Неорганическая химия. Свойства простых веществ и оксидов

Ответами к заданиям являются слово, словосочетание, число или последовательность слов, чисел.

1

1) Составьте молекулярное уравнение оговорённой в тексте реакции получения аммиака действием любой щёлочи на хлорид аммония.

2) Укажите, почему при получении аммиака пробирку-приёмник следует дер жать дном кверху.

Показать фрагмент

Аммиак (NH₃₎ — одно из наиболее используемых в промышленности неорганических веществ.

Для получения аммиака в лаборатории используют действие сильных щелочей на соли аммония. Внимание! При получении аммиака держите пробирку-приёмник дном кверху. Промышленный способ получения аммиака основан на прямом взаимодействии водорода и азота.

Молекула аммиака имеет форму тригональной пирамиды с атомом азота в вершине. Три неспаренных электрона атома азота участвуют в образовании ковалентных связей с 1s-электронами трёх атомов водорода (связи N—Н), четвёртая пара внешних электронов является неподелённой. При нормальных условиях аммиак — бесцветный газ с резким характерным запахом (запах нашатырного спирта), хорошо растворим в воде, ядовит. Пары аммиака сильно раздражают слизистые оболочки глаз и органов дыхания, а также кожные покровы. Это мы и воспринимаем как резкий запах.

Для аммиака характерны реакции как с изменением степени окисления атома азота (реакции окисления), так и без изменения степени окисления атома азота (реакции присоединения).

2

1) Напишите уравнение реакции окисления серы концентрированной серной кислотой.

2) Объясните, почему при растворении серную кислоту всегда приливают к воде, но не наоборот.

Показать фрагмент

Серная кислота (H₂SO₄) является одним из основных продуктов крупнотоннажной химии. Без неё невозможно производство удобрений, полимеров, лекарств, красителей. Ежегодно во всём мире производят примерно 220 млн тонн серной кислоты.

Разбавленная серная кислота обладает всеми общими свойствами кислот, реагирует с основаниями, основными и амфотерными оксидами, гидроксидами металлов, металлами и солями. Концентрированная серная кислота является сильным дегидратирующим средством. При растворении серную кислоту тонкой струйкой приливают к воде, но не наоборот! H₂SO₄ проявляет довольно сильные окислительные свойства и способна окислять неметаллы и некоторые малоактивные металлы, стоящие в ряду стандартных окислительно-восстановительных потенциалов («ряд напряжений металлов») после водорода. Как правило, при действии металлов водород из концентрированной серной кислоты не выделяется.

В одном из способов получения серной кислоты первой стадией является обжиг пирита FeS₂ в присутствии кислорода воздуха. Обжиг «в кипящем слое» ведут в печах специальной конструкции. Образовавшийся сернистый газ тщательно очищают и окисляют до оксида серы(VI), который поглощают концентрированной серной кислотой. Продукт поглощения после разбавления водой превращается в серную кислоту нужной концентрации.

3

1) Составьте молекулярное уравнение оговорённой в тексте реакции получения аммиака в промышленности.

2) Укажите, какая это химическая реакция — экзотермическая или эндотермическая, необратимая или обратимая.

Показать фрагмент

Аммиак (NH₃) — одно из наиболее используемых в промышленности неорганических веществ.

Для получения аммиака в лаборатории используют действие сильных щелочей на соли аммония. Промышленный способ получения аммиака основан на прямом взаимодействии водорода и азота.

Молекула аммиака имеет форму тригональной пирамиды с атомом азота в вершине. Три неспаренных электрона атома азота участвуют в образовании ковалентных связей с 1s-электронами трёх атомов водорода (связи N—Н), четвёртая пара внешних электронов является неподелённои. При нормальных условиях аммиак — бесцветный газ, легче воздуха, с резким характерным запахом (запах нашатырного спирта), хорошо растворим в воде, ядовит. Пары аммиака сильно раздражают слизистые оболочки глаз и органов дыхания, а также кожные покровы. Это мы и воспринимаем как резкий запах.

Для аммиака характерны реакции как с изменением степени окисления атома азота (реакции окисления), так и без изменения степени окисления атома азота (например, присоединение хлороводорода).

4

1) Запишите оговорённое в тексте молекулярное уравнение реакции получения карбоната натрия взаимодействием двух оксидов.

2) Взаимодействием каких трёх веществ получают обычное оконное стекло? Приведите формулы этих веществ или формулу оконного стекла.

Показать фрагмент

Карбонат натрия (кальцинированная сода, Na₂CO₃) используют в стекольном производстве, мыловарении и производстве стиральных и чистящих порошков, эмалей, для получения ультрамарина. Также он применяется для смягчения воды паровых котлов и вообще для уменьшения жёсткости воды. В пищевой промышленности карбонаты натрия зарегистрированы в качестве пищевой добавки Е500 — регулятора кислотности, разрыхлителя, препятствующего комкованию и слёживанию.

