Materiał powtórzeniowy do sprawdzianu: litowce, berylowce i glin + przykładowe zadania oraz rozwiązania

Transkrypt

1 Materiał powtórzeniowy do sprawdzianu: litowce, berylowce i glin + przykładowe zadania oraz rozwiązania I. Litowce - ogólna charakterystyka; - metale grupy 1 u.o.p. chem, 1 elektron na powłoce walencyjnej ns 1, w związkach przyjmują wartościowość 1 (stopień utlenienia +I), - aktywność metali w grupie wzrasta wraz ze wzrostem liczby atomowej Z, - posiadają niską elektroujemność, są elektronodawcami, - tworzą kryształy metaliczne, w węzłach sieci krystalicznej znajdują się kationy Me +, pomiędzy nim swobodnie przemieszcza się chmura elektronowa (elektrony zdelokalizowane) równoważąc ładunek na kationach, - typowe związki litowców: lenki - Me 2 O, spalane tworzą również: - nadtleneki Me + 2O - 2, np. Na 2 O 2 : - ponadtlenki Me + O -1/2 2, np. KO 2, (z wyjątkiem litu) Wodorki - MeH, Wodorotlenki - MeOH, Sole - Me n R (n liczba atomów wodoru w cząsteczce kwasu) - gęstość litu i sodu jest mniejsza od gęstości wody, - kationy litowców barwią płomień palnika gazowego na charakterystyczne kolory: Lit - karminowy, Sód - jasnożółty, Potas - różowofioletowy, Rubid - jasnofioletowy, Cez - niebieskofioletowy - metale posiadają niskie temperatury topnienia. - otrzymywanie litowców - elektroliza stopionych chlorków, wodorotlenków lub tlenków metali NaCl Na + + Cl - ; A(+): 2Cl- Cl 2 + 2e - K(-): Na + + 1e - Na K 2 O 2K + + O 2 - ; A(+): 2O 2- O 2 + 4e - K(-): K + + 1e - K LiOH Li + + OH - ; A(+): 4OH- + O 2 + 4e - K(-): Li + + 1e - Li 1. Sód a) właściwości fizyczne Metal miękki, o gęstości mniejszej od gęstości wody, Barwa srebrzysta o metalicznym połysku, emp. topnienia ok. 98 o C, Bardzo dobry przewodnik ciepła (stosowany jako czynnik chłodzący w reaktorach atomowych), Bardzo dobry przewodnik prądu elektrycznego (w osłonkach polietylenowych stosowany jest w energetyce jako przewody elektryczne).

2 b) właściwości chemiczne (typowe reakcje litowców) Reakcja z tlenem: 2Na + O 2 Na 2 O 2 (nadtlenek sodu) K + O 2 KO 2 (ponadtlenek potasu) Na 2 O 2 + 2Na 2Na 2 O (tlenek sodu) KO 2 + 3K 2K 2 O (tlenek potasu) Reakcje z wodorem (w podwyższonej temp.) 2Na + H 2 2NaH (wodorek sodu) 2Rb + H 2RbH (wodorek rubidu) Reakcje z niemetalami (grupa 17 fluorowce, siarka), powstają sole kwasów beztlenowych: 2Li + F 2 2LiF (fluorek litu) 2Na + S Na 2 S (siarczek sodu) 2K + Br 2 2KBr (bromek potasu) 2Cs + Cl 2 2CsCl (chlorek cezu) Reakcje z wodą (powstaje odpowiedni wodorotlenek i wodór) 2Li + 2 LiOH + H 2 wodorotlenek litu 2Cs + 2H 2 CsOH + H 2 wodorotlenek cezu 2. Ważniejsze związki litowców i ich właściwości a) wodorki - związki typu soli Me + H -, tworzą kryształy jonowe, reagują z wodą dając odpowiednie wodorotlenki i wodór (charakter zasadowy) : Reakcja z wodą (powstają odpowiednie wodorotlenki) KH + KOH + H 2 wodorotlenek potasu RbH + RbOH + H 2 wodorotlenek rubidu b) tlenki, nadtlenki i ponadtlenki - związki jonowe Me + 2O 2- (tlenki), o charakterze zasadowym, reagujące z wodą, kwasami i tlenkami kwasowymi: Reakcja z wodą (powstają odpowiednie wodorotlenki) K 2 O + 2KOH Li 2 O + 2LiOH Na 2 O NaOH + 2 2KO KOH O 2 wodorotlenek potasu wodorotlenek litu wodorotlenek sodu + nadtlenek wodoru Wodorotlenek potasu + nadtlenek wodoru + tlen Reakcje z kwasami (powstają odpowiednie sole) Na 2 O + 2HCl 2NaCl + chlorek sodu + woda Cs 2 O + H 2 SO 4 Cs 2 SO 4 + siarczan(vi) cezu + woda 3K 2 O + 2H 3 PO 4 2K 3 PO ortofofosforan(v) potasu + woda Reakcje z tlenkami kwasowymi (powstają sole kwasów tlenowych) 6K 2 O + P 4 O 10 4K 3 PO 4 ortofosforan(v) potasu 2Na 2 O 2 + 2CO 2 2Na 2 CO 3 + O 2 węglan(iv) sodu + tlen Li 2 O + N 2 O 5 2LiNO 3 azotan(v) litu

3 c) wodorotlenki Me + OH - - związki jonowe, bardzo dobrze rozpuszczalne w wodzie - wodne roztwory są silnymi zasadami, moc zasad litowców wzrasta wraz ze wzrostem liczby atomowej Z metalu: Rozpuszczanie w wodzie: MeOH Me + + OH - KOH K + + OH - CsOH Cs + + OH - zasada potasowa zasada cezowa Rekcje z kwasami (powstają odpowiednie sole): LiOH + HBr LiBr + KOH + H 3 PO 4 K 3 PO RbOH + H 2 S Rb 2 S + Cs OH + HNO 3 CsNO 3 + bromek litu ortofosforan(v) potasu siarczek rubidu Azotan(V) cezu Reakcje z tlenkami kwasowymi (powstają odpowiednie sole): 2RbOH + CO 2 Rb 2 CO 3 + węglan(iv) rubidu 2LiOH + N 2 O 3 2LiNO 2 + azotan(iii) litu 2NaOH + SiO 2 Na 2 SiO 3 + metakrzemian(iv) sodu Reakcje z tlenkami, wodorotlenkami i metalami o charakterze amfoterycznym [np. Al 2 O 3, Al(OH) 3, Al, ZnO, Zn(OH) 2, Zn]: w reakcjach w roztworach wodnych powstają odpowiednie związki kompleksowe rozpuszczalne w wodzie, spiekane z tlenkami lub wodorotlenkami dają odpowiednie sole cynkaniany lub gliniany: 2Al + 2KOH + 6 2K[Al(OH) 4 ] + 3H 2 tetrahydroksoglinian potasu 2Al + 6NaOH + 6 2Na 3 [Al(OH) 6 ] + 3H 2 heksahdroksoglinian sodu Al(OH) 3 + NaOH NaAlO Al 2 O 3 + 6KOH 2K 3 AlO Al 2 O 3 + 6KOH + 3 2K 3 [Al(OH) 6 ] Al 2 O 3 + 2KOH + 3 2K[Al(OH) 4 ] Al(OH) 3 + NaOH Na[Al(OH) 4 ] Al(OH) 3 + 3NaOH Na 3 [Al(OH) 6 ] metaglinian sodu ortoglinian potasu heksahdroksoglinian potasu tetrahydroksoglinian potasu tetrahydroksoglinian sodu heksahdroksoglinian sodu d) sole litowców - związki jonowe, bardzo dobrze rozpuszczalne w wodzie: MenR nme + + Rn- Dysocjacja elektrolityczna (jonowa) NaCl Na + + Cl - K 3 PO 4 3K PO 4 Na 2 CO 3 2Na CO 3 LiNO 3 Li NO 3

4 ermiczny rozkład soli litowców 2NaHCO 3 Na 2 CO CO 2 węglan(iv) sodu + tlenek węgla(iv) + woda Wodorowęglan(IV) sodu jest składnikiem proszku do pieczenia, jego rozkład z wydzieleniem CO 2 i wody w postaci pary wodnej powoduje spulchnienia ciasta 3. Znaczenie ważniejszych związków litowców: Związek i jego nazwa Zastosowanie NaOH - Produkcja mydła i środków piorących, produkcja wodorotlenek sodu celulozy i papieru, sztucznego jedwabiu, barwników, NaCl - chlorek sod NaNO 3 - azotan(v) sodu KNO 3 - azotan(v) potasu NaHCO 3 - wodorowęglan(iv) sodu Na 2 CO 3 - węglan(iv) sodu KCl - chlorek potasu odczynnik chemiczny Składnik pokarmowy, konserwujący żywność, stosowany do odśnieżania dróg, 