Задания для индивидуальной проверки

1. Приведите примеры образования межмолекулярной и внутримолекулярной водородной связи. Какое влияние она оказывает на свойства веществ?

2. Почему температура пламени гремучего газа выше, чем температура пламени водорода, горящего на воздухе?

3. Напишите уравнения реакций получения водорода с использованием щелочи, кислоты, воды, гидрида.

4. Как можно собрать водород в лабораторных условиях? Почему?

5. По какому характеру связей гидриды щелочных металлов называют солеобразными? Как их получают и какие свойства для них характерны? Почему для безбаллонной транспортировки водорода используют только гидрид лития?

6. Как протекает гидролиз гидридов металлов и неметаллов? Напишите уравнения реакций гидролиза KH и SiH₄.

7. Напишите уравнения всех возможных реакций получения водорода в лаборатории.

8. Взаимодействие водорода с кислородом протекает по уравнению:

 

2H₂ + O₂ «2H₂O + 583 кДж.

 

В каком направлении сместится это равновесие: а) при повышении давления; б) при понижении температуры.

Задачи

1. Какой газ и в каком количестве (в граммах) не полностью войдет в реакцию при взрыве смеси, состоящей из 0,360 г водорода и 3,260 г кислорода?

Ответ: О₂, 0,384 г.

2. При взаимодействии гидрида кальция массой 4,0 г с водой выделился водород объемом 4,0 л (н.у.). Определите массовую долю примесей в образце гидрида кальция.

Ответ: 5,5%.

3. Какие массы цинка и раствора серной кислоты с массовой долей кислоты, равной 45,0% понадобятся для заполнения водородом шара диаметром 8,00 м?

Ответ: 782 кг; 2,61 т.

4. Какой объем водорода выделится на катоде, если электролиз водного раствора KOH проводить в течение 3 часов при токе 1,2 А?

Ответ: 1,5 л (н.у.).

5. Сколько минут следует пропускать ток 1,25 А, чтобы получить 1,50 л гремучего газа (20°С и 98,44 кПа)?

Ответ: 104 мин.

6. Какова плотность гремучего газа (2 объема Н₂ и 1 объем О₂) по отношению: а) к водороду; б) к кислороду; в) к водяному пару; г) к воздуху?

Ответ: 6,00; 0,375; 0,667; 0,414.

7. Масса 1,00 л газа, измеренного при 31°С и 103,76 кПа составляет 1,154 г. Найти плотность газа по водороду.

Ответ: 13,9.

8. Плотность некоторой смеси водорода с кислородом по отношению к водороду равна 10. Вычислить массовые доли компонентов в смеси.

Ответ: 40% Н₂, 60% О₂.

 

 

КИСЛОРОД. ОКСИДЫ. ПЕРОКСИДЫ

Вопросы для самостоятельной подготовки

1. Укажите все возможные и устойчивые степени окисления кислорода. Назовите соединения, в которых он проявляет положительную степень окисления.

2. Как можно объяснить парамагнетизм кислорода с позиции метода молекулярных орбиталей?

3. Напишите уравнения реакций получения кислорода из твердого вещества, жидкого вещества; из оксида, из соли.

4. Приведите примеры взаимодействия с кислородом четырех элементов с образованием следующих типов оксидов: а) кислотного; б) основного; в) амфотерного; г) несолеобразующего.

5. Как изменяется энтальпия при переходе кислорода в озон? Как при этом изменяется энтропия и энергия Гиббса? Как называется явление существования одного элемента в виде нескольких простых веществ?

6. Дайте краткую характеристику бинарных соединений кислорода: оксидов, пероксидов и надпероксидов. Каков характер связей в соединениях H₂O, H₂O₂, Na₂O₂, KO₂, SO₂, Cs₂O?

7. Как можно получить пероксид водорода?

8. Какое распределение связей H—O делает молекулу H₂O₂ сильно полярной?

9. Охарактеризуйте окислительно-восстановительные свойства пероксида водорода.

10. Kакое применение имеет кислород в промышленности? Где находит применение озон?

Задания для индивидуальной проверки

1. С какими из перечисленных ниже веществ кислород вступает во взаимодействие:

а) Na, Cl₂, Br₂, Fe, C, Pt, Au;

б) CO, CO₂, SiO₂, Cu₂O, CuO, SO₂, SO₃.

Напишите уравнения соответствующих реакций.

2. Изобразите графически строение молекулы озона. Каков характер химических связей между атомами кислорода? В каком состоянии гибридизации находятся валентные орбитали центрального атома кислорода?

3. Серная кислота реагирует с BaO₂ и SnO₂ по следующим уравнениям:

BaO₂ + H₂SO₄ = BaSO₄ + H₂O;

SnO₂ + 2H₂SO₄ = Sn(SO₄)₂ + 2H₂O.

 

На основании этих данных постройте графические формулы BaO₂ и SnO₂ и дайте названия.

4. Напишите уравнения реакций взаимодействия H₂O₂:

а) с иодидом калия в присутствии соляной кислоты;

б) с хлором;

в) с сульфидом свинца при образовании сульфата свинца.

Какова роль H₂O₂ в окислительно-восстановительных реакциях?

5. Закончите следующие уравнения реакций и укажите условия их протекания:

а) K + O₃ → …; г) P₂O₃ + O₃ → …;

б) Zn + O₃ → …; д) Na₂SO₃ + O₃ → …;

в) Pb + O₃ → …; e) KJ + H₂O + O₃ → ….

