книги / Общая и неорганическая химия. Химия и биогенные свойства элементов VA и VIA групп

Соединения висмута (+3) и сурьмы (+3)

4.В одну пробирку поместите 0,5–1,0 мл раствора нитрата висмута (III), в другую – 0,5–1,0 мл раствора хлорида сурьмы (III), прилейте в каждую пробирку по каплям раствор щелочи до образования осадка. Отметьте цвет осадков. Составьте уравнения реакций.

5.Полученные осадки гидроксидов сурьмы (III) и висмута (III) (опыт 4) разделите на две части. Испытайте действие кислоты и щелочи на гидроксиды сурьмы (III) и висмута (III). Составьте уравнения реакций. Сделайте вывод о кислотно-основных свойствах гидроксидов сурьмы (III) и висмута (III).

6.Используя различия в кислотно-основных свойствах гидроксидов сурьмы (III) и висмута (III), осуществите разделение смеси солей сурьмы (III) и висмута (III). Раствор возьмите у преподавателя.

Соединения висмута (+5)

7.Поместите в тигель смесь тщательно перемешанных кристаллических нитрата висмута (III), пероксида натрия и гидроксида натрия в весовом соотношении 1:4:4. Сплавьте смесь. Полученный сплав охладите. Запишите наблюдения. Составьте уравнение реакции.

8.В пробирку поместите раствор сульфида натрия и внесите

враствор небольшое количество висмутата натрия. Что наблюдаете? Составьте уравнение реакции. Вычислите ЭДС.

В заключение отчета сделайте выводы:

а) об изменении кислотно-основных свойств в рядах:

HNO2 – HNO3;

HNO2 – HPO2 – As(OH)3 – Sb(OH)3 – Bi(OH)3;

б) об изменении устойчивости и окислительно-восстанови- тельных свойств в рядах:

NH3 – PH3 – AsH3 – SbH3;

NH3 – HNO2 – HNO3.

Объясните причину изменения кислотно-основных и окисли- тельно-восстановительных свойств.

61

Вариант 14

Соединения азота (–3)

в сухую пробирку. Нагрейте пробирку. К отверстию пробирки поднесите влажную фильтровальную бумагу, смоченную раствором фенолфталеина. Что наблюдаете? Составьте уравнения реакций.

2.В один тигелек поместите кристаллический карбонат аммония, а в другой – кристаллический дихромат аммония. Нагрейте тигли над пламенем спиртовки или на электрической плитке. Что наблюдаете? Составьте уравнения реакций разложения карбоната аммония и дихромата аммония.

3.К раствору соли цинка прилейте раствор сульфида натрия до образования осадка. Определите цвет осадка. К полученному осадку добавьте 25%-ный раствор аммиака до его растворения. Напишите уравнения реакций. Координационное число равно 4. Выпи-

шите величины Kн и ПР. Образуется ли комплексное соединение, если к 0,1 моль сульфида цинка добавить 1 л 0,4 М раствора аммиака? Проведите расчеты.

Соединения висмута (+3)

4.Поместите в тигель смесь тщательно перемешанных кристаллических нитрата висмута (+3), перманганата калия и гидроксида калия в весовом соотношении 1:4:4. Сплавьте смесь. Полученный сплав охладите. Запишите наблюдения. Составьте уравнение реакции.

5.В раствор нитрата висмута (+3) внесите гранулу алюминия. Что наблюдаете? Составьте уравнение реакции. Вычислите ЭДС.

6.В две пробирки поместите небольшое количество кристаллического нитрата висмута. В одну пробирку добавьте воду, а в другую 2 М раствор азотной кислоты. Что наблюдаете в каждой пробирке? Укажите роль кислоты. Составьте уравнение гидролиза.

62

Соединения азота (+5) и висмута (+5)

7.В пробирку поместите кусочек магния, прилейте 1 мл разбавленной азотной кислоты. Что наблюдаете? Повторите опыт, заменив разбавленную азотную кислоту концентрированной. Составьте уравнения реакций. Определите ЭДС.

8.В подкисленный разбавленной серной кислотой раствор иодида калия внесите щепотку висмутата натрия, нагрейте раствор. Что наблюдаете? Составьте уравнение реакций. Определите ЭДС.

Взаключение отчета сделайте выводы:

а) об изменении кислотно-основных свойств в рядах: HNO2 – HNO3;

HNO2 – HPO2 – As(OH)3 – Sb(OH)3 – Bi(OH)3;

б) об изменении устойчивости и окислительно-восстанови- тельных свойств в рядах:

NH3 – PH3 – AsH3 – SbH3;

NH3 – HNO2 – HNO3.

Объясните причину изменения кислотно-основных и окисли- тельно-восстановительных свойств.

Вариант 15

Соединения азота (–3)

1. Смесь равных количеств кристаллических молибдата аммония (0,25 мл) и гидроксида натрия (0,25 мл) хорошо перемешайте ипоместите всухую пробирку. Нагрейте пробирку. К отверстию пробирки поднесите влажную фильтровальную бумагу, смоченную растворомфенолфталеина. Чтонаблюдаете? Составьтеуравненияреакций.

2.В один тигелек поместите кристаллический дихромат аммония, а в другой – кристаллический молибдат аммония. Нагрейте тигли. Что наблюдаете? Составьте уравнения реакций термического разложения солей аммония. Сделайте вывод о влиянии аниона на характер разложения солей.

3.К раствору соли кобальта (II) прилейте раствор оксалата на-

трия до образования осадка. Определите цвет осадка. К полученному осадку добавьте 25%-ный раствор аммиака до его растворения.

63

Напишите уравнения реакций. Координационное число равно 6. Выпишите величины Kн и ПР. Образуется ли комплексное соединение, если к 0,1 моль оксалата кобальта добавить 1 л 0,6 М раствора аммиака? Проведите расчеты.

Соединения сурьмы (+3)

4. К 2–3 мл раствора хлорида сурьмы (+3) прилейте раствор сульфида натрия до образования оранжевого осадка.

К осадку прилейте концентрированной азотной кислоты. Что наблюдаете? В результате реакции образуется серная кислота и соединение сурьмы (V). Качественной реакцией проверьте присутствие иона SO42– в растворе. Составьте уравнения реакций.

5.В пробирку с раствором хлорида сурьмы (III) внесите гранулу цинка. Что наблюдаете? Составьте уравнение реакции. Вычислите ЭДС.

6.Определите рН раствора хлорида сурьмы (III). Составьте уравнение реакции гидролиза (I стадия). Разбавьте раствор соли сурьмы (III)

в10–15 раз. Что наблюдаете? Дайте объяснения. Составьте уравнение реакции. Укажитеусловияподавлениягидролиза.

Соединения азота (+5)

7.Опыт проводите в вытяжном шкафу. В пробирку поместите щепотку серы и прилейте разбавленной азотной кислоты. Что наблюдаете? Повторите опыт, заменив разбавленную азотную кислоту концентрированной. Опыт проводите при нагревании. Наличие иона SO42– докажите качественной реакцией. Составьте уравнение реакции.

8.Работать в очках в присутствии преподавателя. Поместите в тигелек ~ 1 г нитрата калия. Нагрейте до образования расплава. В расплав осторожно внесите кусочек нагретого на пламени спиртовки древесного угля (тяга!). Что наблюдаете? Составьте уравнения реакций. Повторите опыт, заменив кристаллический нитрат калия водным раствором. Возможналиреакцияврастворе? Дайтеобъяснение.

64

В заключение отчета сделайте выводы:

а) об изменении кислотно-основных свойств в рядах:

HNO2 – HNO3;

HNO2 – HPO2 – As(OH)3 – Sb(OH)3 – Bi(OH)3;

б) об изменении устойчивости и окислительно-восстанови- тельных свойств в рядах:

NH3 – PH3 – AsH3 –SbH3;

NH3 – HNO2 – HNO3.