0,9% wodny roztwór stosowany jest jako sól fizjologiczna, surowiec do otrzymywania chloru, sodu, wodorotlenku sodu, węglanu sodu, Saletra chilijska - nawóz azotowy, stosowany do peklowania mięs, Saletra indyjska - produkcja materiałów wybuchowych, utleniacz, nawóz potasowo-azotowy Soda oczyszczona - składnik gaśnic proszkowych, proszków do pieczenia Soda kalcynowana - produkcja szkła, mydeł, środków piorących i czyszczących, papieru, barwników, do zmiękczania wody (usuwania twardości wody) Kainit - nawóz potasowy 4. Przykładowe zadania + rozwiązania 1) Dobierz substraty i zaproponuj otrzymywanie wodorotlenku cezu trzema różnymi metodami - zapisz odpowiednie równania reakcji. 2Cs + 2 2CsOH + H 2 Cs 2 O + 2CsOH 2CsH + 2 2CsOH + H 2 2) Dobierz substraty i zaproponuj otrzymywanie siarczanu(iv) rubidu pięcioma różnymi metodami - zapisz odpowiednie równania reakcji. 2Rb + H 2 SO 3 Rb 2 SO 3 + H 2 2RbOH + H 2 SO 3 Rb 2 SO Rb 2 O + H 2 SO 3 Rb 2 SO 3 + Rb 2 O + SO 2 Rb 2 SO 3 2RbOH + SO 2 Rb 2 SO 3 + 3) Dobierz substraty I zaproponuj otrzymywanie tlenku litu dwoma różnymi metodami - zapisz odpowiednie równania reakcji 2Li + O 2 Li 2 O 2, Li 2 O 2 + 2Li 2Li 2 O 2LiOH Li 2 O +

5 4) Wyjaśnij, dlaczego wodnych roztworów wodorotlenków litowców nie można przechowywać w szklanych naczyniach? szkło jest stopionym i skrystalizowanym tlenkiem krzemu(iv), który jest tlenkiem kwasowym, który reaguje z mocnymi zasadami, powstające ortokrzemiany(iv) litowców są rozpuszczalne w wodzie: 2KOH + SiO 2 2K + + SiO ) Dobierz odpowiednie związki potasu, które mogą mieć zastosowanie do: a) zmniejszenia stężenie tlenku węgla(iv) wydalanego przez przechowywane owoce w hermetycznej komorze b) regeneracji powietrza atmosferycznego w hermetycznym pomieszczeniu, w którym przebywają ludzie wydychają CO 2 a pobierają tlen. a) przepuszczenie powietrza przez płuczkę zwierającą wodny roztwór wodorotlenku potasu: 2KOH + CO 2 K 2 CO 3 + b) przepuszczenie powietrza przez filtry zawierające nadtlenek potasu: 2CO 2 + 2K 2 O 2 2K 2 CO 3 + O 2 6) Zapisz równania reakcji chemicznych przedstawionych na poniższym schemacie dobierając ewentualnie drugi substrat, produktom nadaj nazwy systematyczne oraz określ typ reakcji: g Cl 2 f Li 2 O 2 Li 2 O a b c d e Li LiOH LiCl + H 2 h LiH i j k h l a) 2Li + 2 2LiOH + H 2 (wodorotlenek litu + wodór), r. wymiany pojedynczej b) 2LiOH Li 2 O + (tlenek litu + woda), r rozkładu (analizy) c) Li 2 O + 2LiOH (wodorotlenek litu), r syntezy (łączenia) d) Li 2 O + 2HCl 2LiCl + (chlorek litu + woda), r. wymiany podwójnej e + l) LiCl Li + + Cl - : l) K(-) ; Li + + 1e - Li (lit), elektroliza e) A(+): 2Cl - Cl 2 + 2e - (chlor), elektroliza f) 2Li + O 2 Li 2 O 2 (nadtlenek litu), r. syntezy g) Li 2 O 2 + 2Li 2Li 2 O (tlenek litu), r. syntezy h) 2Li + H 2 2LiH (wodorek litu), r. syntezy i) LiH + LiOH + H 2 (wodorotlenek litu + wodór), r. wymiany pojedynczej j) LiOH + HCl LiCl + (chlorek litu + woda), r, wymiany podwójnej k) 2Li + 2HCl 2LiCl + H 2 (chlorek litu + wodór), r. wymiany pojedynczej.

