Элементы VI – А группы – халькогены. Кислород. Сера.
Сравнительная характеристика свойств элементов
8O 1s2 │2s2 2p4
16S 1s22s2 2p6 │3s23p43d0
34Se 1s22s2 2p63s2 3p6 │4s2 3d104p44d0
52Te 1s22s2 2p63s2 3p64s2 3d10 4p6 │5s2 4d105p45d0
84Po 1s22s2 2p63s2 3p64s2 3d10 4p6 5s2 4d105p6 │6s2 4f14 5d106p46d0
валентные электроны
В VI-А группу входят пять элементов: кислород, сера, селен, теллур и полоний (полоний - радиоактивный элемент).
Это р-элементы VI группы периодической системы Д. И. Менделеева. Они имеют групповое название — халькогены, что означает «образующие руды».
У атомов халькогенов одинаковое строение внешнего энергетического уровня ns2np4. Этим объясняется сходство их химических свойств.
Все халькогены в соединениях с водородом и металлами проявляют степень окисления — 2, а в соединениях с кислородом и другими активными неметаллами — обычно + 4 и +6. Для кислорода, как и для фтора, не типична степень окисления, равная номеру группы. Обычно кислород проявляет степень окисления ─2 и в соединении со фтором +2, +1.
У атома кислорода на 2р-подуровне два неспаренных электрона. Его электроны не могут разъединяться, поскольку отсутствует d-подуровень на внешнем (втором) уровне, т. е. отсутствуют свободные орбитали. Поэтому валентность кислорода всегда равна двум, а степень окисления — 2 и +2 (например, в Н2О и OF2). Таковы же валентность и степени окисления у атома серы в невозбужденном состоянии. При переходе в возбужденное состояние (что имеет место при подводе энергии, например при нагревании) у атома серы сначала разъединяются Зр-, а затем 3s-электроны. Число неспаренных электронов, а, следовательно, и валентность, в первом случае равны четырем (например, в SO2, а во втором — шести (например, в SO3,). Четные валентности 2, 4, 6 свойственны аналогам серы — селену, теллуру и полонию, а их степени окисления могут быть равны — 2, +2, +4 и +6.
Водородные соединения элементов Подгруппы кислорода отвечают формуле H2Э:
Н.2О, H2S, H2Se, Н2Те. Они называются хальководородами. При растворении их в воде образуются кислоты (формулы те же). Сила этих кислот возрастает с ростом порядкового номера элемента, что объясняется уменьшением энергии связи в ряду соединений H2Э. Вода, диссоциирующая на гидратированные ионы Н+ и ОН─, является амфотерным электролитом.
Сера, селен и теллур образуют одинаковые формы соединений с кислородом типа ЭO2 и ЭO3. Им соответствуют кислоты типа H2ЭO3 и H2ЭO4. С ростом порядкового номера элемента сила этих кислот убывает. Все они проявляют окислительные свойства, а кислоты типа H2ЭO3, еще и восстановительные.
Закономерно изменяются свойства простых веществ: сувеличением заряда ядра ослабевают неметаллические и возрастают металлические свойства.
Так, кислород и теллур — неметаллы, но последний обладает металлическим блеском и проводит электрический ток.
Некоторые свойства этих элементов приведены в таблице.
Физические свойства.
| Состав молекулы | Аллотропные модификации | t°пл.С° | t°кип.С° | |
| О | O2 | 1) кислород - O2 2) озон - O3 | - 218,7 - 193 | - 183 - 110 |
| S | S8 (при t комн.) S6 (500ºС) S2 (1000ºС) | 1) ромбическая < 95,6ºС 2) моноклиническая > 95,6ºС 3) аморфная. | 112,8 | 444,6 |
| Se | Sе8, Sе ∞ (при t комн.) Sе2 (900ºС) | 1) кристаллический (красный) 2) металлический (серый) 3) аморфный. | 220,9 | 688 |
| Te | Те ∞ (при t комн.) Те (>1400ºС) | 1) металлический 2) аморфный | 450 | 1390 |
Халькогены могут образовывать ковалентную полярную, ионную, ковалентную неполярную химические связи.
С увеличением заряда ядра атома элемента увеличивается радиус атома, увеличивается легкость отдачи валентных электронов (уменьшается энергия, необходимая для отрыва электрона от нейтрального атома), уменьшается способность присоединять электрон к. нейтральному атому.
