г) Известно, что соли азотной кислоты применяются в качестве взрывчатых веществ. Почему такое удобрение, как аммиачная селитра, при неправиль-
ном хранении и транспортировании может вызвать катастрофические послед-
ствия?
д) Рассчитайте, какой объем газов выделится при разложении 100 кг амми-
ачной селитры (н. у.)?
113. а) Как сказывается на химических свойствах свободного азота строение его молекулы? Ответ мотивируйте. Изобразите схему перекрывания атомных орбиталей при образовании молекулы N2.
б) Опишите реакции получения и свойства оксида азота (III) и оксида азота
(IV). Взаимодействуют ли оксиды с водой, со щелочью? Какую реакцию среды имеют растворы нитритов в воде? Подтвердите уравнениями в молекулярном и
ионном виде.
114. |
а) Сравните электроотрицательность |
азота, кислорода и фтора. Как поля- |
ризован атом азота в соединениях с ними? |
|
|
б) |
Показано, что в гидросфере азот усваивается сине-зелеными водо- |
|
рослями. Представьте схемы превращения азота
−до аммиака,
−до нитратов.
Как называются эти процессы?
в) Приготовлен раствор азотистой кислоты, молярная концентрация которо-
го 0.2 моль/л. Рассчитайте константу диссоциации и рН этого раствора, если степень диссоциации 0.45.
115. а) Азот в лаборатории можно получить по реакции
CuO + NH3 → N2 + Си + ...
−докажите тип реакции;
−рассчитайте, какой объем аммиака (н. у.) надо взять для получения 100 г
свободной меди.
71
б) Что Вы знаете о проблеме фиксации азота?
в) Перечислите и напишите химические формулы и названия азотных удоб-
рений, в которых азот находится в амино- и амидо-формах. Рассчитайте содер-
жание азота (N %) в них.
116. а) Опишите строение молекулы аммиака и объясните
−ее высокую полярность;
−большую растворимость в воде;
−щелочную реакцию водного раствора;
−усиление запаха аммиака при действии на него щелочи и при нагревании раствора.
б) Даны следующие соединения: HNO2, HNO3, NH4NO3, NaNО3. Сравните их термическую устойчивость, напишите уравнения их термической диссоциации.
Рассчитайте при н.у. объем газа при разложении 100 кг натриевой селитры.
Как следует хранить азотные удобрения?
117. а) Рассмотрите оксиды азота, которые могут присутствовать в биосфере
(атмосфере и гидросфере).
б) В общем виде процесс фиксации азота сине-зелеными водорослями может быть представлен:
N2 → NH3→ NO2- → NO3-
Опишите условия протекания стадий процесса, составьте реакции этих превращений.
в) Что такое кислотные дожди?
г) Рассчитайте рН раствора азотистой кислоты, молярная концентрация ко-
торой 0.01 моль/л.
118. а) Опишите химические свойства аммиака и возможности его применения в качестве удобрения.
б) Вычислите сколько молей и г аммиака может быть получено с участием
18 молей водорода?
в) Какие частицы присутствуют в водном растворе аммиака?
72
г) Избыток аммонийных солей в почве играет отрицательную роль, т.к. при этом наблюдается отсутствие меди в овощах и другой сельско-хозяйственной продукции. В чем сущность данного явления? Подтвердите уравнениями реак-
ции.
119. а) Охарактеризуйте растворимость аммиака в воде: −какую реакцию имеет водный раствор аммиака? Докажите.
−представьте выражение константы диссоциации водного раствора аммиака; −рассчитайте массовую долю растворенного вещества в растворе, получен-
ном растворением в 1 объеме воды 700 объемов аммиака.
б) Рассмотрите процессы взаимодействия оксида азота (IV) с −водой, −щелочами, −серой;
−поведение при нагревании свыше 500°;
−какие последствия для человека может вызвать избыток оксида азота (IV) в
атмосфере?
120. а) Рассмотрите химию важнейшего продукта химической промышленности
- азотной кислоты:
−допишите и докажите тип реакций
Zn + HNO3(oч. разб.) → NH3 + ...
−какую реакцию среды имеют нитраты?
б) Рассчитайте объем раствора азотной кислоты с массовой долей 60%,
плотностью 1.18 г/см3, необходимого для приготовления 0.5 л раствора, моляр-
ная концентрация которого равна 0.2 моль/л.
2.4. Фосфор и его соединения
Контрольные задания 121-130
121. Рассмотрите химию соединений фосфора со степенью окисления +5: − представьте реакцию получения оксида фосфора (V);
73
−подтвердите кислотный характер оксида фосфора (V);
−какие продукты получаются при растворении оксида фосфора (V) в воде?
Где они применяются?
б) Известно, что фосфоритная мука - самое дешевое фосфорное удобрение
(почему?)
−представьте формулу основного химического соединения, составляющего это удобрение;
−какую массу фосфоритной муки, содержащей 40% Р2О5, надо внести на поле 100 га, чтобы возместить потери фосфора при урожае картофеля 250 ц/га,
если вынос Р2О5 составляет 3.0 кг/т?
122. Рассмотрите химию фосфора и его соединений:
− изобразите электронную структуру атома фосфора в основном и возбужден-
ном состояниях. Укажите возможные степени окисления; − в виде каких соединений фосфор встречается в природе? Обогащенный хи-
бинский апатит содержит 40% Р2О5. Какую массу фосфорной кислоты можно получить из 1 т такого сырья?
123. Опишите химию фосфатов:
−напишите и дайте названия кальциевых солей ортофосфорной кислоты;
−рассмотрите их растворимость в воде;
−докажите реакцию среды при гидролизе фосфатов калия;
−что вы знаете о химическом связывании фосфатов компонентами почвы: ок-
сидами железа и алюминия? Составьте уравнения реакций.
124. Проследите химию фосфора и его соединений на основе следующих пре-
вращений:
Р→ Са3Р2 → РН3→ Р2О5 → НРО3 → Н3РО4 → NaH2PO4;
−перечислите, к каким классам соединений следует отнести вещества в пред-
ставленной цепочке?;
− какие процессы являются окислительно - восстановительными?
74
− рассчитайте, какой объем (н.у.) фосфина получится из 100 г фосфида каль-
ция?; − уравнениями реакций гидролиза дигидрофосфата натрия в молекулярной и
ионной форме докажите рН среды.
125. Рассмотрите биологическую роль фосфора:
−круговорот фосфора в природе;
−в виде каких типов соединений фосфор содержится в растительных клетках и в почве?;
−в производстве фосфорной кислоты образуются сточные воды, которые нель-
зя сбрасывать без очистки. В первую очередь очистку проводят от взвешенных частиц фосфора а) кислородом, б) хлором, в) азотной кислотой. Составьте со-
ответствующие уравнения взаимодействий и докажите тип реакций; − рассчитайте массу фосфора, которая может быть окислена 10 л азотной кислоты с массовой долей 96% и плотностью 1.50 г/мл.
126. а) Напишите формулы важнейших фосфорных удобрений:
−опишите методы их промышленного получения;
−рассмотрите их растворимость в воде и кислотах;
−рассчитайте объем аммиака (н.у.), который надо пропустить через 200 кг раствора с массовой долей фосфорной кислоты 49% для получения гидрофос-
фата аммония; − как называется это удобрение?
б) Как фосфаты (фосфорные удобрения) попадают в гидросферу? Какова экологическая особенность такого явления?
127. Опишите экологические особенности химии фосфора:
−в форме каких соединений циркулирует фосфор в экологических системах?;
−какие токсичные металлы могут поступать в водоемы вместе с фосфорными удобрениями?;
−для удаления из сточных вод фосфатов используются соли железа, кальция и алюминия. Подтвердите соответствующими уравнениями;
75
− показано, что с простым суперфосфатом на 1 кг Р2О5 поступает в почву до
50 г/га кадмия в год. Рассчитайте массу кадмия, поступающего в почву с 200 кг простого суперфосфата.
128. Химия фосфорных кислот:
−представьте формулы и проведите классификацию фосфорных кислот;
−рассмотрите:
а) диссоциацию ортофосфорной кислоты;
б) взаимодействие металлов с ортофосфорной кислотой;
в) гидролиз ортофосфата натрия;
г) какой объем раствора ортофосфорной кислоты с массовой долей 50.6%
плотностью 1.340 г/см3 необходим для получения 3 л раствора, молярная кон-
центрация эквивалента которого 0.1 моль/л.
