Взаимодействие свинца с водой

Свин е ц (лат. Plumbum), Pb, химический элемент IV группы периодической системы Менделеева; атомный номер 82, атомная масса 207,2. Свинец — тяжёлый металл голубовато-серого цвета, очень пластичный, мягкий (режется ножом, царапается ногтем). Природный свинец состоит из 5 стабильных изотопов с массовыми числами 202 (следы), 204 (1,5%), 206 (23,6%), 207 (22,6%), 208 (52,3%). Последние три изотопа — конечные продукты радиоактивных превращений 238 U, 235 U и 232 Th (см. Радиоактивные ряды). При ядерных реакциях образуются многочисленные радиоактивные изотопы свинца. Историческая справка. Свинец был известен за 6—7 тыс. лет до н. э. народам Месопотамии, Египта и других стран древнего мира. Он служил для изготовления статуй, предметов домашнего обихода, табличек для письма. Римляне пользовались свинцовыми трубами для водопроводов. Алхимики называли свинец сатурном и обозначали его знаком этой планеты (см. Знаки химические). Соединения свинца — «свинцовая зола» PbO, свинцовые белила 2PbCO3•Pb (OH)2 применялись в Древней Греции и Риме как составные части лекарств и красок. Когда было изобретено огнестрельное оружие, свинец начали применять как материал для пуль. Ядовитость свинца отметили ещё в 1 в. н. э. греческий врач Диоскорид и Плиний Старший, Распространение в природе. Содержание свинца в земной коре (кларк) 1,6 · 10 -3 % по массе. Образование в земной коре около 80 минералов, содержащих свинец (главный из них галенит PbS), связано в основном с формированием гидротермальных месторождений (см. Полиметаллические руды). В зонах окисления полиметаллических руд образуются многочисленные (около 90) вторичные минералы: сульфаты (англезит PbSO4), карбонаты (церуссит PbCO3), фосфаты [пироморфит Pb5(PO4)3Cl]. В биосфере свинец в основном рассеивается, его мало в живом веществе (5 · 10 -5 %), морской воде (3 · 10 -9 %). Из природных вод свинец отчасти сорбируется глинами и осаждается сероводородом, поэтому он накапливается в морских илах с сероводородным заражением и в образовавшихся из них чёрных глинах и сланцах, Физические и химические свойства. Свинец кристаллизуется в гранецентрированной кубической решётке (а = 4,9389 ), аллотропических модификаций не имеет. Атомный радиус 1,75 , ионные радиусы: Pb 2+ 1,26 , Pb 4+ 0,76 : плотность 11,34 г/см 3 (20°С); t 327,4 °С; tkип 1725 °С; удельная теплоёмкость при 20°С 0,128 кдж/(кг · К) [0,0306 кал/г · °С]; теплопроводность 33,5 вт/(м · К)[0,08 кал/(см · сек · о С)]; температурный коэффициент линейного расширения 29,1 · 10 -6 при комнатной температуре; твёрдость по Бринеллю 25—40 Мн/м 2 (2,5—4 кгс/мм 2 ); предел прочности при растяжении 12—13 Мн/м 2 , при сжатии около 50 Мн/м 2 ; относительное удлинение при разрыве 50—70%. Наклёп не повышает механических свойств свинца, т. к. температура его рекристаллизации лежит ниже комнатной (около —35 °С при степени деформации 40% и выше). Свинец диамагнитен, его магнитная восприимчивость — 0,12 · 10 -6 . При 7,18 К становится сверхпроводником.

Конфигурация внешних электронных оболочек атома Pb 6s 2 6р 2 , в соответствии с чем он проявляет степени окисления +2 и +4. Свинец сравнительно мало активен химически. Металлический блеск свежего разреза свинца постепенно исчезает на воздухе вследствие образования тончайшей плёнки PbO, предохраняющей от дальнейшего окисления. С кислородом образует ряд окислов Pb2O, PbO, PbO2, Pb3O4 и Pb2O3 (см. Свинца окислы).

В отсутствие O2 вода при комнатной температуре на свинец не действует, но он разлагает горячий водяной пар с образованием окиси свинца и водорода. Соответствующие окислам PbO и PbO2 гидроокиси Pb (OH)2 и Pb (OH)4 имеют амфотерный характер.