6 II. Berylowce - ogólna charakterystyka - metale grupy drugiej posiadają 2 elektrony walencyjne na powłoce ns 2, w związkach przybierają wartościowość 2 (stopień utlenienia +II), - aktywność metali w grupie wzrasta wraz ze wzrostem liczby atomowej Z, - posiadają niską elektroujemność, są elektronodawcami, - tworzą kryształy metaliczne, w węzłach sieci krystalicznej znajdują się kationy Me 2+, pomiędzy nim swobodnie przemieszcza się chmura elektronowa (elektrony zdelokalizowane) równoważąc ładunek na kationach, - typowe związki berylowców: lenki - Me 2+ O 2-, spalane tworzą również: - nadtleneki Me 2+ O 2-2, np. CaO 2 Wodorki - MeH 2, Wodorotlenki - Me(OH) 2, Sole - Me n R m (n liczba atomów wodoru w cząsteczce kwasu, m = 2, jeżeli n = 2, to MeR) - kationy berylowców z wyjątkiem berylu i magnezu barwią płomień palnika gazowego na charakterystyczne kolory: stront- karminowy, wapń - ceglastoczerwony, bar - zielony, - metale posiadają wyższe niż litowce temperatury topnienia, - otrzymywanie berylowców: elektroliza stopionych chlorków, wodorotlenków lub tlenków metali CaCl Ca Cl - ; A(+): 2Cl- Cl 2 + 2e - K(-): Ca e - Ca MgO Mg 2+ + O 2- ; A(+): 2O 2- O 2 + 4e - redukcja glinem węglanów(iv) 3CaCO 3 + 2Al 3Ca + Al 2 (CO 3 ) 3 K(-): Mg e - Mg 3MgCO 3 + 2Al 3Mg + Al 2 (CO 3 ) 3 1. Wapń a) właściwości fizyczne Metal szarosrebrzysty, twardy, kruchy o srebrzystym połysku, Gęstość większa o gęstości wody, emp. topnienia ok. 840 o C. b) właściwości chemiczne wapnia (typowe reakcje berylowców) Reakcje z tlenem i azotem (reakcje zachodzą w temp pokojowej) - powstają odpowiednie tlenki lub nadtlenki, w przypadku azotu - azotki 2Ca + O 2 2CaO lenek wapnia 3Ca + N 2 Ca 3 N 2 Azotek wapnia

7 Reakcje z wodorem w podwyższonej temp. - powstają odpowiednie wodorki Ca + H 2 CaH 2 Wodorek wapnia Mg + H 2 MgH 2 Wodorek magnezu Reakcje z wodą - powstają odpowiednie wodorotlenki i wodór 2Mg + 2 Mg(OH) 2 + H 2 Wodorotlenek magnezu (r. zachodzi b. powoli Ca + 2 Ca(OH) 2 + H 2 Wodorotlenek wapnia (r. zachodzi szybko) Reakcje z kwasami - powstają odpowiednie sole i wodór Mg + 2HCl MgCl 2 + H 2 Chlorek magnezu Ca + 2HNO 3 Ca(NO 3 ) 2 + H 2 Azotan(V) wapnia 6Sr + 2H 3 PO 4 Sr 3 (PO 4 ) 2 + 3rtofosforan(V) strontu Ba + H 2 SO 4 BaSO 4 + H 2 Siarczan(VI) baru Rekcje z niemetalami - powstają odpowiednie sole beztlenowe Ca + I 2 CaI 2 Jodek wapnia Mg + Cl 2 MgCl 2 Chlorek magnezu Sr + S SrS Siarczek strontu Berylowce wykazują bardzo podobne właściwości chemiczne - wyjątek stanowi beryl, który nie reaguje z wodą, z tlenem reaguje w wysokich temperaturach w stanie rozdrobnionym. Jego tlenek i wodorotlenek mają charakter amfoteryczny (reaguje zarówno z wodnymi roztworami silnych zasad oraz kwasami) 2. Ważniejsze związki berylowców a) tlenki i nadtlenki - mają charakter zasadowy, związki jonowe reagujące z wodą, kwasami i tlenkami kwasowymi: CaO + Ca(OH) 2 Wodorotlenek wapnia MgO + Mg(OH) 