Шпаргалка по "Химии"

Чтобы распознать соль угольной кислоты, добавляем во все три  пробирки немного кислоты (чтобы не вылилась через край при «вскипании»). Где будет выделяться бесцветный газ без запаха, там находится карбонат.

 

 

 

Билет № 16

1. Сера: положение  этого химического элемента в  периодической системе, строение  его атома. Физические и химические  свойства серы. Оксиды серы, их  химические свойства.

Положение в периодической  системе: сера находится в 3 периоде, VI группе, главной (А) подгруппе.

Атомный номер серы 16, следовательно, заряд атома серы равен + 16, число  электронов 16. Три электронных уровня (равно периоду), на внешнем уровне 6 электронов (равно номеру группы для  главных подгрупп).

Схема расположения электронов по уровням: 
₁₆S ) ) ) 
       ^{2 8 6}  

 

Ядро атома серы ³²S содержит 16 протонов (равно заряду ядра) и 16 нейтронов (атомная масса минус число протонов: 32 – 16 = 16).

Сера как простое вещество образует две аллотропные модификации: кристаллическая сера и пластическая.

Кристаллическая сера – твердое вещество желтого цвета, хрупкое, легкоплавкое (температура плавления 112° С), нерастворима в воде. Сера и многие руды, содержащие серу, не смачиваются водой. Поэтому порошок серы может плавать на поверхности, хотя сера тяжелее воды (плотность 2 г/см³).

На этом основан метод  обогащения руд под названием  флотация: измельченная руда погружается  в емкость с водой, через которую  продувается воздух. Частички  полезной руды подхватываются пузырьками воздуха и выносятся наверх, а пустая порода (например, песок) оседает на дно.

Пластическая  сера темного цвета и способна растягиваться, как резина.

Это отличие в свойствах  связано со строением молекул: кристаллическая  сера состоит из кольцевых молекул, содержащих 8 атомов серы, а в пластической сере атомы соединены в длинные  цепи. Пластическую серу можно получить, если нагреть серу до кипения и  вылить в холодную воду.

В уравнениях для простоты записывают серу без указания числа  атомов в молекуле: S. 

 

Химические свойства:

1. В реакциях с восстановителями: металлами, водородом, – сера проявляет себя как окислитель (степень окисления -2, валентность II). При нагревании порошков серы и железа образуется сульфид железа: 
   Fe + S = FeS 
   Со ртутью, натрием порошок серы реагирует при комнатной температуре: 
   Hg + S = HgS
2. При пропускании водорода через расплавленную серу образуется сероводород: 
   H₂ + S = H₂S
3. В реакциях с сильными окислителями сера окисляется. Так, сера горит, образуется оксид серы (IV) – сернúстый газ: 
   S + O₂ = SO₂

Оксид серы (IV) – кислотный  оксид. Реагирует с водой с  образованием сернúстой кислоты:

SO₂ + H₂O = H₂SO₃

Эта реакция происходит в  атмосфере при сжигании каменного  угля, который обычно содержит примеси  серы. В результате выпадают кислотные  дожди, поэтому очень важно подвергать очистке дымовые газы котельных.

В присутствии катализаторов  оксид серы (IV) окисляется до оксида серы (VI):

2SO₂ + O₂ 2SO₃ (реакция обратима)

Оксид серы (VI) реагирует  с водой с образованием серной кислоты:

SO₃ + H₂O = H₂SO₄

SO₃ – бесцветная жидкость, кристаллизуется при 17° С, переходит в газообразное состояние при 45° С

2.  Опыт.  Проведение реакций, подтверждающих свойства гидроксида кальция.

1. Гидроксид кальция (гашеная известь) – малорастворимое вещество. Взбалтываем немного извести в 2 мл воды (около 2 см по высоте пробирки), даем постоять несколько минут. Большая часть извести не растворится, осядет на дно.
2. Сливаем раствор, фильтруем (если нет фильтра, ждем пока отстоится). Прозрачный раствор гидроксида кальция называется известковой водой. Делим на 2 пробирки. В одну капаем индикатор фенолфталеин (ф-ф), он окрашивается в малиновый цвет, что доказывает оснóвные свойства извести: 
   Ca(OH)₂ Ca²⁺ + 2OH^-
3. Во вторую пробирку пропускаем углекислый газ, известковая вода мутнеет в результате образования нерастворимого карбоната кальция (это качественная реакция для обнаружения углекислого газа): 
   Ca(OH)₂ + CO₂ = CaCO₃↓ + H₂O

Если придется делать эти  реакции на практике, углекислый газ  можно получить в пробирке с газоотводной трубкой, добавив соляную или  азотную кислоту в мел или  соду.

Можно несколько раз пропустить выдыхаемый воздух через трубочку от коктейля или сока, принесенную с  собой. Не стоит шокировать комиссию — дуть в трубку из лабораторного  оборудования — в кабинете химии  ничего нельзя пробовать на вкус!

