Избыточный 8 0 3 гарантирует безводность олеума и поз воляет перевозить олеум в металлических емкостях, посколь ку безводная серная кислота пассивирует железо.
Серная кислота относится к продуктам основного хими ческого производства. Ее используют в производстве удобре ний, для предварительной обработки и переведения в раст вор («вскрытия») минералов, при электролизе воды, как электролит свинцовых аккумуляторов и для многих других целей. .
13.1.Напишите электронную конфигурацию атома селена. Ука жите число валентных и неспаренных электронов.
13.2.Возможно ли с точки зрения строения атомов и молекул образование следующих ионов: 8е2“, О3-, 081“ , Р 0 3 , 8Р5 , 8Р<7, 8С13? Можно ли получить ионное содинение (О2 КО2 )? Дайте мотивированные ответы.
13.3.Определите и сравните геометрические формы частиц: а) ОР2, Н20 и Н30 +, б) 803“ и 804“ . Укажите направление поляр
ности связей, \ 13.4. Почему взаимодействие Н2 и 0 2 протекает только при
поджигании смеси? Какой химический смысл слова «сгорает» во фразе: водород сгорает в кислороде? Какое вещество «сгорает»
вреакции между сероводородом и диоксидом серы?
*13.5. Составьте уравнения реакций с участием кислорода:
0 2 |
+ |
А1 = * |
0 2 |
4*С2Н6 —С 02 4*.... |
|
0 2 |
+ |
Р - |
|
0 2 |
4-С2Н2 = С (сажа) 4; ... |
0 2' + |
2 п8 |
= |
0 2 |
4-(РеСи)82= СиО ^4- Ре2Оэ 4- |
|
|
13.6. Реакция получения озона, описывается уравнением |
||||
302 |
|
ч=± |
203 - |
<?. |
|
Укажите, каким образом (увеличением или уменьшением темпе ратуры и давления) можно повысить выход озона,
13.7. Составьте уравнения термических реакций:
Ва(Н8)2 (конц.) = . |
|
|
|
К28 4- КСЮ3 = |
КН803 |
= |
К2820 5 4- ... |
Ва02 = ВаО 4- ;.. |
КаН804 = |
Иа2820 7 4- ... |
|
Ка2820 7, = 1Ма280 4 4- ... |
Ка2803 |
= |
Ка2804 4- Иа28 |
13.8. В лаборатории кислород можно получить нагреванием: а)
•Н§0; б) КаС103. Составьте уравнения реакций и определите (устно) количество и объем (при н. у.) кислорода, полученного из 2 моль каждого реагента. Ответ: 1 моль, 22,4 л; б) 3 моль, 67,2 л.,
130
13.9. Составьте уравнения реакций с участием пероксида во
дорода: |
|
|
|
|
-с |
|
Н20 2 + К1 = |
н 2о 2 + н ы о 3 + р ьо 2.= |
|
||||
|
|
|
|
|
,.= <рЬ(ЫОэ)2 . + ... |
|
Н20 2 |
+ |
Н+ |
+ Г = |
Н20 2 + |
Ыа3[Сг(ОН)6] = № 2Сг04 + ... |
|
н 2о 2 |
+ |
Н+ |
+ |
Н20 2 + Н2804 + Мп02 = |
Мп304 + ... |
|
|
|
+ МоО^ — |
|
Н + + №0(ОН) = |
№2+ + ... |
|
Н20 2 |
+ |
Н2804 + |
Н20 2 + |
|||
|
|
+ |
К23 = |
|
' |
|
Какие функции выполняет Л 20 2 в этих реакциях?
13Л0. Через водный раствор пероксида водорода пропускают * хлор. Составьте уравнение реакции и укажите, какая среда будет в растворе после окончания реакции.
13Л1. Известен эффективный заряд (5—) на атоме кислорода в оксидах:
Оксид |
№ 20 |
М § 0 |
А12О э |
8Ю 2 |
Р 20 5 |
8 0 3 |
С120 7 |
8— |
-0,81 |
0,42 |
0,31 |
0,23 |
0,13 |
0,06 |
0,01 |
Сделайте вывод о кислотно-основных свойствах оксидов и приве дите уравнения характерных реакций..
13Л2. Молекула 82 является электронным аналогом 0 2. Выве дите электронные формулы 0 2 и 82, укажите валентность атомов О и 8. _
13Л3. Объясните, почему при длительном хранении сероводо родная вода мутнеет.
13Л4. В лаборатории сероводород получают взаимодействием Ре8 с НС1 (конц.). Можно ли заменить НС1 на Н2804 (конц.), НЖ)3 (конц.) или НЛОэ (разб.)? Ответ поясните.
