Вопросы для самостоятельной подготовки

1. Рассмотрите строение атомов и возможные валентные состояния р-элементов IV группы. Какие степени окисления проявляют указанные элементы в соединениях?

2. Охарактеризуйте изменения атомных радиусов; энергии ионизации; сродства к электрону; электроотрицательности в ряду С – Pb.

3. Как и почему изменяется устойчивость соединений указанных элементов в их высшей степени окисления в ряду C – Pb?

4. Какие простые вещества образуют р-элементы IV группы? Какие типы кристаллических решеток характерны для них? Охарактеризуйте строение алмаза, графита, карбина, поликумулена, фуллеренов (виды связей, типы гибридизации атомных орбиталей, пространственное расположение атомов). Почему не существует графитоподобная модификация кремния?

5. Что представляет собой активированный уголь? Где он используется? Чем объясняется его высокая сорбирующая способность?

6. Как и почему изменяется энергия связи Э─Э в ряду углерод – германий? Чем объясняется способность атомов углерода соединяться в длинные цепи?

7. Как изменяются окислительно-восстановительные свойства простых веществ при переходе от углерода к свинцу? Охарактеризуйте их отношение к воде, кислотам, щелочам, солям. Напишите уравнения соответствующих реакций.

8. Охарактеризуйте строение молекул, устойчивость, окислительно-восстановительные свойства водородных соединений рассматриваемых элементов. Как изменяются температуры кипения в ряду CH₄ – SnH₄ (сравнить с аналогичными зависимостями для гидридов р-элементов V–VII групп)? Возможно ли существование непредельных гидридов кремния при стандартных условиях?

9. Как получают оксид углерода(II) в промышленности и в лабораторных условиях? Где и в результате каких реакций он может образоваться в быту? Каковы симптомы отравления угарным газом?

Какие меры нужно предпринимать для спасения человека, отравившегося небольшими дозами этого яда?

10. Проанализируйте строение молекулы СО. Чем можно объяснить высокую энергию связи в ней? Как энергия связи сказывается на устойчивости и химической активности оксида углерода(II)?

11. Почему энергия связи Si─O больше энергии связи С─О?

12. Почему оксид кремния(IV) в отличие от СО₂ – твердое вещество?

13. Охарактеризуйте зависимость кислотно-основных свойств оксидов и гидроксидов указанных элементов от степени их окисления. Как изменяются кислотно-основные свойства однотипных оксидов и гидроксидов в ряду углерод – свинец? Приведите соответствующие уравнения реакций.

14. Объясните различия в строении и в химических свойствах галогенидов р-элементов IV группы. К каким классам соединений относятся SiCl₄, GeCl₄, SnCl₄; SnCl₂,PbCl₂? Напишите уравнения реакций гидролиза SiCl₄ и SiF₄.

15. Какой из хлоридов – SnCl₄ или SnCl₂ – гидролизуется сильнее? Почему?

16. Какова степень окисления свинца в оксидах PbO, PbO₂, Pb₃O₄? Как эти соединения взаимодействуют с разбавленными и концентрированными растворами HCl, H₂SO₄?

17. Какие из соединений р-элементов IV группы используются в лабораторной практике в качестве типичных окислителей; в качестве типичных восстановителей? Приведите примеры реакций c их участием.

18. Как получают СО₂ в лаборатории? Какие из приведенных веществ можно использовать для его осушения: концентрированную серную кислоту; твердую щелочь; фосфорный ангидрид; безводный хлорид кальция?

19. Какие равновесия устанавливаются в водных растворах оксида углерода(IV)? Напишите структурную формулу молекулы угольной кислоты. Охарактеризуйте ее устойчивость и условия существования. Какие соли она образует?

20. Чем по составу отличаются сода кальцинированная от соды кристаллической и питьевой? На чем основано использование гидрокарбоната натрия в пищевой промышленности и в медицине?

21. Какова среда водных растворов карбоната и гидрокарбоната натрия? Почему? Напишите уравнения соответствующих реакций. Рассчитайте константы гидролиза указанных солей, используя константы диссоциации угольной кислоты.

22. Какие из указанных солей гидролизуются сильнее: Sn(NO₃)₂ или Pb(NO₃)₂; Na₂CO₃ или Na₂SiO₃? Почему? Напишите уравнения соответствующих реакций.

23. Почему в водных растворах невозможно синтезировать карбонаты железа(III), хрома(III), алюминия и аммония? Какие вещества могут получиться при смешивании растворов Pb(NO₃)₂ и Na₂CO₃?

24. Как в промышленности получают карбид кальция? Где он находит применение? Напишите уравнения соответствующих реакций.

25. Каково строение молекулы силана? Какова степень окисления атома кремния в ней? Можно ли получить силан из соответствующих простых веществ? Как его получают? Чем можно объяснить самовоспламеняемость силана в воздухе?

26. Чем по составу и строению отличаются между собой орто- и метакремниевая кислоты? Какая из них растворима в воде? В результате какого процесса ортокремниевая кислота превращается в метакремниевую?

27. Что такое силикагель? Как его получают и где используют?

28. Что представляют собой силикатный клей; жидкое стекло; растворимое стекло. Где они используются?

29. Смесь кремния с оксидом кремния(IV) обработали раствором гидроксида натрия (избыток), в результате чего выделился газ объемом 6,72 дм³ (н. у.). Из образовавшегося раствора был выделен метасиликат натрия массой 25 г. Вычислите массовую долю кремния (простого вещества) в исходной смеси.

30. Смесь углерода со свинцом обработали при нагревании концентрированным раствором азотной кислоты (избыток), в результате чего выделилась смесь газов объемом 15,68 дм³ (н. у.). При пропускании этой смеси через известковую воду (избыток) образовался осадок массой 10 г. Вычислите массовую долю углерода в исходной смеси.

31. Закончите уравнения следующих реакций:

а) NaOH + H₂O + Si (C, Sn, Pb) 

б) NaOH + H₂O₂ + Ge 

в) H₂SO_{4 (конц)} + Sn (C, Si, Pb) 

г) HNO_{3 (конц)} + Sn (C, Si, Pb) 

д) MgSi + H₂SO_{4 (разб)} 

е) MnSO₄ + PbO₂ + H₂SO₄ 

ж) Sn + KOH + H₂O 

з) SiO₂ + HF 

и) SnCl₂ + NaBiO₃ + HCl  H₂[SnCl₆] + ...

к) GeCl₂ + O₂ + NaOH + H₂O 

л) Pb + KOH + H₂O 

м) PbS + H₂O₂ 

32. Напишите уравнения реакций, при помощи которых можно осуществить превращения:

а) CO₂  COCl₂  CO₂  C  Al₄C₃  CH₄;

б) Si  Na₂SiO₃  H₄SiO₄  SiO₂  SiCl₄  K₂SiO₃;

в) CO₂  NH₄HCO₃  BaCO₃  CO₂  CO  COBr₂;

г) Pb → Pb(OH)₂ → PbO₂ → Pb₃O₄ → PbCl₂ → H₂[PbCl₆].

2.6. p - ЭЛЕМЕНТЫ III ГРУППЫ