ag	Аи	Ni
га,/ш	0,186	0,227 0,248		0,265	0,160	0,197	0,128	0,144	0,144	0,125

1.30.Вычислите значения АС7° (при 298 К) для реакции CdS(K) + 3/202(Г) —> CdO(K) + S02(r)

и дайте оценку возможности ее протекания, предложите способ (возможно не­ сколько способов) получения металлического Cd из CdO.

1.31.NaOH и КОН при хранении на воздухе изменяют свой состав и свойства. Что происходит с ними при этом? В качестве ответа приведите уравнения соответ­ ствующих реакций.

1.32.Какой из металлов ИА группы может растворяться в щелочи? Напишите уравне­ ние соответствующей реакции.

1.33.Предложите метод разделения ионов Са2+ и Ва2+, основанный на осаждении их малорастворимых соединений. Выбор реагента для осаждения обоснуйте, исхо­ дя из значений произведений растворимости соединений кальция и бария.

1.34.Гидроксид кальция Са(ОН)2 широко используют в строительном деле, при про­ изводстве солей кальция, для умягчения воды. Приведите уравнения реакций получения Са(ОН)2 из СаСОз.

1.35.Исходя из положения алюминия в ряду напряжений он должен активно взаимо­ действовать с водой. Но устойчивость изделий из алюминия в воде хорошо из­ вестна. Чем можно объяснить такое явление?

1.36.Составьте уравнение реакции взаимодействия A12(S0 4)3 с Na2C 03 в водном рас­ творе. В случае затруднений рекомендуем еще раз обратиться к реакциям гид­ ролиза солей.

1.37.Используя значение произведения растворимости РЬ(ОН)2 (приложение 7), вы­ числите растворимость гидроксида свинца (II) в воде.

1.38.Объясните, почему многие ^-элементы существуют в водных растворах в виде ионов Ме2+ или, точнее, [Ме(Н20 )6]2+ Чем объясняется отсутствие в водных растворах одноатомных многозарядных катионов, например, таких как Ti4+, V5+?

1.39.В примере 1.7 рассмотрена окислительно-восстановительная реакция взаимо­ действия TiCl4 с 0 2. Определите окислитель и восстановитель в этой реакции.

1.40.Приведены схемы реакций:

1)VC12(P) + Н20(Ж) —>VOCl(p) + НС1(р) + Над,

2)NaV03(p) + Zn(K) + НС1(р) -> VCl3(p) + ZnCl2(p) + NaCl(p) + Н20 (ж),

3)V0 2(K) + H2S04(p) —> V 0S04(P) + Н20 (Ж),

4) V 02(K) + KOH(p) K2V40 (p) + Н20 (ж).

Составьте сбалансированные уравнения заданных реакций. Сделайте вывод, какие свойства ванадия иллюстрирует каждая из этих реакций.

1.41. Приведено уравнение окислительно-восстановительной реакции:

(NH4)2Cr20 7 (K) —>Сг20з(К) + Иад + Н20(Г).

Составьте сбалансированный вариант уравнения. Используя электронный ме­ тод, составьте уравнения процессов окисления и восстановления, приведите их

кбалансу по числу отданных и присоединенных электронов.

1.42.Выберите кислоты для растворения Сг, Мо и W, приведите уравнения соответст­ вующих реакций.

1.43.Оцените возможность протекания в стандартных условиях реакций:

1)МП(К) + Н20 (Ж) -» МпО(К) + Н2(г),

2)Мп(рК) + Н20 (Ж) -> Мп02(К) + Н2(г).

Для расчетов используйте значения термодинамических параметров, приве­ денных в приложении 3.

1.44. Реакции заданы левой частью уравнений:

MnS04(P) + РЬ02(К) + HN03(p) —> Мп02(К) + Н2С204(Р) + H2S04(p) —> КМп04(Р) + Cr2(S04)3(P) + Н20(Ж) —>

Составьте полные сбалансированные уравнения реакций. Используйте метод ионно-электронного баланса.

1.45.Оцените возможность окисления гидроксидов Fe(OH)2, Со(ОН)2, Ni(OH)2 кисло­ родом в щелочной среде. Процесс окисления гидроксидов выражают уравнения следующих полуреакций:

1)Fe(OH)2(K + OFT(p) = Fe(OH)3(K + le~, cp = 0,56 В,

2)Со(ОН)2(к) + ОН-(р) = Со(ОН)з(К) + 1е~, ср = -1,03 В,

3)Mi(OH)2(K + 20FT(р) = Ni02(K) + 2Н,0(Ж) + 2е', (р = -1,32 В.

Недостающие справочные данные выберите самостоятельно из приложения 5.

1.46. Платина растворяется в царской водке:

Pt(K) + H N 0 3(p) + НС1(р) —> H 2[PtCl6]( р) + N O ( r).

Составьте сбалансированное уравнение этой реакции. Объясните роль HN03 и НС1 в процессе растворения платины.

1.47.Почернение серебряных предметов на воздухе связывают с взаимодействием се­ ребра с H2S, который присутствует как примесь в воздухе. Вычислите значение

AG° для этой реакции при стандартных условиях и дайте оценку ее термодина­ мической вероятности.

1.48.При добавлении к раствору соли меди водного раствора аммиака вначале обра­ зуется осадок Си(ОН)2, но при дальнейшем добавлении реагента он растворяет­ ся. Чем можно объяснить растворение Си(ОН)2 в избытке аммиака? Приведите уравнения соответствующих реакций.