КАРТОЧКА №4

КАРТОЧКА №4

1. Известно, что веществ, содержащих углерод (в большинстве - органических соединений), существует около пяти миллионов, тогда как веществ, содержащих все остальные элементы, в 17 раз меньше (примерно триста тысяч). Кроме того, ежегодно синтезируется огромное число (более 250 000) новых соединений углерода; число новых соединений остальных элементов, вместе взятых, значительно меньше. Объясните, в чем заключается химическая причина столь большого (практически неограниченного) многообразия органических соединений. Каковы возможные типы гибридизации орбиталей атомов углерода? Может ли атом углерода быть: а) трехвалентным, б) пятивалентным?

2. Объясните, почему атомные орбитали кремния (IV) могут находиться в sp³d²-гибридном состоянии, но этот тип гибридизации не реализуется в соединениях углерода(IV). Приведите конкретные примеры соединений кремния с гибридизацией атомных орбиталей типа sp³d².

3. По методу молекулярных орбиталей изобразите энергетическую диаграмму и опишите образование связи в молекулах C₂ и SiC. В какой из этих молекул химическая связь будет прочнее и короче? Проверьте Ваш вывод по справочнику.

4. Графит обработали концентрированной азотной кислотой при нагревании. Образовавшуюся смесь газов пропустили через насыщенный раствор гидроксида кальция. Составьте уравнения реакций. Укажите также, что образуется при взаимодействии: а) графита с концентрированной серной кислотой, б) кокса с водяным паром.

5. Приведите как можно большее число признаков, подтверждающих неметаллический характер кремния. Не противоречат ли этому свойству кремния его реакции с кислотами и со щелочами?

6. Смесь порошкообразного германия и натрия сожгли в атмосфере кислорода, затем прокалили до окончания выделения газа и внесли в концентрированный раствор гидроксида натрия. Составьте уравнения протекающих реакций. Укажите геометрические формы германий-содержащих частиц, участвующих в этих реакциях.

7. Укажите распространенные в лаборатории реактивы, с помощью которых можно химически растворить: а) олово, б) свинец. Почему олово активнее, чем свинец, реагирует с катионами оксония в растворе? Ответы мотивируйте справочными данными.

8. Предложите реактивы, с помощью которых из сплава олова со свинцом можно химически растворить: а) только олово, б) только свинец. Ваш ответ подтвердите справочными данными.

9. Составьте уравнения реакций:

а) Sn + O₂ =

б) Sn + OH⁻ + H₂O =

в) Sn + HNO₃ (конц.) =

г) Sn + HNO₃ (оч. разб.) =

д) Pb + O₂ =

е) Pb + OH⁻ + H₂O =

ж) Sn + HNO₃ (разб.) =

з) Pb + HNO₃ (разб.) =

10. 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.

11. Элемент германий достаточно широко распространен в земной коре (массовая доля 2*10⁻⁴ %), однако технологи испытывают трудности в получении этого элемента в свободном виде. Как Вы считаете, почему? При составлении ответа воспользуйтесь справочной и учебной литературой.

12. Пользуясь справочной и учебной литературой, напишите химические формулы распространенных минералов олова и свинца. Сделайте вывод об относительной устойчивости характерных степеней окисления этих элементов. Почему олово и свинец не встречаются в природе в самородном виде?

13. По методу молекулярных орбиталей составьте энергетические диаграммы образования связи в частицах CO, NO⁺, CN⁻, CN, CN⁺. Укажите порядок связи. Сравните значения энергии и длины связи в этих частицах:

Частица	CO	NO⁺	CN⁻	CN	CN⁺
Е_св, кДж
l_св, пм

Объясните причину разных значений Е_св и l_св в частицах CNO, CN⁺, CN⁻.

14. Дициан C₂N₂ образуется при окислении ионов CN⁻. Предскажите гео-метрическую форму молекулы C₂N₂. Почему это вещество называют псевдогалогеном, а цианид-ион CN⁻ − псевдогалогенид-ионом? Сравните аналогичные реакции для галогенов и дициана: а) I⁻ и CN⁻ с MnO₄⁻ в кислотной среде, б) Cl₂ и C₂N₂ со щелочью в холодном растворе, в) Br⁻ и CN⁻ с избытком Ag⁺, г) избытка I⁻ и CN⁻ с Hg²⁺.

15. Укажите все возможные причины более сильного проявления в ионе CN⁻ электроноакцепторных свойств атомом углерода по сравнению с атомом азота (предварительно составьте электронную формулу цианид-иона). На основе этого сделайте вывод о том, какая из двух изомерных форм циановодорода, со связью Н−С или со связью Н−N, является лучшим донором электронов (предварительно составьте электронные формулы молекул изомеров).

16. С учетом гибридизации орбиталей центрального атома изобразите геометрические конфигурации для ионов NCS⁻, CNO⁻, OCN⁻ и NCN²⁻. Докажите изоэлектронность этих ионов между собой и с молекулой СО₂.

17. Приведите уравнение синтеза в промышленности цианамида кальция, исходя из оксида кальция.