Программа, контрольные вопросы и упражнения по неорганической химии (стр. 1 )

Министерство образования Российской Федерации

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНЖЕНЕРНОЙ ЭКОЛОГИИ

Кафедра общей и физической химии

ПРОГРАММА, КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

И УПРАЖНЕНИЯ ПО НЕОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ

Под редакцией проф., д-ра хим. наук

Москва – 2000

ВВЕДЕНИЕ

В курсе «Неорганическая химия» студенты знакомятся с химическими свойствами простых и сложных веществ и методами получения важнейших из них в промышленности. При изложении материала широко используются теоретические основы химии, изучавшиеся в предыдущем семестре. Описание элементов дано в строгом соответствии с Периодической системой - основой изучения строения и свойств веществ. Лекционные и лабораторные занятия построены таким образом, что в начале приведено описание свойств элементов первой группы Периодической системы (и их соединений), затем второй, третьей и т, д. Заканчивается курс описанием свойств элементов восьмой группы.

Освоению обширного фактического материала по химии элементов Периодической системы и их соединений способствует принятый план построения каждой лекции и соответствующее ему расположение вопросов в настоящих методических указаниях;

1.Общая характеристика элементов группы.

2. Свойства простых веществ

3. Свойства соединений элементов группы.

4. Способы получения и применение простых веществ и важнейших соединений

Настоящие методические указания содержат программу курса «Неорганическая химия». При подготовке к проверочным работам и экзамену студенты должны ознакомиться с соответствующими заданию разделами программы, ответить на вопросы, выполнить упражнения и решить задачи по данной теме. При ответах на вопросы и решении задач следует использовать рекомендуемую литературу.

Все приведенные в методических указаниях вопросы, упражнения и задачи, кафедра использует при составлении билетов для контрольных работ, зачетов и экзаменов.

ПРОГРАММА ПО НЕОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ КУРСА «ХИМИЯ»

ПЕРВАЯ ГРУППА ЭЛЕМЕНТОВ ПЕРИОДИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ

Щелочные металлы (IA группа). Строение электронной оболочки атомов и особенности физических свойств. Общая характеристика химических свойств. Взаимодействие с кислородом (оксиды, пероксиды), с водородом и другими неметаллами, с водой и растворами кислот. Гидроксиды, их свойства. Гидроксид натрия, методы его получения. Карбонат натрия, аммиачно-хлоридный способ получения. Карбонат калия. Применение соединений щелочных металлов. Калийные удобрения. Получение щелочных металлов и их применение.

Медь, серебро, золото (ІВ группа). Строение электронной оболочки атомов и особенности физических свойств. Химические свойства: отношение к кислороду, воде и растворам кислот. Оксиды и Гидроксиды и их свойства. Комплексные соединения. Важнейшие соли: медный купорос, галогениды серебра. Получение металлов из руд.

ВТОРАЯ ГРУППА ЭЛЕМЕНТОВ ПЕРИОДИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ

Бериллий, магний и щелочноземельные элементы (ПА группа). Строение электронной оболочки атомов. Гибридизация типа sp. Особенности физических свойств металлов ПА группы. Общая характеристика химических свойств. Взаимодействие с кислородом, водородом, азотом и другими неметаллами. Взаимодействие с водой, растворами кислот и щелочей. Оксиды и Гидроксиды и их получение. Известь гашеная и негашеная. Огнеупоры. Амфотерность оксида и гидроксида бериллия. Соли: хлориды, карбонаты, сульфаты. Гипс. Получение металлов и их применение. Сплавы бериллия и магния. Жесткость воды и методы ее устранения.

Цинк, кадмий, ртуть (IIВ группа). Строение электронной оболочки атомов. Физические и химические свойства. Отношение металлов к кислороду, воде, растворам кислот и щелочей. Оксиды и Гидроксиды. Соли: хлориды, сульфиды, сульфаты. Комплексные соединения. Получение металлов и их применение. Сплавы цинка. Амальгамы. Цинкование и кадмирование. Гальванические элементы. Токсичность ртути.

ТРЕТЬЯ ГРУППА ЭЛЕМЕНТОВ ПЕРИОДИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ

Бор, алюминий, галлий, индий, таллий (ША группа). Строение электронной оболочки атомов. Гибридизация sp2. Общие закономерности изменения физических и химических свойств.

Бор. Оксид бора, борные кислоты и их соли. Бура. Бориды и бороводороды. Получение бора. Применение бора и его соединений».

