Вправи для самостійного розв’язування

3.1 Які елементи п’ятого періоду періодичної системи є найтиповішими металом і неметалом? Чому?

3.2 Виходячи з положення Барію в періодичній системі напишіть формули його найвищого оксиду та гідроксиду і їх найважливіші хімічні властивості.

3.3 Вкажіть, який з гідроксидів проявляє більш сильні основні властивості: чи , чи ? Відповідь поясніть.

3.4 Який з металів найбільш енергійно реагує з водою при нормальних умовах – магній, кальцій чи барій? Запишіть можливі рівняння реакцій. Висновки обґрунтуйте.

3.5 Хлор і Манган знаходяться в одній групі періодичної системи. Чим пояснюється їх відмінність в хімічних властивостях? Відповідь обґрунтуйте і наведіть відповідні рівняння реакцій.

3.6 Конфігурація зовнішніх електронних оболонок атомів і . В яких групах і періодах знаходяться ці елементи? Як вони реагують з хлоридною кислотою?

3.7 Розташуйте оксиди в порядку зростання їх кислотних властивостей: , , , , . Відповідь обґрунтуйте.

3.8 Розташуйте елементи в порядку зростання їх неметалічних властивостей: Оксиген, Фосфор, Сульфур, Селен. Відповідь обґрунтуйте.

3.9 Розташуйте кислоти в порядку зростання їх кислотних властивостей: , , , . Відповідь обґрунтуйте.

3.10 Розташуйте гідроксиди в порядку зростання їх основних властивостей: , , , . Відповідь обґрунтуйте.

Тест № 1

3.1 Д.І.Менделєєв передбачив існування і детально теоретично описав властивості сімейства елементів. . .

3.2 Після відкриття періодичного закону в таблиці Д.І.Менделєєва появились сімейства елементів . . .

3.3 Із перерахованих нижче характеристик атомів елементів періодично змінюються:

1) заряд атома;

2) відносна атомна маса;

3) число енергетичних рівнів в атомі;

4) число електронів на зовнішньому енергетичному рівні.

3.4 Всередині періоду збільшення протонного числа супроводжується:

1) зменшенням атомного радіуса і зростанням електронегативності атома;

2) зростанням атомного радіуса і зменшенням електронегативності атома;

3) зменшенням атомного радіуса і зменшенням електронегативності атома;

4) зростанням атомного радіуса і зростанням електронегативності атома.

3.5 Який із наведених елементів названий на честь країни:

1) ; 2) ; 3) ; 4) .

3.6 Який із наведених елементів названий на честь континенту:

1) ; 2) ; 3) ; 4) .

3.7 Поясніть, чому:

- Гідроген у періодичній системі хімічних елементів розміщують у І та VІІ групах;

- Нітроген, Флуор не проявляють валентність, що дорівнює номеру групи;

- Цинк, на відміну від Купруму, у сполуках завжди проявляє постійний ступінь окиснення;

- неметал Хлор і метал Манган розташовані в одній групі періодичної системи хімічних елементів.

3.8 Напишіть формули вищих оксидів і відповідних кислот, назвіть ці кислоти:

№ п/п	елемент	оксид	кислота	назва кислоти

3.9 На основі розміщення елемента в періодичній системі напишіть його сполуки, формули яких вказані нижче:

1) ; 2) ; 3) ; 4) .

3.10 На основі розміщення елемента в періодичній системі наведіть формули його вищого оксиду і гідроксиду і вкажіть їх характер:

№ п/п	елемент	оксид	гідроксид	характер

3.11 Який із перерахованих елементів найбільш розповсюджений на землі:

1) ; 2) ; 3) ; 4) .

3.12 Який елемент найбільш розповсюджений в Сонячній системі:

1) Оксиген; 2) Гідроген; 3) Гелій; 4) Карбон.

Тест №2

3.1 Скільки неспарених електронів має атом Берилію в незбудженому стані?

а) жодного; б) 2; в) 1.

3.2 Які хімічні властивості проявляє вищий оксид елемента з протонним числом 24?

а) основні; б) амфотерні; в) кислотні.

3.3 Що є спільного у будові атомів елементів з протонними числами 6 і 9:

а) заряд ядра; б) кількість електронів;

в) кількість електронних рівнів;

г) кількість електронів на зовнішньому рівні.

Відповідь підтвердіть схемами будови атомів цих елементів.

