Неорганическая химия. В 2 частях. Ч.1. Сборник заданий по химии элементов. Учебное пособие

Образует легкоплавкие сплавы с некоторыми металлами, например, сплав Вуда (~50% Bi, 25%Pb, 15%Sn, 10% Cd) плавится при 70 оС, т.е. ниже, чем температура кипения воды. Эти сплавы применяют в автоматических огнетушителях, действие которых основано на расплавлении пробки из такого сплава. Чистый висмут используют в ядерных реакторах в качестве теплоносителя.

На воздухе при комнатной температуре висмут не окисляется, но при накаливании сгорает с образованием Bi2O3. Разбавленная соляная и серная кислоты на Bi не действуют, а концентрированные – растворяют с окислением

(HNO3, H2SO4):

Bi + 4 HNO3 = Bi(NO3)3 + NO + 2H2O,

2 Bi +6 H2SO4 = Bi2(SO4)3 + 3SO2 + 6 H2O.

При нагревании Bi реагирует с Cl2, Br2, I2, S, с образованием солей BiCl3,

BiBr3.

Висмутистый водород, или висмутин BiH3 – очень неустойчив, разлагается даже легче SbH3 . Образует черное «зеркало», как As и Sb.

Галогениды висмута – белоснежные гигроскопические кристаллы, легко растворимые в воде, легко гидролизуются:

BiCl3 + H2O = BiOCl + 2HCl BiO+ - ион висмутила

BiBr3 + H2O = BiOBr + 2HBr

Bi(NO3)3 + H2O = BiONO3 + 2 HNO3.

Галогениды висмута оюладают способностью образовывать с

101

галогенидами щелочных металлов и аммония комплексные соли Na[BiCl4], NH4[BiI4] и т.д. Окисд висмута (III) Bi2O3 имеет основной характер, растворяется в кислотах с образованием солей (BiCl3 и др.).

Гидрооксид висмута (III) выпадает в осадок при действии щелочей на растворы солей:

Bi(NO3)3 + 3NaOH = Bi(OH)3 ↓+ 3NaNO3.

Соединения висмута (V) очень неустойчивы. Они получаются при действии сильных окислителей на соли висмута (III). KBrO3 - висмутат калия, соль не выделенной в свободном состоянии висмутовой кислоты. Окисд висмута (V)

Bi2O5 при нагревании легко разлагается на Bi2O3 и O2.

Все соединения висмута токсичны, применяют в медицине и ветеринарии.

3.6 Задачи

1. Какие уравнения реакций соответствуют способам получения азота:

а) восстановлением нитрата калия железом;

б) разложением нитрита аммония;

в) окислением аммиака?

В каждом случае укажите окислитель и восстановитель.

2. Как будут идти реакции взаимодействия NF3, NCl3, Na3N с водой, учи-

тывая относительную электроотрицательность атомов F, Cl, Na и N? Указать смещение электронных пар и соответственно степень окисления каждого эле-

мента в молекулах. Напишите соответствующие уравнения.

102

3. Действием каких веществ на:

а) азот;

б) соль аммония;

в) азотную кислоту;

г) нитрид алюминия;

можно получить аммиак?

Напишите соответствующие уравнения реакций.

4. Какой тип гибридизации атомных орбиталей азота имеет место при об-

разовании аммиака? Какую геометрическую форму в связи с этим имеет эта мо-

лекула? Напишите схему перекрывания электронных облаков.

5. Как можно изобразить схему равновесия имеющегося в водном растворе аммиака и выражения константы этого равновесия, учитывая, что молекула NH3

– лучший акцептор протона H+ , чем молекула H2O? Аргументируйте ответ.

6. Как можно объяснить образование молекулы NH4CI из аммиака и хло-

рида водорода ? Какой характер связи между атомами в этой молекуле? Какой элемент является комплексообразователем, донором, акцептором, лигандами? Ар-

гументируйте ответ.

7. Какие реакции характерны для аммиака: присоединения, замещения,

окисления, комплексообразования? Напишите уравнения реакций.

карбоната аммония? Напишите уравнения реакций гидролиза:

103

а) хлорида аммония,

б) карбоната аммония.

10. Какие реакции протекают при получении оксидов азота в степени окис-

ления +1, +2, +3, +4, +5? Аргументируйте ответ.

11. Как изобразить электронные схемы молекул N2O на основе метода ВС и

NO на основе метода МО? Какова ковалентность каждого атома азота в молекуле

N2O? Пара – или диамагнитна молекула NO? Чем это объясняется? Аргументи-

руйте ответ.

12. Какие из оксидов азота будут реагировать с КОН? Напишите соответ-

ствующие уравнения реакций.

13. Какие уравнения последовательных реакций описывают промышленный способ получения азотной кислоты из аммиака? Напишите соответствующие уравнения реакций.

14. Чему равна ковалентность азота в молекуле азотной кислоты? Приведи-

те электронную схему молекулы азотной кислоты, учитывая возможный кова-

лентный и донорно-акцепторный характер связи между атомами.

15.Какие уравнения реакций характеризуют взаимодействие:

а) концентрированной HNO3 с серебром и фосфором;

б) разбавленной HNO3 с медью и магнием?

Напишите соответствующие уравнения реакций.

16.Как взаимодействуют германий, олово и свинец с хлороводородной,

серной и азотной кислотами:

а) разбавленными,

104

б) концентрированными?

В каком случае растворение свинца практически полное? Напишите урав-

нения протекающих реакций.

17.Какие уравнения реакций характеризуют термическое разложение нитратов натрия, меди и ртути (II)? Напишите уравнения реакций.

18.Как изменяются:

а) восстановительные свойства ионов в ряду Ge2+, Sn2+, Pb2+;

б) окислительные свойства в ряду Ge+IV, Sn+IV, Pb+IV?

Укажите наиболее слабый восстановитель и наиболее сильный окислитель и напишите электронные схемы этих элементов в соответствующей степени окис-

ления.

19. Какими реакциями можно осуществить указанные превращения:

Напишите соответствующие уравнения в молекулярной форме.

20 Какой элемент подгруппы германия и в какой степени окисления образу-

ет гидроксид:

а) наиболее основного характера,

б) наиболее кислотного?

Напишите формулы этих гидроксидов.

21. Какой ряд уравнений последовательных реакций протекает при получе-

нии фосфора из природного фосфата кальция? Напишите соответствующие уравнения реакций.

105

22. Какие реакции указывают на амфотерные свойства:

а) гидроксид олова (II) ,

б) оксид свинца (II)?

Напишите соответствующие уравнения реакций.

23. Какие уравнения описывают реакции гидролиза хлорида и иодида фос-

фора (III)?

24. Какое значение имеет добавление хлороводородной кислоты и металли-

ческого олова при растворении в воде хлорида олова (II)? Аргументируйте ответ.

25.Какой вид имеют эмпирические и графические формулы кислот:

а) фосфорной,

б) дифосфорной,

в) фосфористой, учитывая, что последняя двуосновна?

Какова ковалентность фосфора в каждом случае? Какова его степень окис-

ления?

26.Какие реакции характерны для получения сульфидов олова (II), олова

(IV) и свинца (IV) из растворов их солей? Какой из сульфидов растворяется в сульфиде аммония? Какой – в дисульфиде аммония? Напишите уравнения всех протекающих реакций.

27.Как изменяется электроотрицательность атомов мышьяка, сурьмы и

висмута и как в связи с этим изменяются прочность и восстановительная спо-

собность соединений AsH3, SbH3 и BiH3? Аргументируйте ответ.

28.Как осуществить следующие превращения:

106

Напишите уравнения указанных выше процессов в молекулярной форме.

29.Какие элементы подгруппы мышьяка в степени окисления +3 образу-

ют тиосоли? Напишите формулы этих тиосолей, их названия и уравнения реак-

ций и их получения взаимодействием соответствующих хлоридов сульфида ам-

мония.

30.Допишите уравнения и подберите коэффициенты:

а)Bi2O5+H2SO4+H2O2 = ; б)NaBiO3+FeSO4+NaOH= .

Укажите условия протекания реакций.

31.Вычислите эквиваленты окислителя и восстановителя в реакции,

протекающей по схеме:

PbO2 + NaNO2 + H2SO4 PbSO4 + NaNO3 + H2O.

32. Напишите уравнения реакций, соответствующие следующей последова-

тельности изменения степеней окисления азота:

N0 → N-3 → N0 → N+2 → N+4 → N+5

Укажите условия протекания реакций.

33. Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить следующие превращения:

P →Ca3P2 →H3PO4 → Na3PO4 → Ca3(PO4)2 → P

Укажите условия протекания реакций.

107

34. Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить следующие превращения:

N2→ NH3 → N2 → NO → NO2 → N2O4 → NaNO2

Укажите условия протекания реакций.

35. Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить следующие превращения:

N2→ Li3N → NH3 → NH4NO3 → N2O → N2

↓

NH3

Укажите условия протекания реакций.

36. Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить следующие превращения:

HNO3 → NaNO3 → HNO3

↓

NO2 → HNO2 → NO

Укажите условия протекания реакций.

37. Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить следующие превращения:

Pb(NO3)2→ NO2 → HNO3 → AgNO3 → NaNO3 → NaNO2

↓ ↓

N2O Ag

Укажите условия протекания реакций.

108

3.7 Вопросы для самоподготовки

1.Пниктиды. Азот, фосфор. Строение молекулы азота. Уникальные физические и химические свойства молекулярного азота.

2.Аммиак. Соли аммония. Гидролиз солей.

3.Гидразин, гидроксиламин. Сравнение основных и окислительно-

восстановительные свойств аммиака, гидразина и гидроксиламина.

4.Галогениды азота.

5.Кислородные соединения азота. Оксиды, состав, строение и закономерности в изменении свойств. Получение оксидов азота.

6.Азотистая и азотная кислоты, получение. Сопоставление строения и свойств. Нитриты и нитраты, получение, свойства, применение.

7.Кислородные соединения фосфора, оксиды, кислоты, соли.

8.Общая характеристика элементов подгруппы мышьяка. Особенности химических свойств, как постпереходных элементов. Склонность к образованию химической связи с серой.

109

4 Тестовые задания по химии элементов

1 вариант

1. Определите тип гибридизации орбиталей центрального атома и геометрию частицы: хлорит-ион.

А) незавершенный тетраэдр.

Б) тетраэдр.

В) незавершенный октаэдр.

Г) октаэдр.

2. Укажите степени окисления галогенов в продуктах реакции,

протекающей в водном растворе без нагревания: Cl2 + H2O =

А) -1, 0.

Б) -1, +1.

В) -1, +3.

Г) -1, +5.

3. Определите, к какому типу относится химическая реакция:

ClF5 (нагревание) =

А) внутримолекулярная ОВР.

Б) реакция обратимого гидролиза.

В) межмолекулярная ОВР.

Г) реакция необратимого гидролиза.

4. Укажите значение рН в водном растворе продуктов реакции:

ClF5 (нагревание) =

А) рН > 7.

Б) рН < 7.

110