Соединение свинца с водородом PbH4 получается в небольших количествах при действии разбавленной соляной кислоты на Mg2Pb. PbH4 — бесцветный газ, который очень легко разлагается на Pb и H2. При нагревании свинец соединяется с галогенами, образуя галогениды PbX2 (X — галоген). Все они малорастворимы в воде. Получены также галогениды PbX4: тетрафторид PbF4 — бесцветные кристаллы и тетрахлорид PbCl4 — жёлтая маслянистая жидкость. Оба соединения легко разлагаются, выделяя F2 или Cl2; гидролизуются водой. С азотом свинец не реагирует. Азид свинца Pb (N3)2 получают взаимодействием растворов азида натрия NaN3 и солей Pb (II); бесцветные игольчатые кристаллы, труднорастворимые в воде; при ударе или нагревании разлагается на Pb и N2 со взрывом. Сера действует на свинец при нагревании с образованием сульфида PbS — чёрного аморфного порошка. Сульфид может быть получен также при пропускании сероводорода в растворы солей Pb (II); в природе встречается в виде свинцового блеска — галенита.

В ряду напряжений Pb стоит выше водорода (нормальные электродные потенциалы соответственно равны — 0,126 в для Pb Û Pb 2+ + 2e и + 0,65 в для Pb Û Pb 4+ + 4e). Однако свинец не вытесняет водород из разбавленной соляной и серной кислот, вследствие перенапряжения H2 на Pb, а также образования на поверхности металла защитных плёнок труднорастворимых хлорида PbCl2 и сульфата PbSO4. Концентрированные H2SO4 и HCl при нагревании действуют на Pb, причём получаются растворимые комплексные соединения состава Pb (HSO4)2 и H2[PbCl4]. Азотная, уксусная, а также некоторые органические кислоты (например, лимонная) растворяют свинец с образованием солей Pb (II). По растворимости в воде соли делятся на растворимые (ацетат, нитрат и хлорат свинца), малорастворимые (хлорид и фторид) и нерастворимые (сульфат, карбонат, хромат, фосфат, молибдат и сульфид). Соли Pb (IV) могут быть получены электролизом сильно подкисленных H2SO4 растворов солей Pb (II); важнейшие из солей Pb (IV) — сульфат Pb (SO4)2 и ацетат Pb (C2H3O2)4. Соли Pb (IV) склонны присоединять избыточные отрицательные ионы с образованием комплексных анионов, например плюмбатов (PbO3) 2- и (PbO4) 4- , хлороплюмбатов (PbCl6) 2- , гидроксоплюмбатов [Pb (OH)6] 2- и др. Концентрированные растворы едких щелочей при нагревании реагируют с Pb с выделением водорода и гидроксоплюмбитов типа X2[Pb (OH)4].

Получение. Металлический свинец получают окислительным обжигом PbS с последующим восстановлением PbO до сырого Pb («веркблея») и рафинированием (очисткой) последнего. Окислительный обжиг концентрата ведётся в агломерационных ленточных машинах непрерывного действия (см. Агломерация). При обжиге PbS преобладает реакция: 2PbS + 3O2 = 2PbO + 2SO2. Кроме того, получается и немного сульфата PbSO4, который переводят в силикат PbSiO3, для чего в шихту добавляют кварцевый песок. Одновременно окисляются и сульфиды других металлов (Cu, Zn, Fe), присутствующие как примеси. В результате обжига вместо порошкообразной смеси сульфидов получают агломерат — пористую спекшуюся сплошную массу, состоящую преимущественно из окислов PbO, CuO, ZnO, Fe2O3. Куски агломерата смешивают с коксом и известняком и эту смесь загружают в ватержакетную печь, в которую снизу через трубы («фурмы») подают воздух под давлением. Кокс и окись углерода восстанавливают PbO до Pb уже при невысоких температурах (до 500 °С). При более высоких температурах идут реакции:

Окислы Zn и Fe частично переходят в ZnSiO3 и FeSiO3, которые вместе с CaSiO3 образуют шлак, всплывающий на поверхность. Окислы свинца восстанавливаются до металла. Сырой свинец содержит 92—98% Pb, остальное — примеси Cu, Ag (иногда Au), Zn, Sn, As, Sb, Bi, Fe. Примеси Cu и Fe удаляют зейгерованием. Для удаления Sn, As, Sb через расплавленный металл продувают воздух. Выделение Ag (и Au) производится добавкой Zn, который образует «цинковую пену», состоящую из соединений Zn c Ag (и Au), более лёгких, чем Pb, и плавящихся при 600—700 °С. Избыток Zn удаляют из расплавленного Pb пропусканием воздуха, водяного пара или хлора. Для очистки от Bi к жидкому Pb добавляют Ca или Mg, дающие трудноплавкие соединения Ca3Bi2 и Mg3Bi2. Рафинированный этими способами свинец содержит 99,8—99,9% Pb. Дальнейшая очистка производится электролизом, в результате чего достигается чистота не менее 99,99%. Применение. Свинец широко применяют в производстве свинцовых аккумуляторов, используют для изготовления заводской аппаратуры, стойкой в агрессивных газах и жидкостях. Свинец сильно поглощает g -лучи и рентгеновские лучи, благодаря чему его применяют как материал для защиты от их действия (контейнеры для хранения радиоактивных веществ, аппаратура рентгеновских кабинетов и др.). Большие количества свинца идут на изготовление оболочек электрических кабелей, защищающих их от коррозии и механических повреждений. На основе свинца изготовляют многие свинцовые сплавы. Окись свинца PbO вводят в хрусталь и оптическое стекло для получения материалов с большим показателем преломления. Сурик, хромат (жёлтый крон) и основной карбонат свинец (свинцовые белила) — ограниченно применяемые пигменты. Хромат свинца — окислитель, используется в аналитической химии. Азид и стифнат (тринитрорезорцинат) — инициирующие взрывчатые вещества. Тетраэтилсвинец — антидетонатор. Ацетат свинца служит индикатором для обнаружения H2S. В качестве изотопных индикаторов используются 204 Pb (стабильный) и 212 Pb (радиоактивный).

Читайте также:  Как вытащить сломанный бур из перфоратора

Свинец в организме. Растения поглощают свинец из почвы, воды и атмосферных выпадений. В организм человека свинец попадает с пищей (около 0,22 мг), водой (0,1 мг), пылью (0,08 мг). Безопасный суточный уровень поступления свинца для человека 0,2—2 мг. Выделяется главным образом с калом (0,22—0,32 мг), меньше с мочой (0,03—0,05 мг). В теле человека содержится в среднем около 2 мг свинца (в отдельных случаях — до 200 мг). У жителей промышленно развитых стран содержание свинца в организме выше, чем у жителей аграрных стран, у горожан выше, чем у сельских жителей. Основное депо свинца — скелет (90% всего свинца организма): в печени накапливается 0,2—1,9 мкг/г; в крови — 0,15—0,40 мкг/мл; в волосах — 24 мкг/г, в молоке —0,005—0,15 мкг/мл; содержится также в поджелудочной железе, почках, головном мозге и др. органах. Концентрация и распределение свинца в организме животных близки к показателям, установленным для человека. При повышении уровня свинца в окружающей среде возрастает его отложение в костях, волосах, печени. Биологические функции свинца не установлены.

Отравления свинцом и его соединениями возможны при добыче руд, выплавке свинца, при производстве свинцовых красок, в полиграфии, гончарном, кабельном производствах, при получении и применении тетраэтилсвинца и др. Бытовые отравления возникают редко и наблюдаются при употреблении в пищу продуктов, которые длительно хранили в глиняной посуде, покрытой глазурью, содержащей свинцовый сурик или глёт. Свинец и его неорганические соединения в виде аэрозолей проникают в организм в основном через дыхательные пути, в меньшей степени — через желудочно-кишечный тракт и кожу. В крови свинец циркулирует в виде высокодисперсных коллоидов — фосфата и альбумината. Выделяется свинец в основном через кишечник и почки. В развитии интоксикации играют роль нарушение порфиринового, белкового, углеводного и фосфатного обменов, дефицит витаминов С и B1, функциональные и органические изменения центральной и вегетативной нервной системы, токсическое влияние свинца на костный мозг. Отравления могут быть скрытыми (т. н. носительство), протекать в лёгкой, средней тяжести и тяжёлой формах.

Наиболее частые признаки отравления свинцом: кайма (полоска лиловато-аспидного цвета) по краю дёсен, землисто-бледная окраска кожных покровов; ретикулоцитоз и другие изменения крови, повышенное содержание порфиринов в моче, наличие в моче свинца в количествах 0,04—0,08 мг/л и более и т. д. Поражение нервной системы проявляется астенией, при выраженных формах — энцефалопатией, параличами (преимущественно разгибателей кисти и пальцев рук), полиневритом. При т. н. свинцовой колике возникают резкие схваткообразные боли в животе, запор, продолжающиеся от нескольких ч до 2—3 нед; нередко колика сопровождается тошнотой, рвотой, подъёмом артериального давления, температуры тела до 37,5—38 °С. При хронической интоксикации возможны поражения печени, сердечно-сосудистой системы, нарушение эндокринных функций (например, у женщин — выкидыши, дисменорея, меноррагии и др.). Угнетение иммунобиологической реактивности способствует повышенной общей заболеваемости.

Лечение: специфические (комплексонообразователи и др.) и общеукрепляющие (глюкоза, витамины и др.) средства, физиотерапия, санаторно-курортное лечение (Пятигорск, Мацеста, Серноводск). Профилактика: замена свинца менее токсичными веществами (например, цинковые и титановые белила вместо свинцовых), автоматизация и механизация операций в производстве свинца, эффективная вытяжная вентиляция, индивидуальная защита рабочих, лечебное питание, периодическая витаминизация, предварительные и периодические медицинские осмотры.

Препараты свинца используют в медицинской практике (только наружно) как вяжущие и антисептические средства. Применяют: свинцовую воду (при воспалительных заболеваниях кожи и слизистых оболочек), простой и сложный свинцовые пластыри (при гнойно-воспалительных заболеваниях кожи, фурункулах) и др.

Лит.: Андреев В. М., Свинец, в кн.: Краткая химическая энциклопедия, т. 4, М., 1965; Реми Г., Курс неорганической химии, пер. с нем., т. 1, М., 1963; Чижиков Д. М., Металлургия свинца, в кн.: Справочник металлурга по цветным металлам, т. 2, М., 1947; Вредные вещества в промышленности, под ред. Н. В. Лазарева, 6 изд., ч. 2, Л., 1971; Тарабаева Г. И., Действие свинца на организм и лечебно-профилактические мероприятия, А.-А., 1961; Профессиональные болезни, 3 изд., М., 1973,

Ознакомление с экспериментальными методами получения металлического свинца, оксидов и гидроксидов свинца; изучение их кислотноосновных и окислительно-восстановительных свойств.

Свинец имеет порядковый номер 82 в периодической системе элементов. Электронная конфигурация валентного уровня 6s 2 6p 2 обуславливает переменную валентность II и IV. Стандартный электродный потенциал Å 0 Pb / Pb 2 + = − 0,13 Âопределяет его окислительно-восстановительные свойства.

В земной коре содержится 1,6 . 10 −3 вес. % свинца. Очень редко он встречается в чистом состоянии. Наиболее важные минералы, используемые для получения металлического свинца: PbS – свинцовый блеск, PbSO 4 – англезит, PbCO 3 – церуссит. Свинец извлекают в основном из свинцового блеска (меньшее значение имеют англезит и церуссит) пирометаллургическими методами. Например:

2PbS + 3O 2 → 2PbO + 2SO 2 (основная реакция) PbS + 2O 2 → PbSO 4 (побочная реакция)

PbSO 4 + 2SiO 2 → 2PbSiO 3 + 2SO 2 + O 2

PbSiO 3 + CaO + CO → Pb + CaSiO 3 + CO 2

В лаборатории металлический свинец можно получить восстановлением оксидов свинца, используя в качестве восстановителей водород, углерод, CO, натрий, бор и другие металлы, потенциал которых отрицательнее нормального потенциала Pb. Восстановление ведут при повышенных температурах или в мягких условиях в зависимости от природы восстановителя. Например:

2PbO + 2Na = 2Pb + Na 2 O 2

3PbO + 2B = 3Pb + B 2 O 3

Химия. Лаб. практикум

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 21. СВИНЕЦ И ЕГО КИСЛОРОДНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ

Краткие теоретические сведения

Очищают черновой свинец преимущественно электролитическим рафинированием. Свинец в свежем срезе имеет голубовато-серый цвет с блеском, на воздухе быстро покрывается окисной пленкой. Металл имеет плотность 11,34 г/см 3 при 20 о С, мягкий (плотность всего 1,5 по шкале Мооса). Свинец диамагнитен, его температура плавления 327,4 о С, металл с невысокой электро- и теплопроводностью. Свинец хорошо поглощает проникающее α -, β -, γ -излучения и рентгеновские лучи. Известны многочисленные сплавы свинца преимущественно с s- и p-металлами. Сплавы свинца с Au, Hg, Sn и другими металлами легко получить путем диффузии металлического свинца в эти металлы.

Читайте также:  Емкостной датчик уровня воды в баке

По значению электродного потенциала свинец следует отнести к малоактивным металлам, однако во влажном воздухе, содержащем СО 2 , на поверхности металла образуется слой основного карбоната свинца 2PbCO 3 ·Pb(OH) 2 . Горячие пары воды реагируют со свинцом:

Pb + H 2 O PbO + H 2

Разбавленная соляная и 80 %-я серная кислоты взаимодействуют со свинцом только с поверхности, которая покрывается защитными пленками из PbCl 2 и PbSO 4 соответственно. Горячие концентрированные соляная и серная кислоты разрушают эти пленки, а следовательно, растворяют свинец:

PbCl 2 + 2HCl = H 2 [PbCl] 4

PbSO 4 + H 2 SO 4 = Pb(HSO 4 ) 2

В разбавленной азотной кислоте свинец легко растворяетcя:

3Pb + 8HNO 3 = 3Pb(NO 3 ) 2 + 2NO + 4 H 2 O

Концентрированная азотная кислота на поверхности металлического свинца образует защитную пленку из Pb(NO 3 ) 2 , мало растворимую в концентрированной азотной кислоте.

