Сборник основных формул по химии для ВУЗов - М. Рябов

8.3. Фтор и его соединения

Фтор является наиболее активным неметаллом, сильным окислителем.

F2 + Н2 = 2HF

2F2 + 2Н2O = 4HF + O2

F2 + 2NaCl = 2NaF + Cl2

4HF + SiO2 = SiF4↑ + 2Н2O

8.4. Хлор и его соединения

Хлор – тяжелый газ желто-зеленого цвета, с резким запахом.

2NaCl + 2Н2O →электролиз раствора→ Н2 + Cl2 + 2NaOH

2KMnO4 + 16HCl = 2KCl + 2MnCl2 + 5Cl2 + 8Н2O

MnO2 + 4HCl = Cl2 + MnCl2 + 2Н2O

Cl2 + Н2 →hv→ 2HCl

CH4 + Cl2 →hv→ CH3Cl + HCl

С2Н4 + Cl2 = С2Н4Cl2

Cl2 + 2KBr = 2KCl + Br2

Cl2 + Н2O = HCl + HClO (реакция диспропорционирования)

HClO = HCl + О (атомарный кислород – окислитель)

Cl2 + 2KOH = KCl + KClO +Н2O

2Cl2 + 2Са(OH)2 = CaCl2 + Са(ClO)2 + 2Н2O

Смесь CaCl2 и Са(ClO)2 – хлорная, или белильная, известь.

ЗCl2 + 6KOH →100 °C→ 5KCl + KClO3 + ЗН2O

KClO3 – хлорат калия, или бертолетова соль.

4KClO3 →400 °C→ KCl + ЗKClO4

2KClO3 →v→2KCl + 3O2

Сила кислот растет в ряду:

HClO → HClO2 → HClO3 → HClO4.

2HCl + Fe = FeCl2 + H2↑

2HCl + CuO = CuCl2 + H2O

3HCl + Al(OH)3 = AlCl3 + 3H2O

HCl + AgNO3 = AgCl↓ + HNO3

HCl + NH3 = NH4Cl

8.5. Бром, иод и их соединения

Бром – темно-бурая жидкость с резким запахом, а иод – кристаллическое вещество темного цвета. Изменение фазового состояния галогенов обусловлено увеличением межмолекулярного – дисперсионного взаимодействия, связанного с увеличением размеров и поляризуемости молекул галогенов в ряду хлор → бром → иод.

2NaBr + Cl2 = 2NaCl + Br2

2NaI + Cl2 = 2NaCl + I2

2Al + ЗBr2 = 2AlBr3

2Al + 3I2 = 2AlI3

Br2 + Н2 ↔ 2HBr

I2 + Н2 ^ 2Ш

AgNO3 + NaBr = AgBr↓ + NaNO3

AgNO3 + NaI = AgI↓+ NaNO3

I2 + 2Na2S2O3 = 2NaI + Na2S4O6

10KI + 8H2SO4 + 2KMnO4 = 5I2 + 2MnSO4 + 6K2SO4 + 8H2O

9. d-Элементы

В атомах d-элементов (переходных элементов) заполняется электронами d-под-уровень предвнешнего уровня. На внешнем уровне атомы d-элеметов имеют, как правило, два s-электрона. Близость строения валентных уровней атомов переходных элементов определяет их общие свойства. Все они являются металлами, имеют высокую прочность, твердость, высокую электро– и теплопроводность. Многие из них электроположительны и растворяются в минеральных кислотах, однако среди них есть металлы, не взаимодействующие обычным способом с кислотами. Большинство переходных металлов имеют переменную валентность. Максимальная валентность, как и максимальная степень окисления, как правило, равно номеру группы, в которой находится данный элемент.

9.1. Хром и его соединения

Хром представляет собой ковкий тягучий металл серо-стального цвета. Электронная формула атома хрома 1s22s22p63s23p63d54s1.

Характерные степени окисления хрома, электронные формулы соответствующих ионов, химические свойства и примеры соединений приведены в таблице.

Получение и свойства хрома

FeO • Cr2O3 + 4CO →t→ Fe + 2Cr + 4CO2 (Fe + 2Cr) – феррохром

Сr2O3 + 2Al →t→ 2Сr + Al2O3 – метод алюминотермии

Хром пассивируется на холоду концентрированными азотной и серной кислотами.

Сr + 2HCl = СrCl2 + Н2

СrCl2 + 2NaOH = Cr(OH)2↓ + 2NaCl

Свойства соединений хрома (+2) и хрома (+3)

Гидроксид хрома(II) сразу окисляется кислородом воздуха.

4Сr(OH)2 + O2 + 2Н2O = 4Сr(OH)3

СrCl3 + 3NaOH = Cr(OH)3↓ + 3NaCl

Cr(OH)3↓ + 3Na(OH) = Na3[Cr(OH)6]

Cr2O3 + 2NaOH →t→ 2NaCrO2 + H2O

Cr(OH)3↓ + 3HCl = CrCl3 + 3H2O

2Cr(OH)3 →t→ Cr2O3 + 3H2O

2CrCl3 + 3Cl2 + 16KOH = 2K2CrO4 + 12KCl + 8H2O

2Na3Cr(OH)6 + 3Br2 + 4NaOH = 2Na2CrO4 + 6NaBr + 8H2O

Свойства соединений хрома (+6)

CrO3 + Н2O = H2CrO4

2CrO3 + H2O = H2Cr2O7

Желтый раствор хромата калия устойчив в щелочной среде, оранжевый раствор дихромата калия – в кислой среде.

