ЗАНЯТТЯ №21 (6 год

ЗАНЯТТЯ №21 (6 год.)

Тема 33. р-елементи VІА групи. Оксиген та його сполуки

Тема 34. р-елементи VІА групи. Сульфур, Селен, Телур

МЕТА:

§         Пояснювати закономірність зміни атомних радіусів, енергії іонізації, спорідненості до електрона, електронегативності р-елементів із зростанням їх атомного номеру в підгрупі та періоді.

§         Запропонувати можливі ступені окиснення та пояснити хімічну активність простих речовин р-елементів залежно від конфігурації валентних електронів.

§         Трактувати збуджений стан атомів та гібридизацію їх атомних орбіталей і форму молекул на прикладі утворення відповідних сполук.

§         Трактувати підсилення металічних властивостей простих речовин р-елементів у підгрупі та зменшення у періоді із зростанням заряду ядра їх атомів.

§         Пояснювати хімічні властивості простих речовин та сполук р-елементів за допомогою рівнянь хімічних реакцій.

§         Порівняти умови одержання, стійкість та хімічну активність оксидів, гідрогенпохідних, галогенидів, гідроксидів і солей залежно від ступеню окиснення та положення р-елементів у періодичній системі.

§         Аналізувати здатність сполук р-елементів до участі в реакціях комплексоутворення .

§         Пояснювати окисно-відновні та кислотно-основні  властивості сполук р-елементів залежно від ступеня окиснення елементу.

§         Пояснювати методи добування та хімічні властивості полімерних кислот та їх солей.

§         Запропонувати реакції якісного виявлення катіонів і аніонів р-елементів.

§         Запропонувати прості речовини і сполуки р-елементів, які застосовують у фармацевтичному аналізі та медицині.

Професійна орієнтація студентів

Оксиген як органогенний елемент входить до складу клітин організмів. Так, масова частка оксигену в організмі людини більше 63 % . Організм дорослої людини в стані спокою споживає 265 см³ кисню за хвилину. Кисень приймає участь в одному з найважливіших процесів  – диханні, приймає участь  в хімічних і біохімічних процесах, в реакціях окиснення, обміну. Оксиген входить до складу білків, вітамінів, гормонів та ферментів.

Кисень використовується в медицині при лікуванні захворювань, які супроводжуються кисневою недостатністю, при захворюванні дихальних шляхів, при отруєнні. 3 % розчин гідроген пероксиду використовують як кровозупинний та дезинфікуючий засіб.

Масова частка сульфуру в організмі людини складає 0,16 %. Добова потреба дорослого організму – 4,5 г. Сульфур входить до складу білків, амінокислот вітамінів, гормонів. В медицині використовуються: сірка осаджена у вигляді мазей в дерматології; натрій тіосульфат у вигляді 30 %-ного розчину для внутрішньовенних ін’єкцій при отруєннях та алергії; сульфати натрію, магнію як послаблюючі засоби, BaSO₄ – рентгеноконтраст,  ZnSO₄ – в очних краплях.

Селен належить до мікроелементів, необхідних людському організму. Селен впливає на функції статевих залоз, збільшує еластичність тканин.

Сполуки сульфуру, селену і телуру дуже токсичні!

Методика виконання практичної роботи.

Тема 33. р-елементи VІА групи. Оксиген та його сполуки

Прилади і реактиви: штатив з пробірками, KMnO₄ (крист.), MnO₂ (порошок), розчини:H₂O₂ (3%-й), KJ (0,5 н), H₂SO₄ (0,5 н), Pb(NO₃)₃ (0,5 н), крохмальний клейстер,  індикаторний папірець.

Робота 1. Отримання кисню.                                                                                                                

Помістити в пробірку 2-3 мікрошпателі кристалів калій перманганату, закріпити пробірку в штативі вертикально і нагріти на пальнику. Внести в пробірку тліючий сірник і переконатися у виділенні кисню.

Написати рівняння розкладу калій перманганату, враховуючи, що утворюється калій манганат, манган (IV) оксид  та кисень.

Робота 2. Виявлення  гідроген пероксиду.

