Материал: Альонкіна К. В., Сотниченко Т. Д Хімія. Підготовка до ЗНО
тема 10. неметали. нітРоген і фосфоР
P2O5 проявляє властивості кислотного оксиду. Він реагує з лугами та основними оксидами, при цьому утворюються солі фосфатної кислоти — фосфати:
P2O5 +6KOH →2K3PO4 +3H2O,
P2O5 +3Na2O →2Na3PO4 .
фізичні властивості ортофосфатної кислоти
При нормальних умовах ортофосфатна кислота являє собою безбарвну й розпливчасту на повітрі кристалічну сполуку із температурою плавлення +42 °С (65 %-й розчин кислоти замерзає тільки при –85 °С). У твердому стані й у розчині молекули ортофосфатної кислоти асо - ційовані за рахунок водневих зв’язків, і тому концентровані розчини мають високу в’язкість. Фосфатна кислота добре розчиняється у воді (до 80 % за масою). Її водні розчини — гарні електроліти (найвища електропровідність спостерігається тоді, коли концентрація кислоти становить 48 %).
Фосфатна кислота вступає у взаємодію з основами та основними оксидами:
H3PO4 + NaOH(надлишок) = Na3PO4 + 3H2O
2H3PO4 + 3K2O = 2K3PO4 + 3H2O.
Більшість металів не розчиняється у фосфатній кислоті внаслідок утворення нерозчинної щільної оксидної плівки на поверхні металу. У воді розчиняються тільки фосфати амонію та найбільш активних металів (Натрію, Калію).
Застосування фосфатної кислоти
Фосфатну кислоту здебільшого застосовують для добування фосфатних добрив. Окрім того, її використовують у лакофарбовій, металургійній та харчовій промисловості, а також для запобігання корозії металів.
якісна реакція на фосфатіон
Аналітичне визначення фосфат-іона ґрунтується на утворенні жовтого, не розчинного у воді осаду з йоном Аргентуму:
3Ag+ + PO34–→Ag3PO4 ↓.
75
www.e-ranok.com.ua
тема 10. неметали. нітРоген і фосфоР
виконайте контрольний тест
На його виконання відводиться 15 хвилин. Під час роботи над тестом не можна користуватися слов никами, підручниками, посібниками, довідниками тощо.
тест 20 (контрольний)
1. Розведені розчини нітратної та ортофосфатної кислот можна відрізнити одну від одної за допомогою реагентів
А калій гідроксид Б крохмаль В розчин йоду
Гмідна пластівка
2.Укажіть йони, які містяться в розчині натрій ортофосфату.
А Na+ та SO42– |
В Na+ та PO3– |
|
Б Na+ та PO |
3– |
Г Na3+ та PO 3– |
4 |
|
4 |
3.Ортофосфатна кислота вступає в реакцію з речовинами:
Ахлоридною кислотою Б натрій гідроксидом В сульфур(IV) оксидом
Г карбонатною кислотою
4.Установіть відповідність між формулами нітратів та продуктами їх термічного розкладу.
А KNO3 |
1 |
N2O, H2O |
Б Cu(NO3)2 |
2 |
KNO2, O2 |
ВAgNO3 |
3 |
СuO, NO2, O2 |
Г NH4NO3 |
4 Ag, NO2, O2 |
|
5. Установіть послідовність утворення речовин у ланцюжку перетворень від амоніаку до солі ні-
тратної кислоти. |
В NO |
А KNO3 |
|
Б NO2 |
Г NH3 |
6. З 1 т амоніаку добувають 5,6 т розчину нітратної кислоти з масовою часткою HNO3 60%. Обчисліть масову частку (%) виходу продукції від теоретично можливого.
76
www.e-ranok.com.ua
тема 11. каРбон і силіцій
Тема 11. Карбон і Силіцій
Перевірте свої знання
Виконайте тест 21. На його виконання відводиться 15 хвилин. Під час роботи над тестом не можна користуватися словниками, підручниками, посібниками, довідниками тощо.
тест 21 (вступний)
1.Шарувату структуру має алотропна видозміна Карбону:
Аалмаз
Б карбін В графіт Г фулерен
2. Якісна реакція на йон CO 2– виражена скороченим йонним рівнянням: |
||||||||
3 |
|
|
↑ + H |
O |
||||
А 2H+ + CO 2– → CO |
||||||||
3 |
|
2 |
|
|
|
|
2 |
|
Б Ca2+ + CO 2– → CaCO |
3 |
|
|
|
||||
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
В Mg2+ + CO |
2– |
→MgCO |
3 |
|
|
|||
Г 2Ag+ + CO |
3 |
→Ag |
|
|
|
|
|
|
2– |
|
CO |
3 |
|
||||
|
3 |
2 |
|
|
|
|
||
3. Указати формулу сполуки, що зумовлює виникнення парникового ефекту. |
||||||||
А CO2 |
|
|
|
|
|
|
|
В H2 |
Б CO |
|
|
|
|
|
|
|
Г O2 |
4. Установіть відповідність між реагентами і ознаками хімічних реакцій. |
||||||||
А CO2 та Са(ОН)2 |
|
|
|
|
|
|
|
1 утворення драглистої речовини |
Б Na2CO3 та HCl |
|
|
|
|
|
|
|
2 виділення газу |
В CaCO3 та HCl |
|
|
|
|
|
|
|
3 розчинення осаду |
Г Na2SiO3 + HCl |
|
|
|
|
|
|
|
4 утворення осаду |
5. Розташуйте формули за зменшенням ступеня окиснення карбону в сполуках.
АБ COCO2
В С
ГСН4
6.Який об’єм карбон(IV)оксиду утворюється з натрій гідрогенкарбонату масою 42 г при нагріванні?
77
www.e-ranok.com.ua
тема 11. каРбон і силіцій
теоретична частина
ПРОСті РечОВини
фізичні властивості простих речовин
Властивості |
Графіт |
Алмаз |
Карбін |
Кремній |
|
Формула сполуки |
C∞ |
C∞ |
C∞ |
Si |
|
Зовнішній вигляд |
Сірий, має металічний |
Блискучі прозорі |
Чорна тверда ре- |
Темно-сіра речовина |
|
кристали, сильно |
|||||
у звичайних умовах |
блиск |
човина |
з металічним блиском |
||
заломлює світло |
|||||
Температура |
+3700 °С — сублімується |
+1200 °С — |
+2000 °С — |
+1415 °С |
|
плавлення |
з розкладом |
перехід у графіт |
перехід у графіт |
||
Температура кипіння |
— |
— |
— |
+2620 °С |
|
Густина при н. у. |
2,3 г/см3 |
3,5 г/см3 |
2 г/см3 |
2,3 г/см3 |
|
Розчинність у воді |
Нерозчинний |
Нерозчинний |
Нерозчинний |
Нерозчинний |
|
Електрична |
0,1 від електропровіднос- |
Діелектрик |
Напівпровідник |
0,001 від електро- |
|
провідність |
ті ртуті |
nтипу |
провідності ртуті; |
||
|
напівпровідник |
||||
|
|
|
|
||
Твердість |
2 (уздовж шарів), 5 (упопе- |
10. Найтвердіший |
3. Нетвердий |
7. Досить твердий |
|
(за шкалою Мооса) |
рек). Досить м’який |
мінерал |
|||
|
|
||||
Теплопровідність |
Провідність теплоти |
Гарний провідник |
Теплоту прово- |
Гарний провідник те- |
|
в 3 рази краща, ніж у ртуті |
теплоти |
дить погано |
плоти |
||
|
Вуглець не розчиняється ні в кислотах, ні в лугах, і тільки концентровані сульфатна та нітратна кислоти окиснюють вуглець до карбон діоксиду.
При нормальних умовах роздроблений на порошок графіт реагує тільки з фтором, а при високих температурах відбувається реакція з киснем і сіркою та воднем, при цьому в більшості випадків утворюються сполуки чотиривалентного Карбону:
C +2F2 t→CF4 ,
C+2S t→CS2 ,
C +2H2 t→CH4,
C+ O2 t→CO2.
Аколи кисню не вистачає, утворюється карбон монооксид:
2C + O2 t→2CO.
При сплавлянні з деякими металами утворюються карбіди:
4Al +3C t→Al4C3,
Ca +2C t→CaC2 .
Вуглецьєгарнимвідновником.Наприклад,йоговикористовуютьдлядобуваннядеякихметалівзїхніх оксидів та деяких солей:
ZnO + C → Zn + CO,
Fe2O3 +3C →2Fe +3CO,
Na2CO3 +2C t→2Na +3CO.
78
www.e-ranok.com.ua
тема 11. каРбон і силіцій
хімічні властивості кремнію
Кремній є досить інертною речовиною за рахунок високої енергії кристалічної ґратки. При кімнатній температурі силіцій реагує тільки з фтором:
Si +2F2 → SiF4 .
При більш високих температурах кремній реагує з хлором, киснем, азотом та вуглецем. При цьому утворюються, відповідно, хлорид, оксид, нітрид та карбід силіцію:
Si + 2Cl2 |
→SiCl4 , Si + O2 |
→SiO2 . |
|
400 °C |
600 °C |
При сплавлянні кремнію з металами утворюються сполуки, аналогічні до карбідів — силіциди:
Si + 2Mg →t Mg2Si.
Застосування вуглецю
Вуглець є однією з найпотрібніших корисних копалин на нашій планеті. Вуглець переважно використовують як паливо для енергетичної промисловості. Щорічний видобуток кам’яного вугілля у світі становить близько 550 мільйонів тонн. Окрім використання вугілля як теплоносія, чималу його кількість переробляють у кокс, необхідний для добування різних металів. На кожну тонну отриманого заліза в результаті доменного процесу витрачають 0,9 тонн коксу. Активований вуглець застосовують у медицині при отруєннях та в протигазах.
Графіт у великих кількостях використовують для виготовлення олівців. Добавка графіту до сталі збільшує її твердість та стійкість щодо стирання. Таку сталь використовують, наприклад, для виробництва поршнів, колінчастих валів та деяких інших механізмів. Здатність структури графіту до розшаровування дозволяє застосовувати його як високоефективну змазку при дуже високих температурах (близько +2500 °С).
Графіт має іще одну дуже важливу властивість — він є ефективним уповільнювачем теплових нейтронів. Цю властивість використовують в ядерних реакторах. Останнім часом стали користуватися пластмасами, в які як наповнювач додають графіт. Властивості таких матеріалів дозволяють використовувати їх для виробництва багатьох важливих пристроїв та механізмів.
Алмази використовують як гарний твердий матеріал для виробництва таких механізмів, як шліфувальні круги, склорізи, бурові установки та інші прилади, які потребують високої твердості. Красиво ограновані алмази застосовують як дорогі прикраси, які називають діамантами.
Карбон(II) оксид
Чадний газ являє собою безбарвний газ із досить низькими температурами плавлення та кипіння: Тпл = –205 °С, Ткип = –191 °C. Чистий газ не має запаху, але при добуванні його неповним окисненням вугілля відчувається характерний неприємний запах, який з’являється за рахунок неповного окиснення деяких органічних сполук, наявних у кам’яному вугіллі. CO погано розчиняється у воді, тільки 25 мл газу в 1л води. Карбон монооксид — надзвичайно отруйна сполука.
Добування карбон монооксиду
Невеликі кількості чадного газу в лабораторіях добувають шляхом розкладання мурашиної або щавлевої кислоти під дією гарячої концентрованої сульфатної кислоти:
HCOOH H2SO4 , t→CO + H2O.
79
www.e-ranok.com.ua