Германиды, станниды, плюмбиды

↑

▷ Содержание

⇐ ПредыдущаяСтр 3 из 7Следующая ⇒

Германий, олово и свиней низшую степень окисления (- 4) проявляют только в соединениях с некоторыми более электроположительными металлами, например, с магнием: Mg₂Ge - германид, Mg₂Sn – станнид, Mg₂Pb – плюмбид. В этом ряду увеличивается доля металлической связи, что приводит к уменьшению температуры плавления, уменьшению ширины запрещенной зоны.

Германиды – хрупкие твердые вещества с металлическим блеском. Большинство из них имеет достаточно высокие температуры плавления (до 2000ºС - 2330ºС), многие обладают металлической проводимостью, некоторые являются полупроводниками или ферромагнетиками. Германиды щелочных и щелочно-земельных металлов легко окисляются на воздухе, гидролизуются водой и разлагаются кислотами.

Наиболее типичны металлические соединения олова и свинца с s-металлами (Na₂Sn, NaSn, NaSn₂).

2.2 Проектное задание:

Объясните окислительно-восстановительные процессы, показав переходы электронов методом электронного баланса:

SiH₄ + O₂ → SiO₂ + H₂O;

SiH₄ + H₂O → SiO₂ +H₂.

CaO + Si → Ca₂Si + SiO₂;

Ca₂Si + H₂O → Ca(OH)₂ + SiO₂ ∙ n H₂O + H₂↑;

Mg₂Si + 2H₂SO₄ → 2MgSO₄ + SiH₄↑;

CaO + C → CaC₂ + CO↑;

CaO +SiO₂ +C → Ca₂Si + CO↑;

Al₄C₃ + HCl →AlCl₃ + CH₄;

Al₂O₃ +C → Al₄C₃ + CO.

2.3 Тест рубежного контроля:

Тест содержит 7 заданий, на выполнение которых отводится 5 минут. Выберите наиболее правильный, по Вашему мнению, вариант ответа и отметьте его в бланке ответов любым значком (правильных ответов может быть несколько!)

Бланк ответов

Модуль 3 Оксид углерода (IV), угольная кислота и их соли

Комплексная цель модуля: знать способы получения оксида и гидроксида углерода (IV); описывать их физические свойства; знать характеристику кислотно-основных свойств; давать характеристику окислительно-восстановительных свойств.

Содержание модуля.

Все элементы подгруппы углерода образуют оксиды с общей формулой ЭО₂. СО₂ и SiО₂ проявляют кислотные свойства, GeО₂, SnО₂, PbО₂ проявляют амфотерные свойства с преобладанием кислотных, причем в подгруппе сверху вниз кислотные свойства ослабевают.

Степень окисления (+4) для углерода и кремния очень стабильна, поэтому окислительные свойства соединения проявляют с большим трудом. В подгруппе германия окислительные свойства соединений (+4) усиливаются, в связи с дестабилизацией высшей степени окисления.

Оксид углерода (IV), угольная кислота и их соли

Д иоксид углерода СО₂ (углекислый газ) - при обычных условиях это газ без цвета и запаха, слегка кисловатого вкуса, тяжелее воздуха примерно в 1,5 раза, растворим в воде, достаточно легко сжижается – при комнатной температуре его модно превратить в жидкость под давлением около 60 ∙ 10⁵ Па. При охлаждении до −56,2ºС жидкий диоксид углерода затвердевает и превращается в снегообразную массу.

Во всех агрегатных состояниях состоит из неполярных линейных молекул. Химическое строение СО₂ определяется sp-гибридизацией центрального атома углерода и образованием дополнительных π_р-р-связей: О = С = О

Некоторая часть растворенного в воле СО₂ взаимодействует с ней сообразованием угольной кислоты

СО₂ + Н₂О ↔ СО₂ ∙ Н₂О ↔ Н₂СО₃.

Углекислый газ очень легко поглощается растворами щелочей с образованием карбонатов и гидрокарбонатов:

СО₂ + 2NaOH = Na₂CO₃ + H₂O;

СО₂ + NaOH = NaHCO₃.

Молекулы СО₂ очень устойчивы термически, распад начинается только при температуре 2000ºС. Поэтому диоксид углерода не горит и не поддерживает горения обычного топлива. Но в его атмосфере горят некоторые простые вещества, атомы которых проявляют большое сродство к кислороду, например, магний при нагревании загорается в атмосфере СО₂.

