Ростислав Лидин - Химия. Полный справочник для подготовки к ЕГЭ

Уравнения важнейших реакций:

Получение : осаждение из раствора щелочами или гидратом аммиака в инертной атмосфере:

Fe 2++ 2OН(разб.) = Fe(OH) 2↓

Fe 2++ 2(NH 3H 2O) = Fe(OH) 2↓ + 2NH 4 +

Метагидроксид железа FeO(OH).Амфотерный гидроксид с преобладанием основных свойств. Светло-коричневый, связи Fe – О и Fe – ОН преимущественно ковалентные.

При нагревании разлагается без плавления. Нерастворим в воде. Осаждается из раствора в виде бурого аморфного полигидрата Fe 2O 3nН 2O, который при выдерживании под разбавленным щелочным раствором или при высушивании переходит в FeO(OH). Реагирует с кислотами, твердыми щелочами. Слабый окислитель и восстановитель. Спекается с Fe(OH) 2. Промежуточный продукт при ржавлении железа. Применяется как основа желтых минеральных красок и эмалей, поглотитель отходящих газов, катализатор в органическом синтезе.

Соединение состава Fe(OH) 3не известно (не получено).

Уравнения важнейших реакций:

Получение : осаждение из раствора солей железа(III) гидрата Fe 2O 3nН 2O и его частичное обезвоживание (см. выше).

В природе – оксидная руда железа лимонит Fe 2O 3nН 2O и минерал гётит FeO(OH).

Феррат калия K 2FeO 4.Оксосоль. Красно-фиолетовый, разлагается при сильном нагревании. Хорошо растворим в концентрированном растворе КОН, реагирует с кипящей водой, неустойчив в кислотной среде. Сильный окислитель. Качественная реакция – образование красного осадка феррата бария. Применяется в синтезе ферритов – промышленно важных двойных оксидов железа (III) и других металлов.

Уравнения важнейших реакций:

Получение : образуется при окислении соединений железа, например метагидроксида FeO(OH), бромной водой, а также при действии сильных окислителей (при спекании) на железо

Fe + 2KOH + 2KNO 3= K 2FeO 4+ 3KNO 2+ H 2O (420 °C)

и электролизе в растворе:

(феррат калия образуется на аноде).

Качественные реакции на ионы Fe 2+и Fe 3+.Обнаружение ионов Fe 2+и Fe 3+в водном растворе проводят с помощью реактивов K 3[Fe(CN) 6] и K 4[Fe(CN) 6] соответственно; в обоих случаях выпадает синий продукт одинакового состава и строения, KFe III[Fe II(CN) 6]. В лаборатории этот осадок называют берлинская лазурь, или турнбуллева синь:

Fe 2++ К ++ [Fe(CN) 6] 3-= KFe III[Fe II(CN) 6]↓

Fe 3++ K ++ [Fe(CN) 6] 4-= KFe III[Fe II(CN) 6]↓

Химические названия исходных реактивов и продукта реакций:

K 3[Fe(CN) 6] – гексацианоферрат (III) калия

K 4[Fe(CN) 6] – гексацианоферрат (II) калия

KFe III[Fe II(CN) 6] – гексацианоферрат (II) железа(III) калия

Кроме того, хорошим реактивом на ионы Fe 3+является тиоцианат-ион NCS -, железо (III) соединяется с ним, и появляется ярко-красная («кровавая») окраска:

Fe 3++ 6NCS– = [Fe(NCS) 6] 3-

Этим реактивом (например, в виде соли KNCS) можно обнаружить даже следы железа (III) в водопроводной воде, если она проходит через железные трубы, покрытые изнутри ржавчиной.

Элементы с металлическими свойствами расположены в IA – VIAгруппах Периодической системы (табл. 7).

Металлами являются также все элементы, расположенные в IБ – VIIIБ-группах ( переходные металлы).

В настоящее время в Периодической системе 92 металла.

Типичнымиметаллами являются s-элементы (элементы IA-группы от Li до Fr, элементы IIA-группы от Mg до Ra). Общая электронная формула их атомов ns 1–2. Для них характерны степени окисления +I и +II соответственно.

Небольшое число электронов (1–2) на внешнем энергетическом уровне атомов типичных металлов предполагает легкую потерю этих электронов и проявление сильных восстановительных свойств, что отражают низкие значения электроотрицательности. Отсюда вытекает ограниченность химических свойств и способов получения типичных металлов.

Характерной особенностью типичных металлов является стремление их атомов образовывать катионы и ионные химические связи с атомами неметаллов. Соединения типичных металлов с неметаллами – это ионные кристаллы «катион металлаанион неметалла», например К +Br -, Са 2+O 2-. Катионы типичных металлов входят также в состав соединений со сложными анионами – гидроксидов и солей, например Mg 2+(OH -) 2, (Li +) 2CO 3 2-.

Металлы А-групп, образующие диагональ амфотерности в Периодической системе Be-Al-Ge-Sb-Po, а также примыкающие к ним металлы (Ga, In, Tl, Sn, Pb, Bi) не проявляют типично металлических свойств. Общая электронная формула их атомов ns 2np 0–4 предполагает большее разнообразие степеней окисления, большую способность удерживать собственные электроны, постепенное понижение их восстановительной способности и появление окислительной способности, особенно в высоких степенях окисления (характерные примеры – соединения Тl III, Pb IV, Bi v). Подобное химическое поведение характерно и для большинства d-элементов, т. е. элементов Б-групп Периодической системы (типичные примеры – амфотерные элементы Cr и Zn).

Это проявление двойственности (амфотерности) свойств, одновременно металлических (основных) и неметаллических, обусловлено характером химической связи. В твердом состоянии соединения нетипичных металлов с неметаллами содержат преимущественно ковалентные связи (но менее прочные, чем связи между неметаллами). В растворе эти связи легко разрываются, а соединения диссоциируют на ионы (полностью или частично). Например, металл галлий состоит из молекул Ga 2, в твердом состоянии хлориды алюминия и ртути(II) AlCl 3и HgCl 2содержат сильно ковалентные связи, но в растворе AlCl 3диссоциирует почти полностью, a HgCl 2– в очень малой степени (да и то на ионы HgCl +и Cl -).

В свободном виде все металлы – твердые вещества, кроме одного – ртути Hg, которая при обычных условиях жидкость. В кристаллах металлов преобладает особый вид связи ( металлическая связь); валентные электроны слабо связаны с конкретным атомом в решетке, и внутри металла существует так называемый электронный газ. Все металлы обладают высокой электропроводимостью (наибольшая y Ag, Cu, Аи, Al, Mg) и теплопроводностью. Встречаются низкоплавкие металлы (цезий Cs с температурой плавления 28,7 °C плавится от тепла руки) и, наоборот, весьма тугоплавкие (вольфрам W плавится лишь при 3387 °C). Отличительным свойством металлов служит их пластичность (ковкость), вследствие чего они могут быть прокатаны в тонкие листы – фольгу (Sn, Al, Au) или вытянуты в проволоку (Cu, Al, Fe), однако встречаются и очень хрупкие металлы (Zn, Sb, Bi).