 

6. Закончите уравнения реакций, охарактеризуйте роль воды в них:

а) Na + H₂O → …; г) Cl₂ + H₂O → …;

б) CaO + H₂O → …; д) KMnO₄ + Na₂SO₃ + H₂O → …;

в) CuSO₄ + H₂O → …; е) Na₂CO₃ + H₂O → ….

 

7. Закончите уравнения химических реакций:

а) Ag₂O + H₂O₂ → …; г) H₂S + H₂O₂ → …;

б) AuCl₂ + H₂O₂ + KOH → …;

в) MgI₂ + H₂O₂ + H₂SO₄ → …; д) H₂O₂ → ….

К какому типу окислительно-восстановительных реакций относится последняя реакция?

 

Задачи

1. При электролизе 20,0%-ного раствора Na₂SO₄ объемом 200,0 мл (r = 1,140 г/см³) выделился кислород объемом 11,6 л (н. у.). Определите массу разложившегося вещества и массовую долю сульфата натрия в полученном растворе.

Ответ: 18,6 г; 21,8%.

2. Плотность по водороду смеси озона с кислородом равна 17,8. Определите массовую и объемную долю озона в смеси.

Ответ: 22,0%; 29,8%.

 

3. На основании термодинамических данных оцените возможность термического разложения воды: 2H₂O = 2H₂ + O₂. Рассчитайте, сколько энергии необходимо затратить для разложения воды массой 1,00 кг. В какую сторону смещается равновесие реакции при повышении температуры?

Ответ: 15,9 МДж.

 

4. Объемная доля озона в озонированном кислороде 7,00%. Рассчитайте объем озонированного кислорода (н. у.), необходимого для взаимодействия с 250,0 г раствора пероксида водорода (w = 6,50%) по реакции:

H₂O₂ + O₃ = H₂O + 2O₂.

Ответ: 154 л.

 

5. Какой объем кислорода (t = 15ºC, р = 110 кПа) выделяется при взаимодействии 50,0 мл раствора H₂O₂ с таким же объемом 5,00 × 10 ^{– 3} М раствора перманганата калия в солянокислой среде? Вычислите молярную концентрацию эквивалента раствора H₂O₂.

Ответ: 13,6 мл, 2,50 × 10 ^{– 3} моль(экв)/л.

 

6. Какая масса йода выделится из раствора KI, если через него пропустить воздух объемом 10,0 л (н.у.), в котором объемная доля озонированного кислорода равна 50,0%. Объемная доля кислорода в воздухе до его озонирования составляла 21,0%.

Ответ: 11,9 г.

 

7. Определите массовые доли (%) оксида и пероксида бария в смеси, если при обработке серной кислотой навески массой 5,00 г выделилось 397,0 мл (н.у.) пероксида водорода.

Ответ: 60,0%, 40,0%.

 

8. Какая масса BaO₂ и 20,0%-ного раствора серной кислоты требуется для получения 120 кг 30,0%-ного раствора H₂O₂.

Ответ: 179 кг BaO₂, 519 кг H₂SO₄.

9. Какую массу хлората калия, содержащего 4,00% посторонних примесей, следует взять для получения 25,0 л кислорода при 37ºС и р = 101,1 кПа.

Ответ: 83,6 г.

 

10. В дыхательном аппарате находится оксилит в виде таблеток (смесь порошков Na₂O₂ и KO₂, взятых в эквимолекулярных количествах) массой 745 г. Вычислите объемы (н.у.) газов: а) поглощаемого CO₂, б) выделяемого O₂ при полном использовании оксилита.

Ответ: а) 168 л, б) 140 л.

ЭЛЕМЕНТЫVII А ГРУППЫ

ГАЛОГЕНЫ– ПРОСТЫЕ ВЕЩЕСТВА.
ГАЛОГЕНОВОДОРОДЫ

 

Вопросы для самостоятельной подготовки

1. Напишите электронные формулы атомов галогенов в нормальном и возбужденном состояниях. Почему хлор, бром и йод могут проявлять степень окисления 1, 3, 5, 7, а фтор только 1?

2. Объясните характер изменения следующих свойств галогенов: энергии ионизации, энергии сродства стандартной энтальпии диссоциации молекул Hal₂, агрегатное состояние.

3. Используя метод молекулярных орбиталей, объясните, почему энергия диссоциации молекул Hal₂ относительно невелика в сравнении с энергией других известных двухатомных молекул.

4. Почему в молекуле F₂ образуется только ковалентная связь, а в молекуле хлора возникают дативные связи? Как это влияет на сравнительную величину энергии связи и прочность этих молекул?

5. В какой степени окисления галогены могут проявлять: а) только окислительные свойства; б) только восстановительные; в) окислительные и восстановительные? Написать соответствующие электронные формулы для хлора и йода.

6. В чем принципиальное различие получения свободных галогенов из соединений, содержащих ионы Hal^– и HalО₃^–. Напишите два уравнения соответствующих реакций получения хлора?

7. Напишите схему химического равновесия в растворе хлорной воды. Действием каких веществ на хлорную воду можно доказать присутствие в ней: а) свободного хлора; б) иона хлора; в) в каком направлении сместится равновесие при добавлении щелочи?

8. Как изменяется прочность химической связи в ряду HF, HCl, HBr, HI? Как это объясняется?

9. Какой из галогеноводородов является наиболее сильным восстановителем? Какой – наиболее слабым? Пользуясь таблицей электродных потенциалов, укажите один из окислителей, которым можно окислить: а) KI, не окисляя KBr; б) KBr, не окисляя KCl. Напишите соответствующие уравнения реакций.