Углерод и соединения углерода

 

Углерод в природе. Аллотропия углерода. Взаимодействие углерода с металлами, свойства и применение карбидов. Простейшие соединения углерода с водородом. Оксид углерода (II): строение, свойства, получение и применение. Генераторные газы. Карбонилы. Оксид углерода (IV): строение, свойства, получение и применение. Карбонаты: состав, свойства, получение и применение. Цианиды, роданиды и галогеносодержащие соединения углерода.

 

761. Опишите электронное строение атома углерода в основном и возбужденном состояниях, определите его валентные возможности, степени окисления, координационные числа. Приведите примеры соединений углерода в различных степенях окисления. Объясните существование нескольких аллотропных модификаций углерода и огромное число цепочечных соединений углерода, изучаемых органической химией?

 

762. В каких минералах и природных скоплениях сосредоточены основные запасы углерода на Земле, чему равен его земной кларк? Как осуществляется круговорот углерода в природе?

 

763. Опишите строение, свойства и применение двух наиболее распространенных аллотропных модификаций углерода – алмаза и графита. Чем обусловлено существование этих модификаций и различие их физических и химических свойств? Какая из этих модификаций более устойчива при стандартных условиях? Почему получение алмаза из графита проводят при высокой температуре под давлением?

 

764. В технике получают и применяют углерод в виде кокса, сажи и активированного угля. Каковы особенности структуры этих продуктов и основное применение каждого из них?

 

765. Содержание углерода в каменных углях колеблется, в зависимости от месторождения, в широких пределах: от 60 % до 90 %. При сжигании одного килограмма угля было получено 1,5 м³ углекислого газа (объем приведен к н.у.). Чему равно содержание углерода в этом образце угля?

 

766. Объем углекислого газа, полученный при сжигании 200 г кокса, составил 358,4 л (приведен к н.у.) Чему равна массовая доля углерода в коксе?

 

767. Каменный уголь используется как высококалорийное топливо. Какую массу угля, содержащего 80 % углерода, необходимо сжечь для получения одного миллиона килоджоулей тепла, если потери тепла составляют 10 %? Какой объем кислорода затрачивается при этом?

 

768. При взаимодействии углерода с металлами образуются карбиды. Чем (по составу и свойствам) различаются ионные, ковалентные и металлоподобные карбиды? Приведите примеры ионных (метанидов и ацетиленидов), ковалентных и металлоподобных карбидов. Каково применение карбидов?

 

769. Карбид кальция получают в электропечах взаимодействием CaO с углеродом без доступа воздуха. Вычислите: а) расход оксида кальция и углерода при получении одной тонны карбида кальция; б) количество потребляемого при этом тепла; в) объем получаемого ацетилена.

 

770. При взаимодействии карбида кальция с водой образуется гидроксид кальция и ацетилен, а при пропускании паров воды через раскаленный карбид кальция образуются CaCO₃, CO₂ и H₂. Вычислите массы твердых и объемы газообразных продуктов при участии в реакциях 1 кг карбида кальция.

 

771. При взаимодействии с водой 1 кг технического карбида кальция выделилось 315 л C₂H₂ (объём ацетилена приведен к н.у.). Определите содержание CaC₂ в исходном веществе.

 

772. Карботермия – распространенный способ получения металлов. Какая масса углерода необходима для получения этим способом одной тонны железа из Fe₃O₄, марганца из MnO₂ и висмута из Bi₂O₃?

 

773. При взаимодействии углерода с концентрированной серной кислотой образуются SO₂, CO₂ и H₂O. Какие вещества образуются при взаимодействии углерода с азотной кислотой? Напишите уравнения реакций:

 

1) C + H₂SO₄(конц) = 2) C + HNO₃(конц) =

 

774. Опишите электронное и геометрическое строение простейших соединений углерода с водородом: CH₄, C₂H₆, C₂H₄, C₂H₂. Как в ряду соединений C₂H₆ – C₂H₄ – C₂H₂ изменяется кратность, длина и энергия связи между атомами углерода? Какое из этих соединений и почему наиболее инертно?

 

775. Определите энтальпию реакции горения метана и вычислите его теплотворную способность в кДж/м³ и в кДж/кг. Какой объем природного газа, содержащего 95% CH₄, необходимо сжечь для получения одного миллиона кДж тепла?

 

776. Конверсия метана с целью получения CO и H₂ проводится тремя способами:

1) 2CH₄ + O₂ D 2CO + 4H₂

 

2) CH₄ + H₂O D CO + 3H₂

 

3) CH₄ + CO₂ D 2CO + 2H₂

 

Вычислите энтальпии реакций. Укажите условия проведения реакций, способствующие образованию продуктов.

 

777. Перманганат калия в кислой среде обесцвечивается ацетиленом; карбид кальция в кислой среде изменяет оранжевую окраску дихромата калия на зеленую. Напишите уравнения соответствующих реакций:

 

C₂H₂ + KMnO₄ + H₂SO₄ = CaC₂ + K₂Cr₂O₇ + H₂SO₄ =

 

778. Объясните химическую связь в молекуле оксида углерода (II) методами ВС и МО. Чем объясняется большая энергия (1066 кДж/моль) и небольшая длина (0,113 нм) связи в этой молекуле? Чем объясняется близость физических свойств оксида углерода (II) и азота?

 

779. Оксид углерода (II) входит в состав генераторного газа, который в больших масштабах получают в промышленности. Как получают и где используют генераторный газ? Какой объем воздуха (н.у.) теоретически необходим для превращения одной тонны углерода в генераторный газ? Вычислите объем получаемого при этом газа и его состав в объемных процентах?

 

780. Как получают и где используют водяной газ? Вычислите теоретический объем и состав водяного газа, получаемого из 100 кг углерода.

 

781. Вычислить состав смешанного (паро-воздушного) генераторного газа, получаемого при взаимодействии углерода со смесью воздуха и водяного пара в соотношении 3: 1 (соотношение объёмное).

 

782. Покажите влияние температуры и давления на равновесие обратимых реакций получения генераторного и водяного газа из кокса.

 

783. Сколько тепла можно получить при сжигании 1 м³ водяного газа, взятого при н.у., если в нем содержатся 40 % CO, 50 % H₂ и 10 % CO₂ и N₂?

 

784. Оксид углерода (II) образуется при взаимодействии углекислого газа с углем по обратимой реакции:

 

C(графит) + CO₂ D 2CO

 

При каких температурах в этом процессе идет прямая реакция, а при каких – обратная? Как влияет на равновесие процесса повышение и понижение давления? Каков тип прямой и обратной реакций?

 

785. Напишите уравнения и укажите условия проведения реакций, используемых в лабораториях для получения оксида углерода (II) из муравьиной кислоты, из щавелевой кислоты и гексацианоферрата (II) калия.

 

786. Как можно разделить смеси: 1) CO и CO₂; 2) CO и H₂? Как можно очистить оксид углерода (II) от примесей CO₂, O₂ и H₂O (какие вещества можно взять для очистки и в какой последовательности пропускать через эти вещества очищаемый газ)?

 

787. Напишите уравнения реакций, характеризующие химические свойства оксида углерода (II), укажите условия их протекания и их практическое значение:

1) CO + O2 =	2) CO + Cl2 =	3) CO + S =
4) CO + Fe3O4 =	5) CO + NH3 =	6) CO + Ni =

 

788. Напишите уравнения реакций:

 

1) CO + KMnO₄ + H₂SO₄=

 

2) CO + K₂Cr₂O₇ + H₂SO₄ =

 

3) CO + PdCl₂ + H₂O =

 

Определите: 1) роль СО в этих реакциях; 2) какая реакция протекает без катализатора и какое практическое значение она имеет; 3) какие катализаторы применяются в двух других реакциях?

 

789. В четырех газометрах (газометр – ёмкость для хранения газа) находятся СО, СО₂, NO и NO₂. Как определить, в каком газометре какой газ находится?

 

790. Объясните применение СО в качестве топлива, при получении металлов, карбонилов и большого числа органических веществ. Почему реакции с участием СО проводятся обычно при нагревании или с использованием катализаторов? Приведите примеры реакций.

 

791. При сжигании 1 м³ (н.у.) газообразного топлива, содержащего СО и негорючие примеси, было получено 10000 кДж тепла. Вычислите объемную долю (в процентах) негорючих примесей в топливе.

 

792. Для реакции восстановления железа из FeO оксидом углерода (II) вычислите энергию Гиббса при 25, 500, 1000, 1500 и 2000 ^оС. Постройте график зависимости энергии Гиббса от температуры и по нему определите значение Т, при котором прямое направление реакции изменяется на обратное.

 

793. Что является причиной взаимодействия оксида углерода (II) с металлами с образованием карбонилов? При каких условиях образуются и разлагаются карбонилы, каково их практическое значение? Опишите электронный механизм образования карбонилов железа, кобальта и никеля.

 

794. При каких условиях проводится синтез метанола из смеси оксида углерода (II) и водорода (эта смесь называется «синтез-газ»)? Какую массу CH₃OH можно получить из 1500 м³ «синтез-газа», в котором содержится 500 м³ СО и 1000 м³ водорода, если выход реакции составляет 92 %? Для получения каких других органических веществ используется оксид углерода (II)?

 

795. Почему оксид углерода (II) опасен при его вдыхании? В чем состоит причина отравления, и какие меры необходимо принимать при отравлении этим газом для восстановления жизненных сил и работоспособности человека?

 

796. Автомобильный транспорт является источником загрязнения воздуха угарным газом. Каким образом решается проблема снижения содержания СО в выхлопных газах автомобилей?

 

797. С помощью метода ВС опишите электронное и геометрическое строение молекул оксида углерода (IV), его физические и химические свойства. Вычислите плотность СО₂ по водороду, по воздуху и абсолютную. Объясните, почему этот газ можно «переливать» из одного сосуда в другой?

 

798. Как влияют на растворимость СО₂ в воде температура, давление и рН среды? Чему равна массовая доля СО₂ в насыщенном водном растворе при 20 ºС, если в одном литре воды растворяется 0,88 л СО₂? Происходит ли при растворении химическое взаимодействие СО₂ с водой? Какие молекулы и ионы содержатся в водном растворе СО₂?

 

799. Углекислый газ в лабораториях получают взаимодействием известняка, мела или мрамора с соляной кислотой в аппарате Киппа. Нарисуйте этот аппарат и опишите, как он работает. Вычислите массу известняка, содержащего 95 % CaCO₃, необходимую для получения 100 л СО₂ (н.у.). Можно ли в аппарате Киппа использовать азотную, серную или ортофосфорную кислоту вместо соляной?

 

800. Образец мрамора массой 10,5 г при взаимодействии с соляной кислотой выделяет 2,24 л СО₂ (н.у.). Определите массовую долю карбоната кальция в этом образце мрамора.

 

801. При действии соляной кислоты на 40 г смеси карбоната кальция и негашенной извести выделилось 5,6 л газа (н.у.). Определите массовые доли CaCO₃ и СаО в смеси и объем 2 н. соляной кислоты, вступившей в реакцию.

 

802. Углекислый газ, образовавшийся при действии соляной кислоты на 28,5 г магнезита, поглощен раствором NaOH. При этом масса раствора увеличилась на 13,75 г. Определите массовую долю MgCO₃ в магнезите.

 

803. Углекислый газ в промышленности получают прокаливанием известняка в известково-обжигательных печах. Как работают такие печи? Какой объем СО₂, приведенный к н.у., и какую массу негашеной извести можно получить из одной тонны известняка, содержащего 90 % CaCO₃?

 

804. В известково-обжигательные печи загружается смесь известняка с углем (при горении угля выделяется тепло, необходимое для разложения CaCO₃). Исходя из тепловых эффектов реакций:

 

C + O₂ = CO₂ и CaCO₃ = CaO + CO₂,

 

вычислите теоретическую массу угля, которую необходимо смешать с одной тонной известняка.

 

805. В известково-обжигательную печь загружена шихта (смесь), состоящая из одной тонны CaCO₃ и 120 кг угля. Какой объем воздуха (н.у.) необходимо подать в печь? Какой объем газа будет получен и каким будет его состав в объемных процентах?

 

806. При прокаливании 200 кг известняка выделилось 38 м³ СО₂ (объем приведен к н.у.). Определите массовую долю примесей в известняке.

 

807. При прокаливании 46 г смеси MgCO₃ и CaCO₃ выделилось 11,2 л СО₂ (объем приведен к н.у.). Определите массы карбонатов в смеси.

 

808. При пропускании 100 л воздуха (н.у.) через раствор гидроксида кальция образовалось 0,15 г осадка. Вычислите по этим данным объемную долю углекислого газа в воздухе.

 

809. При пропускании 1000 л воздуха (н.у.) через раствор гидроксида бария образовалось 2,64 г осадка. Вычислите объемную долю СО₂ в воздухе.

 

810. Какой объем воздуха, измеренный при н.у., необходимо пропустить через раствор гидроксида бария, чтобы образовался 1 кг осадка BaCO₃?

 

811. Через раствор (масса 100 г), содержащий 7,4 % гидроксида кальция, пропустили 3 л СО₂ (н.у.). Какие соли при этом образовались и чему равны их массы? Какая из солей выпала в осадок, а какая осталась в растворе?

 

812. Углекислый газ, образовавшийся при сжигании 4,48 л СО (н.у.), пропустили через 100 мл 32%-ного раствора NaOH (r = 1352 кг/м³). Какая соль образовалась и чему равна ее массовая доля в растворе? Какой стала массовая доля NaOH в растворе?

 

813. Каким образом можно очистить углекислый газ от примесей воды, аммиака, сернистого газа, оксида углерода (II)?

