ТОР 5 статей: Методические подходы к анализу финансового состояния предприятия Проблема периодизации русской литературы ХХ века. Краткая характеристика второй половины ХХ века Характеристика шлифовальных кругов и ее маркировка Служебные части речи. Предлог. Союз. Частицы КАТЕГОРИИ:
|
Примеры заданий части A
1. В железосодержащих продуктах реакций между железом и разбавленными кислотами HCl, H2SO4 и HNO3 общая сумма числа атомов всех элементов равна 1) 14 2) 18 3) 22 4) 26
2. В уравнениях реакций Fe + O2 → (FeIIFeIII2)O4 Fe + Cl2 → FeCl3 Fe + Н2O (пар) → (FeIIFeIII2)O4 + Н2 общая сумма коэффициентов равна 1) 6 2) 7 3) 12 4) 25
3. Соль NaCrO2 получают при взаимодействии между 1) CrO3 и Na2O 2) Cr2O3 и Na2CO3 3) CrО и NaOH 4) CrO2 и NaHCO3
4. Будет протекать реакция при внесении меди в разбавленные растворы 1) бромоводорода 2) нитрата ртути(II) 3) серной кислоты 4) азотной кислоты
5. Протекают реакции 1) H2SO4 + FeCO3 →… 2) AgNO3 + HI (p‑p) →… 3) K2Cr2O7 (p‑p) + PbO2 →… 4) AgNOg (p‑p) + Au →…
6–9. Масса тигля из 6. платины 7. меди 8. серебра 9. железа при прокаливании на воздухе 1) уменьшается 2) увеличивается 3) не изменяется 4) не знаю
10–11. В молекулярных уравнениях реакций 10. Fe2O3 + HNOg →…, Fe(OH)2 + O2 → FeO(OH) +… 11. CuO + С → CO2 + Cu, Fe2O3 + CO → Fe +… общая сумма коэффициентов равна 1) 12 2) 15 3) 16 4) 22
12. Сплав, оба компонента которого реагируют с концентрированной азотной кислотой, – это 1) Al + Cu 2) Pt + Аu 3) Hg + Ag 4) Fe + Cr
13. He протекает реакция замещения между реагентами 1) CuSO4 и Zn 2) Pb(NO3)2 и Cr 3) Fe и ZnSO4 4) Cd и Hg(NO3)2
14. Для удаления примеси NiSO4 из раствора FeSO4 надо добавить 1) хлорид бария 2) нитрат серебра(I) 3) гидроксид калия 4) железо
15. Пластинка металла окажется покрытой другим металлом, взятым в виде раствора соли, в наборах 1) Zn и Pb(NO3)2 2) Cu и Hg(NO3)2 3) Со и MnSO4 4) Pb и CrCl3
16–17. Коррозия стального изделия, склепанного с 16. хромом 17. никелем во влажном воздухе 1) усиливается 2) ослабевает 3) не изменяется 4) не знаю
7. Неметаллы главных подгрупп IV–VII групп
Водород
Водород – первый элемент Периодической системы (1‑й период, порядковый номер 1). Не имеет полной аналогии с остальными химическими элементами и не принадлежит ни к какой группе (в таблицах условно помещается в IA– и/или в VIIA‑группу). Атом водорода наименьший по размерам и самый легкий среди атомов всех элементов. Электронная формула атома 1s1, характерные степени окисления 0, +I и реже – I. Состояние HI считается устойчивым (соединения с H‑I – сильные восстановители). Шкала степеней окисления водорода:
По электроотрицательности (2,10) водород занимает промежуточное положение между типичными металлами и типичными неметаллами. Проявляет амфотерные свойства – металлические и неметаллические. Входит в состав катионов (катионы оксония Н3O+ и аммония NH4+, аквакатионы металлов) и многочисленных анионов – кислых кислотных остатков (HS‑, HCO3‑ и др.). Природный водород содержит изотоп 1Н – протий с примесью стабильного изотопа 2H(D) – дейтерия и следами радиоактивного изотопа 3Н(Т) – трития (на Земле всего 2 кг трития). В химии символом Н в формулах веществ обозначается содержащаяся в них природная смесь изотопов с преобладанием изотопа протий, а сами вещества рассматриваются как почти изотопночистые соединения протия. Водород – наиболее распространенный элемент в космосе (Солнце, большие планеты Юпитер и Сатурн, звезды, межзвездная среда, туманности); в состав космической материи входит 63 % Н, 36 % Не и 1 % всех остальных элементов. В природе – третий по химической распространенности элемент (после О и Si), основа гидросферы. Встречается в химически связанном виде (вода, живые организмы, нефть, природный уголь, минералы), содержится в верхних слоях атмосферы. Водород Н2. Простое вещество. Бесцветный газ без запаха и вкуса. Молекула содержит ковалентную σ‑связь Н – Н. Очень легкий, термически устойчивый до 2000 °C. Весьма мало растворим в воде. Хемосорбируется металлами Fe, Ni, Pd, Pt, где находится в атомном состоянии. Водород Н2 может проявлять в одних условиях восстановительные свойства (чаще), в других – окислительные свойства (реже): восстановитель Н20 – 2е‑ = 2НI окислитель Н20 + 2е‑ = 2Н‑I Сильный восстановитель при высоких температурах, водород реагирует с неметаллами и оксидами малоактивных металлов, выполняет роль окислителя в реакциях с типичными металлами:
Очень высокой восстановительной способностью обладает атомарный водород Н0 (водород in statu nascendi, лат., – в момент возникновения), который получают непосредственно в зоне проводимой реакции (время жизни Н0 0,5 с); например, гранулы магния вносят в подкисленный раствор переманганата калия, протекают реакции: а) образование атомарного водорода Mg + 2Н+ = Mg2+ + 2Н0 б) восстановление перманганат‑иона атомарным водородом 5Н0 + 3H+ + MnO4‑ = Mn2+ + 4Н2O Другой пример – восстановление нитробензола в анилин (реакция Зинина): а) Fe + 2Н+ = Fe2+ + 2Н0 б) C6H5NO2 + 6Н0 = C6H5NH2 + 2Н2O Получить атомарный водород можно также пропусканием водорода Н2 над никелевым катализатором. Атомарный водород легко восстанавливает при комнатной температуре весьма устойчивые соединения, например KNO3 и O2: 2Н0 (Zn, разб. HCl) + KNO3 = KNO2 + H2O 2H0 (Zn, разб. HCl) + O2 = Н2O2 Аналогично протекают реакции при использовании амфигенов (Zn, Al) в щелочной среде: а) Zn + 2OH‑ + 2H2O = [Zn(OH)4]2‑ + 2Н0 б) 8Н0 + KNO3 = NH3↑ + КОН + 2Н2O (кипячение) Качественная реакция – сгорание собранного в пробирку водорода с «хлопком» («гремучая» смесь с воздухом при содержании Н2 4–74 % по объему). Применяется водород как восстановитель и гидрирующий агент в синтезе технически важных продуктов (редкие металлы, NH3, НCl, органические вещества). Вода Н2O. Бинарное соединение. Бесцветная жидкость (слой более 5 м толщиной окрашен в голубой цвет), без вкуса и запаха. Молекула имеет строение дважды незавершенного тетраэдра [:: ОН2] (sр3‑гибридизация). Летучее вещество, термически устойчивое до 1000 °C. В обычных условиях полярные молекулы воды образуют между собой водородные связи. Это обусловливает аномалию температур плавления и кипения воды – они значительно выше, чем у ее химических аналогов (H2S и других). Затвердевание воды в лед сопровождается увеличением объема на 9 %, т. е. лед легче жидкой воды (вторая аномалия воды). Наибольшую плотность вода имеет не при 0 °C, а при 4 °C (третья аномалия воды). Твердая вода (лед) легко возгоняется. Природная вода по изотопному составу водорода в основном 1Н2O с примесью 1Н2НО и 2Н2O, по изотопному составу кислорода в основном