Угольная кислота и ее соли

Угольная кислота H₂CO₃ – соединение непрочное, существует только в водных растворах. Большая часть растворенного в воде углекислого газа находится в виде гидратированных молекул CO₂, меньшая – образует угольную кислоту.

Водные растворы, находящиеся в равновесии с CO₂ атмосферы, являются кислыми: [CO₂] = 0,04 М и рН ≈ 4.

Угольная кислота – двухосновная, относится к слабым электролитам, диссоциирует ступенчато (К₁ = 4, 4 ∙ 10⁻⁷; К₂ = 4, 8 ∙ 10⁻¹¹). При растворении CO₂ в воде устанавливается следующее динамическое равновесие:

H₂O + CO₂ ↔ CO₂ ∙ H₂O ↔ H₂CO₃ ↔ H⁺ + HCO₃⁻

^↓↑

H⁺ + CO₃²⁻

При нагревании водного раствора углекислого газа растворимость газа понижается, CO₂ выделяется из раствора, и равновесие смещается влево.

Соли угольной кислоты

Будучи двухосновной, угольная кислота образует два ряда солей: средние соли (карбонаты) и кислые (гидрокарбонаты). Большинство солей угольной кислоты бесцветны. Из карбонатов растворимы в воде лишь соли щелочных металлов и аммония.

В воде карбонаты подвергаются гидролизу, и поэтому их растворы имеют щелочную реакцию:

Na₂CO₃ + H₂O ↔ NaHCO₃ + NaOH.

Дальнейший гидролиз с образованием угольной кислоты в обычных условиях практически не идет.

Растворение в воде гидрокарбонатов также сопровождается гидролизом, но в значительно меньшей степени, и среда создается слабощелочная (рН ≈ 8).

Карбонат аммония (NH₄)₂CO₃ отличается большой летучестью при повышенной и даже обычной температуре, особенно в присутствии паров воды, которые вызывают сильный гидролиз

Сильные кислоты и даже слабая уксусная кислота вытесняют из карбонатов угольную кислоту:

K₂CO₃ + H₂SO₄ = K₂SO₄ + H₂O + CO₂↑.

В отличие от большинства карбонатов, все гидрокарбонаты в воде растворимы. Они менее устойчивы, чем карбонаты тех же металлов и при нагревании легко разлагаются, превращаясь в соответствующие карбонаты:

2KHCO₃ = K₂CO₃ + H₂O + CO₂↑;

Ca(HCO₃)₂ = CaCO₃ + H₂O + CO₂↑.

Сильными кислотами гидрокарбонаты разлагаются, как и карбонаты:

KHCO₃ + H₂SO₄ = KHSO₄ + H₂O + CO₂

Из солей угольной кислоты наибольшее значение имеют: карбонат натрия (сода), карбонат калия (поташ), карбонат кальция (мел, мрамор, известняк), гидрокарбонат натрия (питьевая сода) и основной карбонат меди (CuOH)₂CO₃ (малахит).

Основные соли угольной кислоты в воде практически нерастворимы и при нагревании легко разлагаются:

(CuOH)₂CO₃ = 2CuO + CO₂ + H₂O.

Вообще термическая устойчивость карбонатов зависит от поляризационных свойств ионов, входящих в состав карбоната. Чем больше поляризующее действие оказывает катион на карбонат-ион, тем ниже температура разложения соли. Если катион способен легко деформироваться, то карбонат-ион сам также будет оказывать поляризующее действие на катион, что приведет к резкому снижению температуры разложения соли.

Карбонаты натрия и калия плавятся без разложения, а большинство остальных карбонатов при нагревании разлагаются на оксид металла и углекислый газ.

MgCO₃ = MgO + CO₂.

3.2 Проектное задание:

Укажите способы получения: оксида углерода (IV), солей угольной кислоты. Напишите уравнения процессов, происходящих при нагревании карбонатов.
3.3 Тест рубежного контроля

Тест содержит 6 заданий, на выполнение которых отводится 5 минут. Выберите наиболее правильный, по Вашему мнению, вариант ответа и отметьте его в бланке ответов любым значком (правильных ответов может быть несколько!)

Бланк ответов

Познавательные статьи:



Психологические особенности спортивного соревнования

Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации

Занятость населения и рынок труда

Социальный статус семьи и её типология