 

814. Почему некоторые (какие?) металлы горят в атмосфере СО₂? Сколько тепла выделяется при сгорании в углекислом газе 1 кг магния?

 

815. Почему существуют соли не существующей кислоты H₂CO₃? Почему в ряду солей Li₂CO₃ – Na₂CO₃ – K₂CO₃ – Rb₂CO₃ – Cs₂CO₃ температура их разложения на оксиды увеличивается? Приведите в ответе данные по температурам разложения этих карбонатов.

 

816. Почему существуют соли не существующей кислоты H₂CO₃? Почему в ряду солей BeCO₃ – MgCO₃ – CaCO₃ – SrCO₃ – BaCO₃ температура их разложения на оксиды увеличивается? Вычислите объем СО₂, приведенный к н.у., который образуется при разложении 100 г каждого карбоната.

 

817. Кальций и цинк находятся в одной группе Периодической системы, но CaCO₃ разлагается при 900 ºС, а ZnCO₃ – при 300 ºС. Объясните это различие и вычислите объем СО₂, образующийся при разложении 0,5 кг каждого карбоната.

 

818. Напишите уравнение разложения гидрокарбоната натрия при 100 ºС. Где используется эта реакция? Чему равен объем газов, выделяющихся при нагревании 100 г NaHCO₃?

 

819. Смесь карбоната и гидрокарбоната натрия общей массой 9,6 г нагревали при 100 ºС до постоянной массы (6,9 г). Чему равны массы Na₂CO₃ и NaHCO₃ в исходной смеси?

 

820. Гидрокарбонат натрия используется в огнетушителях. Нарисуйте схему огнетушителя и опишите, как он действует. Вычислите объем СО₂ (н.у.), выделяющийся из огнетушителя, если в нем находится 10 л 8%-го раствора NaHCO₃ (плотность этого раствора r = 1,058).

 

821. В огнетушителе находится 10 л 8%-го раствора NaHCO₃ (r = 1,058). Какая масса NaHCO₃ в чистом виде расходуется на «заправку» огнетушителя и какой объем СО₂ выделяется из него при тушении пожара?

 

822. Приведите примеры растворимых и нерастворимых карбонатов. Вычислите объем воды, который необходим для растворения 10 г карбоната натрия
(k_m = 21,8) и 10 г карбоната кальция (ПР = 3,8∙10^–9).

 

823. Чему равны молярные концентрации насыщенных при 20 ºС растворов карбоната свинца (ПР = 7,5∙10^–14) и карбоната калия (k_m = 111,0)?.

 

824. К раствору, содержащему катионы Mg²⁺, Ca²⁺ и Ba²⁺ прибавляется по каплям раствор карбоната натрия. Какие вещества и в какой последовательности будут выпадать в осадок?

 

825. Порошок карбоната магния (ПР = 2∙10^–5) массой 10 г обработали при
20 ºС одним литром воды. Какой стала после этого масса MgCO₃?

 

826. Произведение растворимости карбоната серебра при 20 ºС равно 1,2∙10^–12. Будет ли наблюдаться образование осадка этого вещества при смешивании одинаковых объемов растворов AgNO₃ и Na₂CO₃, молярные концентрации которых одинаковы и равны 10^–3 М?

 

827. Если в воду, содержащую взвесь CaCO₃, MgCO₃ или BaCO₃ пропускать углекислый газ, то вода становится прозрачной, но при нагревании снова становится мутной. Объясните это явление, напишите уравнения реакций.

 

828. Какими свойствами карбонатов и гидрокарбонатов и какими химическими реакциями объясняется постоянное передвижение карбонатов в природе? Чем объясняется временная жесткость природных вод и как её устраняют?

 

829. К какому типу гидролиза относится гидролиз карбонатов щелочных металлов? Напишите уравнение и вычислите константу гидролиза K₂CO₃. Вычислите степень его гидролиза в 0,1 М растворе и рН этого раствора.

 

830. Почему растворы карбоната натрия имеют cильнощелочную среду, а растворы гидрокарбоната натрия – cлабощелочную? Вычислите рН децимолекулярного раствора.

 

831. Как получают карбонат аммония и чем он отличается по своим свойствам от других карбонатов? Почему невозможно получение этого соединения в водном растворе, почему при растворении в воде он превращается в гидрокарбонат?

 

832. Напишите уравнение реакции получения циановодорода. Опишите его свойства в индивидуальном состоянии и в растворе. Объясните химическую связь в ионе CN^– методом молекулярных орбиталей. Молекулам каких веществ изоэлектронен этот ион?

