Свойства Р-элементов и их соединений

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
НИЖЕГОРОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
им. Р.Е. АЛЕКСЕЕВА
ДЗЕРЖИНСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ (ФИЛИАЛ)
Кафедра «ХИМИЯ»
СВОЙСТВА P-ЭЛЕМЕНТОВ
И ИХ СОЕДИНЕНИЙ
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
для студентов специальностей 240301, 240401, 240403, 240701, 280202, 260602
всех форм обучения
В трех частях
Часть 2
P-элементы V группы
Нижний Новгород 2011
Составители: Л.Г. Лазарева, В.Ф. Макаров
УДК 541
Свойства Р-элементов и их соединений: метод. указания для студентов
специальностей 240301, 240401, 240403, 240701, 280202, 260602 всех форм
обучения. В 3 ч. Ч. 2. Р-элементы V группы /НГТУ им. Р.Е. Алексеева; сост.:
Л.Г. Лазарева, В.Ф. Макаров.- Н. Новгород, 2011. - 18 с.
Методические указания содержат задачи для самостоятельного решения,
рекомендации к выполнению лабораторных работ, а также примеры тестовых и
варианты домашних заданий .
.
Редактор В.И. Бондарь
Подписано в печать . . 2011. Формат 60х841/16. Бумага газетная.
Печать офсетная. Усл. печ.л. 1,1. Уч.-изд.л. 0,7 . Тираж 300 экз. Заказ
.
Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева.
Типография НГТУ имени Р.Е. Алексеева. 603950, Н. Новгород, ул. Минина, 24.
©Нижегородский государственный
технический университет
2
I. Вопросы и задачи
1. Азот. Опишите электронное строение молекулы азота с позиций методов ВС
и МО. Причины инертности азота. Физические и химические свойства. Нахождение в природе. Лабораторный и технический способы получения азота.
2. Аммиак, структура молекул. Физические и химические свойства. Лабораторные и технические способы получения. Применение. Жидкий аммиак как
ионизирующий растворитель.
3. Реакции, характерные для аммиака. Образование и структура иона аммония.
Соли аммония, их свойства.
4. Амиды, амиды, нитриды металлов. Их строение, свойства и получение.
5. Гидроксиламин, гидразин. Их получение и свойства.
6. Азотистоводородная кислота и азиды. Их свойства, получение и применение.
7. Галиды азота. Тип химической связи в молекулах. Свойства и получение галидов. Гидролиз галидов.
8. Общая характеристика оксидов азота.
9. Азотистая кислота. Строение её молекул, свойства и получение. Нитриты.
Производные нитрозила.
10.Диоксид азота. Структура его молекул. Димеризация. Свойства, получение и
применение диоксида азота.
11.Азотная кислота. Структура молекул. Лабораторные и технические способы
получения азотной кислоты.
12.Физические и химические свойства азотной кислоты. Её взаимодействие с
металлами, неметаллами и сложными веществами. Царская водка.
13.Соли азотной кислоты – нитраты. Термическая диссоциация нитратов. Их
окислительные свойства.
14.Фосфор. Нахождение в природе, получение и применение фосфора. Структура газообразных молекул фосфора. Аллотропия фосфора.
15.Фосфиды металлов. Их получение и свойства. Фосфин и дифосфин. Структура их молекул и свойства. Ион фосфония. Его образование и структура.
Соли фосфония.
16.Какие соединения образует фосфор с водородом? Укажите способы их получения. Сравнить их свойства со свойствами аналогичных соединений азота.
17.Галогениды и оксогалогениды фосфора. Строение молекул, получение и
свойства.
18.Фосфорноватистая и фосфорноватая кислоты и их соли.
19.Оксид фосфора (III). Структура его молекул и кристаллов. Их свойства.
Фосфористая кислота, её свойства, получение и применение. Галиды фосфора (III).
20.Оксиды фосфора (V). Структура его молекул и кристаллов, физические и
химические свойства, получение и применение.
21.Получение, строение и свойства фосфорных кислот.
3
22.Соли фосфорных кислот. Их строение и свойства. Фосфорные удобрения.
23.Напишите химические формулы следующих веществ (или укажите состав
смесей): аммофосa, аммоналa, преципитатa, фосфорной соли, нашатыря, надазотной кислоты. Где они находят применение?
24.Свободный фосфор образует легковоспламеняющиеся смеси со многими
веществами-окислителями (KClO3, KMnO4, Br2, HNO3(конц) и др.). Чем это
обусловлено?
25.Какие вещества могут получиться при пропускании через раствор аммиака
следующих газов: CO2, NO2, NO, SO2?
26.Чем обусловлена способность N2O поддерживать горение? Дать термодинамическое обоснование.
27.Напишите уравнение самоионизации жидкого аммиака. Какие соединения в
нем играют роль кислоты, основания? Приведите примеры.
28.Почему молекула NO2 димеризуется, а для SO2 подобный процесс не характерен? Напишите реакции получения NO2 из: а) нитрита, б) нитрата, в) азотной кислоты.
29.Как определить, какая из кислот: азотная, азотистая или азотистоводородная
- находятся в данном растворе?
30.Какие реакции можно использовать для качественного обнаружения в растворе мета-, орто-, пиро- фосфат-ионов? Напишите уравнения реакций.
31.Какие меры предосторожности следует соблюдать при работе с фосфором?
Почему посуду, в которой проводились опыты с фосфором, рекомендуют
обрабатывать раствором медного купороса? Напишите уравнение протекающей реакции.
32.Приведите примеры основных, кислотных, амфотерных нитридов. Покажите
их отношение к воде. Нитриды каких элементов отличаются собой жаростойкостью и химической стойкостью? На чем основано и для чего проводится азотирование металлов и сплавов?
33.Составьте уравнения реакций термического разложения NH4Cl, (NH4)2CO3,
NH4H2PO4 и (NH4)2Cr2O7. Сравните с уравнениями разложения NH4NO2 и
NH4NO3. Какие из этих реакций протекают обратимо, какие практически необратимо?
34.Как влияет концентрация азотной кислоты на характер продуктов ее восстановления железом? Какие продукты восстановления азотной кислоты наиболее вероятны, если железо взаимодействует с кислотой следующей плотности и массовой доли: 1) 1,06 г/мл, (11%); 2) 1,18 г/мл, (30%); 3) 1,4 г/мл,
(67%)?
35.К раствору Са(ОН)2 (гашеной извести) прибавьте по каплям раствор фосфорной кислоты при перемешивании. Объясните помутнение раствора
вследствие образования осадка и его последующее растворение при избытке
фосфорной кислоты. Составьте уравнения реакций.
36.Постройте энергетическую диаграмму молекулярных орбиталей для молекулы азота.
37.Опишите электронное строение молекулы N2 с позиций методов ВС и МО.
4
38.Можно ли в качестве осушителей газообразного аммиака применять H2SO4
или P2O5? Ответ мотивируйте.
39.Напишите уравнения реакций термического разложения следующих солей:
(NH4)2CO3, NH4NO3, (NH4)2SO4, NH4Cl, (NH4)2HPO4, (NH4)H2PO4,
(NH4)2Cr2O7, NH4NO2.
40.Опишите электронное строение молекулы NO по методу МО. Может ли NO
образовывать димеры?
41.Какова термическая устойчивость нитратов и нитритов? Что происходит при
нагревании следующих солей: NaNO2, Pb(NO2)2, NH4NO2, NaNO3, Pb(NO3)2,
AgNO3, NH4NO3?
42.Как получить ортофосфорную кислоту, исходя: а) из свободного фосфора,
б)из ортофосфата кальция? Какая масса ортофосфата кальция потребуется
для получения 250 г H3PO4?
43.Действием каких веществ на: а) азот, б) соль аммония, в) азотную кислоту,
г)нитрид алюминия - можно получать аммиак? Напишите уравнения реакций.
44.Действием избытка каких веществ можно разделить ионы Sb3+ и Bi3+ при их
совместном присутствии в растворе?
45.Какие вещества получаются при пропускании воздуха над раскаленным
кальцием? Что произойдет, если к полученным веществам прибавить воду?
46.Какие частицы существуют в водном растворе аммиака? Какое равновесие
между ними устанавливается и как можно сместить его?
47.Напишите уравнения реакций термического разложения следующих солей
аммония: а) карбоната, б) нитрата, в) нитрита, г) сульфата, д) хлорида, е)
гидрофосфата, ж) дигидрофосфата, з) дихромата. Как влияет природа аниона
на характер термического разложения?
48.Имеется смесь хлорида калия и хлорида аммония. Как отделить эти соли
друг от друга?
49.Что такое аммиакаты? Как они получаются? Приведите примеры. Какова
природа связи между ионами металла и молекулами аммиака в аммиакатах?
50.Какие вещества можно использовать в качестве осушителя для получения
сухого газообразного аммиака? Можно ли для этих целей применять а) серную кислоту, б) хлорид кальция, в) оксид фосфора?
51.Какие оксиды азота взаимодействуют с водой и раствором щелочи? Напишите уравнения реакций.
52.Чем существенно отличается действие разбавленной азотной кислоты на металлы о действия соляной и разбавленной серной кислот?
53.Как можно получить оксид азота (V), имея следующие вещества: фосфат
кальция, диоксид кремния и азотную кислоту? Составьте уравнения реакций.
54.Что происходит с азотной кислотой при нагревании? Составьте уравнения
реакций окисления йода, серы, фосфора концентрированной азотной кислотой.
5
55.Смесь нитратов натрия и цинка прокалили. Как разделить вещества, полученные после прокаливания?
56.Напишите уравнения реакций термического разложения нитратов: а) натрия,
б) калия, в) аммония, г) свинца, д) меди, е) серебра, ж) ртути, з) висмута.
57.Сравните свойства соляной, азотной и серной кислот.
58.Составьте ионные и молекулярные уравнения реакций окисления царской
водкой: а) ртути, б) золота, в) платины, имея в виду, что в результате реакции образуются комплексные ионы [HgCl4]2-, [AuCl4]-, [PtCl6]2-.
59.Как можно получить фосфорную кислоту, имея в качестве исходного вещества свободный фосфор?
60.Составьте уравнения реакций гидролиза NaH2PO4, Na2HPO4, Na3PO4. Объясните, почему характер среды в растворе этих солей различен. Чем отличается гидролиз фосфатов натрия и аммония?
61.Обработка As2O3 цинком в кислотной среде приводит к образованию арсина.
Этот газ можно поджечь на воздухе, но можно пропустить через раскаленную кварцевую трубку, где в холодной зоне образуется «черное зеркало»
(что это такое?), которое исчезает при смачивании его раствором NaClO. Если же арсин барботировать через раствор нитрата серебра (I), то осаждается
благородный металл. Составьте уравнения всех реакций.
62.На примере соединений PCl3 и BiCl3 сравните следующие свойства ЭIII: а)
взаимодействие с водой (назовите продукты, укажите среду конечного раствора); б) переход ЭIII → ЭV (укажите условия проведения реакций и их
уравнения, назовите продукты и охарактеризуйте окислительновосстановительную устойчивость соединений ЭV); в) переход ЭV → ЭIII
(приведите примеры).
63.Азидоводород можно получить по реакции:
N2H4 · H2O + HNO2 = HN3 + 3H2O.
Реагенты сначала синтезируют по схемам:
1) N2 → NH3 → N2H4 → N2H4 · H2O → NH4Cl;
2) N2 → NH3 → NO → NO2 → KNO2 → HNO2 .
Составьте суммарные уравнения синтеза реагентов, затем суммарное уравнение синтеза HN3.
64.Составьте уравнения термического разложения следующих солей аммония:
карбоната, хлорида, сульфата, дихромата, гидросульфида.
65.Приведите названия (номенклатурные, а также, если есть, тривиальные) следующих веществ: K2(PHO3); Na(PH2O2); Na3PS4; Na2H2P2O7; Ca5(PO4)3F;
(PCl4)[PCl6]; (PCl4)[PCl4F2]; P(Br)Cl(O)F; (NO2)[PF6]; PCl4F, (PCl4+)F−; P4S3I2;
CaHPO4 · 2H2O.
66.По правилу Полинга предскажите силу кислот H(PH2O2), H2(PHO3), H3PO4,
H4P2IVO6, H4P2O7, H2PO3F в водном растворе. Составьте уравнения протолитических реакций. Назовите все кислоты.
67.Рассчитайте рН 0,1М растворов: а) ортофосфата натрия, б) дигидрофосфата
натрия.
6
68.К раствору, содержащему ортофосфорную кислоту количеством 2 моль,
прибавили раствор, содержащий гидроксид калия количеством 3 моль. Воду
выпарили. Каков состав выпавших кристаллов?
69.Какой объем аммиака необходим для получения 200 г 63%-ного раствора
азотной кислоты, если выход составляет 85% от теоретического?
70.Оксид фосфора (V), образовавшийся при сжигании 12,4 г фосфора, растворили в 100 мл 13,9%-ного раствора гидроксида натрия (ρ=1,15 г/мл). Определите массу образовавшейся в растворе соли.
71.Имеется раствор, содержащий серную и азотную кислоты. При добавлении к
образцу этого раствора массой 40 г избытка хлорида бария получили осадок
массой 9,32 г. Для нейтрализации оставшегося раствора потребовался раствор объемом 14 мл с массовой долей гидроксида натрия 18% и плотностью
1,2 г/мл. Чему равны массовые доли кислот в исходном растворе?
72.Вычислите, как изменится рН раствора, если 1М раствор аммиака вдвое разбавить водой.
73.Вычислите рН 2,14%-ного раствора хлорида аммония (ρ=1 г/мл).
74.При нагревании смеси нитрата натрия и нитрата серебра образовалась газовая смесь, плотность которой по воздуху равна 1,297. Установите состав исходной смеси в процентах по массе.
75.При температуре 250°С константа равновесия реакции диссоциации хлорида
фосфора (V) на хлорид фосфора (III) и хлор равна4,2·10-2 моль/л. Рассчитайте степень термической диссоциации пентахлорида фосфора и молярную
массу смеси, образующейся в замкнутом сосуде объемом 0,5 л при заданной
температуре из 1,5 г пентахлорида фосфора.
76.Для полного восстановления 200 мл смеси оксида азота (I) и оксида азота
(IV) до азота было использовано 300 мл водорода. После окончания реакции,
конденсации паров в жидкость, объемом которой можно пренебречь, и приведения смеси к начальным условиям, общий объем смеси составил 225 мл.
Определите объемную долю оксида азота (I) в исходной смеси.
77.К 250 мл раствора с массовой долей хлорида аммония 24% (ρ=1,07г/мл) прибавили 224 г раствора с массовой долей гидроксида натрия 25%. Раствор
прокипятили до полного удаления аммиака, при этом испарилось также
71,1г воды. Вычислите массовые доли оставшихся веществ в растворе.
78.При электролизе 9,17%-ного раствора нитрата калия массой 872 г на аноде
выделилось 61 л кислорода (21°С, Р=80,11 кПа). Вычислите массовую долю
нитрата калия в растворе после проведения электролиза.
79.К 16 г технического КОН, содержащего 12,5% примесей, добавили 20 мл
раствора азотной кислоты (ρ=1,40 г/мл) с массовой долей азотной кислоты
67%. Определите количество полученной соли и ее массовую долю в растворе.
80.Какого состава образуется соль, если в 250 мл 25% раствора гидроксида натрия (ρ=1,25 г/мл) будет растворен весь оксид фосфора(V), получившийся
при окислении 6,2г фосфора?
7
81.В растворе объемом 5 л находилось 6 моль PCl5. При некоторой температуре
Кс реакции PCl5(г) → PCl3(г) + Cl2(г) составляет 0,04 моль/л. Рассчитайте равновесные концентрации и плотность по водороду образующейся смеси.
82.Рассчитайте рН 0,1М азида натрия при 22°С.
83.Рассчитайте рН раствора, в 5 л которого содержится 20 г хлорида аммония.
84.Для определения содержания (мг/л) нитрит-ионов в водной вытяжке отобрана проба 20 мл. На взаимодействие с ней израсходовано 8,3 мл 0,004М раствора дихромата калия. Рассчитайте объем 0,02М раствора тиосульфата натрия, требующегося для связывания йода, выделенного таким же объемом
анализируемой воды при йодометрическом анализе. Рассчитайте концентрацию NO2¯ (мг/л).
85.Концентрация нитрит-ионов в растворе равна 0,1 моль/л. К некоторому объему этого раствора добавили 50 мл раствора брома с концентрацией 20 г/л.
Затем к полученному раствору добавляли по каплям 10%-ный раствор сульфита натрия до исчезновения желтой окраски, присущей брому. Всего добавили 5,15 мл раствора, ρ=1,09 г/мл. Вычислите объем исходного раствора,
содержащего нитрит-ионы.
86.Сколько 60%-ной ортофосфорной кислоты можно приготовить из 400 кг
фосфорита, содержащего 75% Ca3(PO4)2?
87.Сколько аммиачной селитры получается при нейтрализации 50 г 40% азотной кислоты аммиаком?
88.Вычислите рН 0,1 M. раствора NaNO2 и степень гидролиза соли.
89.Соединением 3,648 г магния с азотом получается 5,048 г нитрида магния.
Найти состав и формулу нитрида магния.
90.Аммиак, полученный из 100 г хлорида аммония, растворили в воде. До какого объема надо довести раствор, чтобы концентрация его стала однонормальной?
91.Вычислите рН 0,2 н. раствора азотистой кислоты Кд=5.10-4.
92.Определите титр и молярность раствора аммиака, если 20 мл его потребовалось для нейтрализации 16 мл соляной кислоты, титр которой равен 0,049.
93.Какой объем 2 н. раствора гидроксида калия потребуется для поглощения
23г диоксида азота?
94.При некоторой температуре плотность оксида азота (IV) по водороду равна
35. Сколько процентов NO2 и N2O4 содержится в смеси?
95.Напишите уравнения реакций получения ортофосфорной кислоты из фосфата (технический способ), фосфора, оксида фосфора (V), пентахлорида фосфора. Определите рН 1,96%-ного раствора H3PO4 (плотность 1 г/мл), принимая во внимание только первую ступень диссоциации.
96.Напишите уравнения реакций получения ортофосфорной кислоты из фосфата (технический способ), фосфора, оксида фосфора (V), пентахлорида фосфора. Определите рН 1,96%-ного раствора H3PO4 (плотность 1г/мл), принимая во внимание только первую ступень диссоциации.
97.Вычислите рН 0,1 н. раствора фосфорноватистой кислоты, константа диссоциации которой равна 9.10-2.
8
98.Определите молярность, нормальность и титр 20%-ного раствора ортофосфорной кислоты плотностью 1,08г/см3.
99.Какой объем фосфина, измеренного при н.у., можно окислить 150 мл 0,2 н.
раствора дихромата калия в кислой среде, если в результате реакции образуется фосфорная кислота?
100. Плотность по воздуху пара оксида фосфора равна 7,6. Содержание фосфора в этом оксиде 56,4%. Найдите молекулярную формулу оксида фосфора.
101. На нейтрализацию продуктов гидролиза трихлорида фосфора израсходовано 27,5 мл 1,025 н. раствора щелочи. Сколько было трихлорида фосфора?
102. Какой объем 1,125 н. раствора щелочи потребуется для нейтрализации
продуктов гидролиза 0,508 г пентахлорида фосфора?
103. Сколько литров арсина можно окислить 450 мл 0,1 н. раствора перманганата калия в кислой среде?
104. Какой объем 0,1 н. раствора перманганата калия потребуется для окисления в щелочной среде 5 г ортоарсенита натрия?
105. Сколько оксида мышьяка (III) может быть окислено в мышьяковую кислоты 20 мл 64%-ного раствора азотной кислоты плотностью 1,39 г/см3, если
азотная кислота восстанавливается до оксида азота (II)?
106. Раствор ортоарсената натрия был прибавлен к подкисленному раствору
иодида калия. На восстановление выделившегося йода было израсходовано
17,2 мл 0,21 н. раствора тиосульфата натрия. Сколько арсената натрия содержалось в растворе?