Алюминий. Химические свойства: взаимодействие с кислородом, водой, растворами кислот и щелочей. Алюминотермия. Термит. Оксид и гидроксид алюминия. Корунд. Соли алюминия. Квасцы. Каолин, глина и бокситы. Получение металлического алюминия. Применение алюминия и его сплавов в технике.

ЧЕТВЕРТАЯ ГРУППА ЭЛЕМЕНТОВ ПЕРИОДИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ

Углерод, кремний, германий, олово, свинец (IVA группа). Строение электронной оболочки атомов. Гибридизация типа sp3. Общие закономерности изменения химических свойств в ряду углерод – свинец.

Углерод. Углерод в природе. Аллотропические модификации углерода. Искусственные алмазы. Применение графита и активированного угля. Химические свойства углерода. Оксиды углерода, их свойства и применение. Карбонилы металлов. Угольная кислота и ее соли. Углеводороды: метан, этилен, ацетилен, бензол. Химическая связь в углеводородах. Природный газ. Сероуглерод. Четыреххлористый углерод. Цианистоводородная кислота и ее соли. Карбиды металлов, их свойства и применение.

Кремний. Кремний в природе. Естественные и искусственные силикаты. Получение кремния. Диоксид кремния. Кварц и кварцевое стекло. Силикагель. Кремневая кислота и ее соли. Растворимое стекло. Стекло, керамика, фарфор, цемент. Силициды металлов. Карборунд. Соединения кремния с водородом. Кремнийорганические соединения.

Германий, олово и свинец. Получение металлов из природных соединений. Химические свойства. Взаимодействие германия, олова и свинца с кислородом, водой, растворами кислот и щелочей. Амфотерность оксидов и гидроксидов. Окислительно-восстановительные свойства соединений олова и свинца. Водородные соединения. Свинцовый аккумулятор. Сурик. Соли олова и свинца.

Титан, цирконий, гафний (IVB группа). Строение электронной оболочки атомов. Физические свойства титана. Применение титана и его сплавов. Природные соединения и получение титана. Химические свойства. Взаимодействие с неметаллами (кислородом, водородом, азотом и др.). Диоксид, карбид и нитрид титана. Взаимодействие титана с водой, растворами кислот и щелочей. Химический характер оксидов и гидроксидов.

ПЯТАЯ ГРУППА ЭЛЕМЕНТОВ ПЕРИОДИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ

Азот, фосфор, мышьяк, сурьма, висмут (VA группа). Строение электронной оболочки атомов. Окислительно-восстановительные свойства элементов VA группы. Физические свойства. Аллотропические модификации фосфора. Методы получения азота и фосфора из природных источников и их применение в технике.

Азот. Строение молекулы. Химическая инертность азота. Взаимодействие азота с металлами. Нитриды и их применение. Аммиак. Физические свойства. Строение молекулы аммиака. Аммиак как лиганд в комплексных соединениях. Водный раствор аммиака. Соли аммония. Аммиакаты. Синтез аммиака из элементов - выбор условий. Окисление аммиака. Гидразин, гидроксиламин, азотистоводородная кислота. Устойчивость водородных соединений других элементов VA группы. Оксиды азота, их получение и свойства. Взаимодействие с водой и растворами щелочей. Азотная и азотистая кислоты. Синтез азотной кислоты. Ее химические свойства. Взаимодействие металлов и неметаллов с азотной кислотой. Соли азотной кислоты и их применение. Азотные удобрения.

Фосфор. Химические свойства фосфора. Оксиды фосфора. Кислотные свойства оксидов. Взаимодействие оксида фосфора (V) с водой. Фосфорные кислоты. Соли ортофосфорной кислоты и их гидролиз. Фосфорные удобрения и их получение.

ШЕСТАЯ ГРУППА ЭЛЕМЕНТОВ ПЕРИОДИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ

Кислород, сера, селен, теллур, полоний (VIA группа). Строение электронной оболочки атомов. Изменение окислительных и восстановительных свойств в ряду кислород-теллур. Физические свойства. Аллотропия серы. Получение кислорода и серы из природных источников и области их применения.

Кислород. Строение молекулы. Взаимодействие кислорода с металлами и неметаллами. Озон. Получение и окислительные свойства озона. Вода. Строение молекулы. Свойства воды. Пероксид водорода. Электролитические свойства. Пероксиды. Окислительно-восстановительные свойства пероксидов.

Сера. Взаимодействие с металлами и неметаллами. Сероводород. Электролитические свойства сероводородной кислоты. Сульфиды. Оксиды серы, их получение, физические и химические свойства. Диоксид серы и сернистая кислота. Электролитические свойства сернистой кислоты и гидролиз ее солей. Окислительно-восстановительные свойства соединений серы (IV). Оксид серы (VI) и серная кислота. Получение серной кислоты и ее применение. Олеум. Взаимодействие серной кислоты с металлами. Сульфаты. Пиросерная, надсерная и тиосерная кислоты. Их строение и свойства.

