Materiał powtórzeniowy do sprawdzianu : niemetale (Si, O, N; S, F, Cl, Br; I) i ich związki przykładowe zadania z rozwiązaniami

Transkrypt

1 Materiał powtórzeniowy do sprawdzianu : niemetale (Si, O, N; S,, Cl, Br; I) i ich związki przykładowe zadania z rozwiązaniami Zad.1. Porównaj właściwości fizyczne fluorowców Właściwości luor Chlor Brom Jod fizyczne Stan skupienia w warunkach standardowych T = 25 o C; p = 1000hPa, barwa az bladożółty az barwy żółtozielonej Ciecz lotna, barwy brunatnoczerwonej Ciało stałe o budowie krystalicznej, barwy stalowoszarej, pary mają barwę filetowo- Zapach Odmiany alotropowe Rozpuszczalność lub innych rozpuszczalnikach elektryczne wodnych roztworów Ostry drażniącoduszący zapach Charakterystyczny duszący zapach Podobny do zapachu chloru brak brak brak brak Rozpuszczalny reaguje z wodą wypierając tlen Rozpuszcza się dobrze oraz CCl 4 obrze rozpuszcza się, eterze, CHCl 3, CS 2 oraz CCl 4 fiołkową Bez zapachu Bardzo słabo rozpuszczalny, dobrze rozpuszcza się w wodnym roztworze KI, benzynie, CS 2, eterze, CHCl 3 oraz etanolu Wodne roztwory są elektrolitami (przewodzą prąd elektryczny), ponieważ wchodzą w reakcje z wodą i powstają odpowiednie kwasy: 2 + H 2 O 2H + O 2 ; Cl 2 + H 2 O HCl + HClO; Br 2 + H 2 O HBr + HBrO; w przypadku jodu reakcja zachodzi w niewielkim stoniu Zad. 2. Wymień metody otrzymywania chloru oraz zapisz odpowiednie równania reakcji a) Elektroliza stopionego NaCl, wodnego roztworu NaCl lub HCl stopionego NaCl wodnego roztworu NaCl wodnego roztworu HCl (+): 2Cl - Cl 2 +2e - K(-): Na + 1e- Na (+): 2Cl - Cl 2 +2e - (+): 2Cl - Cl 2 +2e - K(-): 2H 2 O +2e- H 2 + 2OH - K(-): 2H + + 2e - H 2 b) Utlenianie kwasu HCl przy użyciu MnO 2 lub KMnO 4 4HCl + MnO 2 MnCl 2 + Cl 2 + 2H 2 O 16HCl + 2KMnO 4 5Cl 2 + 2KCl + 2MnCl 2 + 8H 2 O

2 Zad. 3. Zapisz równania reakcji chemicznych przedstawionych na poniższym schemacie przemian chemicznych dobierając ewentualnie drugi substrat i warunki reakcji: E B NaCl Cl 2 HCl C ) Elektroliza wodnego roztworu NaCl (+): 2Cl - Cl 2 +2e - K(-): 2H 2 O +2e- H 2 + 2OH - B) Synteza z pierwiastków w obecności uv H 2 + Cl 2 2HCl C) Spalanie sodu w chlorze 2Na + Cl 2 2NaCl ) Elektroliza wodnego roztworu kwasu chlorowodorowego (+): 2Cl - Cl 2 +2e - K(-): 2H + + 2e - H 2 E) Rozpuszczenie HCl i reakcja z metalicznym sodem lub tlenkiem sodu, wodorotlenkiem sodu, węglanem sodu 2Na + 2HCl 2NaCl + H 2 Na 2 O + 2HCl 2NaCl + H 2 O NaOH + HCl NaCl + H 2 O Na 2 CO 3 + 2HCl 2NaCl + CO 2 + H 2 O ) Wypieranie z soli kwasów bardziej lotnych (HCl) przez mocne kwasy mniej lotne (H 2 SO 4 ) 2NaCl + H 2 SO 4 2HCl + Na 2 SO 4 Zad. 4. Porównaj właściwości fizyczne H; HCl; HBr; HI. Właściwości fizyczne Stan skupienia i barwa Rozpuszczalność elektryczne wodnych roztworów H HCl HBr HI Lotna i bezbarwna ciecz az bezbarwny o duszącym zapachu Są dobrze rozpuszczalne az bezbarwny az bezbarwny W roztworze wodnym ulegają dysocjacji elektrolitycznej (są elektrolitami) wg ogólnego równania: HX + H 2 O H 3 O+ + X - ; czyli mają charakter kwasowy (powstają odpowiednie kwasy beztlenowe), których moc wzrasta wraz ze wzrostem Z fluorowca: H (aq) < HCl (aq) < HBr (aq) < HI (aq)

3 Zad. 5. Chlor i tlenek chloru(i) stosowane są do odkażania wody w procesie bielenie tkanin i papieru. Silne właściwości odkażające i wybielające wykazuje właściwie tlen atomowy, który powstaje w trakcie rozpuszczania w/w związków. Zapisz równania reakcji, których produkt jest wykorzystywany do w/w procesów Cl 2 + H 2 O HCl + HClO Cl 2 O + H 2 O 2HClO (kwas chlory jest nietrwały i ulega rozkładowi) HClO HCl + O Zad. 6. Metodami pośrednimi można otrzymać tlenek chlor(i), (IV) i (VII), tlenki te wykazują właściwości kwasowe. Zapisz równania reakcji tych tlenków z wodą oraz wodnym roztworem KOH, uszereguj otrzymane kwasy chlorowe wg wzrastającej mocy. Cl 2 O + H 2 O 2HClO; Cl 2 O + 2KOH 2KClO + H 2 O 2ClO 2 + H 2 O HClO 2 + HClO 3 ; 2ClO 2 + 2KOH KClO 2 + KClO 3 + H 2 O Cl 2 O 7 + H 2 O 2HClO 4 ; Cl 2 O 7 + 2KOH 2KClO 4 + H 2 O H I ClO < H III ClO 2 < H V ClO 3 < H VII ClO 4 (moc kwasów wzrasta wraz ze wzrostem stopnia utlenienia atomu centralnego wraz ze wzrostem licz at. O w cząsteczce kwasu) Zad.7. okończ równania reakcji lub zapisz, że reakcja nie zachodzi oraz sformułuj wnioski: a) 2KBr + Cl 2 2KCl + Br 2 b) 2KCl + 2 2K + Cl 2 c) 2KI + Br 2 2BKr + I 2 d)..kcl + Br 2 reakcja nie zachodzi e)..kbr + I 2 reakcja nie zachodzi f)..k + Cl 2 reakcja nie zachodzi Wnioski: aktywność fluorowców maleje w grupie wraz ze wzrostem liczby atomowej Z, aktywniejszy fluorowiec wypiera z soli fluorowiec mniej aktywny. Zadanie 8. Sole kwasów chlorowych są nie trwałe, ich trwałość wzrasta wraz ze wzrostem stopnia utlenienia chloru, chloran(iii) ulega rozkładowi z wydzieleniem tlenu, chloran(v) ulega rozkładowi w podwyższonej temp. lub wybucha pod wpływem uderzenia, chlorany(v) wymagają detonatora Zapisz równania reakcji rozkładu i podaj przykłady zastosowania. 2KClO 3 2KCl + 3O 2 (produkcja zapałek, ognie sztuczne i środki wybuchowe) Ca(ClO 2 ) 2 CaCl 2 + 2O 2 (dezynfekcja sanitariatów, wybielacz do tkanin) KClO 4 bezpieczny materiał wybuchowy

4 Zad.9. Tlen na skalę przemysłową otrzymuje się ze skroplonego powietrz z wykorzystaniem destylacji frakcjonowanej. Wymień metody i zapisz równania reakcji otrzymywania tlenu metodami laboratoryjnymi. 1. Termiczny rozkład tlenku rtęci(ii) 2HgO 2Hg + O 2 2. Termiczny rozkład KMnO 4 2KMnO 4 K 2 MnO 4 + MnO 2 + O 2 3. Katalityczny (MnO 2 ) rozkład nadtlenku wodoru 2H 2 O 2 2H 2 O + O 2 4. Utlenienie nadtlenku wodoru zakwaszonym roztworem KMnO 4 5H 2 O 2 + 2KMnO 4 + 3H 2 SO 4 2MnSO 4 + K 2 SO 4 + 8H 2 O + 5O 2 5. Termiczny rozkład chloranu(v) potasu 2KClO 3 2KCl + 3O 2 6. Elektroliza wody, wodnego roztworu zasady (+): 2H 2 O O 2 + 4H + + 4e - K(-): 2H 2 O + 2e - H 2 + 2OH - Zad. 10. Porównaj właściwości fizyczne N 2, O 2, H 2 S, NH 3. Właściwości fizyczne Stan skupienia w warunkach standardowych T = 25 o C; p = 1000hPa, barwa Odmiany alotropowe Rozpuszczalność elektryczne w roztworze wodnym Bezbarwny gaz, bez zapachu i smaku N 2 O 2 H 2 S NH 3 Bezbarwny gaz, bez zapachu i smaku Brak O 2 cząsteczkowy, O 3 ozon gaz o orzeźwiającej woni Bardzo słabo, rozpuszczalność maleje wraz ze wzrostem temp., Bezbarwny gaz o woni zepsutych jaj Nie dotyczy ość dobrze Bezbarwny gaz i drażniącoorzeźwiającej woni, łatwo dający się skroplić Nie dotyczy Bardzo dobrze rośnie wraz ze wzrostem ciśnienia Brak Brak Przewodzą prąd są elektrolitami, w roztworze wodnym ulegają dysocjacji: H 2 S + H 2 O H 3 O + + HS - (słaby kwas) NH 3 + H 2 O NH OH - (słaba zasada)

5 Zad. 11. zot na skalę przemysłową otrzymuje się ze skroplonego powietrz z Wykorzystaniem destylacji frakcjonowanej. Wymień metody i zapisz równania reakcji otrzymywania azotu metodami laboratoryjnymi. Termiczny rozkład mieszaniny NH 4 Cl + NaNO 2, NH 4 NO 2, NaN 3 NH 4 Cl + NaNO 2 N 2 + NaCl + 2H 2 O NH 4 NO 2 N 2 + 2H 2 O 2NaN 3 2Na + 3N 2 Zad.12. Zapisz równania reakcji chemicznych przemian przedstawionych na poniższym schemacie dobierając ewentualnie drugi substrat i warunki reakcji NH 4 Cl NH 3 NO E NO 2 (N 2 O 4 ) C NH 4 NO B 2 N 2 HNO 2 HNO 3. Termiczny rozkład chlorku amonu NH 4 Cl NH 3 + HCl B. Termiczny rozkład azotanu(iii) amonu NH 4 NO 2 N 2 + 2H 2 O C. Synteza amoniaku z pierwiastków w podwyższonym ciśnieniu i temp. 3H 2 + N 2 2NH 3. Katalityczne (Pt) utlenianie amoniaku 4NH 3 + 5O 2 4NO + 6H 2 O E. Utlenianie NO w powietrzu do NO 2 (N 2 O 4 ) {(tlenek azotu(ii) jest rodnikiem i łatwo ulega utlenieniu do tlenku azotu(iv)} 2NO + O 2 2NO 2 (N 2 O 4 ). Rozpuszczanie tlenku azotu(iv) N 2 O 4 + H 2 O HNO 2 + HNO 3. Rozkład kwasu azotowego(iii) wraz ze wzrostem stężenia roztworu tego kwasu 3HNO 2 HNO 3 + 2NO + H 2 O Zad.13. Porównaj właściwości fizyczne tlenków azotu i określ ich charakter chemiczny Właściw. N 2 O NO N 2 O 3 NO 2 (N 2 O 4 ) N 2 O 5 izyczne Bezbarwny gaz o właściw. narkotycznych, słaby słodkawy zapach i smak Bezbarwny gaz nierozpl. Ciało stałe tylko w niskich, gzowy i ciekły ulega rozkładowi do NO 2 i NO Brunatny gaz o duszącym zapachu, rozpuszczalny Substancja biała, krystaliczna, rozpuszcza się Charak.chem. Obojętny Obojętny Kwasowy Kwasowy Kwasowy

