Periodichesky_zakon_-_kontrolnye_voprosy_1

32

16.Какими особыми свойствами обладают гидроксиды титана в степенях окисления +3 и +2? В какой мере выражены эти свойства? Ответ подтвердите примерами.

17.Определите, будут ли взаимодействовать с катионом титана (III) следующие реагенты: а) сульфит калия; б) цинк в кислой среде; в) кислород.

18.Известно, что нитрат- и перхлорат-анионы устойчивы к действию многих восстановителей, однако они могут быть восстановлены катионом титана (III). Составьте уравнения этих реакций.

19.Объясните, почему подкисленный бесцветный раствор хлорида титана (IV) становится фиолетовым после добавления металлического магния и снова обеспечивается после добавления пероксида водорода? Напишите уравнения реакций.

20.Какими фактами можно подтвердить, что тетрагалогениды элементов подгруппы титана не являются солеобразными соединениями?

21.Чем обусловлена склонность элементов IVB-группы к образованию прочных галогенидных ацидокомплексов [ЭГ6]2-? Можно ли рассматривать эти комплексы с позиций МВС или ТКП?

22.Для титана максимальное и устойчивое координационное число равно 6. Почему для циркония и гафния оно может иметь большие значения – 7 и 8?

23.Какие соединения элементов IVB-группы в большей степени склонны к гидролизу – сами тетрагалогениды или галогенидные ацидокомплексы?

24.В чем причина устойчивого существования «и´ ловых» катионов для элементов IVB-группы (титанила, цирконила, гафнила)? В каких случаях вообще можно ожидать, что элемент способен образовывать подобные

катионы? Каков характер связей, например, в TiOCl2, и что можно сказать о свойствах этого соединения?

25.Можно ли галогениды ЭГ2 и ЭГ3 для элементов IVB-группы рассматривать как субгалогениды? Для всех ли элементов они характерны в равной мере? Почему среди дигалогенидов титана отсутствует фторид? Какое практическое применение находит, например, реакция диспропорционирования дииодида титана?

26.Составьте координационные формулы трех гидратных изомеров состава TiCl3. 6H2O. Предложите химический метод идентификации лигандов,

33

входящих в состав внутренней сферы изомерных комплексных соединений.

27.Что в целом можно сказать о солях кислородсодержащих кислот элементов IVB-группы и на основании каких соображений?

28.Почему растворимые производные элементов подгруппы титана (IV)

простого состава TiCl4, Ti(SO4)2 , Zr(NO3)4 и др. нельзя получить в водных растворах?

29.Как можно получить сульфат титана (IV)? Сульфат какого элемента IV группы получают подобным же способом? Какие выводы о природе сульфата титана (IV) можно при этом сделать?

30.Какова характерная особенность сульфата титана (III)? С какими элементами периодической системы Ti+3 в этом смысле проявляет аналогию?

31.Какими свойствами обладает кристаллогидрат Zr(SO4)2. 4H2O? Как следует его называть и записывать его формулу с учетом проявляемых функций?

32.Какие соли более стабильны для циркония и гафния: Э3(РО4)2 или ЭР2О7; Э(SiO3)2 или ЭSiO4? Как можно объяснить эту закономерность?

34

2.6. Элементы V группы

2.6.1. Элементы VA-подгруппы

2.6.1.1. Азот

1.В чем заключаются и чем обусловлены различия между двумя типическими элементами V группы и соответствующими им простыми веществами?

2.Каковы основные природные формы существования азота на Земле?

3.В чем состоит так называемая «проблема связанного азота» в природе? Какие процессы ведут к связыванию азота в природе? Какие промышленные способы «фиксации атмосферного азота» Вам известны?

4.Что означают названия элемента № 7 – «азот» и «nitrogenium»?

5.Как получают азот в промышленности? Какие существуют лабораторные способы получения азота?

6.В середине XIX века было установлено, что плотность азота, полученного из воздуха (после тщательного удаления водяного пара, кислорода, углекислого газа), всегда оказывалась на несколько тысячных г/л выше, чем плотность этого газа, получаемого химически. В истории химии этот факт известен под названием «торжества третьего десятичного знака». Какие выводы были сделаны на основании этого факта?

7.Чем объясняется химическая инертность газообразного азота с позиций МВС и ММО? Какие способы его активации Вам известны? Приведите примеры.

8.Какой из газов, являющихся основными составляющими воздуха, хуже растворим в воде и почему? Каково значение этого факта для жизни гидробионтов?

9.Какие степени окисления проявляет азот в своих водородных соединениях?

35

10.Какое из известных Вам водородных соединений азота в принципе не может быть окислителем? В какой мере эта способность выражена у всех остальных водородных соединений азота?

11.Как следует рассматривать аммиак с точки зрения общих правил номенклатуры бинарных соединений?

12.Как получают аммиак в промышленности и в лаборатории? Каково «планетарное» значение процесса синтеза аммиака?

13.На чем основано использование жидкого аммиака в качестве хладагента? Чем обусловлено соответствующее свойство аммиака?

14.Чем обусловлены свойства жидкого аммиака как растворителя?

15.Какую функцию выполняет, например, NH4Cl в растворе жидкого аммиака?

16.Чем можно объяснить рекордно высокую растворимость аммиака в воде? Какими свойствами обладает водный раствор аммиака? Чем объясняются эти свойства?

17.Почему можно говорить о существовании, например, хлорида или нитрата аммония, но нельзя говорить о существовании гидроксида аммония?

18.Почему молекула аммиака способна к образованию солей и комплексов с ионами металлов? Какое пространственно-геометрическое строение имеет ион аммония? Каковы здесь валентные углы? Какие принципиально важные выводы о природе связей можно сделать на основании этого факта?

19.Чему равны валентность и степень окисления азота в ионе аммония? Где здесь комплексообразователь? Назовите ион аммония в соответствии с общими правилами номенклатуры.

20.На какой из катионов IА-подгруппы в наибольшей степени похож катион аммония? Чем, тем не менее, принципиально различаются соли этих двух катионов?

21.Чем различаются процессы термического разложения аммонийных солей

– производных кислот-окислителей и кислот, не являющихся таковыми?

22.Приведите примеры функционирования аммиака в качестве основания и кислоты. Как называются и какими общими свойствами обладают производные аммиака как кислоты?

36

23.Как можно получить гидразин, исходя из аммиака? Что означает его название? Какова здесь степень окисления азота? Почему гидразин является более сильным восстановителем, чем аммиак? Приведите примеры, подтверждающие это.

24.Существуют соединения, имеющие торговые названия: сернокислый

гидразин (N2H4 . H2SO4), солянокислый гидразин (N2H4 . 2HCl), гидразингидрат (N2H4 . 2Н2О). Что они собой представляют с химической точки зрения, и как их следует называть? Какую реакцию среды будут показывать водные растворы этих соединений?

25.Сопоставьте кислотно-осно´вные свойства гидразина с таковыми для аммиака. Какие соединения в растворе жидкого гидразина будут обладать свойствами кислот, а какие – оснований?

26.Какими способами можно получить гидроксиламин? Что означает название этого соединения?

27.Известно, что водный раствор гидроксиламина имеет слабо щелочную реакцию. За счет чего он проявляет осно´вные свойства?

28.Аналогично соединениям гидразина (см. вопрос 24), существуют подоб-

ные же соединения гидроксиламина, например, солянокислый гидроксиламин NH2OH . HCl. Что представляет собой это соединение в действительности?

29.Приведите примеры реакций, характеризующих окислительновосстановительную двойственность гидроксиламина. Как зависят его окислительно-восстановительные свойства от реакции среды?

30.Как получают азотистоводородную кислоту? Как называются ее соли?

Каковы функции HN3 и ее производных. Какими свойствами обладает смесь HN3+HCl? Почему в этой смеси растворяется металлическое золото?