2 Wodorotlenek magnezu SrO + CO 2 SrCO 3 Węglan(IV) strontu BaO + SO 3 BaSO 4 Siarczan(VI) baru BaO 2 + 2HCl BaCl Chlorek baru + nadtlenek wodoru MgO + 2HNO 3 Mg(NO) 3 + Azotan(V) magnezu 3SrO + 2H 3 PO 4 Sr 3 (PO 4 ) Ortofosforan(V) strontu + woda b) wodorki - związki jonowe (z wyjątkiem BeH 2 i MgH 2 ) Me 2+ H - 2 o charakterze zasadowym, reagują z wodą dając odpowiednie wodorotlenki i wodór SrH Sr(OH) 2 + 2H 2 Wodorotlenek strontu + wodór CaH Ca(OH) 2 + 2H 2 Wodorotlenek wapnia + wodór c) wodorotlenki - związki jonowe, Mg(OH) 2 jest bardzo trudno rozpuszcza w wodzie, Ca(OH) 2 rozpuszcza się trudno w wodzie, ale tak jak pozostałe wodorotlenki tworzy mocne zasady, wodorotlenki mają charakter zasadowy (wyjątek Be(OH) 2 : Dysocjacja elektrolityczna zachodzi dwustopniowo I stopień dysocjacji II stopień dysocjacji Ca(OH) 2 CaOH + + OH - CaOH + Ca 2+ + OH -

8 Reagują z kwasami i tlenkami kwasowymi - powstają odpowiednie sole i woda Ba(OH) 2 + H 2 SO 4 BaSO Siarczan(VI) baru + woda Ca(OH) 2 + CO 2 CaCO 3 + Węglan(IV) wapnia + woda Sr(OH) 2 + H 2 S SrS + 2 Siarczek strontu + woda Ba(OH) 2 + N 2 O 5 Ba(NO 3 ) 2 + Azotan(V) baru + woda 3. Ważniejsze związki wapnia i ich właściwości oraz zastosowanie Związek i jego nazwa Właściwości i zastosowanie systematyczna CaCO 3 - węglan(iv) Kreda - związek stały, barwy białej, stosowany jako biały wapnia pigment do farb, materiał budowlany, nawóz odkwaszający gleby, surowiec do produkcji wapna palonego (tlenku wapnia) CaCO 3 CaO + CO 2 CaO - tlenek wapnia Wapno palone - związek barwy białej, stosowany jako biały pigment do farb, nawóz wapniowy, materiał budowlany - do otrzymywania wapna gaszonego (wodorotlenku wapnia) CaO + Ca(OH) 2 Ca(OH) 2 - wodorotlenek wapnia CaSO dwuwodny siarczan(vi) wapnia (CaSO 4 ) 2 MgCO 3 - węglan(iv) magnezu Wapno gaszone - biała farba, stosowany do oczyszczania soku buraczanego, papieru kredowego, w płuczkach wapiennych do usuwania CO 2 z powietrza, składnik zapraw murarskich i tynkarskich, w zaprawie tężeje pod wpływem CO 2 zawartym w powietrzu: Ca(OH) 2 + CO 2 CaCO 3 +, nawóz wapniowy, do otrzymywania wapna chlorowanego - CaCl 2 Ca(OH) - jako środka odkażającego Gips utwardzony (alabaster - gips krystaliczny) składnik marmurów - kamienia stosowanego w rzeźbiarstwie i do wyrobu okładzin ściennych i posadzek Gips palony - substancja stała barwy białej lub szarej, stosowany jako zaprawa hydrauliczna, stosowany w medycynie - usztywnianie złamań, w sztukaterii, w domieszką zaprawą wapienną stanowi materiał, do wykonywania odlewów, modeli artystycznych budowlany, pod wpływem wody twardnieje (krystalizuje) (CaSO 4 ) CaSO 4 2 Zielony stanowi nawóz magnezowy 4. wardość wody i metody jej usuwania Rozpuszczone w wodzie sole magnezowe i wapniowe powodują zmianę właściwości wody - nadają jej tzw. twardość, w trakcie podgrzewania twardej wody powstaje kamień kotłowy, który może być przyczyną awarii instalacji, ponadto utrudniają mycie i zmniejszają efekty prania, w zależności od źródła kationów wapnia i magnezu wyróżnia się: wardość przemijającą (węglanową) - nadają kationy z rozpuszczalnych w wodzie wodorowęglanów wapnia i magnezu, wodorowęglany powstają w procesie krasu - erozji skał pod wpływem CO 2 i

