КИСЛОРОД, ОЗОН, ПЕРОКСИД ВОДОРОДА 5 глава

Вариант15

1. Как из растворимых силикатов получают кремневую кислоту в виде геля и золя? Какой вывод следует сделать о сравнительной силе угольной и кремневых кислот, если последняя выделяется при пропускании СО₂ в раствор «жидкого стекла»?

2. Напишите уравнение окислительно-восстановительного процесса, составив электронно- ионный баланс:

Pb(CH₃COO)₂+C1₂+NaOH→

Определите эквивалентную массу окислителя и восстановителя Определить термодинамическую вероятность этой реакции.

3. ПР(PbF₂) при 18⁰С составляет 3,2 10^-8. Какое количество свинца содержится в 0,4 л насыщенного раствора? Какая масса свинца в виде ионов содержится в 5 л этого раствора?

Вариант16

1. Каков состав кварцевого и обычного стекла? Какие свойства кварцевого стекла лежат в основе его использования? Как получают окрашенные стекла (красное, зеленое, фиолетовое, синее и др.)? Чем отличается состав стекла, называемого хрусталем? Какие свойства придает стеклу введение в его состав оксида бора?

2. Напишите уравнение окислительно-восстановительного процесса, составив электронно- ионный баланс:

Pb(NO₃)₂+NaC1O+NaOH→

Определите эквивалентную массу окислителя и восстановителя Определить термодинамическую вероятность этой реакции.

3. Вычислить молярность раствора неэлектролита, изотонного 0,05н. раствору Pb(NO₃)₂. Кажущаяся степень диссоциации соли в растворе 0,72.

Вариант17

1. Объясните причину направленности реакций: а)СО₂ с водным раствором Na₂SiO₃, б) SiO₃ с Na₂СО₃ при прокаливании.

2. Напишите уравнение окислительно-восстановительного процесса, составив электронно- ионный баланс:

Pb+HNO₃→

Определите эквивалентную массу окислителя и восстановителя Определить термодинамическую вероятность этой реакции.

3. В 6 л насыщенного раствора PbSO₄ содержится в виде ионов 0,186 г свинца. Вычислить произведение растворимости PbSO₄.

Вариант18

1. Как можно получить карбид кремния? Приведите уравнения соответствующих реакций. Где он находит применение? Каким единственным способом можно разрушить это соединение?

2. Напишите уравнение окислительно-восстановительного процесса, составив электронно- ионный баланс:

Ge+KC1O₃+KOH→

Определите эквивалентную массу окислителя и восстановителя Определить термодинамическую вероятность этой реакции.

3. Определите Кд(Pb(OH)₂), если рН 0,1 М раствора Pb(NO₃)₂ равен 2.

Вариант19

1. Каково отношение германия, олова, свинца к воздуху, воде, кислотам и щелочам? Напишите уравнения возможных реакций.

2. Напишите уравнение окислительно-восстановительного процесса, составив электронно- ионный баланс:

PbO₂+Cr(NO₃)₃+NaOH→

Определите эквивалентную массу окислителя и восстановителя Определить термодинамическую вероятность этой реакции.

3. Найдите объем раствора 20%-ного раствора азотной кислоты (ρ=1,115 г/мл), который потребуется для растворения 100 г припоя, в котором массовые доли олова и свинца соответственно равны 70% и 30%..

Вариант20

1. Перечислите известные вам способы получения кристаллического и аморфного кремния. Приведите уравнения реакций.

2. Напишите уравнение окислительно-восстановительного процесса, составив электронно- ионный баланс:

GeH₄+AgNO₃+H₂O→HNO₃+….

Определите эквивалентную массу окислителя и восстановителя Определить термодинамическую вероятность этой реакции.

3. Вычислите ПР Pb₃(PO₄)₂, если в 1 л насыщенного раствора содержится 1,2 10^-6г растворенного вещества.

 

ПОДГРУППА БОРА

Вариант1

1. Составьте уравнения реакций, которые надо провести для осуществления превращений:

В₂О₃→В→Н₃ВО₃→Na₂В₄О₇→НВО₂→В₂О₃

2. Напишите уравнение окислительно-восстановительного процесса, составив электронно- ионный баланс:

А1 +H₂SO₄(конц)→

Определите эквивалентную массу окислителя и восстановителя Определить термодинамическую вероятность этой реакции.

3. Определите тепловой эффект сгорания 6,05 л (н.у.) диборана на воздухе (образуются только конденсированные фазы). Установите является ли эта реакция обратимой в закрытой системе при 298К.

Вариант2

1. Метаборат можно получить растворением аморфного бора в концентрированном растворе щелочи или взаимодействием его со щелочным раствором пероксида водорода. Составить уравнения соответствующих реакций.

2. Напишите уравнение окислительно-восстановительного процесса, составив электронно- ионный баланс:

А1+КОН+Н₂О→

Определите эквивалентную массу окислителя и восстановителя Определить термодинамическую вероятность этой реакции.

3. Определите рН водного раствора при 25⁰С, приготовленного из 0,185 г гидроксида бора в мерной колбе объемом 200мл.

Вариант3

1. Какой процесс называют алюмотермией? Что представляет собой термит? Составить уравнение реакции, на которой основано применение термита.

2. Напишите уравнение окислительно-восстановительного процесса, составив электронно- ионный баланс:

A1+KNO₃+KOH→NH₃+….

Определите эквивалентную массу окислителя и восстановителя Определить термодинамическую вероятность этой реакции.

3. К 100 мл 0,15М раствора сульфата алюминия добавляют 0,15М раствор гидроксида бария до прекращения образования осадка. Определите объем гидроксида бария, затраченный на реакцию и массу осадка.

Вариант4

1. Какая степень окисления характерна для таллия? Почему? Почему при действии сероводорода на хлорид таллия(III) выделяется черный осадок Tl₂S?. Составьте уравнения соответствующей реакции.

2. Напишите уравнение окислительно-восстановительного процесса, составив электронно- ионный баланс:

A1+HNO₃(конц)→

Определите эквивалентную массу окислителя и восстановителя Определить термодинамическую вероятность этой реакции.

3. вычислить молярную концентрацию эквивалента соляной кислоты, если на реакцию с 0,19062 г Na₂B₂O₇*10Н₂О израсходовано 0,0205 л раствора НС1.

Вариант5

1. Какая степень окисления наиболее характерна для солей галлия? Почему при растворении в воде хлорида галлия (II) выделяется водород? Напишите уравнение соответствующей реакции.

2. Напишите уравнение окислительно-восстановительного процесса, составив электронно- ионный баланс:

A1+HNO₃(разб)→

Определите эквивалентную массу окислителя и восстановителя Определить термодинамическую вероятность этой реакции.

3. Определите теплоту образования борного ангидрида исходя из реакции: В₂О₃+3Mg=3MgO+2B+422,9 кДж

Вариант6

1. При непосредственном взаимодействии алюминия с фтором образуется малорастворимый и тугоплавкий фторид. Последний с фторидами щелочных металлов образует комплексный фторид. В промышленности криолит можно получить обработкой гидроксида алюминия плавиковой кислотой и содой. Составьте уравнения всех указанных реакций.

2. Напишите уравнение окислительно-восстановительного процесса, составив электронно- ионный баланс:

A1+HC1(конц)→

Определите эквивалентную массу окислителя и восстановителя Определить термодинамическую вероятность этой реакции.

3. Растворимость TlI составляет при 20⁰С 12*10^-3г на 200г воды. Вычислить произведение растворимости этой соли.

Вариант7

1. Составьте уравнения реакций, которые надо провести для осуществления превращений:

Ga→Ga₂O₃→GaC1₃→Li[GaH₄]→Ga(OH)₃→K₃[Ga(OH)₆]

2. Напишите уравнение окислительно-восстановительного процесса, составив электронно- ионный баланс:

Na₂B₂O₇+MnSO₄→

Определите эквивалентную массу окислителя и восстановителя Определить термодинамическую вероятность этой реакции.

3. Если с(NH₄OH)=2 моль/л, то какой объем этого раствора был взят для осаждения А1(ОН)₃ из раствора (ρ1,3 г/л) объемом 200 мл, в котором массовая доля А1С1₃ составляет 30%?

Вариант8

1. Составьте уравнения реакции: а) бора с концентрированной азотной кислотой; б) алюминия с раствором NaOH.

2. Напишите уравнение окислительно-восстановительного процесса, составив электронно- ионный баланс:

Na₂B₂O₇+Cr₂(SO₄)₃→

Определите эквивалентную массу окислителя и восстановителя Определить термодинамическую вероятность этой реакции.

3. Сколько бора содержится в 1м³ 3%-ного раствора борной кислоты (ρ=1,011 г/мл)?

Вариант9

1. Тетрафторборная кислота в свободном виде не получена. Она устойчива только в водных растворах. Составьте уравнения реакции получения этой кислоты а) при гидролизе ВF₃; б) исходя из Н₃ВО₃.

2. Что получится при взаимодействии фосфида алюминия с: а) водой; б) серной кислотой; в) гидроксидом натрия? Написать уравнения соответствующих реакций.

3. Считая диссоциацию полной, вычислить концентрации ионов А1³⁺и SO₄^2- в 0,125М растворе A1₂(SO₄)₃.

Вариант10

1. Соединения таллия (III) могут быть получены окислением таллия концентрированной азотной кислотой или окислением соединений таллия (I) сильным окислителем. Приведите примеры таких реакций.

2. Напишите уравнение окислительно-восстановительного процесса, составив электронно- ионный баланс:

Tl₂(SO₄)₃+KOH+Br₂→

Определите эквивалентную массу окислителя и восстановителя Определить термодинамическую вероятность этой реакции.

3. Определите рН 0,1 М раствора бората натрия.

Вариант11

1. Для очистки боксита А1₂О₃ Н₂О от примесей Fe₂О₃ боксит сплавляют с NaOH, обрабатывают сплав водой, фильтруют полученный раствор и пропускают через него СО₂. Образовавшийся осадок отфильтровывают и прокаливают. Напишите уравнения всех происходящих реакций и укажите, в какой стадии происходит отделение Fe₂О₃.

2. Приведите примеры реакций, выражаемых следующей схемой:

А1(ОН)₃+?→Н₂А1О₃^-+?

3. Сколько бора содержится в 1л 2%-ного раствора тетрабората натрия (ρ1,018 г/мл)?

Вариант12

1. Сравните свойства простых веществ, оксидов, гидроксидов первого и последнего р-элемента III группы.

2. Может ли сульфат таллия окислить а) соляную кислоту; б) КI Написать уравнения возможных процессов.

3. Какая масса борной кислоты и какой объем водорода (н.у.) образовались при взаимодействии 15 л диборана с водой?

Вариант13

1. За счет чего молекула BF₃ может присоединять к себе другие молекулы или ионы, например молекулы воды или аммиака? Почему невозможно присоединение таких молекул, как СН₄.

2. Написать уравнения гидролиза ВС1₃ и BF₃. Чем отличается гидролиз фторида бора от гидролиза его хлорида

3. На реакцию с 0,3824 г буры израсходовано 20,50 мл раствора НС1. Какова нормальность соляной кислоты.

Вариант14

1. Почему в обычных условиях не существует простое соединение ВН₃, а образуется димер В₂Н₆? На примере этого соединения покажите, что гидриды бора (бораны) отличаются дефицитом электронов.

2. При взаимодействии боратов с концентрированной серной кислотой и метиловым спиртом освобождающаяся борная кислота образует борнометиловый эфир В(ОСН₃)₃. Написать уравнение реакции. Определить термодинамическую вероятность этой реакции.

3. Определить константу борной кислоты, если рН 0,1 М раствора бората натрия равен 11.

Вариант15

1. Какое место занимает алюминий по распространению на Земле? Назовите важнейшие природные соединения алюминия. Как получают металлический алюминий, и где он находит применение?

2. Фторид бора получают нагреванием оксида бора с фторидом кальция и концентрированной серной кислотой. Написать уравнение реакции.

3. Вычислите теплоту образования А1₂О₃, исходя из уравнения реакции 2А1+Fe₂O₃=2fe+A1₂O₃-829 кДж

Вариант16

1. Чем определяется большая коррозионная стойкость алюминия? Как относится этот металл к кислотам и щелочам? Чем объясняется его пассивация в азотной кислоте и концентрированной серной кислоте на холоду? Привести уравнения соответствующих реакций.

2. Приведите примеры реакций, выражаемых следующей схемой:А1(ОН)₃+?→А1³⁺+?

3. Определите рН 0,1 н. раствора сульфата алюминия.

Вариант17

1. Сульфид А1₂S₃ получают только сухим путем, например действием водорода на безводный сульфат алюминия при нагревании. Напишите уравнение данной реакции. Покажите, что произойдет с полученными кристаллами при их контакте с водой.

2. Напишите уравнение окислительно-восстановительного процесса, составив электронно- ионный баланс:

Tl₂(SO₄)₃+H₂S→

Определите эквивалентную массу окислителя и восстановителя Определить термодинамическую вероятность этой реакции.

3. При взаимодействии876 мл 2М раствора NH₄OH с 200 мл 30%-ного раствора А1С1₃(ρ=1,3 г/л) образовался осадок. К полученному осадку до его полного растворения прибавлен раствора NaOH концентрации 0,5 моль/л. Сколько (мл) потребовалось щелочи?

Вариант18

1. Почему для осаждения гидроксида алюминия используется не щелочь, а раствор аммиака? Допишите уравнения реакций: а) A1C1₃+NH₃+H₂O→ б) A1C1₃+Na₂CO₂+H₂O→

2. Для получения бора обрабатывают при нагревании:а) натрием – тетрафтороборат (III) калия; б) магнием - триоксид дибора. Составьте уравнения реакций и расчетом подтвердить термодинамическую возможность их протекания в закрытой системе при 298К.

3. Сколько кг ортоборной кислоты и какой объем 23%-ного раствора соды (ρ1,25 г/мл) необходимо затратить для получения 1 т буры Na₂B₂O₇*10H₂O?

Вариант19

1. Реакция образования оксида бора характеризуется высокими значениями ΔН и ΔG (-1461 и -1178 кДж/моль соответственно). Как это объясняет возможность взаимодействия бора с такими устойчивыми оксидами, как SiO₂, Р₂О₅ и др.?

2. Составить уравнения следующих реакций: а) А1+Н₂О→; б)А1+Na₂CO₃→; в) А1+HNO₃(оч. разб)→

3. вычислить активные концентрации ионов А1³⁺ и С1^- в 0,06н. растворе А1С1₃.

Вариант20

1. Приведите примеры соединений, образованных атомами бора за счет: а) только валентных электронов; б) всех валентных орбиталей. Какие из них будут координационно насыщенными? Укажите для того и другого случая координационное число атомов бора, тип гибридизации его АО и соответствующую форму молекул или ионов.

2. Напишите уравнение окислительно-восстановительного процесса, составив электронно- ионный баланс:

Na₂B₂O₇+Co(NO₃)₂→

Определите эквивалентную массу окислителя и восстановителя Определить термодинамическую вероятность этой реакции.

3. Определите количество теплоты, которое выделится при сгорании 56,0л диборана (н.у.0, если известно, что ΔН⁰В₂О₃(к), Н₂О(ж) и В₂Н₆(г) соответственно равны (кДж/моль): -1264,0; -285,84; +31,4.

 

СВОЙСТВА d- ЭЛЕМЕНТОВ

 

Общая электронная формула d-элементов …(n-1)d^1-10ns^0-2, где n – главное квантовое число. Единственный D-элемент палладий, находясь в пятом периоде, на пятом энергетическом уровне не содержит ни одного электрона. Все 32 d-элемента этого семейства металлы, в отличие от s- и р- элементов для атомов d- элементов за счет d и f – орбиталей характерен широкий набор валентных состояний. Их кислотно-основные свойства изменяются в более широких пределах.

Из-за наличия незавершенных конфигураций d-электронов соединения d-элементов чаще окрашены, чем соединения s- и р-элементов. Почти все элементы рассматриваемого семейства – хорошие комплексообразователи. В связи с особой устойчивостью наполовину и целиком заполненных уровней хром, например, имеет конфигурацию …3d⁵4s¹, а не …3d⁴4s²; медь - …3d¹⁰4s¹, а не …3d⁹4s². Стабильностью конфигурации 3d⁵можно объяснить сравнительно малую устойчивость соединений хрома (II) и марганца (III). В связи с этим все d-элементы можно разделить на две группы: одна с электронной конфигурацией d¹s² до d⁵s² и вторая – d⁶s² до d¹⁰s². Для первой группы (Sc, Ti, V,Cr,Mn) характерны соединения, соответствующие высшей степени окисления атомов. Элементы второй группы (кроме Ru и Os) проявляют более низкие степени окисления. Поэтому, если TiO, Vo, CrO – сильные восстановители (тенденция к повышению степени окисления), то CuO, ZnO, NiO восстановительными свойствами не обладают. Наоборот, Cu₂O₃, Ni₂O₃ проявляют сильно выраженные окислительные свойства. При сравнении элементов А и В подгрупп одной и той же группы обращает внимание близость свойств, когда элементы этих подгрупп проявляют высшую степень окисления и сильное различие свойств в низших степенях окисления.

Например: Mn₂O₇ и С1₂О₇ или HMnO₄ и НС1О₄ близки по физическим и химическим свойствам, а MnO иС1₂О общих свойств не имеют.

В отличие от р-элементов d-элементы не проявляют отрицательных степеней окисления. Они не образуют газообразных соединений с водородом. Если у р-элементов в группе сверху вниз уменьшается тенденция к проявлению высшей степени окисления, то у d-элементов, наоборот, такая тенденция увеличивается.

Например: если ванадий проявляет степень окисления +2, +3 и +4, то для ниобия и тантала такие степени окисления не характерны; для молибдена и вольфрама характерна степень окисления +6, тогда как хром устойчив в своих соединениях, где его степень окисления +3. Отсюда окислительная способность соединений в высшей степени окисления атомов d-элементов в группе сверху вниз уменьшается.

Например: H₂CrO₄>H₂MoO₄>H₂WO₄

HMnO₄>HTcO₄>HReO₄

^{ослабление окислительных свойств}

Если оксид марганца (VII) Mn₂O₇ неустойчив и разлагается со взрывом: 2Mn₂O₇=4MnO₃+2O₂, то соответствующие оксиды технеция и рения устойчивые кристаллические вещества. По той же причине взаимодействия марганца и рения с азотной кислотой будут протекать различно:

Mn+4HNO₃=Mn(NO₃)₂+2NO₂+2H₂O

Re+7HNO₃=HReO₄+7No₂+3H₂O

Кислотно-основные свойства гидроксидов d-элементов также зависят от их степени окисления. С повышением степени окисления элемента свойства гидроксида изменяются от основных через амфотерные к кислотным.

Например: Fe(OH)₂ Fe(OH)₃ H₂FeO₄

Основной амфотерный кислотный

Гидроксиды d-элементов, где они проявляют высшую степень окисления так же могут проявлять амфотерные свойства. Но так как одноатомный катион с высоким зарядом как правило, в растворе не может существовать, то образуются сложные катионы, которые, как и анионы кислот, содержат кислород.

Например:

Катион Анион

TiO²⁺ титанил ←Ti⁴⁺→ TiO₃^2- титанат

VO²⁺ ванадил ←V⁴⁺→ V₄O₉^2- ванадит

VO³⁺;VO₂⁺ ванадил ←V⁵⁺→ VO₃^- ванадат

МоО₂²⁺ молибденил ←Мо⁶⁺→ МоО₄^2- молибдат

В группе аналогов сверху вниз кислотные свойства гидроксидов при проявлении одинаковой степени окисления падают.

Например: HVO₃>HNbO₃>HTaO₃

H₂MnO₄>H₂TcO₄>H₂ReO₄

^{ослабление кислотных свойств}

Соединения d-элементов, где они проявляют промежуточную степень окисления, обладают окислительно-восстановительной двойственностью.

Например: Fe₂O₃+3KNO₃+4KOH=2K₂FeO₄+3KNO₂+2H₂O

^{восстановитель}

Fe₂O₃+Cu+6HC1=2FeC1₂+CuC1₂+3H₂O

^{окислитель}

Для промышленного получения d-металлов из природных соединений применяют ряд методов, важнейшими из которых являются: а) пирометаллургия, б) гидрометаллургия, в) электрометалургия.

