Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Практикум по неорганической химии. Учебное пособие
.pdf
делите на две части и испытайте его растворимость в растворах
гидроксида натрия и уксусной кислоты. Щелочной раствор гидроксида свинца (II) разбавьте водой и прокипятите. Что наблюдается? Обоснуйте наблюдаемые превращения.
Опыт 15. Поместите в пробирку порошок оксида свинца (IV)
и добавьте 25%-ный раствор гидроксида калия. Смесь осторожно нагрейте на спиртовке и наблюдайте растворение осадка оксида свинца (IV).
Сделайте общий вывод о характере изменения кислотноосновных свойств оксидов и гидроксидов элементов 14 группы.
Свойства солей
Опыт 16. Установите с помощью индикаторной бумаги ре-
акцию растворов карбоната и гидрокарбоната натрия. Обоснуйте наблюдения расчетом констант гидролиза.
Опыт 17. В две пробирки с растворами сульфата алюминия
и меди (II) добавить раствор карбоната натрия. Наблюдайте выпадение осадков — основного карбоната меди (II) и гидроксида
алюминия. Составьте уравнения реакций и объясните различия
продуктов реакций. Приведите название природного минерала
на основе основного карбоната меди.
Опыт 18. Установите с помощью индикаторной бумаги реакцию среды в растворе силиката натрия. К этому раствору добавьте такой же объем раствора хлорида аммония и наблюдайте
образование осадка. Составьте уравнения реакций.
Опыт 19. В двух пробирках получите осадки карбонатов
бария и магния и испытайте их растворимость в разбавленной
соляной кислоте. Можно ли для перевода плохо растворимых
карбонатов бария и магния в хорошо растворимые соли использовать разбавленную серную кислоту? Ответ обоснуйте.
Опыт 20. В сухих пробирках нагрейте в пламени спиртовки кристаллы карбонатов аммония и гидроксомеди (II). Что
наблюдается? Сделайте вывод о термической устойчивости карбонатов и влиянии природы катиона на термическую устойчивость.
Опыт 21. К растворам нитрата или ацетата свинца в отдельных пробирках прилейте растворы, содержащие анионы сероводородной, серной, хромовой, хлороводородной и йодоводородной
61
кислот. Отметьте цвет полученных осадков. Раствор с осадком
иодида свинца подкислите 2–3 каплями азотной кислоты и нагрейте до полного растворения осадка. При медленном охлаждении насыщенного раствора наблюдайте кристаллизацию иодида свинца в виде мелких кристаллов золотистого цвета — «золотой дождь».
Опыт 22. В отдельные пробирки внесите по 2–3 капли растворов бромной воды; перманганата калия, подкисленного соляной кислотой; смеси хлорида железа (III) и тиоцианата калия.
В каждую пробирку добавьте раствор хлорида олова (II). Отметьте изменение окраски растворов. Напишите уравнения реакций.
Опыт 23. Поместите в пробирку небольшое количество порошка оксида свинца (IV) и в вытяжном шкафу добавьте к нему
концентрированную соляную кислоту. С помощью бумажки, смоченной раствором иодида калия, установите выделение хлора.
Проделайте аналогичный опыт с серной кислотой и установите
выделение кислорода при нагревании реакционной смеси. Составите уравнения реакций.
Опыт 24. Поместите в пробирку порошок оксида свинца (IV)
и добавьте к нему раствор сульфата марганца (II) и 1–2 мл разбавленной азотной кислоты. Смесь осторожно нагрейте до кипения, охладите и отфильтруйте. Отметьте появление характерной
для перманганатов окраски раствора и обоснуйте ее появление.
Почему при избытке сульфата марганца (II), несмотря на окисление иона марганца (II) оксидом свинца (IV), раствор может
остаться бесцветным?