9 CaCO 3 + CO 2 + Ca HCO 3 MgCO 3 + CO 2 + Mg HCO 3 wardość nieprzemijająca (trwała) - nadają kationy rozpuszczalnych w wodzie siarczanów, chlorków wapnia i magnezu Metody usuwania twardości węglanowej; Gotowanie wody: Ca HCO - 3 CaCO CO 2 Mg HCO 3 MgCO CO 2 Gotowanie dalsze: MgCO 3 + Mg(OH) 2 + CO 2 Metoda wapienna: Ca(OH) 2 Ca OH - Ca HCO 3 + Ca OH - 2CaCO Mg HCO 3 + Ca OH - CaCO 3 + MgCO Metody usuwania twardości węglanowej i nieprzemijającej Metoda sodowa: Na 2 CO 3 2Na CO 3 Ca HCO 3 + 2Na CO 3 CaCO 3 + 2HCO 3 + 2Na + Mg Cl - + 2Na CO 3 MgCO 3 + 2HCO 3 + 2Na + Metoda fosforanowa: Na 3 PO 4 3Na PO 4 3Ca + + 6Cl - + 6Na PO 4 Ca 3 (PO 4 ) 2 + 6Cl - + 6Na + 3Mg HCO 3 + 6Na + + 2PO 3-4 Mg 3 (PO 4 ) 2 + 6Na HCO 3 Za pomocą mydła: C 17 H 35 COONa C 17 H 35 COO - + Na + Mg Cl - + 2C 17 H 35 COO - + 2Na + (C 17 H 35 COO) 2 Mg + 2Cl - + 2Na + Ca HCO 3 + 2C 17 H 35 COO - + 2Na + - (C 17 H 35 COO) 2 Ca + 2HCO 3 + 2Na + 5. Przykładowe zadania + rozwiązania 1) Dobierz odczynniki zapisz równania reakcji otrzymywania siarczanu(vi) magnezu czteroma różnymi metodami, dla każdego równania określ typ reakcji Mg + H 2 SO 4 MgSO 4 + H 2 r. wymiany pojedynczej MgO + H 2 SO 4 MgSO 4 + r. wymiany podwójnej Mg(OH) 2 + SO 3 MgSO 4 + r. wymiany podwójnej Mg(OH) 2 + H 2 SO 4 MgSO 4 + r. wymiany podwójnej 2) W dwóch nieoznakowanych probówkach znajdują się dwa związki magnezu w stałym stanie skupienia, koloru białego. Z pośród odczynników: NaOH, HCl (aq), i oranż metylowy wybierz te, które umożliwią identyfikację tlenku magnezu i węglanu(iv) magnezu, zapisz odpowiednie równania reakcji oraz obserwacje wybrany odczynnik kwas chlorowodory MgO + 2HCl MaCl 2 + MgCO 3 + 2HCl MgCl 2 + CO 2 + (wydziela się bezbarwny i bezwonny gaz) 3) W dwóch nieoznakowanych probówkach znajdują się wodne roztwory chlorków magnezu, wapnia i baru. Dysponując palnikiem gazowym zaproponuj metodę identyfikacji tych soli. wapniowce z wyjątkiem berylu i magnezu barwią płomień palnika na charakterystyczne kolory: - jony magnezu nie barwią; jony wapnia zabarwią płomień na kolor

10 ceglastoczerwony, jony baru zabarwią płomień na kolor zielony. 4) Zaproponuj trzy różne metody prowadzące do wytrącenia z roztworu wodnego kationów magnezu w procesie zmiękczania wody, zapisz odpowiednie równania reakcji chemicznych. - patrz metody usuwania twardości pkt. 4. 