Химические свойства элементов VА подгруппы и их соединений.
Общая характеристика. Степени окисления. Нахождение в природе.
Получение вещества, физические и химические свойства.
Соединения N(-III), P(-III), As(-III), Sb(-III), Bi(-III). Характер изменения
устойчивости, электронно-донорных и восстановительных свойств в
ряду NH3-PH3-AsH3-SbH3.
2Na + 2H₂O = 2NaOH + H₂↑
1) Определим массу чистого пропанола–1, вступившего в реакцию
w%(C₃H₇OH) = 100 % - 10 % = 90 %
m(C₃H₇OH) = 200 * 90 : 100 = 180г
2) Определим количества вещества C₃H₇ОН и Na, вступивших в реакцию
М(C₃H₇ОН) = 12 * 3 + 1 * 7 + 16 + 1 = 60 г/моль
n(C₃H₇OH) = 180 : 60 = 3 моль
По уравнению реакции с 2 моль C₃H₇OH реагирует 2 моль Na, следовательно,
n(Na) = n(C₃H₇OН) = 3 моль
3) Определим массу Na, вступившего в реакцию с пропанолом-1
М(Na) = 23 г/моль
m(Na) = 23 * 3 = 69 г
4) Определим объём водорода, выделившегося в ходе реакции пропанола-1 с натрием
По уравнению реакции видно, что 1 моль Н₂ получается либо из 2 моль Na, либо из 2 моль C₃H₇OH, следовательно,
n(Н₂) = 3 * 1 : 2 = 1,5 моль
т.к. все вещества реагируют полностью, без избытка, то расчет ведем по любому из веществ
по закону Авогадро: 1 моль любого газа занимает объём, равный 22,4 л
V(H₂) = 1,5 * 22,4 = 33,6 л
5) Определим массу чистой воды, вступившей в реакцию
m(Н₂О) = 200 * 10 : 100 = 20 г
6) Определим количества вещества Н₂О и Na, вступивших в реакцию
М(Н₂О) = 1 * 2 = 16 = 18 г/моль
n(Н₂) = 20 : 18 = 1,1111 моль
По уравнению реакции с 2 моль Н₂О реагирует 2 моль Na, следовательно,
n(Na) = n(Н₂О) = 1,1111 моль
7) Определим массу Na, вступившего в реакцию с водой
М(Na) = 23 г/моль
m(Na) = 23 * 1,1111 = 25,56 г
8) Определим объём водорода, выделившегося в ходе реакции воды с натрием
по уравнению реакции видно, что 1 моль Н₂ получается либо из 2 моль Na, либо из 2 моль Н₂О, следовательно,
n(Н₂) = 1,1111 * 1 : 2 = 0,5556 моль
т.к. все вещества реагируют полностью, без избытка, то расчет ведем по любому из веществ
по закону Авогадро: 1 моль любого газа занимает объём, равный 22,4 л
V(H₂) = 0,5556 * 22,4 = 12,44 л
9) Определим общую массу натрия, вступившего в реакцию
m(Na) = 69 + 25,56 = 94,56 г
10) Определим общий объём выделившегося водорода в ходе реакции
V(H₂) = 33,6 + 12,44 = 46,04 л
Строение атома:
Хлор элемент 7 группы главной подгруппы. На внешнем электронном уровне атома хлора имеется 7 электронов. Заряд ядра атома элемента хлора равен +17. На первом энергетическом уровне атома хлора располагаются 2 электрона.На втором энергетическом уровне атома хлора находится 8 электронов. На третьем 7 электронов.
1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^5
Нахождение в природе: Из-за высокой активности хлор в свободном состоянии в природе не встречается. Основным источником хлора является морская вода, содержащая хлорид натрия. Наиболее важные минералы хлора - это галит (или каменная соль) NaCl и хлораргирит AgCl.
Физические свойства: При нормальных условиях хлор — жёлто-зелёный газ с удушающим запахом. При комнатной температуре он переходит в жидкое состояние.Хлор хорошо растворим во многих органических растворителях, особенно в тетрахлориде углерода, с которым не взаимодействует.
Химические свойства: На внешнем электронном уровне атома хлора находятся 7 электронов поэтому он легко присоединяет электрон, образуя анион Сl-. Он хорошо взаимодействует с металлами:
2 Fе + 3 Сl2 = 2 FеСl3 (хлорид железа (III));
и неметаллами
Н2 + Сl2 = 2 НСl (хлороводород);
С кислородом, углеродом и азотом хлор в непосредственное взаимодействие не вступает.
При растворении хлора в воде образуется 2 кислоты: хлороводородная, или соляная, и хлорноватистая:
Сl2 + Н2О = НСl + HClO.
При взаимодействии хлора с холодными растворами щелочей образуются соответствующие соли этих кислот:
Сl2 + 2 NaOН = NaСl + NaClО + Н2О.
При нагревании хлор легко взаимодействует со многими органическими веществами.При очень высокой температуре хлор полностью отбирает водород у углерода. При этом образуются хлороводород и сажа. Поэтому высокотемпературное хлорирование углеводородов всегда сопровождается сажеобразованием.
Хлор - сильный окислитель, поэтому легко взаимодействует со сложными веществами, в состав которых входят элементы окисляться до более высокого валентного состояния:
2 FеСl2 + Сl2 = 2 FеСl3;
Н2SO3 + Сl2 + Н2О = Н2SО4 + 2 НСl.
Применения:Под давлением хлор превращается в жидкость, которую широко используют как отбеливатель, в частности в текстильной и бумажной. Хлор применяют в производстве красок, резин, синтетического каучука, углеводородов, взрывчатых веществ и в химических синтезах. Хлор используют также для отбеливания губок и соломы.
Кислородные соединения: Хлор образует оксиды Cl2O, ClO2 и Cl2O7. Все оксиды хлора нестабильны, могут разлагаться со взрывом, являются сильными окислителями, вызывают возгорание органических соединений, например бумаги, дерева и сахара. Cl2O - желтовато-красный газ - образуется при пропускании Cl2 над оксидом ртути при низкой температуре. При растворении его в воде образуется хлорноватистая кислота HClO. ClO2 - темножелтый газ, в промышленности его получают действием хлора на сухой хлорит натрия NaClO2. ClO2 применяют в отбеливающих порошках, в производстве бумаги и текстиля. Cl2O7 - бесцветная маслянистая жидкость, более стабильна, чем другие оксиды, но при определенных условиях также может взрываться. Cl2O7 получают обезвоживанием HClO4 в присутствии P4O10.