 

833. Почему циановодород, циановодородная кислота и ее соли, несмотря на низкие степени окисления атомов углерода (+2) и азота (–3) в их составе, являются слабыми восстановителями? Напишите продукты реакций горения циановодорода и взаимодействия цианида калия с гипохлоритом калия в водном растворе:

 

1) HCN + O₂ = 2) KCN + KClO + H₂O =

 

 

834. Чем объясняется увеличение восстановительных свойств малоактивных металлов в растворах цианидов? Напишите уравнения реакций:

 

1) Cu + HCl + KCN =

 

2) Ag + HCl + KCN =

 

3) Au + O₂ + KCN + H₂O =

 

835. Цианид калия – сильный яд, но при хранении на воздухе его токсическое действие постепенно ослабевает. Объясните, почему это происходит и напишите уравнения соответствующих реакций.

 

836. Напишите формулы сероуглерода, сульфоугольной кислоты, сульфокарбоната натрия, родановодородной кислоты, роданида аммония. Как получают и где применяют сероуглерод, роданид калия и роданид аммония?

 

837. Как получают и где используют цианамид кальция и карбамид? В каких реакциях образуется дициан и почему его называют псевдогалогеном?

 

838. Опишите электронное и геометрическое строение молекул CF₄, CCl_4, CBr₄ и CI₄, получение и применение этих соединений. Проведите сравнение строения и свойств CCl₄ и CОCl₂.

 

839. Какие соединения называются фреонами и чем обусловлено их широкое применение? Почему фреоны считаются наиболее опасными соединениями для существования озонового слоя в атмосфере?

 

840. Напишите уравнения и укажите условия реакций для осуществления следующих превращений:

 

1) C ® CO₂ ® CaCO₃ ® Ca(HCO₃)₂ ® CaCO₃ ® CO₂ ® CO ® CH₃OH

 

2) C ® CO₂ ® (NH₄)₂CO₃ ® NH₄HCO₃ ® NH₃ ® HCN ® KCN ® KSCN

 

КРЕМНИЙ И ЕГО СОЕДИНЕНИЯ

 

Строение атома и химические свойства кремния. Диоксид кремния: его свойства и применение для получения кремнийсодержащих соединений. Кремниевые кислоты, силикаты натрия и калия. Природные силикаты и алюмосиликаты. Стекло, керамика, фарфор. Кремнийорганические соединения. Цепочки превращений

 

841. Опишите строение атомов кремния и объясните: 1) почему этот элемент образует соединения в степенях окисления +2, +4 и –4 и приведите примеры таких соединений; 2) почему кремний образует соединения с координационными числами 4 и 6 и приведите примеры таких соединений.

842. Сравните строение атомов кремния и углерода. Объясните, почему энергия связей Si–H (318 кДж/моль) в силане SiH₄ ниже, чем связей C–H
(414 кДж/моль) в метане CH₄, а энергия связей Si–O (451 кДж/моль) в SiO₂ выше, чем C–O (355 кДж/моль) в CO₂?

 

843. Какой тип кристаллической решётки соответствует структуре кремния? Опишите физические и химические свойства кремния в сравнении со свойствами углерода (алмаза). Вычислите массу кремния, при взаимодействии которой с раствором щёлочи образуется 50 л водорода (20 ºC, 98,6 кПа).

 

844. Почему кремний взаимодействует с растворами щелочей, но не взаимодействует с кислотами? Напишите уравнения реакций кремния, хлора, серы и фосфора с раствором KOH. В чём их сходство и различие?

 

845. В 40%-й раствор NaOH (r = 1,40) объёмом 200 мл внесли 7,0 г кремния, который полностью провзаимодействовал со щёлочью. Какой объём (н.у.) водорода выделился? Чему равны массовые доли NaOH и Na₂SiO₃ в растворе после реакции?

 

846. Почему кремний, не взаимодействующий с азотной кислотой, взаимодействует со смесью HNO₃ и HF? Напишите уравнение реакции. Какова роль HF в этой смеси? Сходны ли по химизму взаимодействия с веществами смесь HNO₃ + HF и царская водка?

 

847. Какие соединения образует кремний с металлами и водородом и какими свойствами они обладают? Напишите уравнения реакций для осуществления следующих превращений:

 

Si ® Mg₂S ® SiH₄ ® SiO₂ ® Si

 

Объяснить механизм образования химических связей в молекуле силана.

 

848. Кремний образует с водородом четыре соединения: два газообразных и два жидких. Массовая доля водорода в них составляет 12,5 %, 9,7 %, 8,7 % и 8,2 %, а плотность газов и паров жидких соединений по воздуху равна 1,10; 2,14; 3,17 и 4,21, соответственно. Установите формулы этих соединений.

 

849. Вычислите энтальпию реакции сгорания силана, сравните с энтальпией реакции горения метана и объясните причину их различия.

 

850. При сгорании газовой смеси силана и оксида углерода (II) образуется некоторый газ и 12 г твёрдого продукта. При пропускании полученного газа через раствор Ca(OH)₂ образуется 20 г осадка. Определите объём исходной газовой смеси и объёмные доли SiH₄ и CO в ней.

 

851. Как называются и чем отличаются три кристаллические модификации SiO₂ и какая из них широко распространена в природе? Что представляют собой песок, горный хрусталь, топаз, аметист, агат, яшма?

 

852. Диоксид кремния в виде кварцевого песка является исходным веществом для получения кремния и многих его соединений. Написать уравнения реакций, соответствующих общей схеме применения диоксида кремния:

 

 

853. Вычислите массы реагентов, необходимые для получения 70 кг кремния при восстановлении SiO₂ магнием и коксом. Чем отличается кремний, получаемый при восстановлении этими восстановителя?

 

854. Вычислите массу кальция, которая необходимо для получения из 30 кг SiO₂: а) кремния; б) силицида кальция. Вычислите объём силана, который может выделиться при обработке соляной кислотой полученного силицида кальция

 

855. Вычислите массу углерода (кокса), которая необходима для получения из 30 кг SiO₂: а) кремния; б) карборунда. Чем объясняется большая твёрдость карборунда, где он применяется?

 

856. Какие массы кремнезёма (98 % SiO₂) и кокса (96 % C), потребуются (теоретически) для получения 800 кг карборунда?

 

857. Как получают из SiO₂ тетрахлорид и тетрафторид кремния и как протекает их гидролиз? Объясните причину образования кремнефтористоводородной кислоты при гидролизе SiF₄ и опишите её свойства.

 

858. Как получают из SiO₂ тетрахлорид и тетрафторид кремния, и как протекает их гидролиз? Вычислите массу метакремниевой кислоты, образующейся при гидролизе 8,5 кг SiCl₄.

 

859. Какая масса песка (98 % SiO₂) и какой объём 40%-й HF (r = 1,129) потребуются (теоретически) для получения 112 л (н.у.) газообразного тетрафторида кремния?

860. Жидкий тетрахлорид кремния хранят в герметичной посуде. Почему при её открывании появляется белый туман и резкий запах? Почему плотность тумана увеличивается, если рядом открыта колба с концентрированным раствором аммиака? Напишите уравнения реакций.

 

861. С какой целью в большом количестве получают гексафторосиликат натрия? Какие вещества требуются для получения этого продукта? Напишите уравнения реакций, которые проводятся при получении Na₂SiF₆ из песка и флюорита. Вычислите массы песка (98 % SiO₂) и флюорита (94 % CaF₂), необходимые для получения одной тонны гексафторосиликата натрия.

 

862. Какие соединения кремния называются растворимым стеклом и жидким стеклом, как их получают и где их используют?

 

863. Напишите уравнения и укажите условия получения силиката натрия взаимодействием: а) кремния с NaOH; б) SiO₂ с NaOH; в) SiO₂ с Na₂CO₃; г) SiO₂ с Na₂SO₄. Какие из этих реакций используются для получения силиката натрия?

 

864. Вычислите массы песка (96 % SiO₂) и соды (98 % Na₂CO₃), необходимые для получения 200 кг силиката натрия.

 

865. При сплавлении 75 г смеси кремнезёма и поташа масса смеси уменьшилась до 64 г. Определите массовые доли SiO₂ и K₂CO₃ в исходной смеси.

 

866. При сплавлении 50 кг оксида кремния (IV) с гидроксидом калия образовалось 77 кг силиката калия. Вычислите массу щёлочи, которая была взята для сплавления, и массу SiO₂, которая не вступила в реакцию.

 

867. Водный раствор силиката натрия раньше использовали в качестве клея, но при его хранении в открытом виде раствор становился сначала мутным, а потом затвердевал и терял клеящие свойства. Чем объясняется это явление?

 

868. В водном растворе CO₂ вытесняет оксид кремния (IV) из Na₂SiO₃, а в расплаве SiO₂ вытесняет оксид углерода (IV) из Na₂CO₃. Напишите уравнения реакций и объясните причину их противоположного направления протекания.

 

869. Напишите уравнения гидролиза силиката натрия. Как изменяется степень его гидролиза при добавлении к раствору: а) соляной кислоты; б) гидроксида натрия; в) хлорида аммония?

 

870. Напишите формулы кремниевых кислот и объясните, чем эти кислоты отличаются от других кислот. Каким образом из кремниевых кислот получают силикагель, каковы его состав, структура и применение?