К2Сr2O7 + 2KOH = 2К2СrO4 + Н2O

2K2CrO4 + H2SO4 = K2SO4 + K2Cr2O7 + Н2O

(NH4)2Cr2O7 →t→ Cr2O3 + N2 + 4Н2O

Дихромат калия – окислитель в кислой среде.

К2Сr2O7 + 4H2SO4 + 3Na2SO3 = Cr2(SO4)3 + 3Na2SO4 + K2SO4 + 4H2O

K2Cr2O7 + 4H2SO4 + 3NaNO2 = Cr2(SO4)3 + 3NaNO3 + K2SO4 + 4H2O

K2Cr2O7 + 7H2SO4 + 6KI = Cr2(SO4)3 + 3I2 + 4K2SO4 + 7H2O

K2Cr2O7 + 7H2SO4 + 6FeSO4 = Cr2(SO4)3 + 3Fe2(SO4)3 + K2SO4 + 7H2O

9.2. Марганец и его соединения

Марганец – серебристо-белый твердый и хрупкий металл. Характерные степени окисления марганца, электронные формулы соответствующих ионов, химические свойства и примеры соединений приведены в таблице.

Получение и свойства марганца

FeO • Mn2O3 + 4CO →t→ Fe + 2Mn + 4CO2 (Fe + 2Mn) – ферромарганец

Mn2O3 + 2Al →t→ 2Mn + Al2O3 – метод алюминотермии

Mn + 2HCl = MnCl2 + Н2

Mn + 2H2SO4 (конц.) = MnSO4 + SO2 + 2Н2O

ЗMn + 8HNO3 (разб.) = 3Mn(NO3)2 + 2NO + 4Н2O

Свойства соединений марганца (+2)

MnSO4 + 2NaOH = Mn(OH)2↓ + Na2SO4

Mn(OH)2↓ + 2NaOH ≠

Mn(OH)2↓ + H2SO4 = MnSO4 + 2H2O

2Mn(OH)2↓ + O2 = MnO2↓ + 2H2O

Mn(OH)2↓ + 2NaOH + Br2 = MnO2↓ + 2NaBr + 2H2O

Mn(OH)2↓ →t→ MnO + H2O↑

2Mn(NO3)2 + 16HNO3 + 5NaBiO3 = 2HMnO4 + 5Bi(NO3)3 + 5NaNO3 + 7H2O

3MnCl2 + 2KClO3 + 12NaOH →сплавление→ 3Na2MnO4 + 2KCl + 6NaCl + 6H2O

Свойства соединений марганца (+4)

MnO2 – устойчивый амфотерный оксид, сильный окислитель.

MnO2 + 4HCl = MnCl2 + Cl2 + 2Н2O

3MnO2 + KClO3 + 6KOH →сплавление→ 3K2MnO4 + KCl + 3H2O↑

Свойства соединений марганца (+6)

Соединения устойчивы лишь в сильнощелочной среде.

К2MnO4 + 8HCl = MnCl2 + 2Cl2 + 2KCl + 4Н2O

Свойства соединений марганца (+7)

Сильные окислители в кислой среде.

2KMnO4 + 3H2SO4 + 5Na2SO3 = 2MnSO4 + 5Na2SO4 + K2SO4 + 3H2O

2KMnO4 + H2O + 3Na2SO3 = 2MnO2 + 3Na2SO4 + 2KOH

2KMnO4 + 2KOH + Na2SO3 = 2K2MnO4 + Na2SO4 + H2O

2KMnO4 + 8H2SO4 + 10FeSO4 = 2MnSO4 + 5Fe2(SO4)3 + K2SO4 + 8H2O

2KMnO4 + 8H2SO4 + 10KI = 2MnSO4 + 5I2 + 6K2SO4 + 8H2O

2KMnO4 + 3H2SO4 + 5NaNO2 = 2MnSO4 + 5NaNO3 + K2SO4 + 3H2O

2KMnO4 →t→ K2MnO4 + MnO2 + O2↑

9.3. Железо и его соединения

Железо является вторым после алюминия металлом по распространенности в природе. Характерные степени окисления железа, электронные формулы соответствующих ионов, химические свойства и примеры соединений приведены в таблице.

Соединения железа (+8) малохарактерны.

Получение и свойства железа

3Fe2O3 + CO →t→ 2Fe3O4 + CO2

Fe3O4 + CO →t→ 3FeO + CO2

FeO + CO →t→ Fe + CO2

3Fe3O4 + 8Al →t→ 9Fe + 4Al2O3

Fe + I2 →t→ FeI2

2Fe + ЗCl2 →t→ 2FeCl3

4Fe + 3O2 + 2Н2O = 4FeO(OH)↓ (коррозия на воздухе)

Fe + 2HCl = FeCl2 + Н2

Fe + H2SO4 (разб.) = FeSO4 + H2

Fe + 4HNO3 (разб.) = Fe(NO3)3 + NO + 2H2O