Какие свойства кислотные или основные проявляет ni oh 2
Гидроксид никеля II | |
---|---|
Систематическое наименование | Гидроксид никеля II |
Традиционные названия | Гидроокись никеля |
Хим. формула | H2NiO2 |
Рац. формула | Ni(OH)2 |
Состояние | светло-зелёные кристаллы |
Молярная масса | 92,70 г/моль |
Плотность | 3,65; 4,1 г/см³ |
Растворимость | |
• в воде | 0,0005 г/100 мл |
Рег. номер CAS | 12054-48-7 |
PubChem | 61534 |
Рег. номер EINECS | 235-008-5 |
SMILES | [Ni+2].[OH-].[OH-] |
InChI | 1S/Ni.2H2O/h;2*1H2/q+2;;/p-2 BFDHFSHZJLFAMC-UHFFFAOYSA-L |
RTECS | QR648000 |
ChemSpider | 55452 и 21171180 |
Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное. |
Гидроксид никеля II — неорганическое соединение, гидроксид металла никеля с формулой Ni(OH)2, светло-зелёные кристаллы, не растворяется в воде, образует гидраты.
Получение
- Действие концентрированных щелочей на раствор солей двухвалентного никеля:
NiSO4 + 2 NaOH → Ni(OH)2 ↓ + Na2SO4 NiCl2 + 2 NaOH → Ni(OH)2 ↓ + 2 NaCl
Физические свойства
Гидроксид никеля II образует светло-зелёные кристаллы тригональной сингонии, пространственная группа P 3m1, параметры ячейки a = 0,3117 нм, c = 0,4595 нм, Z = 1.
Из раствора осаждается гидрат Ni(OH)2•n H2O из которого после сушки над серной кислотой выделяется соединение стехиометрического состава 3Ni(OH)2•2H2O.
Не растворяется в воде, р ПР = 13,80.
Химические свойства
- При нагревании разлагается:
Ni(OH)2 →230−360oC NiO + H2O
- Реагирует с кислотами:
Ni(OH)2 + 2 HCl → NiCl2 + 2 H2O
- Медленно реагирует с щелочами с образованием тетрагидроксоникелатов:
Ni(OH)2 + 2 NaOH → Na2[Ni(OH)4] ↓
- С растворами аммиака образует комплексные аммины:
Ni(OH)2 + 6 (NH3 ⋅ H2O) → [Ni(NH3)6](OH)2 + 6 H2O Ni(OH)2 + 4 (NH3 ⋅ H2O ) + 2 NH4Cl → [Ni(NH3)6]Cl2 + 6 H2O
- Является слабым восстановителем:
2 Ni(OH)2 + Cl2 + 2 KOH → 2 NiO(OH) + 2 KCl + 2 H2O
Соединения никеля | |
---|---|
|
Источник
Ключевые слова: никель, получение никеля, применение никеля, соединения никеля, оксиды никеля, гидроксиды никеля, сульфиды никеля, сульфаты никеля, нитраты никеля, фосфаты никеля, токсическое действие никеля и его неорганических соединений.
В 1751 г. никель был открыт шведским химиком Кронштедом. В чистом виде никель получен в 1804 г. Рихтер, Пруст, Тенар и другие химики доказали что никель является индивидуальным элементом. Никель принадлежит к элементам восьмой группы периодической системы Д. И. Менделеева. Порядковый номер никеля равен 28. Атомный вес никеля по углеродной шкале равен 58,71. В большинстве соединений никель положительно двухвалентен, но известны комплексные соединения, где никель имеет валентность +3 и +4.
По распространенности в природе никель превосходит медь и несколько уступает цинку. В земной коре содержится 2∙10-2% (вес.) никеля, в литосфере 8∙10-3%, метеоритах каменных 0,14% и железных 8,6% . Ряд ученых предполагает, что ядро Земли на 6—8% состоит из никеля. Никель содержится в метеоритах. Среднее содержание никеля в растениях составляет 10-6 %.
Никель — металл серебристо-белого цвета с едва заметным коричневатым оттенком, очень тягучий, ковкий, легко поддается прокатке, ферромагнитен, но в меньшей степени, чем железо. Плотность никеля 8,85—8,9 г/см3. Никель высокой чистоты (99,94%) имеет т. пл. 1455°С. Промышленное значение имеют сульфидные, силикатные или окисленные руды никеля.Встречается в природе в виде соединений с S, As, Sb. При шахтной плавке с дымовыми газами выбрасывается в атмосферу 2% шихты в виде пыли.Применяется как легирующий компонент многих сортов стали и специальных сплавов; как катализатор при гидрогенизации, конверсии метана водяным паром и др.; в производстве щелочных аккумуляторов; в гальванотехнике; в химическом машиностроении.Получается обжигом обогащенного никелевого концентрата и последующим восстановлением до Ni; особо чистый Ni получается разложением карбонилов никеля..
Металлический никель при комнатной температуре в отсутствие влаги устойчив к действию кислорода и галоидов; при нагревании до 500° С слегка окисляется на воздухе и разлагает воду, выделяя водород. Порошкообразный никель, полученный дистилляцией из амальгам или электролизом, слабо пирофорен. Никель—малоактивный металл; при комнатной температуре вода на него не действует. В разбавленных минеральных кислотах (НС1,H2SО4)растворяется медленно, легче растворим в азотной кислоте. Кон-центрированная азотная кислота пассивирует металл, как и железо. Щелочи, сода, поташ в водных растворах и в расплавах не действуют на никель.Никель входит в состав разнообразных сплавов с железом, а также медью, алюминием и многими другими элементами.Металлический никель в мелкораздробленном состоянии при повышении температуры поглощает водород, применяется как катализатор при гидрировании органических соединений. Для никеля установлено существование гидрида NiH , известны также гидриды состава NiH2, NiH4.Никель способен взаимодействовать с монооксидом углерода, образуя карбонилы.
Химические соединения никеля
Оксид никеля (II), NiO — порошок светлого зеленовато-желтого цвета, растворимый в азотной кислоте при нагревании и в растворе аммиака. После прокаливания при высокой температуре оксид никеля NiO не растворяется в щелочах (аммиаке) и минеральных кислотах. Оксид никеля NiO удовлетворяет требованиям к весовым формам. Применяется в аналитической химии .Получается, например, при прокаливании диметилглиоксимата никеля. Применяется в качестве пигмента в керамической и стекольной промышленности; для приготовления катализаторов. Лабораторным способом получения является прокаливание гидроксида никеля Ni(OH)2, карбоната никеля NiCО3 или нитрата никеля Ni(NО3)2.
Оксид никеля (III) и закись-окись никеля (II и III), Ni3О4 — порошкообразные вещества темно-серого и черно-коричневого цвета (соответственно); растворяются в серной и азотной кислотах с выделением кислорода и в соляной кислоте с выделением хлора. Получается прокаливанием карбоната никеля; обжигом никелевых руд. Представляет собой серо-черный порошок. При 600° разлагается, не плавясь
Диоксид никеля NiО2 — аморфное вещество черного цвета. Это наименее прочное кислородное соединение никеля. С трудом растворяется в минеральных кислотах, выделяя кислород или хлор.
Ион никеля образует с гидроксил-ионом в зависимости от условий ряд соединений различного состава, проявляя склонность к образованию основных солей .
Гидроксид никеля (II), Ni(OH)2—порошок светло-зеленого цвета или аморфные кристаллы, при температуре 230° С разлагается на NiO и Н2О. Растворим в кислотах и NH4OH. Получается при действии растворов щелочей на соли Ni(II). Применяется в производстве щелочных аккумуляторов. Гидроксид никеля (II) в присутствии сильных окислителей (С12, Вг2) в щелочной среде переходит в гидроксид никеля (III), Ni(OH)3.
Гидроксид никеля (III) существует в двух модификациях: α-модификация — черный аморфный порошок, плотн. 4,15; Разлагается при нагревании; реагирует с кислотами. β-модификация не имеет явно кристаллической структуры, на воздухе переходит в соединение Ni3O2(OH)4.Гидроксиды никеля получаются косвенным путем: Ni(OH)3 — действием разбавленных растворов щелочей на соли никеля (обладает основными свойствами); гидроксиды никеля (III) и (II, III) образуются при действии окислителей в щелочной среде. Ni(OH)3 может быть получен действием перекиси водорода в слабо уксуснокислой среде на соли никеля. Последний способ часто применяется в качественном анализе для обнаружения и отделения никеля.
Сульфиды никеля Метод отделения никеля в виде сульфида широко используется в химическом анализе. Известны три модификации сульфида никеля NiS, имеющие различную растворимость в водных растворах и кислотах .Встречаются в природе в виде минералов миллерита NiS, полидимита Ni3S и ваэсита NiS2; в файнштейне — промежуточном, продукте — присутствуют Ni3S2 и Ni6Se.
Получаются: NiS — нагреванием NiO с S либо действием H2S и (NH4)2S на растворы солей Ni(II); Ni2S— нагреванием смеси NiSО4 с S в токе Hg либо восстановлением NiSО4 углеродом в электропечи; Ni3S4— нагреванием NiCl2 с полисульфидом калия в запаянной трубке;
Сульфид никеля по внешнему виду, будучи выделенным и высушенным, независимо от модификации представляет черный порошок. NiS во влажном состоянии на воздухе переходит в NiOHS. Сульфид NiS легко образует коллоидные растворы (золи), в форме которых проходит через фильтр; это соединение трудно коагулирует.
Никель в виде сульфида часто отделяют (обычно совместно с кобальтом) от других элементов, поэтому важно соблюдать условия для образования легкоотфильтровываемого осадка сульфида никеля NiS. Осаждением свежеприготовленным раствором сульфида аммония (не содержащим карбоната аммония) также получают сульфид никеля хорошего качества. Сульфиды никеля и кобальта в кристаллическом состоянии получаются при действии сероводорода в присутствии пиридина. Применяются как катализаторы при гидрогенизации и дегидрогенизации.
Сульфат никеля Применяется в производстве аккумуляторов; в фунгицидных смесях; для изготовления катализаторов, в жировой и парфюмерной промышленности. Получается растворением Ni в H2SО4; из растворов электролитов рафинирования меди; из сульфатных растворов — отходов производства Кобальта. NiSО4 — желтые кристаллы; плотн. 3,68; при 840° разлагается, теряя SО3; раств. в воде 38,3 г/100 г (20°). Легко образует двойные соли типа Me(NiSО4)2-6H2О; NiSО4-7H2О — зеленые кристаллы;
Нитрат никеля в зависимости от температуры образует несколько гигроскопичных кристаллогидратов: Ni(NО3)2∙9H2О, Ni(NО3)2∙6H2O, Ni(NО3)2∙3H2О. Нитраты никеля применяются для получения других соединенйй Ni, никелевых катализаторов. Получаются при растворении Ni в HNO3.
Фосфаты никеля. Фосфат-ионы образуют с солями никеля аморфный осадок яблочно-зеленого цвета переменного состава; осадок растворим в минеральных кислотах, а также в уксусной кислоте и NH4OH. Известны ортофосфат никеля Ni(PО4)2∙8H2О, аммоний-никельфосфат NH4NiPО4∙2H2О, натрий- триникельфосфат Na3NiP3O10∙12Н2О и другие.
Токсическое действие никеля и его неорганических соединений. Общий характер действия. Ni активирует или угнетает ряд ферментов, влияет на дефосфорилирование аминотрифосфата. В крови человека Ni связывается преимущественно с γ-глобулином сыворотки. Оказывает влияние на кроветворение, углеводный обмен. Металлический Ni и его соединения вызывают образование опухолей у животных, а также профессиональный рак. Канцерогенное действие Ni связывают с нарушением метаболизма клеток. Соли Ni вызывают поражение кожи человека с развитием повышенной чувствительности к металлу.
Источник
Таблица
=>>
v
Аксель Фредрик Кронстедт
(1722-1765).
Источник:
https://physchem.narod.ru/Source/ History/Persones/Cronstedt.html
Металлический никель, полученный электролитически
и никелевый кубик.
В порах никеля остатки соли, электролита (Википедия).
NiSO4*7Н2О |
Поделиться в |
История открытия:
Задолго до открытия никеля саксонские горняки знали минерал, который походил на медную руду и применялся в стекловарении для окраски стёкол в зелёный цвет. Все попытки получить из него медь оказались неудачными, в связи с чем он получил название “купферникель”, что приблизительно означает “Медный дьявол” (ср. нем. Nickel – озорник). Этот минерал (красный никелевый колчедан NiAs) в 1751 г. исследовал шведский минералог и химик Кронштедт. Ему удалось получить зелёный оксид и путём восстановления последнего – новый металл, названный никелем.
Нахождение в природе, получение:
Никель довольно распространён в природе – его содержание в земной коре составляет 0,01 %(масс.). В железных метеоритах (до 8 %). В растениях в среднем 5*10-5 весовых процентов, в морских животных – 1,6*10-4, в наземных – 1*10-6, в человеческом организме – 1…2*10-6
Основную массу никеля получают из гарниерита и магнитного колчедана несколькими способами:
1. Силикатную руду восстанавливают угольной пылью во вращающихся трубчатых печах до железо-никелевых окатышей (5-8% Ni), которые затем очищают от серы, прокаливают и обрабатывают раствором аммиака. После подкисления раствора из него электролитически получают металл.
2. Карбонильный способ (метод Монда). Вначале из сульфидной руды получают медно-никелевый штейн, над которым пропускают СО под высоким давлением. Образуется легколетучий тетракарбонилникель [Ni(CO)4], термическим разложением, которого выделяют особо чистый металл.
3. Алюминотермический способ. Восстановления никеля из оксидной руды алюминием: 3NiO + 2Al = 3Ni +Al2O3.
Физические свойства:
Металлический никель имеет серебристый цвет с желтоватым оттенком, очень твёрд, вязкий и ковкий, хорошо полируется, притягивается магнитом. Плотность простого вещества при н.у. 8,902 г/см3, Тпл.=1726К, Ткип.=3005К.
Химические свойства:
При обычных температурах никель характеризуется высокой коррозионной стойкостью – устойчив на воздухе, в воде, в щелочах, в ряде кислот. Реагирует с азотной кислотой, образуя нитрат никеля(II) Ni(NO3)2 и соответствующий оксид азота.
При нагревании никель взоимодействует со многими неметаллами: галогенами, серой, фосфором, углеродом. С кислородом воздуха при 800°С никель образует оксид NiO.
Никель способен поглощать большие объемы водорода, причем в результате образуются твердые растворы водорода в никеле.
С оксидом углерода(II) никель легко образует летучий и весьма ядовитый карбонил Ni(CO)4.
Важнейшие соединения:
В соединениях кобальт проявляет степень окисления +3, +2, 0.
Оксид никеля(II), NiO – твердое вещество от светло- до тёмно-зелёного или чёрного цвета. Преобладают основные свойства, водородом и другими восстановителями восстанавливается до металла.
Гидроксид никеля(II), Ni(OH)2 – зеленого цвета, мало растворим в воде, и щелочах, хорошо во многих кислотах, преобладают основные свойства. При нагревании разлагается, образуя NiO.
Соли никеля(II) – обычно получают взаимодействием NiO или Ni(OH)2 с различными кислотами. Растворимые в воде соли никеля обычно образуют кристаллогидраты, например, NiSO4*7Н2О, Ni(NO3)2*6Н2О. К числу нерастворимых соединений никеля относятся фосфат Ni3(PO4)2 и силикат Ni2SiO4. Кристаллогидраты и растворы окрашены обычно в зелёный цвет, а безводные соли – жёлтые или коричнево-жёлтые.
Комплексные соединения никеля(II) весьма многочислены (к.ч.=6). Их образованием объясняется например растворение оксида никеля в растворе аммиака. Диметилглиоксимат никеля Ni(C4H6N2O2)2, дающий чёткую красную окраску в кислой среде, используется как качественная реакция на ионы никеля (II).
Соединения никеля(III) – менее характерны. Известен, напиример оксид Ni2O3*H2O, вещество чёрного цвета, получается при окислении гидроксида никеля(II) в щелочной среде гипохлоритом или галогенами:
2Ni(OH)2 + 2NaOH + Br2 = Ni2O3*H2O + 2NaBr + H2O
Сильный окислитель.
Существуют также комплексные соединения никеля(III), например, K3[NiF6].
Карбонил никеля, Ni(CO)4. Диамагнитная бесцветная жидкость, очень летучая и токсичная. Затвердевает при -23°С, при нагревании до 180-200°С разлагается на металлический никель и оксид углерода(II). Ni(CO)4 мало растворим в воде, хорошо в органических растворителях, не реагирует с разбавленными кислотами и щелочами.
Применение:
Никель является компонентом многих сплавов – жаропрочных, сплавов сопротивления (нихром: 60% Ni + 40% Cr), ювелирных (белое золото, мельхиор), монетных.
Никель используется также для никелирования – создания корозионностойкого покрытия на поверхности другого металла. Еще используют также для производства аккумуляторов, обмотки струн музыкальных инструментов…
Никель относится к числу микроэлементов, необходимых для нормального развития живых организмов. Известно, что он принимает участие в ферментативных реакциях у животных и растений.
Никель может служить причиной аллергии (контактного дерматита) на металлы, контактирующие с кожей (украшения, часы, джинсовые заклепки). В Евросоюзе ограничено содержание никеля в продукции, контактирующей с кожей человека.
Рудагина Ольга
ХФ ТюмГУ, 581гр., 2011 г.
Источники: Википедия: https://ru.wikipedia.org/wiki/Ni и др.,
Популярная библиотека химических элементов. Никель. https://n-t.ru/ri/ps/pb028.htm
Сайт кафедры общей и неорганической химии РХТУ им. Д.И. Менделеева. Таблица Д.И. Менделеева: Никельhttps://www.onx.distant.ru/elements/28-Ni_soed.html)
Источник
Оксиды
FeO Fe2O3 * FeO3 Fe3O4
CoO Co2O3
NiO Ni2O3
Гидроксиды
Ме(ОН)2 Ме(ОН)3
Fe(OH)3 – амфотерные свойства, остальные – основные.
Окисление гидроксидов Co(II) и Ni(II) может происходить под воздействием сильных окислителей (H2O2, Cl2, Br2 ):
Co2+ + 2OH– = Co(OH)2$
розовый
2Co(OH)2 + H2O2 =2Co(OH)3$
Ni2+ + 2OH– = Ni(OH)2$
ярко зеленый
2Ni(OH)2 + Br2 + 2KOH = 2Ni(OH)3$ + 2KBr
Соли Э2+ сильных кислот растворимы, подвергаются гидролизу:
NiCl2 + H2O D NiOHCl + HCl
Частным реактивом на ион Fe2+ является K3[Fe(CN)6]:
3Fe2+ + 2K3[Fe(CN)6] = 6K+ + Fe3[Fe(CN)6]2
турнбулева синь
Сульфиды ЭS:FeS, CoS, NiS – все черного цвета, легко растворимы в разбавленных кислотах (даже в уксусной).
Соли Э2+: (NH4)2Fe(SO4)2∙6H2O – соль Мора
Fe2+ – прекрасный восстановитель:
10FeSO4+2KMnO4+8H2SO4=5Fe2(SO4)3+2MnSO4+K2SO4+8Н2О
K2Cr2O7+6FeSO4+7H2SO4=Cr2(SO4)3+3Fe2(SO4)3+K2SO4+7H2O
Трехвалентное состояние по ряду Fe® Co ® Ni – становится все менее характерным:
Co3+- устойчивы лишь комплексные соединения, простых солей мало и они неустойчивы;
Ni3+ – известно единственное комплексное соединение.
Оксиды Э2О3 получают:
1.Прокаливанием металла на воздухе
2Fe + O2 + nH2O = Fe2O3∙nH2O
2.Термическим разложением гидроксидов
2Fe(OH)3 Fe2O3 + 3H2O
3. Термическим разложением нитратов
Э(NO3)2 Э2O3
Co2O3 и Ni2O3 – окислители и не образуют солей (в отличае от Fe2O3)
Гидроксиды Co(OH)2, Ni(OH)2 получают косвенно.
Ni2O3 +6HCl =2NiCl2 + Cl2 +3H2O
4Co(OH)3 + 4H2SO4 = O2 + 4CoSO4 + 10H2O
Fe(OH)3 + 3HCl = FeCl3 + 3H2O
Fe2O3 + Na2CO3 2NaFeO2 + CO2
слабо амфотерен феррит натрия
(В технике ферритами называют продукты спекания при 1000°С Fe2O3 и оксидов Ni, Mn, Zn и др.)
Качественные реакции на ион Fe3+
Fe3+ + CNS– = Fe(CNS)3
кроваво-красного цв.
4Fe3+ + 3[Fe(CN)6]4+ = Fe4[Fe(CN)6]3$
берлинская лазурь
Для Fe3+ -аммиачные комплексы неустойчивы в отличие от Со3+: [Co(NH3)6]3+.
Na3[Co(NO2)6] – реактив на ион К+
K+ + [Co(NO2)6]3– = K3[Co(NO2)6]$- осадок желтого цвета
Соли сильных кислот подвергаются ступенчатому гидролизу: FeCl3
FeCl3 + Н2О D FeОНCl2 + НCl
В присутствии Na2CO3 происходит полный гидролиз FeCl3
2FeCl3 + 3Na2CO3 + 6H2O = 2Fe(OH)3$ + 3H2CO3 + 6NaCl
3H2O'(3CO2#
VI-и – валентные соединения
Fe2O3 + 3KNO3 +4KOH 2K2FeO4 + 3KNO2+2H2O
t° феррат калия
Железная кислота (H2FeO4) и ангидрид (FeO3) – не получены.
Образцы решения задач
Пример 1.Напишите уравнения реакций, которые нужно провести для осуществления следующих превращений:
& Fe2(SO4)3 (
Fe→ FeSO4 Fe(OH)3
( Fe(OH)2 &
Решение.
1. Железо растворяется в разбавленной серной кислоте с образованием сульфата железа (II):
Fe + H2SO4 = FeSO4 + H2↑
2. Сульфат железа (II) можно окислить до сульфата железа (III) каким-нибудь окислителем. например, перманганатом калия в присутствии серной кислоты:
10FeSO4 + 2MnSO4 + 8H2SO4 = 5Fe2(SO4)3 + 2MnSO4 + K2SO4 + 8H2O
2 MnO4– + 8H+ + 5ē = Mn2+ + 4H2O
5 2Fe2+ – 2ē = 2Fe3+
3. При добавлении раствора щелочи к сульфату железа (III) выпадает осадок гидроксид железа(III):
Fe2(SO4)3 + 6KOH = 2Fe(OH)3↓ + 3K2SO4
4. Аналогично получается гидроксид железа (II):
FeSO4 + 2KOH = Fe(OH)2↓ + K2SO4
5. Гидроксид железа(II) легко окисляется до гидроксида железа (III) кислородом воздуха в присутствии воды:
4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3
4 Fe(OH)2 + HOH – 1ē = Fe(OH)3 + H+
1 O2 + 2HOH + 4ē = 4OH–
Пример 2.Какой металл – никель или железо – будут разрушаться при коррозии, протекающей на поврежденной поверхности никелированного стального предмета
Решение.
Железо в ряду стандартных потенциалов ( в ряду напряжений металлов) стоит раньше никеля (его стандартный потенциал φº = – 0,44 В, а у никеля φº=–0,25В). Более активный элемент является анодом (а анод – растворяется). На катоде будет разряжаться водород из воды:
(–)Катод: 2НОН + 2ē = Н2↑ + 2ОН–
(+)Анод: Ni – 2ē = Ni2+
Пока все никелевое покрытие не растворится – железо будет защищено от коррозии.
Пример 3.На восстановления оксида железа массой 11,6 г до металла израсходовали водород объемом 4,48 л (н. у.). Определите формулу оксида железа.
Решение.
Представим формулу оксида в виде FexOy, где x = n(Fe) , y =n(O) – количества веществ атомных железа и кислорода, заключающиеся в образце оксида количеством вещества 1 моль.
Составляем уравнение реакции восстановления оксида железа водородом:
FexOy + yH2 = xFe + yH2O
Молярная масса оксида составляет: M(FexOy) = (56x + 16y) г/моль.
Определяем количество вещества оксида, взятого для восстановления:
n(FexOy)
Находим количество вещества водорода, затраченного на реакцию:
n(H2) моль.
Из уравнения реакции следует:
yn(FexOy) = n(H2) ; ;
откуда получаем:
Следовательно, состав оксида может быть выражен формулой: Fe3O4.
Пример 4.Вычислите массовые доли минерала магнетита и пустой породы в железной руде, если из образца этой руды массой 500 г получили железо массой 200 г.
Решение.
1. Вычислим количество вещества железа, полученного из руды:
n(Fe) = моль.
2. Из формулы магнетита Fe3O4 следует:
n(Fe3O4) = моль.
3. Вычислим массу магнетита, содержащегося в образце руды::
m(Fe3O4) = n(Fe3O4)·M(Fe3O4) = 1,19·232 = 276 г.
4. Mассовая доля магнетита в руде составляет:
ω(Fe3O4) = или 55,2%.
5. Масса пустой породы в руде равна:
m(пустой породы) = m(руды) – m(Fe3O4) = (500 – 276) = 224 г.
6. Рассчитаем массовую долю пустой породы в руде:
ω(пустой породы) = или 44,8%
Образец тестового опроса
Fe, Co, Ni
1. Укажите электронную формулу кобальта в степени окисления +2
1) 1s2….4s23d7 | 2) 1s2….4s23d5 | 3) 1s2….4s03d7 |
4) 1s2….4s23d4 | 5) 1s2….4s03d4 |
2. Укажите характер оксида кобальта (II)
1) кислотный; 2) амфотерный; 3) основный; 4) безразличный
3. Укажите вещества, необходимые для перевода Fe2O3 в K2FeO4?
1) KOH + KNO3; 2) K2S + H2O; 3) KI + HCl; 4) KOH; 5) KCl + Fe(OH)3
4. Укажите название соединения [Pt(NH3)3Cl3]Cl
1) хлорид трихлоротриамминплатины (IV);
2) трихлоротриамин-IV-платинат хлора;
3) хлорид триаминтрихлорплатины (II);
4) триаминтрихлоро-II-платинат;
5) триаминхлорид платины (IV)
5. Укажите элемент VIIIВ подгруппы, обладающий наибольшей активностью
1) Ni; | 2) Co; | 3) Fe; | 4) Pt; | 5) Ir |
Контрольные вопросы и упражнения
1. Какие степени окисления характерны для железа, кобальта и никеля? Приведите по два примера соединений этих элементов в характерных степенях окисления и назовите их.
2. Как взаимодействуют железо, кобальт и никель с азотной, серной и соляной кислотами? Как эти металлы взаимодействуют с водой, с водными растворами солей?
3. Рассмотрите процессы коррозии оцинкованного и луженого желе-
Влияет ли на коррозию присутствие О2 и СО2 в окружающей среде?
4. Объясните значительное уменьшение стандартного электродного потенциала системы Со3+ + e = Co2+ в щелочных средах и растворах, содержащих CN–.
5. Какой металл разрушается при коррозии, протекающей на поврежденной поверхности железа: а) оцинкованного; б) луженого; в) никелированного ? Рассмотрите подробно механизм коррозии во всех этих случаях.
6. Используя значения констант нестойкости ионов [Со(NН3)6]3+ и
[Co(CN)6] +, определите возможность протекания процесса:
[Co(NH3)6]3+ + 6CN – = [Co(CN)6]3– + 6NH3
7. Рассмотрите состояние ионов Fe3+ в водных растворах при различных рН.
8. Проанализируйте гидролизуемость FeS и FеS04 . Для FеS04 напишите уравнения первой ступени гидролиза.
9. Укажите, какая из приведенных солей, гидролизуется в большей степени:
a) FeCl3 или FeCl2;
б) FeCl3 или K3[Fe(CN)6];
в) FеСl3 или К3[Fe(OH)6];
г) FеС13 или К2FeO4.
10. Как изменяется устойчивость к окислению в ряду Fе(П) – Co(II) –
Ni(П)? Как изменяется окислительная способность в ряду Fе(III) –
Co(III) – Ni(Ш)? Охарактеризуйте условия получения гидрокси Me(OH)2 Me(OH)3
11. Напишите уравнения реакций, при помощи которых можно осу
ществить превращения:
а) Fe → FeCl2 → Fe(OH)2 → Fe(OH)3 → Na2FeO4 ;
б) Na2FeO4 → Fe(OH)3 → NaFeO2 → Fe(OH)3 → Fe2O3 → FeO;
в) Fe3O4→ Fe → FeCl3 → FeS → Fe(NO3)3.
12. Закончите уравнения реакций:
а) Fе + O2 + Н2O →
б) Fе(ОН)2 + O2 + Н2O →
в) FеSO4 + O2 + Н2O →
г) FеSO4 + КвrO3 + Н2SO4 →
д) Fе(ОН)3 + НС1 →
е) Со(ОН)3 + НС1 →
ж) Ni(ОН)3 + НС1 →
з) FеСl3 + К1 →
и) Fе(ОН)3 + С12 + КОН →
к) FеS2 + НNO3 (конц.) →
л) К4[Fе(СN)6] + КмnО4 + Н2O →
м) К2RеO4 + Н2O →
н) К2RеO4 + НС1 (конц.) →
о) К2FеO4 +HNО3 →
13. Приведите характерные качественные реакции на ионы Fе2+ и Fе3+.
14. Какие реакции лежат в основе демонстрационного опыта «порез руки», «исцеление»?
15. Железо массой 12,2 г сплавили с серой массой 6,4 г. К полученному продукту добавили избыток соляной кислоты. Выделяющийся газ пропустили через раствор массой 200 г с массовой долей хлорида меди (II) 15%. какая масса осадка образовалась? Ответ: 19,2 г.
16. Имеется смесь магния, алюминия и железа массой 8,9 г. После обработки смеси избытком концентрированного раствора азотной кислоты на холоду масса остатка составила 4,1 г. Остаток обработали концентрированным раствором щелочи, в котором не растворилась часть смеси массой 1,4 г. Определите массовые доли металлов в смеси.
Ответ: 53,93% Mg; 30,34% Al; 15,73% Fe.
17.При действии водного раствора аммиака на раствор, содержащий хлорид железа массой 3,81 г получили гидроксид железа, масса которого составила 2,70 г. Определите формулу хлорида железа. Ответ: FeCl2
18. На растворение образца смеси оксида железа(II) и оксида железа(III) массой 14,64 г затратили раствор объемом 89 мл с массовой долей азотной кислоты 30% и плотностью 1,18 г/мл. Определите массовые доли оксидов в смеси. Ответ:FeO – 34,4%; Fe2O3 –65,6%.
19. Железную пластинку массой 20,4 г опустили в раствор сульфата меди(II). Какая масса железа перешла в раствор к моменту, когда масса пластинки стала равной 22,0 г? Ответ: 11,2 г.
20. Определите минимальный объем раствора с массовой долей азотной кислоты 80% и плотность. 1,45 г/мл, который потребуется для растворения серебра, полученного при взаимодействии образца железа массой 2,8 г с раствором, содержащим нитрат серебра массой 24 г. Ответ: 10,86 мл.
21. Образец оксида железа массой 32 г восстановили до металла оксидом углерода(II). Определите формулу оксида железа, если объем СО, вступившего в реакцию составил при нормальных условиях 13,44л. Ответ: Fe2O3.
22.Смесь оксида железа (II) и оксида железа (III) массой 8 г растворили в избытке серной кислоты. Для реакции с полученным раствором использовали раствор с массовой долей перманганата калия KMnO4 5% массой 31,6 г. Определите массовые доли оксидов в исходной смеси.
Ответ: FeO –45%; Fe2O3 –55%
23. На частичное восстановление оксида железа (III) массой 120 г затратили водород объемом 5,6 л (н. у.). Какой оксид железа образовался в результате реакции? Ответ: Fe3O4
24. В результате реакции между железом массой 22,4 г и хлором объемом 15,68 л (н. у.) получили хлорид железа (III), который растворили в воде массой 500 г. Определите массовую долю FeCl3 в полученном растворе.
Ответ: 11,5 %.
25. Железные опилки массой 20,5 г поместили в раствор сульфата меди (II). Через некоторое время металлический осадок отделили от раствора и взвесили. Его масса составила 20,7 г. Вычислите массу железа, которое перешло в раствор. и массу меди. оказавшейся в осадке. Ответ: 1,4 г; 1,6 г
26. Вычислите массовые доли магнетита Fe3O4 и пустой породы в железной руде. если из образца этой руды массой 500 г получили железо массой 200 г.
Ответ:55,2%; 44,8%
27. Какой объем хлора (н. у.) требуется для окисления раствора массой 1 т гексациано(II) феррата калия с массовой долей K4[Fe(CN)6] равной 24%?
Ответ: 6,36 м3
28. В карбиде железа массовая доля углерода составляет 6,67%. Определите формулу карбида железа. Ответ:Fe3C.
29. Определите формуу соединения, если массовые доли вещества, входящих в его состав, равны: кристаллизационной воды 40,10%, железа 13,86%, aзота 10,40%, Кислорода, не считая того, который находится в кристаллизационной воде, 35,64%. Ответ: Fe(NO3)3·9H2O
30. Сплав «ковар», имеющий коэффициент расширения, очень близкий к коэффициенту расширения стекла, содержит железо (массовая доля 54%),никель(массовая доля 29%) и кобальт(массовая доля 17%). Указать состав и массу солей , полученных при растворении 100 г этого сплава в соляной кислоте (после выпаривания раствора).
Ответ: 190 г FeCl2·4H2O; 117 г NiCl2·6H2O; 69 г CoCl2·6H2O; Всего 376 г солей.
Платиновые металлы
Электронные конфигурации внешнего и предвнешнего уровней атомов элементов и возможные степени окисления их представлены ниже.
V период Ru Rh Pd
5s14d7 5s14d8 5s04d10
VI период Os Ir Pt
(4f) 6s25d6 6s25d7 6s15d9
Характерные степени окисления:
Ru Rh Pd
+4, +6,+8 +3, +4 +2, +4
Os Ir Pt
(+4),+6,+8 +3,+4 +2,+4
Физические свойства
Элемент | R,ат.Å | d,г/см3 | I,эВ | Тплавл., °С | Ткипен. , °С | % в з.к. | |
Ru | 1,32 | 12,80 | 7,5 | ~4200 | 5∙10–7 | ||
Rh | 1,34 | 12,42 | 7,7 | ~3900 | 1∙10–7 | ||
Pd | 1,37 | 12,03 | 8,3 | ~3170 | 1∙10–6 | ||
Os | 1,33 | 22,7 | 8,7 | ~2700 | ~4600 | 5∙10–6 | |
Ir | 1,35 | 22,65 | 9,2 | ~4500 | 1∙10–6 | ||
Pt | 1,38 | 21,45 | 8,8 | ~3800 | 2∙10–5 | ||
Нахождение в природе и получение. Pt – встречается в самородном виде и ей обычно сопутствуют все платиновые металлы. Процесс получения отдельных металлов состоит из сложных химических операций отделения платиновых металлов друг от друга.
Химические свойства. В ряду стандартных электродных потенциалов они (благородные металлы) практически замыкают ряд напряжений:
Pd – 2ē = Pd2+ φ° = + 0,83 B
Наиболее активны Os,Ru,
Наименее – Ir, Pt.
Pt – 2ē = Pt2+ φ° = + 1,2
Электронные аналоги: Ru – Os, Rh – Ir, Pd – Pt
Отношение к кислороду. При прокаливании металлов при высокой температуре (t° = 600 – 800°C)образуется смесь оксидов с металлами:
MeO2, MeO4 – (Os, Ir)
Me2O3, MeO – (Rh, Pd)
MeO3 – (Ru, Os, Ir, Pt)
Соединения с галогенами
Фториды: PtF4, OsF4, IrF5, RuF5, IrF6, OsF6, OsF8
Хлориды: PtCl4, PdCl2, RuCl3, (MeCl3) -для прочих металлов.
Отношение к кислотам:
Самый активный – Os:
Os + 8HNO3 = OsO4 + 8NO2 + 4H2O
стружка концентр.
Os + 4H2SO4 OsO4 + 4SO2 + 4H2O
концентр.
Pd – очень медленно растворяется в конц. HNO3 и H2SO4, быстро в царской водке:
Pd + 2H2SO4 = PdSO4 + SO2 + 2H2O
3Pd + 18HCl +4HNO3=3H2[PdCl6]+ 4NO + 8H2O
Pt – растворяется только в царской водке:
3Pt + 18HCl + 4HNO3 = 3H2[PtCl6] + 4NO + 8H2O
Rh и Ir – в компактном состоянии не реагируют с кислотами, даже с царской водкой. Для переведения в раствор малоактивных платиновых металлов существуют методы высокотемпературного хлорирования в присутствии NaCl При этом образуются комплексные соли Rh, Ir, Ru и их легко переводят в раствор
Применяют электрохимическое растворение.
Отношение к щелочам.
Ru, Os – реагируют со щелочами в присутствии сильных окислителей, образуются рутенаты K2RuO4 и осматы типа K2OsO4..
5Ru + 4KOH+6KNO3 = 5K2RuO4 + 3N2 + 2H2O
5 Ru+8OH– – 6ē = RuO42– +4H2O
3 2NO3– + 6HOH +10ē = N2 + 12OH–
Соединения платиновых металлов обладают:
– характерной окраской
– окислительными свойствами
– неустойчивостью к нагреванию
– склонностью к комплексообразованию
Оксиды, образующиеся при нагревании металлов с О2, легко разлагаются:
2OsO2 OsO4 + Os 2Ir2O3 Ir + 3IrO2
2PdO2 2PdO + O2 2PdO 2Pd + O2
Гидроксиды получают косвенно:
– при сложных ОВР
– электролизе
– гидролизе комплексных соединений
Все – нерастворимы, кристаллогидраты, например,
PtO2∙2H2O или H2[Pt(OH)6] и др.
Соединения в различных степенях окисления
+2 Производные 2-х валентных элементов особенно характерны дл