Астана 2013 г. Тема №11:d-Элементы. Элементы VIB группы

Цель: Сформировать знания об общих закономерностях изменения свойств и параметров d-элементов по ПСЭ. Систематизировать и обобщить знания об основных характеристиках d-элементов.

Задачи обучения: Студент должен знать общие закономерности изменения свойств и параметров d -элементов по ПСЭ. Студент должен уметь применить знания при прогнозировании продуктов реакции при выполнении экспериментов с участием хрома.

Основы вопросы темы:

1. Общая характеристика.

2. Важнейшие соединения хрома Cr(III) и Сr(VI), изменение кислотно-основных и окислительно-восстановительных свойств соединений хрома с изменением степени его окисления.

3. Применение соединений хрома в фармации, биологическое значения хрома в биосистемах.

Методы обучения и преподавания: Практическое занятие №8 Лабораторное занятие №6. Семинар, составление уравнения реакции. Лабораторные опыты и анализ и лабораторных данных и выводы.

ОБРАЗЦЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ

Задача 1. В каком растворе Сг(ОН)з способен растворятся:

А. NH₄CI В. H₂О С. Na₂S D. КОН

Ответ: Сг(ОH) ₃ - амфотерен, а это значит, что он может растворяться как в кислотах, так и в щелочах; Сг(ОН)₃ +3NаОН→ Na[Cr(ОН)₆].

Задача II. При взаимодействии растворов СгСIз и Na₂S образуется соединение:

А.Сг₂S₃ В.СгОНСI₂ С. Cr(OH)₂ D. Сг(ОН)₃

Ответ: Д). Смешали соли противоположного типа, а это

значит, что гидролиз той и другой соли пойдет до конца.

2CrCI₃ + 3Na₂S + HOH 2Сг(ОН)₃ + 3H₂S + 6NaCI (I)

Задача 3, Какая масса осадка и какой объем газа образуется в реакции, если взять 10 г чистой соли СгСI₃ и 10г Na₂S.

Дано; Решение:

m(СгС1 ₃ ) =10r Так как имеется информация

о двух реагирующих веществах.

m(Na₂S) = 10г надо найти, какое из них было в недостатке,

т.к. от него зависит выход продукта.

m (Сг(ОН)з -? М(Сг(ОH)з) = 52+17*3=103 r/моль

V(H₃S) -? М(Na₂S) = 23*2 + 32 = 78 г/моль

M(H₂S) = 34 г/моль

М(СrСIз) = 52 + 35*3 ⁼ 167 г/моль

Пересчитаем в моли:

m 10

п(СгСIз) = ----- = ------- =0,06моль

М 167

m 1О

n(Na ₂ S) = ---- = ---- = 0.12моль

M 78

Из уравнения (I) видно, что на 2 моль CrCl₃ - 3 моль Na₂S

на 0,06 моль ------- Х

m(Сг(ОН) ₃ ) =М*n = 103*0,06 = 6,18 r осадка

из 2 моль СгСI_з — 3 моль H₂S

из 0,06 моль --------- Х

0,06*3 1,18

Х = ---------- = -------- = 0,09 моль Н ₂ S

2 2

V(H₂S) = n*Vm = 0.09 * 22,4 = 2,0 л

Ответ: mAl(OH) ₃ = 6,18 rp; V (H₂S) =2,0 л

Задача 4. Закончите уравнение реакции. Расставьте коэффициенты, используя метод полуреакций. Определите эквивалент окислителя и восстановителя:

CrCl₃ + NaBiO₃ + NаОН -> Bi₂О₃ +...

Решение:1) Из уравнения следует, что Bi из cостояния +5 переходит в состояние +3, принимает электроны, следовательно, является окислителем. Забирает электроны для своего восстановления он у Cr⁺³. Xpoм (III), отдавая электроны в щелочной среде, может перейти только в хромат, значит вторым продуктом будет Na₂СгO₄.

CrCI₃ + NаВiO₃ + NaOH Bi₂O₃+Na₂CrO₄+

Составляем две полуреакции, учитывая, что используются в них все вещества, так как они могут существовать в растворе, а именно сильные электролита в виде ионов, слабые – в виде молекул.

+4е

ЗН₂0 + 2BiО₃ ^- → Вi₂O₃ + 60H ^- 3

-Зе

8OН ^- +Сr ⁺³ → CrO₄2- +4H₂O 4

Недостающее количество атомов кислорода в щелочной среде восполняются ОН ^- ионами.

9Н₂0+6ВiO₃+14OH^-+4Cr⁺³ → ЗBi₂O_з+18ОH^-+4CrО₄-2+16H₂О

Переходим от ионного уравнения к молекулярному:

6NаВiOз+4СгСI₃+14NаОH → ЗВi₂О_з+4Nа₂СrO₄+7H₂0+12NaСI

В первую часть равенства подставляем недостающий продукт NaСI.

2. Определяем эквивалент окислителя и восстановителя, учитывая, что в окислительно-восстановительных реакциях фактор эквивалентности равен единице, деленной на число принятых или отданных электронов:

М

Э ок-ля (NaBiO₃) = -----, т.е f = 1/4

М

Э ок-ля (СгCI₃) = -------, т.е. f = 1/3

Литература:

1. Глинка НЛ. "Общая химия", Л., 1987,стр. 654-660

2.Ахметов ИД. "Общая и неорганическая химия", М. ВШ, 1981,стр. 345-360

3. Угай Л.Л. "Общая химия" М. В.Ш., 1997,стр. 447-456

4.Глинка Н.Л. "Задачи и упражнения по общей химии". Л, 1987,стр.246-

5.Степин Б.Д., Цветков А.А, "Неорганическая химия" М. В.Ш, 1994,стр.

6.Оганесян Э.Т. "Неорганическая химия*', М., ВШ, 1984, стp. 337-349

7. Ахметов Н.С., Азизова М. И. "Лабораторные работы и семинарские занятия по общей и неорганической химии" М. В.Ш, 1999,стр. 184-192

8. Остапкевич Н.А. "Практикум по неорганической химии", М., В.Ш, 1987

9. Тапёрова А.А. "Лабораторные работы по общей химии" Л. Химия, 1986,

10. Лекционный материал.

Контроль:

1. Охарактеризуйте свойства d-элементов VIВ группы

2. Дайте полную характеристику внешнему слою атома хрома и oпределите характеристики его cтепени окисления.

3. Как изменяются свойства гидроксидов хрома в ряду. Сг(ОН) ₂ → Сr(ОH) ₃ → Сr(OH)₆ . Приведите примеры, подтверждающие амфотерность хрома тригидроксида.

4. Охарактеризуйте окислительно - восстановительные свойства соединений хрома, приведите примеры pеакций перехода Сг ⁺² → Cr ⁺³ → Сr ⁺⁶ Покажите взаимопереход хроматов в бихроматы в зависимости от среды.

5. В какой среде свойства хрома (Vl) выражены Сделать вывод, используя значения стандартных окислительно- восстановительных потенциалов.

6. Где находят применение хром и его соединения в медицине и фармации?

7. При взаимодействии 200 мл раствора калия бихромата в сернокислой среде с сероводородом выделилось серы. Определить молярную консистенцию эквивалента раствора калий бихромата

8. Какой из оксидов Cr₂O₃ или CrO₃ термодинамически более устойчив? Δ G⁰ 298(Cr₂O₃)= -1050 кДж/моль; Δ G⁰ 298(CrO₃)= -513 кДж/моль

9. Составить уравнение гидролиза Cr₂S₃ . Почему в водном растворе это соединение неустойчиво?

10. Образуется ли осадок SrCrO₄ , если смешать равные объёмы 0,01 растворов SrCI₂ и К₂CrO₄?