Взаимодействие оксида бария с водой азотной кислотой

Оксид бария: способы получения и химические свойства

Оксид бария BaO — бинарное неорганическое вещество. Белый, тугоплавкий, термически устойчивый, летучий при высоких температурах. Энергично реагирует с водой (образуется щелочной раствор). Проявляет основные свойства.

Относительная молекулярная масса M_r = 153,33; относительная плотность для тв. и ж. состояния d = 5,72; t_пл ≈ 2020º C.

Способ получения

1. Оксид бария получается при разложении карбоната бария при температуре 1000 — 1450º C. В результате разложения образуется оксид бария и углекислый газ:

2. В результате разложения нитрата бария при температуре 620 — 670º С образуется оксид бария, оксид азота (IV) и кислород:

3. Оксид бария можно получить сжиганием бария в в кислороде при температуре до 500º С, в результате реакции образуется оксид бария:

2Ba + O₂ = 2BaO,

4. Пероксид бария разлагается при температуре выше 790º С с образованием оксида бария и кислорода:

5. Карбонат бария вступает в реакцию с углеродом (коксом) и образует оксид бария и угарный газ при выше 1000º С:

BaCO₃ + C = BaO + 2CO

Химические свойства

1. Оксид бария реагирует с простыми веществами :

1.1. Оксид бария реагирует с кислородом при температуре до 500º С и образует пероксид бария:

2BaO + O₂ = 2BaO₂

1.2. При 1100 — 1200º С оксид бария вступает в реакцию с алюминием и образует барий и алюминат бария:

4BaO + 2Al = 3Ba + Ba(AlO₂)₂

1.3. Оксид бария вступает во взаимодействие с кремнием при 1200º С с образованием силиката бария и бария:

3BaO + Si = BaSiO₃ + 2Ba

2. Оксид бария взаимодействует со сложными веществами:

2.1. Оксид бария взаимодействует с кислотами:

Оксид бария с разбавленной соляной кислотой образует хлорид бария и воду:

BaO + 2HCl = BaCl₂ + H₂O

2.2. Оксид бария реагирует с кислотными оксидами.

Оксид бария при комнатной температуре реагирует с углекислым газом с образованием карбоната бария:

BaO + CO₂ = BaCO₃

2.3. Оксид бария взаимодействует с водой при комнатной температуре, образуя гидроксид бария:

Источник

Нитрат бария: способы получения и химические свойства

Нитрат бария Ba(NO₃)₂ — соль металла бария и азотной кислоты. Белый, при нагревании плавится и разлагается. Хорошо растворяется в воде (гидролиза нет). Вступает в реакции обмена.

Относительная молекулярная масса M_r = 261,34; относительная плотность для тв. и ж. состояния d = 3,23; t_пл = 594º C (разлагается).

Способ получения

1. Нитрат бария можно путем взаимодействия бария и разбавленной азотной кислоты, образуется нитрат бария, оксид азота (I) и вода:

если барий будет взаимодействовать с очень разбавленной азотной кислотой , то образуются нитрат бария, нитрат аммония и вода:

2. В результате взаимодействия сульфида бария и концентрированной азотной кислоты образуется нитрат бария, сера, оксид азота (IV) и вода:

Качественная реакция

Качественная реакция на нитрат бария — взаимодействие с медью при нагревании в присутствии концентрированной кислоты:

1. При взаимодействии с серной кислотой и медью, нитрат бария образует сульфат бария, нитрат меди, бурый газ оксид азота и воду:

Химические свойства

1. Hитрат бария разлагается при температуре 594 — 620º С с образованием нитрита бария и кислорода:

а если температуре поднимется до 620 — 670 о С, то на выходе реакции будут образовываться оксид бария, оксид азота (IV) и кислород:

2. Нитрат бария реагирует с простыми веществами :

2.1. Нитрат бария вступает в реакцию с атомным водородом (цинком и в присутствии соляной кислоты). В результате реакции образуется нитрат бария, хлорид цинка и вода :

3. Возможны реакции между нитратом бария и сложными веществами :

3.1. Нитрат бария вступает в реакцию с кислотами :

В результате реакции между нитратом бария и разбавленной серной кислотой образуется сульфат бария и азотная кислота:

3.2. Нитрат бария вступает в реакцию с солями :

Нитрат бария вступает в взаимодействие с гидрофосфатом натрия при кипении. В результате реакции образуется фосфат бария, нитрат натрия и азотная кислота:

Источник

2.2.2. Химические свойства металлов IIA группы.