Хром, молибден, вольфрам (VIB группа). Строение электронной оболочки атомов. Характерные степени окисления. Физические свойства и применение. Легированные стали.

Хром. Получение хрома. Оксид и гидроксид хрома (III). Их амфотерность. Применение оксида хрома (III). Окисление соединений хрома (III). Соединения хрома (VI): оксид хрома (VI), хромовая и двухромовая кислоты и их соли. Взаимное превращение хроматов и дихроматов. Окислительные свойства дихроматов.

СЕДЬМАЯ ГРУППА ЭЛЕМЕНТОВ ПЕРИОДИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ

Водород. Строение атома и молекулы. Физические свойства. Растворимость водорода в металлах. Природные соединения и получение водорода. Изотопы водорода. Химические свойства водорода. Взаимодействие водорода с металлами. Гидриды. Соединения водорода с неметаллами.

Фтор, хлор, бром, йод, астат (VIIА группа). Строение электронной оболочки атомов. Окислительные свойства галогенов. Степени окисления. Строение молекул. Физические свойства. Получение галогенов в свободном виде и их применение. Химические свойства галогенов. Взаимодействие их с металлами и неметаллами.

Водородные соединения галогенов: получение, физические свойства. Электролитические свойства галогеноводородных кислот. Плавиковая кислота. Получение. Соли плавиковой кислоты: фториды и гидрофториды. Взаимодействие плавиковой кислоты с диоксидом кремния и стеклом. Соляная кислота. Получение и свойства. Соли. Восстановительные свойства галогенид-ионов в ряду: фторид-иодид.

Кислородные соединения галогенов. Соединения фтора с кислородом. Взаимодействие галогенов с водой и растворами щелочей. Кислородсодержащие кислоты хлора и их соли. Получение солей. Гипохлориты, хлорная известь, бертолетова соль, перхлорат аммония. Получение кислот. Устойчивость, электролитические и окислительные свойства кислот в ряду: хлорноватистая, хлористая, хлорноватая и хлорная кислоты. Оксиды хлора. Окислительные свойства кислородсодержащих соединений галогенов.

Соединения галогенов с неметаллами. Необратимый гидролиз галогенангидридов кислот.

Марганец, технеций, рений (VIIB группа). Строение электронной оболочки атомов.

Марганец. Возможные степени окисления. Особенности физических и химических свойств. Применение. Легирование сталей. Природные соединения и получение марганца. Взаимодействие марганца с неметаллами (кислородом, серой, фосфором), водой и растворами кислот. Оксиды и Гидроксиды марганца, их электролитические свойства. Диоксид марганца. Оксид марганца (VII), марганцевая кислота и ее соли. Окислительно-восстановительные свойства соединений марганца в разных степенях окисления. Перманганат калия как окислитель.

ВОСЬМАЯ ГРУППА ЭЛЕМЕНТОВ ПЕРИОДИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ

Гелий, неон, аргон, криптон, ксенон, радон (VIIIА группа). Строение электронной оболочки атомов. Физические свойства. Нахождение в природе и применение благородных газов в технике. Соединения ксенона с фтором и кислородом. Их получение и свойства.

Железо, кобальт, никель, платиновые металлы (VШВ группа) Строение электронной оболочки атомов.

Железо, кобальт, никель. Степени окисления. Получение и применение. Доменный процесс. Взаимодействие металлов с кислородом, водой, кислотами. Оксиды и Гидроксиды. Окислительно-восстановительные свойства соединений металлов со степенью окисления II и Ш. Щелочной аккумулятор. Ферриты и ферраты. Комплексные соединения. Карбонилы металлов.

Платина. Физические и химические свойства. Каталитические свойства платины. Отношение к кислотам. Свойства оксидов и гидроксидов. Комплексные соединения. Получение и применение платины,

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ, УПРАЖНЕНИЯ И ЗАДАЧИ

ПЕРВАЯ ГРУППА ЭЛЕМЕНТОВ ПЕРИОДИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ

.

ЩЕЛОЧНЫЕ МЕТАЛЛЫ (IА ГРУППА)

I.  Общая характеристика элементов IA группы

1. Укажите сколько электронов и какого типа содержится на внешнем и соседнем с внешним уровнях электронной оболочки атомов элементов IA группы? К какому типу элементов (s, p, d или f) они относятся?

2. Распределите электроны по четырем квантовым числам в атоме калия.

3 Объясните, почему щелочные металлы проявляют постоянную степень окисления?

4 Как изменяются радиус атома, энергия ионизации и восстановительные свойства в ряду Li-Cs?

II. Свойства простых веществ элементов IA группы.

5. Составьте уравнения реакций взаимодействия лития, натрия и калия с кислородом. К каким классам неорганических веществ относят полученные соединения?

6.Взаимодействуют ли щелочные металлы с элементарными окислителями: галогенами, водородом, азотом? Составьте уравнения соответствующих реакций.

7.Укажите положение щелочных металлов в ряду стандартных электродных потенциалов металлов и составьте уравнения реакций взаимодействия натрия с водой, соляной и концентрированной серной кислотами.

Ш. Свойства соединений IA группы.

8.Охарактеризуйте электролитические свойства и растворимость в воде гидроксидов щелочных металлов. Приведите примеры реакций этих гидроксидов с кислотами и оксидами неметаллов.

9.Составьте уравнение реакции пероксида натрия с диоксидом углерода. Какое практическое применение находит эта реакция?

10.Составьте уравнения реакций гидролиза карбоната натрия и сульфида калия по первой ступени.

11.При помощи каких реакций можно обнаружить присутствие ионов калия или натрия в растворах? Что вы можете сказать о растворимости соединений натрия и калия в воде?

IV. Способы получения простых веществ и важнейших соединений элементов IА группы

.12.Перечислите известные вам наиболее распространенные природные соединения натрия и калия.

13.Составьте схемы процессов электролиза расплава и раствора хлорида натрия. Какое практическое значение имеют эти процессы?

14.Составьте уравнения реакций аммиачно-хлоридного способа получения карбоната натрия (кальцинированной соды). Приведите примеры ее использования в технике.

V. Упражнения.

Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить следующие превращения веществ:

15.Хлорид натрия →натрий → гидроксид натрия→ карбонат натрия → хлорид натрия.

16.Калий гидроксид калия →хлорид калия →калий → гидрид калия.

17.Литий → оксид лития → гидроксид лития →карбонат лития → гидрокарбонат лития.

18.Хлорид натрия → гидрокарбонат натрия →карбонат натрия →гидрокарбонат натрия → хлорид натрия.

VI. Задачи.

19. Какой объем 0,5М раствора серной кислоты потребуется для нейтрализации 200 г раствора гидроксида натрия, содержащего 2% (по массе) NaOH?

20. В 1 л воды поместили 100 г металлического натрия. Определите массовую долю (%) полученного раствора гидроксида натрия.

21. При действии избытка соляной кислоты на раствор карбоната натрия объемом 100 мл и плотностью 1,1 г/мл выделяется газ, занимающий при нормальных условиях объем 1,16 л. Определите массовую долю карбоната натрия в исходном растворе.

22. К 100 мл 0,1М раствора КОН добавили 100 мл 0,1 М раствора НСl. Определите количество выделившейся теплоты, если ΔH°нейтр.= -56 кДж/моль.

МЕДЬ, СЕРЕБРО, ЗОЛОТО (IB ГРУППА)

I. Общая характеристика элементов IB группы.

1. Укажите сколько электронов и какого типа содержится на внешнем и соседнем с внешним уровнях электронной оболочки элементов IB группы?

2. Распределите электроны по четырем квантовым числам в атоме меди. К какому типу элементов (s, p, d или f) относят медь, серебро и золото?

3.Что такое «провал» электронов у d-элементов? Проиллюстрируйте это явление на примере элементов IB группы.

4. Укажите характерные степени окисления элементов IB группы. Почему, в отличие от элементов IA группы, они имеют переменную степень окисления?

5. Какой из металлов IB группы обладает наибольшим значением энергии ионизации? Как изменяются восстановительные свойства элементов в ряду Сu - Аu?

П. Свойства простых веществ элементов IB группы.

6.С какими элементарными окислителями реагируют элементы IB группы? Составьте уравнения соответствующих реакций.

7.Укажите положение элементов IB группы в ряду стандартных электродных потенциалов металлов. Будут ли элементы IB группы вступать в реакцию взаимодействия с водой, соляной и разбавленной серной кислотами?

8.Составьте уравнения реакций меди с концентрированной и разбавленной азотной кислотой и золота с «царской водкой».

9.Почему медные предметы покрываются на воздухе зеленым налетом? Почему серебряные предметы чернеют на воздухе? Составьте уравнения реакций.

III Свойства соединений 1В группы.

10.Cоставьте уравнения реакций получения оксидов меди (II), (I) и оксида серебра.