31.В классических учебниках по неорганической химии структурную формулу азотистоводородной кислоты изображали как Н – N = N ≡ N: . В какой мере согласуется эта формула с современными представлениями об электронном строении атома азота? Как следует изобразить строение молекулы HN3, согласованное с электронными представлениями?

32.Перечислите известные Вам оксиды азота. Укажите хотя бы по одному способу их получения. Какие из них заведомо парамагнитны и почему?

37

33.Почему оксиды азота, отвечающие степеням окисления (+1) и (+2), относят к несолеобразующим, а не к кислотным, хотя известны кислоты, в которых степень окисления азота такая же. Как называются эти кислоты и их соли? Какие свойства для них характерны?

34.Чем можно объяснить устойчивость и сравнительно высокую химическую инертность оксида азота (+2)? Чем обусловлено значение этого оксида в химической индустрии?

35.Приведите примеры реакций, подтверждающие окислительновосстановительную двойственность оксида азота (+2). Как называются комплексы, в которых молекулы NO выступают в качестве лигандов? Приведите примеры таких соединений

36.Какая из форм более устойчива – молекула NO, или ион NO+? Чем можно объяснить устойчивое существование нитрозильных соединений? О каких свойствах азотистой кислоты говорит существование нитрозилсерной кислоты NOHSO4?

37.К какому классу соединений относятся нитрозилгалогениды NOГ с точки зрения их взаимодействия с водой?

38.Кислотные оксиды раньше называли ангидридами кислот (ангидрид – обезвоженный). Ангидридом какой кислоты является NO2?

39.Почему диоксид азота склонен к димеризации? С каких позиций можно

объяснить тот факт, что NO2 окрашен, а его димер N2O4 бесцветен? В каком направлении сместится равновесие димеризации диоксида азота: а) при повышении температуры; б) при повышении давления?

40.Объясните пространственно-геометрическое строение нитрат-аниона с позиций МВС.

41.При взаимодействии с кислотами металлы всегда переходят в окисленное состояние. Чем же отличаются минеральные кислоты-окислители от прочих минеральных кислот (которые также окисляют металлы)? От каких факторов зависит глубина восстановления азотной кислоты при ее взаимодействии с металлами?

42.Какую смесь называют «царской водкой»? На чем основано ее окисли-

тельное действие? Почему золото не растворяется в HNO3, а растворяется в «царской водке»?

43.Можно ли выявить у азотной кислоты осно´вные свойства?

38

44.Чем фторид нитроила отличается от прочих производных нитроила?

45.Каковы общие закономерности термического разложения нитратов металлов?

46.Сопоставьте отношение к воде галогенидов бора, углерода и азота. Чем объясняются различия?

47.Какие металлы способны образовывать солеобразные, металлоподобные и ковалентные нитриды? Каковы общие свойства нитридов металлов в зависимости от природы химической связи в них? В каком структурном типе могут кристаллизоваться ковалентные нитриды?

2.6.1.2. Фосфор

48.Сопоставьте распространенность и природные соединения фосфора и азота. Почему фосфор, в отличие от азота, не встречается в природе в свободном состоянии, хотя химически этот элемент менее активен?

49.Сопоставьте пространственное строение молекул Р4, Р4О6 и Р4О10. Какие общие мотивы здесь присутствуют?

50.Почему белый фосфор химически значительно более активен, чем красный? В каком растворителе он растворяется лучше всего?

51.Какие функции может выполнять фосфор при взаимодействии с другими элементами периодической системы?

52.Сопоставьте пространственно-геометрическое строение молекул Н3РО3 и Н3РО4. Объясните это строение с позиций МВС. Какие выводы о свойствах этих кислот можно при этом сделать?

53.Каким образом диспропорционирует (при хранении и нагревании) HNO2 и соответствующие фосфорные кислоты? Что отсюда следует?

54.Как происходит процесс присоединения воды к Р2О5? Какие промежуточные и конечные продукты при этом образуются?

55.Почему метафосфорная кислота неустойчива и может существовать только в виде полимерных молекул (HPO3) n?

56.В чем с химической точки зрения состоит смысл получения двойного суперфосфата из фосфорита?

39

57.Чем различаются по строению Н4Р2О6, Н4Р2О7 и Н4Р2О8? Как они называются? Можно ли эти кислоты рассматривать как простейшие представители полифосфорных кислот?

58.Что такое гипофосфаты и гипофосфиты? Чем различаются по свойствам эти классы солей?

59.В чем сходны и чем различаются структуры полифосфатов и полисиликатов?

60.Как можно получить фосфин в лаборатории, основываясь на общих принципах получения летучих водородных соединений?

61.Почему фосфин значительно хуже растворим в воде, чем аммиак? Чем различаются по свойствам водные растворы аммиака и фосфина?

62.Почему соли фосфония значительно менее распространены и менее устойчивы, чем соли аммония?

63.Сопоставьте восстановительные свойства аммиака и фосфина, приведите примеры реакций. Какие общие выводы при этом можно сделать?

64.В чем сходны и чем различаются по свойствам дифосфин и гидразин?

65.Сопоставьте отношение к воде галогенидов азота и тригалогенидов фосфора. Чем объясняется различие?

66.Почему для азота известны только тригалогениды, а для фосфора помимо

РГ3 существуют и РГ5? Почему пентагалогениды известны только для фтора и хлора, но не для брома и иода?

67.Какие орбитали атома фосфора в чистом или гибридном состоянии обра-

зуют согласно методу ВС связи в молекулах PCl3, PCl5 и H[PCl6]? В каком из этих соединений валентность больше степени окисления, а в каком атом фосфора имеет неподеленную электронную пару?

68.Какая молекула более устойчива – PCl5 или POCl3? К какому классу соединений относится POCl3 (см. также вопрос 37)?

69.С какими элементами фосфор образует солеобразные, металлоподобные и ковалентные фосфиды? Чем различаются их свойства?

70.Чем «знамениты» фосфиды элементов IIIA-группы – алюминия, галлия, индия? К какому структурному типу принадлежат их кристаллические структуры? Почему в это семейство не включается фосфид таллия?

40

2.6.1.3. Подгруппа мышьяка

71.В чем проявляется вторичная периодичность в ряду мышьяк – сурьма – висмут и чем она обусловлена?

72.Какие природные формы наиболее характерны для элементов подгруппы мышьяка? К какому классу элементов с геохимической точки зрения они относятся?

73.Каковы общие принципы получения мышьяка, сурьмы и висмута в свободном состоянии из природных соединений?

74. В какой мере соблюдается кристаллохимическое правило Юм-Розери 8

– N для элементов подгруппы мышьяка?

75.Как относятся элементы подгруппы мышьяка к минеральным кислотам, к щелочам (растворам и расплавам)? Объясните эти факты.

76.Охарактеризуйте отношение элементов подгруппы мышьяка к разбавленной и концентрированной азотной кислоте. Сопоставьте с поведением элементов подгруппы германия. Какие общие выводы о химии мышьяка, сурьмы и висмута при этом можно сделать?

77.До каких оксидов окисляются при нагревании на воздухе и в кислороде мышьяк, сурьма и висмут? О чем это говорит и чем объясняется?

78.Каковы общие способы получения летучих водородных соединений для элементов подгруппы мышьяка? Можно ли эти соединения называть гидридами? Сопоставьте свойства этих соединений для всех элементов VА-группы и объясните наблюдающиеся закономерности.

79.В чем химическая сущность так называемой «пробы Марша» для открытия мышьяка?

80.Охарактеризуйте закономерности изменения кислотно-осно´вных и окис- лительно-восстановительных свойств в рядах оксидов и гидроксидов элементов подгруппы мышьяка для степеней окисления +3 и +5. Приведите наиболее типичные примеры.

81.Почему у сурьмы существует двойной оксид Sb2O4, а для мышьяка подобное соединение неизвестно?

82.Чем можно объяснить, что для сурьмы и висмута известны оксо-катионы (в какой степени окисления?), а для мышьяка в этой степени окисления подобные «ил»-производные неизвестны?