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.