Главная / Химия / "Алюминий, олово, свинец" (9,11 классы)

"Алюминий, олово, свинец" (9,11 классы)

Алюминий, олово, свинец


Теоретическое введение

Алюминий, олово, свинец – элементы главных подгрупп III и IV групп. Относятся к р-металлам.

На внешнем энергетическом уровне у атомов алюминия находится три электрона (3s23p1), поэтому в большинстве соединений он проявляет степень окисления +3.

На воздухе алюминий покрывается очень прочной тончайшей оксидной пленкой, которая определяет его высокую коррозионную стойкость:

4А1 + 3О2 = 2А12О3.

При действии на алюминий водных растворов щелочей слой оксида растворяется: Al2O3 + 2NaOH + 3H2O = 2Na[Al(OH)4], алюминий, лишенный защитной пленки, взаимодействует с водой: Al + 6H2O = 2Al(OH)3 + 3Н2↑.

Разбавленные соляная и серная кислоты легко растворяют алюминий, особенно при нагревании. В концентрированных азотной и серной кислотах, а также в сильно разбавленной азотной кислоте алюминий устойчив, так как эти кислоты пассивируют алюминий, упрочняя защитную оксидную пленку на его поверхности.

Алюминий легко растворяется в растворах щелочей с образованием гидроксоалюминатов и водорода:

2Al + 2NaOH + 6H2O = 2Na[Al(OH)4] + 3Н2↑.

Гидроксид алюминия Al(OH)3 получается действием щелочи на раствор соли и, как амфотерный гидроксид, легко растворяется в избытке щелочи с образованием гидроксоалюмината, так и сильных кислотах, давая соли алюминия.

Атомы олова и свинца на внешнем энергетическом уровне имеют по 4 электрона (ns2р2). Поэтому характерные степени окисления олова и свинца +2 и +4. Для олова наиболее устойчивыми являются соединения со степенью окисления +4. Поэтому соединения Sn (II) являются восстановителями. Для свинца, наоборот, наиболее типичны соединения со степенью окисления +2. Вследствие этого соединения Pb (IV) проявляют себя как окислители.

В обычных условиях олово устойчиво по отношению к воздуху и воде, свинец на воздухе окисляется, покрываясь синевато-серой пленкой:

Pb + O2 + CO2 = PbO∙PbCO3

В ряду напряжений олово и свинец расположены непосредственно перед водородом. В разбавленных HCl и H2SO4 олово растворяется очень медленно с образованием Sn2+ и выделением водорода, а свинец в этих кислотах почти не растворяется, так как покрывается нерастворимыми продуктами окисления PbCl2 и PbSO4. В концентрированной HCl эти металлы растворяются с образованием хлорокомплексов:

М + 4HCl (конц.) = Н2[MCl4] + H2↑.

Концентрированная H2SO4 окисляет олово до Sn(SO4)2, а свинец до Pb(HSO4)2; Н2SO4 при этом восстанавливается до SO2. Разбавленной HNO3 олово и свинец окисляются до нитратов М(NO3)2, восстанавливая HNO3 до NO: 3М + 8HNO3 (разб.) = 3М(NO3)2 + 2NO + 4Н2О

Концентрированная HNO3 переводит олово в оловянную кислоту H2SnO3, а свинец – в соль Pb(NO3)2, HNO3 восстанавливается до NO2.

При нагревании оба металла растворяются в водных растворах щелочей:

М + 2NaOH + 2H2O = Na2[M(OH)4] + H2↑.

Олово и свинец образуют нерастворимые в воде оксиды: SnO, PbO и SnO2, PbO2. Этим оксидам соответствуют гидроксиды, обладающие амфотерными свойствами. В гидроксидах олова (II) и свинца (II) преобладают основные свойства, а в гидроксидах олова (IV) и свинца (IV) – кислотные.

Задачи и упражнения для самостоятельного решения

1. Составить уравнения реакций, которые нужно провести для осуществления следующих превращений:

Al → Al2(SO4)3 → Al(OH)3К[Al(OH)4] → Al(NO3)3.

2. Чем можно объяснить восстановительные свойства соединений олова (II) и окислительные свойства соединений свинца (IV)? Закончить уравнения реакций: а) SnCl2 + HgCl2 = …; б) KCrO2 + PbO2 + KOH = K2CrO4 + ….

3. Какие оксиды и гидроксиды образует олово? Как изменяются их кислотно-основные свойства в зависимости от степени окисления Sn? Закончить уравнения реакций: а) SnO2 + KOH = …; б) SnO + H2SO4 = …;

в) Sn(OH)2 + NaOH = ….

4. При сжигании 18 г алюминия в кислороде выделилось 558 кДж теплоты. Определить энтальпию образования Al2O3. (Ответ: −1674 кДж/моль).

5. Закончить уравнения окислительно-восстановительных реакций:

а) PbO2 + Cr(NO3)3 + NaOH = Na2CrO4 + …; б) SnCl2 + FeCl3 = ….

6. Написать уравнения реакций взаимодействия металлов с кислотами:

а) Sn + H2SO4 (разб.) = …; б) Pb + HNO3 (конц.) = …;

в) Sn + HNO3 (конц.) = ….

7. Закончить в молекулярном и ионном виде уравнения реакций гидролиза солей: а) AlCl3 + H2O ↔ …; б) SnSO4 + H2O ↔ …;

в) Pb(NO3)2 + H2O ↔ ….

8. Какие оксиды и гидроксиды образует свинец? Как изменяются их кислотно-основные и окислительно-восстановительные свойства в зависимости от степени окисления свинца? Закончить уравнения реакций:

а) PbO2 + NaOH = …; б) PbO + HNO3 = …; в) Pb(OH)2 + KOH = ….

9. Закончить уравнения реакций: а) Al + HCl = …; б) Sn + HNO3 (разб.) = …; в) Pb + HNO3 (разб.) = …; г) Al + KOH + H2O = ….

10. Как можно получить α-оловянную кислоту, а затем перевести ее в раствор? Написать соответствующие уравнения реакций.

11. При электролизе водного раствора SnCl2 на аноде выделилось 4,48 л хлора (условия нормальные). Найти массу выделившегося на катоде олова.

(Ответ: 23,7 г)

12. Каким образом можно перевести в раствор металлический свинец? Составить соответствующие уравнения реакций.

13. Составить схемы электролиза водного раствора Pb(NO3)2, если:

а) анод свинцовый; б) анод угольный.

14. Как можно перевести в раствор металлическое олово? Составить соответствующие уравнения реакций.

15. К раствору, содержащему SnSO4 и Pb(NO3)2, прибавили избыток раствора КОН. Составить молекулярные и ионные уравнения происходящих при этом реакций.

16. Как можно перевести в раствор металлический алюминий? Составить соответствующие уравнения реакций.

17. Закончить уравнения реакций:

а) SnCl2 + KMnO4 + H2SO4 = Sn(SO4)2 + …;

б) PbO2 + Na3CrO3 + NaOH = ….

18. Закончить уравнения реакций:

а) Al + KMnO4 + H2SO4 = …;

б) AlCl3 + Na2CO3 + H2O = ….

образованием гидроксоалюмината, так и сильных кислотах, давая соли алюминия.

Атомы олова и свинца на внешнем энергетическом уровне имеют по 4 электрона (ns2р2). Поэтому характерные степени окисления олова и свинца +2 и +4. Для олова наиболее устойчивыми являются соединения со степенью окисления +4. Поэтому соединения Sn (II) являются восстановителями. Для свинца, наоборот, наиболее типичны соединения со степенью окисления +2. Вследствие этого соединения Pb (IV) проявляют себя как окислители.

В обычных условиях олово устойчиво по отношению к воздуху и воде, свинец на воздухе окисляется, покрываясь синевато-серой пленкой:

Pb + O2 + CO2 = PbO∙PbCO3

В ряду напряжений олово и свинец расположены непосредственно перед водородом. В разбавленных HCl и H2SO4 олово растворяется очень медленно с образованием Sn2+ и выделением водорода, а свинец в этих кислотах почти не растворяется, так как покрывается нерастворимыми продуктами окисления PbCl2 и PbSO4. В концентрированной HCl эти металлы растворяются с образованием хлорокомплексов:

М + 4HCl (конц.) = Н2[MCl4] + H2↑.

Концентрированная H2SO4 окисляет олово до Sn(SO4)2, а свинец до Pb(HSO4)2; Н2SO4 при этом восстанавливается до SO2. Разбавленной HNO3 олово и свинец окисляются до нитратов М(NO3)2, восстанавливая HNO3 до NO:

3М + 8HNO3 (разб.) = 3М(NO3)2 + 2NO + 4Н2О

Концентрированная HNO3 переводит олово в оловянную кислоту H2SnO3, а свинец – в соль Pb(NO3)2, HNO3 восстанавливается до NO2.

При нагревании оба металла растворяются в водных растворах щелочей:

М + 2NaOH + 2H2O = Na2[M(OH)4] + H2↑.

Олово и свинец образуют нерастворимые в воде оксиды: SnO, PbO и SnO2, PbO2. Этим оксидам соответствуют гидроксиды, обладающие амфотерными свойствами. В гидроксидах олова (II) и свинца (II) преобладают основные свойства, а в гидроксидах олова (IV) и свинца (IV) – кислотные.

"Алюминий, олово, свинец" (9,11 классы)
  • Химия
Описание:

    В начале публикации даётся краткая теория по теме "Металлы: алюминий, олово, свинец" (строение атомов, химические свойства), затем задачи и упражнения для самостоятельной работы. 

    Задачи и упражнения можно использовать не только для самостоятельной работы, но и как контрольную работу, разделив их по вариантам по уровням сложности и количества заданий (прдифференцировать), воросы для зачета, 

    Задачи и упражнения соответствуют требованиям федерального государственного образовательного стандарта, единого государственного экзамена

Автор Матюнова Татьяна Петровна
Дата добавления 08.01.2015
Раздел Химия
Подраздел
Просмотров 804
Номер материала 43480
Скачать свидетельство о публикации

Оставьте свой комментарий:

Введите символы, которые изображены на картинке:

Получить новый код
* Обязательные для заполнения.


Комментарии:

↓ Показать еще коментарии ↓