Дайте общую характеристику элементов подгруппы азота.
Элементы подгруппы азота (азот, фосфор, мышьяк, сурьма и висмут) являются p-элементами 5-й группы периодической таблицы. Для них характерно наличие пяти валентных электронов (ns²np³), что обуславливает их способность проявлять различные степени окисления от -3 до +5. Азот - типичный неметалл, фосфор проявляет неметаллические свойства, мышьяк и сурьма являются полуметаллами (металлоидами), а висмут - металл. Все элементы этой группы образуют летучие водородные соединения типа RH3, а также оксиды, соответствующие высшей степени окисления R2O5 и RO3.
Как изменяются металлические свойства простых веществ в подгруппе азота с возрастанием порядкового номера элемента? Проиллюстрируйте свой ответ примерами.
С возрастанием порядкового номера элемента в подгруппе азота металлические свойства простых веществ усиливаются. Азот - газ, типичный неметалл, он не проводит электричество и тепло, образует молекулу N2 с тройной связью. Фосфор - твердое вещество, также неметалл, но уже проявляет аллотропные модификации и имеет большую электроотрицательность, чем металлы. Мышьяк и сурьма - полуметаллы, проявляют свойства как металлов (блеск), так и неметаллов (полупроводники). Висмут - металл, проводит электричество и тепло, имеет металлический блеск. Таким образом, металлические свойства элементов подгруппы азота плавно усиливаются сверху вниз по группе.
Расставьте степени окисления в формулах веществ: PCl5, AsF5, POCl3. Объясните, почему молекула NCl5 не существует.
Степени окисления в соединениях: PCl5 (+5 и -1), AsF5 (+5 и -1), POCl3 (+5, -2 и -1). Молекула NCl5 не существует, потому что атом азота слишком мал и не имеет свободных d-орбиталей, что ограничивает его способность к образованию пяти связей. Максимальная степень окисления азота +5 достигается лишь в некоторых неустойчивых соединениях. В то время как фосфор, мышьяк и другие элементы подгруппы азота, имея d-орбитали, могут образовывать соединения, где атом проявляет высшую степень окисления +5.
Мышьяк получают восстановлением оксида мышьяка(III) углём. Напишите уравнение реакции, зная, что углерод окисляется до угарного газа CO. Сколько килограммов мышьяка можно получить из 50 моль оксида, если выход продукта реакции составляет 90%?
Уравнение реакции: As₂O₃ + 3C → 2As + 3CO. Из 1 моль As₂O₃ получается 2 моль As. Значит, из 50 моль As₂O₃ получится 100 моль As. Молярная масса As = 75 г/моль. Теоретическая масса As = 100 моль * 75 г/моль = 7500 г = 7,5 кг. Практический выход с учетом 90% = 7,5 кг * 0,9 = 6,75 кг. Ответ: 6,75 кг мышьяка.
Оксид висмута(III) — основный оксид. Напишите уравнения его реакций с азотной и соляной кислотами. Назовите образующиеся соли.
Реакция с азотной кислотой: Bi₂O₃ + 6HNO₃ → 2Bi(NO₃)₃ + 3H₂O (нитрат висмута(III)). Реакция с соляной кислотой: Bi₂O₃ + 6HCl → 2BiCl₃ + 3H₂O (хлорид висмута(III)).
Один из элементов V группы образует два фторида, в одном из которых массовая доля фтора равна 43,18%, а в другом — 55,88%. Определите элемент.
Пусть элемент - E. Общие формулы фторидов EFx. Массовая доля фтора в первом фториде 43,18%, во втором - 55,88%. Пусть молярная масса элемента - M, а фтора 19. Для первого фторида: (19x)/(M+19x) = 0.4318. Для второго фторида: (19y)/(M+19y)=0.5588. Выразим M из обоих уравнений и приравняем их друг к другу: (19x * 0.5682) / 0.4318 = (19y * 0.4412) / 0.5588. Получаем x/y = 0.64. Допустим y=5, тогда x=3,2 - не целое число. Допустим у=3, тогда x=2. Формулы EF2 и EF3. Вычислим М для EF2: M=49.96 и для EF3: M=49.96. M = 50 г/моль, значит, это фосфор. Ответ: Фосфор.