11.Охарактеризуйте электролитические свойства и термическую устойчивость гидроксидов элементов IВ группы.

12.Составьте уравнения реакций нитрата меди (II) и нитрата серебра с раствором щелочи.

13.Составьте уравнения фотохимического разложения бромида серебра и взаимодействия его с водным раствором тиосульфата натрия. Какое применение находят эти реакции?

14.Напишите уравнения реакций получения сульфидов меди (II) и серебра.

15.Какими реакциями можно обнаружить присутствие в растворе ионов Сu2+ и Ag+?

IV. Способы получения простых веществ элементов IB группы.

16.Природные источники меди. Промышленный способ получения меди (уравнения реакций). Что такое бронза и латунь?

17.Электролитическое рафинирование меди. Какие процессы происходят на катоде и аноде при очистке меди электролизом?

18. Цианидный метод отделения золота от пустой породы (уравнения реакций).

V. Упражнения.

Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить следующие превращения веществ:

19.Сульфат меди (П) → медь → нитрат меди (II) →гидроксид меди (II) → оксид меди (II).

20.Серебро → нитрат серебра → оксид серебра →серебро →сульфат серебра.

21.Золото → хлорид золота (III) → гидроксид золота (III) →тетрагидроксоаурат (III) натрия →сульфат золота (III).

22.Сульфид меди (II) →оксид меди (II) → медь →сульфат меди (II) →

гидроксид меди (II).

. VI. Задачи.

23. Сколько граммов медного купороса (CuS04 · 5H2O) потребуется для приготовления

1 л 2М раствора CuS04?

24. Какой объем 10%-ного (по массе) раствора NaOH (плотность раствора 1,1 г/см3} необходим для получения 11,5 г оксида серебра из нитрата серебра?

25.Сколько выделится теплоты при термическом разложении 100 г оксида меди (II) по реакции: 4 CuO(k) Û 2 Cu2O(к) + О2(г),

Если ΔHобр.(CuO(k)) = -165,3 кДж/моль и

ΔH°обр (Cu2 O(к)) = -167,4 кДж! моль.

26.Сколько граммов меди потребуется для реакции с 50 мл раствора разбавленной азотной кислоты, содержащей 17% (по массе) HNО3? Плотность

раствора кислоты 1,1 г/см3.

ВТОРАЯ ГРУППА ЭЛЕМЕНТОВПЕРИОДИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ

БЕРИЛЛИЙ, МАГНИЙ И ЩЕЛОЧНО­ЗЕМЕЛЬНЫЕ МЕТАЛЛЫ (ПА ГРУППА)

I. Общая характеристика элементов ПА группы.

1.  Распределите электроны по 4-м квантовым числам в атоме магния. К какому типу элементов (s, p, d или f) относится магний и другие элементы ПА группы?

2.  Какова валентность элементов ПА группы в невозбужденном и возбужденном состояниях?

3.  Составьте схему перекрывания электронных облаков в молекуле ВеСI2- Укажите форму этой молекулы, Оцените полярность отдельных связей и полярность молекулы в целом. Какой тип гибридизации характерен для элементов ПА группы?

4.  Как изменяются радиус атома, энергия ионизации и восстановительные свойства в ряду Be - Ва?

II. Свойства простых веществ элементов ПА группы.

5. Составьте уравнения реакций взаимодействия металлов IIА группы с кислородом. Какие металлы этой группы необходимо хранить без доступа воздуха?

6.  С какими из перечисленных элементарных окислителей {галогены, водород, азот, углерод) реагируют элементы ПА группы. В каких условиях протекают эти реакции? Составьте уравнения реакций.

7.  Укажите положение элементов ПА группы в ряду стандартных электродных потенциалов металлов и охарактеризуйте отношения этих элементов к воде и кислотам (НС1, НNОз). Составьте уравнения реакций.

8.  Для какого из элементов IIА группы возможна реакция с водным раствором щелочи? Составьте уравнение этой реакции.

III. Свойства соединений элементов IIА группы.

9. Составьте уравнения реакций получения оксидов элементов IIА группы и взаимодействия их с водой.

10. Охарактеризуйте электролитические свойства и растворимость в воде гидроксидов элементов ПА группы.

11.  Составьте уравнения реакций гидроксида бериллия с соляной кислотой и водным раствором щелочи. Какое свойство гидроксида бериллия доказывают эти реакции?

12. Приведите примеры нерастворимых в воде сульфатов и карбонатов элементов IIА группы.

13.  Напишите уравнения реакций получения гидрида кальция и взаимодействия его с водой.