Увеличение электроотрицательности от Те к О обуславливает увеличение устойчивости соединений элементов со степенью окисления —2.
Соединения элементов со степенями окисления меньше +6 могут быть окислены.
Соединения элементов с минимальной степенью окисления (— 2) могут быть только восстановителями, а с максимальной степенью окисления (+ 6, +2 для кислорода) только окислителями.
Кислород имеет положительные степени окисления только в соединениях с фтором, электроотрицательность которого больше. Это фторид кислорода OF2 и фториддикислорода O2F2.
Получение кислорода:
1. Из воздуха.
2. Электролиз воды. 2H2O = 2H2 + O2↑;
t°
3. 2KClO3 = 2KCl + 3O2↑;
t°
4. 2H2O2 = 2H2O + O2↑;
t°
5. 2KMnO4 = K2MnO4 + MnO2 + O2↑;
Свойства О2.
→ Н2 t ° H 2 О
О2 → → S t ° S О2
→М e t ° С a О; Li 2 O (оксиды)…
→Me (I-Aгруппа, кроме Li) Na2O2; K2O2 (пероксиды)
→P t° P4O10 (P2O5)
→ N2 t° NO
→CS2 t° CO2 + SO2
→H2S (избыток О 2 ) H2O + SO2
→ H 2 S (недостаток О2) H 2 O + S ↓
→ SO2 t° SO3
Проверь себя .
Al2O3
H2O ZnO
CaO
Na2O2 Na2O
горение O3
P4O10.
горение CO2 CO
O2 SO2 SO3
t°
KMnO4 t° NO NO2
t°
KClO3 горение
HgO
Ag2O кат. t°
H2O2 BaO2
Напишите уравнения химических реакций
горения сложных веществ: аммиака,
этилового спирта, метана.
Задания для самопроверки.
1. Что называется степенью окисления? Как отличить по написанию степень окисления и зараяд иона?
2. Что называется окислителем и восстановителем? Могут ли атомы в высшей степени окисления быть восстановителям, а в низшей степени окисления быть окислителями?
3. Расставьте коэффициентыи укажите восстановитель и окислитель в следующих уравнениях:
а) Fе(ОН)2 + 02+ Н2О = Fe(ОН)3;
б) Fe + НNO3 = Fe(NО3)3 + NO + Н2О;
в) Fe + НNO3 =Fe2O3 + NO2 + Н2О;
г) А1+ Н2О + NaОН = Na3[А1(ОН)6] + Н2;
д) А1+ Н2О + NaОН = Na2[А1(ОН)5 (Н2О)] + Н2;
е) Cu + HNO3 = Cu (NO3)2 + NO + Н2О;
ж) Pt + HNO3 + HCl = H2PtCl6 + NO + Н2О;
З) Mg + HNO3 =Mg (NO3)2 + NH4NO3 + Н2О;
и) Аu + О2 + Н2О +КCN = К[Аu (СN)2] + КОН;
к) Zn + О2 + КОН + Н2О = К2[Zn (ОН)4];
л) HClO4 = Cl2 + O2 + H2O;
м) KMnO4 + HCl = KCl + MnCl2 + Cl2 + H2O;
н) K2Cr2O7 + KNO2 + HNO3 = Cr(NO3)3 + KNO3 + H2O;
о) KMnO4 + H2O2 + H2SO4 = MnSO4 + K2SO4 + H2O + O2;
п) As2O3 + Zn + HCl = AsH3 + ZnCl2 + H2O;
р) Pb + PbO2 + H2SO4 = PbSO4 + H2O;
с) AgNO3 +AsH3 + H2O = Ag + H3AsO4 +HNO3;
т) Cr2(SO4)3 + (NH4)2S2O8 + H2O = (NH4)2Cr2O7 + (NH4)2SO4 + H2SO4;
у) MnSO4 + NaBiO3 + HNO3 = Bi(NO3)3 + HMnO4 + Na2SO4 + NaNO3 + H2O;
ф) NaVO3 + Kl + H2SO4 = V2(SO4)3 + I2 + Na2SO4 + K2SO4 + H2O;
х) NH3 + O2 = NO2 + H2O;
ц) KCrO2 + Br2 +KOH = K2CrO4 + KBr + H2O;
ш) AsH3 + O2 = As2O3 + H2O
Свойства серы .
