Химические свойства алюминия олова свинца

Олово и свинец. Их получение, химические свойства и применение. Химические свойства олова и свинца

Олово белый блестящий металл, тяжелый, мягкий и пластичный. конфигурацией внешних электронов атома 5s25р2 . Олово имеет две степени окисления: +2 и +4; Кислород воздуха пассивирует Олово, оставляя на его поверхности пленку SnO2. С водородом олово непосредственно не соединяется; Холодная (0°С) разбавленная азотная кислота действует на Олово по реакции:

4Sn + 10HNO3 = 4Sn(NO3)2 + NH4NO3 + 3H2O.

При нагревании олово реагирует с большинством неметаллов. При этом образуются соединения в степени окисления +4, Например: Олово медленно реагирует c концентрированной соляной кислотой: Получение: для добычи олова в настоящее время используют руды, в которых его содержание равно или немного выше 0,1%. На первом этапе руду обогащают. Таким образом удается повысить содержание олова в руде до 40-70%. Далее проводят обжиг концентрата в кислороде для удаления примесей серы и мышьяка. Затем полученный таким образом оксид SnO2восстанавливают углем или алюминием (цинком) в электропечах:

SnO2 + C = Sn + CO2.

Важное применение олова — лужение железа и получение белой жести, которая используется в консервной промышленности Свинемц — ковкий, сравнительно легкоплавкийметалл серебристо-белого цвета с синеватым отливом. Электронная формула: 5s25p65d106s26p Соли двухвалентного свинца реагируют с щелочами, образуя почти нерастворимый гидроксид свинца:

Pb/+2 + 2OH/- = Pb(OH)2

При избытке щелочи гидроксид растворяется:

Pb(OH)2 + 2OH- = [Pb(OH)4]/2-

Реагирует со щелочами и кислотами:

Pb + 2NaOH + 2H2O = Na2[Pb(OH)4] + H2

Pb + 2HCl = PbCl2 + H2

Металлический Свинец получают окислительным обжигом PbS с последующим восстановлением РbО до сырого Pb и (очисткой) последнего. Окислительный обжиг концентрата ведется в агломерационных ленточных машинах непрерывного действия. При обжиге PbS преобладает реакция:

2PbS + ЗО2 = 2РbО + 2SO2.

Свинец широко применяют в производстве свинцовых аккумуляторов, используют для изготовления заводской аппаратуры, стойкой в агрессивных газах и жидкостях. Свинец сильно поглощает г-лучи и рентгеновские лучи, благодаря чему его применяют как материал для защиты от их действия.

Источник

Теоретическое введение. Алюминий, олово, свинец – элементы главных подгрупп III и IV групп

Алюминий, олово, свинец – элементы главных подгрупп III и IV групп. Относятся к р-металлам.

На внешнем энергетическом уровне у атомов алюминия находится три электрона (3s 2 3p 1 ), поэтому в большинстве соединений он проявляет степень окисления +3.

На воздухе алюминий покрывается очень прочной тончайшей оксидной пленкой, которая определяет его высокую коррозионную стойкость:

При действии на алюминий водных растворов щелочей слой оксида растворяется:

алюминий, лишенный защитной пленки, взаимодействует с водой:

Разбавленные соляная и серная кислоты легко растворяют алюминий, особенно при нагревании. В концентрированных азотной и серной кислотах, а также в сильно разбавленной азотной кислоте алюминий устойчив, так как эти кислоты пассивируют алюминий, упрочняя защитную оксидную пленку на его поверхности.

Алюминий легко растворяется в растворах щелочей с образованием гидроксоалюминатов и водорода:

Гидроксид алюминия Al(OH)₃ получается действием щелочи на раствор соли и, как амфотерный гидроксид, легко растворяется в избытке щелочи с образованием гидроксоалюмината, так и сильных кислотах, давая соли алюминия.

Атомы олова и свинца на внешнем энергетическом уровне имеют по 4 электрона (ns 2 р 2 ). Поэтому характерные степени окисления олова и свинца +2 и +4. Для олова наиболее устойчивыми являются соединения со степенью окисления +4. Поэтому соединения Sn (II) являются восстановителями. Для свинца, наоборот, наиболее типичны соединения со степенью окисления +2. Вследствие этого соединения Pb (IV) проявляют себя как окислители.

В обычных условиях олово устойчиво по отношению к воздуху и воде, свинец на воздухе окисляется, покрываясь синевато-серой пленкой:

В ряду напряжений олово и свинец расположены непосредственно перед водородом. В разбавленных HCl и H₂SO₄ олово растворяется очень медленно с образованием Sn 2+ и выделением водорода, а свинец в этих кислотах почти не растворяется, так как покрывается нерастворимыми продуктами окисления PbCl₂ и PbSO₄. В концентрированной HCl эти металлы растворяются с образованием хлорокомплексов:

Концентрированная H₂SO₄ окисляет олово до Sn(SO₄)₂, а свинец до Pb(HSO₄)₂; Н₂SO₄ при этом восстанавливается до SO₂. Разбавленной HNO₃ олово и свинец окисляются до нитратов М(NO₃)₂, восстанавливая HNO₃ до NO:

Концентрированная HNO₃ переводит олово в оловянную кислоту H₂SnO₃, а свинец – в соль Pb(NO₃)₂, HNO₃ восстанавливается до NO₂.

При нагревании оба металла растворяются в водных растворах щелочей:

Олово и свинец образуют нерастворимые в воде оксиды: SnO, PbO и SnO₂, PbO₂. Этим оксидам соответствуют гидроксиды, обладающие амфотерными свойствами. В гидроксидах олова (II) и свинца (II) преобладают основные свойства, а в гидроксидах олова (IV) и свинца (IV) – кислотные.

Источник

Теоретическое введение. Алюминий, олово, свинец

Алюминий, олово, свинец

Цель работы: изучить химические свойства алюминия и его соединений, а также соединений олова и свинца.

Задание: получить гидроксиды Al, Sn (II), Pb (II) и убедиться на опытах, что они имеют амфотерный характер; что соединения Sn (II) проявляют свойства восстановителей, а соединения Pb (IV) – окислителей. Выполнить требования к результатам опытов, оформить отчет, решить задачу.

Алюминий, олово, свинец – элементы главных подгрупп III и IV групп. Относятся к р-металлам.

На внешнем энергетическом уровне у атомов алюминия находится три электрона (3s 2 3p 1 ), поэтому в большинстве соединений он проявляет степень окисления +3.

На воздухе алюминий покрывается очень прочной тончайшей оксидной пленкой, которая определяет его высокую коррозионную стойкость:

При действии на алюминий водных растворов щелочей слой оксида растворяется:

алюминий, лишенный защитной пленки, взаимодействует с водой:

Разбавленные соляная и серная кислоты легко растворяют алюминий, особенно при нагревании. В концентрированных азотной и серной кислотах, а также в сильно разбавленной азотной кислоте алюминий устойчив, так как эти кислоты пассивируют алюминий, упрочняя защитную оксидную пленку на его поверхности.

Алюминий легко растворяется в растворах щелочей с образованием гидроксоалюминатов и водорода:

Гидроксид алюминия Al(OH)₃ получается действием щелочи на раствор соли и, как амфотерный гидроксид, легко растворяется в избытке щелочи с образованием гидроксоалюмината, так и сильных кислотах, давая соли алюминия.

Атомы олова и свинца на внешнем энергетическом уровне имеют по 4 электрона (ns 2 р 2 ). Поэтому характерные степени окисления олова и свинца +2 и +4. Для олова наиболее устойчивыми являются соединения со степенью окисления +4. Поэтому соединения Sn (II) являются восстановителями. Для свинца, наоборот, наиболее типичны соединения со степенью окисления +2. Вследствие этого соединения Pb (IV) проявляют себя как окислители.

В обычных условиях олово устойчиво по отношению к воздуху и воде, свинец на воздухе окисляется, покрываясь синевато-серой пленкой:

В ряду напряжений олово и свинец расположены непосредственно перед водородом. В разбавленных HCl и H₂SO₄ олово растворяется очень медленно с образованием Sn 2+ и выделением водорода, а свинец в этих кислотах почти не растворяется, так как покрывается нерастворимыми продуктами окисления PbCl₂ и PbSO₄. В концентрированной HCl эти металлы растворяются с образованием хлорокомплексов:

Концентрированная H₂SO₄ окисляет олово до Sn(SO₄)₂, а свинец до Pb(HSO₄)₂; Н₂SO₄ при этом восстанавливается до SO₂. Разбавленной HNO₃ олово и свинец окисляются до нитратов М(NO₃)₂, восстанавливая HNO₃ до NO:

Концентрированная HNO₃ переводит олово в оловянную кислоту H₂SnO₃, а свинец – в соль Pb(NO₃)₂, HNO₃ восстанавливается до NO₂.

При нагревании оба металла растворяются в водных растворах щелочей:

Олово и свинец образуют нерастворимые в воде оксиды: SnO, PbO и SnO₂, PbO₂. Этим оксидам соответствуют гидроксиды, обладающие амфотерными свойствами. В гидроксидах олова (II) и свинца (II) преобладают основные свойства, а в гидроксидах олова (IV) и свинца (IV) – кислотные.

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Источник

Лабораторная работа 18 Алюминий, олово, свинец

Цель работы: изучить химические свойства алюминия и его соединений, а также соединений олова и свинца.

Задание: получить гидроксиды Al, Sn (II), Pb (II) и убедиться на опытах, что они имеют амфотерный характер; что соединения Sn (II) проявляют свойства восстановителей, а соединения Pb (IV) – окислителей. Выполнить требования к результатам опытов, оформить отчет, решить задачу.

Теоретическое введение

Алюминий, олово, свинец – элементы главных подгрупп III и IV групп. Относятся к р-металлам.

На внешнем энергетическом уровне у атомов алюминия находится три электрона (3s 2 p 1 ), поэтому в большинстве соединений он проявляет степень окисления +3.

На воздухе алюминий покрывается очень прочной тончайшей оксидной пленкой, которая определяет его высокую коррозионную стойкость:

Стандартный электродный потенциал алюминия равен –1,662 В. Несмотря на столь большое отрицательное его значение, алюминий, вследствие образования на его поверхности защитной оксидной пленки, не вытесняет водород из воды. Однако амальгамированный алюминий, на котором не образуется плотного слоя оксида, энергично взаимодействует с водой с вытеснением водорода.

Разбавленные соляная и серная кислоты легко растворяют алюминий, особенно при нагревании. В концентрированных азотной и серной кислотах, а также в сильно разбавленной азотной кислоте алюминий устойчив, так как эти кислоты пассивируют алюминий, упрочняя защитную оксидную пленку на его поверхности.

При действии на алюминий водных растворов щелочей слой оксида растворяется:

Алюминий, лишенный защитной пленки, взаимодействует с водой:

Al + 6H₂O = 2Al(OH)₃ + 3Н₂

Образующийся гидроксид алюминия реагирует с избытком щелочи, образуя гидроксоалюминат:

Суммарное уравнение реакции имеет вид:

Гидроксид алюминия Al(OН)₃ получается действием щелочи на раствор соли и, как амфотерный гидроксид, легко растворяется в избытке щелочи и кислотах.

Атомы олова и свинца на внешнем энергетическом уровне имеют по 4 электрона (ns 2 р 2 ). Поэтому характерные степени окисления олова и свинца +2 и +4. Для олова наиболее устойчивыми являются соединения со степенью окисления +4. Поэтому соединения Sn (II) являются восстановителями. Для свинца, наоборот, наиболее типичны соединения со степенью окисления +2. Вследствие этого соединения Pb (IV) проявляют себя как окислители.

В ряду напряжений олово и свинец расположены непосредственно перед водородом. В разбавленных HCl и H₂SO₄ олово растворяется очень медленно с образованием Sn 2+ и выделением водорода, а свинец в этих кислотах почти не растворяется, так как покрывается нерастворимыми продуктами окисления PbCl₂ и PbSO₄. В концентрированной HCl эти металлы растворяются с образованием хлорокомплексов:

КонцентрированнаяH₂SO₄ окисляет олово в Sn(SO₄)₂, а свинец в Pb(HSO₄)₂; Н₂SO₄ при этом восстанавливается в SO₂. Разбавленной HNO₃ олово и свинец окисляются в нитраты М(NO₃)₂, восстанавливая HNO₃ в NO. Концентрированная HNO₃ переводит олово в оловянную кислоту H₂SnO₃, а свинец – в соль Pb(NO₃)₂, HNO₃ восстанавливается до NO₂. При нагревании оба металла растворяются в водных растворах щелочей:

Олово и свинец образуют нерастворимые в воде оксиды: SnO, PbO и SnO₂, PbO₂. Этим оксидам соответствуют гидроксиды, обладающие амфотерными свойствами. В гидроксидах олова (II) и свинца (II) преобладают основные свойства, а в гидроксидах олова (IV) и свинца (IV) – кислотные.

Источник

Работа 6. ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА р-ЭЛЕМЕНТОВ (Al, Sn, Pb)

Цель работы — ознакомление со свойствами р-элементов и их соединений.

Атомы р-элементов на внешнем электронном уровне имеют

следующее расположение электронов: Al[He]3s 2 3p 1 , Sn[Kr]5s 2 5p 2 , Pb[Xe]6s 2 6p 2 .

Алюминий — мягкий, пластичный серебристо-белый металл. На воздухе покрывается тончайшей пленкой оксида Аl 2 О 3 , которая защищает его от дальнейшего окисления. Алюминий, лишенный защитной пленки, активно реагирует с водой:

2Al + 3H 2 O → Al 2 O 3 + 3H 2 ↑

Алюминий растворим в соляной и разбавленной серной кислотах:

2Al + 6НС1 → 2AlС1 3 + 3Н 2 ↑ 2Al + 3Н 2 SO 4 → Аl 2 (SO 4 ) 3 + 3Н 2 ↑

Разбавленную азотную кислоту он восстанавливает до N 2 O и частично до NH + 4 :

8Al + 30HNO 3(pазб) → 8Al(NO 3 ) 3 + 3N 2 O↑ + 15H 2 O

Концентрированная азотная кислота пассивирует алюминий, не давая разрушаться оксидному слою. Чистый алюминий в холодной азотной кислоте не растворяется, поэтому ее обычно транспортируют в алюминиевой таре.

Алюминий растворяется в щелочах, образуя гидроксосоли — метаалюминаты, которые при нагревании теряют воду:

2Аl + 2NaOH + 6H 2 O → 2Na [Al (OH) 4 ] + 3Н 2 ↑

Na[Al(OH) 4 ] →NaAlO 2 + 2H 2 O

Оксид и гидроксид алюминия амфотерны с преобладанием основных свойств:

Al(OH) 3 + 3HCl → AlCl 3 + 3H 2 O

Al(OH) 3 + NaOH → Na[Al(OH) 4 ]

Соли алюминия, образованные сильными кислотами, в водных растворах сильно гидролизованы и имеют кислую реакцию:

AlCl 3 + H 2 O Al(OH)Cl 2 + HCl

Соли слабых кислот (Al 2 S 3 , Al 2 (CO 3 ) 3 и др.) в водных растворах необратимо гидролизуются, их нельзя получить в водной среде реакцией обмена:

Al 2 (CO 3 ) 3 + 3H 2 O → 2Al(OH) 3 ↓ + 3CO 2 ↑

Алюминий является сильным восстановителем:

10Al + 6KMnO 4 + 24H 2 SO 4 →

→ 5Al 2 (SO 4 ) 3 + 6MnSO 4 + 3K 2 SO 4 + 24H 2 O

Алюминий способен к комплексообразованию, его координационное число обычно равно 4 или 6 (тетраэдрическое и октаэдрическое расположение лигандов): [Al(OH) 4 ] − ; [Al(OH) 6 ] 3− ; [Al(H 2 O) 6 ] 3+ .

Олово и свинец — легкоплавкие (T пл.Sn = 232 °C, T пл.Pb = 327 °C), мягкие металлы серебристо-белого (олова) и голубоватого (свинец) цвета.

Оба металла проявляют стабильные степени окисления +2 и +4. В виде простых веществ олово и свинец химически устойчивы, что обусловлено образованием на их поверхности защитных пленок оксидов и солей.

В мягкой воде при свободном доступе CO 2 и O 2 свинец постепенно растворяется вследствие образования растворимых гидрокарбонатов свинца:

2Pb + O 2 + 2H 2 O + 4CO 2 → 2Pb(HCO 3 ) 2

В соляной кислоте Sn и Pb окисляются до Sn 2+ и Pb 2+ . Со свинцом эта реакция идет только в концентрированной кислоте при нагревании, так как PbCl 2 в холодной кислоте малорастворим:

Sn + 2HCl → SnCl 2 + H 2 ↑

Pb + 3HCl (конц) → H[PbCl 3 ] + H 2 ↑

В разбавленной серной кислоте олово медленно растворяется,

а свинец практически не растворяется вследствие образования пленки малорастворимой соли PbSO 4 .

В концентрированной серной кислоте (70 %) при нагревании оба металла растворяются:

Sn + 4H 2 SO 4(конц) → Sn(SO 4 ) 2 + 2SO 2 ↑+ 4H 2 O

Pb + 3H 2 SO 4(конц) → Pb(HSO 4 ) 2 + SO 2 ↑+ 2H 2 O

В концентрированной азотной кислоте свинец растворяется с образованием соли — нитрата, а у олова проявляются неметаллические свойства — образуется метаоловянная кислота:

Sn + 4HNO 3(конц) → H 2 SnO 3 ↓ + 4NO 2 ↑ + H 2 O

Pb + 4HNO 3(конц) → Pb(NO 3 ) 2 + 2NO 2 ↑ + 2H 2 O

Олово и свинец с кислородом образует два типа оксидов SnO, PbO и SnO 2 , PbO 2 . В воде оксиды почти нерастворимы, поэтому их гидроксиды получают действием щелочей на растворы солей:

SnCl 2 + 2NaOH → 2NaCl + Sn(OH) 2 ↓

PbSO 4 + 2NaOH →2NaNO 3 + Pb(OH) 2 ↓

Sn(SO 4 ) 2 + 4NaOH → 2Na 2 SO 4 + Sn(OH) 4 ↓

В избытке раствора щелочи осадки гидроксидов растворяются вследствие их амфотерности:

Sn(OH) 2 + 2NaOH → Na 2 [Sn(OH) 4 ]

тетрагидроксостаннат (II) натрия

Pb(OH) 2 + 2NaOH → Na 2 [Pb(OH) 4 ]

тетрагидроксоплюмбат (II) натрия

Sn(OH) 4 + 2NaOH → Na 2 [Sn(OH) 6 ]

гексагидроксостаннат (IV) натрия

Помимо желтого монооксида PbO и темно-коричневого диоксида PbO 2 свинец образует также ярко-красный Pb 3 O 4 (сурик), который можно рассматривать как свинцовую соль ортосвинцовой кислоты Pb II 2 Pb IV O 4 .

Соли Sn (II) проявляют восстановительные свойства:

SnCl 2 + 2FeCl 3 → SnCl 4 + 2FeCl 2

SnCl 2 + 2FeCl 3 + 2HCl → H 2 [SnCl 6 ] + 2FeCl 2

Свинец (IV) является сильным окислителем:

2KI + PbO 2 + 2H 2 SO 4 → I 2 + PbSO 4 + K 2 SO 4 + 2H 2 O

В водных растворах соли олова и свинца подвергаются гидролизу по 1-й ступени с образованием основных солей:

SnCl 2 + H 2 O Sn(OH)Cl↓ + HCl

Pb(NO 3 ) 2 + H 2 O Pb(OH)NO 3 ↓ + HNO 3

Опыт 1. Взаимодействие алюминия с кислотами

Поместите в две пробирки стержни из алюминия, в одну пробирку добавьте раствор соляной кислоты HCl, в другую — раствор серной кислоты H 2 SО 4 (примерно 1/4 объема пробирки). Реакция начинается не сразу, так как сначала разрушается оксидная пленка и только после этого наблюдается выделение водорода. Напишите уравнения реакций. Также напишите реакцию взаимодействия алюминия с разбавленной азотной кислотой. Объясните, будет ли раство-

ряться алюминий в концентрированных НNО 3 и H 2 SO 4 кислотах?

Опыт 2. Взаимодействие алюминия со щелочами

Поместите в пробирку стержень из алюминия, добавьте раствор гидроксида натрия NaOH. Сначала реакция задерживается изза растворения оксидной пленки, а затем протекает бурно с выделением водорода и образованием алюмината натрия. Напишите

Опыт 3. Взаимодействие алюминия с солями меди (II)

Поместите в три пробирки стержни из алюминия, в первую пробирку прилейте раствор CuCl 2 , во вторую — CuSO 4 , в третью —

Cu(NO 3 ) 2 . В первых двух случаях алюминий будет вытеснять медь из раствора, а из раствора нитрата медь выделяться не будет. Объясните происходящие процессы. Отметьте цвет выделяющейся меди

и напишите уравнения реакций.

Опыт 4. Получение гидроксида алюминия и изучение его свойств

В две ячейки капельного планшета последовательно внесите по одной капле раствора соли алюминия, к каждой капле добавьте по одной капле раствора NaOH. Обратите внимание на выпадение осадка и его характер. Далее в первую ячейку добавьте две капли раствора кислоты; во вторую — еще две капли раствора щелочи. Что происходит с осадками? Напишите уравнения реакций, укажите химический характер гидроксида алюминия. В виде каких ионов существует алюминий в водных растворах при рН 7?

К полученному раствору алюмината натрия добавьте несколько кристалликов хлорида аммония NH 4 Cl. Обратите внимание на

выпадение осадка. Напишите уравнение реакции.

Опыт 5. Получение гидроксида олова (II) и изучение его свойств

В две ячейки капельного планшета последовательно внесите по одной капле раствора соли олова, к каждой капле добавьте по одной капле раствора NaOH. Обратите внимание на выпадение осадка и его характер. Далее в первую ячейку добавьте две капли раствора кислоты; во вторую — еще две капли раствора щелочи. Что происходит с осадками? Напишите уравнения реакций, укажите

химический характер гидроксида олова (II).

Опыт 6. Получение и свойства гидроксида свинца (II)

В две ячейки капельного планшета последовательно внесите по одной капле раствора ацетата свинца Pb(CH 3 COO) 2 , к каждой капле добавьте по одной капле раствора NaOH. Обратите внимание на выпадение осадка. Далее в первую ячейку добавьте две капли раствора уксусной кислоты; во вторую — еще две капли раствора щелочи. Что происходит с осадками? Напишите уравнения реакций, укажите химический характер гидроксида свинца.

Объясните, почему нужно добавлять именно уксусную кислоту, а не серную. Что произойдет с осадком Pb(OH) 2 , если добавить H 2 SO 4 ?

Опыт 7. Характерная реакция на ион Pb 2+

В ячейку капельного планшета внесите одну каплю раствора Pb(CH 3 COO) 2 и добавьте одну каплю раствора иодида калия KI. Выпадает осадок желтого цвета. Напишите уравнение реакции. Что происходит с осадком PbI 2 при нагревании и последующем охлаждении раствора?

Вопросы для подготовки и защиты лабораторной работы

1. Объясните различное действие избытка гидроксида аммония

и гидроксида натрия на раствор сульфата алюминия. Напишите уравнения реакций.

2. Чем объясняется тот факт, что алюминий не вытесняет водород из воды, но легко вытесняет его из раствора щелочи?

3. В растворе находятся ионы Sn 2+ и Pb 2+ . Как их можно разделить? Составьте уравнения реакций.

4. С помощью каких реакций можно осуществить следующие превращения:

а) Al → K[Al(OH) 4 ] → Al(OH) 3 →AlCl 3 → NaAlO 2 → Na[Al(OH) 4 ];

б) Pb → PbS → PbSO 4 → Pb(OH) 2 → Na 2 [Pb(OH) 4 ].

5. Какую массу раствора гидроксида натрия (массовая доля 20 %) нужно добавить к раствору хлорида олова (II), содержащего 9,48 г SnCl 2 , чтобы полностью растворить первоначально выпавший осадок?

6. В каких реактивах и при каких условиях можно растворить сплав алюминия и олова? Напишите уравнения реакций.

7. При взаимодействии сурика Pb II 2 Pb IV O 4 с избытком азотной

кислоты образуется твердый оксид свинца (IV) в количестве 0,05 моль, а катионы свинца (II) переходят в раствор. Определите количество молей и массу свинца (II) в растворе.

Источник