Н216O с примесью Н218O и Н217O. В малой степени подвергается диссоциации до Н+, или, точнее, до Н3O+, и ОН; очень слабый электролит. Катион оксония Н3O+ имеет строение незавершенного тетраэдра [: O(Н)3] (sр3‑гибридизация). Образует кристаллогидраты со многими солями, аквакомплексы – с катионами металлов. Реагирует с металлами, неметаллами, оксидами. Вызывает электролитическую диссоциацию кислот, оснований и солей, гидролизует многие бинарные соединения и соли. Подвергается электролизу в присутствии сильных электролитов. Почти универсальный жидкий растворитель неорганических веществ. Для химических целей природную воду очищают перегонкой (дистиллированная вода), для промышленных целей умягчают, устраняя «временную» и «постоянную» жесткость, или полностью обессоливают, пропуская через иониты в кислотной Н+‑форме и щелочной ОН‑ – форме (ионы солей осаждаются на ионитах, а ионы Н+ и ОН‑ переходят в воду и взаимно нейтрализуются). Питьевую воду обеззараживают хлорированием (старый способ) или озонированием (современный, но дорогой способ; озон не только окисляет вредные примеси подобно хлору, но и увеличивает содержание растворенного кислорода). Уравнения важнейших реакций:
Примеры гидролиза бинарных соединений: 6H2O + Al2S3 = 2Al(ОН)3↓ + 3H2S↑ 2H2O + SF4 = SO2↑ + 4HF↑ (40–60 °C) 6H2O + Mg3N2 = 3Mg(OH)2↓ + 2NH3↑ (кипячение) 2H2O + CaC2 = Ca(OH)2↓ + C2H2↑ Вода – окислитель за счет HI:
Электролиз воды:
Электропроводность чистой (дистиллированной) воды весьма мала, поэтому электролиз проводят в присутствии сильных электролитов. а) в нейтральном растворе (электролит Na2SO4) катод 2H2O + 2е‑ = H2↑ + 2OH анод 2Н2O – 4е‑ = O2↑ + 4H+ раствор ОН‑ + Н+ = Н2O б) в кислом растворе (электролит H2SO4) катод 2Н+ + 2е‑ = Н2↑ анод 2Н2O – 4е‑ = O2↑ + 4Н+ в) в щелочном растворе (электролит NaOH) катод 2Н2O + 2е‑ = Н2↑ + 2OН‑ анод 4OН‑ – 4е‑ = O2↑ + 2Н2O Один из методов обнаружения воды основан на переходе во влажной атмосфере белого сульфата меди(II) CuSO4 в голубой медный купорос CuSO4 5Н2O. Известна изотопная разновидность воды – тяжелая вода D2O (2Н2O); в природных водах массовое отношение D2O: Н2O = 1: 6000. Плотность, температуры плавления и кипения тяжелой воды выше, чем у обыкновенной. Растворимость большинства веществ в тяжелой воде значительно меньше, чем в обычной воде. Она ядовита, так как замедляет биологические процессы в живых организмах. Тяжелая вода накапливается в остатке электролита при многоразовом электролизе воды. Используется как теплоноситель и замедлитель нейтронов в ядерных реакторах. Гидрид кальция СаН2. Бинарное соединение. Белый, имеет ионное строение Са2+(Н‑)2. При плавлении разлагается. Чувствителен к кислороду воздуха. Сильный восстановитель, реагирует с водой, кислотами. Применяется как твердый источник водорода (1 кг СаН2 дает 1000 л Н2), осушитель газов и жидкостей, аналитический реагент для количественного определения воды в кристаллогидратах. Уравнения важнейших реакций: СаН2 = Н2 + Са (особо чистый) (выше 1000 °C) СаН2 + 2Н2O = Са(ОН)2 + 2Н2↑ СаН2 + 2НCl (разб.) = СаCl2 + 2Н2↑ СаН2 + O2 = Н2O + СаО (особо чистый) (300–400 °C) ЗСаН2 + N2 = ЗН2 + Ca3N2 (выше 1000 °C) ЗСаН2 + 2КClO3 = 2КCl + ЗСаО + ЗН2O (450–550 °C) СаН2 + H2S = CaS + 2Н2 (500–600 °C) Получение: обработка нагретого кальция водородом.
Галогены
Хлор. Хлороводород
Хлор – элемент 3‑го периода и VII А‑группы Периодической системы, порядковый номер 17. Электронная формула атома [10Ne]3s23p5, характерные степени окисления 0, ‑I, +I, +V и +VII. Наиболее устойчиво состояние Cl‑I. Шкала степеней окисления хлора:
Хлор обладает высокой электроотрицательностью (2,83), проявляет неметаллические свойства. Входит в состав многих веществ – оксидов, кислот, солей, бинарных соединений. В природе – двенадцатый по химической распространенности элемент (пятый среди неметаллов). Встречается только в химически связанном виде. Третий по содержанию элемент в природных водах (после О и H), особенно много хлора в морской воде (до 2 % по массе). Жизненно важный элемент для всех организмов. Хлор Cl2. Простое вещество. Желто‑зеленый газ с резким удушливым запахом. Молекула Cl2 неполярна, содержит σ‑связь CI–Cl. Термически устойчив, негорюч на воздухе; смесь с водородом взрывается на свету (водород сгорает в хлоре):
Хорошо растворим в воде, подвергается в ней дисмутации на 50 % и полностью – в щелочном растворе:
Раствор хлора в воде называют хлорной водой, на свету кислота НClO разлагается на НCl и атомарный кислород О0, поэтому «хлорную воду» надо хранить в темной склянке. Наличием в «хлорной воде» кислоты НСlO и образованием атомарного кислорода объясняются ее сильные окислительные свойства: например, во влажном хлоре обесцвечиваются многие красители. Хлор очень сильный окислитель по отношению к металлам и неметаллам:
Реакции с соединениями других галогенов: а) Cl2 + 2KBr(p) = 2КCl + Br2↑ (кипячение) б) Cl2 (нед.) + 2KI(p) = 2КCl + I2↓ 3Cl2 (изб.) + ЗН2O + KI = 6НCl + КIO3 (80 °C) Качественная реакция – взаимодействие недостатка Cl2 с KI (см. выше) и обнаружение иода по синему окрашиванию после добавления раствора крахмала. Получение хлора в промышленности:
и в лаборатории: 4НCl (конц.) + MnO2 = Cl 2↑ + MnCl2 + 2Н2O (аналогично с участием других окислителей; подробнее см. реакции для НCl и NaCl). Хлор относится к продуктам основного химического производства, используется для получения брома и иода, хлоридов и кислородсодержащих производных, для отбеливания бумаги, как дезинфицирующее средство для питьевой воды. Ядовит. Хлороводород НCl. Бескислородная кислота. Бесцветный газ с резким запахом, тяжелее воздуха. Молекула содержит ковалентную σ‑связь Н – Cl. Термически устойчив. Очень хорошо растворим в воде; разбавленные растворы называются хлороводородной кислотой, а дымящий концентрированный раствор (35–38 %) – соляной кислотой (название дано еще алхимиками). Сильная кислота в растворе, нейтрализуется щелочами и гидратом аммиака. Сильный восстановитель в концентрированном растворе (за счет Cl‑I), слабый окислитель в разбавленном растворе (за счет НI). Составная часть «царской водки». Качественная реакция на ион Cl‑ – образование белых осадков AgCl и Hg2Cl2, которые не переводятся в раствор действием разбавленной азотной кислоты. Хлороводород служит сырьем в производстве хлоридов, хлорорганических продуктов, используется (в виде раствора) при травлении металлов, разложении минералов и руд. Уравнения важнейших реакций: НCl (разб.) + NaOH (разб.) = NaCl + Н2O HCl (разб.) + NH3 H2O = NH4Cl + Н2O 4HCl (конц., гор.) + МО2 = МCl2 + Cl2↑ + 2H2O (М = Mn, Pb) 16HCl (конц., гор.) + 2КMnO4(т) = 2MnCl2 + 5Cl2↑ + 8H2O + 2КCl 14HCl (конц.) + К2Cr2O7(т) = 2CrCl3 + ЗCl2↑ + 7H2O + 2КCl 6HCl (конц.) + КClO3(т) = КCl + ЗCl2↑ + 3H2O (50–80 °C) 4HCl (конц.) + Са(ClO)2(т) = СаCl2 + 2Cl2| + 2Н2O 2HCl (разб.) + М = МCl2 + H2↑ (М = Fe, Zn) 2HCl (разб.) + МСO3 = МCl2 + СO2↑ + H2O (М = Са, Ва) HCl (разб.) + AgNO3 = HNO3 + AgCl↓ Получение НCl в промышленности – сжигание Н2 в Cl2 (см.), в лаборатории – вытеснение из хлоридов серной кислотой: NaCl(т) + H2SO4 (конц.) = NaHSO4 + НCl↑ (50 °C) 2NaCl(т) + H2SO4 (конц.) = Na2SO4 + 2НCl↑ (120 °C)