5) Zapisz równania reakcji chemicznych przemian chemicznych na poniższym Schemacie, dobierając warunki oraz ewentualnie substraty, dla każdego równania reakcji określ jej rodzaj. J Cl 2 A B C D E K BaCO 3 BaO Ba(OH) 2 Ba(HCO 3 ) 2 BaCl 2 F G H A: BaCO 3 BaO + CO 2 (r. analizy) B: BaO + Ba(OH) 2 (r. syntezy) C: Ba(OH) 2 + 2CO 2 Ba(HCO 3 ) 2 (r. syntezy) D: Ba(HCO 3 ) 2 + 2HCl BaCl 2 + 2CO (r. wymiany podwójnej) E: A(+): 2Cl - Cl 2 + 2e -, (elektroliza stopionego chlorku baru) F: 2Ba + O 2 2BaO (r. syntezy) G: Ba(OH) 2 BaO + (r. analizy) H: Ba + 2 Ba(OH) 2 + H 2 (r. wymiany pojedynczej) I : K(-): Ba e - Ba (elektroliza stopionego chlorku baru) J: Ba(HCO 3 ) 2 BaCO 3 + CO 2 + (r. analizy) K: Ba + Cl 2 BaCl 2 (r. syntezy) III. Glin - aluminium 1. Właściwości fizyczne metal grupy 13, konfiguracja powłoki elektronowej 3s 2 3p 1, w związkach przyjmuje wartościowość 3 (stopień utlenienia +III), glin jest mniej aktywny od sodu i magnezu, srebrzystobiały, ciągliwy, kowalny metal o małej wytrzymałości, bardzo dobry przewodnik ciepła i prądu elektrycznego, gęstość 2,7g/cm 3, p = ok. 660 o C. 2. Właściwości chemiczne pod wpływem tlenu atmosferycznego ulega pasywacji warstewką Al 2 O 3, która zabezpiecza głębsze warstwy metalu przed dalszym utlenianiem, I Ba

11 Reaguje z kwasami stężonymi i rozcieńczonymi z wyjątkiem stężonego HNO 3, i stężonego kwasu etanowego (octowego) wobec których ulega pasywacji: 2Al + 6HCl AlCl 3 + 3H 2 2Al + 3H 2 SO 4 Al 2 (SO 4 ) 3 + 3H 2 Chlorek glinu Siarczan(VI) glinu Reakcje z niemetalami - w temp. pokojowej reaguje z chlorem, bromem, jodem i siarką, w podwyższonej również z węglem: 2Al + 3Br 2 2AlBr 3 2Al + 3I 2 AlI 3 2Al + 3S Al 2 S 3 4Al + 3C Al 2 C 4 Bromek glinu Bromek glinu Siarczek glinu Węglik glinu (metylenek) Reaguje z wodnymi roztworami silnych zasad 2Al + 2KOH + 6 2K[Al(OH) 4 ] +3H 2 2Al + 6NaOH + 6 2Na 3 [Al(OH) 6 ] + 3H 2 tetrahydroksoglinian potasu heksahdroksoglinan sodu 3. Otrzymywanie glinu - elektroliza stopionego Al 2 O 3 (w celu obniżenia temp. topnienia tlenku z 2500 o C do 900 o C dodaje się kriolit (Na 3 AlF 6 ) Al 2 O 3 2Al 3 + 3O 2- A(+): 2O 2- O 2 + 4e - K(-): Al e - Al. 4. Ważniejsze związki glinu lenek glinu - Al 2 O 3 - otrzymuje się przez spalanie sproszkowanego glinu, nie reaguje z wodą, reaguje z kwasami i silnymi zasadami, ma charakter amfoteryczny: Al 2 O 3 + 6HBr 2AlBr Bromek glinu Al 2 O 3 + 6HNO 3 2Al(NO 3 ) Azotan(V) glinu Al 2 O 3 + 3H 2 SO 4 2Al 2 (SO 4 ) Siarczan(VI) glinu Al 2 O 3 + 2NaOH + 2Na[Al(OH) 4 ] etrahydroksoglinian sodu Al 2 O 3 + 6KOH + 3 2K 3 [Al(OH) 6 ] Heksahydroksoglinian potasu Wodorotlenek glinu - Al(OH) 3 - bardzo słabo rozpuszczalny w wodzie, otrzymuje się w reakcji rozpuszczalnych soli glinu z wodnym roztworem zasady: Al 2 (SO 4 ) 3 + 6NaOH 2Al(OH) 3 + 3Na 2 SO 4 2Al SO Na + + 6OH - 2Al(OH) 3 + 6Na + + 3SO 4 2- Al OH - Al(OH) 3

