Контрольная работа по "Общая химия"

1. Дать характеристику  химического элемента Ti и его  соединений исходя из электронного  строения.

Ti содержит на внешней электронной  оболочке четыре валентных электрона  (4s²3d²). Вследствие этого высшая степень окисления, которую он может проявлять, равна +4.

Очевидно, что образование ионов Ti⁴⁺ должно быть связано с большой затратой энергии, поэтому они стабильны только в кристаллических структурах, обладающих высокой прочностью. Если стабилизация в кристалле недостаточна для компенсации энергетических затрат на отрыв четырех электронов от нейтрального атома Ti, то, как правило, образуются ковалентные соединения, в которых заряд атома существенно меньше 4+.

Наиболее характерными степенями окисления для титана являются +4 и +3, но также он может проявлять степени окисления +2, +1.

Наиболее важные соединения титана являются производными Ti(IV):

Класс соединений	Формула соединения	Характерные свойства
Простое вещество	Ti	Тугоплавкое инертное вещество с металлическим  типом связи
Оксид	TiО2	После прокаливания химически инертен
Смешанные оксиды	(ЩЗЭ) TiО3 (ЩЗЭ)2 TiО4 (ЩЭ)2 TiО3 (ЩЭ)4 TiО4	Полный гидролиз при обработке  водой
Гидрат оксида	TiО2×nН2О	Свежеосажденный гидрат оксида растворим  в кислотах и щелочах
Гидроксид	Ti(ОН)4	Основные свойства
Соли	TiХ4 TiОХ2, где Х=F, Сl, Br, I, NO3	Легко гидролизуются

 

2. Охарактеризовать химические  свойства Ca(OH)₂  назвать продукты реакции.

Гидроксид кальция – белый порошок, плохо растворимый в воде (растворимость падает с ростом температуры). Является довольно сильным основанием.

Как и все основания, реагирует  с кислотами с образованием соответствующих солей:

Ca(OH)₂ + H₂SO₄ → CaSO₄ + 2H₂O

Мутнеет на воздухе, поскольку реагирует с углекислым газом:

Ca(OH)₂ + CO₂ → CaCO₃↓ + H₂O

Если продолжить барботацию углекислого  газа, выпавший осадок растворится, так  как образуется кислая соль — гидрокарбонат кальция:

CaCO₃ + CO₂ + H₂O → Ca(HCO₃)₂

Гидроксид кальция реагирует с  угарным газом при температуре  около 400 °C:

Ca(OH)₂ + CO → CaCO₃ + H₂↑

Как сильное основание реагирует  с солями, но только если в результате реакции выпадает осадок:

Ca(OH)₂ + Na₂SO₃→ CaSO₃↓ + 2NaOH

3. Вычислить  массу растворенного вещества, содержащегося  в 100 мл 0,003M раствора SnCl₂.

Рассчитаем количество растворенного вещества:

Рассчитаем массу растворенного  вещества:

4. Написать  уравнение реакции между MgSO₄ и Na₃PO₄ в молекулярной, ионной и краткой ионной форме.

Молекулярная форма  уравнения:

Ионная форма уравнения:

Краткая ионная форма уравнения:

5. Вычислить рН 0,001М раствора HNO₃.

Запишем уравнение процесса диссоциации азотной кислоты (является сильной кислотой, поэтому можно принять, что диссоциирует полностью):

Из уравнения видно, что концентрация образующихся протонов будет равна  исходной концентрации кислоты (0,001 М). Теперь можем вычислить рН указанного раствора:

6. Расставить коэффициенты в окислительно-восстановительной реакции. Указать окислитель и восстановитель:  KMnO₄+HCl KCl+MnCl₂+Cl₂+H₂O.

Степень окисления марганца уменьшилась с +7 до +2, следовательно, он является окислителем. Степень окисления хлора увеличилась с -1 до 0, следовательно, он является восстановителем. Составим электронно-ионный баланс:

Теперь можем написать уравнение  реакции:

7. Охарактеризовать химические  свойства аминов на примере  метиламина (метиланилина).

Метиламин: CH₃NH₂. Метиланилин: C₆H₅NHСН₃.

 Амины, являясь производными аммиака, имеют сходное с ним строение и проявляют подобные ему свойства. Для них также характерно образование донорно-акцепторной связи. Азот предоставляет неподеленную электронную пару, исполняя роль донора. В качестве акцептора электоронов может выступать, например, протон Н⁺, образуя ион R₃NH⁺. Возникшая ковалентная связь N-H полностью эквивалентна остальным связям N-H в амине.

Алкиламины являются сильными основаниями, ариламины менее основны.

Водные растворы алифатических аминов проявляют щелочную реакцию, так как при их взаимодействии с водой образуются гидроксиды алкиламмония, аналогичные гидроксиду аммония:

CH₃NH₂ + H₂O ↔ CH₃NH₃⁺ + OH^-

C₆H₅NHСН₃ + H₂O ↔ [C₆H₅NH₂СН₃]⁺ + OH^-

Взаимодействуя с кислотами, амины  образуют алкиламмониевые соли, в  большинстве случаев растворимые  в воде.

CH₃NH₂ + HCl ↔ [CH₃NH₃]⁺Cl^-

C₆H₅NHСН₃ + HCl ↔ [C₆H₅NH₂СН₃]⁺Cl^-

При нагревании с карбоновыми кислотами, их ангидридами, хлорангидридами или сложными эфирами первичные и вторичные амины ацилируются с образованием N-замещенных амидов:

Реакция с ангидридами протекает  в мягких условиях. Ещё легче реагируют  хлорангидриды, реакция проводится в присутствии основания, чтобы связать образующиеся кислоты.

Амины присоединяют галогеналканы RCl, с образованием донорно-акцепторной связи N-R, которая также эквивалентна уже имеющимся.

Ароматические амины (в том числе и метиланилин) реагируют с галогенами по механизму электрофильного замещения в бензольном ядре:

Первичные и вторичные амины  взаимодействуют с азотистой кислотой различным образом. При помощи азотистой кислоты первичные, вторичные и третичные амины отличают друг от друга. Из первичных аминов (в том числе из метиламина) образуются первичные спирты:

CH₃NH₂ + HNO₂ ↔ CH₃OH + N₂ + H₂O

 

При этом выделяется газ (азот). Это  признак того, что в колбе первичный  амин. Вторичные амины образуют с  азотистой кислотой желтые, трудно растворимые нитрозамины. Третичные амины при обычной температуре в азотистой кислоте просто растворяются. При нагревании возможна реакция с отщеплением алкильных радикалов.

Конденсация первичных аминов (в том числе и метиламина) с альдегидами и кетонами приводит к образованию иминов или так называемых оснований Шиффа:

При горении аминов образуются вода, углекислый газ и азот: