ЦУ (ценные указания)

Задачник по общей и неорганической химии

12. Химические свойства p-элементов

12.1. Элементы IVА-группы

Задания

12.142.  Общепринятые значения длины одинарной, двойной и тройной связей углерод–углерод равны соответственно 154, 134 и 120 пм. Методом графической интерполяции оцените порядок той же связи в следующих веществах:

12.143.     Графит обрабатывают азотной кислотой (конц.) при нагревании. Образующаяся смесь газов пропущена через насыщенный раствор гидроксида кальция. Составьте уравнения реакций. Укажите также, что образуется при взаимодействии: а) графита с серной кислотой (конц.); б) кокса с водяным паром.

12.144.     Определите стандартную энтальпию (кДж), энтропию (Дж/К) и энергию Гиббса (кДж) реакции образования графита из алмаза при 1200 K по следующим данным:

C_(алмаз) + O_2(г) = CO_2(г); ΔH° = - 395 кДж, ΔS° = + 7 Дж/K

12.145.     Синтетический алмаз с размерами 2 ´ 2 ´2 мм можно считать макромолекулой C_x (почему?). Определите значение x.

12.146.     Определите, будет ли (да, нет) в закрытой системе при стандартных условиях (T = 298 K) самопроизвольно протекать реакция:

CaC_2(т) + 2H₂O_(ж) = Ca(OH)_2(т) + C₂H_2(г)

Составьте также уравнение подобной реакции для трикарбида тетраалюминия. Как называют такие реакции? Обратимые они или необратимые?

12.147.     Проведен при 25 °С полный гидролиз 1,28 г ацетиленида кальция и раствор разбавлен водой до 2 л. Найдите pH этого раствора.

12.148.     Определите тепловой эффект (МДж) полного сгорания ацетилена, полученного из 2,79 кг дикарбида кальция с выходом 54% (мол.). Рассчитайте также объем (л, н.у.) сгоревшего ацетилена.

12.149.     Предложите химическое объяснение чрезвычайно высокой ядовитости монооксида углерода, что дало право называть его угарным газом. Рассчитайте отношение числа молекул O₂ к числу молекул CO при вдыхании 1 л воздуха с предельно допустимой концентрацией CO, равной 0,03 мг/л. Объемная доля O₂ в воздухе составляет 20,95%.

12.150.     Укажите, что образуется при взаимодействии щавелевой кислоты в кислотной среде с: а) дииодом; б) оксидом марганца(IV). Составьте уравнения реакций.

12.151.     Определите, какой объем (л, н.у.) диоксида углерода собран после окончания реакции между 2,14 моль перманганата калия (экв.) в сернокислотной среде и избытком щавелевой кислоты, если практический выход составляет 88%.

12.152.     Определите молярность и нормальность 5%-ного раствора (ρ = 1,023 г/мл) щавелевой кислоты при изучении ее восстановительных свойств. Рассчитайте также объем (л, н.у.) газа, который можно получить, исходя из 0,5 л данного раствора, и массу (г) дигидрата щавелевой кислоты, взятого для приготовления указанного раствора.

12.153.     Определите молярную концентрацию (моль/л) уксусной кислоты в 0,1М растворе ацетата натрия, если pH этого раствора доведен до 7 при 25 °С.

12.154.     В открытой колбе при 25 °С находится дистиллированная вода с pH 5,63 за счет поглощения углекислого газа. Рассчитайте молярную (моль/л) и массовую (мг/л) концентрации CO₂ в этой воде.

12.155.     Диоксид углерода, растворенный в воде, образует гидрат CO₂ · H₂O, который обратимо переходит в угольную кислоту H₂CO₃. Известны константы кислотности: кажущаяся − для смеси CO₂ · H₂O и H₂CO₃, и истинная − для H₂CO₃, равные соответственно 4,27 · 10⁻⁷ и 1,32 · 10⁻⁴ при 25 °С. Определите, сколько частиц CO₂ · H₂O приходится на одну молекулу H₂CO₃ при этой температуре, а также рассчитайте pH в 0,01М растворе, исходя из протолиза как CO₂ · H₂O, так и H₂CO₃.

12.156.     Диоксид углерода пропускают через насыщенный раствор гидроксида кальция. Вначале образуется осадок, который затем исчезает. Составьте уравнения реакций. Определите суммарный объем (л, н.у.) газа, потраченного на образование 74,07 г осадка и перевод его в раствор.

12.157.     При 25 °С измеряют pH в насыщенном водном растворе карбоната бария. Что показал результат измерения?

