Разработка тестовых заданий к допуску и защите лабораторных работ по химии для студентов химичес (стр. 3 из 7)

Na₂ S₂ O₃ + 4Cl₂ + 5Н₂О = 2H₂ SO₄ + 2NaCl + 6HCl

Для самого сернистого газа процессы, ведущие к повышению валентностисеры, протекают значительно труднее, чем для сернистой кислоты и ее солей. Наиболее важными из подобных реакций являются взаимодействия SO₂ с хлором и кислородом.

С хлоромсернистый газ соединяется только на прямом солнечном свету или в присутствии катализатора (камфора) по реакции

SO₂ + Сl₂ = >SO₂ Cl₂

с образованием хлористого сульфурила (SO₂ CI₂ ). Последний представляет собой бесцветную жидкость с резким запахом. Водой он разлагается (холодной–лишь медленно) с образованием серной и соляной кислот:

SO₂ Cl₂ + 2Н₂О – H₂ SO₄ + 2HCl

15) Если хлористый сульфурил (т. пл. –54 °С, т. кип. +69 °С) можно рассматривать как серную кислоту, в которой на хлор заменены оба гидроксила, то продуктом замещения только одного из них является хлорсульфоновая кислота:

Хлорсульфоновая кислота представляет собой бесцветную, дымящую на воздухе и резко пахнущую жидкость (т. пл. –80 °С, т. кип. 155 °С с разложением), бурно взаимодействующую с водой по реакции

SO₂ (OH)Cl + H₂ O = H₂ SO₄ +HCl

Получают ее обычно действием газообразного НСl на раствор SОз в серной кислоте: SO₃ +HCl = SO₂ (OH)Cl. Наряду с хлористым сульфурилом, хлорсульфоновая кислота находит применение при органических синтезах.

Молекула SОз имеет структуру плоского треугольника с атомомсеры в центре. Трехокись серы характеризуется сильными окислительными свойствами:

при соприкосновении с ней фосфор воспламеняется, из йодистого калия выделяется свободный иод и т. д. С другой стороны, она является кислотным ангидридом, причем образование H₂ SO₄ из серного ангидрида (SO₃ ) и воды сопровождается большим выделением тепла:

Н₂ О + SO₃ = H₂ SO₄ + 19 ккал

Чистая 100%–ная серная кислота (т. н. моногидрат) представляет собой бесцветную маслянистую жидкость, застывающую в кристаллическую массу при +10 °С.

Концентрированная H₂ SO₄ является довольно сильным окислителем, особенно при нагревании (восстанавливается обычно до SO₂ ). Например, она окисляет HJ и частично НВr (но не НСl) до свободных галоидов. Окисляются ею и многие металлы–Cu, Hg и др. (тогда как золото и платина по отношению к H₂ SO₄ устойчивы). Например, взаимодействие с медью идет по уравнению:

Cu + 2H₂ SO₄ = CuSO₄ + SO₂ + 2Н₂ О

Свободная надсерная кислота представляет собой бесцветные кристаллы, плавящиеся при 65°С (с разложением). Она обладает очень сильными окислительными свойствами и при соприкосновении обугливает не только бумагу, сахар и т. п., но и пара–строение надсерной кислоты выражается формулой HO–SO₂ –О–О–SO₂ –ОН, т. е. она содержит перекисную цепочку.

Пространственная структура отвечающего ей иона S₂ O₈^2–оказана на рис. 107. Каждая половина этого рисунка в отдельности соответствует строению сульфат–иона.

20) При взаимодействии H₂ S₂ O₈ с концентрированной перекисью водорода по уравнению

H₂ S₂ O₈ + H₂ O₂ = 2H₂ SO₅ образуется мононадсерная кислота, по своему строению отвечающая серной кислоте, в которой один гидроксил замещен на группу ООН. Она представляет собой бесцветные кристаллы (т. пл. 45°С с разложением). Мононадсерная кислота является еще более сильным окислителе м, чем надсерная, и взаимодействие ее с многими органическими веществами (например, бензолом) сопровождается взрывом. Соли H₂ SO₅ малоустойчивы. В них она фигурирует, как одноосновная кислота

2.3. Подгруппа селена.

Содержание селена в земной коре составляет 1·10^–50 %, теллура – 1 ·10^–7%, а полония – лишь 2 ·10^–15%. Последний относится к наименее распространенным в природе элементам. Он радиоактивен и с химической стороны почти не изучен.

Основными источниками получения селена и теллура служат отходы сернокислотного производства (пыль каналов и пылевых камер, ил промывных башен) и осадки («шламы»), образующиеся при очистке медиэлектролизом. Ежегодная мировая выработка селена исчисляется сотнями, теллура – десятками тонн.

При действии на них разбавленных кислот образуются селено–водород (H₂Se) и теллуроводород (Н₂Те). Оба они представляют собой бесцветные газы с характерными неприятными запахами. Растворимость их в воде примерно такая же, как у сероводорода, причем растворы показывают ясно выраженную кислую реакцию.