Разбавленная уксусная и другие органические кислоты в присутствии кислорода взаимодействуют с металлическим свинцом при нагревании, образуя соли двухвалентного свинца:

Pb + 2CH 3 COOH + 1/2O 2 = Pb(CH 3 COO) 2 + H 2 O

Концентрированные растворы щелочей при нагревании растворяют металлический свинец; образование гидроксоплюмбатов сопровождается выделением водорода:

Pb + 2KOH + 2H 2 O = K 2 [Pb(OH) 4 ] + H 2

При сплавлении металлического свинца с нитратом калия образуются нитрит калия и оксид свинца (II):

Химия. Лаб. практикум

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 21. СВИНЕЦ И ЕГО КИСЛОРОДНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ

Краткие теоретические сведения

Pb + КNO 3 = KNO 2 + PbO

Металлический свинец используют в радиохимии и ретгеновской технике для поглощения излучения, а также для изготовления контейнеров, в которых перевозят и хранят радиоактивные вещества. Из свинца делают оболочки телефонных и электрических кабелей, аккумуляторные пластины. Из свинца получают оксиды, входящие в состав стекол, эмалей, пигментов для масляных красок. Известны различные сплавы на основе свинца, такие как подшипниковые, типографские, припои.

Оксид свинца в воде растворяется трудно. Активно взаимодействует с кислотами и щелочами (основные свойства преобладают):

PbO + 2HNO 3 = Pb(NO 3 ) 2 + H 2 O

PbO + KOH + H 2 O = K[Pb(OH) 3 ]

Гидроокись двухвалентного свинца Pb(OH) 2 получают действием сильных оснований на соли свинца (II):

Pb(NO 3 ) 2 + 2NH 4 OH = Pb(OH) 2 + NH 4 NO 3 Pb(CH 3 COO) 2 + 2NaOH = Pb(OH) 2 + 2CH 3 COONa

Основные свойства Pb(OH) 2 выражены слабо. Гидроокись свинца (II) растворяется в концентрированных щелочах (pH

13) с образованием гидро-

ксоплюмбитов. Константы кислотной и щелочной диссоциации имеют зна-

чения: К кисл = 1·10 −12 и К осн = 2 . ·10 −8 .

Pb(OH) 2 + 2KOH = K 2 [Pb(OH) 4 ]

Двуокись свинца PbO 2 в природе встречается редко. Её получают окислением соединений двухвалентного свинца в щелочной среде хлором, бромом, хлорной известью и другими окислителями, а также гидролизом солей четырёхвалентного свинца. Например:

PbSO 4 + Cl 2 + 4NaOH = PbO 2 + 2NaCl + Na 2 SO 4 + 2 H 2 O

Pb(SO 4 ) 2 + 2H 2 O ‘ PbO 2 + 2H 2 SO 4

Двуокись свинца проявляет амфотерный характер, взаимодействуя как с кислотами, так и с основаниями:

PbO 2 + 2NaOH + 2 H 2 O = Na 2 [Pb(OH) 6 ]

PbO 2 + 4HCl = PbCl 4 + 2 H 2 O

PbCl 4 → PbCl 2 + Cl 2

Химия. Лаб. практикум

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 21. СВИНЕЦ И ЕГО КИСЛОРОДНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ

Краткие теоретические сведения

Преобладание кислотных свойств приводит к тому, что результатом сплавления PbO 2 с основными окислами, такими как CaO или BaO, является образование ортоплюмбатов:

PbO 2 + 2CaO = Ca 2 PbO 4

В интервале температур 300−550 o C PbO 2 разлагается через стадии образования смешанных оксидов Pb 2 O 3 и Pb 3 O 4 до оксида свинца (II).

О пыт 1 ВосстановлениекатионаPb 2+ израствора

В пробирку поместите кусочек цинка и прибавьте 5-6 капель приготовленного раствора нитрата или ацетата свинца. Наблюдается выделение металлического свинца в виде блестящих кристаллов.

Результат опыта запишите в виде уравнения реакции в ионной форме. Какими металлами можно заменить в этом опыте цинк?