Налити в пробірку 1 мл 3%-го розчину H₂O₂, додати 1-2 краплі розчину KJ і декілька крапель розчину H₂SO₄, додати 1-2 мл крохмального клейстеру. Спостерігати зміну кольору. Написати рівняння реакції.

Робота 3. Окиснювальні властивості гідроген пероксиду

До 4 крапель розчину Pb(NO₃)₂ долити рівний об’єм розчину Na₂S, нагріти до кипіння. Звернути увагу на колір осаду, що випав. Написати рівняння реакції. Злити розчин з осаду. Долити до осаду 1 мл  3%-го розчину H₂O₂ і нагріти. Як змінюється колір осаду?

Записати рівняння реакції. Яку роль виконує в цій реакції H₂O₂?

Робота 4. Вiдновні властивості гідроген пероксиду

Внести у пробiрку декiлька крапель розчину гідроген пероксиду, пiдкислити його декiлькома краплями розчину сульфатної кислоти i додати краплями розчин калiй перманганату. Вiдмiтити знебарвлення розчину. Написати рiвняння реакцiї, враховуючи, що утворюється сiль мангану (II) i вiльний кисень.

Робота 5. Каталітичний розклад гідроген пероксиду

Налити в пробірку 1-2 мл  3%-го розчину H₂O₂, всипати трошки порошку MnO₂. Газ, що виділяється, перевірити тліючою скібкою. Написати рівняння реакції. Яку роль виконує MnO₂ в цій реакції?

Тема 34. р-елементи VІА групи. Сульфур, Селен, Телур

Прилади і реактиви: штатив з пробірками, шпателі; амоній  пероксодисульфат (кристалічний), магній (порошок), цинк (порошок), мідь (дротинка); розчини: KMnO₄ (0,5н), H₂SO₄ (2н), K₂Cr₂O₇ (0,5н), Na₂S (0,5н), MnSO₄ (0,5н), Pb(NO₃)₂ (0,5н), (NH₄)₂S (0,5н), HNO₃ (2н), Na₂S₂O₃ (0,5н), йодна вода, KI (0,1н), амоній пероксодисульфат (0,5н), AgNO₃ (0,1н),  універсальний індикаторний папір.

Робота 6. Відновні властивості сульфідів.

У дві пробірки внести наступні розчини: в першу – 5 крапель 0,5н розчину калій перманганату і 2 краплі 2н розчину сульфатної кислоти, в другу – стільки ж 0,5н розчину калій біхромату і такої ж кислоти. В кожну з пробірок додати 0,5н розчин натрій сульфіду до зміни забарвлення кожного розчину і його помутніння внаслідок виділення сірки.

Написати відповідні рівняння реакцій, враховуючи, що MnO₄^– – іон переходить в Mn²⁺, а Cr₂O₇^2- – іон в Cr³⁺ – іони.

Робота 7. Отримання малорозчинних сульфідів.

У дві пробірки окремо внести по 3-4 краплі 0,5н розчинів манган (ІІ) сульфату і плюмбум (ІІ) нітрату. В кожну пробірку додати по 2-3 краплі 0,5н розчину амоній сульфіду. Спостерігати випадання осадів манган сульфіду і плюмбум сульфіду. До отриманих розчинів додати по 2-3 краплі 2н розчину нітратної кислоти. Який сульфід розчинився? Чи можливе його утворення в кислому середовищі?

Написати в молекулярному й іонному вигляді рівняння реакцій отримання сульфідів мангану (ІІ) і плюмбуму (ІІ). Вказати їхній колір. Написати рівняння реакції розчинення манган сульфіду в кислоті.

Робота 8.  Взаємодія сульфатної кислоти з металами.

А. Дія розведеної сульфатної кислоти.

У три пробірки внести по 5 – 8 крапель 2н розчину сульфатної кислоти і по 2 – 3 шматочки металів: в першу – цинку, в другу – магнію, в третю – міді. Якщо реакція йде повільно, злегка нагріти пробірки на невеликому полум’ї пальника.

В якому випадку реакція не відбувається? Чому? Написати рівняння реакцій. Який елемент в цих реакціях є окиснювачем?

Б. Дія концентрованої сульфатної кислоти на мідь.

В пробірку помістити 1 – 2 шматки мідної дротинки і долити 5 – 10 крапель концентрованої сульфатної кислоти. Нагріти на невеликому полум’ї пальника. Вологий індикаторний папірець піднести до отвору пробірки. Який газ виділяється?

 Написати рівняння всіх реакцій. Який елемент в сульфатній кислоті є окиснювачем?

В. Дія концентрованої сульфатної кислоти на цинк.

В пробірку помістити 1 мікрошпатель цинкового пилку і налити 5-10 крапель концентрованої сульфатної кислоти. Нагріти на невеликому полум’ї пальника. До газу, який виділяється піднести папірець, змочений розчином плюмбум нітрату. Пояснити появу темної плями на цьому папері.

Написати рівняння реакцій взаємодії концентрованої сульфатної кислоти з цинком з утворенням: а) сірчистого газу; б) сірки; в) сірководню.

Робота 9. Нестійкість тіосульфату в кислому середовищі.

Внести в пробірку 5-6 крапель розчину 0,5н натрій тіосульфату  Na₂S₂O₃ і і 3-4 краплі 2н розчину сульфатної кислоти.

Відзначте випадання сірки. За запахом визначити який газ виділяється? Привести графічну формулу натрій тіосульфату. Написати рівняння реакції взаємодії натрій тіосульфату з сульфатною кислотою. Вказати окиснювач і відновник.

Робота 10.  Відновні властивості тіосульфату натрію.

У дві пробірки внести 5-6 крапель йодної води і додати декілька крапель 0,5н розчину натрій тіосульфату до знебарвлення розчинів.

Написати рівняння реакції, враховуючи, що йод окиснює тіосульфат до тетратіонату Na₂S₄O₆. В який ступінь окиснення при цьому переходить йод?

Робота 11. Окиснювальні властивості пероксодисульфатів.

А. Окиснення калій йодиду.

В пробірку з 0,1н розчином калій йодиду (3-4 краплі) додати стільки ж 0,5н розчину амоній пероксодисульфату. Відзначте зміну забарвлення розчину. Написати рівняння реакцій.

Б. Окиснення хром (ІІІ) сульфату .

В пробірку з 0,5н розчином амоній пероксодисульфату (3-4 краплі) і 2н розчину сульфатної кислоти (2-3 краплі) додати 1-2 краплі 0,1н розчину аргентум нітрату в якості каталізатора., Розчин нагріти на малому полум’ї пальника. В гарячий розчин внести 2-3 кристалики амоній  пероксодисульфату і знову нагріти суміш до зміни забарвлення.

Написати графічну формулу амоній пероксодисульфату, розставити коефіцієнти в рівняння реакції, написавши схему електронного балансу:

Cr₂(SO₄)₃ + (NH₄)₂S₂O₈ + H₂O ® (NH₄)₂Cr₂O₇ + H₂SO₄ + (NH₄)₂SO₄

Програма самопідготовки

Тема 33. р-елементи VІА групи. Оксиген та його сполуки

Загальна характеристика елементів VІА групи. Оксиген. Загальна характеристика, поширення в природі, біологічна роль. Особливості електронної структури молекули кисню, хімічна активність. Молекула кисню як ліганд в оксигемоглобіні. Триоксиген (озон), стереохімія і природа зв’язку. Хімічна активність у порівнянні з діоксигеном, якісна реакція. Значення озонового прошарку для життєдіяльності людини. Класифікація оксигеновмісних сполук та їхні загальні властивості. Бінарні сполуки: оксиди, пероксиди, супероксиди (надпероксиди), озоніди. Сполуки Оксигену з Флуором. Біологічна роль Оксигену, хімічні основи застосування кисню та озону у медицині і фармації.

Тема 34. р-елементи VІА групи. Сульфур, Селен, Телур

Сульфур. Загальна характеристика. Біологічна роль Сульфуру (сульфгідрильні групи і дисульфідні містки в білках). Здатність до утворення гомоланцюгів. Сірка як проста речовина, застосування у медицині. Сполуки Сульфуру з від’ємним ступенем окиснення. Гідрогенсульфід, кислотно-основні та окисно-відновні властивості. Сульфіди металів і неметалів, їхня розчинність у воді та гідроліз. Якісна реакція на сульфід-іон. Полісульфіди, кислотно-основні та окисно-відновні властивості, стійкість.

Сполуки Сульфуру(IV) – оксид, хлорид, оксохлорид, сульфітна кислота, сульфіти та гідрогенсульфіти, їх кислотно-основні та окисно-відновні властивості. Відновлення сульфітів до дитіонатів, властивості дитіонатів. Взаємодія сульфітів із сіркою. Якісна реакція на сульфіт-іон. Властивості тіосульфатів: реакції з кислотами, окисниками (хлором, йодом), катіонами металів, реакції комплексоутворення. Якісна реакція на тіосульфат-іон. Політіонати, особливості їхньої будови. Тіонілхлорид.

Сполуки Сульфуру(VI) – оксид, гексафторид, діоксохлорид, сульфатна кислота, сульфати, кислотно-основні та окисно-відновні властивості. Олеум. Дисульфатна кислота, хлорсульфонова кислота. Пероксосульфати та їхні окисні властивості.

Хімічні основи застосування сполук Сульфуру в медицині, фармації, фармацевтичному аналізі.

Селен і Телур. Загальна характеристика. Кислотно-основні та окисно-відновні властивості сполук. Біологічна роль Селену. Поняття про антиоксиданти.

Зразки тестових завдань та ситуаційних задач.

1. Правильна електронна конфігурація атома Оксигену представлена таким чином:

A. 1s²1p²2s²

B. 1s²2s²2p²

*C. 1s²2s²2p⁴

D. 1s¹2s²2p³

2. Негативний ступінь окислення проявляє Сульфур у сполуці:

A. H₂SO₄.

B. H₂SO₃.

*C. H₂S.

D. S.

3. Молекула кисню має форму:.

A. Вигнуту.

B. Площинну.

*C. Лінійну.

D. Пірамідну.

4. Сульфатна кислота виступає в реакціях:

A. Тільки відновником.

B. І окисником і відновником.

*C. Тільки окисником.

D. Не проявляє окисно – відновних властивостей.

1. Напишіть електронно-графічні формули для атомів та іонів: O, O^2-, O²⁺, S, S^-2, S⁺², S⁺³, S⁺⁴, S⁺⁵, Se, Se^-2, Se⁺⁴, Se+6, Te, Po.

2. Як добувають кисень в промисловості? Назвіть найважливіші способи добування кисню в лабораторії та запишіть відповідні рівняння реакцій.

3. Фізичні властивості кисню. Яка його біологічна роль  та використання у медицині та фармації?

4. Навести приклади взаємодії з киснем чотирьох елементів з утворенням наступних типів оксидів: а) кислотного; б) основного; в) амфотерного; г) несолетворного. Написати їхні графічні формули.

5. Допишіть рівняння реакцій та назвіть продукти: а)P₄+O₂=; б)S+O₂=; в)Fe+O₂=; г)Na+O₂=; д)C₆H₆+O₂=; е)FeO+O₂=; є)PH₃+O₂=; ж)PtF₆+O₂=; з)CH₄+O₂=; и)NH₃+O₂=; і)CaH₂+O₂=.

6.       Намалюйте просторову будову молекули озону та вкажіть його фізичні властивості. Яка його біологічна роль та використання у медицині? Напишіть рівняння таких реакцій та назвіть продукти: а) O₃ + KJ + H₂SO₄ =; б) O₃ + PbS =; в) O₃ + 2H⁺=; г) O₃ + H₂O=; д) O₃ + S + H₂O=; е) O₃ + KI + H₂O; є) O₃ + KOH=.

7.      Внаслідок термічного розкладу 1,2256 г бертолетової солі одержано 344,7 мл кисню (18 °С та 750 мм. рт.ст.). Обчисліть вміст калій хлорату в бертолетовій солі (%). Калій хлорат повністю розкладається за реакцією з виділенням кисню.

8. Кисень переходить в озон в результаті наступної оборотньої реакції:                                   3О₂Û2О₃–288кДж

Як впливає підвищення температури на вихід озону? Як вплине підвищення тиску на вихід озону? Зростає чи зменшується ентропія при переході кисню в озон?

