Взаимодействие железа с растворами кислот и щелочей.
1.Взаимодействие железа с кислотами. В одну пробирку налейте 2 мл 20%-го раствора соляной кислоты, в другую — серной кислоты той же концентрации. Опустите в каждую из пробирок железные опилки.Что наблюдаете? Напишите уравнения реакций в молекулярной и ионной формах.
2. Взаимодействие железа с раствором щелочи. В пробирку налейте 2 мл 5%-го раствора гидроксида натрия. Опустите в пробироку железные опилки.Что наблюдаете?
Сделайте вывод о взаимодействии железа с растворами кислот и щелочей.
2. Титан. Химический элемент титан (Titanium) обозначается в периодической таблице Д. И. Менделеева символом Ti. Располагается в побочной подгруппе IV группы четвертого периода и имеет порядковый номер 22. Простое вещество титан – металл бело-серебристого цвета, легкий и прочный. Электронная конфигурация атома имеет следующую структуру: +22)2 )8 )10 )2, 1S22S22P63S23P63d24S2. Соответственно, титан имеет несколько возможных степеней окисления: 2, 3, 4, в наиболее устойчивых соединениях он четырехвалентен.
Титан – цветной металл, имеющий серебристо-белую окраску, внешне напоминает сталь. При температуре 0 0С его плотность составляет 4,517 г/см3. Вещество имеет низкую удельную массу, что характерно для щелочных металлов (кадмий, натрий, литий, цезий). По плотности титан занимает промежуточную позицию между железом и алюминием, при этом его эксплуатационные характеристики выше, чем у обоих элементов. Основными свойствами металлов, которые учитываются при определении сферы их применения, являются предел текучести и твердость. Титан прочнее алюминия в 12 раз, железа и меди - в 4 раза, при этом он значительно легче. Пластичность чистого вещества и предел его текучести позволяют производить обработку при низких и высоких температурных значениях, как и в случае с остальными металлами, т. е. методами клепки, ковки, сварки, проката. Отличительная характеристика титана – его низкая тепло- и электропроводность, при этом данные свойства сохраняются при повышенных температурах, вплоть до 500 0С. В магнитном поле титан является парамагнитным элементом, он не притягивается, как железо, и не выталкивается, как медь. Очень высокие антикоррозийные показатели в агрессивных средах и при механических воздействиях уникальны. Более 10 лет нахождения в морской воде не изменили внешнего вида и состава пластины из титана. Железо в этом случае было бы уничтожено коррозией полностью.
3. Хром – химический элемент, относящийся к металлам. Цвет у вещества серебристо-голубой.
В таблице Менделеева элемент стоит под 24-ым порядковым, или, как еще говорят, атомным номером.
Число указывает на количество протонов в ядре. Что же касается электронов, вращающихся близ него, у них есть особое свойство – проваливаться.
Это значит, что одна или 2-е частицы могут перейти с одного подуровня на другой. В итоге, 24-ый элемент способен наполовину заполнить 3-ий подуровень. Получается устойчивая электронная конфигурация.
Провал электронов – явление редкое. Кроме хрома, вспоминаются, пожалуй, лишь молибден, платина, никель и палладий. Как и 24-ое вещество, они химически малоактивно. Не затем атом приходит к устойчивому состоянию, чтобы вступать в реакцию со всеми подряд. При обычных условиях хром – элемент таблицы Менделеева, «расшевелить» который удается лишь фтору.
Последний, является антиподом 24-го вещества, максимально активен. В ходе реакции образуется фторид хрома. Элемент, свойства которого обсуждаются, не окисляется, не боится влаги и тугоплавок.