А) восстановление оксидов водородом, углеродом, кремнием, метаном и др.

MoO₃+3H₂=Mo+3H₂O

ZnO+C=CO+Zn

2NiO+Si=2Ni+SiO2

Co₂O₃+CH₄=2Co+CO+2H₂O

Для восстановления более прочных оксидов (титана, ванадия, хрома, марганца и др.) в качестве восстановителя применяют активные металлы: магний, кальция, алюминий. Процесс называется металлотермией. Сr₂O₃+2A1=2Cr+A1₂O₃

Б) Природные соединения металлов растворяются в различных химических реагентах: серная кислота, сода, гидроксид натрия, аммиак, цианиды, тиосульфаты и др. Из полученных растворов соответствующий металл выделяется химическим или электрохимическим путем:

Cu₂S+5Fe₂(SO₄)₃+4H₂O=2CuSO₄+10FeSO₄+4H₂SO₄

CuSO₄+Fe=Cu+FeSO₄

В) Электрохимически металлы получают как из растворов, так и из расплавов солей. Электролизом расплавов получают скандий и иттрий.

Малоактивные металлы – медь, серебро, золото, платина, рутений, осмий, иридий, ртуть, рений, палладий, родий - встречаются в самородном состоянии.

 

ВОПРОСЫДЛЯ САМОПОДГОТОВКИ

1. Как изменяется характерная степень окисления d-элементов в пределах одного периода по мере возрастания числа d-электронов?

2. Почему соединения титана (II), ванадия (II), хрома (II) проявляют восстановительные свойства, тогда как для меди (II) и никеля (II) они не характерны?

3. Какие соединения проявляют более сильные окислительные свойства: H₂CrO₄ или H₂MoO₄, HMnO₄ или HReO₄? Почему?

4. Как изменяются окислительно-восстановительные и кислотно-основные свойства гидроксидов d-элементов по мере увеличения их степени окисления?

5. Какие способы получения d-металлов в свободном виде известны?

 

Индивидуальные задания

ПОДГРУППА ХРОМА

Вариант1

1. Как значения стандартных электродных потенциалов определяют отношение металлов Сr, Mo, W к кислотам? Привести примеры.

2. Напишите уравнение окислительно-восстановительного процесса, составив электронно- ионный баланс:

CrC1₂+O₂+HC1→

Определите эквивалентную массу окислителя и восстановителя Определить термодинамическую вероятность этой реакции.

3. Какая масса нитрата серебра потребуется для осаждения хлорид ионов из раствора [Cr(H₂O)₅C1]C1₂ объемом 200 мл, если концентрация его равна 0,1 моль/л?

Вариант2

1. Напишите уравнения реакций, при помощи которых можно осуществить следующие превращения

K₂CrO₄→CrO₃→Cr₂O₃→KCrO₂→Cr₂(SO₄)₃→CrC1₃

2. Напишите уравнение окислительно-восстановительного процесса, составив электронно- ионный баланс:

W+KNO₃+KOH→

Определите эквивалентную массу окислителя и восстановителя Определить термодинамическую вероятность этой реакции.

3. Какую массу СrО₃ можно получить из K₂Cr₂O₇ массой 147 г и какую массу этилового спирта можно им окислить до альдегида?

Вариант3

1. Почему при растворении металлического хрома в соляной или разбавленной серной кислоте образуются растворы различной окраски в зависимости от того, проводится ли реакция в контакте с воздухом или в среде инертного газа? Напишите уравнения соответствующих реакций.

2. Напишите уравнение окислительно-восстановительного процесса, составив электронно- ионный баланс:

K₂Cr₂O₇+H₂SO₃+H₂SO₄→

Определите эквивалентную массу окислителя и восстановителя Определить термодинамическую вероятность этой реакции.

3. Какая масса хлорной извести потребуется для окисления сульфата хрома (III) массой 18г?

Вариант4

1. Напишите уравнения реакций, при помощи которых можно осуществить следующие превращения

WO₃→W→WO₃→Na₂WO₄→H₂WO₄→W₂O₅

2. Напишите уравнение окислительно-восстановительного процесса, составив электронно- ионный баланс:

CrC1₂+H₂O→