Программа по химии для поступающих в вузы (ответы)
соответствующие кислоты. Кислотный
характер оксидов выражен тем сильнее, чем меньше атомный номер элемента и
выше его СО: N2О5 – наиболее кислотный оксид. Все оксиды азота –
окислители, N2О5 – сильнейший окислитель. Р4О6 – восстановитель легко
окисляется кислородом, серой, галогенами.
Для азота и фосфора известны кислоты отвечающие степеням окисления +3 и
+5 (для фосфора также +1 и +4). Кислоты азота в лаборатории получают
действием сильных окислителей на нитраты и нитриты. Н3РО3 в лаборатории
получают гидролизом хлорида фосфора. Н3РО4 – растворением соответствующего
оксида в воде. Кислоты азота – сильные окислители, однако, НNО2
восстанавливается при действии только сильных восстановителей. Кислоты
фосфора являются сильными восстановителями, но при действии сильных
восстановителей они восстанавливаются.
Аммиак и азотная кислота используются для получения азотных удобрений,
взрывчатых веществ. Фосфор и его соединения используются в производстве
спичек. Роль азота и фосфора очень велика в жизни организмов. Они входят в
состав молекул ДНК, с помощью которых осуществляется синтез белков и
передача наследственной информации.
Фосфор повышает засухо- и морозоустойчивость, способствует накоплению
ценных веществ в растении. Удобрениями служат как природные фосфорные руды,
так и продукты их химической переработки. Качество фосфорных удобрении
характеризуется содержанием усвояемого Р в пересчете на Р2О5.Стандартным
считается удобрение, содержащее 18,9% Р2О5. Сырьем для получения служат
природные фосфорные руды – фосфориты и апатиты. Фосфоритная мука – это
природный измельченный фосфорсодержащий минерал. Производство состоит из
операций дробления, сушки и размола фосфоритов. Суперфосфат простой
получается разложением природных фосфатов серной кислотой. Простой
суперфосфат содержит от 14 до 21% усвояемого Р2О5:
4Ca5(PO4)3F + 14H2SO4 + 13H2O > 6Ca(H2PO4)2·H2O + 14CaSO4·0,5H2O + HF,
Ca5(PO4)3F получают из кальцийфторапатита Ca5(PO4)3F·CaF5
Суперфосфат двойной отличается меньшим содержанием балласта и содержит в 2
– 3 раза больше усвояемого Р2О5.
Азот входит в состав хлорофилла и белков, являющихся основой живой
ткани. Растения усваивают азот, содержащийся в почве в виде солей. Только
некоторые растения (бобовые) усваивают азот воздуха. Основными азотными
удобрениями являются: нитрат, сульфат, хлорид и фосфат аммония, калиевая,
натриевая и кальциевая селитры, мочевина. Нитрат аммония – наиболее
эффективное азотное удобрение, содержащее 35% азота. Получают
нейтрализацией азотной кислоты сухим аммиаком:
HNO3 + NH3 >NH4NO3
Сульфат аммония содержит 21,2% азота и получается поглощением серной
кислотой аммиака газа коксовых печей, нейтрализацией серной кислоты
синтетическим аммиаком, обработка гипса растворами карбоната аммония:
CaSO4 + (NH4)2CO3 > (NH4)2SO4 +
CaCO3
Мочевина – наиболее ценное удобрение, содержащее 46,6% азота и получаемое в
промышленности из аммиака и углекислого газа:
2NH3 + CO2 > NH2COONH4 > NH2CONH2 + H2O
Общая характеристика элементов главной подгруппы четвертой группы
периодической системы. Кремний, его физические и химические свойства. Оксид
кремния и кремниевая кислота. Соединения кремния в природе. Углерод, его
аллотропные формы. Химические свойства углерода. Оксиды углерода, их
химические свойства. Угольная кислота, карбонаты и гидрокарбонаты, их
свойства. Превращения карбонатов и гидрокарбонатов. Качественная реакция на
карбонат-ион.
4А группе относятся элементы углерод, кремний, германий, олово и свинец.
Углерод известен с древних времен. Он может быть получен при нагревании
древесины без доступа воздуха, при обугливании животных остатков, неполном
сгорании органических веществ (сажа). Графит и алмаз встречаются в природе,
но в последнее время их в основном получают искусственным путем. Карбин
получается синтетически при каталитическом окислении ацетилена и является
наиболее стабильной формой углерода. В 1990 г. из сажи, образованной при
испарении графита в электрической дуге в атмосфере гелия, была выделена
новая форма С – фуллерен С60. Кремний получают восстановлением SiO2 магнием
или углеродом в электрической печи. Высокой чистоты Si получают
восстановлением SiCl4 цинком или водородом. Остальные элементы –
термическое восстановление их оксидных соединений с помощью Н2, С, СО.