12 Wodorotlenek glinu reaguje z roztworami mocnych zasad i kwasami - ma charakter amfoteryczny. Al(OH) 3 + 3HCl AlCl Chlorek glinu 2Al(OH) 3 + 3H 2 SO 4 Al 2 (SO 4 ) Siarczan(VI) glinu Al(OH) 3 + 3NaOH Na 3 [Al(OH) 6 ] heksahdroksoglinian sodu Al(OH) 3 + NaOH Na[Al(OH) 4 ] tetrahydroksoglinian sodu Siarczan(VI) glinu - Al 2 (SO 4 ) bezbarwny, krystaliczny związek stosowany przemyśle papierniczym, farbiarskim, garbarskim, do strącania osadów w oczyszczalniach ścieków, z metalami grupy pierwszej oraz kationem amonowym NH 4 + tworzy sole podwójne uwodnione - ałuny [KAl(SO 4 ) 2 12], które mają właściwości ścinania (koagulacji) białek, stąd zastosowanie do tamowania niewielkich krwotoków i jako środek dezynfekcyjny. Chlorek glinu - AlCl 3 - otrzymuje się w syntezie z pierwiastków: 2Al + 3Cl 2 2AlCl 3 lub 2Al + 6HCl 2AlCl 3 + 3H 2 Sól jest silnie higroskopijna, bardzo dobrze rozpuszczalna w wodzie, w stanie stałym pod wpływem wilgoci ulega rozkładowi z wydzieleniem chlorowodoru: 2AlCl Al 2 O 3 + 6HCl 5. Zastosowanie glinu i jego związków Glin Stopy glinu Sproszkowany gwałtownie reaguje z tlenem, stosowany jest w aluminotermii - redukcji tlenków metali: Fe 2 O 3 + 2Al 2Fe + Al 2 O 3, proces ten jest wykorzystywany do otrzymywania chromu, wanadu, w spawalnictwie, jest składnikiem termitu w bombach zapalających. Produkcja przewodów elektrycznych, blach aluminiowych, naczyń, aparatury chemicznej, folii aluminiowej. Duraluminium, silumin, magnalium, elektron - lekkie stopy posiadają większą odporność mechaniczną i chemiczną niż czysty glin, stosuje się do produkcji elementów samolotów, stopy z metalami kolorowymi - brązy aluminiowe Glinokrzemiany Stosuje się do produkcji ceramiki (porcelany, klinkieru, kamionki ) nieprzepuszczalnej dla gazów i wody, ceramiki budowlanej - porowatej (dachówki, cegły, szamot) - przepuszczalnej dla gazów i częściowo wody, 6. Zadania 1) Zapisz równanie reakcji otrzymywania chromu z tlenku chromu(iii) oraz manganu z tlenku manganu(ii) manganu(iii) w procesie aluminotermii. Cr 2 O 3 + 2Al Al 2 O 3 + 2Cr 3MnO Mn 2 O 3 + 8Al 4Al 2 O 3 + 9Mn

13 2) Siarczan(VI) glinu ulega termicznemu rozkładowi na dwa tlenki, sproszkowany glin spala się wybuchowo, wodorotlenek ogrzewany ulega rozkładowi na dwa tlenki, zapisz równania reakcji otrzymywania wodorotlenku glinu. Al 2 (SO 4 ) 3 Al 2 O 3 + 3SO 3 4Al + 3O 2 2Al 2 O 3 2Al(OH) 3 Al 2 O ) Zapisz równania reakcji przemian chemicznych przedstawionych na poniższym schemacie, dobierając ewentualne drugi substrat, nadaj nazwy systematyczne produktom reakcji, dla każdej reakcji określ jej rodzaj. G A B C D Al AlCl 3 Al 2 O 3 Al 2 (SO) 4 Al(OH) 3 E F K[Al(OH) 4 ] A) 2Al + 3Cl 2 2AlCl 3, (chlorek glinu, r. syntezy) B) 2AlCl Al 2 O 3 + 6HCl, (tlenek glinu + chlorowodór, r. analizy) C) Al 2 O 3 + 3H 2 SO 4 Al 2 (SO 4 ) (siarczan(vi) glinu + woda, r. wymiany podwójnej) D) Al 2 (SO 4 ) 3 + 6KOH 2Al(OH) 3 + 3K 2 SO 4, (wodorotlenek glinu + siarczan(vi) potasu, r. wymiany podwójnej) E) Al 2 O 3 + 2KOH +3 2K[Al(OH) 4 ] (tetrahydroksoglinian potasu, r. syntezy) F) Al(OH) 3 + KOH K[Al(OH) 4 ] tetrahydroksoglinian potasu, r. syntezy) G) 2Al(OH) 3 + 3H 2 SO 4 Al 2 SO (siarczan(vi) glinu + woda, r. wymiany podwójnej)