Программа по химии для поступающих в вузы (ответы)
О
120?
О О
Озон – газ синего цвета, молекулы которого диамагнитны. Цвет его
обусловлен большой полярностью и поляризуемостью молекулы О3 по сравнению с
кислородом.
Озон получается при действии тихого электрического разряда на кислород (
до 10 массовых долей, % О3) . В атмосфере озон образуется при грозовых
разрядах и в верхних слоях под действием УФ–излучения. Озон сильно
реакционноспособен. Его окислительные свойства выражены несравненно
сильнее, чем у кислорода.
По химической активности кислород уступает только фтору. С большинством
простых веществ он реагирует непосредственно, за исключением галогенов,
благородных газов, платины и золота. Два неспаренных электрона в
невозбужденном состоянии атома кислорода определяют его двухвалентность.
Однако максимальная ковалентность его равна 4. Атом кислорода может
находится в sp–, sp2–, sp3–гибридном состоянии.
1. O2 + H2 > H2O
2. O2 + F2 > O2F2
3. O2 + S > SO2
4. O2 + N2 > 2NO (t>1200?)
5. 4P + 3O2 > P4O6
6. O2 + C > CO2
7. O2 + 2Mg > 2MgO
Кислород применяется в металлургической и химической промышленности:
доменный процесс, производство азотной и серной кислот. Кроме того, он
используется для подземной газификации углей, газовой сварки и резки
металлов. Замена воздуха кислородом в ряде производств ведет к
интенсификации и сокращает производственный цикл. Смеси жидкого кислорода с
горючими материалами ( угольный порошок, опилки, масла и др,) составляют
основу мощных взрывчатых веществ – оксиликвитов, применяющихся при взрывных
работах. Кроме того, жидкий кислород – окислитель для ракетных топлив и
хладагент. Наконец, кислород используется для жизнеобеспечения на подводных
лодках и космических кораблях, а также в медицине.
Вода. Электронное и пространственное строение молекулы воды. Физические и
химические свойства воды. Вода в промышленности, сельском хозяйстве, быту.
Вода является одним из наиболее распространенных и важных химических
соединений на Земле. Поверхность земного шара на ѕ покрыта жидкой и твердой
водой. В больших количествах вода содержится также в атмосфере и земной
коре, в связанном состоянии входит в состав различных минералов и пород.
Три изотопа водорода и три стабильных изотопа кислорода в различных
сочетаниях могут образовывать 18 изотопических разновидностей воды. Земные
воды состоят из легкой вода, тяжелой воды по кислороду и тяжелой воды по
водороду. Обычно под тяжелой водой подразумевают воду состава D2O c
молекулярной массой 20. В тяжелой воде вещества растворяются хуже, а
растворы меньше проводят электрический ток. Она гигроскопична: жадно
поглощает влагу из воздуха. Помещенные в нее без предварительной подготовки
живые существа погибают.
Молекула воды из-за spі-гибридизации атома кислорода имеет угловую
конфигурацию, а атомы водорода, соединенные с сильно электроотрицательным
атомом кислорода, определяют ее способность к установлению водородных
связей с соседними молекулами.
О
104є27’
Н Н
За счет двух атомов водорода и двух несвязывающих электронных пар атома
кислорода каждая молекула воды способна к образованию четырех водородных
связей. Считается, что в твердой фазе все молекулы воды объединены
водородными связями. При таянии льда разрывается около 15% Н-связей. При
кипячении воды между ее молекулами еще остается часть Н-связей, которые
полностью исчезают при нагревании водяного пара до 600єС. Такое своеобразие
в структуре воды проявляется в ее свойствах, которые отличаются рядом
аномалий.
Чистая вода прозрачна и бесцветна. Она не имеет ни запаха, ни вкуса. При
нормальном давлении аномально высоки температуры плавления и кипения воды
по сравнению с этими показателями для соединений водорода с элементами 6А-
группы, что объясняется прочностью системы водородных связей, объединяющих
молекулы воды.
Вода – довольно активный химический реагент. Химическая активность воды
проявляется, прежде всего, в ее высокой растворяющей способности. Вода
является катализатором целого ряда химических процессов. В ее отсутствие
многие вещества почти не взаимодействуют химически.
1. Кислотно-основные реакции, в которых вода ведет себя, как амфотер:
BaO + H2O > Ba(OH)2
P2O5 + 3H2O > 2H3PO4
2. Вода действует гидролитически на многие соли, образуя либо гидраты,
либо продукты гидролиза:
CaCl2 + 6H2O > CaCl2·6H2O
Al2S3 + 6H2O > 2Al(OH)3v + 3H2S^
3. Вода окисляет металлы, расположенные в электрохимическом ряду
напряжений до олова:
2К + Н2О > 2КОН + Н2.
Общая характеристика элементов главной подгруппы пятой группы
периодической системы. Фосфор. Оксид фосфора, фосфорная кислота и ее соли.
Фосфорные удобрения. Азот, его физические и химические свойства. Аммиак.
Физические и химические свойства. Химические основы промышленного синтеза
аммиака. Соли аммония. Азотная кислота. Химические особенности азотной
кислоты. Соли азотной кислоты. Азотные удобрения.
К 5А группе относятся элементы азот, фосфор, мышьяк, сурьма и висмут.
Общая формула ВЭУ nsІnpіnd° (азот - 2sІ2pі). Азот представляет собой
бесцветный газ, фосфор является кристаллическим веществом и существует в
виде трех модификаций – белый, красный и черный, мышьяк и сурьма –
металлоподобные кристаллические вещества серого цвета, висмут – серебристо-
белый мягкий металл.
Азот в промышленности получают ректификацией воздуха, в лаборатории –
окислением аммиака (1), реакциями внутримолекулярного окисления-
восстановления соединений азота (2), восстановлением азотной кислоты (3):
1. 2NH3 + 3CuO > N2 + 3Cu + 3H2O;
2. NH4NO2 > N2 + H2O;
3. 5Mg + 12HNO3(p) > N2 + 5Mg(NO3)2 + 6H2O.
Фосфор – в электрических печах по реакции:
Ca3(PO4)2 + 5C + 3SiO2 > P2 + 3CaSiO3 + 5CO.
Мышьяк – термическое разложение арсенопирита без доступа воздуха:
FeAsS > As + FeS.
Сурьма – сплавление сульфида сурьмы с железом:
Sb2S3 + 3Fe > 2Sb + 3FeS.
В ряду N – Bi усиливаются металлические свойства. Азот и фосфор –
типичные неметаллы; мышьяк и сурьма имеют как металлические, так и
неметаллические модификации; висмут – неметалл. Устойчивость
неметаллических модификаций в этом ряду падает, металлических – растет.
Молекулярный азот мало активен, при комнатной температуре реагирует только
с литием. При активации молекул азот окисляет многие металлы, образуя
нитриды; окисляется только при взаимодействии с кислородом и фтором.
Остальные элементы обладают более высокой химической активностью. Они могут
окисляться и восстанавливаться, легко реагируют с рядом неметаллов и
многими металлами. С кислотами-неокислителями они не реагируют, при
нагревании взаимодействуют с кислотами-окислителями. При переходе от
мышьяка к висмуту стабилизируется более низкая степень окисления +3;
химическая связь в соединениях становиться все более ионной; основные
свойства оксидов и гидроксидов усиливаются.
|N2 + H2 > NH3 (t); |
|Э + Г2 > NF3; PГ3, PГ5; As, Sb, Bi – ЭГ3, ЭГ5; |
|Э + О2 > NО; P4О6, P4О10; As, Sb, Bi – Э2О3; |
|Э + S > N2; ЭxSy; |
|P + N2 > P3N5; |
|Э + С > C2N2; CP3. |
|Э + H2SO4(k) > HAsO2; Sb, Bi – Э2(SO4)3; |
|Э + H2SO4(p) > |
|Э + NaOH > PH3 + NaH2PO2; Na3AsO3; |
|P + H2O > PH3 + H3PO2; |
|Э + HNO3(p) > H3AsO4; Sb2O3; Bi(NO3)3; |
|Э + HNO3(k) > P, As – H3ЭO4, Sb2O5. |
Важнейшими элементами являются азот и фосфор. Рассмотрим более подробно
их соединения. Для них известны водородные соединения состава ЭH3, а также
N2H4 (гидразин), HN3, P2H4 (дифосфан). РH3 – ядовитый газ, плохо
растворимый в воде. NH3 – не ядовит и хорошо растворим в воде. NH3 получают
синтезом из простых веществ, а в лаборатории при реакции хлорида аммония с
известью. РH3 – взаимодействием белого фосфора с концентрированным
раствором щелочи. Эти вещества – сильные восстановители. Для NH3 характерны
реакции присоединения за счет донорно-акцепторного взаимодействия. ЭH3 с
ильными кислотами образуют соли аммония и фосфония соответственно.
Для азота известна все оксиды отвечающие СО от +1 до +5, для фосфора –
степеням окисления +3 и +5. Синтезом из простых веществ при очень высоких
температурах можно получить только NО, остальные оксиды азота получают
косвенным путем. Р4О6 и Р4О10 можно получить при взаимодействии простых
веществ. Все оксиды азота, кроме NО термически неустойчивы. N2О и NО с
водой не реагируют, NО2 при растворении в воде диспропорционирует,
аналогично протекает реакция со щелочами. Оксиды азота (3, 5) и фосфора (3,
5) при растворении в воде образуют
| |  скачать работу |
Программа по химии для поступающих в вузы (ответы) |