13Л5. Имеются Ре, 8 и Н28С4 (разб.). Приведите два способа получения сероводорода, используя только данные вещества.
13Л6. Составьте уравнения реакций: |
|
|
|||
Иа28 |
+ |
Н2804 -I- К2Сг20 7 = |
Н28 |
+ |
р Ж >3 (разб.) = |
|
|
|
|
|
= N01 + ... |
Иа28 |
+ |
Н20 + КМп04 = |
Н28 |
+ |
Вг2 = |
Какие свойства проявляют соединения серы(—II)? ,
13Л7. В раствор-сульфита натрия, долго хранившийся в лабо ратории, вносят хлорид бария, а затем через суспензию выпавшего осадка пропускают диоксид серы. Осадок переходит в раствор лишь частично. Тот же опыт со свежеприготовленным раствором суль фита натрия дает прозрачный раствор. Объясните результаты опы тов и составьте уравнения реакций.
13Л8. Постройте электронные формулы молекул Н28, 802, 803 и укажите валентность атома серы в них.'
131
5*
|
13.19, Составьте уравнения реакций: |
|
|||
Ка280 3 4* Н20 + Вг2 — |
Ка2803 + Н2804 4- 2п — |
||||
802 |
4* Н280 4 4* К2Сг20 7 = |
802 |
+ |
Н28 = - |
|
802 |
4* Н2804 |4* А1 — |
|
802 |
4* |
Н ,0 4* 1а = Н1 + |
802 |
+ ОН" 4- 8еОГ = |
, |
80, |
|
|
|
= 8е | |
4- |
|
|
|
Какие свойства проявляют соединения серы(1У)?
13.20.Составьте уравнения гидролиза Ва8, Ва(Н8)г; Иа2803,
ИаН803.
13.21.Зачем при получении в лаборатории 802 из сульфитов используют концентрированную (а не разбавленную)сернуЮ кисло му? Является ли эта“реакция окислительно-восстановительной?
13.22.Составьте уравнения обменных реакций:
Сё(Ж)3)2 4“ Н28 = |
Н28 4“ ИаОН = |
(2 реакции) |
|||
Си804 4“ Ка28 = |
802 • лН20 4- КОН |
= (2 реакции) |
|||
Н§(Ж>3)2 + К28 = |
Н2804 (конц.) 4“ НаР(т) = (2 реакции) |
||||
Ва(Ж)3)2 + М§804 |
Н28 4“ ]ЧН3 Н20 |
= |
(кислая соль) |
||
Са803 4- Н2804 = |
Са(Н803)2(Р) |
= |
(кипячение) |
||
В1С13 4- Н28 = |
|
ЫаН804 + |
Иа2С 03 |
= |
|
8С120 4- Н20 |
= . |
Н2804 + Ыа(^Н3СОО) = |
|||
8С120 2 + Н20 |
= |
82_ + Н.О |
+ А13+ = |
||
13.23.-При взаимодействии безводной серной кислоты с оксидом фосфора(У) получаются дисерная и метафосфорная кислоты. Со ставьте уравнения реакции. * _
~ 13.24. Составьте уравнения реакций:
Си 4“ Н2804 (к о н ц .) |
= |
-80382- + Н+ |
= 802Т + 8| |
4- ... |
|
8 4“ Н2804 (к о н ц .) |
= |
82С12 |
4- Н20 |
= 802Т^+ 81-+ ... |
|
8Р4 4- н2о = |
|
82С12 |
4- ОН" |
= 801" -И82- |
4- ... |
13.25.Осуществите следующие превращения:
а) Ре8 - * Н28 |
■> 8 —> 80, |
№Н803 |
|
Ва803 |
— |
Ва804; |
|
б) Н2804 |
80, |
—► 803 |
Н2804 |
М§804 |
|
Ва804. |
|
13.26.По какой причине очень сильно различаются температуры кипения воды и сероводорода, но близки между собой температуры кипения серо- и селеноводорода? Дайте мотивированный ответ. ‘
13.27.Требуется осушить влажные газы: Н28, С 02, 802, Н2, 1Ч2,
ИН3 и НС1. Укажите, какие из них нельзя сушить пропусканием через склянку с Н2804 (конц.). Ответ подтвердите уравнениями реакций.
132
14. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ЭЛЕМЕНТОВ УА-ГРУППЫ.
АЗОТ. ФОСФОР
Элементы УА-группы. Общая электронная формула.. Степени окисления. Простые вещества. Водородные соединения, их восстано вительные свойства. Кислородные соединения, кислотно-основные свойства.
Азот. Нахождение в природе. Строение молекулы. Физико химические свойства. Получение в промышленности. -
Аммиак. Строение молекулы. Окислительно-восстановительные свойства. Растворение в воде, гидрат аммиака и его свойства. Соли аммония, их гидролиз ш термическое разложение. Получение аммиака в лаборатории и в промышленности.
Кислородные соединения азота. Оксиды. Азотная ' кислота. Окислительные свойства азотной кислоты в зависимости от кон центрации в растворе. Нитраты, их термическое разложение. Царская водка, ее окислительные свойства. Промышленный синтез азотной кислоты. Азотные удобрения.
Фосфор. Аллотропные формы-белый и красный фосфор, их , химическая активность. Взаимодействие с кислородом, галогенами, серой, азотной кислотой, металлами. Фосфин и фосфиды металлов, их восстановительные свойства. Получение фосфора в промышлен
ности. Нахождение в природе. |
г |
, |
Кислородные соединения фосфора. Оксид и кислородсодержа |
||
щие кислоты фосфора (V). Ортофосфорная |
кислота. Растворение |
|
в воде. Различные ортофосфаты, их отношение к воде. Фосфорные удобрения.
Элементы УА-группы, Эту группу составляют элементы азот К, фосфор Р, мышьяк Аз, сурьма 8Ъ, висмут В1. Электронная конфигурация валентного уровня атомов т 2пръ. Элементы УА-группы образуют соединения в степе-/ нях окисления (+111) и (+У), некоторые элементы (И, Р) имеют также другие степени окисления, в том числе и отри цательную (—III).. Азот - третий по электроотрицательности неметалл (после фтора и кислорода), фосфор и мышьяк-не металлы, сурьма-типичный амфотерный элемент, а у висмута преобладают металлические свойства.
Высшая степень окисления у висмута неустойчива и соединения висмута (V), например висмутат натрия, прояв ляют сильные окислительные свойства:
И аВ х О зю + 6 Н + + 2е~ = В13+ + N 3 + + З Н 2С>. ~ '
Вбольшинстве соединений элементов УА-группы связи ковалентные, даже в таких, как оксид-хлорид висмута В1(С1)0.
Всвободном состоянии азот N2-газ, а простые вещества остальных элементов-твердые. При нагревании они доста-
133
точно активны (кроме N3); реагируют с кислородом, галоге нами и серой, а Р и Аз также и с металлами, окисляются азотной кислотой (кроме N2). В ряду напряжений металл висмут; стоит после водорода и не реагирует с кислотаминеокислителями.* ■*
Водородные соединения элементов УА-группы- аммиак >Ш3, фосфин РН3, арсин АзН3 и стибин 8ЪН3 газообразны при комнатной температуре, обладают невысокой устойчи востью и уже при небольшом нагревании разлагаются (кроме КН3). По химическим свойствам они восстановители. Фосфин РН3 и особенно аммиак ИН3 образуют сложные катионыфосфоний РН4 и аммоний N114 •
Элементы УА-группы образуют два ряда кислородных соединеййй - оксиды Э20 3 и Э20 5, В качестве гидроксидов им соответствуют кислоты (для К, Р и Аз), амфотерные гидратированные оксиды (8Ъ) или основания (для Вр, в орто- и мета-форме). Все кислоты за исключением НМЭ3, слабые электролиты в водном растворе.
Азот. <В соединениях азот проявляет все степени окисле ния от (—III).до- (Н-У); рассмотрим наиболее, подробно
соединения |
и |
степени окисления (—II), (—1) |
|
и (+1) затрагивать не будем (рис. 16). |
I |
||
В свободном |
состоянии |
азот ^-бесцветны й газ без |
|
вкуса и запаха, главная составная часть воздуха [содержание
в воздухе: |
78,09% (до |
объему) и 75,51% |
(по |
массе)]. |
В молекуле N3 химическая связь - тройная (№==>0, очень |
||||
устойчивая |
и короткая |
(Есв = 945 кДж/М'оль, |
/св = |
110 им); |
этим объясняется химическая инертность азота при обычных условиях и в отсутствие катализаторов. В .воде азот очень мало растворим (15,4 мл/1 л Н20 при 20 °С).
♦V - 4205,Н40з,40з,4а40з,АдЙ0з
+1У-- N02
,, +111-- N203,NN02,N05 , ЫаЖ)2,ЫР3
+11-- N0
+1-- N20
0-- N2
- I I I - - N N 3 ,N N 3- 4 2 0 ,
4а4Н2,и2МН,и34
Рис. 16. Шкала степеней окисления азота
134