Теоретически карбонат натрия можно получить взаимодействием соответствующих оксидов — кислотного и основного. В 1861 году бельгийский инженер-химик Эрнест Сольве запатентовал метод производства соды, который используется и по сей день. В насыщенный раствор хлорида натрия пропускают одинаковые количества газообразных аммиака и диоксида углерода. Выпавший остаток малорастворимого гидрокарбоната натрия отфильтровывают и кальцинируют (прокаливают) нагреванием до 140—160°С, при этом он переходит в карбонат натрия.

Римский врач Диоскорид Педаний писал о соде как о веществе, которое шипело с выделением газа при действии на него известных к тому времени кислот — уксусной СН₃СООН и серной H₂SO₄.

5

1) В качестве примера дегидратирующего действия серной кислоты, отмеченного в тексте, приведите уравнение реакции, происходящей при действии концентрированной H₂SO₄ на муравьиную кислоту при нагревании.

2) Известно, что алюминий не взаимодействует с холодной концентрированной серной кислотой. Как называется это явление?

Показать фрагмент

Серная кислота (H₂SO₄) является одним из основных продуктов крупно- тоннажной химии. Без неё невозможно производство удобрений, полимеров, лекарств, красителей. Ежегодно во всём мире производят примерно 220 млн тонн серной кислоты.

Разбавленная серная кислота обладает всеми общими свойствами кислот, реагирует с основаниями, основными и амфотерными оксидами, гидроксидами металлов, металлами и солями. Концентрированная серная кислота — сильное дегидратирующее средство, проявляет довольно сильные окислительные свойства и способна растворять некоторые малоактивные металлы, стоящие в ряду стандартных окислительно-восстановительных потенциалов («ряд напряжений металлов») после водорода.

В одном из способов получения серной кислоты первой стадией является обжиг пирита FeS₂ в присутствии кислорода воздуха. Обжиг «в кипящем слое» ведут в печах специальной конструкции. Образовавшийся сернистый газ тщательно очищают и окисляют до оксида серы(VI), который поглощают концентрированной серной кислотой. Продукт поглощения после разбавления водой превращается в серную кислоту нужной концентрации.

6

1) Составьте молекулярное уравнение оговорённой в тексте реакции взаимодействия оксида углеродa(IV) с магнием.

2) Во сколько раз оксид углерода(IV) тяжелее воздуха?

Показать фрагмент

Углекислый газ (СO₂) — газ без запаха и цвета, тяжелее воздуха, при сильном охлаждении кристаллизуется в виде белой снегообразной массы — «сухого льда». При атмосферном давлении он не плавится, а испаряется. Содержится в воздухе и в воде минеральных источников, выделяется при дыхании животных и растений. Растворим в воде (1 объём оксида углерода в одном объёме воды при 15 °С).

Степень окисления +4 для углерода является устойчивой, тем не менее углекислый газ может проявлять окислительные свойства, взаимодействуя, например, с магнием. По химическим свойствам диоксид углерода относится к кислотным оксидам. При растворении в воде образует кислоту. Реагирует с щёлочами с образованием карбонатов и гидрокарбонатов.

Организм человека выделяет приблизительно 1 кг углекислого газа в сутки. Он переносится от тканей, где образуется в качестве одного из конечных продуктов метаболизма, по венозной системе и затем выделяется с выдыхаемым воздухом через лёгкие.

В промышленных количествах оксид углерода(IV) выделяется из дымовых газов или в качестве побочного продукта химических процессов, например при разложении природных карбонатов (известняк, доломит) или при производстве алкоголя (спиртовое брожение). Смесь полученных газов промывают раствором карбоната калия, который поглощает оксид углерода(IV), переводя его в гидрокарбонат. Раствор гидрокарбоната при нагревании или при пониженном давлении разлагается, высвобождая диоксид углерода.

В лабораторных условиях небольшие количества его получают взаимодействием карбонатов и гидрокарбонатов с кислотами, например мрамора или соды с соляной кислотой в аппарате Киппа. Использование серной кислоты в данном случае менее желательно.

7

1) Составьте молекулярное уравнение реакции взаимодействия оксида углерода (IV) с водой, которая упоминалась в тексте.

2) Приведите тривиальное название оксида углерода(IV).

Показать фрагмент

Оксид углерода(IV), или диоксид углерода (СO₂), — газ без запаха и цвета, тяжелее воздуха, при сильном охлаждении кристаллизуется в виде белой снегообразной массы — «сухого льда». При атмосферном давлении он не плавится, а испаряется. Содержится в воздухе и минеральных источниках, выделяется при дыхании животных и растений. Растворим в воде (1 объём диоксида углерода в одном объёме воды при 15 °С).

По химическим свойствам диоксид углерода относится к кислотным оксидам. При растворении в воде образует кислоту. Реагирует с щёлочами с образованием карбонатов и гидрокарбонатов.

Организм человека образует приблизительно 1 кг диоксида углерода в сутки. Он переносится от тканей, где образуется в качестве одного из конечных продуктов метаболизма, по венозной системе и затем выделяется с выдыхаемым воздухом через лёгкие.

В промышленных количествах оксид углерода(IV) содержится в дымовых газах. Он представляет собой побочный продукт химических процессов, например при разложении природных карбонатов (известняк, доломит), производства алкоголя (спиртовое брожение). Смесь полученных газов промывают раствором карбоната калия, который поглощает диоксид углерода, переводя его в гидрокарбонат. Раствор гидрокарбоната при нагревании или при пониженном давлении разлагается, высвобождая диоксид углерода.

В лабораторных условиях небольшие количества его получают взаимодействием карбонатов и гидрокарбонатов с кислотами, например мрамора или соды с соляной кислотой в аппарате Киппа. Использование серной кислоты в данном случае менее желательно.

8

1) Составьте оговоренное в тексте молекулярное уравнение реакции азотной кислоты с оксидом железа(III).

2) К каким реакциям относится взаимодействие оксида железа с азотной кисло той — экзотермическим или эндотермическим?

Показать фрагмент

Азотная кислота (HNO₃) — одноосновная кислота, которую раньше получали взаимодействием концентрированной серной кислоты при нагревании с сухим нитратом калия. Азотная кислота смешивается с водой в любых соотношениях. В водных растворах она практически полностью диссоциирует на ионы.

Азотная кислота — бесцветная, дымящая на воздухе жидкость, температура плавления 41,6 °С, кипения +82,6 °С. Высококонцентрированная HN03 имеет обычно бурую окраску вследствие происходящего на свету или при нагревании процесса разложения.

Азотную кислоту можно перегонять без разложения только при пониженном давлении. Золото, некоторые металлы платиновой группы и тантал инертны к азотной кислоте во всём диапазоне концентраций, остальные металлы реагируют с ней, ход реакции при этом определяется её концентрацией.

HNO₃ как одноосновная кислота взаимодействует с основными и амфотерными оксидами, основаниями, вытесняет слабые кислоты из их солей. Азотная кислота в любой концентрации проявляет свойства кислоты-окислителя за счёт азота в степени окисления +5. Глубина восстановления зависит в первую очередь от природы восстановителя и от концентрации азотной кислоты.

9

1) Запишите оговорённое в тексте молекулярное уравнение реакции получения карбоната натрия взаимодействием щелочи и углекислого газа.

2) Что представляет собой мыло с химической точки зрения?

Показать фрагмент

Карбонат натрия (кальцинированная сода, Na₂CO₃) используют в стекольном производстве, мыловарении и производстве стиральных и чистящих порошков, эмалей, для получения красителя ультрамарина. Также он применяется для смягчения воды паровых котлов и вообще для уменьшения жёсткости воды. В пищевой промышленности карбонаты натрия зарегистрированы в качестве пищевой добавки Е500 — регулятора кислотности, разрыхлителя, препятствующего комкованию и слёживанию.

Карбонат натрия можно получить взаимодействием щёлочи и углекислого газа. В 1861 году бельгийский инженер-химик Эрнест Сольве запатентовал метод производства соды, который используется и по сей день. В насыщенный раствор хлорида натрия пропускают эквимолярные количества газообразных аммиака и диоксида углерода. Выпавший остаток малорастворимого гидрокарбоната натрия отфильтровывают и кальцинируют (прокаливают) нагреванием до 140—160 °С, при этом он переходит в карбонат натрия.

Римский врач Диоскорид Педаний писал о соде как о веществе, которое шипело с выделением газа при действии на него известных к тому времени кислот — уксусной СН₃СООН и серной H₂SO₄.

10

1) Составьте молекулярное уравнение реакции «гашения» оксида кальция, которая упоминалась в тексте.

2) Укажите, к каким реакциям — эндотермическим или экзотермическим — относится гашение оксида кальция.

Показать фрагмент

Гидроксид кальция Са(ОН)₂ относится к наиболее используемым в быту и промышленности неорганическим соединениям. Получение гидроксида кальция в промышленном масштабе возможно путём смешивания оксида кальция с водой, этот процесс называется гашением.

Широкое применение гидроксид кальция получил в производстве таких строительных материалов, как белила, штукатурка и гипсовые растворы. Это связано с его способностью взаимодействовать с углекислым газом СO₂, содержащимся в воздухе. Это же свойство раствора гидроксида кальция применяется для измерения количественного содержания углекислого газа в воздухе.

Полезным свойством гидроксида кальция является его способность выступать в роли флокулянта, очищающего сточные воды от взвешенных и коллоидных частиц (в том числе солей железа).