Вопросы к коллоквиуму №2: «р-Элементы III, IV-групп периодической системы элементов д.И.Менделеева».

1. Р-э.Лементы IV-ой группы.

1.1. Углерод - c .

1. Дайте общую характеристику p-элементов IV группы периодической системы. Сравните: электронные конфигурации, радиусы атомов, энергии ионизации и сродства к электрону, электроотрицательности в ряду углерод-свинец. Какие степени окисления характерны для этих элементов? Какие из них являются наиболее устойчивыми? Как изменяются неметаллические и окислительно-восстановительные свойства элементов в ряду С-Si-Ge-Sn-Pb?

2. Углерод и его аллотропические модификации. Каттенация (способность образовывать протяженные цепи) и ее объяснение. Оксид углерода (II), особенности строения, свойства, получение. Почему для отделения CO от CO₂ смесь этих газов пропускают через раствор щелочи, а не через воду?

3. Полиморфизм углерода. Опишите структуру алмаза, графита, карбина, аморфного угля и фуллеренов; их физические свойства. Почему они так различаются? Какая из модификаций углерода наиболее стабильна в стандартных условиях? Что такое активированный уголь? Чем обусловлена его высокая адсорбционная способность? Где она используется?

4. Какие гибридные состояния характерны для валентных орбиталей атома углерода при образовании химических связей? Какую геометрическую конфигурацию имеют молекулы CH₄, CO₂, СS₂, C₂H₂, ион CO₃^2-? Сколько s- и p-связей образует атом углерода в каждом из этих случаев? Какова распространенность углерода в природе и его биологическая роль?

5. К каким классам относятся соединения углерода с галогенами, серой, металлами? Карбиды. Получение, классификация, свойства. Приведите примеры ионных и металлоподобных карбидов. Как взаимодействуют с водой карбиды кальция и алюминия? Какое значение в промышленности имеет гидролиз CaC₂?

6. Оксид углерода(II) СО и циановодород НСN. Почему молекула CO и цианид-ион являются изоэлектронными молекуле N₂? Постройте энергетическую диаграмму молекулярных орбиталей для молекулы СО. Как получают оксид углерода (II) в лаборатории и в промышленности? Где его применяют? Каковы физические и химические свойства этихсоединений?

7. Оксид углерода (IV). Строение молекулы. Свойства, получение, применение CO₂.

Карбонатное равновесие и его смещение. Чем выгоднее пользоваться для поглощения CO₂: водой или раствором щелочи? Как можно разделить оксиды СO и CO₂, смесь которых получается при нагревании щавелевой кислоты с H₂SO_4(конц.)?

8. Объясните действие аппарата Киппа. Какое равновесие устанавливается при растворении CO₂ в воде? Куда оно смещается при добавлении растворов кислот или щелочей? Какова основность, сила и устойчивость образующейся угольной кислоты? Какова геометрия иона СО₃^2-? Какие соли может образовать угольная кислота? Какие из них гидролизуются в большей степени? Почему?

1.2. Кремний - Si.

1. В виде каких соединений встречается кремний в природе? Как можно получить Si в свободном состоянии? Охарактеризуйте отношение кремния к металлам и неметаллам, кислотам и щелочам. Приведите примеры реакций. С чем связана высокая прочность и полимерный характер SiO₂ в сравнении с мономерным характером CO₂? Чем объясняется, что кремний растворяется в смеси HF + HNO₃, но не растворяется в царской водке?

2. Какова природа бинарных соединений кремния с H, O, S, Hal? Как их получают? Каковы их физические и химические свойства? В чем отличие этих соединений от однотипных соединений углерода? Возможно ли взаимодействие SiO₂ с HCl_(г) и HF_(г) при обычных условиях? Ответ подтвердите значениями G⁰₂₉₈ реакций.

3. Какие оксиды образует кремний? В чем состоит сходство и в чем отличие этих оксидов от аналогичных соединений углерода? В чем их можно растворить? Какая из трех кристаллических модификаций SiO₂ широко распространена в природе? Что представляют собой горный хрусталь, топаз, аметист?

4. Что представляют собой силаны? К какому классу соединений относят? Каково их строение и физические свойства? Как получают силаны, если кремний с водородом непосредственно не взаимодействует? Какие продукты образуются при их горении; взаимодействии с водой в присутствии щелочи? Какую особенность силанов характеризует последняя реакция?

5. Какие известны соединения кремния с галогенами? Как они могут быть получены? Какими обладают физическими свойствами? Что происходит при взаимодействии фторида и хлорида кремния с водой? Объясните процесс травления стекла плавиковой кислотой. Что представляет собой кремнефтористоводородная кислота? Образуется ли аналогичное соединение с другими галогенами?

6. Что представляют собой кремниевые кислоты? Каков их состав? Как их получают? Чем объясняется склонность кремниевых кислот к образованию коллоидных растворов? Что образуется при обезвоживании кремниевых кислот? Как называется образующийся продукт и каково его значение в технике?

7. Кремниевая кислота и ее соли; получение и химические свойства; особенности гидролиза силикатов. Какие существуют разновидности стекла? Что представляет собой жидкое, обыкновенное и бутылочное стекло, хрусталь, пирекс? Как сказывается на свойствах стекла замена ионов Na⁺ ионами K⁺, Pb²⁺, Co²⁺? Как получают стекло в промышленности?