Кислород, сера и ее аналоги

1. Чем по электронному строению атом кислорода отличается от атомов серы и ее аналогов? Каковы возможные значения степеней окисления и валентности атомов кислорода? Приведите примеры соответствующих веществ. Охарактеризуйте химические свойства концентрированной серной кислоты.

а) Составьте уравнения реакций взаимодействия сероводорода с концентрированной азотной кислотой; пероксида водорода с перманганатом калия в присутствии серной кислоты; оксида серы(IV) с хлором.

б) Напишите уравнения реакций, соответствующих превращениям:

O₂ → KO₂ → K₂O→ KOH → KO₃ → O₂ .

2. Каковы возможные значения степеней окисления и валентности атомов серы? Приведите примеры соответствующих веществ. Какие реакции лежат в основе промышленного способа получения серной кислоты? Укажите условия их осуществления. Охарактеризуйте химические свойства сероводорода.

а) Составьте уравнения реакций взаимодействия серы с гидроксидом калия; пероксида водорода с сульфидом свинца(II); дисульфида железа(II) с кислородом.

б) Напишите уравнения реакций, соответствующих превращениям:

Cs₂S → SO₂ → CsHSO₃ → S → (NH₄)₂SO₃ → (NH₄)₂SO₄ .

3. Как и почему изменяются окислительно-восстановительные свойства простых веществ в ряду кислород – полоний? Какие аллотропные модификации образуют кислород и сера? Охарактеризуйте химические свойства разбавленной серной кислоты.

а) Напишите уравнения реакций, соответствующих превращениям:

S → Na₂S₂ → S → Na₂S₂O₃ → Na₂SO₄ → NaHSO₄ .

4. Охарактеризуйте строение молекулы серной кислоты. В чем заключается принципиальное отличие окислительных свойств серной кислоты в ее разбавленных и концентрированных растворах? Приведите примеры реакций.

а) Составьте уравнения реакций взаимодействия концентрированной серной кислоты с медью; пероксида натрия с горячей водой; сероводорода с хлором в водном растворе.

б) Напишите уравнения реакций, соответствующих превращениям:

H₂SO₄ → H₂S₂O₇ → KHSO₄ → K₂S₂O₇ → K₂SO₄ → SO₂ .

5. Как и почему изменяются кислотно-основные и окислительно-восстановительные свойства веществ в ряду водородных соединений элементов группы VIА? Охарактеризуйте химические свойства воды.

а) Составьте уравнения реакций взаимодействия концентрированной серной кислоты с серой; кислорода с сульфитом натрия; пероксида водорода с перманганатом калия в нейтральном растворе.

б) Напишите уравнения реакций, соответствующих превращениям:

SO₂ → Na₂S₂O₃ → S → NaHSO₃ → SO₃ → Na₂S₂O₇ .

6. Какие вещества относятся к пероксидам? Каковы строение молекулы Н₂О₂, его окислительно-восстановительные и кислотно-основные свойства. Как получают это вещество в промышленности и где оно используется?

а) Составьте уравнения реакций взаимодействия тиосульфата натрия с иодом; сероводорода с дихроматом натрия в присутствии серной кислоты; термического разложения перманганата калия.

б) Напишите уравнения реакций, соответствующих превращениям:

SO₃ → H₂S₂O₇ → H₂SO₄ → H₂S → S → Na₂S₂O₃ .

7. Охарактеризуйте строение молекулы оксида серы(IV), его получение, кислотные и окислительно-восстановительные свойства. Изобразите графическую формулу тиосерной кислоты. Каковы продукты взаимодействия тиосульфата натрия с соляной кислотой; с иодом в водном растворе; хлором в водном растворе?

а) Напишите уравнения реакций, соответствующих превращениям:

K₂S → S → Na₂SO₃ → H₂S → NaHS → SO₂ .

8. Охарактеризуйте строение молекулы оксида серы(VI), его получение, кислотные и окислительные свойства. Какие кислоты называются полисерными? Что представляет собой олеум, как его получают и где используют?

а) Составьте уравнения реакций взаимодействия серы с концентрированной азотной кислотой; оксида серы(IV) с перманганатом калия в водном растворе; сульфита натрия с серой.

б) Напишите уравнения реакций, соответствующих превращениям:

Li₂SO₃ → SO₂ → SO₂Cl₂ → H₂SO₄ → SO₂ → Na₂S .

9. Охарактеризуйте лабораторные и промышленные способы получения кислорода. Каково строение молекулы озона? Как он образуется и где находит практическое применение? Охарактеризуйте химические свойства сероводорода. Что такое полисульфиды? Приведите примеры.

а) Составьте уравнения реакций взаимодействия тиосульфата натрия с хлором в водном растворе; пероксида водорода с перманганатом калия в присутствии гидроксида натрия; кислорода с сульфидом меди(I).

б) Напишите уравнения реакций, соответствующих превращениям:

CuSO₄ → CuS → SO₂ → NaHSO₃ → Na₂S₂O₃ → H₂SO₄ .

0. Как изменяется состав, кислотные и окислительные свойства высших гидроксидов в ряду S ― Se ― Te? Как получают селеновую и ортотеллуровую кислоты? Напишите уравнения реакций взаимодействия концентрированной селеновой кислоты с золотом; с хлороводородом; с оксидом фосфора(V).

а) Составьте уравнения реакций взаимодействия сульфида натрия с дихроматом натрия в присутствии серной кислоты; озона с иодидом калия в водном растворе; концентрированной серной кислоты с сероводородом.

б) Напишите уравнения реакций, соответствующих превращениям:

PbS → PbSO₄ → Na₂SO₄ → NaHSO₄ → Na₂S₂O₇ → Na₂SO₄ .

Т е м а XII

АЗОТ

1. Изобразите графическую формулу и рассмотрите строение молекулы аммиака (тип и полярность связей, тип гибридизации орбиталей атома N, геометрическую форму и полярность молекулы). Охарактеризуйте физические и химические свойства, физиологи­ческое действие указанного вещества.

а) Составьте в молекулярной и ионно-молекулярных формах уравнения реакций взаимодействия аммиака в водных растворах с хлоридом железа(III); с серной кислотой; с перманганатом калия.

б) Напишите уравнения реакций, соответствующих превращениям:

NH₄NO₃ → NH₄Cl → N₂ → NH₄NO₂ → NaNH₂ → N₂O.

2. Изобразите графические формулы и рассмотрите строение молекулы оксида азота(IV) (тип и полярность связей, тип гибридизации орбиталей атома N, геометрическую форму и полярность молекулы). Оха­рактеризуйте физические и химические свойства, физиологическое действие указанного вещества. К какому классу оксидов он относится и где находит практическое применение?

а) Составьте уравнения реакций получения аммиака в лабораторных условиях. Какова среда водных растворов аммиака? Какие процессы происходят при растворения его в воде? Чем схожи и чем отличаются «нашатырный спирт» и «аммиачная вода»?

б) Напишите уравнения реакций, соответствующих превращениям:

N₂ → NH₄NO₃ → NH₃ → N₂O → (NH₄)₂SO₄ → NО.

3. Изобразите графическую формулу и рассмотрите строение молекулы азотной кислоты (тип и полярность связей, тип гибридизации орбиталей атома N, геометрическую форму и полярность молекулы). Охарактеризуйте физические и химические свойства азотной кислоты. В чем заключаются ее химические особенности? Как влияет концентрация азотной кислоты на ее окисли­тельные свойства?

а) Составьте уравнения реакций термического разложения нитратов аммония, цезия, свинца(II) и серебра; карбоната, нитрита и дихромата аммония.

