Углерод. Кремний. Подгруппа германия

Вопросы для самостоятельной подготовки

1. Дайте общую характеристику р -элементов IV группы периодической системы Д. И. Менделеева на основе структуры их атомов.

2. Почему углерод образует больше химических соединений, чем другие элементы в периодической системе, вместе взятые? Какой элемент обладает такими же особенностями? С чем это связано?

3. Можно ли считать аллотропные формы углерода полиморфными модификациями? Является ли аморфный углерод (например, сажа) его аллотропной формой?

4. Какой тип гибридизации орбиталей осуществляется в атомах углерода при образовании им σ– и π– связей, число которых соответственно равно 4 и 0; 3 и 1; 2 и 2? Приведите примеры.

5. Какие степени окисления проявляет углерод в соединениях? Каковы окислительно-восстановительные свойства этих соединений?

6. Объясните образование тройной связи в молекуле СО а) методом ВС; б) методом МО. Приведите соответствующую энергетическую схему. Какова кратность связи в молекуле СО?

7. Монооксид углерода получается обезвоживанием муравьиной кислоты. Взаимодействие СO с едким натром приводит к образованию формиата натрия. Почему же этот оксид считают несолеобразующим, а не кислотным оксидом муравьиной кислоты?

8. Какие гомологические ряды органических соединений генетически связаны с его аллотропными формами?

9. Дайте характеристику угольной кислоты по таким параметрам, как прочность, основность, сила кислоты, возможность образования гидросолей. Какая из гидросолей может быть выделена в свободном состоянии и почему ее растворы имеют слабощелочную реакцию? Назовите малорастворимые карбонаты.

10. К каким классам соединений относятся фосген СОСl₂ и серооксид углерода СОS? Отличаются ли по своему значению электрические моменты диполей молекул: а) ССl₄ и СОСl₂; б) СО₂, СS₂ и СОS?

11. Для углерода известны соединения: CO₂, CS₂ и COS. В каком агрегатном состоянии находятся эти вещества при обычных условиях? Полярны ли эти молекулы? Как называется, как получается и к какому классу соединений относится последнее из перечисленных веществ?

12. Чем в целом определяется термическая устойчивость карбонатов? Приведите примеры наиболее и наименее устойчивых карбонатов.

13. Какие соединения углерода называют тиокарбонатами? Как можно их получить? На какие продукты разлагается водой тиоугольная кислота?

14. Что такое гремучая кислота? Как называются ее соли?

15. Объясните, почему наличие свободных d - орбиталей в атоме кремния делает связь Si – О более прочной, чем связь С–О, несмотря на больший радиус атома кремния?

16. Какая из трех кристаллических модификаций SiО₂ (кварц, тридимит, кристалобалит) широко распространена в природе? Что представляет собой горный хрусталь, топаз, аметист?

17. Как действуют на SiО₂ щелочи и газообразный фтороводород или плавиковая кислота?

18. Кремний и германий – важнейшие полупроводниковые вещества в современной технике. Германий – редкий и рассеянный элемент, а кремний – один из двух самых распространенных. Почему стоимость кремния как полупроводникового материала весьма высока и сопоставима со стоимостью германия?

19. Почему для получения полупроводников применяют так называемую бестигельную зонную плавку?

20. Какой общей формулой можно выразить состав поликремниевых кислот? Наличием каких связей они характеризуются?

21. Чем со структурной точки зрения обусловлено образование разнообразных силикатов? Каковы особенности строения алюмосиликатов?

22. Почему диоксид кремния является одним из лучших стеклообразователей? Как получают обычное стекло? Какие элементы, в принципе, можно использовать при изготовлении стекол с различными свойствами?

23. Чем хрустальное стекло отличается от “горного хрусталя”? Откуда произошло слово “хрусталь”?

24. Какая из степеней окисления, +2 или +4, более устойчива для германия, олова, свинца? Окислителями или восстановителями являются соединения олова (II) и свинца (IV)?

25. В каких двух модификациях может находиться металлическое олово? Какой процесс называют «оловянной чумой», и при каких температурах он возможен?

26. Как отличаются по химической активности α – и β – модификации метаоловянной кислоты Н₂SnО₃?

27. Можно ли металлический свинец отличить от германия и олова, пользуясь азотной кислотой? В какое соединение переходит свинец при действии азотной кислоты любых концентраций?

28. В каких двух модификациях может находиться олово? Чем они различаются? Какой процесс и почему называется “оловянной чумой”, и при каких условиях он возможен?

29. Какие выводы о природе химической связи в оксидах GeO₂, SnO₂, PbO₂, PbO можно сделать?

30. Для какого элемента подгруппы германия наиболее характерны соли кислородсодержащих кислот и почему?

31. При взаимодействии олова с серной кислотой можно получить как SnSO₄, так и Sn(SO₄)₂. Как надо осуществлять взаимодействие для получения указанных соединений? Каковы особенности поведения SnSO₄ при нагревании?