Основные классы неорганических соединений
Министерство образования и науки Российской федерации
Северный (Арктический) федеральный университет имени
М.В. Ломоносова
СБОРНИК упражнений ПО ОБЩЕЙ ХИМИИ
Методические указания к выполнению
Самостоятельной работы студентов
Архангельск
Рассмотрены и рекомендованы к изданию
Методической комиссией Института теоретической и прикладной химии
Северного (Арктического) федерального университета имени
М.В. Ломоносова __ декабря 2011 года
Составители:
Л.В. Герасимова, доц., канд. хим. наук;
Н.А. Онохина, доц., канд. техн. наук.
Рецензент
Л.Н. Нестерова, доц. каф. теории и методики предмета АО ИППК РО,
Канд. пед. наук, заслуж. учитель РФ
УДК 546
ББК 54
Сборник упражнений по общей химии: методические указания к выполнению самостоятельной работы студентов / Л.В. Герасимова, Н.А. Онохина. – Архангельск: САФУ, 2012. – 79 с.
Сборник содержит упражнения по всем разделам общей химии.
Предназначен для студентов I курса дневной формы обучения, изучающих дисциплину «Химия».
© Северный (Арктический)
федеральный университет, 2012
ВВЕДЕНИЕ
При изучении дисциплины «Химия» в высших учебных заведениях большое значение имеет приобретение навыков в решении задач, что является одним из критериев прочного усвоения дисциплины.
Предлагаемые в сборнике задачи охватывают весь основной материал общей химии: строение атома и химическая связь, термохимические расчеты, обменные и окислительно-восстановительные реакции, растворы, общие свойства растворов, комплексные соединения, свойства основных классов неорганических соединений. Это дает возможность студенту проверить уровень усвоения им соответствующего учебного материала.
ОСНОВНЫЕ КЛАССЫ НЕОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
1. Какие из перечисленных веществ реагируют с гидроксидом калия: Mg(OH)2 , Al(OH)3 , ZnO, H2SO4 , CuCl2? Напишите уравнения протекающих реакций.
2. Какие из указанных соединений будут взаимодействовать с хлороводородной кислотой: P2O5, NaOH, ZnO, AgNO3, KCl, Cr(OH)3, H2SO4 ? Составьте уравнения реакций.
3. Какие из оксидов (CO2, Na2O, TeO3, SiO2, Al2O3 ) способны к солеобразованию с основаниями? Составьте уравнения реакций взаимодействия их с гидроксидом кальция.
4. Какие из оксидов (N2O3, MgO, SiO2, P2O5, BeO) способны к солеобразованию с основаниями? Составьте уравнения реакций взаимодействия их с гидроксидом бария.
5. Составьте уравнения реакций получения всеми возможными способами следующих солей:
1) сульфат меди (II);
2) карбонат кальция;
3) хлорид кальция;
4) сульфид железа (II);
5) фосфат калия;
6) нитрат алюминия;
7) карбонат калия;
8) силикат натрия;
9) бромид калия;
10) сульфат цинка;
11) сульфид натрия;
12) хлорид алюминия.
6. Получите кислую, основную и среднюю соли, изменяя соотношения молей реагирующих веществ по реакции Cа(OH)2 + H3PO4 ®
7. Составьте уравнения реакций неполной нейтрализации, в результате которых образуются соли: Ba(HSO3)2 и CrOH(NO3)2. Как превратить эти соли в средние? Напишите уравнения соответствующих реакций.
8. Составьте уравнения реакций, с помощью которых можно превратить следующие кислые и основные соли в средние: KHCO3, (ZnOH)2SO4, CrOHCl2, Na2HPO4.
9. Составьте уравнения реакций неполной нейтрализации, в результате которых образуются следующие кислые и основные соли: NaHSO4,
Ca(HCO3)2, MgOHCl, AlOHCl2.
10. Получите кислую, основные и среднюю соли, изменяя соотношения молей реагирующих веществ по реакции Al(OH)3 + H2SO4 ®
11. Напишите уравнения реакций взаимодействия гидроксида железа (III) с хлороводородной кислотой, при которых образуются следующие соединения: дигидроксохлорид железа (III), гидроксохлорид железа (III), хлорид железа (III).
12. Какие из перечисленных веществ взаимодействуют с оксидом бария: CO2, NaOH, P2O5, HNO3, Na2O, H2O, SiO2? Напишите уравнения реакций.
13. Какие из перечисленных веществ реагируют с серной кислотой: CuO, MgCl2, Al2O3, Be(OH)2, CO2, Mn2O7? Напишите уравнения реакций.
14. С какими из перечисленных веществ будет реагировать гидроксид натрия: SO2, CuO, Al(OH)3, P2O5, H2SO4, SiO2? Напишите уравнения реакций.
15. С какими из перечисленных веществ будет реагировать бромоводородная кислота: AgNO3, CO2, Mg, CuO, Ca(OH)2, P2O5? Напишите уравнения реакций.
16. Получите основные, кислую и среднюю соли, изменяя соотношение молей реагирующих веществ по реакции Cr(OH)3 + H2SO4 ®
17. Составьте уравнения реакций разложения гидроксида серебра (I), гидроксида железа (III), гидроксида меди (II), карбоната кальция, нитрата серебра.
18. Изменяя соотношения молей реагирующих веществ по реакции Ca(OH)2 + H3AsO3 ® получите кислые, основную и среднюю соли.
19. Докажите амфотерные свойства следующих оксидов и гидроксидов: 1) Al2O3; 2) SnO; 3) Cr2O3; 4) BeO; 5) ZnO; 6) MnO2; 7) PbO2; 8) PbO; 9) SnO2; 10) Cr(OH)3; 11) Mn(OH)4; 12) Zn(OH)2; 13) As(OH)3; 14) Be(OH)2; 15) Sn(OH)4; 16) Sn(OH)2; 17) Pb(OH)2; 18) Pb(OH)4; 19) Sb(OH)3; 20) Al(OH)3; 21) GeO; 22) GeO2; 23) Ge(OH)2; 24) Ge(OH)4.
20. Составьте уравнения, с помощью которых можно осуществить следующие превращения:
1) Fe(OH)3 ® Fe2O3 ® Fe ® FeCl3 ® Fe(NO3)3 ® Fe2O3
2) P ® P2O5 ® H3PO4 ® Ca(H2PO4)2 ® CaHPO4 ® Ca3(PO4)2
3) Cu(OH)2 ® CuO ® Cu ® CuSO4 ® Cu ® Cu(NO3)2
4) Ca(HCO3) ® CaCO3 ® CaO ® CaCl2 ® CaCO3 → Ca(HCO3)2
K3AlO3
5) Al2O3 ® AlCl3 ® Al(OH)3 ® AlCl3
K[Al(OH)4]
CrOHSO4 ® Cr2(SO4)3
6) Cr ® Cr2(SO4)3® Cr(OH)3 ® K3CrO3
7) Ca ® CaO ® Ca(OH)2 ® CaCl2 ® Ca ® Сa(OH)2
K2[Zn(OH)4]
8) Zn ® ZnO ® ZnCl2 ® Zn(OH)2 ® ZnCl2
9) S ® SO2 ® SO3® H2SO4 ® Ba(HSO4)2 ® BaSO4
10) CuSO4 ® Cu ® CuO ® CuCl2 ® Cu(OH)2 ® CuOHCl
11) Al ® Al2O3 ® Al(NO3)3 ® Al(OH)3 ® NaAlO2
AlCl3
12) K ® KOH ® K3PO4 ® KCl ® AgCl ® AgOH (Ag2O)
13) Fe ® Fe(NO3)3 ® Fe2O3 ® FeO ® Fe ® FeSO4
14) H2SO4 ® SO2 ® SO3 ® NaHSO4 ® Na2SO4
MgSO4
15) Mg ® MgCl2 ® Mg(OH)2 ® Mg(NO3)2 ® MgO ® MgCl2
16) Fe ® FeCl2 ® FeS ® H2S ® NaHS ® Na2S
Cr(NO3)3 ® Cr2O3
17) Cr ® CrCl3 ® Cr(OH)3 ® K3[Cr(OH)6]
18) Al ® Al2(SO4)3® Al(OH)3 ® AlOHSO4 ® Al2(SO4)3 ® Al(NO3)3
19) Ba ® Ba(OH)2 ® BaCO3 ® BaO ® Ba(OH)2 → BaOHNO3
20) CaCO3 ® CaO ® Ca(OH)2 ® CaCO3 ® Ca(HCO3)2 ® CaCO3
21) Si ® SiO2 ® Na2SiO3 ® H2SiO3 ® SiO2 ® SiF4
22) Na ® NaH ® NaOH ® NaHCO3 ® Na2CO3 ® CaCO3
23) C ® CO2 ® K2CO3 ® CaCO3 ® CO2 ® H2CO3
K2[Be(OH)4]
24) BeO ® BeCl2 ® Be(OH)2 ® BeSO4
K2BeO2
25) FeO ® FeCl2 ® Fe(OH)2 ® Fe(OH)3 ® Fe2O3 ® Fe
26) Cu ® CuSO4 ® Cu(OH)2 ® CuOHNO3® Cu(NO3)2 ® CuO
27) S ® H2S ® NaHS ® Na2S ® FeS ® SO2
28) Mg ® MgO ® MgSO4 ® Mg(OH)2 ® MgOHCl ® MgCl2
K2PbO2
29) Pb ® PbO ® Pb(NO3)2 ® Pb(OH)2 ® K2[Pb(OH
30) ZnS ® ZnO ® Zn(NO3)2 ® Zn(OH)2 ® Na2ZnO2
Na2[Zn(OH)4]
21. Получите кислую, основную и среднюю соли, изменяя соотношения молей реагирующих веществ по реакции Cа(OH)2 + H2SO4 ®
22. Составьте уравнения реакций неполной нейтрализации, в результате которых образуются соли: Ba(HSO4)2 и CuOHNO3. Как превратить эти соли в средние? Напишите уравнения соответствующих реакций.
23. Составьте уравнения реакций, с помощью которых можно превратить следующие кислые и основные соли в средние: NaHCO3, (MgOH)2SO4, AlOHCl2, K2HPO4.
24. Составьте уравнения реакций неполной нейтрализации, в результате которых образуются следующие кислые и основные соли: LiHSO4,
Ca(HSO3)2, CuOHBr, MgOHCl.
25. Получите кислую, основные и среднюю соли, изменяя соотношения молей реагирующих веществ по реакции Cu(OH)2 + H2SO4 ®
26. Назовите и укажите тип следующих солей:
1) Na2ZnO2, Ba(HCO3)2, AlOHCl2, KCr(SO4)2, K2[PtCl6].
2) NaClO4, CrCl3, [Al(OH)2]2 SiO3, Ca(HCO3)2, K2[Ni(CN)4].
3) K2CrO4, NaHSnO3, Fe(NO3)2, PbOHCl, Na2[PdI4].
4) (ZnOH)2SO3, Fe(CrO2)2, CaHPO4, KNaCO3, [Co(NH3)6]Cl3.
5) Na3AlO3, Mg(HCrO4)2, CaOHNO3, Al2Se3, [Ag(NH3)2]Cl.
6) KHS, KAl(SO4)2, Hg(NO3)2, (CdOH)3AsO4, Na4[Fe(CN)6].
7) Cu(HSO3)2, Al(OH)2NO2, Na3BO3, Al2(CO3)3, [Cu(NH3)2]Cl.
8) FeOHTeO4, SrHPO4, Mg3(SbO4)2, CoBr2, K2[Ni(CN)4].
9) Mg(HS)2, FeOHTeO3, Ca(HCr2O7)2, Mg3(AsO3)2, K[Ag(CN)2].
10) Fe(HPbO3)2, Al2(SO4)3, (CaOH)2CrO4, Li2SnO3, K3[Fe(CN)6].
11) CaSiO3, AlOHSO3, Ca(ClO3)2, ZnHSbO4, Na2[Cd(CN)4].
12) K2PbO3, Ca(H2AsO4)2, (CuOH)2CO3, Hg(NO2)2, Na3[AlF6].
13) Na2SeO4, AlOHSO3, NH4Fe(SO4)2, K2HPO3, K2[PbI4].
14) CaHPO4, K2Se, FeOHCO3, CdI2, K[Al(OH)4].
15) Na2SnO3, CoOHCl, K2Cr2O7, NaHTeO4, Na2[Pt(OH)6].
16) KMnO4, PbOHI, Ba(HS)2, Al2(SO3)3, Na3[Cr(OH)6].
17) KAl(SO4)2, Na2BeO2, (CuOH)2S, BaHAsO4, [Au(H2O)6](NO3)3.
18) Ba3(PO4)2, Ca(HSO4)2, (CuOH)2CO3, KCrO2, [Zn(H2O)4]SO4.
19) K2Cr2O7, KH2PO4, (MnOH)2Se, KNaCO3, [Cr(H2O)6](NO3)3.
20) (ZnOH)2SO4, Sr(ClO4)2, Fe(HPbO3)2, NaAlO2, [Fe(H2O)6](ClO4)3.
21) Ca(HSe)2, K3SbO3, Mg(HSO3)2, AlOH(NO2)2, [Cr(NH3)6](NO3)3.
22) Al(OH)2NO3, CaBr2, Cu(HSO3)2, Ba3(AsO4)2, [Fe(H2O)6]Cl3.
23) K3CrO3, KAl(SO4)2, (MnOH)2SO4, Ca(H2SbO3)2, K3[Co(NO2)6].
24) MgOHI, K2CO3, AlOHSnO3, Zn(HSeO4)2, [Ni(NH3)4]Br2.
25) Ca(HCrO4)2, MgSiO3, CuOHNO2, (PbOH)2SO3, Cs[AuCl4].
26) Al2S3, (CdOH)2CO3, CaCr2O7, K2HPO4, K[AgI2].
27) BaOHNO3, Ca3(PO4)2, Cu(HS)2, KMnO4, [Cd(NH3)4](ClO4)2
28) K3AlO3, CuOHBr, CaTe, Zn(H2AsO4)2, [Ni(NH3)6]Br3.
29) ZnHPO4, HgCl2, (CuOH)2CO3, KAsO3, K[Ag(NO2)2].
30) Al2(SO4)3, (ZnOH)3PO4, NaHSnO3, K2ZnO2, [Ag(NH3)2]NO3.
27. Напишите молекулярные формулы следующих кислот, определите степень окисления кислотообразующего элемента:
1) метаборная, ортохромистая, ортофосфорная;
2) марганцовая, цинковая, бромоводородная;
3) угольная, хлористая, метафосфорная;
4) ортомышьяковая, двухромовая, серная;
5) азотная, селеновая, ортомышьяковая;
6) метамышьяковая, ортоборная, азотистая;
7) азотистая, йодоводородная, ортосурьмяная;
8) ортомышьяковистая, бромноватая, свинцовистая;
9) метакремниевая, серная, оловянистая;
10) ортофосфорная, азотистая, двухромовая;
11) селенистая, двухромовая, марганцовая;
12) селеноводородная, метаоловянная, селенистая;
13) сернистая, ортокремниевая, метамышьяковистая;
14) бромноватая, хлороводородная, ортофосфорная;
15) ортооловянная, сернистая, метависмутовая;
16) ортосурьмяная, метакремниевая, теллуристая;
17) теллуристая, угольная, ортосурьмяная;
18) метасвинцовая, двухромовая, теллуроводородная;
19) метахромистая, ортофосфорная, сернистая;
20) хлорная, метамышьяковая, угольная;
21) марганцовая, метаалюминиевая, серная;
22) теллуроводородная, азотистая, ортомышьяковая;
23) хромовая, метаборная, селеноводородная;
24) сернистая, йодноватая, метафосфористая;
25) ортоалюминиевая, хромовая, угольная;
26) молибденовая, сероводородная, йодноватая;
27) метаванадиевая, марганцовистая, селенистая;
28) ортокремниевая, оловянистая, берилловая;
29) цинковая, ортофосфорная, азотная;
30) метависмутовая, двухромовая, метасвинцовая.
28. Напишите молекулярные формулы и укажите тип следующих солей:
1) карбонат лития, дигидроортофосфат меди (II), гидроксоортоарсенат цинка;
2) гидросульфид магния, карбонат хрома (III), гидроксосульфит магния;
3) теллурид калия, дигидроортофосфат кальция, гидроксосульфат стронция;
4) селенит алюминия, гидроксосульфид железа (III), дигидроортоарсенат цинка;
5) хромат алюминия, гидроксометасиликат кальция, дигидроортостаннат натрия;
6) ортоалюминат натрия, дигидроксоселенит хрома (III), гидросульфид меди (II);
7) бромид цинка, дигидроортофосфат цинка, гидроксоселенат алюминия;
8) гипохлорит натрия, гидроксоортостибат магния, гидрохромат стронция;
9) сульфат алюминия, гидроксометасиликат меди (II), дигидроортостаннат калия;
10) ортофосфат магния, гидротеллурит кальция, дигидроксосульфат хрома (III);
11) ортоплюмбат меди (II), гидросульфит железа (II), гидроксокарбонат магния;
12) карбонат висмута (III), гидроортоарсенит магния, гидроксосульфид кальция;
13) сульфат калия – хрома (III),гидроксометасиликат кальция, гидротеллурид магния;
14) хлорид мышьяка (III), гидроксонитрит алюминия, гидрометасиликат кальция;
15) сульфат калия - алюминия, гидроксоортосиликат кальция, гидротеллурит магния;
16) бериллат калия, гидроортоарсенит калия, дигидроксосульфат железа (III);
17) перхлорат натрия, гидрокарбонат кальция, гидроксосульфит магния;
18) гипохлорит кальция, дигидроортостаннат бария, гидроксоортоарсенат стронция;
19) хлорат цинка, гидроксохромат кальция, гидроортостибит калия;
20) карбонат хрома (III), дигидроортофосфат алюминия, гидроксосульфид алюминия;
21) дихромат калия, гидроксоортостибат цинка, гидроселенат кальция;
22) метахромит железа (II), сульфат калия-хрома (III), гидроксоортоплюмбат бария;
23) метаплюмбат свинца (IV), гидроксосульфит магния, гидрохромат цинка;
24) сульфат висмута (III), гидроксометастаннат кальция, дигидроортоарсенат алюминия;
25) нитрит алюминия, гидроселенид цинка, дигидроксокарбонат железа (III);
26) ортоплюмбат свинца (II), гидрокарбонат цинка, гидроксоортофосфат хрома (III);
27) ортофосфат бария, дигидроортоарсенат калия, дигидроксонитрит алюминия;
28) хлорит кальция, гидросульфит магния, гидроксонитрат железа (III);
29) перманганат калия, дигидроксометасиликат алюминия, гидроцинкат меди (II);
30) сульфат олова (II), гидроксойодат железа (III), гидроортоарсенат бария.
СТРОЕНИЕ АТОМА
1. Какие значения квантовых чисел n, l, m, ms допустимы для электрона, находящегося на орбитали:
1) 4f; 2) 3d; 3) 5s; 4) 4p; 5) 6d; 6) 4s; 7) 4d; 8) 5p; 9) 5d; 10) 6p; 11) 7f ; 12) 6s; 13) 7p; 14) 6f; 15) 7s?
2. Охарактеризуйте квантовыми числами электроны атомов в невозбужденном состоянии: I) 3s -электроны магния; 2) 4d - электроны технеция; 3) d -электроны цинка; 4) d -электроны меди; 5) d -электроны хрома; 6) 3р -электроны хлора; 7) 5р -электроны теллура; 8) 4d -электроны молибдена; 9) р -электроны углерода; 10) р -электроны внешнего уровня селена; 11) р -электроны азота; 12) d -электроны кобальта; 13) 4d -электроны ниобия; 14) d - электроны ванадия; 15) d -электроны марганца.
3. Напишите электронные и электронно-графические формулы атомов элементов с порядковыми номерами, приведенными в задании ниже. К какому электронному семейству относятся эти элементы? Какие электроны являются валентными? Для атома элемента, приведенного в задании последним, напишите электронно-графическую формулу в возбужденном состоянии, укажите возможные степени окисления, напишите электронные формулы атомов с минимальной и максимальной степенями окисления.
1) 11, 9, 48; 2) 37, 24, 51; 3) 13, 19, 72; 4) 21, 55, 33; 5) 3, 32, 76; 6) 12, 80, 15; 7) 4, 34, 40; 8) 20, 41, 81; 9) 38, 82, 42; 10) 56, 43, 14; 11) 87, 57, 50; 12) 88, 7, 77; 13) 5, 49, 78; 14) 22, 83, 39; 15) 16, 73, 52; 16) 6, 23, 89; 17) 10, 74, 84; 18) 25, 8, 79; 19) 17, 27, 47; 20) 26, 45, 85; 21) 28, 75, 31; 22) 29, 46, 53; 23) 35, 30, 44.
