Вопросы и задания для самоподготовки по курсу «Неорганический синтез»

 

 

ВОПРОСЫ И ЗАДАНИЯ ДЛЯ САМОПОДГОТОВКИ

по курсу «Неорганический синтез»

 

к Модулю 1

1        В чем заключается уникальность электронного строения атома водорода? Можно ли поместить водород в I или VII группу Периодической системы? По каким признакам водород имеет сходство с углеродом и нельзя ли водород поместить в IV группу Периодической системы?

2        В рамках МВС и ММО изобразите строение молекулы водорода. Охарактеризуйте прочность связи, сравните с другими двухатомными молекулами.

3        Напишите уравнения реакций на окислительные и восстановительные свойства водорода. Какие из них выражены лучше и почему?

4        В чем причина опасности при работе с водородом?

5        Как могут быть классифицированы гидриды различных элементов по строению и свойствам?

6        Каковы термодинамические критерии возможности восстановления металла из его оксида водородом? Всегда ли в качестве продукта получается именно металл? Как влияет на эффективность процесса восстановления температура, скорость пропускания водорода, поверхность соприкосновения оксида и газообразного водорода, дисперсность порошка оксида. Как называют металлы, получаемые этим способом?

7        Какие металлы можно получить электролизом растворов, а какие – только электролизом расплавов? Можно ли использовать метод электролиза для очистки (рафинирования) металлов?

8        Приведите примеры реакций на свойства никеля, кобальта, висмута, германия, железа и олова. Всегда ли в этих реакциях реализуется наиболее устойчивая степень окисления атомов и почему?

9        Сравните литий и кальций по физическим и химическим свойствам, объясните причины различий. Приведите примеры реакций на свойства простых веществ.

10   Охарактеризуйте строение, реакционную способность оксидов никеля, кобальта, висмута, германия, железа и олова. Приведите примеры реакций на их свойства.

 

к Модулю 2

1         Изобразите в рамках МВС строение молекул хлора и фтора. Какая из молекул имеет большую энергию химической связи и почему?

2         Приведите реакции, максимально полно раскрывающие химические свойства хлорной воды.

3         Приведите примеры реакций на окислительные и восстановительные свойства хлора. Какие из них выражены сильнее и почему? Как и почему данные свойства изменяются по подгруппе галогенов?

4         Как получают хлор в лаборатории и в промышленности? Как отмывают посуду после использования перманганата при лабораторном способе получения хлора? Что называют “антихлором”? Приведите уравнения реакций.

5         В чем заключаются принципиальные различия в строении безводных хлоридов кобальта, никеля, хрома и соответствующих кристаллогидратов? На каких свойствах и почему это отражается?

6         Какой из галогенидов – хлорид титана (IV) или хлорид олова (IV) – гидролизуется обратимо и почему?

7         В каких агрегатных состояниях обычно находятся металл (неметалл) и галоген при получении галогенидов из простых веществ? Почему фторирование часто трудно осуществить, несмотря на наибольшую окислительную активность фтора? Каковы особенности получения бромидов и иодидов? Как обычно отделяют примеси, находящиеся в исходных препаратах?

8         Как можно сместить равновесие при получении галогенидов из оксидов действием галогенов в сторону продуктов (эти реакции, как правило, обратимы)? Каковы термодинамические критерии возможности проведения галогенирования оксидов? Как с точки зрения теории химической связи можно оценить возможность замены кислорода на хлор? Почему при проведении хлорирования оксидов часто применяют уголь?

9         Почему обезвоживание кристаллогидратов как способ получения безводных галогенидов применяется довольно редко? Как меняется устойчивость галогенидов по отношению к кислороду и парам воды при переходе от фторидов к иодидам? от галогенидов s-металлов к галогенидам d-металлов? Как это можно объяснить с позиций теории химической связи?

10    Какие восстановители используются при получении низших галогенидов из галогенидов того же элемента в высшей степени окисления? Приведите примеры.

 

к Модулю 3

1         Почему в ряду HCl – HBr – HI температуры плавления и кипения возрастают, а у HF они аномально высоки?

2         Как и почему меняется устойчивость молекул НГ?

3         Как и почему в ряду HF-HCl-HBr-HI меняются кислотные свойства? Почему HF в отличие от других галогеноводородных кислот является слабой? Приведите примеры реакций на кислотные свойства НГ. Почему HF в отличие от других НГ растворяет стекло?

4         Как и почему в ряду HF-HCl-HBr-HI меняются восстановительные свойства? Приведите примеры реакций.

5         Какой из галогеноводородов и почему наиболее трудно получить путем синтеза из простых веществ?

6         Приведите примеры реакций получения НГ взаимодействием Г2 и различных восстановителей.