→ H 2 t ° H 2 S ;
S → → М e t° Na2 S; (сульфиды )
→O2 t° SO2 ;
→KOH t° K2S + K2 SO3 + H2O
→ K2 SO3 t° K2 S2O3
Свойства H2S
→ O2 t ° S + H2O
H2S → → O2 ( избыток ) t ° SO2 + H2O
→ Cl2 S + HCl
→ CuSO4 CuS↓ + H2 SO4
→ SO2 S + H2O
→ Li Li2S + H2
→ Li2O Li2S + H2O
→ LiOH Li2S + H2O
Свойства SO2 .
→ O2 ( кат .) t° SO3
SO2 → → H2O H2SO3
→ H2S S + H2O
→ Li2O Li2SO3
→ LiOH Li2SO3 + H2O
Серная кислота H 2 SO 4 .
Качественная реакция на сульфат-ион SO 4 2─ : Ba 2+ + SO 4 2─ = Ba SO 4 ↓
Свойства серной кислоты.
конц. t ° конц. t ° конц.
Тяж. металлы (Pb, Cu, Ag) Активные металлы Al, Fe, Cr, Au,
Немеет. (As, P, S, С ..) (Na,…Mg,Zn…) Pt
Оксиды (FeO, Fe3O4, Cu2O)
KJ, PH3
(пассивируется)
SO2 H2S не реагирует
Получение серной кислоты.
Башенный способ:
t°
4 FeS2 + 11 O2 = Fe2O3 + 8 SO2;
t°,V2O5
2 SO2 + O2 = 2 SO3;
SO3 + H2O = H2SO4;
Камерный способ:
2 NO + O2 = 2NO2;
SO2 + H2O = H2SO3;
H2SO3 + NO2 = H2SO4 + NO;
Разложение сульфатов.
t° Ме2O3 + SO3 (Al, Fe ..)
Сульфат → MeO + SO2 + O2
Me + SO2 + O2 (Ag…Pt)
Пример: Отличить вещества: карбонат натрия, карбонат аммония, сульфит натрия, сульфид натрия, сульфат натрия.
Решение:
1) К небольшому количеству каждого вещества прилить концентрированную соляную кислоту:
Na.2CO3 + 2HC1 = 2NaCl + Н2О + СО2↑;
(NH4)2CO3 + 2HC1 = 2NH4C1 + H.2O + СО2↑;
Na2S03 + 2НС1 = 2NaCl + SО2 ↑(запах)+ Н2О;
Na2S + 2НС1 = 2NaCl + H2S ↑- запах тухлых яиц;
Na.2SO4 + НСl = не идет;
К отверстиям пробирок поднести фильтровальную бумагу, смоченную раствором сульфата меди:
H2S + CuSO4 = CuS↓ + H2S04;
Выпадает черный осадок - CuS.
2) Карбонаты натрия и аммония можно различить при нагревании:
tº
Na2CO3 = не идет;
tº
(NH4)2CO3 = 2NH3 ↑(резкий запах) + СО2 ↑ + H2O↑;
Задания для самопроверки.
1. Напишите уравнения реакций, при помощи которых можно осуществить следующие превращения:
а) S → SO2 → SO3 → H2SO4 → BaSO4
б) S → A12S3 → H2S → NaHS → Na2S → H2S
б) Fe2 (SO4)3 → SO3 → H2SO4 → H2S → S
в) FeS2 → SO2 → KHSO3 → K2 SO3
2. Сероводород объемом 896 мл (н.у.) сожгли в избытке кислорода, а полученный газ полностью поглотили 20 г 10%-ного раствора гидроксида натрия. Вычислите массовые доли веществ в полученном растворе.
3. Насыщенный водный раствор оксида серы (IV)объемом 100 мл при 20°С способен поглотить 7,2 л сероводорода. Какова растворимость оксида при этой температуре в литрах на 1 литр воды? Какую массу желтого осадка можно получить при условиях, указанных в задаче?
4. Раствор сульфата ртути (II) массой 200 г подвергли полному электролизу при инертных электродах. При этом на катоде было получено 8,04 г металла. Вычислите массовую долю соли в исходном растворе. Какова массовая доля вещества в полученном растворе?
Дата добавления: 2020-04-08; просмотров: 499; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!