9.      Знайти об’ємну частку (%) озону в повітрі, якщо при пропусканні 100 мл повітря через розчин калій йодиду виділилось 0,267 г йоду.

10.  Охарактеризуйте кислотно – основну та окисно-відновну природу гідроген пероксиду, наведіть приклади відповідних хімічних реакцій. Допишіть реакції та назвіть продукти: а) H₂O₂ + KMnO₄ + H₂SO₄ = ; б) BaO₂ + HBr = ; в) H₂O₂ + FeSO₄ + H₂SO₄ =

11.  Визначте масову частку (%) Н₂О₂ в розчині, якщо при розкладанні з 200 г розчину виділилось 5,6 г кисню.

12.  Вкадіть типи оксидів, що утворяться. Запропонуйте способи одержання оксидів за реакціями:

1)Mg+O₂=;

2)S+O₂=;

3)Cu+O₂=;

4)Fe+O₂=;

5)N₂+O₂= ;

6)Mg(OH)₂ (t)=;

7)Hg(OH)₂ (t)= ;

8)AgOH=;

9) HNO₃ (t)=;

10)H₃BO₃ (t)=;

11) HClO₄+P₂O₅=;

12) HNO₃+P₂O₅=;

13) H₂CO₃=;

14)CaCO₃ (t)=;

15)Pb(NO3)₂ (t)=;

16)Fe₂(SO₄)₃=.

13.  З ряду оксидів виберіть а) основні; б) кислотні; в) амфотерні: Na₂O, MgO, CaO, Al₂O₃, N₂O₅, Cl₂O₇, SO₃, P₂O₅. Допишіть рівняння реакцій та назвіть продукти: а)Na₂O+H₂O=; б)MgO+H₂O=; в)Al₂O₃+H₂O=; г)P₂O₅+H₂O=; д)SO₃+H₂O=; е)Cl₂O₇+H₂O=.

14. В якому ступені окиснення сульфур може бути тільки: а) окиснювачем; б) відновником. Напишіть відповідні електронні формули та наведіть приклади реакцій.

15. назвіть модифікації сірки та зобразіть їх просторову будову. Які зміни проходять при нагрівання сірки? Добудьте сірку за реакцією взаємодії натрію тіосульфату з сульфатною кислотою. Допишіть рівняння реакцій взаємодії сульфуру з Na, Al, Zn, Cu, Fe, H₂, P, C, F, O₂, H₂SO_4(конц), HNO_3(конц), Na₂SO₃ та назвіть продукти:

16. Як класифікують сульфіди за їх хімічною природою? Опишіть характерні хімічні властивості сульфідів кожної з названих груп.

17. Написати рівняння ступінчастої дисоціації сульфідної кислоти. Як буде зміщуватися рівновага при додаванні: а) хлоридної кислоти; б) плюмбум (ІІ) нітрату; в) лугу?

18. Як одержать сірководень у промисловості та лабораторії? Фізичні властивості. Якісні реакції на S^2-.

19. Які сполуки називають пер сульфідами?  Запропонуйте способи їх одержання. Допишіть реакції  та назвіть продукти: а)Na₂S₂ + HCl=; б)Na₂S₂ + SnS=; в)FeS₂ +O₂=; г)Na₂S₂ (t)=.

20. Наведіть формулу сірчистого газу. Фізичні властивості. Який с.о. проявляє тут Сульфур? Запропонуйте реакції його одержання.

21. Охарактеризуйте окисно-відновні властивості сульфітної кислоти та її солей. Складіть рівняння реакцій:а) H₂SO₃ + H₂S = ; б) H₂SO₃ + J₂ + H₂O=; в) H₂SO₃ + H₂O₂ =;г) K₂SO₃ + KClO₃ = ; д) Na₂SO₃ =(t°);

22. Якісні реакції на SO₃^2-.

23. Наведіть приклади сполук, у яких Сульфур має с.о. +2. Фізичні властивості цих сполук.

24. Наведіть приклади сполук, у яких Сульфур має с.о. +6. Зобразіть їх просторову будову. Назвіть модифікації SO₃. Отримайте його за реакцією взаємодії оксиду Сульфуру (IV) з киснем.