ХИМИЧЕСКАЯ СВЯЗЬ
1. Выпишите из приложения 1 значения относительных электроотрицательностей для атомов элементов, входящих в приведенные ниже молекулы; составьте графические формулы молекул, укажите полярные связи в молекулах и направление смещения общей электронной пары. Какая из связей характеризуется наибольшей степенью ионности?
1. CHCl2Br; 2. BaOHCl; 3. SbOCl2;
4. AlOHBr2; 5. CaOHCl; 6. H2CCl(OH);
7. CHBrI2; 8. MgOHI; 9. CHBr2Cl;
10. SiHCl2I; 11. BHClBr; 12. NiOHCl;
13. NNaCl2; 14. FeOHCl2; 15. PHCl2;
16. CaOHBr; 17. CrOHI2; 18. BH2Cl;
19. NH2HgCl; 20. Ca(OCl)Cl.
2. Определите дипольный момент молекулы, длина диполя которой равна:
1. HBr – 0,18∙10-10 м; 2. AsH3 – 0,03∙10-10 м;
3. C6H5NO2 – 0,82∙10-10 м; 4. HF – 4∙10-11 м;
5. HCl – 0,22∙10-10 м; 6. C2H2 – 1,38∙10-10 м;
7. C2H4 – 1,47∙10-10 м; 8. C2H6 – 1,54∙10-10 м;
9. HCl – 0,22∙10-10 м; 10. NH3 – 0,31∙10-10 м.
3. Определите длину диполя молекулы, дипольный момент которой равен:
1. HCN – 9,6∙10-30 кл∙м; 2. H2O – 6,1∙10-30 кл∙м;
3. H2S – 3,1∙10-30 кл∙м; 4. PH3 – 0,18∙10-29 кл∙м;
5. H2Se – 0,08∙10-29 кл∙м; 6. HCl – 3,52∙10-30 кл∙м;
7. NH3 – 4,93∙10-30 кл∙м; 8. SO2 – 5,4∙10-30 кл∙м;
9. AsH3 – 3,51∙10-28 кл∙м; 10. HF – 6,41∙10-30 кл∙м.
4. Разберите образование приведенных ниже молекул по методу валентных связей. Определите тип гибридизации (если гибридизация имеет место). Какие атомные орбитали участвуют в образовании химических связей молекул? Изобразите перекрывание электронных облаков, укажите σ- и π-связи. Какова пространственная структура этих молекул? Укажите направление дипольных молекул каждой связи и определите будут ли эти молекулы полярными или неполярными:
1. NH3 и BCl3;
2. AlCl3 и H2Se;
3. C2H4 и NF3;
4. PH3 и BeF2;
5. CCl4 и AlF3;
6. SiF4 и AsCl3;
7. C2F2 и AlCl3;
8. SiH4 и PCl3;
9. C2H2 и NH3;
10. C2H6 и H2S;
11. H2Se и BH3;
12. BBr3 и PH3;
13. PH3 и SiBr4;
14. BF3 и CBr4;
15. C2Cl4 и SbH3;
16. C2H2 и H2S;
17. NH3 и BeCl2;
18. SbH3 и CO2;
19. C2Cl4 и NF3;
20. H2Se и AlCl3.
5. Составьте энергетическую схему образования следующих частиц с позиций метода молекулярных орбиталей. Расположите электроны на молекулярных орбиталях. Определите порядок (кратность) связи и магнитные свойства каждой частицы. Объясните, как изменяется длина и энергия связи в приведённом ряду частиц. Напишите электронные формулы молекул и ионов. Сделайте вывод о возможности существования молекулы или иона.
1. LiC LiC+ LiC–
2. LiN LiN+ LiN–
3. LiB LiB+ LiB–
4. BeF BeF+ BeF–
5. LiO LiO+ LiO–
6. OF OF+ OF–
7. BO BO+ BO–
8. BeO BeO+ BeO–
9. F2 F2+ F2–
10. CN CN+ CN–
11. CO CO+ CO–
12. NO NO+ NO–
13. BF BF+ BF–
14. BeB BeB+ BeB–
15. BeC BeC+ BeC–
16. BeN BeN+ BeN–
17. BC BC+ BC–
18. CF CF+ CF–
19. NF NF+ NF–