По химическим и физическим свойствам углерод и образуемые им соединения
резко отличаются от др. элементов группы. Будучи типичным неметаллом, С в
форме простого вещества, а также в соединениях с кислородом, азотом и серой
способен образовывать кратные связи в группировках типа >C=C<, –C=C–, >C=O,
O=C=O, –C=N, >C=S. Для Si и Ge соединений с подобными группировками не
установлено, Sn и Pb образуют соединения, характерные для металлов. При
обычных условиях все аллотропные модификации углерода весьма инертны, др.
элементы группы достаточно активны и взаимодействуют со многими веществами.
При увеличении температуры химическая активность всех веществ, образованных
элементами группы, резко возрастает. В соединениях С и Si проявляют СО –4,
+2, +4, Ge, Sn и Pb – +2, +4. Устойчивость соединений в высших СО от Si к
Pb уменьшается.
Э + Н2 =
Э + Г2 = C (CF4); Si, Ge, Sn (ЭГ4); Pb (F4, Cl4, Br2, I2)
Э + О2 = ЭO2; Pb (PbO)
Э + S = C, Si, Ge, Sn (ЭS2); Ge, Sn, Pb (ЭS)
Si + N2 = Si3N4
Э + Р = Si, Ge, Sn (ЭР), ЭР2, ЭР3
Э + С =
Э + Ме = карбиды, силициды, сплавы.
Э + H2O =
Э + H2SO4(k) = C, Si; Ge, Sn (Э(SO4)2); Pb(HSO4)2
Э + H2SO4(p) = C, Si, Ge; ЭSO4 (Pb пассивируется)
Э + NaOH = C, Ge; Na2SiO3; Sn, Pb (Na2[Э(OH)4])
Э + HNO3(k) = Si; C (CO2); Ge, Sn (xЭO2·yH2O)
Э + HNO3(p) = C, Si, Ge; Sn, Pb (Э(NO3)2)
Э + HCl = C, Si, Ge; Sn, Pb (ЭCl2), (Pb пассивируется).
Наиболее важными соединениями углерода является СН4 и СО2. СН4 является
химически инертным газом. Огромные его количества находятся в природе в
виде природного газа. Он широко используется в различных органических
синтезах, а также в быту. СО2 представляет собой газ. Он проявляет
кислотные свойства, являясь ангидридом угольной кислоты. Он используется в
качестве восстановителя, в пищевой промышленности для газирования различных
напитков, «сухой лед». Также большое практическое значение имеют соли не
выделенной в свободном состоянии угольной кислоты Н2СО3. Из соединений
кремния очень важен оксид SiO2. Это кислотный оксид. Он используется как
восстановитель, а также в стекольной и цементной промышленности.
В свободном виде кремний в природе не встречается, а только в
соединениях, важнейшим из которых является кремнезем SiO2. Кремний также
входит в состав полевого шпата и каолина. Кремнезем является главным сырьем
для производства стекла, цемента и керамики. Стекло получают из смеси песка
SiO2, соды Na2CO3 и известняка CaCO3, которую нагревают до 1500°С. При этом
протекают реакции:
Na2CO3 + SiO2 = Na2SiO3 + CO2;
CaCO3 + SiO2 = CaSiO3 +CO2.
Затем силикаты натрия и калия сплавляют с песком и получают стекло
Na2O·CaO·6SiO2.
Если же вместо соды брать поташ К2CO3, то образуется тугоплавкое стекло
К2O·CaO·6SiO2.
Чтобы придать стеклу нужную окраску, в него добавляют соответствующие
оксиды металлов: оксиды железа придают стеклу зеленый цвет, кобальта –
синий, меди – голубой, серебра – желтый и т.д. Если в состав стекла входит
оксид свинца, то получают хрусталь – ценное стекло, обладающее большой
лучепреломляющей способностью. Хрусталь хорошо шлифуется, после чего
приобретает сильный блеск.
Цемент получают из известняка и глины. При этом используют и мергель.
Эту смесь обжигают в специальных печах и полученную спекшуюся массу
размалывают. Он широко используется в строительстве как вяжущий материал,
который при смешивании с водой затвердевает. Условно различают два типа
цемента по принципу их «свертывания» - обычный цемент и портландский
цемент. Процесс «схватывания» обычного цемента, состоящего из силиката
кальция, происходит вследствие образования карбоната кальция за счет
углекислого газа воздуха:
CaO·SiO2 + CO2 + H2O = CaCO3 + H2SiO3.
При «схватывании» портландского цемента углекислота не участвует в
процессе, а происходит гидролиз силикатов с последующим образованием
нерастворимых кристаллогидратов:
Ca3SiO5 + H2O = Ca2SiO4 + Ca(OH)2;
Ca2SiO4 + 4H2O = Ca2SiO4·4H2O.
Теория химического строения органических веществ. Зависимость свойств
органических веществ от химического строения. Изомерия. Электронная природа
химической связи в молекулах органических соединений, типы разрыва связи,
понятие о свободных радикалах.
Создателем теории химического строения был великий русский химик
А.М.Бутлеров. Основные положения своей теории он сформулировал в 1858-1861
| |  скачать работу |
Программа по химии для поступающих в вузы (ответы) |