12.158.     Через насыщенный раствор хлорида натрия пропускают газообразный аммиак, а затем углекислый газ. Выпавший осадок гидрокарбоната натрия отфильтровывают и прокаливают при 500 °С. Получают твердое вещество А. Перешел ли (да, нет) гидрокарбонат натрия полностью в вещество А, если масса осадка до прокаливания была 43,69 г, а после прокаливания − 27,97 г. Как практически наиболее просто убедиться, что последняя реакция закончилась?

12.159.     По правилу Полинга предскажите силу кислот H₂CO₃, H₂C₂O₄ и H₄SiO₄. Составьте уравнения протолитических реакций.

12.160.     По методу МО составьте энергетические диаграммы образования химической связи в частицах CO, NO⁺, CN⁻, CN, CN⁺. Укажите порядок связи. Сравните значение энергии и длины связи в этих частицах.

Частица…	CO	NO+	CN−	CN	CN+
Eсв, кДж…	1076	1051	1004	762	477
lсв, пм……	113	106	111	117	129

                 В чем заключается причина разных значений E_св и l_св в частицах (CN)^0,+,−?

12.161.     Вещество C_xN_x содержит 46,16% (по массе) углерода. Определите химическую формулу вещества, если плотность его пара по воздуху равна 1,79. Предварительно рассчитайте относительную молекулярную массу воздуха, состав (%, по массе) которого 78,09 (N₂); 20,95 (O₂); 0,93 (Ar), 0,03 (CO₂).

12.162.     Технический цианамид кальция содержит 20,45% (по массе) азота. Определите степень (%) чистоты этого продукта. Приведите уравнение его синтеза в промышленности, исходя из оксида кальция.

12.163.     При сжигании 8,71 г некоторого газообразного силана Si_xH_y на воздухе образовалось 16,82 г SiO₂. Найдите химическую формулу этого силана, если его плотность по аргону равна 1,558.

12.164.     Объясните, в силу каких причин взаимодействие между диоксидом кремния и магнием протекает, хотя стандартная энергия Гиббса образования (T = 298 K) для оксида магния меньше, чем для диоксида кремния (подтвердите это расчетом).

12.165.     Для получения аморфного кремния нагревают смесь диоксида кремния и магния. После окончания реакции и охлаждения спека к нему добавляют хлороводородную кислоту. Наблюдают самовоспламенение выделяющейся газовой смеси. Составьте уравнения реакций. Аморфный кремний, полученный в этом опыте, химически растворяют в концентрированном растворе гидроксида натрия и собирают 8,29 л (н.у.) газа. Какова была масса (г) кремния?

12.166.     Проведен полный гидролиз 100 мл жидкого тетрахлорида кремния. Полученный раствор разбавляют водой до 100 л. Определите pH конечного раствора при 25 °С. Твердый продукт гидролиза смешивают с карбонатом натрия, смесь прокаливают, спек растворяют в воде и через раствор пропускают углекислый газ. Составьте уравнения реакций.

12.167.     Рассчитайте массовую долю (%) диоксида кремния, «содержащегося» в минерале асбест 3MgSiO₃ · CaSiO₃.

12.168.     В производстве полупроводников предельно чистый кремний легируют бором до содержания 1 · 10¹⁸ атомов бора в 1 см³ германия. Рассчитайте необходимую для легирования 10 кг германия массу (г) навески бора.

12.169.     Эквимолярную смесь графита, аморфного кремния, олова и свинца обработали раствором гидроксида натрия (изб.). Рассчитайте объем (л, н.у.) полученного газа, если формульное количество смеси равно 2,8 моль.

12.170.     Рассчитайте стандартную энергию Гиббса при 298 K для реакций

MO_2(т) + М_(т) = 2 МО_(т)

где М − Sn, Pb. Используя полученные данные, укажите устойчивую степень окисления олова и свинца.

12.171.     Составьте уравнения следующих реакций:

Sn + O₂ = …                                 Sn + HNO₃(конц.) = …

Pb + O₂ = …                                 Sn + HNO₃(разб.) = N₂O …

Sn + OH⁻ + H₂O = …                   Sn + HNO₃(оч. разб.) = …

Pb + OH⁻ + H₂O = …                   Pb + HNO₃(разб.) = …

12.172.     Для веществ, имеющих брутто-состав SnCl₂ · nH₂O (n = 1, 2), составьте координационные формулы. Назовите эти вещества и укажите геометрическое строение их молекул. Составьте уравнения реакций:

SnCl₂ · 2H₂O + Cl⁻(изб.) = …

SnCl₂ + H₂O(изб.) = (осадок) +…

12.173.     В четырех пробирках находится 0,1М раствор Pb(NO₃)₂; в каждую пробирку добавляют (по каплям, при перемешивании) 0,1М раствор KI, KBr, KCl или KF соответственно. В какой пробирке появится осадок при числе капель: а) наименьшем; б) наибольшем? Появятся ли осадки во всех пробирках? Ответы поясните.

12.174.     Рассчитайте, выпадет ли (да, нет) при 25 °С осадок при сливании 50 мл 0,1%-ного раствора нитрата свинца(II) и 25 мл 0,004%-ного раствора хромата натрия. Плотность растворов принять равной 1 г/мл.

12.175.     К раствору смеси эквимолярных количеств KCl и KF добавляют (по каплям) 0,1М раствор нитрата свинца(II) до начала выпадения осадка. Каков его состав? При последующем добавлении достаточного количества HNO₃(разб.) осадок переходит в раствор (почему?), а после введения AgNO₃ начинает образовываться вновь. Каков теперь состав осадка? Ответы сопроводите уравнениями реакций.

12.176.     Предельно допустимая концентрация катионов свинца(II) в промышленных сточных водах равна 0,1 мг/л. Установите, обеспечивается ли (да, нет) очистка сточных вод от свинца осаждением: а) хлорида; б) сульфата; в) ортофосфата свинца(II) при 25 °С.

12.177.     Значение pH 0,1М раствора сероводорода доведено до 2,05. Какая максимальная молярная концентрация (моль/л) катионов свинца(II) может существовать в этом растворе?

12.178.     К насыщенному раствору хлорида свинца(II) добавлен равный объем смеси 0,01М раствора сероводорода и 0,1М раствора хлороводорода при 25 °С. Определите, выпадет ли (да, нет) осадок сульфида свинца(II) при этих условиях?

12.179.     Необходимо сравнить чувствительность следующих реактивов на катион свинца(II): а) хромат калия; б) сульфид натрия; в) сульфат натрия. Предложите схему перевода катионов свинца(II) из раствора нитрата свинца(II) последовательно в указанные соли (в каком порядке? почему?).

12.180.     Составьте уравнения возможных реакций в соответствии со следующими схемами:

Sn ® Sn(NO₃)₂ ® SnS ® [SnCl₃]⁻ ® [Sn(OH)₃]⁻ ® Sn(OH)₂

Pb ® [Pb(H₂O)₃]²⁺ ® Pb(OH)₂ ® [Pb(OH)₃]⁻ ®Pb(NO₃)₂ ® Pb

12.181.     Докажите расчетом, что в закрытой системе при 298 K реакция между сульфидом свинца(II) и пероксидом водорода протекает необратимо. Возможна ли эта реакция в водном растворе при стандартных условиях?

12.182.     Кристалл минерала галенит PbS_1+x объемом 3,1629 см³ и плотностью 7,57 г/см³ измельчили и обработали избытком пероксида водорода. Конечный раствор разбавили водой до 10 л и нашли, что pH этого раствора равен 4,00 (25 °С). Определите значение x.

12.183.     Составьте уравнения полуреакций восстановления оксида свинца(IV) в кислотной и щелочной средах. В каком случае значение стандартного потенциала восстановления будет выше? Реагируют ли с PbO₂ при стандартных условиях следующие восстановители:

в кислотной среде − Fe²⁺, Br₂, I₂, H₂C₂O₄, Mn²⁺

в щелочной среде: I₂, Al, I⁻, MnO₄²⁻, Zn

12.184.     Рассчитайте значения эквивалентного и формульного количества (моль) пероксида водорода, вступившего в реакцию с 19,14 г оксида свинца(IV) в азотнокислой среде. Рассчитайте также объем (л, н.у.) выделившегося газа.

12.185.     Составьте уравнения реакций между оксидом свинца(IV)-дисвинца(II) в азотнокислой среде и: а) нитритом калия; б) хлороводородной кислотой (конц.); в) иодидом калия; г) нитратом марганца(II); д) перхлоратом железа(II). Является ли окислительно-восстановительной реакция между указанным оксидом свинца и достаточным количеством азотной кислоты? Ответ поясните.

12.186.     Назовите следующие вещества:

C(Br)O(F)

Mn₇C₃

(NH₄)HCOO

Pb₃(CO₃)₂(OH)₂

Ag₂CN₂

H₂CS₃

Ba(NCS)₂

Si₃H₈

SiBr₂F₂

Be₂SiO₄

Ge₄H₁₀

Rb₂[GeCl₆]

K₃[SnF₆](HF₂)

Pb(HSO₄)₂ 

Pb₅(AsO₄)₃Cl

Sn(NO₃)₂ · 20H₂O

Pb(S₂)

K₂[SnCl₃]Cl · H₂O