3.4 Що є спільного у будові атомів з протонними числами 13 і 14:

а) заряд ядра; б) кількість нейтронів;

в) кількість електронних рівнів;

г) кількість електронів на зовнішньому рівні?

Відповідь підтвердіть схемами будови атомів цих елементів.

3.5 Яку кількість неспарених електронів містить електронна оболонка атома з порядковим номером 18?

а) 1; б) 7; в) жодного.

3.6 Назвіть елемент за такими даними: знаходиться у V групі, відносна молекулярна маса вищого оксиду 108:

а) Нітроген; б) Фосфор; в) Арсен.

Тема 4 КЛАСИ НЕОРГАНІЧНИХ СПОЛУК

Приклад 1. Яким чином утворюються назви кислих солей? (див. додаток Б).

Відповідь: До складу кислих солей, крім катіона металу входить один або кілька катіонів Гідрогену. Назви будуються як і для середніх, але до назви аніона додають слово “Гідроген”, яке пишеться разом з кислотним залишком і числовими префіксами.

Порівняємо назви середніх та кислих солей:

- калій карбонат	- калій гідрогенкарбонат
- натрій ортофос фат	- натрій гідрогенортофосфат
- ферум (ІІІ) сульфат	- ферум (ІІІ) гідрогенсульфат
- магній сульфід	- магній гідрогенсульфід

Кислі солі називають ще гідрогенсолями.

Приклад 2. Які хімічні властивості характерні для кислих солей?

Відповідь:Кислі солі, завдяки наявності в їх молекулах гідроген-іонів, проявляють деякі властивості кислот – здатні взаємодіяти з речовинами основного характеру з утворенням середніх солей, взаємодіяти з металами. Наприклад:

У воді кислі солі практично повністю дисоціюють на катіони металу та аніони кислої солі.

Аніони кислої солі до певної міри здатні дисоціювати на гідроген катіони та аніони кислоти.

Приклад 3. Як одержують кислі солі?

Відповідь:

Кислі солі можна одержати:

1) При дії кислоти на середню сіль

2) При неповній нейтралізації кислоти основою

Приклад 4. Яким чином утворюють основні солі?

Відповідь: Основні солі можна розглядати як продукт неповного заміщення гідроксид-іонів багатокислотної основи або амфотерного гідроксиду на кислотні залишки. Іншими словами, основні солі – це речовини, до складу яких входять катіони металу та два різновиди аніонів – аніони кислоти та гідроксид-іони. Наприклад :

Основа	Середня сіль	Основна сіль

В молекулах однокислотних основ ( та ін.) є тільки один гідроксид-іон, тобто його неможливо замінити частково. Тому такі основи основних солей не утворюють.

Для полегшення написання хімічних формул основних солей необхідно пам’ятати, що в складі основної солі гідроксид-іони та катіони металу складають єдине ціле – катіони основної солі, валентність якого визначають як алгебраїчну суму валентностей катіону металу та гідроксид-іонів. Наприклад:

Знаючи валентність катіону основної солі та кислотного залишку легко написати хімічну формулу основної солі. Наприклад:

Катіон основної солі	Кислотний залишок	Основна сіль

Назви основних солей утворюються подібно до назв середніх солей, тільки до назви катіону металу дописують слово гідроксид (від “гідрогеніум” – водень, та “оксигеніум” - оксиген), якщо до складу основної солі входить одна група - , та – дигідроксид, якщо їх є дві.

Порівняємо назви середніх та основних солей:

- магній хлорид	- магнійгідроксо хлорид
- алюміній нітрат	- алюмінійгідроксо нітрат - алюмінійдигідроксо нітрат
- ферум (ІІІ) сульфат	- ферум (ІІІ) гідроксо сульфат - ферум (ІІІ) дигідроксо сульфат

Основні солі називають ще гідроксолями.

Приклад 5. Які хімічні властивості характерні для основних солей?

Відповідь:Основні солі, завдяки наявності в їх молекулах гідроксид-іонів, проявляють деякі властивості основ. Наприклад, вони взаємодіють з речовинами кислотного характеру з утворенням середніх солей:

Якщо гідроксид амфотерний, то і основна сіль, яка походить від нього, проявляє амфотерні властивості

Переважна більшість основних солей, як і основи, від яких вони походять, нерозчинна у воді. Розчинена у воді частина солі дисоціює на катіон основної солі та кислотний залишок. Наприклад:

Подальша дисоціація катіону основної солі практично не відбувається.

Приклад 6.Як можна одержати основні солі?

Відповідь:Основні солі можна одержати:

1) При дії основи на середню сіль цієї ж основи

2) При неповній нейтралізації основи або амфотерного гідроксиду кислотою:

Приклад 7. Яким чином складаються формули кислих і основних солей?

Відповідь: Структурні формули кислих солей складаються таким же чином, як і структурні формули середніх солей, тобто можна скористатись такою послідовністю: структурна формула кислоти – структурна формула кислотного залишку кислої солі – структурна формула кислої солі. Наприклад:

Структурні формули основних солей складають виходячи із структурних формул відповідних основ та кислот: зв’язують рисками залишок основи (після відщеплення відповідної кількості груп - ) та аніон кислоти. Наприклад:

Приклад 8. Які складні сполуки називають амфотерними оксидами? Наведіть приклади.

Відповідь: Амфотерними називають оксиди, гідрати яких здатні проявляти як основні, так і кислотні властивості.

Самі амфотерні оксиди, в залежності від того, з якими речовинами вони взаємодіють, також здатні проявляти властивості як основних, так і кислотних оксидів. До амфотерних відносяться:

1) оксиди деяких елементів головних підгруп - , , , , , , , , , , , та деякі інші;

2) оксиди деяких металів побічних підгруп, частіше такі, в яких метали проявляють проміжні ступені окиснення, наприклад: , , , , .

Властивості оксидів тих металів побічних груп, які здатні проявляти різні ступені окиснення, змінюються від основних через амфотерні до кислотних з підвищенням ступеня окиснення. Наприклад:

основні	амфотерні	кислотні

Необхідно чітко уявляти собі, що амфотерні оксиди не в однаковій мірі здатні проявляти основні та кислотні властивості. Деякі з них за властивостями ближче до основних оксидів, наприклад , , деякі – до кислотних, наприклад . У переважній більшості амфотерних оксидів елементи проявляють ступені окиснення +2, +3, рідше вищий.

Приклад 9. Які характерні особливості амфотерних гідроксидів? Дайте визначення, наведіть приклади, поясніть хімічні властивості.

Відповідь: Амфотерні гідроксиди – це гідроксиди, утворені амфотерними оксидами. Наприклад: , , , . Вони проявляють двоїсту природу, тобто здатні в хімічних реакціях виступати як основні (з речовинами кислотного характеру), або як кислоти (з речовинами основного характеру).

З порівняння структурних формул основ, кислот та амфотерних гідроксидів видно, що в молекулах усіх цих речовин є групи - . Наприклад:

Різниця у властивостях обумовлена різною міцністю зв’язку між атомами Гідрогену та Оксигену в групі та атомом Оксигену цієї групи з атомами елементу, який утворює гідрат оксиду. В основах більш міцний зв’язок між Гідрогеном (воднем) і Оксигеном (киснем) і тому при їх дисоціації, а також в реакціях солеутворення, відщеплюється гідроксид-іон . Наприклад:

В кислотах міцніший зв’язок між атомом Оксигену та атомом кислоутворюючого елементу і тому при дисоціації, а також в реакціях солеутворення, відщепляється гідроген-іон . Наприклад:

В молекулах амфотерних гідроксидів міцність цих зв’язків приблизно однакова, тому вони здатні дисоціювати як за основним, так і за кислотним типом, в залежності від природи речовини, з якою вони взаємодіють. Наприклад:

В останньому рівнянні формула цинк гідроксиду записана так, як звичайно записують формули кислот. Слід мати на увазі, що дисоціація амфотерних гідроксидів у водних розчинах практично не відбувається, тому що вони нерозчинні у воді. Такий розрив зв’язків має місце в реакціях солеутворення.

Приклад 10. Як одержують амфотерні гідроксиди?

Відповідь: Амфотерні гідроксиди можна одержати дією лугів на розчини солей відповідних елементів. Наприклад:

Амфотерні гідроксиди здатні взаємодіяти з лугами. Однак, при їх одержанні не слід застосовувати надлишок лугу.

Якщо кислотна функція амфотерного гідроксиду набагато сильніше виражена за основу, то хімічну формулу його звичайно записують так, як це прийнято для кислот і відповідно утворюють назву. Наприклад: - ортоарсенітна кислота.

Приклад 11. Назвіть такі оксиди: , , , , , , . Напишіть їх структурні формули та рівняння можливих реакцій з кальцій оксидом.

Відповідь:

- фосфор (V) оксид .

Структурна формула:

- кислотний оксид, йому відповідають орто- чи метафосфатна кислоти . Реагує з кальцій оксидом:

- кальцій ортофосфат

- кальцій метафосфат

- купрум (І) оксид.

Структурна формула:

- основний оксид, тому з кальцій оксидом не реагує.

- карбон (IV) оксид. - кислотний оксид, йому відповідає карбонатна кислота - . Взаємодіє з кальцій оксидом:

- кальцій карбонат.

- манган (VІІ) оксид.

Структурна формула:

- кислотний оксид, йому відповідає перманганатна кислота - .

- кальцій перманганат.

- стронцій оксид.

Структурна формула

- основний оксид, тому з кальцій оксидом не реагує.

- карбон (ІІ) оксид. Структурна формула .

- несолетворний оксид і з кальцій оксидом не реагує.

- сульфур (VI) оксид.

Структурна формула:

- кислотний оксид, йому відповідає сульфатна кислота - .

- кальцій сульфат

Приклад 12. Які з цих сполук проявляють амфотерні властивості: , , , , , , . Напишіть рівняння їх взаємодії з кристалічним , з розчином , з розчином .

Відповідь:

- кислотний оксид, з розчином не взаємодіє.

- амфотерний оксид, реагує з основами і кислотами. Для полегшення написання рівнянь взаємодії з основами слід спочатку записати формулу відповідного гідроксиду:

- берилій оксид, - берилій гідроксид або - берилатна кислота.

- натрій берилат.

При взаємодії амфотерних оксидів та гідроксидів з лугами у водному середовищі утворюються так звані гідроксосолі.

- натрій тетрагідроксидберилат.

Взаємодія з :

- берилій сульфат.

- метафосфітна кислота, з не реагує.

- амфотерний гідроксид. Слід врахувати, що з речовинами основної природи амфотерного гідроксиду елемента зі ступенем окиснення +3 або +4, звичайно, утворюються солі метакислот:

- метаалюмінатна кислота

- натрій метаалюмінат

- калій тетрагідроксоалюмінат

- алюміній сульфат.

- несолетвірний оксид, в кислотно-основні взаємодії не вступає.

- амфотерний оксид, реагує з основами і кислотами, йому відповідає гідроксид - .

- метастанатна кислота

- натрій метастанат

- натрій гідроксостанат

- станум (IV) сульфат

- основа, з лугами не взаємодіє.

Приклад 13. Складіть рівняння реакцій, схеми яких подані нижче:

Li + …® Li₂O Li₂O + …® LiNO₃+H₂O

Ca + …® CaO CuO + … ® CuCl₂+ H₂O

C + … ® CO₂Li₂O + …® LiOH

PH₃ + … ® P₂O₅+H₂O P₂O₅ + …® H₃PO₄

Al + … ® Al₂O₃SO₃ + … ® Na₂SO₄

Відповідь:

4Li + O₂ = 2Li₂O Li₂O + 2HNO₃ = 2LiNO₃+H₂O

2Ca + O₂ = 2CaO CuO + 2HCl = CuCl₂+ H₂O

C + O₂ = CO₂Li₂O + H₂O = 2LiOH

2PH₃+4O₂ = P₂O₅+3H₂O P₂O₅ + 3H₂O = 2H₃PO₄

4Al + 3O₂ = 2Al₂O₃ SO₃ + 2NaOH = Na₂SO₄ + H₂O

Приклад 14. Які із наведених оксидів реагують з водою: BaO, Li₂O, CuO, SO₃, CaO, SiO₂, P₂O₅, Fe₂O₃, Al₂O₃, Na₂O, Mn₂O₇? Напишіть рівняння реакцій.

Відповідь:З водою взаємодіють оксиди активних металів, кислотні оксиди, які відповідають сильним і середньої сили кислотам:

BaO + H₂O = Ba(OH)₂ Li₂O + H₂O = 2LiOH

SO₃ + H₂O = H₂SO₄ CaO + H₂O =Ca(OH)₂

P₂O₅ + 3H₂O =2H₃PO₄ Na₂O + H₂O = 2NaOH

Mn₂O₇ + H₂O = 2HMnO₄

Приклад 15. Напишіть формули оксидів, гідратами яких є наступні кислоти: H₂SO₄, H₂SO₃, H₂СO₃, H₂SіO_3,НМnO₄, H₃BO₃

Відповідь:

H₂SO₄– SO₃ H₂SO₃ – SO₂

H₂СO₃ – CO₂ H₂SiO₃ – SiO₂

HMnO₄ – Mn₂O₇ H₃BO₃– B₂O₃

Приклад 16. Напишіть рівняння хімічних реакцій, схеми яких дані нижче:

Відповідь:

Приклад 17. Наведіть по три рівняння реакцій, за допомогою яких можна отримати: а) розчинні і б) практично нерозчинні основи. Назвіть їх.

Відповідь:а) Рівняння реакцій добування розчинних основ:

калій гідроксид

2) електроліз розчинів хлоридів активних металів:

натрій гідроксид

3) реакція лужних або лужноземельних металів з водою:

кальцій гідроксид

б) Рівняння реакцій добування нерозчинних основ

1) обмінна реакція солі металу із лугом:

ферум (ІІІ) гідроксид

2) реакція деяких металів із водою:

алюміній гідроксид

3) повний гідроліз деяких солей:

алюміній гідроксид

Приклад 18. Які з речовин, формули яких наведені, реагують з розчином натрій гідроксидом ? Напишіть рівняння практично можливих реакцій.

Відповідь:З розчином натрій гідроксидом реагують кислоти, кислотні оксиди і солі (в тих випадках, коли в результаті реакції випадає осад):

Приклад 19. Напишіть рівняння реакцій, за допомогою яких можна здійснити перетворення:

Відповідь:.

Приклад 20. Якими способами отримують кислоти? Складіть рівняння реакцій.

Відповідь:

1) Кисневмісні кислоти можна отримати взаємодією кислотних оксидів з водою:

2) Безкисневі кислоти отримують взаємодією водню із неметалами: .

3) Сильні кислоти витісняють більш слабкі з солей:

Приклад 21. Напишіть по три рівняння реакцій розкладу, сполучення, заміщення і обміну, в яких беруть участь кислоти.

Відповідь:

1) Розклад:

2) Сполучення:

3) Заміщення:

4) Обмін :

Приклад 22. Які з речовин, формули яких наведені, реагують із соляною кислотою: а) ; б) ; в) ; г) ; д) .

Відповідь: З соляною кислотою реагують основні оксиди, основи, але не реагують метали, які стоять в ряді напруг правіше водню.

а)

б)

в)

г)

д)

Приклад 23. Напишіть рівняння реакцій, які можна практично здійснити:

Відповідь:

Приклад 24. Перелічіть способи добування солей і напишіть по два рівняння відповідних хімічних реакцій.

Відповідь:

1) Реакції кислот із металами, основними оксидами та основами:

2) Реакції кислотних оксидів із основами і основними оксидами:

3) Обмінні реакції:

4) Реакції між металами і неметалами:

Приклад 25. Складіть рівняння реакцій, схеми яких такі:

а)

б)

в)

г)

д)

е)

ж)

з)

і)

к)

Відповідь:

а)

б)

в)

г)

д)

е)

ж)

з)

і)

к)

Приклад 26. Як відрізнити один від одного такі природні мінерали: вапняк, гіпс і фосфорит? Складіть рівняння реакцій.

Відповідь: Вапняк розчиняється у соляній кислоті із виділенням газу:

Фосфорит розчинний в соляній кислоті без виділення газу:

Гіпс не розчиняється у соляній кислоті

Приклад 27. Кальцій карбонат у воді практично не розчинний. Проте вапняки вимиваються водою. Чим це можна пояснити? Складіть рівняння відповідних реакцій.

Відповідь: Вода містить невелику кількість розчиненого карбон (ІV) оксиду, який реагує із кальцій карбонатом (вапняком) і переводить його в розчинний кальцій гідрогенкарбонат:

Приклад 28. Чому тверду воду не можна використовувати для охолодження двигунів машин? Відповідь підтвердіть рівнянням реакцій.

Відповідь: Тверда вода містить гідрогенкарбонати кальцію і магнію, які при невеликому нагріванні розкладаються із утворенням карбонатів: