Сульфид мышьяка с азотной кислотой концентрированной уравнение

Составить уравнения: Сульфид мышьяка + азотная кислота = мышьяковая кислота + сернистый газ + диоксид азота + вода. Определите окислитель и восстановитель

Ваш ответ

решение вопроса

Примеры сложных окислительно-восстановительных реакций

а) ОВР с тремя атомами, которые меняют степень окисления

Разнообразие окислительно-восстановительных процессов не ограничивается только приведенными выше примерами. В некоторых реакциях степень окисления меняют сразу три и даже более атомов. Рассмотрим такой случай ОВР на примере взаимодействия сульфида мышьяка (III) и концентрированной азотной кислоты.

Расставим степени окисления:

+3 -2 +1 +5 –2 +1 +5 -2 +1 +6 -2 +4 -2 +1 -2

После определения степеней окисления выявляем, что окислителем является азот в составе азотной кислоты, а восстановители – это мышьяк и сера в составе сульфида мышьяка. Следует отметить, что сульфид мышьяка – это бинарное соединение, в котором атом As +3 проявляет амфотерные свойства (атом мышьяка в степени окисления +5 обладает кислотными свойствами). Поэтому сера, как и в любом сульфиде, проявляет степень окисления –2.

Составление реакции окисления начинаем с записи сульфида мышьяка в виде молекулы, потому что это твердое вещество и неэлектролит. Продукты полуреакции также запишем в виде молекул (азотная кислота – концентрированная). В сульфиде мышьяка три атома серы и два атома мышьяка, поэтому перед серной кислотой ставим коэффициент 3, а перед ортомышьяковой кислотой – коэффициент 2. Схема полуреакции:

Количество электронов, которое отдают оба восстановителя, записывается суммарно одним числом. Одна сера отдает восемь электронов, а мышьяк – два. Общее количество электронов = 3 ∙ 8е + 2 ∙ 2е = 28е.

В этой схеме левая часть не содержит атомов водорода и кислорода, поэтому недостающие атомы берем из молекул воды, поскольку она является продуктом реакции:

Полуреакция восстановления имеет следующий вид:

На основании двух полуреакций составим электронно-ионный баланс:

Исходя из полученного баланса, расставляем коэффициенты в уравнение:

б) ОВР с неизвестным продуктами реакции

Зачастую, при выполнении домашних и контрольных заданий по теме ОВР у студентов возникают трудности по составлению неизвестной правой части уравнения реакции. Рассмотрим на примере:

Пример 18.Уравнять ОВР методом электронного баланса. Определить продукты реакции: Bi(OH)₃ + Cl₂ + NaOH = NaBiO₃ + …

Определяем степени окисления в исходных веществах и продуктах реакции.

+3 -2 +1 0 +1 -2 +1 +1 +5 -2

Определив степени окисления известных участников реакции, можно сделать вывод, что висмут +3, является восстановителем, а хлор, следовательно, окислителем (см. п. 3.1).

Окислитель является простым веществом, полуреакция восстановления в данном случае:

Реакция окисления составляется с использованием молекулы гидроксида висмута, который переходит в висмутат-ион:

Bi(OH)₃ – 2e → BiO₃ — , в щелочной среде восстановитель берет кислород из гидроксогрупп с образованием воды по следующей схеме:

На основании двух полуреакций составим электронно-ионный баланс:

После составления баланса, можно дописать продукты реакции:

Полученный в ходе реакции восстановления хлорид-ион не может существовать самостоятельно. Поэтому он присоединяет находящиеся в избытке катионы натрия. Расставляем коэффициенты в уравнение реакции.

Подсчет количества атомов в левой и правой частях уравнения дает следующие результаты: Bi: 1=1; Cl: 2=2; Na: 3=3; H: 6=6; O: 6=6.

Равенство количества атомов говорит о том, что уравнение дописано полностью, а коэффициенты расставлены правильно.

Контрольные вопросы и задания

1. Определите степени окисления атомов в окислительно-восстановительных реакциях (ОВР), составьте электронные балансы, и уравняйте реакции:

2. Какие типы окислительно-восстановительных реакций существуют? Определите степени окисления атомов, с помощью электронного баланса уравняйте в ОВР и укажите тип реакции:

3. Какую роль в ОВР выполняют восстановители? Назовите наиболее важные восстановители.

4. Какую роль в ОВР выполняют окислители? Назовите наиболее важные окислители.

5. Что такое окислительно-восстановительная двойственность? Рассмотрите на примере сернистой кислоты:

6. Из приведенных ниже веществ выберите типичные окислители. Докажите их свойства с помощью уравнения реакции.

7. Из приведенных ниже веществ выберите типичные восстановители. Докажите их свойства с помощью уравнения реакции.

8. Из приведенных ниже веществ выберите соединение способное проявлять окислительно-восстановительную двойственность. Докажите его свойства с помощью уравнения реакции.

Заключение

Современная химия представляет собой разветвленную область знаний о составе и строении веществ. Познания в области физико-химических свойств простых и сложных веществ помогают в дальнейшем специалистам при разработке и внедрении технологий, сводящих к минимуму вред окружающей среде. Многие сегодняшние экологические проблемы обусловлены производством различных химических веществ и отсутствием современных методов очистки отходящих газов и промышленных вод.

Изучение свойств представителей классов неорганических соединений позволяет в дальнейшем избежать ошибок при обращении с ними. Так, известно, что нельзя воду добавлять к концентрированной серной кислоте, так как реакция протекает с выделением большого количества теплоты и возможно разбрызгивание кислоты и, как следствие, ожоги кожных покровов и что еще хуже — глаз.

Чтобы химические соединения адекватно прочитывались, химиками различных стран ведется поиск номенклатурных правил, максимально отражающих состав и свойства соединений. Химическая номенклатура складывается из формул и названий. Переход от химических формул к названиям и (наоборот) определяется системой номенклатурных правил.

Номенклатурные правила ИЮПАК по составлению названий в различных странах адаптированы к традициям национального языка, так чтобы каждое название возможно легче произносилось и записывалось. В английском варианте правил ИЮПАК названия веществ строятся «по ходу формул», например , H₂S — водорода сульфид , NaCl- натрия хлорид. Однако для русского языка больше подходит французский вариант номенклатуры с «обратным» чтением формул. В названиях на первом месте, как мы видели, должно стоять название электроотрицательной составляющей в именительном падеже, а на втором – обозначение электроположительной составляющей в родительном падеже.

Для ограниченного числа распространенных кислот и их солей правила ИЮПАК рекомендуют использование традиционных названий, например, H₂SO₄— серная кислота, Na₂SO₄ — сульфат натрия. В учебном пособии более широко использованы традиционные названия основных классов неорганических соединений, что связано с необходимостью адаптации студентов I курса нехимических специальностей к вузовской программе по химии.

Дата добавления: 2019-04-03 ; просмотров: 10058 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Химические свойства мышьяка

Мышьяк является неметаллом, образует соединения, подобные по его химическим свойствам. Однако, наряду с неметаллическими свойствами, мышьяк проявляет и металлические. На воздухе при обычных условиях мышьяк слегка окисляется с поверхности. Ни в воде, ни в органических растворителях мышьяк и его аналоги нерастворимы.

Мышьяк химически активен. На воздухе при нормальной температуре даже компактный (плавленый) металлический мышьяк легко окисляется, при нагревании порошкообразный мышьяк воспламеняется и горит голубым пламенем с образованием оксида As₂O₃. Известен также термически менее устойчивый нелетучий оксид As₂O₅.

При нагревании (в отсутствие воздуха) As возгоняется (температура возгонки 615 о С). Пар состоит из молекул As₄ с ничтожной (порядка 0,03%) примесью молекул As₂.

Мышьяк относится к группе элементов окислителей-восстановителей. При действии сильных восстановителей он проявляет окислительные свойства. Так, при действии металлов и водорода в момент выделения он способен давать соответствующие металлические и водородистые соединения:

При действии сильных окислителей мышьяк переходит в трех- или пятивалентное состояние. Например, при накаливании на воздухе мышьяк, окисляясь кислородом, сгорает и образует белый дым – оксид мышьяка (III) As₂O₃:

Устойчивые формы оксида мышьяка в газовой фазе – сесквиоксид (мышьяковистый ангидрид) As₂O₃ и его димер As₄O₆. До 300 о С основная форма в газовой фазе – димер, выше этой температуры он заметно диссоциирован, а при температурах выше 1800 о С газообразный оксид состоит практически из мономерных молекул As₂O₃.

Газообразная смесь As₄O₆ и As₂O₃ образуется при горении As в кислороде, при окислительном обжиге сульфидных минералов As, например арсенопирита, руд цветных металлов и полимерных руд.

При конденсации пара As₂O₃ (As₄O₆) выше 310 о С образуется стекловидная форма As₂O₃. При конденсации пара ниже 310 о С образуется бесцветная поликристаллическая кубическая модификация арсенолит. Все формы As₂O₃ хорошо растворимы в кислотах и щелочах.

Оксид As(V) (мышьяковый ангидрид) As₂O₅ – бесцветные кристаллы ромбической сингонии. При нагревании As₂O₅ диссоциирует на As₄O₆ (газ) и О₂. Получают As₂O₅ обезвоживанием концентрированных растворов H₃AsO₄ с последующим прокаливанием образующихся гидратов.

Известен оксид As₂O₄, получаемый спеканием As₂O₃ и As₂O₅ при 280 о С в присутствии паров воды. Известен также газообразный монооксид AsO, образующийся при электрическом разряде в парах триоксида As при пониженном давлении.

При растворении в воде As₂O₅ образует существующие только в растворе ортомышьяковистую H₃AsO₃, или As(OH)₃, и метамышьяковистую HAsO₂, или AsO(OH), кислоты, обладающие амфотерными, преимущественно кислыми, свойствами.

По отношению к кислотам мышьяк ведет себя следующим образом:

— с соляной кислотой мышьяк не реагирует, но в присутствии кислорода образуется трихлорид мышьяка AsCl₃:

— разбавленная азотная кислота при нагревании окисляет мышьяк до ортомышьяковистой кислоты H₃AsO₃, а концентрированная азотная кислота – до ортомышьякой кислоты H₃AsO₄:

Ортомышьяковая кислота (мышьяковая кислота) H₃AsO₄*0.5H₂O – бесцветные кристаллы; температура плавления – 36 о С (с разложением); растворима в воде (88% по массе при 20 о С); гигроскопична; в водных растворах – трехосновная кислота; при нагревании около 100 о С теряет воду, превращаясь в пиромышьяковую кислоту H₄As₅O₇, при более высоких температурах переходит в метамышьяковую кислоту HAsO₃. Получают окислением As или As₂O₃ концентрированной HNO₃. Она легкорастворимая в воде и по силе приблизительно равна фосфорной.

Окислительные свойства мышьяковой кислоты заметно проявляются лишь в кислой среде. Мышьяковая кислота способна окислить HI до I₂ по обратимым реакциям:

Ортомышьяковистая кислота (мышьяковистая кислота) H₃AsO₃ существует только в водном растворе; слабая кислота; получают растворением As₂O₃ в воде; промежуточный продукт при получении арсенитов (III) и других соединений.

— концентрированная серная кислота реагирует с мышьяком по следующему уравнению c образованием ортомышьяковистой кислоты:

— растворы щелочей в отсутствие кислорода с мышьяком не реагируют. При кипячении мышьяка со щелочами он окисляется в соли мышьяковистой кислоты H₃AsO₃. При сплавлении со щелочами образуется арсин (мышьяковистый водород) AsH₃ и арсенаты (III). Применяют AsH₃

для легирования полупроводниковых материалов мышьяком, для получения As высокой чистоты.

Известны неустойчивые высшие арсины: диарсин As₂H₄, разлагается уже при -100 о С; триарсин As₃H₅.

Металлический мышьяк легко взаимодействует с галогенами, давая летучие галогениды AsHal₃:

AsCl₃ – бесцветная маслянистая жидкость, дымящаяся на воздухе, при застывании образует кристаллы с перламутровым блеском.

C F₂ образует также и AsF₅ — пентафторид – бесцветный газ, растворимый в воде и растворах щелочей (с небольшим количеством тепла), в диэтиловом эфире, этаноле и бензоле.

Порошкообразный мышьяк самовоспламеняется в среде F₂ и Cl₂.

С S, Se и Te мышьяк образует соответствующие халькогениды:

сульфиды — As₂S₅, As₂S₃ ( в природе – минерал аурипигмент), As₄S₄ (минерал реальгар) и As₄S₃ (минерал диморфит); селениды – As₂Se₃ и As₄Se₄; теллурид – As₂Te₃. Халькогениды мышьяка устойчивы на воздухе, не растворимы в воде, хорошо растворимы в растворах щелочей, при нагревании – в HNO₃. Обладают полупроводниковыми свойствами, прозрачны в ИК области спектра.

С большинством металлов дает металлические соединения – арсениды. Галлия арсенид и индия арсенид – важные полупроводниковые соединения.

Известны многочисленные мышьякорганические соединения. Мышьякорганические соединения содержат связь As-C. Иногда к мышьякорганическим соединениям относят все органические соединения, содержащие As, например эфиры мышьяковистой кислоты (RO)₃As и мышьяковой кислоты (RO)₃AsO. Наиболее многочисленная группа мышьякорганических соединений – производные As с координационным числом 3. К ней относятся органоарсины R_nAsH_3-n, тетраорганодиарсины R₂As-AsR₂, циклические и линейные полиарганоарсины (RAs)_n, а также органоарсонистые и диарганоарсинистые кислоты и их производные R_nAsX_3-n (X= OH, SH, Hal, OR’, NR₂’ и др.). Большинство мышьякорганических соединений – жидкости, полиорганоарсины и органические кислоты As – твердые вещества, CH₃AsH₂ и CF₃AsH₂ – газы. Эти соединения, как правило, растворимы в органических растворителях, ограничено растворимы в воде, в отсутствие кислорода и влаги сравнительно устойчивы. Некоторые тетраорганодиарсины на воздухе воспламеняются.

источники:

http://helpiks.org/9-61722.html

http://for-engineer.info/general/ximicheskie-svojstva-myshyaka.html