 

 

Билет № 17

1. Оксиды: их классификация  и химические свойства (взаимодействие  с водой, кислотами и щелочами).

Оксиды – сложные  вещества, состоящие из двух элементов, один из которых кислород.

Оксиды делят  на кислотные, оснóвные, амфотерные и  несолеобразующие (безразличные).

Кислотным оксидам соответствуют кислоты. Кислотными свойствами обладают большинство оксидов неметаллов и оксиды металлов в высшей степени окисления, например CrO₃.

Многие кислотные  оксиды реагируют с водой с  образованием кислот. Например, оксид  серы (IV), или сернúстый газ,  реагирует с водой с образованием сернúстой кислоты:

SO₂ + H₂O = H₂SO₃

Кислотные оксиды реагируют со щелочами с образованием соли и воды. Например, оксид углерода (IV), или углекислый газ, реагирует  с гидроксидом натрия с образованием карбоната натрия (соды):

CO₂ + 2NaOH = Na₂CO₃ + H₂O

Оснóвным оксидам соответствуют основания. К оснóвным относятся оксиды щелочных металлов (главная подгруппа I группы),

магния и щелочноземельных (главная подгруппа II группы, начиная  с кальция), оксиды металлов побочных подгрупп в низшей степени окисления (+1+2).

Оксиды щелочных и щелочноземельных металлов реагируют  с водой с образованием оснований. Так, оксид кальция реагирует  с водой, получается гидроксид кальция:

CaO + H₂O = Ca(OH)₂

Основные оксиды реагируют с кислотами с образованием соли и воды. Оксид кальция реагирует  с соляной кислотой, получается хлорид кальция:

CaO + 2HCl = CaCl₂ + H₂O

Амфотерные оксиды реагируют и с кислотами, и со щелочами. Так, оксид цинка реагирует с соляной кислотой, получается хлорид цинка:

ZnO + 2HCl = ZnCl₂ + H₂O

Оксид цинка взаимодействует  и с гидроксидом натрия с образованием цинката натрия:

ZnO + 2NaOH = Na₂ZnO₂ + H₂O

С водой амфотерные оксиды не взаимодействуют. Поэтому  оксидная пленка цинка и алюминия защищает эти металлы от коррозии.

Несолеобразующим (безразличным) оксидам не соответствуют гидроксиды, они не реагируют с водой. Несолеобразующие оксиды не реагируют ни с кислотами, ни со щелочами. К ним относится оксид азота (II) NO.

Иногда к несолеобразующим относят угарный газ, но это неудачный  пример, т.к. этот оксид реагирует  с гидроксидом натрия с образованием соли:

CO + NaOH = HCOONa  
(эта реакция не для запоминания! Изучается в 10-11 классах)

2.  Задача. Вычисление массы продукта реакции, если известно количество вещества одного из исходных веществ.

Пример:

Сколько г хлорида  цинка можно получить, имея 0,5 моль соляной кислоты?

Решение:

1. Записываем уравнение реакции.
2. Записываем над уравнением реакции имеющиеся данные, а под уравнением – число моль согласно уравнению (равно коэффициенту перед веществом): 
          0,5 моль x моль  
   Zn + 2HCl = ZnCl₂ + H₂↑ 
          2 моль   1 моль
3. Составляем пропорцию: 
   0,5 моль – х моль 
   2 моль – 1 моль
4. Находим x: 
   x = 0,5 моль • 1 моль / 2 моль = 0,25 моль
5. Находим молярную массу хлорида цинка: 
   M(ZnCl₂) = 65 + 35,5 • 2 = 136 (г/моль)
6. Находим массу соли: 
   m (ZnCl₂) = M • n = 136 г/моль • 0,25 моль = 34 г

Ответ: 34 г.

 

 

Билет № 18

1. Углерод: положение  этого химического элемента в  периодической системе, строение  его атома. Алмаз. Графит. Оксиды  углерода, их принадлежность к  подклассам оксидов. Угольная  кислота и ее соли.

Положение в периодической  системе: углерод находится во 2 периоде, IV группе, главной (А) подгруппе.

Атомный номер углерода 6, следовательно, заряд атома равен + 6, число электронов 6. Два электронных  уровня (равно периоду), на внешнем  уровне 4 электрона (равно номеру группы для главных подгрупп).

Схема расположения электронов по уровням: 
₆C ) ) 
     ^{2 4}

Ядро атома углерода ¹²C содержит 6 протонов (равно заряду ядра) и 6 нейтронов (атомная масса минус число протонов: 12 – 6 = 6).

Углерод как простое вещество образует две аллотропные модификации: графит и алмаз.

Алмаз – прозрачные бесцветные кристаллы. У алмаза атомная кристаллическая решетка. Каждый атом в кристаллической решетке алмаза соединен ковалентными связями с четырьмя соседними атомами, так что кристалл алмаза поэтому сравнивают с единой молекулой. Атомные кристаллические решетки обладают большой прочностью: алмаз – самое твердое из природных веществ. Мелкие алмазы используют для бурения горных пород, в стеклорезах. Алмазный порошок используется для шлифовки драгоценных камней. Огранённые алмазы называются бриллиантами.

Графит – темно-серое вещество со слабым металлическим блеском. Кристалл графита состоит из слоев, в которых атомы связаны ковалентными связями. Связь между слоями обладает свойствами металлической связи (т.е. электроны принадлежат всем атомам). Поэтому графит проводит электрический ток. Слои графита слабо связаны: расслаиваются и скользят относительно друг друга, поэтому графит применяется в простых карандашах и в графитовой смазке.

Сажу, древесный уголь, кокс рассматривают как аморфную (состоящую  из мелких частиц) разновидность графита.

Сажа используется как  наполнитель для черной резины, получения  черной краски. Древесный уголь в  виде порошка применяется в противогазах, таблетках и фильтрах для воды, т.к. поглощает, адсорбирует на своей  поверхности различные примеси, вредные вещества. Кокс в металлургии  применяется для выплавки чугуна. Угольные (графитовые) стержни применяются  в качестве электродов.

Графит сгорает в кислороде  с образованием оксида углерода (IV), или углекислого газа:

C + O₂ = CO₂

При высокой температуре  этот оксид реагирует с раскаленным  углем, получается оксид углерода (II) – угарный газ:

CO₂ + C = 2CO

Угарный газ горит голубоватым  пламенем:

2CO + O₂ = 2CO₂

Угарный газ чрезвычайно  ядовит, так как соединяется с  гемоглобином крови, делая невозможным  перенос кровью кислорода. Отравление вызывает головную боль, нередко смерть. При отравлении угарным газом  необходимо дышать свежим воздухом, лучше  кислородом, чтобы вывести оксид  углерода (II) из крови. Следует помнить, что угарный газ не задерживается  обычным угольным противогазом!!!

Углекислый газ необходим  растениям для фотосинтеза. Считается  одним из «главных виновников» парникового  эффекта, способствующего потеплению климата. Замороженный углекислый газ  – сухой лёд – при нагревании испаряется, минуя жидкую фазу и  поглощая много тепла, поэтому используется в тележках с мороженым и т.п. для сохранения низкой температуры.

Оба этих оксида являются кислотными, т.е. реагируют со щелочами с образованием солей. Углекислый газ реагирует с известью, получается карбонат кальция:

CO₂ + Ca(OH)₂ = CaCO₃ + H₂O

Оксид углерода (II) иногда относят  к несолеобразующим оксидам, но он реагирует  при нагревании с гидроксидом  натрия с образованием соли – формиата натрия:    

CO + NaOH = HCOONa (эти реакции  не для запоминания! Изучаются  в 10-11 классах) 

Ему соответствует муравьиная кислота HCOOH, и он может быть получен  из нее при нагревании с концентрированной  серной кислотой (отнимает воду):

HCOOH = CO↑ + H₂O

Углекислому газу соответствует угольная кислота H₂CO₃ – слабая, существует только в растворе. Ее соли – карбонаты. Карбонат кальция широко встречается в природе в виде мела, известняка, мрамора. Применяется в строительстве:  известняк в виде щебня и для кладки стен, мел как наполнитель, мрамор для облицовки зданий, станций метрополитена. Обжигом мела и известняка получают жженую известь CaO:

CaCO₃ = CaO + CO₂↑

Карбонат натрия Na₂CO₃ – сода – обладает щелочной реакцией раствора. Применяется для стирки, смягчения жёсткой воды. Гидрокарбонат натрия NaHCO₃ – питьевая сода –  для мытья посуды, нейтрализации кислоты, попавшей на кожу. В составе теста в качестве разрыхлителя.

Питьевая сода разлагается  при нагревании с выделением углекислого  газа, но лучше добавлять к соде лимонную кислоту:

NaHCO₃ + H⁺ = Na⁺ + H₂O + CO₂↑

2.  Опыт. Распознавание раствора соли соляной (хлороводородной) кислоты среди трех предложенных растворов.

Качественная реакция  на хлорид-ион – при сливании с раствором соли серебра, образуется белый творожистый осадок, нерастворимый  в концентрированной азотной  кислоте.

Добавляем во все три пробирки немного нитрата серебра. В которой  выпадет белый творожистый  осадок – находится соль соляной кислоты (хлорид): 
AgNO₃ + NaCl = NaNO₃ + AgCl↓

или в ионном виде:

Ag⁺ + Cl^– = AgCl↓

Если в одной из пробирок к тому же имеется соляная кислота (даст такой же осадок), сначала

1. Делим каждый раствор на две пробирки (получаем два набора по три)
2. Капаем по очереди в первые три – индикатор метилоранж или лакмус. Где покраснеет индикатор, там кислота – отмечаем эту пробирку.
3. В оставшиеся две пробирки капаем нитрат серебра.