129. а) Рассмотрите возможные степени окисления фосфора на основе строения атома.
б) Представьте реакции фосфора с металлами, галогенами, азотом. Укажите тип взаимодействий.
в) Рассчитайте массу КМnO4, которая потребуется для того, чтобы в выде-
лившемся при его разложении кислороде сжечь фосфор. Полученное соедине-
ние растворить в воде и получить 200 г раствора метафосфорной кислоты с массовой долей 40%.
130. а) Фосфаты как соли ортофосфорной кислоты:
− допишите продукты следующих взаимодействий; в молекулярном и ион-
ном виде представьте уравнения реакций. Какое значение имеют эти продукты в сельско - хозяйственном производстве?
Na3PO4 |
+ Ca(NO3)2 |
→ |
NaH2PO4 |
+ Ca(NO3)2 |
→ |
Na2HPO4 |
+ Ca(NO3)2 |
→ |
Б) Растворы фосфата, |
гидрофосфата и дигидрофосфата калия с массовой до- |
|
лей ω =0.01 имеют следующие рН: 12.1; 8.9; 4.6. Почему? Докажите, составив
76
ионные и молекулярные уравнения. Рассчитайте концентрации ионов водоро-
да в этих растворах.
2.5. Сера и ее соединения
Контрольные задания 131-140
131. Изобразите электронную структуру атома серы в нормальном и возбуж-
денном состоянии. Сделайте вывод о возможных степенях окисления атома се-
ры и о числе ковалентных связей, которые он может образовать. Приведите примеры соединений, в которых осуществляются эти связи. Изобразите графи-
ческие формулы представленных соединений.
132. Водородные соединения серы, их получение, характер связей, простран-
ственная структура молекул. Кислотные свойства сероводорода. Сколько лит-
ров сероводорода (н.у.) следует растворить в 3 л воды, чтобы получить раствор с массовой долей 0.5%?
133. Опишите окислительно - восстановительные свойства сероводорода, до-
пишите следующее уравнение реакции, подберите коэффициенты методом электронного баланса:
H2S + KMnO4 + H2SO4 →
Рассчитайте массу перманганата калия, необходимую для окисления 10 л (н.у.)
сероводорода.
134. Дайте характеристику кислородных соединений серы со степенью окисле-
ния +4. Каковы электронная структура, длина связи и валентный угол в моле-
куле диоксида серы? Чем объяснить хорошую растворимость диоксида серы в воде? Опишите кислотные свойства образовавшегося раствора. Ответ сопро-
вождайте соответствующими уравнениями реакций. Какова молярная концен-
трация раствора, если в 1 литре растворено 50 литров (н.у.) SO2?
135. Опишите окислительно - восстановительные свойства диоксида серы и сернистой кислоты. Ответ подтвердите уравнениями реакций. Известно, что диоксид серы является токсичным и уже в малых концентрациях раздражает
77
слизистые оболочки, вызывает хрипоту, одышку, расстройство сознания. Рас-
считайте, сколько литров SO2 (н.у.) может содержаться в лаборатории разме-
ров 15x10x3 м, чтобы концентрация SO2 не превысила 0.1% по объему.
136. Охарактеризуйте отношение к гидролизу сульфатов, сульфитов и сульфи-
дов. Какова реакция среды в растворах Na2SO4, Na2SO3, Na2S? Напишите урав-
нения реакций в молекулярном и ионном виде, рассчитайте константу гидроли-
за сульфида натрия по первой ступени.
137. Что является исходным сырьем для получения серной кислоты? Почему серный ангидрид, получающийся при контактном методе, не поглощается во-
дой? Что используется для поглощения SO3? Какова концентрация продажного препарата серной кислоты?
Известно, что каменные угли содержат в среднем 1-1.5% серы. Сколько серной кислоты в виде дождя выпадет на землю, если сжечь 5 т угля?
138. В чем разница действия концентрированной и разбавленной серной кис-
лоты на металлы? Одинаковое ли количество серной кислоты потребуется для растворения 20 г никеля, если в одном случае использовать концентрирован-
ную, а в другом разбавленную кислоту? Напишите уравнения реакции и сде-
лайте расчеты.
139. Известно, что большая часть производимой в мире серной кислоты расхо-
дуется на производство удобрений. Напишите уравнения реакций, в которых серная кислота используется для получения удобрений. Рассчитайте массу двойного суперфосфата, которую можно получить из 200 т фосфорита, содер-
жащего 50% фосфата кальция.
140. Дайте характеристику солей серной кислоты по следующей схеме:
а) средние и гидросульфаты;
б) растворимость сульфатов;
в) применение сульфатов в сельском хозяйстве в качестве удобрений, фун-
гицидов, для улучшения качества почв;
78
г) напишите уравнение реакции разложения железного купороса. Какую
массу серной кислоты можно получить из 100 г железного купороса?
2.6. Металлы-макроэлементы и их соединения
Контрольные задания 141-150
141. Охарактеризуйте свойства макроэлемента - кальция:
−исходя из положения Са в периодической системе, объясните его валентные состояния;
−представьте формулы и названия природных минералов кальция;
−отношение к кислороду. В молекулярной и ионной формах уравнений напи-
шите реакции взаимодействия оксида кальция с соляной и серной кислотами;
− рассчитайте, какая масса извести возместит потерю кальция с урожаем ржи?
Урожай ржи составил 30 ц/га, а вынос СаО на 1 га составил 20 кг.
142. Гашеная известь плохо растворима в воде. Объясните и докажите соот-
ветствующими уравнениями:
− растворимость извести в почвенной влаге, насыщенной СО2. Какое биологи-
ческое значение имеет это обстоятельство (токсичное влияние на растения)?; − при внесении извести уменьшается подвижность железа, алюминия, марган-
ца вследствие образования малорастворимых карбонатов. Растворимость кар-
боната кальция в отсутствие СО2 равна 0.013 г/л, в присутствии 10% СО2 - 0.490 г/л. Выразите растворимость в моль/л. Составьте соответствующие урав-
нения; − рН данного почвенного раствора равен 4 и обусловлен присутствием азот-
ной кислоты. Рассчитайте массу гашеной извести, необходимой для нейтра-
лизации 1 кг этого почвенного раствора.
143. Представьте формулы и названия основных минералов кальция и магния в литосфере;
− рассчитайте объем (м3, н.у.) оксида углерода (IV), если прокалены 1 т магне-
тита, кальцита или доломита;
79
− известно, что солонцовые почвы гипсуют. Составьте уравнения, отражающие этот прием. Гипсование изменило рН почвы с 9.30 до 8.10. Рассчитайте, как из-
менились концентрации ионов водорода и гидроксид-ионов при этом?
144. Дайте сравнительную характеристику химических свойств элементов II А
группы:
− представьте электронную формулу атомов, укажите степени окисления;
— укажите, как изменится характер диссоциации гидроксидов в ряду:
Be—Mg—Са—Sr—Ва. Докажите амфотерность Ве(ОН)2;
− представьте уравнения реакций, соответствующие переходам СаС12 → Са → СаН2 → Са(ОН)2 → СаО.
Для редокс - процессов составить схемы перехода электронов; − в чем заключается процесс гашения извести? Сколько молей гашеной извести
можно получить при обжиге и последующей обработке водой 10т известняка,
содержащего 75% СаСО3?
145. Рассмотрите химические свойства соединений кальция: карбоната, гидрок-
сида, сульфата, оксида кальция; − представьте формулы минералов, основными компонентами которых являют-
ся перечисленные химические соединения, применяемые в сельско-
хозяйственном производстве; − докажите и составьте ионные уравнения следующих взаимодействий:
хлорид кальция + сульфат калия →;
карбонат кальция + соляная кислота →;
карбонат кальция + оксид углерода (IV) + вода →;
− к 100 мл раствора хлорида кальция с массовой долей 10.6% (плотность 1.05
г/мл) добавлено 30 мл раствора карбоната натрия с массовой долей 38.55%
(плотность 1.10 г/мл). Определите массу осадка СаСО3;
− после известкования почвы рН изменился с 4.5 до 6.5; рассчитайте, как изме-
нятся концентрации ионов водорода и гидроксид-ионов при этом?
146. Опишите химические свойства магния и его соединений:
80