А. Действие на свинец разбавленных кислот. В три пробирки помес-

тите по маленькому кусочку свинца и прилейте по 6−8 капель 2 н. растворов кислот: в одну хлороводородную, в другую серную, в оставшуюся азотную. Нагрейте пробирки на слабом пламени спиртовки. Во всех ли пробирках протекает реакция? При охлаждении растворов во все пробирки прилейте по 2-3 капли раствора иодида калия. С какой кислотой в пробирке выпал осадок иодида свинца? На основании наблюдений сделайте вывод о растворимости свинца в кислотах, используемых в опыте. Напишите уравнение реакций.

Б. Действие на свинец концентрированных кислот. Осторожно вы-

лейте растворы кислот из пробирок предыдущего опыта, оставшиеся кусочки свинца промойте водой и подействуйте на свинец концентрированными кислотами: хлороводородной (плотность 1,19 г/см 3 ), серной (плотность 1,84 г/см 3 ), азотной (плотность 1,40 г/см 3 ), добавляя их раздельно в каждую пробирку по 3−5 капель. Отметьте протекание реакций на холоде, а затем при осторожном нагревании на водяной бане. Запишите наблюдения в журнал.

При охлаждении растворов прилейте в пробирки по 3-4 капли воды и по 2-3 капли иодида калия. По результатам наблюдений сделайте вывод о том, в какой из кислот свинец наиболее растворим. Напишите уравнения реакций, учитывая, что при взаимодействии с концентрированной азотной кислотой образуется NO 2 , а с концентрированной серной кислотой − SO 2 . Во

Химия. Лаб. практикум

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 21. СВИНЕЦ И ЕГО КИСЛОРОДНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ

всех случаях свинец окисляется до Pb (II), давая с концентрированной серной кислотой гидросульфат свинца.

В две пробирки поместите по 2-3 капли раствор соли свинца (II) и добавьте в каждую пробирку по нескольку капель 2 н. раствора гидроксида натрия до выпадения осадка. Для исследования свойств полученного гидроксида свинца добавьте в одну пробирку несколько капель 2 н. раствора азотной кислоты, в другую – 2 н. раствора гидроксида натрия. Размешайте растворы стеклянной палочкой до полного растворения осадков в обеих пробирках.

На основании результатов опытов сделайте вывод о свойствах гидроксида свинца. Напишите уравнения реакций получения гидроксида свинца, его диссоциации и растворения в кислоте и щелочи, учитывая образование в щелочной среде комплексного соединениягексагидроксоблюмбата (II) натрия.

К 2-3 каплям раствора (2 н.) нитрата свинца добавьте такое же количество 40 %-го раствора NaOH и 4−6 капель 10 %-го пероксида водорода. Полученный раствор гексагидроксоплюмбата (IV) натрия размешайте стеклянной палочкой и нагрейте на слабом пламени спиртовки. При этом наблюдается образование коричневого осадка диоксида свинца. После осаждения осадка жидкость из пробирки удалите пипеткой, промойте осадок 2-3 каплями воды, перемешивая стеклянной палочкой. Удалите воду фильтровальной бумагой, осадок сохраните.

Напишите уравнения реакций: взаимодействия нитрата свинца с избытком едкого натра и окисления полученного Na 4 [Pb(OH) 6 ] пероксидом водорода.

Опыт 5 Амфотерныесвойствадиоксидасвинца

А. Взаимодействие диоксида свинца с хлороводородной кислотой.

Поместите в пробирку 2 микрошпателя диоксида свинца и добавьте к нему несколько капель концентрированной хлороводородной кислоты. При нагревании пробирки на слабом пламени спиртовки ( в вытяжном шкафу ) появляется желтая окраска, характерная для тетрахлорида свинца, и выделяется газообразный хлор, регистрируемый посинением йодкрахмальной бумажки у отверстия пробирки.

Химия. Лаб. практикум

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 21. СВИНЕЦ И ЕГО КИСЛОРОДНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ

Напишите уравнение реакций: взаимодействие диоксида свинца с хлороводородной кислотой и разложение тетрахлорида свинца (последнее указывает на его термическую лабильность).

Б. Взаимодействие диоксида свинца со щелочью. В тигелек поместите

0,2−0,3 г диоксида свинца и 10−12 капель 40 %-го раствора гидроксида натрия. Тигелек на сетке нагревайте слабым пламенем спиртовки, помешивая стеклянной палочкой, в течение 2-3 мин. После охлаждения и осаждения осадка 5-6 капель раствора перенесите в чистую пробирку. Добавьте к раствору несколько капель концентрированной хлороводородной кислоты. Появление желтой окраски указывает на образование тетрахлорида свинца.

Напишите уравнения реакций взаимодействия диоксида свинца с NaOH в присутствии воды, протекающего с образованием Na 2 [Pb(OH) 6 ], взаимодействия гексагидроксоблюмбата (IV) натрия с HCl и разложения тетрахлорида свинца.

Читайте также:  Чем можно заменить шпатель

О пыт 6 Окислениеиодидакалия

В пробирку поместите на кончике шпателя диоксид свинца, добавьте 3−5 капель 2 н. раствора серной кислоты и 5−6 капель иодида калия. Нагрейте пробирку на водяной бане или на слабом огне спиртовки. Отметьте изменение цвета раствора. Перенесите стеклянной палочкой каплю этого раствора

в пробирку с 6−8 каплями раствора крахмала. Появление синей окраски крахмального раствора указывает на наличие свободного йода.

Напишите уравнение реакции диоксида свинца с иодидом калия в кислой среде.

В пробирку поместите на кончике микрошпателя диоксид свинца, добавить 6−8 капель 2 н. раствора азотной кислоты и одну каплю 1 н. раствора сульфата марганца. Содержимое пробирки осторожно прокипятите, охладите и дайте раствору отстояться. Отметите окраску раствора.

Напишите уравнение реакции, учитывая, что образовалась марганцовая кислота и соль свинца (II).

1. Объясните причину различного отношения свинца к хлороводородной, серной и азотной кислотам.

2. Какое соединение получается при взаимодействии свинца с азотной кислотой?

Химия. Лаб. практикум

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 21. СВИНЕЦ И ЕГО КИСЛОРОДНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ

Контрольные вопросы и задачи

3. Влияет ли на характер реакции свинца с хлороводородной кислотой её концентрация.

4. Почему в опыте 3 используется азотная кислота, а не хлороводородная или серная?

5. Можно ли Pb 2+ окислить дихроматом калия? При ответе использовать данные редокс-потенциалов.

6. Какая степень окисления более характерна для свинца: +2 или +4? Ответ мотивируйте.

7. Какой из оксидов и почему проявляет более кислые свойства PbO

8. Составьте ионное уравнение реакции: PbO 2 + HBr →

9. На каких свойствах оксидов свинца основана работа свинцового аккумулятора? Напишите уравнения реакций, протекающих при разрядке и зарядке свинцового аккумулятора.

10. Вычислите произведение растворимости PbCl 2 , если растворимость его при комнатной температуре составляет 3,9·10 −2 моль/л.

История открытия:

Свинец известен с III – II тысячелетия до н.э. в Месопотамии, Египте и других древних странах, где из него изготовляли большие кирпичи (чушки), статуи богов и царей, печати и различные предметы быта. Из свинца делали бронзу, а также таблички для письма острым твердым предметом. В более позднее время римляне стали изготовлять из свинца трубы для водопроводов. В древности свинец сопоставлялся с планетой Сатурн и часто именовался сатурном. В средние века благодаря своему тяжелому весу свинец играл особую роль в алхимических операциях, ему приписывали способность легко превращаться в золото.

Нахождение в природе, получение:

Содержание в земной коре 1,6·10 -3 % по массе. Самородный свинец встречается редко, круг пород, в которых он установлен, достаточно широк: от осадочных пород до ультраосновных интрузивных пород. В основном встречается в виде сульфидов (PbS – свинцовый блеск).
Получение свинца из свинцового блеска проводят путем обжигательно-реакционной плавки: сначала подвергают шихту неполному обжигу (при 500-600°С), при котором часть сульфида переходит в оксид и сульфат:
2PbS + 3О2 = 2РbО + 2SO2 PbS + 2О2 = РbSO4
Затем, продолжая нагревание, прекращают доступ воздуха; при этом оставшийся сульфид регирует с оксидом и сульфатом, образуя металлический свинец:
PbS + 2РbО = 3Рb + SO2 PbS + РbSO4 = 2Рb +2SO2

Физические свойства:

Один из самых мягких металлов, легко режется ножом. Обычно покрыт более или менее толстой плёнкой оксидов грязно-серого цвета, при разрезании открывается блестящая поверхность, которая на воздухе со временем тускнеет. Плотность – 11,3415 г/см 3 (при 20°C). Температура плавления – 327,4°C, температура кипения – 1740°C

Химические свойства:

При большой температуре свинец образует с галогенами соединения вида РbХ2, с азотом прямо не реагирует, при нагревании с серой образует сульфид PbS, кислородом окисляется до PbO.
В отсутствии кислорода свинец не реагирует с водой при комнатной температуре, но при действии горячего водяного пара образует оксиды свинца и водород. В ряду напряжений свинец стоит левее водорода, но он не вытесняет водород из разбавленных HCl и H2SO4, из-за перенапряжения выделения Н2 на свинце, а также из-за образования на поверхности металла плёнки труднорастворимых солей, защищающих металл от дальнейшего действия кислот.
В концентрированных серной и соляной кислотах при нагревании свинец растворяется, образуя соответственно и Н2[РbCl4]. Азотная, а также некоторые органические кислоты (например, лимонная) растворяют свинец с получением солей Рb(II). Реагирует свинец и с концентрированными растворами щелочей:
Pb + 8HNO3 (разб.,гор.) = 3Pb(NO3)2 + 2NO + 4H2O.
Pb + 3H2SO4 (>80%) = Pb(HSO4)2 + SO2 + 2H2O
Pb + 2NаOН (конц.) + 2H2O = Nа2[Pb(OН)4] + Н2
Для свинца наиболее характерны соединения со степенью окисления: +2 и +4.

Важнейшие соединения:

Оксиды свинца – с кислородом свинец образует ряд соединений Рb2О, РbО, Рb2О3, Рb3О4, РbО2, преимущественно амфотерного характера. Многие из них окрашены в красные, жёлтые, чёрные, коричневые цвета.
Оксид свинца (II) – РbО. Красный (низкотемпературная a-модификация, глет) или желтый (высокотемпературная b-модификация, массикот). Термически устойчив. Очень плохо реагируют с водой, раствором аммиака. Проявляет амфотерные свойства, реагирует с кислотами и щелочами. Окисляется кислородом, восстанавливается водородом и монооксидом углерода.
Оксид свинца (IV) – РbО2. Платтнерит. Темно-коричневый, тяжелый порошок, при слабом нагревании разлагается без плавления. Не реагирует с водой, разбавленными кислотами и щелочами, раствором аммиака. Разлагается концентрированными кислотами, концентрированными щелочами при кипячении медленно переводится в раствор с образованием .
Сильный окислитель в кислой и щелочной среде.
Оксидам РbО и РbО2 соответствуют амфотерные гидрооксиды Рb(ОН)2 и Рb(ОН)4. Получение . Свойства .
Рb3О4 – свинцовый сурик. Рассматривается как смешаный оксид или орто-плюмбат свинца(II) – Рb2PbО4. Оранжево-красный порошок. При сильном нагревании разлагается, плавится только под избыточном давлением О2. Не реагирует с водой, гидратом аммиака. Разлагается конц. кислотами и щелочами. Сильный окислитель.
Соли свинца(II) . Как правило бесцветны, по растворимости в воде делятся на нерастворимые (например, сульфат, карбонат, хромат, фосфат, молибдат и сульфид), малорастворимые (йодид, хлорид и фторид) и растворимые (к примеру, ацетат, нитрат и хлорат свинца). Ацетат свинца, или свинцовый сахар, Pb(CH3COO)2·3H2O, бесцветные кристаллы или белй порошок сладкого вкуса, медленно выветривается с потерей гидратной воды, относится к очень ядовитым веществам.
Халькогениды свинца – PbS, PbSe, и PbTe – кристаллы чёрного цвета, узкозонные полупроводники.
Соли свинца(IV) могут быть получены электролизом сильно подкисленных серной кислотой растворов солей свинца(II). Свойства .
Гидрид свинца(IV) – PbH4 – газообразное вещество без запаха, которое очень легко разлагается на свинец и водород. Получается в небольших количествах при реакции Mg2Pb и разбавленной HCl.

Применение:

Свинец хорошо экранирует радиацию и рентгеновские лучи, применяется в качестве защитного материала, в частности, в рентгеновских кабинетах, в лабораториях, где существует опасность облучения радиацией. Также используют для изготовления пластин аккумуляторов (около 30% выплавляемого свинца), оболочек электрических кабелей, защиты от гамма-излучения (стенки из свинцовых кирпичей), как компонент типографских и антифрикционных сплавов, полупроводниковых материалов.

Свинец и его соединения, особенно органические, токсичны. Попадая в клетки, свинец дезактивирует ферменты, тем самым нарушая обмен веществ, вызывая умственную отсталость у детей, заболевания мозга. Свинец может заменять кальций в костях, становясь постоянным источником отравления. ПДК в атмосферном воздухе соединений свинца 0,003 мг/м 3 , в воде 0,03 мг/л, почве 20,0мг/кг.

Барсукова М. Петрова М.
ХФ ТюмГУ, 571 группа.

Оцените статью
Adblock
detector