Опыт 25. Поместите в две пробирки по ~ 0,5 г порошка сурика. В одну пробирку в вытяжном шкафу прилейте концентрированную соляную кислоту. Нагрейте реакционную смесь и установите выделение в реакции хлора. В другую пробирку добавьте разбавленную азотную кислоту и наблюдайте изменение
цвета осадка. Осадок отфильтруйте и установите в фильтрате
наличие ионов свинца (II). Обоснуйте наблюдаемые превращения
сурика. Сделайте вывод о строении сурика и приведите его систематическое название.
На основании опытов 22–25 сделайте вывод о характере изменения окислительно-восстановительных свойств соединений
олова и свинца в степени окисления +2 и +4.
62
ЗАДАНИЯ ДЛЯ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ
1. Почему восстановительные и кислотные свойства оксида
углерода (II) проявляются только при высоких температурах,
а реакции образования карбонилов переходных металлов эффективно протекают при небольшом нагревании? Сравните термическую устойчивость оксидов углерода (II) и кремния (II).
2. Сравните строение, физические и химические свойства
оксидов углерода (IV) и кремния (IV).
3. Приведите примеры комплексных соединений, образованных амбидентатными лигандами, в состав которых входят атомы
углерода. Назовите эти соединения по систематической номенклатуре.
4. Почему медь не растворяется в воде, но растворяется в
водном растворе цианида калия? Напишите уравнение реакции.
5. Почему для получения гидроксида свинца (II) обычно
приме няют избыток водного раствора аммиака, но не избыток
щелочи?
6. Как и почему изменяются восстановительные и кислотноосновные свойства в ряду гидроксидов Ge(OH)2 — Pb(OH)2?
7. В чем выражается и какова причина вторичной периодичности свойств соединений в ряду C–Pb?
8. Опишите равновесия между различными формами существования свинца (IV) в кислых, нейтральных и щелочных водных
растворах. Приведите уравнения реакций.
9. Сравните процессы, протекающие при окислении германия, олова и свинца галогенами, кислородом и серой.
10. Опишите способы получения, строение и свойства α- и
β-оловянных кислот.
11. Можно ли осадить сульфид свинца из 0,01 М раствора
нитрата свинца (II) с помощью насыщенного (0,13 М) раствора
сероводорода?
12. Вычислите рH 0,01 М растворов карбоната и силиката калия.
13. Рассчитайте электродные потенциалы систем
Pb2+ + 2е‾ = Pb0 и Pb2+ + 2H2O = PbO2 + 4H+ + 2е‾
для 0,05 М раствора Pb(NO3)2 и 0,1 М раствора H2SO4. Сделайте
вывод об изменении окислительно-восстановительных свойств
систем.
63
14. Опишите способы получения, строение и свойства суль-
фидов элементов 14 группы Периодической системы.
15. Как и почему изменяется «ядовитость» цианидов в ряду:
CICN–KCN–Hg(CN)2?
ИНДИВИДУАЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ
Вариант 1
1. Почему кремний не растворяется в концентрированных
азотной и плавиковой кислотах, но растворяется в их смеси?
Какую роль играет каждая из кислот? Можно ли заменить их на
смесь концентрированных: а) азотной и соляной кислот, б) серной и плавиковой кислот?
2. Как и почему изменяются восстановительные и кислотноосновные свойства в ряду гидроксидов Ge(OH)2–Pb(OH)2? Ответ
подтвердите уравнениями реакций.
3. Объясните, почему в растворе угольная кислота вытесняет
кремниевую из ее солей, а при сплавлении, наоборот, кремниевая
вытесняет угольную?
4. Осуществите переход:
Pb → Pb(NO3)2 → PbO2 → PbCl2 → Na2PbO2 →
Na2[Pb(OH)4] → Pb(OH)2 → PbO.
5. Закончите уравнения реакций:
Si + KOH → СаС2 + Н2О →
SnS + Na2S2 → Fe + CO →.
Вариант 2
1. Как и почему изменяются температуры кипения и плавления, термическая устойчивость и восстановительные свойства
в ряду CH4–PbH4?
2. Опишите процессы, протекающие при зарядке и разрядке
свинцового аккумулятора. Рассчитайте ЭДС одной батареи свинцового аккумулятора.
3. Чем объяснить стабилизацию низких степеней окисления
металлов в комплексных карбонилах и цианидах? Каков механизм
химической связи металл–лиганд? Приведите примеры комплекс-
64
ных соединений и опишите их электронное строение, используя
метод ВС.
4. Осуществите переход:
Sn(NO3)2 ⇄ Na2[Sn(OH)4] ⇄ Na2SnO2 ⇄ Sn(OH)2
в прямом и обратном направлениях.
5. 3акончите уравнения реакций:
C + HNO3(конц.) → CO + Ni →
SiO2 + HF(г) → SnS2 + (NH4)2S →.
Вариант 3
1. Опишите способы получения водородных соединений ЭН4
элементов 14 группы Периодической системы. Приведите уравнения химических реакций.
2. В водном растворе какой соли рН выше и почему: а) SnCl2
и SnCl4; б) SnCl2 и Na2SnО2; в) Na2SnО2 и Na2SnO3; г) Sn(NO3)2
и Pb(NO3)2?
3. Вычислите рН насыщенного раствора углекислого газа,
образующегося при растворении в 100 г воды 224 мл СО2 (н. у.).
Изменением объема раствора пренебречь.
4. Осуществите переход:
Si → H2SiF6 → Na2SiO3 → SiO2 → Mg2Si → SiH4 → SiCl4 →
H2SiO3.
5. Закончите уравнения реакций:
СО + Fe2O3 → PbO + CaOCl2 + NaOH →
Ge + КСlO3 + КОН → Na2[Sn(OH)6] + CO2 →.
Вариант 4
1. Опишите различия в химических и физических свойствах
оксидов углерода (IV) и кремния (IV). Каковы причины этих
различий? Ответ подтвердите примерами уравнений химических
реакций.
2. Используя метод ВС, опишите строение карбонилов железа, никеля и марганца.
3. Используя термодинамические данные, определите возможность протекания следующих реакций: а) восстановления свинца из оксида свинца (II) водородом, цинком, медью; б) окисления
оксида свинца (II) до оксида свинца (IV) кислородом?
65
4. Осуществите переход:
CaC2 → C2H2 → CO2 → NaHCO3 → CO2→ CO → COCI2 →
Na2CO3.
5. Закончите уравнения реакций:
GeS2 + BaS → C2H5OH + KMnO4 + H2SO4→
Na2PbO3 + HCI → Sn + HNO3 + HCl →.
Вариант 5
1. Как и почему изменяется эффективность гидролиза в рядах:
а) CF4–СI4; б) СС14–SnCl4?
2. Какие из анионов CO
2
‾, CNO‾, CNS‾, CN‾ и почему от-
3
носятся к амбидентатным лигандам? Ответ обоснуйте. Приведите примеры комплексных соединений.
3. Какой из карбонатов наиболее термически устойчив и почему: а) ВеCO3 или ВаCO3; б) Na2CO3 или MgCO3, в) K2СО3 или
(NH4)2СО3?
4. Осуществите переход:
SnO2 → Na2[Sn(OH)4] → Na2SnO2 → SnCl2 → SnS →
Na2SnS3 → Na2SnO3 → H2[SnCl6].
5. 3акончите уравнения реакций:
Pb3О4 + H2SO4 → SiO2 + HF(раств.)→
PbO2 + MnSO4 + H2SO4→ Ba(CN)2 + H2SO4→.
Вариант 6
1. В рамках метода ВС опишите электронное строение цианид-иона и дициана. В чем причина стабилизации в комплексных
цианидах низких степеней окисления металлов? Приведите примеры реакций, демонстрирующие проявление дицианом свойств
псевдогалогена. За счет чего проявляется «ядовитость» дициана
и цианидов.
2. Рассчитайте рН 0,1 М раствора Na2CO3.
3. Рассчитайте электродный потенциал системы Pb2+/PbO2 в
0,05 М растворе H2SO4, содержащем 0,1 М Pb(NO3)2.