IIA группа содержит только металлы – Be (бериллий), Mg (магний), Ca (кальций), Sr (стронций), Ba (барий) и Ra (радий). Химические свойства первого представителя этой группы — бериллия — наиболее сильно отличаются от химических свойств остальных элементов данной группы. Его химические свойства во многом даже более схожи с алюминием, чем с остальными металлами IIA группы (так называемое «диагональное сходство»). Магний же по химическим свойствами тоже заметно отличается от Ca, Sr, Ba и Ra, но все же имеет с ними намного больше сходных химических свойств, чем с бериллием. В связи со значительным сходством химических свойств кальция, стронция, бария и радия их объединяют в одно семейство, называемое щелочноземельными металлами.

Все элементы IIA группы относятся к s-элементам, т.е. содержат все свои валентные электроны на s-подуровне. Таким образом, электронная конфигурация внешнего электронного слоя всех химических элементов данной группы имеет вид ns 2 , где n – номер периода, в котором находится элемент.

Вследствие особенностей электронного строения металлов IIA группы, данные элементы, помимо нуля, способны иметь только одну единственную степень окисления, равную +2. Простые вещества, образованные элементами IIA группы, при участии в любых химических реакциях способны только окисляться, т.е. отдавать электроны:

Ме 0 – 2e — → Ме +2

Кальций, стронций, барий и радий обладают крайне высокой химической активностью. Простые вещества, образованные ими, являются очень сильными восстановителями. Также сильным восстановителем является магний. Восстановительная активность металлов подчиняется общим закономерностям периодического закона Д.И. Менделеева и увеличивается вниз по подгруппе.

Взаимодействие с простыми веществами

с кислородом

Без нагревания бериллий и магний не реагируют ни с кислородом воздуха, ни с чистым кислородом ввиду того, что покрыты тонкими защитными пленками, состоящими соответственно из оксидов BeO и MgO. Их хранение не требует каких-либо особых способов защиты от воздуха и влаги, в отличие от щелочноземельных металлов, которые хранят под слоем инертной по отношению к ним жидкости, чаще всего керосина.

Be, Mg, Ca, Sr при горении в кислороде образуют оксиды состава MeO, а Ba – смесь оксида бария (BaO) и пероксида бария (BaO₂):

Следует отметить, что при горении щелочноземельных металлов и магния на воздухе побочно протекает также реакция этих металлов с азотом воздуха, в результате которой, помимо соединений металлов с кислородом, образуются также нитриды c общей формулой Me₃N₂.

с галогенами

Бериллий реагирует с галогенами только при высоких температурах, а остальные металлы IIA группы — уже при комнатной температуре:

с неметаллами IV–VI групп

Все металлы IIA группы реагируют при нагревании со всеми неметаллами IV–VI групп, но в зависимости от положения металла в группе, а также активности неметаллов требуется различная степень нагрева. Поскольку бериллий является среди всех металлов IIA группы наиболее химически инертным, при проведении его реакций с неметаллами требуется существенно большая температура.

Следует отметить, что при реакции металлов с углеродом могут образовываться карбиды разной природы. Различают карбиды, относящиеся к метанидам и условно считающимися производными метана, в котором все атомы водорода замещены на металл. Они так же, как и метан, содержат углерод в степени окисления -4, и при их гидролизе или взаимодействии с кислотами-неокислителями одним из продуктов является метан. Также существует другой тип карбидов – ацетилениды, которые содержат ион C₂ 2- , фактически являющийся фрагментом молекулы ацетилена. Карбиды типа ацетиленидов при гидролизе или взаимодействии с кислотами-неокислителями образуют ацетилен как один из продуктов реакции. То, какой тип карбида – метанид или ацетиленид — получится при взаимодействии того или иного металла с углеродом, зависит от размера катиона металла. С ионами металлов, обладающих малым значением радиуса, образуются, как правило, метаниды, с ионами более крупного размера – ацетилениды. В случае металлов второй группы метанид получается при взаимодействии бериллия с углеродом:

Остальные металлы II А группы образуют с углеродом ацетилениды:

С кремнием металлы IIA группы образуют силициды — соединения вида Me₂Si, с азотом – нитриды (Me₃N₂), фосфором – фосфиды (Me₃P₂):

с водородом

Все щелочноземельные металлы реагируют при нагревании с водородом. Для того чтобы магний прореагировал с водородом, одного нагрева, как в случае со щелочноземельными металлами, недостаточно, требуется, помимо высокой температуры, также и повышенное давление водорода. Бериллий не реагирует с водородом ни при каких условиях.

Взаимодействие со сложными веществами

с водой

Все щелочноземельные металлы активно реагируют с водой с образованием щелочей (растворимых гидроксидов металлов) и водорода. Магний реагирует с водой лишь при кипячении вследствие того, что при нагревании в воде растворяется защитная оксидная пленка MgO. В случае бериллия защитная оксидная пленка очень стойкая: с ним вода не реагирует ни при кипячении, ни даже при температуре красного каления:

c кислотами-неокислителями

Все металлы главной подгруппы II группы реагируют с кислотами-неокислителями, поскольку находятся в ряду активности левее водорода. При этом образуются соль соответствующей кислоты и водород. Примеры реакций:

c кислотами-окислителями

− разбавленной азотной кислотой

С разбавленной азотной кислотой реагируют все металлы IIA группы. При этом продуктами восстановления вместо водорода (как в случае кислот-неокислителей) являются оксиды азота, преимущественно оксид азота (I) (N₂O), а в случае сильно разбавленной азотной кислоты – нитрат аммония (NH₄NO₃):

− концентрированной азотной кислотой

Концентрированная азотная кислота при обычной (или низкой) температуре пассивирует бериллий, т.е. в реакцию с ним не вступает. При кипячении реакция возможна и протекает преимущественно в соответствии с уравнением:

Магний и щелочноземельные металлы реагируют с концентрированной азотной кислотой с образованием большого спектра различных продуктов восстановления азота.

− концентрированной серной кислотой

Бериллий пассивируется концентрированной серной кислотой, т.е. не реагирует с ней в обычных условиях, однако реакция протекает при кипячении и приводит к образованию сульфата бериллия, диоксида серы и воды:

Барий также пассивируется концентрированной серной кислотой вследствие образования нерастворимого сульфата бария, но реагирует с ней при нагревании, сульфат бария растворяется при нагревании в концентрированной серной кислоте благодаря его превращению в гидросульфат бария.

Остальные металлы главной IIA группы реагируют с концентрированной серной кислотой при любых условиях, в том числе на холоду. Восстановление серы происходит преимущественно до сероводорода:

с щелочами

Магний и щелочноземельные металлы со щелочами не взаимодействуют, а бериллий легко реагирует как растворами щелочей, так и с безводными щелочами при сплавлении. При этом при осуществлении реакции в водном растворе в реакции участвует также и вода, а продуктами являются тетрагидроксобериллаты щелочных или щелочноземельных металлов и газообразный водород:

При осуществлении реакции с твердой щелочью при сплавлении образуются бериллаты щелочных или щелочноземельных металлов и водород

с оксидами

Щелочноземельные металлы, а также магний могут восстанавливать менее активные металлы и некоторые неметаллы из их оксидов при нагревании, например:

Метод восстановления металлов из их оксидов магнием называют магниетермией.

Источник