25. Фізичні властивості сульфатної кислоти. Запропонуйте способи її добування. Як реагує сульфатна кислота з металами? Напишіть рівняння реакцій кислоти а) розбавленої; б) концентрованої  з магнієм, залізом, міддю. Чи впливає температура на ці перетворення.

26. Дописати рівняння реакцій та підібрати коефіцієнти:

H₂S + HNO_{3 (конц.)} = …

K₂Cr₂O₇ + Na₂S + H₂SO₄ = S + Cr₂(SO₄)₃ + …

Na₂SO₃ + Zn + HCl _(розв.) = S^2- + …

H₂SO₃ + KMnO₄ = Mn²⁺ + …

FeSO₄ + K₂S₂O₈ = Fe³⁺ + …

FeS₂ + O₂ = …

27. Наведіть просторову будову та назвіть наступні кислоти: H₂SO₄, H₂S₂O₇, H₂S₃O₁₀, H₂S₃O₆, H₂S₄O₆.

28. Запропонуйте спосіб одержання хлорсульфонової кислот за реакцією SO3 + HCl=. Зобразіть її просторову будову та охарактеризуйте її фізичні властивості.

29. Добудьте кислоту Каро (пероксомоносульфатну) за реакцією взаємодії хлорсульфонової кислоти з пероксидом водню. Добудьте пероксодисульфатну кислоту за реакцією електролізу сульфатної кислоти або натрію гідросульфату.

30. Якісні реакції на S₂O₃^2- та SO₄^2-.

31. Яка з кислот сильніша: сірководнева чи телуроводнева? Чому?

32. Як змінюються відновні властивості сполук  в ряду: H₂S – H₂Se – H₂Te? Відповідь аргументуйте.

33. Як змінюються кислотні та окиснювальні властивості оксидів в ряду: SO₃ – SeO₃ – TeO₃.

Студент повинен знати:

1. Хімічні властивості р-елементів VIA групи, та властивості їх сполук.

Студент повинен вміти:

1.      Проводити аналіз солей р-елементів VIA групи.

Джерела інформації

а) Основні:

1. Левітін Є.Я., Бризицька А.М., Клюєва Р.Г. Загальна та неорганічна хімія. – Вінниця: Нова книга, 2003. – 464 с.

2. Романова Н.В. Загальна та неорганічна хімія: Підруч. Для студ. вищ. навч. закл. –ВТФ «Перун», 2004. – 480 с. 

3.      Рейтер Л.Г. Степаненко О.М., Басов В.П. Теоретичні розділи загальної хімії: Навчальний посібник. – К.: Каравела, 2003. – 344 с.

4.      Ахметов Н.С. Общая и неорганическая химия. – М.: Высшая шк., 2003. – 743 с.

5. Загальна та неорганічна хімія: У 2-х ч./О.М.Степаненко, Л.Г.Рейтер, В.М.Ледовских, С.В.Іванов. – К.: Пед. Преса, 2002.– Ч. І.– 520 с.

6. Каличак Я.М., Кінжибало В.В., Котур Б.Я. та ін. Хімія. Задачі, вправи, тести: Навчальний посібник. – Львів: Світ, 2001. – 176 с.

7. Державна Фармакопея України / Державне підприємство «Науковий-експертний фармакопейний центр». – 1-е вид. – Харків: РІРЕГ, 2001.– 556 с.

8. www.tdmu.edu.te.ua/education.php.

б) Додаткові:

1.      В. Гомонай, С. Мільович Біонеорганічна хімія. – Ужгород: ВАТ «Патент», 2006. – 200 с.

2.      Телегус В.С., Бодак О.І., Заречнюк О.С., Кінжибало В.В. Основи загальної хімії – За ред. В.С. Телегуса: Підручник – Львів: Світ, 2000 – 424 с.

3.      Ершов Ю.А. Попков А.С. Берлянд А.З. Книжник А.З. Общая химия. Биофизическая химия. Химия биогенных элементов. – М.: Высш. шк., 2000. – 560 с.

 

Автор: к.х.н., асист. Демид А.Є.

 

Обговорено і затверджено на засіданні кафедри

_____     ________2013 р. протокол № ___

 

Переглянуто на засіданні кафедри

_____     ________20__ р. протокол № ___