Общая химия для поступающих в вузы. Учебное пособие

С менее активными металлами при высокой температуре 3Fe + 4H2О¾¾t® Fe3O4+ 4H2↑.

2. Взаимодействие со сложными веществами:

–с оксидами (кислотными и основными) Р2О5 + 3Н2О → 2Н3РО4;

BaO + H2O → Ba(OH)2↓.

–с солями, кислотами, основаниями (с образованием кристаллогидратов)

CuSO4 + 5H2O → CuSO4∙5H2O; H2SO4 + H2O → H2SO4 ∙H2O; NaOH + H2O → NaOH∙H2O.

D2О – тяжелая вода (t замер. = 3,81°С, t кип. = 101,43 °С).

Н2О2 – пероксид водорода Н─О─О─Н (ρ =1,104 г/см3 ; tкип.=152 °С). Н2О2 легко разлагается:

2Н2О2 → О2 + 2Н2О.

Проявляет окислительно-восстановительные свойства

H2О−2 + Ag+2 O → 2Ag0 + O02 + H2O;

KN+3O2 + H2O-2 → KN+5O3 + H2O−2 .

Применение

Используется как окислитель и дезинфицирующее средство.

Задача 1. Одинаковое ли количество воды образуется при восстановлении водородом 10 г оксида меди (I) и 10 г оксида меди (II)?

Решение:

Запишем уравнения реакций 1) Сu2O + H2 → 2Cu + H2O

Из уравнения видно, что из 1 моля Сu2O и CuO образуется по 1 моль H2O. Найдем количество веществ Сu2O и CuO:

31

Тогда n H2O составит:

nH2O = nCu2O = 0,069 моль (в первой реакции);

nH2O = nCuO = 0,125 моль (во второй реакции).

Ответ: Неодинаково – 0,069 моль и 0,125 моль.

Задача 2. Какой объем водорода образуется при разложении воды электрическим током массой 27 г, если выход составляет 95% от теоретического?

Решение:

Запишем уравнение разложения воды:

Найдем теоретический объем H2: 36 г H2O → 44,8 л H2;

27 г H2O → х л H2;

Отсюда x = 27 × 44,8 = 33,6 л.

36

Найдем практический объем водорода:

VH2пр. = VH2теор. × η = 33,6 × 0,95 = 31,92 л.

Ответ: V(H2) = 31,92 л.

Задача 3. К воде массой 60 г прилили ацетон объемом 150 мл и получили раствор с плотностью 0,88 г/мл. Определите объемную долю ацетона в растворе, если плотность ацетона равна 0,79 г/мл.

Решение:

Найдем массу ацетона:

m = V ×ρ =150 ×0,79 =118,5 г .

32

Найдем массу раствора:

mр−ра = mH2O + mацетона = 60 +118,5 = 178,5 г. .

Найдем объем раствора:

Найдем объемную долю ацетона:

Ответ: φацетона= 74 %.

Тренировочный тест Часть 1

1.Электронная конфигурация ns2np4 является общей для:

1)водорода;

2)галогенов;

3)халькогенов;

4)инертных газов.

2.В молекуле воды между кислородом и водородом связь:

1)ионная;

2)ковалентная полярная, образованная по обменному меха-

низму;

3)донорно-акцепторная;

4)водородная.

3.Высшая валентность фтора равна:

1)7;

2)5;

3)3;

4)1.

4.Сера имеет три аллотропные модификации, называемые:

33

1)карбин, сера кубическая, озон;

2)карбен, сера кристаллическая, графит;

3)сера кристаллическая, сера гидратная, сера гомогенная;

4)сера аморфная, сера ромбическая, сера моноклинная.

5.В лаборатории одним из способов получения кислорода явля-

ется:

1)перегонка сжиженного воздуха;

2)разложение бертолетовой соли;

3)озонирование воздуха;

4)гидролиз солей.

6.Оксид серы (VI) применяется в качестве:

1)хладагента;

2)дезинфицирующего средства;

3)промежуточного продукта в производстве серной кислоты;

4)пищевой добавки.

7.Оксиду хлора (I) соответствует кислота:

1)хлорная;

2)хлористая;

3)хлорноватистая;

4)хлорноватая.

8.Сила кислородсодержащих кислот хлора возрастает в следующей последовательности:

1)HClO, HClO2, HClO3, HClO4;

2)HClO4, HClO3, HClO2, HClO;

3)все кислоты одинаковы по силе;

4)HClO, HClO3, HClO4, HClO2.

9.Сульфат-анион можно определить в растворе с помощью:

1)нитрата серебра;

2)хлорида бария;

3)гидроксида натрия;

4)прокаливанием.

34

Часть 2

В1. При взаимодействии перекиси водорода с перманганатом калия в присутствии серной кислоты образуются вещества (все продукты указаны без стехиометрических коэффициентов), при этом восстановителем является:

1)MnSO4 + K2SO4 + O2↑ + H2O, кислород;

2)MnO + K2SO4 + O2↑ + H2O, марганец;

3)MnO2↓ + KОН + O2↑ + H2O, кислород;

4)MnSO4 + K2SO4 + O2↑ + H2O, марганец.

В2. При электролизе раствора хлорида калия получают одновременно:

1)H2, HCl, KH;

2)K, HCl, Cl2;

3)H2, Cl2, O2;

4)Cl2, H2, KOH.

В3. Газ имеет плотность 3,485 г/л при давлении 1,2 атм и температуре 25 оС. Формула газа:

1)F2;

2)HBr;

3)HI;

4)Cl2.

В4. Установите соответствие между формулой соединения и значением степени окисления хлора в нем:

Часть 3

35

С1. Сульфат магния широко применяют в медицине. Определите массу этой соли, которую можно растворить в воде массой 800 г при 20 оС, если растворимость соли при этой температуре равна 34 г. Рассчитайте массовую долю соли в насыщенном растворе.

1)272 г, 25,4 %;

2)136 г, 25,4 %;

3)272 г, 45,4 %;

4)198 г, 13,4 %.

С2. Через раствор, содержащий 5 г гидроксида натрия, пропустили 6,5 л сероводорода (н.у.). Какая образовалась соль, и какова ее масса?

1)сульфид натрия, 7 г;

2)сульфат натрия, 7 г;

3)гидросульфат натрия, 7 г;

4)гидросульфид натрия, 7 г.

С3. Газ, выделившийся при действии 0,2 г цинка на 18,7 мл 14,6 %-ной соляной кислоты (плотность раствора 1,07 г/мл), пропустили при нагревании над 4,0 г оксида меди (II). Чему равна масса полученной твердой смеси?

1)3,5 г;

2)5,0 г;

3)1,75 г;

4)7,0 г.

Ответы. №1 – 3; №2 – 2; №3 – 4; №4 – 4; №5 – 2; №6 – 3; №7 – 1; №8 – 3; №9 – 1; В1 – 1; В2 – 4; В3 – 4; В4: А – 2, Б – 4, В – 3, Г – 1; С1

– 1; С2 – 4; С3 – 1.

36

ГЛАВА 1.4. ПОДГРУППА АЗОТА

Главную подгруппу V группы периодической системы составляют азот N, фосфор Р, мышьяк As, сурьма Sв и висмут Bi. Общая электронная конфигурация ns2nр3 (см. табл. 1.3)

sp

В подгруппе азота неметаллические свойства ослабевают, а металлические свойства элементов усиливаются сверху вниз вследствие уменьшения электроотрицательности.

Азот и его соединения

Азот 147 N относится к семейству р-элементов. 2s2 2р3

37

↑↓ ↑ ↑ ↑ Проявляет степени окисления -3, -2, -1, +1, +2, +3, +4, +5.

Вприроде азот – основной компонент воздуха (ϕ(N2 ) = 78%), входит в состав неорганических и органических соединений. Его содержание в земной коре 0,01 % мас.

Всвободном состоянии азот – двухатомная молекула N2. Очень прочная, так как образуется за счет 3-х неспаренных e , тройная кова-

лентная неполярная связь (σ + 2π ) N ≡ N или :N:::N:.

Схема образования σ- и π-связи в молекуле азота представлена на рис. 1.3.

молекула N2

Рис. 1.3. Схема образования σ- и π-связи в молекуле азота

Следствием наличия тройной связи в молекуле N2 является ее реакционная способность, поэтому она вступает в химическое взаимодействие при высоких температурах и давлениях.

38

Химические свойства

1.Взаимодействие с металлами с образованием нитридов 3Mg + N2¾¾t® Mg3N2;

6Li + N2 → 2Li3N (при комнатной температуре);

2.Взаимодействие с неметаллами

N2 + O2 ¾300¾¾0 C® 2NO (и другие оксиды);

P, t0

N2 + 3Н2 ¬¾¾¾¾¾¾®¾ 2NH3↑.

Al2O3

Получение

Впромышленности N2 получают перегонкой сжиженного воздуха.

Влаборатории

NH4NO2 ¾¾t® N2↑ + 2H2O.

Применение

Для синтеза NH3, наполнения электроламп, для создания инертной атмосферы при проведении некоторых химических реакций, удобрений.

Аммиак и соли аммония

NH3 – бесцветный газ, с резким запахом (< - 33,4°С – жидкое состояние).

Строение молекулы NH3. Между атомами азота и водорода ковалентная полярная связь.

Химические свойства

1. С водой образует гидроксид аммония – слабое основание (растворимость NH3 в воде велика: в 100 г H2O растворяется 87,5 г (или 115 л) NH3):

NH3 + H2O → NH3∙H2O → NH4OH ¾¾® NH4+ + OH–.

¬¾ ¾

2. С кислотами образует соли аммония

39

NH3 + HCl → NH4Cl. хлорид аммония

2NH3 + H2SO4 → (NH4)2SO4. сульфат аммония

Соли аммония в водном растворе диссоциируют NH4Сl → NH4+ + Cl–.

катион аммония

Четвертая связь в NH +4 образуется по донорно-акцепторному механизму за счет свободной пары электронов азота (донор) и свободной орбитали катиона водорода (акцептора).

Все четыре связи в NH4+ равноценны.

Соли аммония проявляют типичные свойства солей NH3↑(резкий запах NH3)

NH4Cl + NаOH → NaCl + NH4OH

H2O

(качественная реакция на NH4+).

3. Восстановительные свойства (в молекуле NH3 у азота низшая степень окисления -3):

4N–3H3 +3О 02 → 2N 02 ↑ + 6H2O–2.

В присутствии катализаторов (Сr2O3): 4N–3H3 + 5О2 → 4N+2O↑ + 6H2O–2.

C другими окислителями: 2N–3H3 + 3Br 02 → N 02 ↑ + 6HBr-;

2N–3H3 + 3Cu+2О → 3Cu0 + N 02 ↑ + 3H2O.

Получение

В промышленности

P, t0

N2 + 3H2 ¬¾¾¾¾¾¾®¾ 2NH3.

Al2O3

40