Объясните причину изменения кислотно-основных и окисли- тельно-восстановительных свойств.

Задания для самостоятельной работы

Концентрация растворов

Упражнение 1

1.Какой объем 63%-ного раствора азотной кислоты (плотность

ρ= 1,4 г/мл) необходимо взять для приготовления 200 мл 20%-ного раствора (ρ = 1,1 г/мл)? Определите моляльность и титр приготовленного раствора.

2.К 1,5 л 10%-ного раствора азотной кислоты (ρ = 1,054 г/мл) прибавили 2,5 л 2%-ного раствора той же кислоты (ρ = 1,009 г/мл). Вычислите массовую долю (%) и молярную концентрацию HNO3

вполученном растворе, если считать, что объем раствора равен 4 л.

3.Вычислите молярную и моляльную концентрации, мольную

долю 20%-ного раствора азотной кислоты (ρ = 1,1 г/мл).

4.Вычислите массу азотной кислоты в растворе, если на нейтрализацию кислоты потребовалось 50 мл 0,5 н. раствора гидроксида натрия. Вычислите титр раствора NaOН.

5.Имеется 5 М раствор азотной кислоты (ρ = 1,16 г/мл). Вычислите массовую долю (%), моляльную концентрацию и титр азотной кислоты в растворе.

65

6.Определите моляльную концентрацию и молярную концентрацию эквивалента 50%-ного раствора фосфорной кислоты, если плотность раствора кислоты равна 1,3 г/мл.

7.К 3 л 10%-ного раствора азотной кислоты (ρ = 1,054 г/мл) прибавили 5 л 2%-ного раствора той же кислоты (ρ = 1,009 г/мл). Вычислите массовую долю (%) и молярную концентрацию полученного раствора, объем которого равен 8 л.

8.Вычислите молярную концентрацию эквивалента и моляльную концентрацию азотной кислоты, массовая доля которой в рас-

творе составляет 0,10 (ρ = 1,054 г/мл).

9.Смешали 10 мл раствора азотной кислоты с массовой долей 0,1 (ρ = 1,056 г/мл) и 100 мл раствора азотной кислоты с массовой долей 0,3 (ρ = 1,184 г/мл). Вычислите массовую долю (%) и моляльную концентрациюазотнойкислотывполученном растворе.

10.К 300 мл 40%-ного раствора азотной кислоты (ρ = 1,25 г/мл) прилили 125 мл воды. Определите массовую долю (%) и молярную концентрацию азотной кислоты в полученном растворе.

11.Какой объем аммиака (л) при нормальных условиях (н.у.) необходимо растворить в 2 л воды для получения 10%-ного раство-

ра? Вычислите моляльную и молярную концентрации аммиака

врастворе (ρ = 0,957 г/мл).

12.Смешали 300 мл 10 М раствора и 200 мл 1 М раствора азотной кислоты. Определите молярную концентрацию кислоты в полученном растворе.

13.Определите молярную концентрацию, массовую долю (%)

имольнуюдолюфосфорной кислоты(ρ= 1,16 г/мл) в10 н. растворе.

14.Определите массовую долю оксида фосфора (V) в фосфорном удобрении, содержащем 80 % гидрофосфата кальция.

15. Какой объем 85%-ного раствора азотной кислоты (ρ = 1,469 г/мл) необходимо добавить к 1 л воды, чтобы получить раствор азотной кислоты с массовой долей 0,2?

Азот и его соединения

Упражнение 2

1. Какой объем аммиака потребуется для получения азотной кислоты массой 12,6 т с учетом того, что потери в производстве составляют 5 %?

66

2.При прокаливании смеси нитрата натрия и нитрата свинца (II) образовалось 22,3 г оксида свинца (II) и выделилось 6,72 л газов (н.у.). Вычислите массу исходной смеси.

3.Из азота объемом 67,2 л и водорода объемом 224 л образовался аммиак (н.у.). Используя этот аммиак, получили 400 мл рас-

твора азотной кислоты с массовой долей HNO3 0,4 (ρ = 1,25 г/мл). Определите выход продукта.

4.Газообразный аммиак, выделившийся при кипячении 160 г 7%-ного раствора гидроксида калия с 9 г хлорида аммония, растворили в 75 г воды. Определите массовую долю аммиака в полученном растворе.

5.Аммиак объемом 7,84 л (н.у.) подвергли каталитическому окислению и дальнейшему превращению в азотную кислоту. В результате получили 200 г раствора азотной кислоты. Считая выход HNO3 40 %, определите массовую долю ее в полученном продукте.

6.Аммиак, выделившийся при кипячении 80 г 14%-ного раствора гидроксида калия с 8,03 г хлорида аммония, растворили в воде. Рас-

считайте, какой объем 5%-ного раствора азотной кислоты (ρ=

=1,02 г/мл) пойдет нанейтрализацию полученногорастворааммиака.

7.Какой объем (н.у.) займут газы, образующиеся при взрыве нитрата калия массой 500 г в смеси с углеродом и серой, если при этом образуются сульфид калия, азот и оксид углерода (IV)?

8.При пропускании газовой смеси, образующейся при разложении азотной кислоты, через 212,1 мл 12%-ного раствора гидро-

ксида калия (ρ = 1,1 г/мл) произошла полная нейтрализация щелочи. Какой объем 63%-ного раствора азотной кислоты (ρ = 1,43 г/мл) подвергли полному разложению?

9.Определите минимальный объем раствора HNO3 с массовой долей 80 % (ρ = 1,45 г/мл), который потребуется для растворения серебра, полученного при взаимодействии 10 г железа с раствором, содержащим 48 г нитрата серебра.

10.Одинаковая ли масса азотной кислоты потребуется для растворения 32 г меди, если в одном случае азотная кислота концентрированная, а в другом разбавленная? Какой объем газа выделится

впервом и втором случае?

67

11.Рассчитайте объем 32%-ного раствора азотной кислоты (ρ = 1,2 г/мл), необходимый для растворения меди, выделившейся при полном электролизе 800 мл (ρ = 1,2 г/мл) 25%-ного раствора сульфата меди.

12.Какой объем 80%-ногораствораазотнойкислоты(ρ= 1,45 г/мл) должен вступить в реакцию с медью для образования 16,8 л оксида азота(IV), есливыходоксидаазота(IV) равен60 %?

13.Газ, полученный при взаимодействии 9,52 г меди с 50 мл

81%-ного раствора азотной кислоты (ρ = 1,45 г/мл), пропустили через 150 мл 20%-ного раствора гидроксида натрия (ρ = 1,22 г/мл). Определите массовые доли образовавшихся в растворе веществ.

14.Какой объем аммиака (н.у.) необходим для промышленного получения 5 т 60%-ного раствора азотной кислоты, если известно, что потери при производстве составляют 3 %?

15.Аммиак, выделившийся при взаимодействии 107 г 20%-ного раствора хлорида аммония с 150 г 18%-ного раствора гидроксида натрия, полностью прореагировал с 60%-ным раствором ортофосфорной кислоты с образованием дигидрофосфата аммония. Определите массовую долю хлорида натрия в растворе и массу 60%-ного раствора ортофосфорной кислоты.

Фосфор и его соединения

Упражнение 3

1.В результате окисления фосфора 60%-ным раствором азотной кислоты (ρ = 1,373 г/мл) получено 19,6 г ортофосфорной кислоты. Рассчитайте объем азотной кислоты, израсходованный на окисление фосфора.

2.Какую массу раствора с массовой долей фосфорной кислоты 40 % можно получить из фосфорита массой 100 кг с массовой долей

Ca3(PO4)2 93 %?

3.Определите массовую долю оксида фосфора (V) в преципитате СаНРО4·2Н2О.

4.В образце двойного суперфосфата массовая доля оксида

фосфора (V) составляет 20 %. Вычислите массовую долю Ca(Н2PO4)2 в удобрении.

68

5.9,3 г фосфора сожгли в избытке кислорода. Продукт сгорания прореагировал с минимальной массой гидроксида натрия. Определите состав и массу образовавшейся соли.

6.Фосфор, количественно выделенный из 31 г фосфорита кальция, окислен в атмосфере в избытке кислорода. Полученный оксид

растворен в 200 мл 1,5 М раствора гидроксида калия. Какие соли

ив каких количествах содержатся в полученном растворе?

7.Определите массовую долю фосфора в Ca3(PO4)2, Ca(Н2PO4)2, CaНPO4.

8.Если 2,24 л NH3 (н.у.) пропустить через 115 г 10%-ного рас-

твора дигидрофосфата аммония, то какая соль получится и какова будет ее масса?

9.Из природного фосфорита массой 310 кг получена фосфорная кислота массой 195 кг. Вычислите массовую долю фосфата кальция в природном фосфорите.

10.Какого состава образуется соль ортофосфорной кислоты

икакова ее массовая доля в растворе, если в 25 мл 25%-ного рас-

твора гидроксида натрия (ρ = 1,28 г/мл) будет растворен весь оксид фосфора (V), получившийся при окислении 6,2 г фосфора?

11. При растворении в 10 л воды кальция, полученного электролизом расплава хлорида кальция, выделилось 9,52 л водорода (н.у.). В раствор добавили оксид фосфора (V) до образования дигидрофосфата кальция. Какова концентрация полученной соли

врастворе (%)?

12.К 25 мл 6%-ного раствора фосфорной кислоты (ρ = 1,03 г/мл) прибавили 6 г оксида фосфора (V). Вычислите массовую долю Н3РО4

вобразовавшемся растворе.

13.Какую массу гидрокарбоната натрия необходимо растворить в 114,33 г 6%-ного раствора ортофосфорной кислоты, чтобы получить 8%-ный раствор дигидрофосфата натрия?

14.5,27 г красного фосфора сожгли в избытке кислорода. Полученный продукт вступил в реакцию с 68 г 10%-ного раствора гидроксида натрия. К раствору добавили 175 мл воды. Найдите массовую долю (%) образовавшейся соли.

15.При сгорании 6 г фосфора на воздухе образовалось 13,75 г оксида, который в водном растворе образовал 19 г кислоты. Установите формулу кислоты.

69

Установление генетической связи между веществами (цепочка превращений)

Упражнение 4

Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить следующие превращения:

1.P → K2HРO2 → K3PO4 → Ca3(PO4)2 → CaHPO4

2.As2S3 → H3AsO4 → NaH2AsO4

Na3AsO4 → As2S5

3.NH4NO2 → N2 → X → NH4NO3 → N2O

4.Sb(NO3)3 →Sb(OH)3 →Na[Sb(OH)4] →Na3SbO4 →Sb2(SO4)3

5.Cu(NO3)2 → X → HNO3 → NH4NO3 → N2O

6.KNO3 → KNO2 → NO → N2 → NH3

7.N2 → X → (NH4)2SO4 → Y → NH4NO3

8.N2 → X → NO2 → HNO3 → AgNO3 → NO2

9.P → Ca3P2 → PH3 → X → Ca(H2PO4)2

10.X → N2H4 → (N2H5)2SO4 → N2H5OH

N2 → NO

11.Ca3(PO4)2 → P → P2O5 → Ca(H2PO4)2 → Ca3(PO4)2

12.X → NH2OH → NH4NO3 → N2O → N2

N2

13.Bi → Bi(NO3)3 → NaBiO3 → BiCl3 → Bi

14.KNO2 → KNO3 → KNO2 → NO → X → HNO3

15.Sb2S3 → H3SbO4 → Sb2O5 → Sb → Na3SbO4

Укажите условия протекания реакций.

Разделение веществ

Упражнение 5

1. Какие из перечисленных веществ можно использовать для обезвоживания аммиака: кристаллический сульфат меди (II), концентрированную серную кислоту, силикагель, оксид фосфора (V)? Дайте объяснения.

70