Неорганическая химия

Министерство образования и науки Российской Федерации
НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ



Л.В. ШЕВНИЦЫНА, А.И. АПАРНЕВ, Р.Е. СИНЧУРИНА




                НЕОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ




            Задачи и упражнения для выполнения контрольных работ


Учебно-методическое пособие








НОВОСИБИРСК


2011

УДК 546(07) Ш 374





Рецензенты: Н.Ф. Уваров, д-р хим. наук, профессор;
                    Л.Б. Воробьева, канд. хим. наук, профессор





Работа подготовлена на кафедре химии и утверждена в качестве учебно-методического пособия для студентов, обучающихся по специальности 260501 всех форм обучения








     Шевницына Л.В.
Ш 374 Неорганическая химия : задачи и упражнения для выполнения контрольных работ / Л.В. Шевницына, А.И. Аларнев, Р.Е. Синчурина. - Новосибирск : Изд-во НГТУ, 2011. - 107 с.

         ISBN 978-5-7782-1574-0

           Работа включает контрольные задачи по основным разделам курса неорганической химии: классы неорганических соединений, закон эквивалентов, окислительно-восстановительные реакции, скорость химических реакций и химическое равновесие, растворы электролитов, комплексные соединения и химия элементов.
           Приведены решения типовых задач по всем разделам.


УДК 546(07)


ISBN 978-5-7782-1574-0

                 © Шевницына Л.В., Аларнев А.И., Синчурина Р.Е., 2011

                                            © Новосибирский государственный технический университет, 2011

ОГЛАВЛЕНИЕ


Общие указания...................................................4
Тема 1. Классификация, номенклатура и кислотно-основные свойства неорганических веществ...................................5
Тема 2. Межмолекулярные взаимодействия в растворах..............12
Тема 3. Вычисление молярных масс эквивалентов элементов и сложных веществ. Закон эквивалентов............................16
Тема 4. Периодическая система Д.И. Менделеева. Электронное строение атомов. Химическая связь................................24
Тема 5. Окислительно-восстановительные реакции..................35
Тема 6. Кинетика химических реакций.............................44
Тема 7. Растворы................................................56
Тема 8. Комплексные соединения..................................77
Тема 9. Химия элементов.........................................83

Библиографический список.......................................92

Приложения.................................................93

ОБЩИЕ УКАЗАНИЯ

   Предлагаемая работа является составной частью учебно-методического комплекса для студентов, обучающихся по специальностям 260501 «Технология продуктов общественного питания», 260202 «Технология хлеба, кондитерских и макаронных изделий». Каждый раздел включает примеры решения (типовых) задач и задания для самостоятельного решения.
   Студент выполняет контрольные (индивидуальные) задания согласно варианту, соответствующему двум последним цифрам присвоенного ему шифра зачетной книжки, например:

Последние   01 02 03 04 05 06 07 08 09 10
цифры шифра                              
Вариант     1  2  3  4  5  6  7  8  9  10

   Номера заданий по вариантам приведены в приложении.
   К выполнению контрольной работы можно приступать, когда студент усвоил определенную часть курса и разобрал решение типовой задачи, приведенной в данном пособии.
   Решение задач и ответы на теоретические вопросы должны быть краткими, но четко обоснованными. При решении задач нужно приводить весь ход решения и математические преобразования.
   Контрольная работа должна быть аккуратно оформлена, номера и условия задач переписаны в том порядке, в каком они указаны в задании. В конце работы следует дать список использованной литературы, поставить дату исполнения и подпись.
   Задания, выполненные не по своему варианту, преподавателем не рецензируются и считаются невыполненными.

Тема 1. Классификация, номенклатура и кислотно-основные свойства
неорганических веществ

   Пример. Даны формулы соединений. Укажите класс соединения и дайте им названия. Приведите реакции, подтверждающие их соответствующий кислотно-основной характер: Li₂O, КОН, Н3ВО3, Na₂S, KHSO3, Fe(OH)₂Cl.
   Решение. Оксидами являются сложные соединения, состоящие из атомов кислорода и какого-либо другого элемента, в котором степень окисления атома кислорода равна -2.
   Li₂O - оксид лития(1), основной оксид, так как литий - щелочной металл (элемент IA группы).
   Молекулярное уравнение реакции:
Li₂O + 2HCl -+ 2LiCl + Н₂О.
   Полное ионно-молекулярное уравнение реакции:
Li2O + 2Н⁺ + 2Cl⁻ -+ 2Li⁺ + 2Cl⁻ + H2O.
   Краткое ионно-молекулярное уравнение реакции:
Li2O + 2Н⁺ -+ 2Li⁺ + H2O.
   Гидроксидами являются сложные вещества, состоящие из катионов металлов (или катиона аммония NH4 ) и одной или нескольких гидроксильных групп ОН⁻, образующихся при электролитической диссоциации в растворе.
   Ве(ОН)₂ - гидроксид бериллия(П), амфотерное основание, проявляющее основные и кислотные свойства.

5

   Реакции, подтверждающие основные свойства Ве(ОН)₂:
Ве(ОН)₂ + H2SO4 -+ BeSO₄ + 2Н2О;
Ве(ОН)2 + 2Н⁺ + SO.2 Ве²⁺ + SO4 + 2Н2О;
Ве(ОН)2 + 2Н⁺   Ве²⁺ + 2Н2О.
   Реакции, подтверждающие кислотные свойства Ве(ОН)₂:
Ве(ОН)2 + 2МаОН   Na₂BeO₂ + 2Н2О;
Ве(ОН)2 + 2Na⁺ + 2ОН" 2Na⁺ + ВеО² + 2Н2О;
Ве(ОН)2 + 2ОН"  ВеО2 + 2Н2О.
   Кислоты - сложные соединения, состоящие из одного или нескольких атомов водорода и кислотного остатка, при диссоциации в растворе образуются катионы водорода Н⁺ и анионы кислотного остатка.
   Н3ВО3 - борная кислота, трехосновная, так как диссоциирует в растворе в три стадии:

Н₃ВО₃ «• Н⁺ + Н₂ВО₃        (1-я ступень);
Н₂ВО₃ ^ Н⁺ + НВО;’         (2-я ступень);
НВО3 «• Н⁺ + ВО³           (3-я ступень).

   Соли - сложные соединения, состоящие из катионов металла (или катиона аммония) и аниона кислотного остатка, образующихся при диссоциации в водном растворе.
   Na₂S - сульфид натрия, средняя (нормальная) соль, так как не содержит в составе ни Н⁺, ни ОН⁻.
   К№О₃ - гидросульфид калия, кислая соль, так как содержит в составе Н⁺.
   При взаимодействии кислых солей с избытком основания образуются средние соли:
КЖО3 + КОН -+ ^О3 + Н2О;
К⁺ + IISd, +К⁺ + ОН⁻   2К⁺ + SO3 + Н2О;
1ВО, ■ ОН > SO3 +Н2О.

6

   Fe(OH)₂Cl - хлорид дигидроксожелеза(Ш), основная соль, так как содержит в составе ОН⁻.
   При взаимодействии основных солей с избытком кислоты образуются средние соли:
Fe(OH)2Cl + 2HCl -+ FeCl₃ + 2H2O;
(Fe(OH)₂)⁺ + Cl⁻ + 2H⁺ + 2Cl⁻ -+ Fe³⁺ + 3 Cl⁻ + 2H₂O;
(Fe(OH)2)⁺+ 2H⁺  Fe³⁺ + 2H2O.



    Задания для самостоятельного решения

   Задание 1. Определите класс и назовите соединения. Для всех оксидов и гидроксидов приведите реакции, подтверждающие их соответствующий кислотно-основной характер.
   Для кислых и основных солей запишите молекулярные и ионномолекулярные уравнения реакций превращения их в средние соли.
   1.    NaH2PO₄, KNO2, ZnO, CuOHCl, SO2, Rb2O, H2SO4, HNO3, Co(OH)2, LiOH.
   2.    Ba(HSO₃)₂, RbBrO₃, BeO, MnOHNO₃, N₂O₃, H₂CrO₄, Ni(OH)₂, HBr, RbOH, Na2O.
   3.    NaHCO3, CdSiO3, АШ, MgOHBr, N2O5, H2&2O7, Fe(OH)3, HF, KOH, K₂O.
   4.    KHSO4, CuS, Cr2O3, NiOHCl, Q2O7, K2O, H2MnO4, Cu(OH)2, NaOH, HBr.
   5.    Fe(HS)2, CaCrO4, SnO2, (CuOH)2SO4, Q2O3, Rb2O, HCl, Pb(OH)2, KOH, H2SO3.
   6.    NaHSO3, Fe2(SO4)3, M^O3, FeOHBr, CU2O, H3ASO4, HI, Cr(OH)2, P2O5.
   7.    K2HPO4, Ca(NO3)2, V2O3, ZnOHBr, CO2, NiO, H2S, Ba(OH)2, CsOH, HCN.
   8.    Ba(HS)2, HSCN, Na2ZnO2, (FeOH)2SO4, Q2O5, H2Se, Sn(OH)2, NaOH, Fe₂O₃, KClO₃.
   9.    CaHPO4, MgCO3, ZnO, CrOHNO3, SeO2, MgO, H2SiO3, HNO2, Ca(OH)2, KOH.

7

   10.    Fe(H₂PO₄)₂, AgNO₃, A1₂O₃, PbOHCl, SeO₃, CdO, H₃VO₃, Fe(OH)₂, CuOH, HIO.
   11.    K₂HPO₄, CaCO₃, BeO, MnOHNO₃, C1₂O₇, BaO, H₂MoO₄, HCN, Mn(OH)2, NH4OH.
   12.    KHCO3, Na2SiO3, Cr(OH)3, AI2O3, (CuOH)₂COa, P2O5, FeO, H2SeO4, H3PO2, AgOH.
   13.    Na₂HPO₄, BaC1₂, ZnO, CaOHCl, N₂O, CrO, HC1O, H₂SeO₃, V(OH)2, NaOH.
   14.    Fe(HSO4)2, CuC12, Cr₂Oa, AIOHCI2, CO2, CoO, H2MnO4, LiOH, Cr(OH)2, HIO3.
   15.    Ca(HCO3)2, NaA1O2, HC1O, V2O3, Cr(OH)2NO3, Br₂Os, K2O, H2S2O3, Cd(OH)2, AS2O5.
   16.    К2МЮ4, HCOOH, BaCO3, NaHSeO3, Bi2O5, MgOHC1, I2O5, Fe2O3, H3PO3, SeO3.
   17.    N2HVO4, HNO2, SnO2, A12(SO4)3, H2&O4, Cr(OH)2, FeOH(NO3)2, SiO2, NH4OH, FeO.
   18.    Ca(HCO3)2, CU2S, ZnO, CaOHBr, SO2, Na₂O, HNO2, H3ASO3, LiOH, Mn(OH)₂.
   19.    FeHPO4, Ag2SO3, Cr₂O₃, (ZnOH)2SO4, SrO, RbOH, H2Te, La(OH)3, HC1O4, I2O7.
   20.    NaHS, B2O3, Hg(OH)2, ТЮ2, CdOHC1, HCrO2, CsOH, Ca(OC1)2, H2SO4, C02(SO4)3.
   Задание 2. Составьте молекулярные и ионно-молекулярные уравнения реакций, протекающих в растворе между следующими веществами:
   21.   а) гидроксидом бария и соляной кислотой;
       б) карбонатом натрия и нитратом кальция;
       в) гидроксидом кальция и карбонатом натрия.
   22.   а) хлоридом стронция и сульфатом натрия;
       б) гидроксидом железа(Ш) и серной кислотой;
       в) оксидом меди(П) и соляной кислотой.
   23.   а) карбонатом калия и хлоридом бария;
       б) серной кислотой и сульфидом калия;
       в) оксидом калия и азотной кислотой.
   24.   а) гидроксидом калия и серной кислотой;
       б) сульфатом натрия и нитратом бария;
       в) гидроксидом железа(Ш) и серной кислотой.

8

   25.   а) фосфатом натрия и хлоридом кальция;
       б) сульфидом свинца(И) и азотной кислотой;
       в) сульфатом алюминия и гидроксидом натрия.
   26.   а) фосфатом магния и серной кислотой;
       б) нитратом алюминия и фосфатом натрия;
       в) оксидом алюминия и соляной кислотй.
   27.   а) сульфидом натрия и хлоридом олова(И);
       б) оксидом кальция и азотной кислотой;
       в) серной кислотой и гидроксидом кальция.
   28.   а) гидроксидом цинка и азотной кислотой;
       б) оксидом магния и серной кислотой;
       в) хлоридом натрия и нитратом свинца(И).
   29.   а) серной кислотой и сульфитом натрия;
       б) нитратом свинца(И) и сульфатом калия;
       в) соляной кислотой и сульфитом калия.
   30.   а) серной кислотой и нитратом бария;
       б) гидроксидом меди (II) и азотной кислотой;
       в) нитратом меди(П) и сульфидом натрия.
   31.   а) оксидом свинца(П) и азотной кислотой;
       б) гидроксидом меди(П) и серной кислотой;
       в) сульфидом натрия и нитратом свинца(П).
   32.   а) силиатом натрия и серной кислотой;
       б) сульфатом бериллия и гидроксидом натрия;
       в) нитратом серебра и хлоридом кальция.
   33.   а) гидроксидом меди(П) и серной кислотой;
       б) хлоридом марганца(П) и сульфидом калия;
       в) гидроксидом цинка и гидроксидом натрия.
   34.   а) фосфатом калия и нитратом меди(П);
       б) сульфитом натрия и серной кислотой;
       в) гидроксидом хрома(Ш) и соляной кислотой.
   35.   а) оксидом цинка и соляной кислотой;
       б) силикатом калия и хлоридом кобальта(П);
       в) гидроксидом натрия и хлоридом марганца(П).
   36.   а) гидроксидом алюминия и гидроксидом калия;
       б) оксидом бария и серной кислотой;
       в) хлоридом меди(П) и нитратом серебра.
   37.   а) ацетатом серебра и хлоридом магния;
       б) оксидом железа(Ш) и серной кислотой;
       в) сульфидом аммония и соляной кислотой.

9

   38.   а) оксидом цинка и азотной кислотой;
       б) гидроксидом натрия и сероводородной кислотой;
       в) карбонатом натрия и нитратом серебра.
   39.   а) цианидом калия и соляной кислотой;
       б) гидроксидом свинца и серной кислотой;
       в) сульфатом лития и хлоридом бария.
   40.   а) йодидом калия и карбонатом аммония;
       б) гидроксидом бария и фтороводородной кислотой;
       в) гидроксидом хрома(Ш) и гидроксидом калия.
   Задание 3. Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить следующие превращения.
   41.    Сера —> сероводород —> сернистый газ —> сернистая кислота —> сульфит калия —> сульфит никеля —> сульфат никеля —► серный газ —> сульфат натрия.
   42.    Азот —> аммиак —> сульфат аммония —> аммиак —> хлорид аммония —> хлорид серебра —> хлорид диамин серебра —> аммиак —> гидроксид аммония.
   43.    Фосфор —> ортофосфорная кислота —> фосфат кальция —> ор-тофосфорная кислота —> оксид фосфора(У) —> фосфор —> фосфид кальция —► фосфин —> оксид фосфора(У).
   44.    Углерод карбид алюминия —> метан —> оксид углерода(1У) —> карбонат натрия > карбонат кальция —> оксид углерода(ГУ) —> карбонат бария —> хлорид бария.
   45.    Кремний —> оксид кремния(ГУ) силикат натрия кремниевая кислота —> оксид кремния(ГУ) —> силикат калия —> силикат магния —> кремниевая кислота —> оксид кремния(ГУ) —> кремний —> тетрафторид кремния.
   46.    Сульфид меди(ГГ) —> оксид меди(Г) —> нитрат меди(ГГ) —> оксид меди(ГГ) —> хлорид меди(ГГ) —> гидроксид меди(ГГ) —> сульфат меди(ГГ).
   47.    Сульфид цинка —> оксид цинка —> цинк —> нитрат цинка —> оксид цинка —> цинкат натрия —> сульфат цинка сульфид цинка хлорид цинка.
   48.    Сульфид серебра —> серебро —> нитрат серебра —> серебро —> хлорид серебра —> хлорид диамин серебра —> хлорид серебра.
   49.    Литий нитрид лития —> гидроксид лития сульфит лития —> сульфат лития —> гидроксид лития —> карбонат лития —> хлорид лития —> нитрат лития.

10