ЦУ (ценные указания)

Задачник по общей и неорганической химии

13. Химические свойства s-элементов

13.5. Элементы IIА-группы

Задания

13.1. Значения первой энергии ионизации лития и бериллия равны 5,39 и 9,32 эВ, а второй – 75,64 и 18,21 эВ соответственно. Объясните, почему первый электрон отрывается труднее от атома Be, а второй электрон – от иона Li⁺.

13.2.         Рассмотрите сходство химических свойств по диагонали бериллий – алюминий и приведите уравнения реакций (на примере простых веществ, оксидов, гидроксидов, катионов в водном растворе, фторидов).

13.3.         Предложите способы обнаружения и разделения катионов бериллия и магния при их совместном присутствии в растворе.

13.4.         К равным объемам 0,1М растворов солей бериллия, магния и кальция в отдельных стаканах приливают избыток раствора аммиака. Не прибегая к расчету, укажите, в каком из стаканов формульное количество (моль) осадка будет больше.

13.5.         Порошок магния прокалили на воздухе. Покажите расчетом, образование какого из продуктов термодинамически более выгодно (и насколько) в закрытой системе при 450 °С. Составьте уравнения реакций между этими продуктами и: а) водой; б) азотной кислотой (разб.).

13.6.         Рассчитайте при 25 °С pH раствора, полученного взаимодействием с водой 1,01 г вещества Mg_xN_y (массовая доля азота равна 27,76%) и последующим разбавлением смеси до 1 л.

13.7.         Кристаллогидрат MgSO_x · nH₂O массой 4,9294 г, имеющий массовый состав 9,86% Mg, 13,01% S и 25,97% O (остальное − вода), нагревают в сушильном шкафу при 220 °С до полного обезвоживания (как это установить?). Определите химическую формулу кристаллогидрата. Затем соль MgSO_x растворяют в воде и добавляют избыток перхлората бария, при этом выпадает осадок. Рассчитайте его массу (г). Фильтрат осторожно выпаривают до постоянной массы. Что образуется? КЧ атома магния примите равным 6.

13.8.         Электроотрицательность натрия, магния и кальция равна 1,01; 1,23 и 1,04 соответственно. Проводится электролиз расплава смеси хлоридов этих элементов. Составьте уравнения последовательных реакций на катоде до полного расходования смеси.

13.9.         Определите, для какого из минералов − магнезита MgCO₃, кальцита CaCO₃ или доломита CaMg(CO₃)₂ − прокаливание образцов одинаковой массы приведет к получению большего объема углекислого газа. Рассчитайте этот объем (м³, н.у.), если прокалена 1 т минерала.

13.10.       В одном растворе присутствуют катионы магния и кальция. Предложите возможные способы их обнаружения, разделения и удаления из раствора.

13.11.       Подберите коэффициенты в уравнениях последовательных реакций:

[Ca(NH₃)₆]  ® Ca(NH₂)₂ + NH₃ + H₂

Ca(NH₂)₂ ® CaNH + NH₃

CaNH ® Ca₃N₂ + CaH₂

Назовите все вещества, содержащие кальций. Составьте суммарное уравнение процесса.

13.12.       Отдельные порции гидрида кальция и гидрида лития (каждая массой 5,25 г) вносят в избыток воды и выделяющийся газ собирают. В каком случае объем   (л, н.у.) газа будет больше? Подтвердите ответ расчетом.

13.13.       Октагидрат пероксида кальция массой 21,62 г внесли в 1 л холодного 6,2%-ного раствора серной кислоты (ρ = 1040 г/л). Рассчитайте молярную концентрацию (моль/л) всех веществ, присутствующих в конечном растворе, если объем раствора не изменился.

13.14.       Жженый гипс mCaSO₄ · nH₂O готовят из обычного гипса xCaSO₄ · yH₂O выдерживанием последнего при 130 °С. По данным анализа образец гипса содержит 20,9% (по массе) воды, а образец жженого гипса − только 6,2%. Установите химический состав обоих кристаллогидратов.

13.15.       Определите, выпадет ли (да, нет) при 25 °С осадок, если смешать равные объемы 0,008М раствора хлорида кальция и 0,016М раствора иодата калия.

13.16.       Два цеха направляют сточные воды в общий коллектор. Первый сток (20 м³/мин) содержит хлорид кальция с массовой концентрацией 0,733 г/л, а второй сток (10 м³/мин) − сульфат калия с концентрацией 1,185 г/л. Определите, будет ли (да, нет) при 25 °С происходить засорение коллектора осадком.

13.17.       К 100 мл 0,05М раствора сульфата магния добавляют 100 мл 0,05М раствора хлорида кальция. Найдите формульное количество (моль) катионов кальция в конечном растворе. Затем к смеси приливают 100 мл 0,1М раствора хлорида бария. Снова определите формульное количество катионов кальция в растворе.

13.18.       Навеска гидрида бария массой 0,55 г внесена в 18 л воды. Укажите тип протекающей реакции. Определите объем (мл, н.у.) выделившегося газа и pH конечного раствора (при 25 °С).

13.19.       Смешали водные растворы, содержащие по 0,42 моль нитрата алюминия и гидроксида бария. Полученный раствор выпарили, твердый остаток прокалили при 1000 °С до постоянной массы. Каково значение этой массы (г)?

13.20.       Известно, что соединения бария ядовиты. Однако при рентгеноскопии желудка в пищеварительный тракт человека вводят сульфат бария, не опасаясь отравления организма. Докажите расчетом, что в данном случае не превышается предельно допустимая концентрация катионов бария, равная 4 мг/л. Можно ли сульфат бария заменить фторидом, карбонатом, оксалатом или хроматом бария?

13.21.       Рассчитайте температуры (К) равновероятности протекания в закрытой системе реакции

MCO_3(т) + MO_(т) + CO_2(г)

где М − Mg, Ca, Sr и Ba. Постройте график зависимости T_D= f(Z_M) и методом экстраполяции оцените значение T_D для карбоната радия. Укажите, как полностью можно разрушить данное равновесие.

13.22.       Рассмотрите изменение растворимости в воде для сульфатов и гидроксидов по ряду Ca − Sr − Ba и определите, каким (бóльшим или меньшим) будет значение растворимости соответствующего соединения радия по сравнению с соединениями бария.

13.23.       Назовите следующие вещества:

MgC₂

Mg₂C₃

Mg(C₅H₅)₂

Be₃Al₂(Si₆O₁₈)

Ba₂[Mg(OH)₆]

K₂[Mg(NH₂)₄]

(K₆Mg)O₄

K₂Mg(SO₄)₂ · 6H₂O

Ca[AlH₄]₂

CaCN₂

CaSO₄ · 2H₂O       

2CaSO₄ · H₂O

SrO₂

[Sr(NH₃)₆]I₂

Ba(O₂)₂

BaP₃

Ba₃P₂

BaS₂O₆

Ba[SiF₆]

BaP₂

Mg₅(CO₃)₄(OH)₂ · 4H₂O