Хлориды
Хлорид натрия NaCl. Бескислородная соль. Бытовое название поваренная соль. Белый, слабогигроскопичный. Плавится и кипит без разложения. Умеренно растворим в воде, растворимость мало зависит от температуры, раствор имеет характерный соленый вкус. Гидролизу не подвергается. Слабый восстановитель. Вступает в реакции ионного обмена. Подвергается электролизу в расплаве и растворе. Применяется для получения водорода, натрия и хлора, соды, едкого натра и хлороводорода, как компонент охлаждающих смесей, пищевой продукт и консервирующее средство. В природе – основная часть залежей каменной соли, или галита, и сильвинита (вместе с КCl), рапы соляных озер, минеральных примесей морской воды (содержание NaCl = 2,7 %). В промышленности получают выпариванием природных рассолов. Уравнения важнейших реакций: 2NaCl(т) + 2H2SO4 (конц.) + MnO2(т) = Cl2↑ + MnSO4 + 2Н2O + Na2SO4 (100 °C) 10NaCl(т) + 8H2SO4 (конц.) + 2КMnO4(т) = 5Cl2↑ + 2MnSO4 + 8Н2O + 5Na2SO4 + K2SO4 (100 °C) 6NaCl(т) + 7H2SO4 (конц.) + К2Cr2O7(т) = ЗCl2 + Cr2(SO4)3 + 7Н2O + 3Na2SO4 + K2SO4 (100 °C) 2NaCl(т) + 4H2SO4 (конц.) + РЬO2(т) = Cl2↑ + Pb(HSO4)2 + 2Н2O + 2NaHSO4 (50 °C) NaCl (разб.) + AgNO3 = NaNO3 + AgCl↓
Хлорид калия KCl. Бескислородная соль. Белый, негигроскопичный. Плавится и кипит без разложения. Умеренно растворим в воде, раствор имеет горький вкус, гидролиза нет. Вступает в реакции ионного обмена. Применяется как калийное удобрение, для получения К, КОН и Cl2. В природе основная составная часть (наравне с NaCl) залежей сильвинита. Уравнения важнейших реакций одинаковы с таковыми для NaCl. Хлорид кальция СаCl2. Бескислородная соль. Белый, плавится без разложения. Расплывается на воздухе за счет энергичного поглощения влаги. Образует кристаллогидрат СаCl2 6Н2O с температурой обезвоживания 260 °C. Хорошо растворим в воде, гидролиза нет. Вступает в реакции ионного обмена. Применяется для осушения газов и жидкостей, приготовления охлаждающих смесей. Компонент природных вод, составная часть их «постоянной» жесткости. Уравнения важнейших реакций: СаCl2(т) + 2H2SO4 (конц.) = Ca(HSO4)2 + 2НCl↑ (50 °C) СаCl2(т) + H2SO4 (конц.) = CaSO4↓ + 2НCl↑ (100 °C) СаCl2 + 2NaOH (конц.) = Ca(OH)2↓ + 2NaCl↑ ЗСаCl2 + 2Na3PO4 = Са3(РO4)2↓ + 6NaCl СаCl2 + К2СO3 = СаСO3↓ + 2КCl СаCl2 + 2NaF = CaF2↓ + 2NaCl
Получение: СаСO3 + 2HCl = СаCl2 + СO3↑ + Н2O Хлорид алюминия AlCl3. Бескислородная соль. Белый, легкоплавкий, сильнолетучий. В паре состоит из ковалентных мономеров AlCl3 (треугольное строение, sр2‑гибридизация, преобладают при 440–800 °C) и димеров Al2Cl6 (точнее, Cl2AlCl2AlCl2, строение – два тетраэдра с общим ребром, sр3‑гибридизация, преобладают при 183–440 °C). Гигроскопичен, на воздухе «дымит». Образует кристаллогидрат, разлагающийся при нагревании. Хорошо растворим в воде (с сильным экзо ‑эффектом), полностью диссоциирует на ионы, создает в растворе сильнокислотную среду вследствие гидролиза. Реагирует со щелочами, гидратом аммиака. Восстанавливается при электролизе расплава. Вступает в реакции ионного обмена. Качественная реакция на ион Al3+ – образование осадка AlРO4, который переводится в раствор концентрированной серной кислотой. Применяется как сырье в производстве алюминия, катализатор в органическом синтезе и при крекинге нефти, переносчик хлора в органических реакциях. Уравнения важнейших реакций:
Получение AlCl3 в промышленности – хлорирование каолина, глинозёма или боксита в присутствии кокса: Al2O3 + ЗС (кокс) + ЗCl2 = 2AlCl3 + ЗСО (900 °C) Хлорид железа(Н) FeCl2. Бескислородная соль. Белый (гидрат голубовато‑зеленый), гигроскопичный. Плавится и кипит без разложения. При сильном нагревании летуч в потоке HCl. Связи Fe – Cl преимущественно ковалентные, пар состоит из мономеров FeCl2 (линейное строение, sp‑гибридизация) и димеров Fe2Cl4. Чувствителен к кислороду воздуха (темнеет). Хорошо растворим в воде (с сильным экзо ‑эффектом), полностью диссоциирует на ионы, слабо гидролизуется по катиону. При кипячении раствора разлагается. Реагирует с кислотами, щелочами, гидратом аммиака. Типичный восстановитель. Вступает в реакции ионного обмена и комплексообразования. Применяется для синтеза FeCl3 и Fe2O3, как катализатор в органическом синтезе, компонент лекарственных средств против анемии. Уравнения важнейших реакций:
Получение: взаимодействие Fe с соляной кислотой: Fe + 2НCl = FeCl2 + Н2↑ (в промышленности используют хлороводород и ведут процесс при 500 °C). Хлорид железа(III) FeCl3. Бескислородная соль. Черно‑коричневый (темно‑красный в проходящем свете, зеленый в отраженном), гидрат темно‑желтый. При плавлении переходит в красную жидкость. Весьма летуч, при сильном нагревании разлагается. Связи Fe – Cl преимущественно ковалентные. Пар состоит из мономеров FeCl3 (треугольное строение, sр2‑гибридизация, преобладают выше 750 °C) и димеров Fe2Cl6 (точнее, Cl2FeCl2FeCl2, строение – два тетраэдра с общим ребром, sр3‑гибридизация, преобладают при 316–750 °C). Кристаллогидрат FeCl3 6Н2O имеет строение [Fe(H2O)4Cl2]Cl • 2Н2O. Хорошо растворим в воде, раствор окрашен в желтый цвет; сильно гидролизован по катиону. Разлагается в горячей воде, реагирует со щелочами. Слабый окислитель и восстановитель. Применяется как хлорагент, катализатор в органическом синтезе, протрава при крашении тканей, коагулянт при очистке питьевой воды, травитель медных пластин в гальванопластике, компонент кровоостанавливающих препаратов. Уравнения важнейших реакций:
Хлорид аммония NH4Cl. Бескислородная соль, техническое название нашатырь. Белый, летучий, термически неустойчивый. Хорошо растворим в воде (с заметным эндо ‑эффектом, Q = ‑16 кДж), гидролизуется по катиону. Разлагается щелочами при кипячении раствора, переводит в раствор магний и гидроксид магния. Вступает в реакцию конмутации с нитратами. Качественная реакция на ион NH4+ – выделение NH3 при кипячении со щелочами или при нагревании с гашёной известью. Применяется в неорганическом синтезе, в частности для создания слабокислотной среды, как компонент азотных удобрений, сухих гальванических элементов, при пайке медных и лужении стальных изделий. Уравнения важнейших реакций:
Получение: взаимодействие NH3 с HCl в газовой фазе или NH3 Н2O с HCl в растворе.
Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском:
|