7         Все ли галогеноводороды могут быть получены путем гидролиза галогенидов неметаллов? Приведите примеры реакций.

8         Какие из галогеноводородов можно получить вытеснением НГ из соответствующих солей концентрированной серной кислотой, а какие – нет? Почему? Чем можно заменить серную кислоту в этом случае?

9         Какой из галогеноводородов можно получить термическим разложением кислых галогенидсодержащих солей? В чем преимущество этого способа?

10    Что называют азеотропными смесями?

11    Почему посуду, в которой проводились опыты с фосфором, рекомендуется некоторое время подержать в растворе медного купороса?

12    Как можно отличить фосфин от аммиака, сероводорода, хлороводорода?

13    В промышленных условиях для получения брома используют озерную или морскую рапу, щелока от переработки калийных солей и буровые воды в виде бромидов. Чем можно выделить бром из этих продуктов? Почему раствор предварительно подкисляют?

 

к Модулю 4

1         Сформулируйте основные положения теории Вернера (комплексное соединение, комплексообразователь, его координационное число, лиганды, их дентатность).

2         Какие существуют виды изомерии комплексных соединений?

3         Опишите поведение комплексных ионов в растворах, их константы устойчивости и нестойкости.

4         Метод валентных связей в применении к комплексным соединениям, его основные положения, понятие о внешне- и внутриорбитальных комплексах и его условность. Примеры применения, достоинства и недостатки метода.

5         Описание комплексных соединений в рамках теории кристаллического поля. Причины расщепления d-подуровня (на примере октаэдрических комплексов). Параметр расщепления и факторы, от которых он зависит. Порядок заселения электронами расщепленного d-подуровня.

6         В рамках МВС и ТКП опишите строение и свойства полученного Вами комплексного соединения. Опишите его оптические и магнитные свойства.

7         Предложите реакции на свойства полученного Вами комплексного соединения. Проведите их экспериментально.

8         Почему аммиачный комплекс меди имеет состав [Сu(NH3)4(H2O)2]2+. Каковы особенности координации меди в данном комплексном ионе?

9         Почему в аммиачных комплексах кобальт проявляет степень окисления (+3), а не более характерную для него (+2)?

10    Чем объяснить, что в присутствии тетрайодомеркурат-иона медь легко переходит в степень окисления +1?

11    Будет ли разрушаться в водном растворе сульфида натрия полученный Вами комплекс (составьте уравнение предполагаемой реакции, ответ подтвердите количественно).

 

к Модулю 5

1         На какие большие группы делятся оксиды (приведите примеры)? В каких реакциях проявляются кислотно-основные свойства каждой из указанных групп? От чего зависят окислительно-восстановительные свойства оксидов (приведите примеры реакций)?

2         Получение оксидов может быть осуществлено синтезом из простых веществ, а также термическим разложением солей, гидроксидов, кислот. Низшие и промежуточные оксиды при повышенных температурах в присутствии кислорода воздуха неустойчивы, но бывает и так, что при высоких температурах высшие оксиды теряют кислород и переходят в низшие (приведите примеры).

3         Какими тремя основными способами могут быть получены низшие и промежуточные оксиды?

4         Сравните строение, температуры плавления и кипения, устойчивость, кислотно-основные и окислительно-восстановительные свойства хромового, молибденового и вольфрамового ангидридов, объясните причины различий, приведите примеры реакций. Можно ли описанным ниже способом получить хромовый ангидрид? вольфрамовый ангидрид?

5         Изобразите схему расположения молекулярных орбиталей Мо(+5)-(+6) в октаэдрическом поле лигандов. Объясните причины асимметричного расположения катиона молибдена в октаэдрах. Как это отражается на строении оксида, изо- и гетерополианионов молибдена. Характерно ли то же самое для производных вольфрама?

6         Охарактеризуйте строение, реакционную способность и химические свойства оксида хрома (III), оксида марганца (IV). Сравните их с другими оксидами укзанных элементов.

 

к Модулю 6

1.     Какое положение занимает алюминий в Периодической Системе? Написать электронную конфигурацию атома алюминия; какие степени окисления он может проявлять; каковы его валентные возможности?

2.     В виде каких соединений алюминий встречается в природе; как его получают в промышленности?

3.     Какое положение занимает алюминий в ряду напряжений металлов?

4.     Как относится алюминий к кислороду воздуха, воде, кислотам, растворам щелочей? ем объяснить устойчивость алюминия к концентрированным растворам серной и азотной кислот?

5.     Как получить из оксида алюминия: алюминат натрия, трихлорид алюминия?

6.     Привести примеры комплексных соединений алюминия.

7.     В каких условиях можно получить гидрид алюминия; какими свойствами он обладает?

8.     В чем состоит сущность процесса алюмотермии?