Т е м а 20. Властивості металів підгрупи Cr і Mn і їх сполук

Дата: 2025-05-01; Просмотры: 1

Оценка:

0.00 из 5.00 — оценок

Скачиваний: 0

Скачать

20.1. Рекомендації до вивчення теоретичного матеріалу

Елементи обох підгруп відносять до d – металів. Для хрому і молібдену, на відміну від вольфраму (5d⁴6s²), характерне явище провалу електрона: ((n-1)d⁵ns¹).

W Cr, Mo

Вищий ступінь окиснення цих елементів (+6) відповідає номеру групи і визначається сумою електронів, що знаходяться на s підурівні зовнішнього і d підурівні предостаннього електронного рівня. Для елементів підгрупи марганцю (Mn, Tc, Re) валентні електрони розподілені відповідно до формули ((n-1)d⁵ns²).

Мn

Вищий ступінь окиснення +7 дорівнює номеру групи. Для елементів обох підгруп, як і для всіх d елементів, нижчий позитивний ступінь окиснення +2. Однак існує цілий ряд проміжних ступенів окиснення для елементів обох підгруп (див. рекомендовану літературу). З підвищенням ступеня окиснення підсилюються кислотні властивості оксидів і відповідних їм гідроксидів, а основні слабшають.

Найбільш характерні оксиди:

CrО Cr₂O₃ CrО₃

MnО MnО₂ MnО₃ Mn₂O₇

основні амфотерні кислотні

кислотні властивості посилюються

Щоб довести амфотерність оксиду або гідроксиду, необхідно показати прояв цією сполукою основних чи кислотних властивостей у реакціях взаємодії з кислотою і з основою.

З підвищенням ступеня окиснення елемента посилюються окисні властивості даної сполуки, а відновні слабшають, тобто :

Cr⁺² ® Cr⁺³ ® Cr⁺⁶

Mn⁺² ® Mn⁺⁴ ® Mn⁺⁷

посилюються окисні властивості

посилюються відновні властивості

Окисна здатність іонів у максимальному ступені окиснення в значній мірі залежить від середовища, у якій протікає окисно-відновна реакція, і найсильніше виявляється в кислому середовищі.

У розчині Cr⁺⁶ і Mn⁺⁷ існують у виді іонів CrО₄^2- Cr₂O₇^2- (чи інших більш складних іонів) і MnО₄^- відповідно. Для елементів підгрупи хрому (Cr, Mo, W) характерне утворення складних ізополі- і гетерополіаніонів: [Cr₃O₁₀]^2- - трихромат, [Cr₄O₁₃]^2- - тетрахромат. Усі зазначені елементи – гарні комплексоутворювачі. Вони утворюють широкий спектр комплексних сполук, що відрізняються по геометричній будові, хімічному складу і ступеням окиснення центрального атома:

Mn^-3: Na₃[Mn(NO)₃CO];

Cr^-2: Na₂[Cr(CO)₅]; Mn^-2: Na₂[Mn(фталоціанін)];

Cr^-1: Na₂[Cr₂(CO)₁₀]; Mn^-1:Na[Mn(CO)₅];

Cr⁰: Cr(CO)₆; Mn⁰: Mn₂(CO)₁₀;

Mn⁺¹: Mn(CO)₅Cl;

Cr⁺²: CrF₂, CrCl₂, [Cr(bipy)₂]²⁺; Mn⁺²: K₂[MnCl₄], [Mn(H₂O)₆]Cl₂;

Cr⁺³: [Cr(NH₃)₆]³⁺, Na[Cr(OH)₄]; Mn⁺³: K₂[MnCl₅];

Cr⁺⁴: K₂[CrF₆]; Mn⁺⁴: K₂[MnCl₆];

Cr⁺⁵: K₂[CrOCl₅];

Cr⁺⁶: Na₂CrO₄, CrO₂Cl₂. Mn⁺⁶: K₂MnO₄;

Mn⁺⁷: KMnO₄, MnO₃F.

20.2. Приклади розв ¢ язування типових задач

Задача 1. Визначіть продукти реакції, підберіть коефіцієнти в рівнянні і визначте Е.Р.С. реакції

Розв’язок. У складі гексагідроксохроміту – Cr⁺³ у лужному середовищі буде виступати відновником, а бром – окисником, тоді, застосувавши іонно-електронний метод, слід записати:

[Cr(OH)₆ ]^3-+ 2OH^- - 3 ® CrO₄^2- + 4H₂O 2 E⁰= -0,13 B

+ 2 ® 2 Br^- 3 E⁰= 1,065 B

2 [Cr(OH)₆]^3- + 3Br₂ + 4OH^- = 2 Cr₄^2- + 8H₂O ₊ 6 Br^-

таким чином, у продуктах реакції: вода, бромід натрію, хромат натрію. Рівняння має молекулярний вид:

2 Na₃[Cr(OH)₆] + 3 Br₂ + 4NaOH ® 2 Na₂CrО₄ + 6 NaBr + 8 H₂O

ЕРС = Е_ок. – Е _відн. = 1,065 – (-0,13) = 1,195 В.

Задача 2. Допишіть рівняння реакцій, підберіть коефіцієнти і розрахуйте масу 10% розчину HCl, необхідну для виділення 44,8 л (н.у.) Cl₂ у реакціях, зазначених нижче:

а) KMnО₄ + HCl ® Cl₂ ....

б) K₂Cr₂O₇ + HCl ® Cl₂ ...

Розв’язок. Підберемо коефіцієнти в цих рівняннях, використовуючи іонно-електронний метод:

а) ;

MnO₄^- + 8H⁺ + 5 ® Mn²⁺ + 4H₂O 2

2Cl^- - 2 ® 5

2MnO₄^- + 16H⁺ + 10 Cl^- = 2Mn²⁺ + 8H₂O + 5Cl₂

б)

^2- +14H⁺ + 6 ® 2Cr³⁺ + 7H₂O

2Cl^- -2 ® 3

Cr₂O₇^2- + 14 H⁺ + 6Cl^- = 2Cr³⁺ +7H₂O + 3Cl₂

З формули Þ .

У випадку а) знаходимо по рівнянню: 6,4 моль, відкіля .

У випадку б) знаходимо по рівнянню: 9,3 моль, відкіля .

Задача3. Здійсніть перетворення:

Cr₂O₃ ® K₂CrО₄ ® K₂Cr₂O₇ ® Cr₂(SO₄)₃®K₃[Cr(OH)₆]

Розвязок.

1)

Сr ₂ O₃ + 5H₂O - 6 ® 2Cr₄^2- + 10H⁺ 5

MnO₄^- + 8H⁺ + 5 ® Mn²⁺ + 4H₂O 6

5Cr₂O₃ + H₂O+6MnO^- = 10CrO₄^- + 2H⁺ +6Mn²⁺

2)

3)

Cr₂O₇^2- +14H⁺ +6 ® 2Cr³⁺ +7H₂O

2I^- - 2 ® 3

Cr₂O₇^2- + 14H⁺+2I^- = 2Cr³⁺ + 7H₂O + 7H₂O + 3I₂

4)

2Cr³⁺ + 12OH^- ® 2[Cr(OH)₆]^3-

20.3. Задачі для самостійного рішення: 1084, 1096, 1097

20.4. Лабораторна робота

Необхідні прилади, устаткування, реактиви: Розчини концентрованих і розведених кислот: HCl, H₂SO₄, HNO₃, розчини NaOH, бромної води, 3% розчин H₂O₂, розчини K₂Cr₂O₇, Na₂S, NH₄SCN, Na₂SO₃, AgNO₃, оксиди MnО₂, Cr₂O₃, сухі солі Mn₂O₄, (NH₄)₂S₂O₈.