14. Присутствием каких солей обусловлена временная и постоянная жесткость воды? Какие методы используют для устранения жесткости воды?

IV. Способы получения простых веществ и важнейших соединений элементов IIА группы.

15. Перечислите известные вам соединения кальция, применяемые в строительном деле.

16. Как используют металлы ПА группы? Какое применение металлов IIА группы обусловлено их высокими восстановительными свойствами?

17. Напишите уравнения реакции получения карбида кальция и взаимодействия его с водой. Какой горючий газ выделяется в последней реакции? Составьте уравнение реакции горения этого газа.

18. Какие элементы ПА группы используют для получения легких конструкционных материалов?

V. Упражнения.

Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить следующие превращения веществ:

19. Карбонат кальция → оксид кальция → гидроксид кальция → карбонат кальция → гидрокарбонат кальция.

20.  Стронций → гидрид стронция → гидроксид стронция → нитрат стронция → сульфат стронция.

21.  Барий → гидроксид бария → карбонат бария → хлорид бария → сульфат бария.

22.  Хлорид магния → магний → нитрат магния → гидроксид магния → хлорид магния.

VI. Задачи.

23.  Сколько граммов магния надо сжечь, чтобы получить 420 кДж теплоты, если энтальпия образования оксида магния ∆H0обр. = - 602,5 кДж/моль?

24.  Сколько граммов гидроксида кальция надо добавить к 1 м3 воды, чтобы устранить её временную жесткость, равную 3 ммоль-экв/л?

25.  При растворении в соляной кислоте 5 г извести, содержащей примеси, выделилось 140 см3 диоксида углерода (н. у.). Каково процентное содержание СаСО3 в этом образце извести?

26.  К 50 г воды добавили 1,2 г оксида бария. Определить массовую долю гидроксида бария в полученном растворе.

ЦИНК, КАДМИЙ И РТУТЬ (IIВ ГРУППА)

I. Общая характеристика элементов IIВ группы.

1. Укажите сколько электронов и какого типа содержится на внешнем и соседним с внешним уровнях электронной оболочки атомов элементов IIВ группы? К какому типу элементов (s, p, d или f) относят эти элементы?

2.  Распределите электроны по четырем квантовым числам в атоме цинка. Составьте таблицу и условную электронную запись.

3.  Укажите характерные степени окисления для элементов IIВ группы. Почему эти элементы, в отличие от элементов IB группы, имеют постоянную степень окисления (исключая Hg)?

4.  Какой из металлов подгруппы цинка обладает наибольшим значением энергии ионизации? Как изменяются восстановительные свойства элементов в ряду Zn~Hg ?

II. Свойства простых веществ элементов IIВ группы.

5.  Отношение элементов IIВ группы к элементарным окислителям: галогенам, кислороду, сере. В каких условиях возможно протекание этих реакций? Составьте уравнения этих реакций.

6.  Укажите положения элементов IIВ группы в ряду стандартных электродных потенциалов металлов. Отношение цинка, кадмия и ртути к воде.

7.  Какие элементы IIВ группы реагируют с соляной кислотой и разбавленной серной кислотой? Составьте уравнения реакций.

8.  Составьте уравнения реакций цинка с разбавленной азотной кислотой и ртути с разбавленной и концентрированной азотной кислотой.

9.  Напишите уравнения реакции взаимодействия цинка с избытком водного раствора щелочи. Возможна ли подобная реакция для кадмия и ртути?

III. Свойства соединений элементов IIВ группы.

10. Охарактеризуйте растворимость в воде и термическую устойчивость оксидов элементов IIВ группы.

11. Напишите уравнения реакций получения оксидов ртути (I) и (II).

12. Напишите уравнения реакций хлоридов цинка, кадмия и ртути (II) с избытком водного раствора щелочи.

13. Приведите реакции, доказывающие амфотерность гидроксида цинка.

14.  Составьте уравнения реакций получения сульфидов цинка, кадмия и ртути (II).

15.  При помощи каких реакций можно отличить друг от друга растворы, содержащие ионы Zn2+, Cd2+ или Нg2+?

IV. Способы получения простых веществ элементов IIВ группы.

16. Составьте уравнения реакций промышленного способа получения цинка, кадмия и ртути из сульфидных руд.

17. Что такое амальгамы металлов и какое применение они находят?

18. Какое применение находит реакция взаимодействия ртути с порошком серы?

19. Приведите примеры применения цинка в технике. Как называют сплавы цинка с медью?

V. Упражнения.

20.Сульфид цинка → оксид цинка → хлорид цинка → гидроксид цинка → тетрагидроксоцинкат натрия.

