Экзаменационный билет № 21

1. Углерод, его аллотропные модификации. Соединения углерода с халькогенами, металлами, водородом, их получение и строение молекул. Угольная кислота и карбонаты, химические свойства и роль в природе.

Углерод — шестой элемент в периодической системе Д. И. Менделеева, относится ко второму периоду; к главной подгруппе IV группы. Его относительная атомная масса — 12. Электронная формула атома углерода:1s²2s²2p² Степени окисления - 4; - 2, 0; +2; +4. В большинстве соединений углерод имеет валентность IV. Так как углерод имеет большую энергию ионизации и малую энергию сродства к электрону, для него нехарактер­но образование положительных или отрицательных ионов. Обычно углерод образует ковалентные связи. Особеннос­тью углерода является способность его атомов соединяться друг с другом с образованием углерод-углеродных цепей. Четыре аллотропные модификации: алмаз, графит, карбин, фуллерены.

Алмаз – бесцветное кристаллическое, очень твердое вещество, изолятор тепла и электричества. Графит – темно-серое кристаллическое вещество с незначительным металлическим блеском; невысокая прочность, хрупкость (расщепляется на чешуйки), анизотропен: обладает относительно неплохой тепло и электропроводностью в определенном направлении.

Карбин – мелкокристаллический порошок черного цвета, полимерного строения. Обладает полупроводниковыми свойствами. Фуллерены – черный порошок, растворим в органических растворителях, способен возгораться в вакууме. Не обладает электропроводностью. Как и другие неметаллы, углерод проявляет восстанови­тельные свойства при взаимодействии с кислородом и дру­гими более электроотрицательными элементами.

а)Углерод горит на воздухе с выделением большого ко­личества тепла. При этом образуется оксид углерода(IV),или углекислый газ С0₂: С + О₂ = СО₂

При .недостатке кислорода образуется оксид углерода (II), или угарный газ СО:

2С + 0₂ = 2СО

С + 2S = CS₂ Сероуглерод

Углерод проявляет окислительные свойства при взаимо­действии с металлами и водородом.

а)Углерод взаимодействует с металлами, образуя карбиды металлов:

4А1° + ЗС° = А1₄С₃ Карбид алюминия

Са° + 2С = СаС₂ Карбид кальция

б) Углерод реагирует с водородом, при этом образуется метан СН₄: С+2Н₂ = СН₄

Получение: Сухая перегонка (пиролиз – нагревание без доступа воздуха) каменного угля: (получают кокс) или древесины (получают древесный уголь, активированный уголь, сажу).

Угольная кислота — слабый электролит. Как двухосновная кислота она диссоциирует по двум сту­пеням и поэтому образует два ряда солей — нормальные и кислые соли (карбонаты и гидрокарбонаты):

Химические свойства солей Н₂СО₃

1. Карбонаты щелочных металлов Na₂C0₃, К₂С0₃ и аммония (NH₄)₂C0₃ хорошо растворимы в воде. Карбонаты щелочноземельных металлов CaC0₃, SrC0₃, ВаС0₃ и некоторые другие в воде практически нерастворимы.