4. Никель— ковкий и пластичный металл. Он обладает кубической гранецентрированной кристаллической решеткой (параметр а=0,35238 нм) . Температура плавления 1455°C, температура кипения около 2900°C, плотность 8,90 кг/дм3. Никель — ферромагнетик, точка Кюри около 358°C На воздухе компактный никель стабилен, а высокодисперсный никель пирофорен. Поверхность никеля покрыта тонкой пленкой оксида NiO, которая прочно предохраняет металл от дальнейшего окисления. С водой и парами воды, содержащимися в воздухе, никель тоже не реагирует. Практически не взаимодействует никель и с такими кислотами, как серная, фосфорная, плавиковая и некоторыми другими. Металлический никель реагирует с азотной кислотой, причем в результате образуется нитрат никеля (II) Ni(NO3)2 и выделяется соответствующий оксид азота, например: 3Ni + 8HNO3 = 3Ni(NO3)2 + 2NO + 4H2O Только при нагревании на воздухе до температуры выше 800°C металлический никель начинает реагировать с кислородом с образованием оксида NiO. Оксид никеля обладает основными свойствами. Он существует в двух полиморфных модификациях: низкотемпературной (гексагональная решетка) и высокотемпературной (кубическая решетка, устойчива при температуре выше 252°C). Имеются сообщения о синтезе оксидных фаз никеля состава NiO1,33-2,0. При нагревании никель реагирует со всеми галогенами с образованием дигалогенидов NiHal2. Нагревание порошков никеля и серы приводит к образованию сульфида никеля NiS. И растворимые в воде дигалогениды никеля, и нерастворимый в воде сульфид никеля могут быть получены не только «сухим» , но и «мокрым» путем, из водных растворов. С графитом никель образует карбид Ni3C, c фосфором — фосфиды составов Ni5P2, Ni2P, Ni3P. Никель реагирует и с другими неметаллами, в том числе (при особых условиях) с азотом. Интересно, что никель способен поглощать большие объемы водорода, причем в результате образуются твердые растворы водорода в никеле. Известны такие растворимые в воде соли никеля, как сульфат NiSO4, нитрат Ni(NO3)2 и многие другие. Большинство этих солей при кристаллизации из водных растворов образует кристаллогидраты, например, NiSO4.7Н2О, Ni(NO3)2.6Н2О. К числу нерастворимых соединений никеля относятся фосфат Ni3(PO4)2 и силикат Ni2SiO4. При добавлении щелочи к раствору соли никеля (II) выпадает зеленый осадок гидроксида никеля: Ni(NO3)2 + 2NaOH = Ni(OH)2 + 2NaNO3 Ni(OH)2 обладает слабоосновными свойствами. Если на суспензию Ni(OH)2 в щелочной среде воздействовать сильным окислителем, например, бромом, то возникает гидроксид никеля (III): 2Ni(OH)2 + 2NaOH + Br2 = 2Ni(OH)3 + 2NaBr Для никеля характерно образование комплексов. Так, катион Ni2+ с аммиаком образует гексаамминовый комплекс [Ni(NH3)6]2+ и диакватетраамминовый комплекс [Ni(NH3)4(Н2О) 2]2+. Эти комплексы с анионами образуют синие или фиолетовые соединения. При действии фтора F2 на смесь NiCl2 и КСl возникают комплексные соединения, содержащие никель в высоких степенях окисления: +3 — (K3[NiF6]) и +4 — (K2[NiF6]). Порошок никеля реагирует с оксидом углерода (II) СО, причем образуется легко летучий тетракарбонил Ni(CO)4, который находит большое практическое применение при нанесении никелевых покрытий, приготовлении высокочистого дисперсного никеля и т. д. Характерна реакция ионов Ni2+ с диметилглиоксимом, приводящая к образованию розово-красного диметилглиоксимата никеля. Эту реакцию используют при количественном определении никеля, а продукт реакции — как пигмент косметических материалов и для других целей.
5. Платина— наиболее дорогостоящий из благородных металлов, хотя ее ценность не сразу была осознана человечеством. Она была открыта в Колумбии в 16 в. испанскими завоевателями, добывающими золото из россыпей. Иногда золото попадалось в соединении с серыми крупицами неизвестного металла, отделить которые не удавалось по причине его высокой тугоплавкости, и такое золото считалось гнилым. Неизвестный металл из-за его внешнего сходства с серебром назвали платиной, что переводится как серебришко, плохое серебро.
В целях сохранения престижа испанских монет был приказ уничтожать всю собираемую платину, и в течение 43 лет чиновники при свидетелях сбрасывали ее в воды глубоких рек.
В другом источнике написано, что древние египтяне и племена инков высоко ценили платину. Доподлинно известно, что Людовик XVI объявил, что платина единственный металл достойный королей.
Платина — ковкий металл серебристо-белого цвета, с сероватым оттенком. Плотность 21,4 г/см3; to плавления 1773,50 C; твердость по шкале Мооса 4,3. Чистая платина мягка. В природе платина встречается в самородном состоянии и в рудных месторождениях. Прозванная «Королевой металлов» платина имеет огромную плотность (почти в два раза плотней золота) . Помимо того, что платина самый прочный из всех металлов использующихся в ювелирной промышленности и ее не легко поцарапать, она еще имеет высокую температуру плавления, и обладает высокими анти-коррозийными свойствами, стойко переносит химические реагенты.
Закрепление знаний.
№1. Составьте уравнения реакций получения железа из его оксидов Fe2O3 и Fe3O4 , используя в качестве восстановителя:
а) водород;
б) алюминий;
в) оксид углерода (II).
Для каждой реакции составьте электронный баланс.
№2. Осуществите превращения по схеме:
Fe2O3 -> Fe -+H2O, t -> X -+CO, t-> Y -+HCl-> Z
Назовите продукты X, Y, Z?