1. При нагревании без доступа воздуха минерала арсенопирит
FeAsS образуется сульфид железа(II) и мышьяк. Приведите возможное
объяснение того факта, что в свободном состоянии выделяется именно
мышьяк, а не сера (с образованием второго продукта Fe3As2) или железо (с образованием второго продукта As2S3).
2. Составьте уравнения реакций:
а) P + H3O+ + MnO4− =
б) P + OH− =
в) P + H3O+ + IO3− =
г) P(т) + KClO3(т) + S(т) =
Какие химические свойства фосфора проявляются в этих реакциях?
3. Составьте уравнения реакций с участием мышьяка и сурьмы:
а) As + OH− + ClO− =
б) As + H3O+ + Cr2O72− =
в) Sb + H2SO4 (ж) + KClO3 (т) =
г) Sb + NaOH (т) + NaNO3 (т) =
На основании этих реакций укажите, какой из элементов в свободном виде −
As или Sb − проявляет более сильные восстановительные свойства.
4. Температуры плавления водородных соединений элементов VА-группы имеют следующие значения (°С):
NH3 PH3 AsH3 SbH3
−77,8 −133,8 −116,9 −94,2
Постройте графическую зависимость температуры плавления этих соединений
от порядкового номера элемента (центрального атома). Объясните, почему
эта зависимость не является монотонной. Методом экстраполяции оцените
значение температуры плавления для BiН3 (в чистом виде не получен).
5. По указанным значениям стандартной энергии Гиббса образования водородных соединений элементов VА-группы ΔG°298 (кДж/моль):
NH3 PH3 AsH3 SbH3
−16 +13 +69 +148(?)
постройте графическую зависимость ΔG°298 от порядкового номера элемента−центрального атома. Уточните значение энергии Гиббса для SbH3 и методом экстраполяции оцените значение ΔG°298 для BiН3 (в чистом виде не известен). Почему данная зависимость монотонна, в отличие от рассмотренной в предыдущем вопросе?
6. Для молекул водородных соединений некоторых элементов VА-группы известны значения сродства к протону Ар (эВ):
NH3 PH3 AsH3
−9,00 −8,07 −7,50
Как изменяются донорные свойства атомов в ряду N − Р − As? Каким (по знаку) может быть сродство к протону для SbH3 и BiН3? Укажите, какая частица более устойчива: а) NH4+ или NH3, б) NH4+ или PH4+. Дайте аргументированный ответ.
7. Известно распределение эффективных зарядов в молекуле аммиака и катионе аммония:
N0,45−(Н0,15+)3 и [N0,40−(Н0,15+)4]+.
Укажите, будут ли такими же эффективные заряды на атоме фосфора в частицах PH3 и PH4+ и если нет, то меньшими или большими.
8. Значения электроотрицательности фосфора и водорода
близки между собой. Какие химические доводы позволяют приписать фосфору в
фосфине РН3 степень окисления (−III)?
9. Какие частицы присутствуют в жидком аммиаке? Назовите эти частицы и дайте характеристику их пространственного строения.
10. Какая реакция протекает при смешивании растворов двух
электролитов − амида калия и нитрата аммония в жидком аммиаке? Как
называются реакции такого типа? Приведите уравнение соответствующей
реакции в водном растворе.
11. Пользуясь принципом Ле-Шателье, укажите оптимальные
условия (температуру и давление), обеспечивающие увеличение выхода
аммиака при его прямом синтезе из азота и водорода. Объясните, почему в
реальных условиях производственный процесс проводят при температуре
450−500 °С и используют катализатор.
12. Укажите, в чем заключаются химико-технологические преимущества получения аммиака гидролизом нитридов металлов (например Mg3N2) по сравнению с прямым синтезом из N2 и Н2. В чем недостатки гидролитического метода получения аммиака, препятствующие его широкому применению в промышленности?
13. В одной монографии отмечается, что при комнатной
температуре в насыщенном водном растворе аммиак находится в виде молекул
гидрата NH3 * H2O (54%) и "негидратированных молекул NH3" (46%). Что имеют в виду авторы, говоря о "негидратированных молекулах"? Укажите тип химической связи в NH3 * H2O. Почему образование водородной связи
а) H3N : → H−OH б) H2O :: → H−NH2
происходит преимущественно по механизму (а)? Приведите два возможных обоснования этого факта.
14. Можно ли концентрированный раствор гидрата аммиака
считать одновременно разбавленным раствором гидроксида аммония? Дайте
обоснованный ответ, пользуясь справочными данными. Приведите все
возможные доводы, подтверждающие большую устойчивость в твердом
состоянии реального гидрата NH3 * H2O по сравнению с гипотетическим ионным веществом (NH4+)(ОН−).
15. В две пробирки, содержащие нитрид трикалия, вносят в
равных объемах холодную воду и раствор гидроксида калия соответственно.
Объясните, почему в первой пробирке выделение газа начинается позже и
оно менее интенсивное, чем во второй пробирке.
16. Опишите происходящие с участием аммиака процессы:
а) газообразный аммиак пропускают в воду
б) кусочек льда вносят в жидкий аммиак.
17. Обычно для обнаружения аммиака в лабораторных условиях к
сосуду, из которого выделяется NH3, подносят стеклянную палочку,
непосредственно перед этим смоченную соляной кислотой. При наличии
аммиа-ка образуется белый дым. Каков химический состав дыма? Можно ли
заменить HCl (конц.) на следующие реактивы: а) HCl (разб.), б) H2SO4 (конц.), в) HNO3 (разб.), г) HI (конц.), д) СН3СООН (конц.)?
18. Известно, что аммиак в водном растворе проявляет
оснoвные свойства, а кислотных свойств не имеет. Откуда это следует? Как
будут вести себя при контакте с водой следующие вещества: Ba(NH2)2, Li2NH, NH4HSO4, NH4HCO3, Li3N?
19. Катион аммония в водном растворе подвергается протолизу, а катион тетраметиламмония N(CH3)4+ в воде протолитом не является. Объясните причину этого различия в свойствах данных катионов.
20. Гидрат аммиака − слабый протолит в водном растворе. Каким протолитом будет соединение состава N(CH3)3 * СН3ОН? Дайте его точную химическую формулу и название. Что образуется при взаимодействии этого соединения с иодоводородом? |