- •Содержание
- •Предисловие
- •ЧАСТЬ I. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ХИМИЯ
- •ГЛАВА 1. Важнейшие понятия и законы химии
- •§1.1. Основные понятия химии
- •§ 1.2. Основные стехиометрические законы химии
- •§ 1.3. Атомно-молекулярная теория
- •§ 1.4. Задачи с решениями
- •ГЛАВА 2. Строение атома и периодический закон
- •§ 2.1. Развитие представлений о сложном строении атома
- •§ 2.2. Модели строения атома
- •§ 2.3. Квантовые числа электронов
- •§ 2.4. Электронные конфигурации атомов
- •§ 2.5. Ядро атома и радиоактивные превращения
- •§ 2.6. Периодический закон
- •§ 2.7. Задачи с решениями
- •§ 3.1. Природа химической связи
- •§ 3.2. Ковалентная связь
- •§ 3.3. Валентность элементов в ковалентных соединениях
- •§ 3.4. Пространственное строение молекул
- •§ 3.7. Межмолекулярные взаимодействия
- •§ 3.8. Агрегатные состояния вещества
- •§ 3.9. Задачи с решениями
- •ГЛАВА 4. Основные положения физической химии
- •§ 4.2. Химическая кинетика и катализ
- •§ 4.4 Задачи с решениями
- •§5.1. Растворы
- •§ 5.2. Электролиты и электролитическая диссоциация
- •§ 5.3. Ионные уравнения реакций
- •§ 5.4. Задачи с решениями
- •§ 6.1. Основные типы химических реакций
- •§ 6.3. Количественные характеристики ОВР
- •§ 6.4. Электролиз растворов и расплавов электролитов
- •§ 6.5. Задачи с решениями
- •ЧАСТЬ II. НЕОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ
- •§ 7.1. Классификация простых и сложных веществ
- •§7.2. Оксиды
- •§ 7.3. Основания (гидроксиды металлов)
- •§ 7.4. Кислоты
- •§7.5. Соли
- •§ 7.6. Гидролиз солей
- •§ 7.7. Задачи с решениями
- •ГЛАВА 8. Подгруппа галогенов
- •§8.1. Общая характеристика галогенов
- •§ 8.2. Химические свойства и получение галогенов
- •§ 8.4. Кислородсодержащие кислоты галогенов
- •§ 8.5. Задачи с решениями
- •§9.1. Общее рассмотрение
- •§ 9.2. Химические свойства водорода
- •§ 9.3. Задачи с решениями
- •ГЛАВА 10. Элементы подгруппы кислорода
- •§ 10.2 Химические свойства кислорода
- •§ 10.4 Сероводород. Сульфиды
- •§ 10.5 Оксид серы (IV). Сернистая кислота
- •§10.7 Задачи с решениями
- •ГЛАВА 11. Подгруппа азота и фосфора
- •§11.1. Общая характеристика
- •§ 11.2 Химические свойства простых веществ
- •§ 11.3. Водородные соединения азота и фосфора
- •§ 11.4 Кислородные соединения азота и фосфора
- •§ 11.5. Задачи с решениями
- •ГЛАВА 12. Подгруппа углерода и кремния
- •§ 12.2. Химические свойства углерода и кремния
- •§ 12.3. Кислородные соединения
- •§ 12.4 Карбиды и силициды
- •§ 12.5. Задачи с решениями
- •§ 13.1 Общее рассмотрение
- •§ 13.2 Химические свойства металлов
- •§ 13.3. Соединения s-металлов
- •§ 13.4 Задачи с решениями
- •ГЛАВА 14. Алюминий
- •§ 14.1 Общее рассмотрение
- •§ 14.2 Соединения алюминия
- •§ 14.3 Задачи с решениями
- •ГЛАВА 15. Главные переходные металлы
- •§15.1 Общая характеристика
- •§ 15.2. Хром и его соединения
- •§ 15.3 Марганец и его соединения
- •§ 15.4 Железо и его соединения
- •§ 15.6 Серебро и его соединения
- •§ 15.7 Задачи с решениями
- •ГЛАВА 16. Основные понятия органической химии
- •§16.1. Структурная теория
- •§ 16.2. Классификация органических соединений
- •§ 16.4. Изомерия органических соединений
- •§ 16.6. Классификация органических реакций
- •§ 16.7. Задачи с решениями
- •ГЛАВА 17. Предельные углеводороды
- •§17.1. Алканы
- •§ 17.2. Циклоалканы
- •§ 17.3. Задачи с решениями
- •§ 18.1. Алкены
- •ГЛАВА 19. Алкины
- •ГЛАВА 20. Ароматические углеводороды
- •ГЛАВА 21 Гидроксильные соединения
- •§ 21.2. Многоатомные спирты
- •§21.3. Фенол
- •§21.4. Задачи с решениями
- •ГЛАВА 22. Карбонильные соединения
- •ГЛАВА 23. Карбоновые кислоты и их производные
- •§23.1. Карбоновые кислоты
- •§23.2. Функциональные производные карбоновых кислот
- •§23.3. Жиры
- •§23.4. Задачи с решениями
- •ГЛАВА 24. Углеводы
- •§24.1. Моносахариды
- •§24.2. Сахароза
- •§24.3. Полисахариды
- •§24.4. Задачи с решениями
- •ГЛАВА 25. Амины. Аминокислоты
- •§25.1. Амины
- •§25.2. Аминокислоты
- •§25.3. Белки
- •§25.4. Задачи с решениями
- •ГЛАВА 26. Нуклеиновые кислоты
гидроксида меди (I) (см. гл. 22); последний даже при слабом
нагревании распадается на воду и оранжевый оксид СигО.
§ 15.6. Серебро и его соединения
Серебро, так же, как и медь, не реагирует с разбавленными
соляной и серной кислотами, но растворяется в кислотах
окислителях (задачу 2).
Вбольшинстве соединений серебро проявляет степень
окисления +1. Нитрат серебра используется для обнаружения
в растворе галогенид-ионов (см. задачу 1 гл. 9).
При добавлении щелочи к раствору AgN03 образуется
темно-коричневый осадок оксида серебра АдгО:
2Ад1МОэ + 2NaOH = Ад20 + 2NaN03 + Н20.
Подобно соединениям меди (I), осадки AgCI и Ад20 рас¬
творяются в растворах аммиака с образованием комплекс¬ ных соединений:
AgCI + 2NH3 = [Ag(NH3)2]CI.
Ag20 + 4NH3 + H20 = 2[Ag(NH3)2]OH.
Последний комплекс используется в органической химии
вкачественной реакции на альдегиды (реакция "серебряного
зеркала").
Взаключение немного о распространенности d-
металлов в природе. Самым распространенным на Земле d-
металлом является железо (среди всех металлов занимает
второе место после алюминия). Большинство металлов пер¬
вого переходного ряда встречается в виде оксидов либо
сульфидов. В свободном виде из них встречается только медь. Соединения (/-металлов обнаружены также на Луне.
§ 15.7. Задачи с решениями
Задача 1. Напишите уравнения реакций, показывающих переход от оксида железа (III) к хлориду железа (II).
Решение. Из оксида железа (III) при нагревании с углем
можно получить железо:
Fe203 + ЗС = 2Fe + 3COt,
которое растворяется в соляной кислоте с образованием хло¬
рида железа (II):
Fe + 2HCI = FeCI2 + H2t.
170
Задача 2. Составьте уравнения химических реакций, по¬
зволяющих осуществить следующие превращения:
Ag -> AgN03 -> Ад20 -> СН3СООАд Ад.
Решение. Серебро растворяется в азотной кислоте:
ЗАд + 4НМОз(риб) = 3AgN03 + NOt + 2Н20.
Растворимые соли серебра реагируют со щелочами, при
этом образуется неустойчивый гидроксид серебра (I), кото¬
рый распадается на оксид серебра (I) и воду:
2AgN03 + 2КОН = Ag2Oi + 2KN03 + Н20.
Оксид серебра (I) растворяется в уксусной кислоте:
Ад20 + 2СН3СООН = 2СН3СООАд + Н20.
Серебро вытесняется из своих растворимых солей метал¬
лами, стоящими левее него в ряду напряжений, например
медью:
2CH3COOAg + Cu(OH) = 2Ад + (СН3СОО)2Си.
Задача 3. Железную пластинку массой 5,2 г продолжи¬ тельное время выдерживали в растворе, содержащем 1,6 г
сульфата меди. По окончании реакции пластинку вынули из
раствора и высушили. Чему стала равна ее масса?
Решение. Железо стоит в ряду напряжений левее меди, по¬
этому оно вытесняет медь из растворов ее солей:
Fe + CuS04 = Cul + FeS04.
Выделяющаяся медь оседает на железной пластинке.
v(CuS04) = 1,6/160 = 0,01 моль. v(Fe) = 5,2/56 = 0,093.
Сульфат меди находится в недостатке. В реакцию вступило
0,01 моль Fe, и образовалось 0,01 моль Си. Масса пластинки
после реакции равна:
да = 5,2 + w(Cu) m(Fe) = 5,2 + 0,01-64 0,01-56 = 5,28 г.
Ответ. 5,28 г.
Задача 4. Напишите уравнения реакций, описывающих
превращение Сг+6 -* Сг+3 а) в кислой; б) в щелочной среде. Решение, а) В кислой среде хром со степенью окисления
+6 существует в виде дихромат-иона Сг2072", а Сг+3 в виде соли хрома (III). Уравнение полуреакции восстановления
хрома в кислой среде имеет вид:
171
Сг2072' + 14Н* + 6е -> 2СГ3* + 7Н20.
В качестве восстановителя можно выбрать SO2:
K2Cr207 + 3S02 + H2S04 = K2S04 + Cr2<S04)3 + н2о.
б) В щелочной среде шестивалентный хром существует в
виде хромат-иона СЮ42', а трехвалентный |
в виде гид¬ |
роксида Сг(ОН)з или хромит-ионов [Сг^ОНОб]3 или [Сг(ОН)4Г.
Полуреакция восстановления в избытке щелочи описывается
уравнением:
Сг042 + 4Н20 + Зе -> [CrCOHJe]3- + 20Н".
В качестве восстановителя можно выбрать KN02:
2К2СЮ4 + 3KN02 + 2КОН + 5Н20 = 3KN03 + 2К3[Сг(ОН)6].
Задача 5. Напишите полные уравнения реакций, соответ¬
ствующие следующей последовательности превращений:
КМп04 -» Х1 -» MnCI2 -> Х2 -» Мп02.
Определите неизвестные вещества..
Решение. При прокаливании перманганата калия образу¬
ется оксид марганца (IV) (вещество Xi):
2КМп04 = К2Мп04 + Мп02 + 02Т.
Мп02 можно выделить из образовавшейся твердой смеси,
растворив К2Мп04 в воде. Мп02 при нагревании восстана¬
вливается соляной кислотой:
Мп02 + 4HCI = MnCI2 + Cl2t + 2Н20.
Из хлорида марганца (II) по обменной реакции можно полу¬
чить нитрат марганца (II) (вещество Х2):
MnCI2 + 2AgN03 = 2AgCll + Mn(N03)2.
при прокаливании которого образуется оксид марганца (IV):
Mn(N03)2 = Мп02 + 2N02t.
Ответ. Х1 МгЮ2, Х2 Mn(N03)2.
Задача 6. Напишите полные уравнения реакций, соответ¬
ствующие следующей последовательности превращений:
|
Си |
NH3(p-p) |
K2S |
НМОз(конц) |
CuCI2 |
> X, |
> Х2 |
> Хз |
> Х4 |
Определите неизвестные вещества.
172
Решение. Твердый хлорид меди (II) реагирует с медью при
нагревании в инертной атмосфере с образованием хлорида
меди (I) (вещество Xi):
CuCI2 + Си = 2СиС!.
Хлорид меди (I) растворяется в водном растворе аммиака
с образованием аммиачного комплекса [Cu(NH3)2]CI
(вещество Х2):
CuCI + 2NH3 = [Cu(NH3)2]CI.
Сульфид калия разрушает комплекс [Си(1ЧНз)2]С1 за счет
образования плохо растворимого CU2S (вещество Хз):
2[Cu(NH3)2]CI + K2S = Cu2Sl + 4NH3 + 2KCI.
Сульфид меди (I) растворяется при нагревании в концент¬
рированной азотной кислоте с образованием нитрата меди
(II) (вещество Х4):
Cu2S + 14HN03 = 2Cu(N03)2 + H2S04 + 10N02 + 6H20.
Ответ. X! - CuCI, Х2 - [Cu(NH3)2]CI, Хз - Cu2S, Х4 -
Cu(N03)2.
Задача 7. Напишите уравнения реакций, соответствующие
следующей схеме:
Вг2, КОН
Cr(OH)3
Определите неизвестные вещества.
Решение. Гидроксид хрома (III) окисляется бромом в ще¬
лочном растворе до хромата калия К2СЮ4 (вещество Xi):
2Сг(ОН)з + 33г2 + ЮКОН = 2К2СЮ4 + бКВг + 8Н20.
В кислой среде хромат калия превращается в дихромат калия К2Сг207 (вещество Х2):
2К2Сг04 + H2S04 К2Сг207 + K2S04 + Н20.
Дихромат калия окисляет оксид серы (IV) и превращается
при этом в сульфат хрома (III) Сг2(304)з (вещество Хз):
K2Cr207 ^ 3S02 + H2S04 = Сг2(304)з + K2S04 + Н20.
173
Сульфат хрома (III) превращается в гидроксид хрома (III)
осторожным добавлением раствора КОН (вещество Х4):
Cr2(S04)3 + 6КОН = 2Cr(OH)3i + 3K2S04.
Ответ.Х< К2СЮ4, Х2 К2СГ207, Хз - Cr2(S04)3, Х4 - КОН.