Строение и свойства атомов.

Щелочные металлы — это элемен­ты главной подгруппы I группы Периодической системы Д. И. Мен­делеева: литий Li, натрий Na, калий К, рубидий Rb, цезий Cs и франций Fr. Франций — ред­кий радиоактивный элемент.

На внешнем энергетическом уровне атомы этих элементов со­держат по одному электрону. Они легко отдают этот электрон, по­этому являются очень сильными восстановителями. Во всех своих соединениях щелочные металлы проявляют степень окисления +1. Восстановительные свойства их усиливаются при переходе от Li к Cs, что связано с увеличени­ем радиусов их атомов. Это наи­более типичные представители металлов: металлические свой­ства выражены у них особенно ярко.

Щелочные металлы — простые вещества.Серебристо-белые мяг­кие вещества (режутся ножом). Все они легкие и легкоплавкие.

3. Вычислить массу 5кмоль серной кислоты.

Дано: n(H2SО4) = 5кмоль	Решение: m = n × M m(H2SО4) = n(H2SО4) × M(H2SО4) М(H2SО4)=Mr(H2SО4)= 2+32 +16×4=98кг/кмоль m(СО2) = 5кмоль × 98кг/кмоль = 490кг
m (H2SО4) - ? кг

Ответ: 490кг серной кислоты.

Билет 16.

1. Понятие о солях. Составление формул солей по степени окисления.

Соли – это сложные неорганические вещества, состоящие из катиона металла и аниона кислотного остатка.

Сl^- – хлорид

NO₃^- – нитрат

SO₄^-2 – сульфат

CO₃^-2 – карбонат

PO₄^-3 - фосфат

1. Проставить степени окисления:

- для первого элемента высшую, или переменную (указана в названии вещества)

- для второго – низшую (№гр.-8.), или по таблице растворимости (для группы элементов);

2. Снести крест-накрест степени окисления – получим индексы (если нужно – сократить).

Например.

1) составить хлорид алюминия: Al⁺³Сl₃^-

2) составить сульфид свинца(IV) : Pb₂⁺⁴S₄^{-2 →} PbS₂

3) составить сульфат кальция: Ca⁺²SO₄^-2

2. Свойства алюминия.

Алюминий – активный металл, стоит в начале ряда активности металлов. Характерны все свойства металлов:

1) взаимодействует с неметаллами

4Аl + 3 O₂ ® 2 Аl₂ O₃

С кислородом образует оксид алюминия – прочная оксидная пленка, которая защищает металл от коррозии.

2) взаимодействует со сложными веществами: (водой – если удалить оксидную пленку, кислотами, солями)

Особенности:

1.Не взаимодействует с концентрированными азотной и серной кислотами при о.у.

2.Алюминий – амфотерный (реагирует и с кислотами и со щелочами)

2Al + 2NaOH + 6H₂O = 2Na[Al(OH)₄] + 3H₂

3. Проделайте реакции, подтверждающие качественный состав серной кислоты.

H₂SO₄ Û 2H⁺+ SO₄^2-

H⁺ - метиловый оранжевый (станет красный), или лакмус (станет красный)

SO₄^2-+ Ва²⁺ ® Ва SO₄¯(белый мелкокристаллический осадок)

Билет 17.

1. Условия необратимого протекания реакций ионного обмена.

1. Образование осадка ( по таблице растворимости н, м - ↓)

2. Выделение газа (наизусть Н₂СО₃ → CO₂↑+ H₂O, H₂SO₃→ SO₂↑ + H₂O, H₂S↑, NH₄OH →NH₃ ↑+ H₂O)

3. Образование слабого электролита (Н₂О)

2. Щелочные металлы активно взаимодействуют почти со всеми неметаллами.

М + S = M₂S.

Сульфид

Особенные свойства проявляютя при взаимодействии с кислородом: натрий и калий об­разуют не оксиды, а пероксиды:

0 0 +1 -1

2М + O₂ = М₂O₂.

пероксид

Все щелочные металлы активно взаимодействуют с водой, образуя щелочи и восстанав­ливая воду до водорода:

2М + 2НОН = 2МОН + Н₂.

3. Вычислить массовую долю железа в сульфате железа(III).

Дано: Fe2(SO4)3	Решение: WFe= mFe/ m (Fe2(SO4)3) WFe = 56 • 2 / 56 • 2 + (32 +16 • 4) • 3 = 112/ 400 = 0,28 =28%
WFe- ? %

Ответ: массовая доля железа 28%.

Билет 18.

1. Генетический ряд металла.

Металл → Основный оксид → Щелочь → Соль

Са → СаО → Са(ОН)2 → СаСО3

Металл → Основный оксид → Соль → Нерастворимое основание

Cu → CuO → CuSO₄ → Cu(OH)₂

2. Свойства соединений алюминия: оксида и гидроксида.

Оксид и гидроксид алюминия – амфотерные, поэтому реагируют и с кислотами и со щелочами.

1.В реакции с кислотами ведут себя как основный оксид и основание соответственно: Al₂O₃ + 6HCl = 2AlCl₃ + 3H₂O

2.В реакции со щелочами ведут себя как кислотный оксид и кислота соответственно: Al(OH)₃ + NaOH = Na[Al(OH)₄]

3. Вычислить массовую долю углерода в карбонате калия.

Дано: K2CO3	Решение: Wc= m(c)/ m (K2CO3) Wc = 12 / 39 • 2 + 12 +16 • 3= 12/ 138 = 0,087 =8,7%
Wc- ? %

Ответ: массовая доля кислорода 8,7%.

Билет 19.

1. Правила определения степеней окисления.

Ответ см в билете 4, вопрос 1.

2. Важнейшие соединения щелочных металлов: гидроксиды, соли, - их представители и их значение в природе и жизни человека.

Гидроксиды МОН — твердые белые вещества. Очень гигроскопичны. Хорошо растворяются в воде с выделением большого количества теплоты. Их относят к щелочам.

NaOH и КОН разъедают ткани и бу­магу, поэтому их называют также едкими щелочами.

Едкий натр применяют в больших количествах для очистки нефтепродуктов, в бумажной и текстильной промышленности, для производства мыла и волокон.

Едкое кали дороже и применяется реже. Основная об­ласть его применения — производство жидкого мыла.

Соли щелочных металлов — твердые кри­сталлические вещества Наиболее важные их соли — карбонаты, сульфаты и хлориды.

Na₂C0₃ — карбонат натрия, образует кристаллогидрат Na₂C0₃ • 10Н₂О, известный под названием кристалли­ческая сода, которую применяют в производстве стек­ла, бумаги, мыла.

В быту более известен гидрокарбонат натрия NaHCO₃, которую применяют в пищевой промыш­ленности (пищевая сода) и в медицине (питьевая сода).

К₂СO₃ — карбонат калия, техническое название — поташ, используют в производстве жидкого мыла и для приготовления тугоплавкого стекла, а также в качестве удобрения.

NaCl — хлорид натрия, или поваренная соль.

Ионы натрия и калия играют большую биологиче­скую роль: Na⁺ — главный внеклеточный ион, содер­жится в крови и лимфе, а К⁺ — основной внутриклеточ­ный ион.

3. В 100 г воды растворили 20 г соли. Рассчитайте массовую долю соли в %.

Дано: mрастворителя = 100 г mр.в. = 20 г	Решение: wр.в. = mр.в-ва / mраствора mраствора = mр.в-ва + mрастворителя = 100 + 20 = 120 г wр.в.= 20 / 120 = 0,1667 = =16,67%
wр.в. - ? %

Ответ: массовая доля соли 16,67%.

Билет 20.

1. Понятие о сплавах.

Ответ см. билете 9, вопрос 2.

2. Кислородные соединения углерода и их свойства.

Углерод образует два оксида — оксид углерода (II) СО и оксид углерода (IV) СО₂.

Оксид углерода (II) (угарный газ) относят к несолеобразующим оксидам. СО — хороший восстановитель - восстанавливает металлы из их оксидов:

Fe₂О₃ + 3СО = 2Fe + 3СО₂­.

Именно это свойство оксида углерода (II) используют в металлургии при выплавке чугуна.

Оксид углерода (IV) СО₂ — широко известный под на­званием углекислый газ — бесцветный, не имеющий запаха газ. Он примерно в полтора раза тяжелее воздуха. Углекислый газ СО₂ — это типичный кислотный ок­сид: взаимодействует со щелочами (например, вызывает помутнение известковой воды), с основными оксидами и водой.

Он не горит и не поддерживает горения и потому применяется для тушения пожаров.

Углекислый газ, кроме уже названной области приме­нения, используют также для изготовления шипучих напитков и для получения соды.

При растворении оксида углерода (IV) в воде образуется угольная кислота Н₂СO₃, которая очень нестойкая и легко разлагается на исходные компоненты — угле­кислый газ и воду:

СO₂ + Н₂О Û Н₂ СO₃.

Угольная кислота образует два ряда солей: средние — карбонаты, например СаСO₃, и кислые — гидрокарбонаты, например Са(НСO₃)₂.

3. Сколько граммов воды и нитрата натрия нужно взять, чтобы приготовить 80г 5%-го раствора?

Дано: mраствора = 80 г wр.в. = 5% = 0,05	Решение: wр.в. = mр.в-ва / mраствора mр.в-ва = wр.в.× mраствора mрастворителя = mраствора - mр.в. mр.в-ва = 0,05 × 80 = 4 г mрастворителя = 80 – 4 = 76 г
m растворителя - ? г mр.в.- ? г

Ответ: нужно взять 76 граммов воды и 4 г нитрата натрия.

Билет 21.

Счастливый случай (свободный выбор любых вопросов).

Билет 22.

1. Химические свойства основных оксидов.

1. Основный оксид + кислота® соль + вода.

(реакция обмена)

CuO + 2HNO₃ = Cu(NO₃)₂ + H₂O.

2.Основный оксид + кислотный оксид ®соль.

(реакция соединения)

СаО + N₂O₅ = Ca(NO₃)₂;

3.Основный оксид + вода ® щелочь.

(реакция соединения)

К₂O + Н₂O = 2КОН;

2. Металлы побочных подгрупп. Особенности строения атомов меди, железа, хрома, марганца.

В побочных подгруппах расположены металлы. Особенность их строения заключается в том, что на внешнем уровне у них 2 электрона (реже -1: у меди и хрома), а последним заполняется предвнешний уровень.

₊₂₅Mn 2е^-8е^-13е^-2е^-

₊₂₆Fe 2е^-8е^-14е^-2е^-

₊₂₄Cr 2е^-8е^-13е^-1е^- (на последнем уровне 1 электрон из-за провала электрона на предпоследний).

₊₂₉Cu 2е^-8е^-18е^-1е^- (на последнем уровне 1 электрон из-за провала электрона на предпоследний).

3. Вычислить массовую долю калия в фосфате калия.

Дано: K3PO4	Решение: WK= mK/ m (K3PO4) WК= 39 • 3 / 39 • 3 + 31 +16 • 4= 117/ 212 = 0,552 =55,2%
WK- ? %

Ответ: массовая доля калия 55,2%.

Билет 23.

1. Химические свойства кислотных оксидов.

1. Кислотный оксид+ основание® соль + вода.

(реакция обмена)

N₂O₅ + Ca(OH)₂ = Ca(NO₃)₂ + H₂O.

2.Кислотный оксид+ основный оксид® соль.

(реакция соединения)

К₂O + SO₃ = K₂SO₄

3. Кислотный оксид + вода ® кислота.

(реакция соединения)

Р₂O₅ + 3Н₂O = 2Н₃РO₄ .

Однако эта реакция возможна только в том случае, если кислотный оксид растворим в воде. А если взять оксид кремния (IV), то реакция не пойдет:

SiO₂ + Н₂O нет ракции, т.к. H₂SiO₃ (н).

2.Свойства простого вещества – железа.

Fe – восстановитель. Реагируя с сильными окислителями, проявляет с.о. +3, в остальных случаях - +2.

4Fe + 3O₂ = 2Fe₂⁺³O₃

2Fe + 3Cl₂ = 2Fe⁺³Cl₃

Fe + 2HCl = Fe⁺²Cl₂ + H₂

Fe + CuSO₄ = Fe⁺²SO₄ + Cu

Особенности: не реагирует с концентрированной серной и азотной кислотой при нагревании.

3. Дать характеристику одного из элементов - неметаллов (хлора, серы, фосфора, азота, углерода, кремния) (все по выбору).

Образец решения см. в билете 7, вопрос 3.

Билет 24.

1. Химические свойства щелочей.

1. Щелочь + кислота® соль + вода.

(реакция обмена)

НСl + NaOH = NaCl + Н₂O

2. Щелочь +кислотный оксид®соль + вода.

(реакция обмена)

2КОН + SO₃= K₂SO₄ + Н₂O
3. Щелочь +соль ® новое основание + новаясоль.

(реакция обмена)

2КOН + CuSO₄ = = Cu(OH)₂¯+ K₂SO₄

2.Подгруппа углерода: строение и свойства атомов углерода, простых веществ, образованных углеродом, химические свойства углерода.

Ответ см. в билете 2, вопрос 2.

3. Дать характеристику одного из элементов - металлов (натрия, кальция, алюминия или железа) (все по выбору).

Образец ответа см. в билете 6, вопрос 3.

Билет 25.

1. Неметаллы. Понятие об аллотропии.

Среди 109 известных сегодня химических элементов к неметаллам относят 22 элемента.

В Периодической системе Д. И. Менделе­ева неметаллы — по диагонали В—At и над ней в главных подгруппах.

Свойства простых веществ, образуемых неметаллами, отличаются большим разнообразием. Хотя по сравнению с металлами неметаллов гораздо меньше, для них трудно выделить общие характерные признаки.

Для неметаллов характерно явление аллотропии.

Аллотропия – это явление когда один и тот же химический элемент образует несколько простых веществ – аллотропных модификаций. Например, элемент кислород О, образует простое вещество кислород О₂ и простое вещество озон О₃.

2. Химические свойства кислот.

1.Кислота + металл (до Н)® соль + водород.

(реакция замещения)

Zn + 2HC1 = ZnCl₂ + H₂­

2.Кислота + оксид металла ®соль + вода.

(реакция обмена)

СuО + H₂SO₄ == CuSO₄ + Н₂O

3. Кислота + основание ®соль + вода.

(реакция обмена)

НСl + NaOH = NaCl + Н₂O

4.Кислота + соль ®новая кислота + новая соль.

(реакция обмена)

протекающая только в случае, если образуется:

1) осадок, например:

H₂SO₄ + ВаС1₂ = BaSO₄¯ + 2HCl

2) слабая кислота, например H₂СO₃:

2HNO₃ + СаСO₃ = Ca(NO₃)₂ + H₂O + CO₂­

3. Расставьте коэффициенты в схемах реакций методом элек­тронного баланса. Укажите окислитель и восстановитель, про­цессы окисления и восстановления.

Са + N₂ ® Ca₃N₂

Сu + Н₂SO_4(конц)® CuSO₄+ SO₂­+ H₂O

Образец решения вопроса см. в практической работе №2 журнала отчетов по практическим работам.

Билет 26.

1. Периодическая система химических элементов Д.И.Менделеева.

ПС Д.И.Менделеева представляет собой систему, в которой основными координатами элементов является порядковый номер, № периода, № группы.

Период – горизонтальная строчка, которая начинается с металла, заканчивается благородным газом. Периоды бывают большие и малые (1-3).

Группа элементов – вертикальный столбик. Делится на главную и побочную. Главная начинается с элементов малого периода. В периодической системе металлы и неметаллы находятся относительно делящей линии. Это для А подгрупп. А в Б подгруппах находятся только металлы.

2. Подгруппа кислорода: соединения серы и их химические свойства.

Сероводород и сульфиды.Сероводород H₂S — бесцвет­ный газ с резким запахом. Очень ядовит, вызывает от­равление даже при незначительном содержании в возду­хе (около 0,01%). Вместе с тем сероводород имеет лечебное значение, он является составной частью некоторых минеральных вод (Пятигорск, Серноводск, Мацеста).

Соли сероводородной кислоты называют сульфидами.

Серная кислота и ее соли.При окислении ок­сида серы (IV) образуется оксид серы (VI):

2SO₂ + O₂ = 2SO₃.

SO₃+Н₂О = Н₂SO₄

Химически чистая серная кислота — бесцветная маслянистая тяжелая жидкость. Обладает сильным гиг­роскопическим (водоотнимающим) свойством.

Разбавленная серная кислота проявляет все ха­рактерные свойства кислот.Реактивом на серную кислоту и ее соли является хло­рид бария ВаСl₂

Ва²⁺ + SO₄^2- = BaSO₄¯ (белый мелкокристаллический осадок).

Концентрированная сер­ная кислота по свойствам сильно отличается от разбав­ленной кислоты. Так, при взаимодействии H₂SO_4(KOHi;) с металлами водород не выде­ляется. С металлами, стоя­щими правее водорода в ряду напряжений (медью, ртутью и др.), реакция протекает так:

Cu + 2Н₂SO_4(конц) = CuSO₄ + SO₂­ + 2Н₂O.

Железо и алюминий пассивируются концентрирован­ной серной кислотой, т. е. покрываются защитной пленкой.

3. Вычислить массовую долю железа в сульфате железа(III).

Ответ см. в билете 17, вопрос 3.