 

871. Напишите формулы природных силикатов альбита Na₂Al₂Si₆O₁₆, ортоклаза K₂Al₂Si₆O₁₆, асбеста CaMg₃Si₄O₁₂ и слюды H₄K₂Al₆Si₆O₂₄ в виде соединений оксидов. Вычислите массовые доли оксидов в асбесте.

 

872. Вычислите массу каолина (глины), которая образуется при выветривании одной тонны ортоклаза.

873. Массовые доли оксидов в каолине (белой глине) таковы: SiO₂ – 46,6 %, Al₂O₃ – 39,48 %, H₂O – 13,92 %. Выведите формулу каолина и запишите её в виде соединения элементов и в виде соединения оксидов.

 

874. Напишите уравнения реакций получения оконного стекла: а) из песка, известняка и соды; б) из песка, известняка, сульфата натрия и угля. Вычислие массы песка (98 % SiO₂), известняка (96 % CaCO₃) и соды (95 % Na₂CO₃), которые необходимы для получения одной тонны стекла.

 

875. Определите состав обычного (оконного) стекла: вычислите массовые доли оксидов (SiO₂, CaO, Na₂O) и элементов в нём. Чем отличаются от оконного стекла по составу и свойствам кварцевое и хрустальное стекло?

 

876. Чем отличается хрусталь от других стёкол? Какие массы поташа, оксида свинца (II) и SiO₂ потребуются для получения 100 кг хрусталя, если его состав выражается формулой K₂Ož3PbOž6SiO₂?

 

877. Какие вещества, материалы и изделия называются керамикой и фарфором и для чего они применяются? Напишите уравнение реакции, которая протекает при изготовлении керамических изделий из глины.

 

878. Опишите состав, получение и применение цемента. Какие физико-химические процессы обуславливают затвердение цемента при его употреблении в качестве вяжущего материала?

 

879. Приведите примеры кремнийорганических соединений. Чем отличаются кремнийорганические соединения от обычных, каково их применение?

 

880. Напишите уравнения реакций для осуществления превращений:

 

а) SiO₂ ® Si ® Ca₂Si ® SiH₄ ® SiO₂ ® Na₂SiO₃ ® H₂SiO₃ ® SiO₂ ® Si

 

б) SiO₂ ® Са₂S ® SiH₄ ® H₂SiF₆ ® Na₂SiF₆ ® CaSiF₆ ® SiF₄

 

ГЕРМАНИЙ, ОЛОВО, СВИНЕЦ

 

Германий, олово и свинец в природе. Строение атомов. Аллотропические модификации простых веществ. Взаимодействие с кислотами, щелочами, водой, кислородом. Основно-кислотные и окислительно-восстановительные свойства оксидов и гидроксидов. Наиболее распространённые соли олова и свинца: получение, растворимость, гидролиз, окислительно-восстановительные свойства. Цепочки превращений.

 

881. Природный германий состоит из пяти изотопов с массовыми числами
70 (20,5%), 72 (27,4 %), 73 (7,7 %), 74 (36,7 %), 76 (7,7 %); олово – из десяти изотопов с массовыми числами 112 (0,9 %), 114 (0,7 %), 115 (0,3 %), 116 (14,2 %),
117 (7,6 %), 118 (24,0 %), 119 (8,6 %), 120 (33,0 %), 122 (4,7 %), 124 (6,0 %); свинец – из четырёх изотопов: 204 (1,5 %), 206 (23,6 %), 207 (22,6 %) и 208 (52,3 %). Вычислите атомные массы германия, олова и свинца.

 

882. Опишите нахождение германия, олова и свинца в природе (кларки, изотопы, минералы), историю их открытия и роль германия в утверждении Периодического закона. Вычислите массовые доли олова и свинца в их наиболее распространённых минералах – касситерите и галените.

 

883. Для германия приведите значения атомного радиуса, ионизационного потенциала, сродства к электрону и электроотрицательности; опишите строение и свойства простого вещества, формулы его оксидов, гидроксидов, солей. Сделайте вывод о химической природе этого элемента.

 

884. В каких аллотропных модификациях существуют германий, олово и свинец? Какое явление называется «оловянной чумой», и какие средства используются для предупреждения этой «болезни»?

 

885. Опишите заполнение валентных орбиталей электронами в атоме олова и в ионах Sn²⁺ и Sn⁴⁺. Объясните окислительно-восстановительные свойства олова и его соединений, приведите примеры соответствующих реакций.

 

886. Какое сходство и различие наблюдается в строении и характеристиках атомов кремния и свинца и как это отражается на свойствах свинца? Объясните, почему соединения свинца (IV) – сильные окислители. Приведите уравнения реакций, в которых PbO₂ – окислитель.

 

887. Опишите получение германия из золы после сжигания каменного угля, олова из касситерита, свинца из галенита. Опишите процессы очистки от примесей германия методом зонной плавки, олова электролизом.

 

888. Свинец очищают от примесей мышьяка, сурьмы и олова методом окислительного рафинирования. Для этого его обрабатывают расплавленной смесью щёлочи (NaOH) и селитры (NaNO₃). В результате каких химических реакций происходит очистка свинца от указанных примесей?

 

889. Примерами реакций с азотной кислотой покажите увеличение металлических свойств в ряду углерод – кремний – германий – олово – свинец.

 

890. Опишите взаимодействие олова и свинца с разбавленной и концентрированной HNO₃. В каком случае продуктом реакции является нерастворимое вещество и чему равна его масса, если масса вступившего в реакцию металла равна 59,35 г? Почему результат расчёта является приблизительным?

 

891. Лучшим «растворителем» для свинца считается разбавленная азотная кислота. Напишите уравнение соответствующей реакции. Объясните, почему свинец с концентрированной HNO₃ не взаимодействует.

 

892. Почему свинец, стоящий в ряду напряжений до водорода, не взаимодействует с соляной, бромоводородной, йодоводородной и разбавленной серной кислотами и почему он взаимодействует с концентрированной (более 80 %) серной кислотой? Напишите уравнение реакции и структурную формулу образующегося соединения свинца.

893. Германий взаимодействует с растворами едких щелочей в присутствии окислителей с образованием оксогерманатов (IV), а олово – с образованием гексагидроксостаннатов (II) – в отсутствии окислителей и гексагидроксостаннатов (IV) – в присутствии окислителей. Напишите уравнения реакций и объясните, почему координационное число олова в обоих образующихся комплексах равно шести.

 

894. Опишите взаимодействие олова и свинца с водой в присутствии кислорода и СО₂, со щелочами (растворами и расплавами) и с кислотами. Приведите уравнения реакций.

 

895. При каких условиях германий, олово и свинец взаимодействуют с кислородом и какие оксиды при этом образуются? Какие из них относятся к кислотным, а какие – к амфотерным? Имеются ли среди них оснóвные оксиды? Какое практическое значение имеют оксиды олова?

 

896. Какое практическое значение имеют оксиды свинца PbO, PbO₂, Pb₂O₃, Pb₃O₄ и как их получают? К какому классу соединений относятся Pb₂O₃ и Pb₃O₄? Как в технике называют PbO, PbO₂ и Pb₃O₄?

 

897. Напишите уравнения реакций получения оксида свинца (IV):

 

1) PbO + Ca(ClO)2 =	3) Pb(CH3COO)2 + NaClO + NaOH =
2) PbO + O3 =	4) Pb(CH3COO)2+ Cl2 + KOH =

 

898. Напишите уравнения реакций, в которых оксида свинца (IV) является окислителем:

 

1) PbO2 + NaCl + H2SO4 =	3) PbO2 + NaCr O2 + NaOH =
2) PbO2 + KI + H2SO4 =	4) PbO2 + SO2 =

 

899. При действии разбавленной HNO₃ на Pb₂O₃ и на Pb₃O₄ образуется в обоих случаях PbO₂. Напишите уравнения реакций. Какие выводы можно сделать на основании этого относительно состава Pb₂O₃ и Pb₃O₄?

 

900. Напишите уравнения реакций, в которых свинцовый сурик является окислителем:

 

1) Pb3O4 + HCl(конц) =	3) Pb3O4 + Mn(NO3)2 + HNO3 =
2) Pb3O4 + KI + H2SO4 =	4) Pb3O4 + KСrO2 + KOH =

 

901. Какие из гидроксидов германия, олова и свинца в степенях окисления +2 и +4 относятся к кислотам, а какие – к амфотерным основаниям? Имеются ли среди них неамфотерные основания? Покажите уравнениями реакций амфотерные свойства Sn(OH)₂ и Pb(OH)₂.

 

902. Напишите уравнения реакций получения и гидролиза хлоридов олова и объясните, почему один из них относят к солям, а другой – к галогенангидридам. Почему при приготовлении водных растворов хлоридов олова к воде обязательно добавляется соляная кислота?

903. Вторичное олово извлекают из отработавших оловосодержащих изделий, использованных консервных банок и из сплавов по следующей технологии: их обрабатывают хлором, полученное вещество подвергают гидролизу и образовавшийся осадок прокаливают в токе водорода. Напишите уравнения соответствующих реакций.

 

904. Напишите уравнения реакций, иллюстрирующих восстановительные свойства хлорида олова(II):