107. На окисление находящегося в растворе арсенита натрия израсходовано
23,5 мл 0,1 н. раствора йода. Сколько граммов арсенита натрия содержалось в растворе?
108. Найти процентное содержание оксида мышьяка (III) в растворе, если на
окисление 10 г этого раствора в слабощелочной среде пошло 20 мл 0,1 н.
раствора йода.
109. Определите степень диссоциации (по первой ступени) мышьяковистой кислоты в 0,001 н. растворе и рН раствора, если константа диссоциации равна
5,8.10-10.
110. Смешивают 51,04 г тетрагидрата нитрата кальция и 51,04 г сульфата аммония. Смесь нагревают, водяной пар конденсируют в ловушке, другой газ
собирают, сухой остаток взвешивают. Определите объем воды, объем (н.у.)
газа и массу (г) остатка.
111. Смешаны при 25°С равные объемы 0,1М раствора NaOH и 0,05М раствора
NH3 · H2O. Найдите молярную концентрацию (моль/л) всех частиц (кроме
H2O), а также pH конечного раствора.
112. Барботируют 0,1 моль аммиака в 1,5 л 0,1М раствора серной кислоты при
25°С. Определите значения молярной концентрации (моль/л) всех частиц
(кроме воды) в конечном растворе.
113. Получают монооксид азота действием азотной кислоты (разб.) на медь.
Определите объем (мл) 14,3% -ного раствора HNO3 (ρ = 1080 г/л), затраченного на реакцию, если получено 4,48 л (н.у.) газа.
9
114. Определите молярную концентрацию (моль/л) и массовую долю (в %) нитрита калия в растворе (ρ = 1002 г/л), если 75 мл этого раствора израсходовано на восстановление всего дихромата калия, содержащегося в 90 мл
0,1н. раствора (реакция протекает в кислотной среде). Подтвердите принципиальную возможность протекания этой реакции в стандартных условиях при 25°С.
115. В лаборатории диоксид азота получают нагреванием нитрата свинца (II).
Газообразные продукты реакции (NO2 и газ А) охлаждают, при этом диоксид азота конденсируется в бесцветную жидкость. При добавлении нескольких капель воды жидкость синеет, при избытке воды выделяется бесцветный газ, а раствор обесцвечивается. Составьте уравнения всех реакций. Определите, какой объем (л, н.у.) газа А получается из 24,84 г исходной соли, если потери составляют 13%.
116. Проводят термическое разложение 0,46 моль нитрата калия. После охлаждения сосуда получают твердое вещество А . Вещество А растворяют в воде, добавляют избыток хлорида аммония и смесь нагревают. Определите
объем (л, н.у.) образующегося при этом газа. Предложите также способ получения вещества А из подкисленного серной кислотой раствора нитрата
калия. Составьте уравнения всех реакций.
117. Газообразный белый фосфор Px сгорает в избытке дикислорода; объемное
отношение реагирующих веществ равно 1:5. Определите состав молекулы
белого фосфора.
118. Для получения белого фосфора P4 прокаливают в электропечи 1 т фосфоритной руды, содержащей 64,5% (масс.) ортофосфата кальция, в смеси с
избытком кварцевого песка и угля. Рассчитайте массу (кг) продукта, если
практический выход равен 85%.
119. Соединение PxHy содержит 6,11% (масс.) водорода. Плотность пара этого
соединения по аргону равна 1,652. Установите его истинную формулу.
120. Жидкий трибромид фосфора объемом 0,475 мл обработали водой и довели
объем раствора А до 500 мл. К нему добавили 50 мл 0,1М раствора нитрата
серебра (I). Осадок отфильтровали и высушили. Определите массу (г)
осадка и молярные концентрации (моль/л) веществ в растворе А.
121. К раствору нитрата серебра(I), находящемуся в двух колбах, добавляют
раствор: а) триоксогидрофосфата диводорода; б) ортофосфорной кислоты.
Составьте уравнения реакций. Для реакции (а) определите массу осадка,
если взято 100 мл 0,1М раствора указанного реактива и равное эквивалентное количество соли серебра.
122. В промышленности ортофосфорную кислоту получают из фосфоритной
руды (ортофосфат кальция и нерастворимые примеси), обрабатывая последнюю серной кислотой. Составьте уравнения реакции и определите, какой объем (л) 60%-ного раствора (ρ = 1426 г/л) продукта можно получить
из 800 кг руды с 25%-ной (по массе) примесью. Приведите уравнение реакции лабораторного способа получения той же кислоты, исходя из красного фосфора и концентрированной азотной кислоты.
10
123. Составьте уравнения реакций:
1) N2O5 + Cu →;
2) NaBiO3 + HNO3 →;
3) Р + KIO3 + KOH →;
4) NH3 + KMnO4 + H2SO4 →;
5) NH3 + Cu →;
6) N2H4 + KMnO4 + H2SO4 →;
7) NO2 + Ba(OH)2 →;
8) NO + KMnO4 + H2O →
9) Zn + NaNO2 + NaOH (сплавление)→;
10) Zn + NaNO2 + NaOH (раствор)→;
11) Cu2S + HNO3(конц) →;
12) H3PO2 + FeCl3 + HCl →;
13) H3PO2 + I2 + H2O →;
14) Sb2S3 + HNO3(конц) →;
15) NH4Cl + Cl2 →
16) Zn + KNO2 + KOH →;
17) NaNO2 + KMnO4 + H2SO4→;
18) H2S + HNO3 →;
19) S + HNO3 →;
20) NH2OH + HCl →;
21) KNO2 + K2Cr2O7 + H2SO4 →;
22) SO2 + HNO3 + H2O →;
23) Mg3N2 + H2O →;
24) KI + KNO2 + H2SO4 →;
25) ) NH3 + NaOCl →;
26) Na2S + NaNO2 + H2SO4 →;
27) NH2OH + KMnO4 + H2SO4 →;
28) HCl(конц) + HNO3(конц) →;
29) NH3 + Na →;
30) Ca3P2 + HCl →;
31) PCl3 + H2O →;
32) P + Ba(OH)2 + H2O →;
33) Ca3P2 + H2O →;
34) PH3 + KMnO4 + H2SO4 →;
35) PCl3 + KClO3 + H2O →;
36) H3PO2 + AgNO3 + H2O →;
37) P2H4 + KMnO4 + H2SO4 →;
38) H3PO3 + KMnO4 →;
39) NaAsO2 + I2 + Na2CO3 →;
40) As2S3 + HNO3(конц) →;
41) AsH3 + KClO3 →;
42) KI + KBiO3 + H2O →;
43) Bi(NO3)3 + Br2 + KOH →;
11
44)
45)
46)
47)
48)
49)
50)
51)
52)
53)
54)
55)
56)
57)
58)
1.
2.
3.
4.
12
As2O3 + Zn + HCl →;
KI + Na3AsO4 + H2SO4 →;
MnSO4 + KBiO3 + H2SO4 →;
Bi(OH)3 + NaOH + Cl2 →;
Na3AsO3 + I2 + NaOH →;
H3SbO3 + K2Cr2O7 + HCl →;
FeSO4 + KBiO3 + KOH + H2O →;
As2O3 + HNO3 →;
AsH3 + KMnO4 + H2SO4 →;
Bi2O5 + H2O2 + H2SO4 →;
As2S3 + HNO3 + H2O →;
SO2 + KBiO3 + H2SO4 →;
Sb + HClO4 + H2SO4 →;
) H3AsO3 + NaOCl + NaOH →;
Bi2O5 + KNO2 + KOH →.
II. Примеры тестовых заданий
БИЛЕТ №1
Как изменяются металлические свойства простых веществ в ряду N-P-As-SbBi?
1) Не изменяются.
2) Уменьшаются, так как уменьшаются радиусы атомов.
3) Увеличиваются, так как увеличиваются радиусы атомов.
4) Увеличиваются от N к As и уменьшаются от As к Bi.
5) Увеличиваются, так как. уменьшаются радиусы атомов.
По своим окислительным свойствам азотистоводородная кислота NH3 напоминает азотную кислоту HNO3. Так, если при взаимодействии HNО3 на медь
образуется NO2, то какие продукты получатся при взаимодействии NH3 на
медь?
1) Cu(N3)2 + NH3 .
2) Cu(N3)2 + NH3 + H2 .
3) Cu(N3)2 + HN3 + NH3 .
4) Cu(N3)2 + N2H4 + NH3 .
5) Cu(N3)2 + NH3 + N2 .
Аммиак объемом 20 л (н.у.) растворили в воде массой 400 г. Определите
массовую долю аммиака в растворе.
1) 9%
2) 2,9%
3) 3,7%
4) 7%
5) 1%
Какие свойства не характерны для фосфина PH3?
1) ядовитость
2) слабые электронодонорные свойства
3) окислительные свойства
4) низкие температуры кипения и плавления
5) резкий запах
5. Расставьте коэффициенты в окислительно-восстановительной реакции
As2O3 + Zn + HCl → H3As + ZnCl2 + H2O
и определите сумму коэффициентов при исходных веществах.
1) 18
2) 17
3) 10
4) 19
5) 21
1.
2.
3.
4.
БИЛЕТ №2
Как изменяется реакционная способность аллотропных модификаций фосфора в ряду Рбелый - Ркрасный - Рчерный?
1) Уменьшается, так как происходит изменение типа кристаллической решетки.
2) Увеличивается, так как. происходит изменение типа кристаллической
решетки.
3) Остается постоянной, так как реакционная способность не зависит от аллотропной модификации фосфора.
4) Остается постоянной, так как электронная конфигурация остается постоянной.
5) Уменьшается так как красный и черный фосфор являются аналогами графита.
Как изменяются кислотные свойства гидроксидов элементов подгруппы
мышьяка As+3, Sb+3, Bi+3?
1) Ослабевают, так как уменьшаются металлические свойства.
2) Усиливаются, так как увеличиваются металлические свойства.
3) Ослабевают, так как увеличиваются металлические свойства.
4) Все соединения обладают одинаковыми кислотными свойствами.
5) Нет правильного ответа.
Какую гибридизацию атомных орбиталей имеет ион NN2¯ ?
1) sp3
2) sp2
3) sp
4) sp3d2
5) sp3d
Определите продукты реакции окисления аммиака кислородом при температуре 800°С и на платиновом катализаторе.
1) NO
2) NO2
3) N2O5
4) N2O3
13
5) N2
5. Вычислите, какая масса кальциевой селитры, используемой в качестве удобрения, может быть получена из гидроксида кальция массой 148 г, в которой
массовая доля посторонних примесей составляет8%.
1) 303г
2) 301,8г
3) 400г
4) 50г
5) 350г
1.
2.
3.
4.
5.
14
БИЛЕТ №3
Как изменяются значения температур кипения и плавления в ряду AsCl3 –
AsBr3 – AsI3, почему?
1) Уменьшаются, так как молекулы ассоциируют в полимерные цепи.
2) Увеличиваются, так как молекулы ассоциируют в полимерные цепи.
3) Мало изменяются.
4) Увеличиваются, так как молекулы диссоциируют на атомы.
5) Уменьшаются так как молекулы диссоциируют на атомы.
Какие свойства не характерны для гидрида висмута (III)?
1) в воде гидролизуется
2) сильно эндотермичен
3) сильный окислитель
4) газообразное вещество с резким запахом
5) крайне неустойчивое вещество
Какой оксид образуется при окислении фосфора в недостатке кислорода?
1) P2O3
2) P4O6
3) P4O10
4) P2O5
5) P3O6
Какую гибридизацию атомных орбиталей имеет ион PO43-?
1) sp3
2) sp2
3) sp
4) sp3d2
5) sp3d
На смесь меди и оксида меди (II) массой 75 г подействовали избытком концентрированной азотной кислоты. При этом образовался газ объемом 26,88 л
(н.у). Определите массовую долю оксида меди (II) в исходной смеси.
1) 49%
2) 48,8%
3) 51%
4) 51,2%
5) 100%
III. Лабораторная работа
АЗОТ
Равновесие в растворе аммиака
1. В три пробирки налейте 2-3 мл раствора аммиака и добавьте 1-2 капли фенолфталеина. Одну пробирку нагрейте, а в другую добавьте немного хлорида аммония. Сравните окраску с контрольной пробиркой. Добавьте в контрольную пробирку раствора щелочи. Объясните усиление запаха аммиака
и изменение окраски индикатора.
Термическое разложение хлорида аммония
2. В шарик стеклянной трубки (тугоплавкий) поместите немного хлорида аммония, в каждый конец трубки положите по кусочку смоченной красной
или синей лакмусовой бумажки. Укрепите трубку в штативе, нагревайте
шарик и наблюдайте за изменением цвета лакмусовой бумаги. Вследствие
разных скоростей диффузии и плотностей аммиака и хлороводорода происходит частичное разделение газов, что и обнаруживается индикаторными
бумажками. Как могут разлагаться соли аммония?
Образование соли аммония (выполнение под тягой)
3. Смочите дно и стенки стакана концентрированной соляной кислотой, остаток кислоты слейте. В фарфоровую чашку налейте немного концентрированного раствора аммиака и накройте её стаканом. Объясните наблюдаемое.
Восстановительные свойства аммиака
4. В пробирку налейте 1 мл бромной воды и добавьте концентрированный
раствор аммиака. Напишите уравнения реакций, учитывая, что аммиак
окисляется до свободного азота.
5. В пробирку с раствором перманганата калия добавьте концентрированного
раствора аммиака. Полученную смесь слегка подогрейте. Отметьте изменение цвета раствора. Составьте уравнения реакций.
Получение и свойства азотистой кислоты и нитритов
6. Растворите небольшое количество нитрита калия в 1-2 мл воды, раствор охладите снегом и осторожно по каплям прибавьте 2-3 капли концентрированной серной кислоты. Что наблюдается? Напишите уравнение реакции
получения азотистой кислоты и её диспропорционирования.
7. В две пробирки с растворами перманганата и дихромата калия добавьте
разбавленной серной кислоты и опустите несколько кристалликов нитрита
калия.
8. К подкисленному раствору иодида калия добавьте несколько капель крахмала и немного кристаллического нитрита калия. Что наблюдается? Сделайте вывод об устойчивости и окислительно-восстановительных свойствах
азотистой кислоты и нитритов. Выводы подтвердите значениями стандарт15
ных окислительно-восстановительных потенциалов. Как влияет рН среды на
эти свойства?
Свойства азотной кислоты и нитратов
9. Прокалите в пробирке нитрат калия до прекращения выделения газа. Проверьте тлеющей лучинкой, какой газ выделяется. После охлаждения пробирки растворите её содержимое в воде и докажите присутствие в растворе
нитрита калия соответствующими реакциями.
10. Прокалите в пробирке кристаллический нитрат меди Cu(NO3)2·3Н2О. Сначала наблюдается плавление соли, затем её обезвоживание и разложение,
Составьте уравнения реакции. По каким схемам может идти разложение
нитратов, от чего это зависит?
11. Испытайте действие разбавленной и концентрированной азотной кислоты
на медь, олово и алюминий. Сделайте вывод о взаимодействии азотной кислоты с металлами.
Получение ортофосфорной кислоты
12. (Выполнение под тягой.) В фарфоровую чашку помещают 1 г Ca3(PO4)2, 5-7
мл 60%-ной серной кислоты и смесь кипятят 5 минут. Дают отстояться
осадку, раствор с осадка сливают, разбавляют в два раза водой и оставляют
для последующих опытов.
Качественные реакции на ортофосфорную кислоту и ее соли
13. 0,1М раствор Na2HPO4 наливают по 1 мл в три пробирки. В одну пробирку
добавляют 5-7 капель молибденовой жидкости (раствор (NH4)2MoO4, HNO3)
и нагревают до осаждения (NH4)3РMoO12О40·6Н2О. В другую пробирку добавляют несколько капель 0,1М раствора нитрата серебра и нагревают раствор. Наблюдают осаждение ортофосфата серебра. В третью пробирку добавляют 1 мл магнезиальной смеси (раствор, содержащий MgCl2, NH3 и
NH4Cl) до осаждения MgNH4PO4. Отметьте цвета осадков.
Получение малорастворимых ортофосфатов
14. В пробирки наливают по 1 мл 0,1М растворов солей железа (II) и (III), алюминия, хрома (III), никеля (II), кобальта (II), марганца (II) и добавляют в каждую пробирку по 1 мл 0,1М раствора Na2HPO4. Наблюдают осаждение
средних ортофосфатов. Отметьте цвет осадков.
СУРЬМА И ВИСМУТ
Действие кислот на сурьму и висмут
15. Испытайте действие концентрированных и разбавленных соляной, серной и
азотной кислот на сурьму и висмут. Приведите значения стандартных электродных потенциалов и объясните протекание реакций.
16
Получение и свойства гидроксидов сурьмы (III) и висмута (III)
16. К растворам солей сурьмы и висмута добавьте 2 н. раствора щелочи. Полученные осадки разделите на две части, к одной прибавьте избыток щелочи,
к другой – 2н. раствор соляной кислоты.
Гидролиз сурьмы (III) и висмута (III)
17. К растворам солей сурьмы и висмута прибавьте воды до появления осадка
оксосолей. Как можно ослабить гидролиз? Проведите реакцию. Составьте
ионно-молекулярные уравнения реакций.
Сульфиды сурьмы (III) и висмута (III)
18. К растворам солей сурьмы и висмута прибавьте раствор Na2S. К образовавшимся осадкам сульфидов добавьте избыток Na2S. Что происходит? На раствор тиостибата натрия подействуйте избытком соляной кислоты.
Окисление сурьмы (III) и висмута (III)
19. К подкисленному раствору хлорида сурьмы прилейте раствор йода. Объясните исчезновение окраски.
20. В тигель поместите по 1 мл раствора нитрата висмута, концентрированного
раствора щелочи и бромной воды и нагрейте. Полученный осадок отфильтруйте, промойте дистиллированной водой и используйте в опыте 21.
Окислительные свойства висмутата натрия
21. В пробирку налейте 5 мл 2н. раствора азотной кислоты, 1 мл раствора сульфата марганца и добавьте немного висмутата калия. Объясните появление
розовой окраски, характерной для иона MnO4¯ .
Получение тетраиодовисмутата калия
22. В пробирку налейте раствора нитрата висмута, добавьте 0,1 н. раствора иодида калия. Выпадет черный осадок BiI3. К осадку прибавьте 30%-ного раствора иодида калия до растворения осадка. К полученному раствору добавьте воды до получения оранжевого осадка иодида висмутила, образующегося
за счет разрушения комплексного иона и гидролиза.
КОНТРОЛЬНЫЙ ОПЫТ
23. Получите у преподавателя сухую соль и растворите ее в небольшом количестве воды, хорошо перемешав стеклянной палочкой. Раствор разлить в три
чистые пробирки и известными вам характерными реакциями открытия установите присутствие или отсутствие ионов: NH4+ - в первой пробирке,
NO2¯ - во второй, NO3¯ - в третьей. Запишите уравнения реакций и наблюдаемые явления, на основании которых в каждом случае делается вывод о
наличии или отсутствии того или иного иона. По окончании анализа определить, какая соль была дана: а) соль аммония; б) нитрит; в) нитрат?
17
Вар.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
18
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
4. Варианты заданий
№ задания
Вар.
№ задания
23 67 123(1) 16 16 39 85 123(36)
24 68 123(2) 17 17 51 86 123(39)
28 69 123(4) 18 18 47 87 123(40)
26 70 123(6) 19 19 54 88 123(42)
30 71 123(8) 20 20 56 89 123(43)
31 72 123(10) 21 21 60 90 123(44)
25 73 123(11) 22 22 58 93 123(45)
32 97 123(12) 23 1 46 95 123(46)
35 75 123(16) 24 2 44 100 123(47)
45 81 123(21) 25 3 59 99 123(51)
49 98 123(32) 26 4 48 101 123(52)
55 97 123(50) 27 5 41 103 123(54)
57 96 123(48) 28 6 38 106 123(56)
34 80 123(34) 29 7 42 107 123(55)
33 104 123(35) 30 8 43 108 123(58)