4. Осуществите переход:
SnH4 → SnCl4 → Na2[SnF6] → Sn(OH)4 → SnO2 →
Na2SnO2 → SnS → Sn.
66
5. Закончить уравнения реакций:
С + HNO3(конц.) → Pb3O4 + NaClO →
Al4C3 + Н2О → Pb2О3 + HCl →.
Вариант 7
1. В рамках методов ВС и МО опишите электронное строение
молекул СО и N2. Приведите примеры и обоснуйте сходства и
различия в физико-химических свойствах этих соединений. Почему, в отличие от N2, CO в достаточно мягких условиях образует широкий круг карбонилов переходных металлов.
2. Опишите равновесия, характеризующие взаимодействие
углекислого газа с водой. Существуют ли в растворе молекулы
«слабой» угольной кислоты. К какому процессу относится величина константы диссоциации угольной кислоты?
3. Вычислите рН 10% -ного раствора цианида калия (r = 1,05
г/мл).
4. Осуществите переход:
CS2→ Na2CS3 → CO2 → NaHCO3 → Na2CO3 → CO →
COCl2 → CO2.
5. Закончите уравнения реакций:
SnCl2 + NaBiO3 + HCl → Na2[SnF6] + H2SO4 →
GeS2 + K2S → H2C2 O4 + PbO2 + H2SO4 →.
Вариант 8
1. Объясните существенные различия в температурах плавления и эффективности гидролиза хлоридов элементов подгруппы германия ЭСl2 и ЭСl4? Какие из них относятся к солям, а
какие к хлорангидридам?
2. Почему свинец, находящийся в ряду напряжении до водорода, нерастворим в воде и практически не растворяется в разбавленных растворах сильных кислот HCI, НВг, H2SO4? Как и
почему влияет повышение концентрации этих кислот на процесс
растворения? Растворяется ли свинец в уксусной кислоте? Почему?
3. Как объяснить существование большого количества силикатов самого разнообразного состава? Что такое жидкое стекло,
67
силикатный клей? Какой состав имеет обычное стекло, термостойкое стекло, хрусталь?
4. Осуществите переход:
Sn → Na2SnO2 → Na2SnO3 → SnCl4 → Na2[Sn(OH)6] →
H2SnO3 → SnO2 → SnO.
5. Закончите уравнения реакций:
GeS + HNO3(конц.) → PbS + H2O2 →
H2[SnCl6] + H2S → Pb + НCl(изб.) →.
Вариант 9
1. Как и почему изменяются температуры кипения и энергия
связи Э-Н в рядах: а) СН4–PbH4; б) HF–H2O–NH3–СН4?
2. Предложите способ разделения смеси угарного газа: с во-
дородом, азотом, углекислым газом?
3. Как получить производные гексахлороплюмбат (IV)- и гексабромоплюмбат (IV)- ионов? Чем объяснить их большую устойчивость по сравнению с PbCl4 и PbBr4?
4. Осуществите переход:
CS2 → CaCS3 → CaCO3 → CO2 → CO → C → (CN)2 → HCN.
5. Закончите уравнения реакций:
Н2С2О4 + KNO3 → Ca2Si + HCl →
Pb3O4 + NaOH → HCOOK + KBiO3 + H2SO4 →.
Вариант 10
1. Как и почему изменяются строение и свойства: а) галогенидов углерода (IV) по сравнению с галогенидами кремния (IV);
б) оксида углерода (IV) по сравнению с оксидом кремния (IV)?
2. Обоснуйте процессы, протекающие при окислении простых
веществ элементов подгруппы германия: галогенами, кислородом,
серой. Напишите уравнения химических реакций.
3. Определите реакцию среды водного раствора карбоната
аммония.
4. Осуществите переход:
Pb3O4 → Pb(NO3)2 → Na2[Pb(OH)6] → PbO2 → PbCl2 →
Na2PbO2 → Na2[Pb(OH)4] → Pb(OH)2.
68
5. 3акончите уравнения реакций:
СО + PdCl2 + Н2О → GeH4 + AgNO3 + H2O →
С2Н2 + KMnO4 + H2SO4 → Si2H6 + Н2О →.
Вариант 11
1. Используя справочные термодинамические данные, определите возможность восстановления олова из оксида олова (II)
водородом, медью, цинком, углем. Можно ли окислить оксид
олова (II) до оксида олова (IV) кислородом?
2. Опишите устройство и принцип работы свинцового аккумулятора? Как с помощью ареометра, измеряющего плотность
электролита, можно установить в каком состоянии — заряженном
или разряженном — находится аккумулятор?
3. С помощью химических реакций установите формальную
степень окисления углерода в следующих ионах: CN‾, CNS‾, CNO‾.
4. Осуществите переход:
SnO → Na2[Sn(OH)4] → Na2[Sn(OH)6] → Na2SnO3 →
SnCl4 → Sn(OH)4 → → Sn(NO3)2 → Sn
5. Закончите уравнения реакций:
SnCl2 + HCl + HNO3 → СаС2 + KMnO4 + H2SO4 →
GeS2 + (NH4)2S → Pb3O4 + Cr(NO3)2 + NaOH →.
Вариант 12
1. С чем связано явление «оловянной чумы»? Продемонстрируйте влияние гетерогенного характера реакций окисления простых
веществ растворами кислот на эффективность их протекания?
2. Опишите способы получения, строение и свойства a- и
b-оловянных кислот.
3. Определите рН 0,1 М раствора цианида калия.
4. Осуществите переход:
H2[SnBr4] → Sn(OH)2 → SnO → Na2[Sn(OH)4] → Sn(SO4)2
→ SnS2 → Sn(NO3)4 → H2SnO3.
5. Закончить уравнения реакций:
GeO + Cl2 + HCl → Pb3О4 + H2SO4 →
K2С2О4 + PbО2 + HCl → H2SiF6 + NaOH(изб.) →.
69
Вариант 13
1. В рамках методов МО и ВС опишите электронное строение
N2, CO, CN‾. Как и почему изменяется энергия связи в этих изоэлектронных соединениях, их способность к комплексообразованию с переходными металлами, «ядовитость»?
2. В водном растворе какой соли рН выше и почему: а) SnBr2
или Na2SnO2; б) SnCl2 и SnCl4; в) Na2SnO3 и Na2SnO2. В каком
из всех перечисленных соединений кислотность среды в водном
растворе наибольшая, а в каком — наименьшая?
3. Можно ли осадить сульфид олова из 0,01 М раствора
Sn(NО3)2 с помощью насыщенного водного раствора H2S?
4. Осуществите переход:
HCNS → CO2 → NaHCO3 → Na2CO3 → CO2 → Mg2C →
CH4 → CCl4.
5. 3акончите уравнения реакций:
Ge + Н2О2 + NaOH → GeSO4 + ? → K2GeF6 + ?
FeCl3 + KCNS → KCN + KMnO4 + KOH →.
Вариант 14
1. Как и почему изменяются растворимость в воде, водных
растворах кислот и щелочей в рядах: а) СО2–СО; б) CO2–SiO2–
GeO2–SnO2–PbO2; в) CO–GeO–SnO–PbO?
2. Рассмотрите химические процессы, протекающие на поверхности обычного стекла, помещенного в воду, водные растворы — HCl, HF, NaOH. Что такое: термостойкое стекло, жидкое
стекло, свинцовое стекло? На чем основано использование силикагеля и цеолитов в химической практике?
3. Определите рН в 0,01 М растворе карбоната калия.
4. Осуществите переход:
SiO2 → Si → Ca2Si → SiH4 → SiCl4 → Na2SiO3 → H2SiF6 →
H2SiO3.
5. Закончите уравнения реакций:
Pb3О4 + Mn(NO3)2 + HNO3 → Pb3О4 + НCl(изб.) →
SnH4 + Cl2 → GeSO4 + NaOH(изб.) →
70
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]