б) Напишите уравнения реакций, соответствующих превращениям:

HNO₃ → NH₃ → (NH₄)₂Cr₂O₇ → N₂ → N₂O → N₂O₃.

4. Изобразите графическую формулу и рассмотрите строение молекулы азота (тип и полярность связей, их виды, тип гибридизации орбиталей атома N, полярность молекулы). Оха­рактеризуйте его физические и химические свойства, лабораторные способы получения. Какие соединения азота образуются путем его непосредственного связывания? Приведите уравнения соответствующих реакций и укажите условия их протекания.

а) Составьте уравнения реакций термического разложения нитратов алюминия, калия и ртути(II); сульфида, нитрата и иодида аммония.

б) Напишите уравнения реакций, соответствующих превращениям:

NH₄Cl → N₂ → NaNH₂ → NH₄NO₃ → NO₂ → N₂O.

5. Изобразите графическую формулу и рассмотрите строение молекулы азотистой кислоты (тип и полярность связей, тип гибридизации орбиталей атома N, геометрическую форму и полярность молекулы). Почему азотистая кислота проявляет как окислительные, так и восстановительные свойства. Охарактеризуйте устойчивость данной кислоты. Как ее получают? Приведите уравнения соответствующих реакций.

а) Составьте уравнения реакций термического разложения нитратов бария, хрома(III), ртути(I); нитрита, сульфита и дихромата аммония. Какая реакция является качественной на катионы аммония?

б) Напишите уравнения реакций, соответствующих превращениям:

Na₃N → NH₄NO₃ → KNO₃ → KNO₂ → N₂ → N₂O.

6. Чем по строению внешнего энергетического уровня атом азота отличается от атомов других элементов группы V-A? Какие значения валентности и степеней окисления характерны для атомов азота в его соединениях? Почему максимальная валентность азота никогда не равна5?

а) Определите значения валентности и степеней окисления атомов азота в веществах: Ca(NO₃)₂, N₂, HNO₂, N₂H₄, NH₄Cl, NH₂OH, N₂O? Какие из этих соединений могут проявлять за счет атомов азота только восстановительные свойства; только окислительные свойства; как окислительные, так и восстановительные свойства? Ответ обоснуйте и подтвердите уравнениями реакций.

б) Напишите уравнения реакций, соответствующих превращениям:

NH₃ → NO₂ → HNO₃ → NH₄NO₃ → NaNO₂ → NaNH₂.

7. Изобразите графическую формулу и рассмотрите строение нитрат-аниона (тип и полярность связей, тип гибридизации орбиталей атома N, геометрическую форму и полярность иона). Какие продукты образуются при термолизе различных нитратов? Какую опасность в обращении представляют смеси, содержащие твердые нитраты? Что представляет собой «черный порох»?

а) Составьте уравнения реакций взаимодействия оксида азота(IV) c водой при охлаждении и при нагревании; с раствором гидроксида калия в тех же условиях; с оксидом азота(II) в присутствии гидроксида натрия.

б) Напишите уравнения реакций, соответствующих превращениям:

KNO₃ → N₂ → KNH₂ → N₂O → NH₄Сl → NO₂ .

8. Изобразите графическую формулу и рассмотрите строение нитрит-аниона (тип и полярность связей, тип гибридизации орбиталей атома N, геометрическую форму и полярность иона). Чем обусловлена и в чем заключается окислительно-восстановительная двойственность нитритов? Как получают нитриты и где они используются? На чем основано применение нитритов в пищевой промышленности?

а) Составьте уравнения реакций термического разложения нитратов аммония, железа(III) и рубидия; сульфида, гидрокарбоната и дихромата аммония.

б) Напишите уравнения реакций, соответствующих превращениям:

NH₄NO₃ → NO → N₂O→ Ba₃N₂ → NH₃ → (NH₂)₂CO.

9. Изобразите графическую формулу и рассмотрите строение молекулы оксида азота(I) (типы и полярность связей, тип гибридизации орбиталей центрального атома N, геометрическую форму и полярность молекулы). Охарактеризуйте получение и химические свойства указанного оксида. Каково его физиологическое действие? Где этот оксид находит практическое применение?

а) Составьте уравнения реакций термического разложения нитратов бария, кадмия, палладия(II); гидросульфида, нитрита и карбоната аммония.

б) Напишите уравнения реакций, соответствующих превращениям:

KNO₂ → NH₃ → NaNH₂ → NH₄NO₃ → NH₃ → N₂O .

0. Изобразите графическую формулу и рассмотрите строение катиона аммония (тип и полярность связей, тип гибридизации орбиталей центрального атома N, геометрическую форму и полярность иона). Чем определяется состав продуктов термического разложения различных солей аммония? Как получают соли аммония? Какие из них и где находят широкое практическое применение?

а) Перечислите важнейшие азотсодержащие удобрения и приведите реакции их получения. В каком из этих удобрений массовая доля азота наибольшая?

б) Напишите уравнения реакций, соответствующих превращениям:

KNO₃ → NO₂ → KNO₂ → NO → NH₄NO₃ → HNO₃ .

Т е м а XIII

ФОСФОР

1. Чем по строению внешнего энергетического уровня атом фосфора отличается от атома азота? Каковы возможные значения валентности и степеней окисления атомов фосфора в его соединениях? В виде каких веществ фосфор встречается в природе? Какие из них входят в состав живых организмов?

а) Составьте уравнения реакций взаимодействия фосфина с концентрированной азотной кислотой; с иодоводородом; с перманганатом калия в присутствии серной кислоты.

б) Напишите уравнения реакций, соответствующих превращениям:

P₂O₅ → PH₃ → H₄P₂O₇ → H₃PO₄ → P₄ → Ba(H₂PO₂)₂.

2. Рассмотрите строение аллотропных модификаций фосфора и различия в их физических и химических свойствах, в физиологическом действии. Как в промышленности получают фосфор? Как осуществляются превращения белого фосфора в красный и обратно? Какое свойство красного фосфора лежит в основе его использования в производстве спичек?

а) Составьте уравнения реакций взаимодействия фосфора с хлором в водном растворе; с бертоллетовой солью; с концентрированной серной кислотой при нагревании.

б) Напишите уравнения реакций, соответствующих превращениям:

Mg₃P₂ → P₄O₆ → H₃PO₄ → P₄O₁₀ → Р₄ → PH₄I.

3. Как изменяются основные и восстановительные свойства водородных соединений в ряду PH₃ ― AsH₃ ― SbH₃ ― BiH₃? Ответ подтвердите уравнениями реакций, иллюстрирующими эти свойства. Как получают указанные соединения?

а) Составьте уравнения реакций взаимодействия белого фосфора с сульфатом меди(II) в водном растворе; с дихроматом натрия в присутствии серной кислоты; с гидроксидом калия в водном растворе при нагревании.

б) Напишите уравнения реакций, соответствующих превращениям:

POCl₃ → H₃PO₄ → Р₄О₆ → BaHPO₄ → P₄ → KH₂PO₂.

4. Изобразите графические формулы молекул фосфорной, дифосфорной и трифосфорной кислот. Чему равны валентность и степени окисления атомов фосфора в них? Какие соли образуются при взаимодействии данных кислот с избытком гидроксида калия? В состав каких биологически активных веществ входят анионы указанных кислот?

а) Составьте уравнения реакций взаимодействия оксида фосфора(III) c водой при охлаждении и при нагревании; с гидроксидом калия в охлажденном растворе; с концентрированной азотной кислотой.

б) Напишите уравнения реакций, соответствующих превращениям:

Ca₃P₂ → P₂O₅ → PH₃ → Ca(H₂PO₄)₂ → Ca₃(PO₄)₂ → P₄ .

5. Изобразите графическую формулу молекулы фосфина. Сравните термическую устойчивость, основные и восстановительные свойства фосфина с аналогичными свойствами аммиака; термическую устойчивость однотипных солей аммония и фосфония. Где в природе образуется смесь фосфина и дифосфина?

а) Составьте уравнения реакций взаимодействия хлорида фосфора(V) с водой; с оксидом фосфора(V); с хлоридом аммония при нагревании.

б) Напишите уравнения реакций, соответствующих превращениям:

НPO₃ →NaH₂PO₄ → Р₄О₆ → H₃PO₄ → (CaOH)₃PO₄ → CaHPO₄ .

6. Изобразите графическую формулу молекулы оксида фосфора(III). Каковы продукты взаимодействия этого оксида с водой при охлаждении и при нагревании? Как его получают в промышленности?

а) Составьте уравнения реакций взаимодействия ортофосфата гидроксокальция с ортофосфорной кислотой (в избытке); фосфора с концентрированной азотной кислотой; фосфина с нитратом серебра в растворе.

б) Напишите уравнения реакций, соответствующих превращениям:

PCl₅ → H₃PO₄ → CaНPO₄ → P₄ → H₃PO₂ → H₃PO₄.

7. Изобразите графическую формулу молекулы оксида фосфора(V). Каковы химические свойства этого оксида? Какие кислоты образуются при его гидратации? Как получают оксид фосфора(V) в промышленности и где он находит практическое применение?

а) Составьте уравнения реакций взаимодействия дифосфорной кислоты с водой; фосфина с концентрированной азотной кислотой; термического разложения гидрофосфата аммония.

б) Напишите уравнения реакций, соответствующих превращениям:

Ca₂P₂O₇ → P₄ → Ba₃P₂ → PH₃ → H₃PO₄ → (CaOH)₃PO₄ .

8. Как изменяются кислотные и окислительные свойства высших оксидов в ряду P₂O₅ ― As₂O₅ ― Sb₂O₅? Ответ подтвердите уравнениями реакций. Какие вещества образуются при взаимодействии указанных оксидов с избытком раствора NaOH?

а) Составьте уравнения реакций взаимодействия белого фосфора с раствором гидроксида бария при нагревании; оксида фосфора(III) с водой при охлаждении; фосфористой кислоты с хлором в водном растворе.

б) Напишите уравнения реакций, соответствующих превращениям:

Ca(PO₃)₂ → H₃PO₄ → P₄ → PH₃ → (CaOH)₃PO₄ → Ca₃P₂.

9. Изобразите графические формулы фосфори­стой и фосфорноватистой кислот. Чему равны валентность и степени окисления атомов фосфора в них? Какие соли образуются при взаимодействии указанных кислот с гидроксидом калия (в избытке)? Чем это можно объяснить? Как получают данные кислоты?

а) Составьте уравнения реакций взаимодействия гипофосфита калия с сульфатом ниекля(II) в водном растворе; оксида фосфора(III) с водой при нагревании; фосфина с хлорной кислотой.

б) Напишите уравнения реакций, соответствующих превращениям:

H₃PO₄ → P₄ → PH₄I → Ba(H₂PO₄)₂ → P₂O₅ → Ba(H₂PO₂)₂.

0. Перечислите важнейшие фосфорсодержащие удобрения и напишите уравнения реакций, использующихся для их получения. Как в агрохимии принято выражать содержание фосфора в этих удобрениях? В каком из них массовая доля оксида фосфора(V) максимальна?

а) Составьте уравнения реакций взаимодействия оксида фосфора(V) с концентрированной серной кислотой; белого фосфора с гидроксидом натрия в водном растворе при нагревании; ортофосфорной кислоты с аммиаком.

б) Напишите уравнения реакций, соответствующих превращениям:

Li₃P → H₃PO₄ → P₄O₆→ PH₄I → P₄O₁₀ → Mg₃P₂.

Т е м а XIV