Сравнительная характеристика элементов и их соединений.

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

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

7. Оксидуглерода (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 DG⁰₂₉₈реакций.

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?

1.3. Подгруппа германия – Ge, Sn, Pb.

1. Как изменяются металлические свойства в ряду Ge-Sn-Pb? С чем это связано? В чем проявляется? Как изменяется характер физических и химических свойств этих элементов как простых веществ? Положение Ge, Sn и Pb в ряду напряжений. Как относятся эти металлы к другим металлам и неметаллам, воде, кислотам, щелочам?

2. Какие степени окисления проявляют атомы олова и свинца в соединениях? Какие из них являются наиболее устойчивыми? С чем это связано? Дайте характеристику окислительно-восстановительных свойств различных соединений Sn и Pb на конкретных примерах. Возможно ли окисление ионов Mn²⁺ до MnO₄^- c помощью PbO₂ в кислой среде?

3. Положениеолова и свинца в ряду напряжений.Почему металлическое олово растворяют обычно в концентрированной соляной кислоте, а свинец в азотной? Что представляют собой при обычных условиях хлориды SnCl₂ и SnCl₄? Почему SnCl₄ дымит на воздухе? К каким классам соединений относятся эти хлориды?

4.В виде каких аллотропных модификаций существует олово? При каких условиях одна модификация переходит в другую? Какое явление называют «оловянной чумой»? Каковы особенности взаимодействия олова с азотной кислотой? Каким образом эта реакция демонстрирует амфотерный характер олова?

5.Оксиды и гидроксиды олова (II) и олова (IV), их получение, свойства, отношение к кислотам и щелочам. Известно, что гидроксид олова (IV) имеет переменный состав и при стоянии склонен к «старению». Как можно объяснить этот факт?

6.Как изменяются кислотно-основные свойства в ряду оксидов: GeO₂-SnO₂-PbO₂? Как ведут себя эти оксиды по отношению к килотам и щелочам? Каковы условия и особенности протекания реакций? К каким продуктам они приводят? В каком случае образуется «сурик», каково его строение и отношение к азотной и серной кислотам?

7.Какую степень окисления проявляет свинец в своих оксидах: PbO, PbO₂, Pb₂O₃, Pb₃O₄? Как они называются? Напишите их графические формулы. Как можно получить оксид и диоксид свинца? Какое вещество носит название “сурика”? Почему «сурик» по-разному реагирует с соляной и азотной кислотами?

8.При нагревании порошка PbO₂ происходит ряд превращений: PbO₂-Pb₂O-Pb₃O₄-PbO. По какому внешнему признаку можно установить переход одного оксида в другой? Какие из них относят к классу солей? Дайте им названия и приведите графические формулы. Почему при растирании PbO₂ c серой или фосфором происходит воспламенение? В каком производстве это используется?

9. Можно ли металлический свинец отличить от германия и олова, пользуясь азотной кислотой? Особенности взаимодействия Sn и Pb с кислотами и щелочами. Как отличаются по химической активности a- и b-модификации оловянной кислоты H₂SnO₃?

10.Какие сульфиды и тиосоли образует олово? Напишите реакции получения сульфидов и их взаимодействия с моно- и дисульфидом аммония. Как относится сульфид олова (IV) к соляной кислоте. к щелочи? Почему не существуют тиосоли свинца?

11.Как можно разделить сульфиды SnS и PbS друг от друга? Как относятся эти соединения к сульфиду аммония и многосернистому аммонию (NH₄)₂S₂? Почему при реставрации старых картин их обрабатывают перекисью водорода? Напишите уравнения реакций.

2. Подгруппа бора – B, Al ( Ga, In, Tl).

Сравнительная характеристика элементов и их соединений.

1.Дайте общую характеристику p-элементов III группы, исходя из их положения в периодической системе. Сравните: электронные конфигурации атомов, радиусы, энергии ионизации и энергии сродства к электрону, электроотрицательности. Какие степени окисления проявляют эти элементы в соединениях? Какие из них являются наиболее устойчивыми? Почему? В виде каких соединений эти элементы встречаются в природе?

2.Из каких природных соединений получают бор и алюминий? Какие химические или электрохимические процессы при этом используют? Напишите уравнение реакции восстановления бора из оксида бора и схему электрохимических процессов, протекающих у электродов при производстве алюминия.

3.Сравните химические свойства бора и алюминия. Как относятся бор и алюминий к воздуху, воде, кислотам, щелочам? Каков характер их оксидов и гидроксидов? Объясните, почему бор и его кислородные соединения по химическим свойствам отличаются от элементов главной подгруппы III группы?

БОР – В.

1. Общая характеристика бора и его природные соединения. Получение и свойства бора. Как получают бор особой чистоты? Аморфный и кристаллический бор, их отличие; химические свойства бора (взаимодействие с металлами и неметаллами, кислотами и щелочами).

2.Что представляют собой гидриды бора (бороводороды)? Особенности химической связи. Какое строение имеет простейший бороводород? Почему в обычных условиях он существует в виде димера? Получение и свойства бороводородов.

3. Борный ангидрид и борные кислоты, химическая связь, строение молекул, свойства. В чем заключается особенность ионизации ортоборной кислотыв водных растворах? Каковы основность и сила этой кислоты? Как протекают процессы ее дегидратации и нейтрализации, взаимодействие со спиртами?

4.Что представляет собой бура и другие соли борной кислоты (бораты, метабораты)? Что происходит при действии на буру серной или соляной кислоты? Как можно качественно обнаружить присутствие бора в соединении? Как получить «перлы буры», окрашенные в зеленый и синий цвет? Чем объясняется легкость перехода боратов и оксида бора в стеклообразное состояние?

5.К каким классам относятся соединения бора с кислородом, хлором, азотом? Почему соединения бора с азотом напоминают соединения углерода? В чем проявляется эта аналогия? Почему оксид бора является полимерным соединением? Что происходит при его растворении в воде? При каких условиях возможен обратный процесс и как он протекает?

6.Напишите уравнения реакций получения борида магния, диборана, трехфтористого бора и оксида бора. Укажите степени окисления бора и условия получения этих соединений (прямым или косвенным путем). Как реагируют эти соединения с водой? Что происходит при взаимодействии BF₃ с плавиковой кислотой? Укажите тип гибридизации атома бора и геометрию образующегося иона.

7.Какую геометрическую конфигурацию имеют ионы BO₃^3-, BH₄⁺? Чем можно объяснить большую устойчивость гетероцепей B-O-B и неустойчивость гомоцепей B-B? За счет чего молекула BF₃может присоединять к себе другие молекулы или ионы_,например, NH₃ или F^-? Почему невозможно присоединение таких молекул, как CH₄?

АЛЮМИНИЙ – Al.

1.В виде каких соединений алюминий встречается в природе? Как получают металлический алюминий в промышленности? Какими свойствами он обладает (отношение к кислороду воздуха, воде, кислотам и щелочам)? В чем сущность процесса алюмотермии?

2.Чем объясняется большая коррозионная стойкость алюминия? Как относится этот металл к кислороду, кислотам и щелочам? Чем объясняется его пассивация в азотной кислоте и концентрированной серной кислоте? В чем проявляется амфотерность алюминия и его соединений?

3.Какова химическая природа Al(OH)₃? Приведите примеры реакций, характеризующие его амфотерность. Алюминаты и алюмосиликаты. Есть ли разница в составе алюминатов, образующихся в расплаве и в водных растворах? Что происходит при карбонизации водного раствора алюмината?

4. Почему сульфид алюминия получают только сухим путем, а не по обменной реакции в водном растворе? Сравните DG⁰₂₉₈ реакций образования Al₂S₃ из простых веществ и из ионов в водном растворе. Как гидролизeются соли алюминия: AlCl₃, Al(CH₃COO)_3,Al₂(SO₄)₃? Как рассчитать степень гидролиза этих солей? Какое влияние на степень гидролиза оказывает природа аниона?

5.Дайте общую характеристику солей алюминия, их растворимость, гидролиз. Что представляют собой квасцы? Гидрид алюминия и алюмогидриды металлов. Где применяют алюминий и его соединения?

Дата добавления: 2018-02-18; просмотров: 1705; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

Мы поможем в написании ваших работ!