21.Сульфид ртути → ртуть → нитрат ртути (II) → оксид ртути (II) → хлорид ртути (II).

22.Оксид кадмия → кадмий → нитрат кадмия → гидроксид кадмия → оксид кадмия.

23.Цинк → хлорид цинка → хлорид тетрамминцинка → сульфид цинка → оксид цинка.

VI. Задачи.

24.  Цинковая руда содержит 30% (по массе) ZnS. Сколько m3 диоксида серы (н. у.) можно получить при обжиге 1 т этой руды?

25.  Какой объем водорода (н. у.) выделится при взаимодействии кадмия со 100 мл раствора соляной кислоты, содержащей 20% (по массе) НС1? Плотность раствора кислоты 1,1 г/см3.

26.  Какой объем 30% (по массе) раствора NaOH (плотность 1,33 г/мл) потребуется для превращения 13 г металлического цинка в тетрагидроксоцинкат натрия?

27.  Сколько теплоты выделится при окислительном обжиге 1 т сульфида цинка по реакции 2ZnS + ЗО2 = 2ZnО + 2S02, если энтальпии образования равны (кДж/моль):

∆H0обр.(ZnS) = -201,8, ∆Hо обр(ZпО) = -348,3 и ∆Hообр (SO2 ) = -297,1?

БОР, АЛЮМИНИЙ (IIIA ГРУППА)

I. Общая характеристика элементов IIIA группы.

1. Укажите, сколько электронов и какого типа (s, p, d или f) содержится на внешнем и соседним с внешним уровнях электронной оболочки атомов бора и алюминия.

2. Распределите электроны по 4-м квантовым числам в атоме алюминия. Укажите тип элемента (s, p, d или f).

3.  Какие степени окисления характерны для бора и алюминия? Приведите примеры соединений, иллюстрирующие неметаллические свойства бора.

4.  Какой тип гибридизации характерен для элементов IIIA группы? Составьте схему перекрывания электронных облаков в молекуле трихлорида бора и укажите форму этой молекулы. Будет ли она полярной?

II. Свойства простых веществ элементов IIIA группы.

5.  Составьте уравнения реакций бора и алюминия с кислородом и галогенами. Укажите условия, необходимые для протекания этих реакций.

6.  Составьте уравнения реакций взаимодействия бора с углеродом и азотом. Укажите условия проведения этих реакций и свойства полученных соединений.

7.  Приведите примеры реакций алюминия с оксидами малоактивных металлов. Какое значение имеют такие реакции в технике? Что такое алюминотермия?

8. Напишите уравнение реакции взаимодействия бора с концентрированной азотной кислотой. Как называется полученное соединение бора?

9.  Отношение алюминия к концентрированной азотной кислоте. Что такое «пассивирование» алюминия? Можно ли алюминий использовать для изготовления аппаратуры, работающей в контакте с концентрированной азотной кислотой?

10.Напишите уравнение реакции взаимодействия алюминия с водным раствором щелочи.

III. Свойства соединений элементов ША группы.

11. Охарактеризуйте кислотно-основные свойства оксидов бора и алюминия. Составьте уравнение реакции оксида бора с водой.

12. Электролитические свойства гидроксида алюминия. Составьте уравнение реакции гидроксида алюминия с водным раствором щелочи.

13. Составьте уравнение реакции ортоборной кислоты с водным раствором щелочи.

14.  Укажите промежуточные соединения, получающиеся при последовательной дегидратации ортоборной кислоты до оксида бора.

15.Бориды активных и малоактивных металлов. Приведите примеры этих боридов и охарактеризуйте их отношение к воде и кислотам.

16 Составьте уравнения реакций получения борэтана (диборана) и взаимодействия его с кислородом (горения) и водой.

IV. Получение и применение простых веществ и важнейших соединений элементов ША группы.

17. Промышленный способ получения бора. Получение высокочистого бора. Составьте уравнения реакций.

18.  Промышленный способ получения алюминия. Составьте схему процесса электролиза и укажите условия проведения процесса.

19.  Применение буры при пайке меди в присутствии буры.

20.  Приведите примеры использования алюминия в технике.

21.  Какое применение в технике находят карбид бора и бориды малоактивных металлов?

V. Упражнения.

22. Оксид алюминия → алюминий → хлорид алюминия → гидроксид алюминия →тетрагидроксоалюминат калия.

23. Бор → оксид бора → ортоборная кислота → тетраборат натрия → ортоборная кислота.

24. Алюминий → гексагидроксоалюминат натрия → сульфат алюминия → гидроксид алюминия → оксид алюминия.