H₂Se и Н₂Те являются кислотами более сильными, чем уксусная (К = 2· 10^–5). Оба соединения (особенно Н₂Те) весьма неустойчивы и легко разлагаются. Кислородомвоздуха они постепенно окисляются и в газообразном состоянии и особенно в растворе уже при обычных температурах. В общем восстановительные свойства характерны для H₂ Se и Н₂ Те еще более, чем для сероводорода.

Все галоидные соединения селена и теллура могут быть получены путем взаимодействия элементов. Известны следующие галогениды:

По своему характеру галогенидыселена похожи на соответствующие производные серы, причем тип Э₂ Г₂ в данном случае менее, а тип ЭГ₄ – более устойчив.

Галогенидытеллура уже резко отклоняются по свойствам от производных серы. Так, TeF₆ довольно легко разлагается водой, a TeJ₄ образуется при совместном растирании элементов в присутствии воды (тогда как иодидыселена и серы вообще не получены).

При нагревании в токе воздухаселен и теллур сгорают с образованием двуокисей. Последние представляют собой бесцветные кристаллические вещества, сильно отличающиеся друг от друга по растворимости в воде: у SeO₂ она весьма велика, у TeO₂ очень мала.

Подобно SO₂ , двуокиси селена и теллура являются кислотными ангидридами: при растворении их в воде образуются соответственно селенистая (H₂ SeO₃ ) и теллуристая (Н₂ ТеО₃ ) кислоты. Обе они диссоциированы несколько слабее сернистой.

Соли селенистой кислоты (селенистокислые, или селениты) могут быть получены нейтрализациейрастворов H₂ SeO₃ , соли теллуристой (теллуристокиелые, или теллуриты) –растворением ТеО₂ в щелочах. И те и другие, как правило, сходны по свойствам с соответствующими сульфитами.

В то время как для четырехвалентной серы восстановительные свойства характернее окислительных, для Se^IVи Te^IVимеет место обратное: они довольно легко восстанавливаются до элементарных Se и Те, например, по схеме:

Н₂ ЭО₃ + 2SO₂ + Н₂ О = 2H₂ SO₄ + Э

Напротив, селен и теллур переходят в шестивалентное состояние лишь под действием наиболее сильных окислителей.

Селенистая кислота (K₁ = 2·10^–3, K₂ = 5·10^–9) может быть получена по реакции:

3Se + 4HNO₃ + H₂ O = 3H₂ SeO₃ + 4NO. Ее окислительные свойства выражены не особенно сильно. Так, она окисляет J’, но не способна окислить Вr. Из солей Н₂ SеО₃ следует отметить малорастворимый селенитсеребра – Ag₂ SeO₃ .

Теллуристая кислота (K₁ = 2·10^–3, K₂ = 1·10^–8) не была выделена индивидуальном состоянии. Ее окислительные свойства выражены слабее, чем у селенистой. Так, SO₂ ею окисляется, но J' не окисляется. Амфотерность теллуристой кислоты проявляется при растворении ТеО₂ в концентрированных сильных кислотах – происходит образование солей четырехвалентного теллура (например, TeO₂ + 4HJ < = > TeJ₄ + 2H₂ O).

При окислении H₂ SeO₃ и H₂ TeO₃ , например, по схеме

5Н₂ ЭО₃ + 2НСlО₃ = 5Н₂ ЭО₄ + Сl₂ + Н₂ О

образуются соответственно селеновая (H₂ SeO₄ ) или теллуровая (Н₂ Те0₄ ) кислота. Обе они представляют собой бесцветные кристаллические вещества, хорошо растворимые в воде.

2.4. Подгруппа хрома.

Таблица 2. Электронное строение и физические свойства Элементов VI В группы периодической таблицы Менделеева

Поряд- ковый №	Элемент	Относительная Атомная масса	Электронная конфигурация	Атомный радиус, нм	Э.О	Степени окисления	r г/см3
24	Хром (Cr)	52	[Ar] 3d54s1	0,125	1,56	+1,+2,+3, +4,+5,+6	7.2
42	Молибден (Mo)	95.9	[Kr] 4d55s1	0,135	1,3	+1,+2,+3, +4,+5,+6	10.2
74	Вольфрам(W)	183.9	[Xe] 4f145d46s2	0,141	1,4	+1,+2,+3, +4,+5,+6	19.3

По содержанию в земной коре хром (6 ·10^–3 %), молибден (3·10^–4 %) и вольфрам (6·10^–4 %) относятся к довольно распространенным элементам. Встречаются они исключительно в виде соединений.

Основной рудойхрома является природный хромистый железняк (FеО·Cr₂ O₃). Из молибденовых руд наиболее важен минерал молибденит (MoS₂), из рудвольфрама – минералы вольфрамит (xFeWO₄ ·yMnWO₄ ) и шеелит (CaWO₄ ).

При получении элементов подгруппы хрома первой задачей является выделение их окислов. Для этого пользуются обычно следующими схемами процессов. Хромистый железняк сплавляют с содой в присутствии кислорода: