Некоторые свойства р-элементов VI-VII групп и их соединений

р-элементы VI группы ( кислород, сера, селен, теллур, полоний) называются халькогенами. Первые четыре элемента этой группы имеют неметаллический характер. Кислород и сера являются биогенными макроэлементами, входят в группу органогенов. Полоний радиоактивный элемент.

Для кислорода наиболее характерна степень окисления (-2), за исключением пероксида водорода Н₂О₂ и его производных, в которых кислород имеет степень окисления (-1). Во фториде F₂O кислород имеет положительную степень окисления (+2). Для всех остальных элементов характерны положительные степени окисления: +2, +4, +6, отрицательная

(-2)(кроме полония). В живых организмах кислород, сера и селен входят в состав биомолекул в степени окисления (-2).

Сера, селен и теллур образуют оксиды состава ЭO₂ и ЭО₃ , которым соответствуют кислотные гидроксиды Н₂ЭО₃ и Н₂ЭО₄ . Кислоты Н₂ЭО₃ и их соли проявляют окислительно- восстановительную двойственность, т. к. S, Se, Тe в этих соединениях имеют промежуточную степень окисления(+4). Кислоты состава Н₂ЭО₄ и их соли ведут себя как окислители (степень окисления элемента высшая(+6). Для соединений S, Se, Тe в степени окисления (-2) характерны восстановительные свойства.

р-элементы VII группы (фтор, хлор, бром, йод, астат) называются галогенами. Фтор, хлор, бром, йод -биогенные микроэлементы. Астат — радиоактивный элемент. Галогены сильные окислители, легко присоединяют электрон до завершения оболочки благородных газов. В соединениях с водородом и металлами фтор, хлор, бром, и йод проявляют отрицательную степень окисления (-1). Во многих соединениях хлор, бром и йод проявляют положительную степень окисления (+1,+3,+5,+7). Оксиды и соответствующие им гидроксиды, в которых хлор, бром и йод имеют положительные степени окисления, проявляют кислотные свойства. Соединения галогенов в отрицательной степени окисления

(-1) являются восстановителями. Соединения, в которых хлор, бром, йод имеют промежуточные степени окисления, проявляют окислительно-восстановительную двойственность, в высшей степени окисления (+7) — окислители.

Практическая часть

Лабораторная работа

Образец оформления лабораторных опытов приведен в методической разработке по теме «Физико-химические свойства s-элементов и их соединений.

Опыты 1,2. Окислительно-восстановительная характеристика соединений серы(IV)

Опыт 1. Восстановительные свойства сульфитов.

В пробирку наливают 2 мл (до отметки) раствора дихромата калия, подкисляют серной (соляной) кислотой и прибавляют раствор сульфита натрия до перехода оранжевой окраски Cr₂O₇^2- в зеленую Cr^3+.

3Na₂SO₃ + K₂Cr₂O₇ + 4H₂SO₄ = K₂SO₄ + Cr₂(SO₄)₃ + 3Na₂SO₄ + 4H₂O

S⁺⁴ - 2е → S⁺⁶ 3 в-ль

2Cr⁺⁶ + 6е → 2Cr³⁺ 1 о-ль

Опыт 2. Окислительные свойства сульфитов.

К раствору сульфита натрия прибавляют раствор серной (соляной) кислоты (в отношении 1:1) и раствор сульфида натрия. Наблюдают образование взвеси свободной серы.

Na₂SO₃ + 2Na₂S + 6HCl = 3S↓ + 6NaCl +3H₂O

S⁺⁴ + 4 е → S⁰ 1 о-ль

S^-2 - 2 е → S⁰ 2 в-ль

Опыты 3, 4 . Осаждение сульфид-ионов S^2- из растворов

Опыт 3. Реакция с нитратом серебра.

К 3 каплям раствора сульфида натрия Na₂S прибавляют 2 капли раствора нитрата серебра и отмечают образование осадка черного цвета сульфида серебра Ag₂S. Записывают уравнение реакции получения осадка.

Опыт 4. Реакция с растворимыми солями свинца. Обнаружение сульфид-ионов в растворе.

К 2 каплям раствора сульфида натрия прибавляют 2 капли раствора ацетата свинца Pb(CH₃COO)₂ и отмечают образование осадка сульфида свинца PbS. Записывают уравнение реакции получения осадка.

Опыт 5. Свойства сульфит-ионов SO₃^2- в растворах. Реакция с кислотами. Обнаружение сульфит-ионов в растворе.

В пробирку берут по 3 капли растворов сульфита натрия и серной (соляной) кислоты, затем добавляют 2-3 капли раствора перманганата калия. Отмечают обесцвечивание раствора и выделение диоксида серы (IV) SO₂ -газ с резким запахом.

Na₂ SO₃ + 2HCl = 2NaCl + SO₂↑ | + H₂ O

5SO₂ + 2KMnO₄ + 2H₂ O = 2MnSO₄ + K₂ SO₄ + 2H₂ SO₄

S ⁺⁴ - 2 е → S⁺⁶ 5

Mn⁺⁷ + 5 е → Mn²⁺ 2

Опыт 6. Свойства тиосульфат-ионов S₂O₃^2-в растворе. Реакция с кислотами. Обнаружение тиосульфат -ионов в растворе.

К 3 каплям раствора тиосульфата натрия прибавляют 4 капли раствора соляной (азотной) кислоты и смесь слегка нагревают на песчаной бане. Отмечают появление взвеси свободной серы S желтого цвета и выделение оксида серы(IV).

Na₂S₂O₃ + 2HCl = H₂S₂O₃ + 2NaCl

H₂S₂O₃ → S↓ + SO₂ ↑ + H₂ O

Опыт 7. Осаждение сульфат-ионов из растворов. Обнаружение ионов SO₄^2- реакцией с хлоридом бария.

К 2 каплям раствора натрия Na₂SO₄ прибавляют 1 каплю раствора хлорида бария, отмечают образование белого осадка сульфата бария BaSO₄ и испытывают растворимость осадка в соляной (азотной) кислоте. Записывают уравнение реакции получения осадка.

Опыты 8, 9. Свойства бромид-ионов Br- в растворах.

Опыт 8. Осаждение бромид-ионов из растворов- реакция с нитратом серебра.

К 3 каплям раствора бромида калия KBr прибавляют 2 капли раствора нитрата серебра. Отмечают образование желтоватого творожистого осадка бромида серебра AgBr и проверяют действие на осадок азотной кислоты. Записывают уравнение реакции образования осадка.

Опыт 9. Восстановительные свойства бромид-ионов. Реакция с раствором KMnO₄ . Обнаружение Br^- - ионов в растворе.

К 3 каплям раствора бромида калия прибавляют 2 капли раствора серной кислоты , 6-8 капель хлороформа (бензола) , 3 капли раствора KMnO₄ и содержимое пробирки энергично встряхивают. Отмечают появление свободного брома в растворе по желтому (красно-бурому) цвету слоя хлороформа. Вместо раствора KMnO₄ можно использовать хлорную воду.

10KBr + 8H₂SO₄ + 2KMnO₄ = 6K₂SO₄ + 2 MnSO₄ + 5Br₂ + 8H₂O

2Br^- - 2 e → Br₂⁰ 5

Mn⁺⁷ + 5 e → Mn⁺² 2

Опыт 10, 11. Свойства йодид-ионов I - в растворе

Опыт 10. Осаждение йодид-ионов из растворов -реакция с нитратом серебра.

К 2 каплям раствора йодида калия прибавляют 2 капли раствора нитрата серебра. Отмечают образование светло-желтого осадка йодида серебра AgI . Проверяют действие на осадок азотной кислоты. Записывают уравнение реакции получения осадка.

Опыт 11. Восстановительные свойства йодид-ионов. Реакция с раствором KMnO₄. Обнаружение I^- - ионов в растворе.
К 2 каплям раствора йодида калия прибавляют 2 капли раствора серной кислоты, 6-8 капель хлороформа (бензола), затем 3 капли раствора KMnO₄ и содержимое пробирки энергично встряхивают. Отмечают появление свободного йода в растворе по фиолетово-малиновой окраске слоя хлороформа. Сравнивают результаты опытов 9 и 11. Вместо раствора KMnO₄ можно использовать хлорную воду. Избыток хлорной воды обесцвечивает фиолетовую окраску хлороформа вследствие окисления свободного йода до йодноватой кислоты HIO₃ .

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

2I^- - 2 e → I₂⁰ 5

Mn⁺⁷ + 5 e → Mn⁺² 2

Тема занятия: АНАЛИЗ СОЛИ НА СОДЕРЖАНИЕ ИОНОВ S-, P-, D-ЭЛЕМЕНТОВ.

Цель занятия: закрепить знания химии элементов и практических навыков по определению ионов s-, p-, d-элементов и их соединений в растворах.

Студент должен знать:

-методы обнаружения ионов s-, p-, d-элементов в растворе;

-схему анализа ионов s-, p-, d-элементов;

Студент должен уметь:

- проводить простейший эксперимент по изучению физико-химических свойств s-, p-, d-элементов и их соединений;

- анализировать исследуемый раствор на присутствие s-, p-, d-элементов.

Лабораторная работа.

Анализ соли на содержание ионов s-, p-, d-элементов.

В растворе могут присутствовать:

катионы s-элементов — K⁺ , Na⁺ , Mg²⁺ , Ca²⁺ , Sr²⁺ , Ba²⁺

катионы d-элементов — Cr³⁺ , Mn²⁺ , Fe²⁺ , Fe³⁺ , Zn²⁺

катионы p-элементов — NH⁺₄

А также анионы CO₃^2- , PO₄³- , SO₄^2- , Cl^- , Br^- , I^- , NO₂^- , NO₃^- , B₄O₇^2-