25. Оксид бора → бор → борид магния → борэтан → оксид бора.

VI. Задачи.

26..Сколько граммов ортоборной кислоты получится при окислении бора в 500 г азотной кислоты, содержащей 63% (по массе) HNO3?

27. Какой объем водорода (н. у.) выделится при взаимодействии алюминия с 500 мл 0,1н раствора H2SO4?

28 Какой объем 40%-ного (по массе) раствора КОН (плотность 1,4 г/мл) следует добавить к раствору, содержащему 5 г хлорида алюминия, для того, чтобы первоначально выпавший осадок полностью растворился?

28.  Составьте уравнение реакции горения термита Al + Fe3O4 → АI2Оз + Fe и вычислите количество тепла, выделяющееся при горении 1 кг термита, если энтальпии образования равны (кДж/моль):

∆Hообр(Fe3O4) = -1117 и ∆H0обр= -1674.

ЧЕТВЕРТАЯ ГРУППА ЭЛЕМЕНТОВ ПЕРИОДИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ

УГЛЕРОД, КРЕМНИЙ, ПОДГРУППА ГЕРМАНИЯ (IVA ГРУППА)

I. Общая характеристика элементов IVA группы.

1. К какому типу элементов (s, p, d или f) относят углерод и его аналоги? Каковы характерные степени окисления?

2. Как изменяются окислительно-восстановительные свойства элементов IVA группы от углерода к свинцу? В чем причина такого изменения?

3. Какова валентность углерода в невозбужденном и возбужденном состояниях? Понятие об sp3- гибридизации. Какова форма молекулы метана?

II. Свойства простых веществ элементов IVA группы.

4. Дайте окислительно-восстановительную характеристику углерода. Составьте уравнения реакций взаимодействия углерода с оксидом свинца (II), с кислородом, с алюминием. Укажите, какую функцию выполняет углерод в этих процессах.

5.  Составьте уравнения реакций взаимодействия концентрированной азотной кислоты с углеродом, оловом и свинцом.

6.  Отношение свинца и олова к кислороду, воде, кислотам-неокислителям (соляной кислоте) и кислотам-окислителям (концентрированная и разбавленная азотная кислоты). Составьте уравнения реакций.

7. Укажите положение олова и свинца в ряду стандартных электродных потенциалов металлов. Какие из этих веществ реагируют с соляной и разбавленной серной кислотами? Приведите уравнения реакций.

III. Свойства соединений элементов IVA группы.

8. Водородные соединения углерода и кремния. Напишите формулы метана, этана, этилена, ацетилена, моносилана. Составьте уравнения реакций горения метана и моносилана.

9. Дайте электролитическую характеристику угольной кислоты. Какие соли она образует? Напишите уравнения реакций получения карбоната натрия и перехода его в гидрокарбонат. Гидрокарбоната - в карбонат.

10 Составьте уравнение реакции гидролиза карбоната калия. Укажите значение рН раствора. Почему карбонаты подвергаются гидролизу?

11. Как взаимодействуют Гидроксиды олова (II) и свинца (II) с кислотами и щелочами? Напишите уравнения реакций.

12. Как изменяется характер диоксидов и соответствующих гидроксидов в ряду углерод свинец? Напишите уравнения реакций, происходящих при пропускании диоксида углерода через известковую воду (раствор гидроксида кальция) и при сплавлении оксида олова (IV) с гидроксидом натрия.

13. Какую роль играет оксид свинца (IV) и хлорид олова (II) в следующих реакциях (расставьте коэффициенты)?

MnSO4+ РbО2+ HNO3 → HMnO4+ Pb(NO3)2+ PbSO4+ H2O;

SnCI2 + FeCI3 → FeCI2 + SnCI4.

14. Что такое растворимое стекло, как его получают? Каков состав оконного стекла, из чего его получают в промышленности? Почему в стеклянной посуде нельзя хранить плавиковую кислоту? Составьте уравнения соответствующих реакций.

15. Какие реакции происходят при заряде и разряде свинцового аккумулятора?

IV. Способы получения простых веществ и важнейших соединений элементов IVA группы.

16. Составьте уравнения реакций получения кремния из диоксида кремния, олова из касситерита (SnO2), свинца из галенита (PbS).

17. Лабораторный и промышленный метод получения диоксида углерода. Приведите уравнения реакций.

18. Кремний можно получать восстановлением диоксида кремния магнием. Каким образом можно отделить образовавшийся кремний от продуктов реакции и избытка магния, а также от возможной примеси силицида магния? Составьте уравнения реакций.

V. Упражнения.