6 Zad.14. Zapisz równania reakcji chemicznych przedstawionych przemian na poniższym schemacie, dobierz ewentualnie drugi substrat i warunki reakcji: Siarka siarczek magnezu siarkowodór B C Tlenek siarki(iv) E kwas siarkowy(iv) Siarczan(IV) sodu. Synteza z pierwiastków w podwyższonej temp. S + Mg MgS B. Wypieranie z soli słabych kwasów przez kwasy mocniejsze MgS + HCl MgCl 2 + H 2 S C. Spalanie siarki w powietrzu atmosferycznym S + O 2 SO 2. Spalanie siarkowodoru H 2 S + O 2 SO 2 + H 2 O E. Rozpuszczanie tlenku siarki(iv) SO 2 + H 2 O H 2 SO 3. Reakcja sodu, tlenku sodu, wodorotlenku sodu z kwasem 2Na + H 2 SO 3 Na 2 SO 3 + H 2 Na 2 O + H 2 SO 3 Na 2 SO 3 + H 2 O 2NaOH + H 2 SO 3 Na 2 SO 3 + 2H 2 O. Wypieranie nietrwałych kwasów z soli przez kwasy mocniejsze Na 2 SO 3 + 2HCl 2NaCl + SO 2 Zad. 15. Zapisz równania reakcji chemicznych przedstawionych przemian na poniższym schemacie, dobierz ewentualnie drugi substrat i warunki reakcji: Krzem tlenek krzemu(iv) C metakrzemian(iv) potasu H B I Kwas metakrzemowy(iv) metakrzemian wapnia Czterofluorek krzemu E

7 ) Synteza z pierwiastków w wysokich temp. Si + O 2 SiO 2 B) Redukcja tlenku krzemu(iv) węglem, magnezem lub glinem SiO 2 + C Si + CO 2 SiO 2 + 2Mg Si + 2MgO C) Reakcja tlenku krzemu z wodnym roztworem mocnej zasady SiO 2 + 2KOH K 2 SiO 3 ) Reakcja krzemu z wodnym roztworem mocnej zasady Si + 2KOH + H 2 O K 2 SiO 3 + 2H 2 E) Wypieranie słabego kwasu z soli przez kwas mocnieszy K 2 SiO 3 + 2HCl H 2 SiO 3 + 2Na + + 2Cl - ) Reakcja wymiany podwójnej - wodne roztwory; sól 1 + sól 2 sól 3 + sól 4 K 2 SiO 3 + Ca 2+ +2Cl - CaSiO 3 + 2K + + 2Cl - ) trawienie SiO 2 kwasem H SiO 2 + 4H Si 4 + 2H 2 O H) Synteza z pierwiastków, Si Si 4 I) Reakcja czterofluorku krzemu z wodą lub parą wodną Si 4 + 2nH 2 O SiO 2 nh 2 O + 4H Zad. 16. Porównaj właściwości i zastosowanie następujących substancji: Si, SiO 2, Si 4 Właściwość Si SiO 2 Si 4 Stan skupienia i budowa, brawa elektryczne Stały, kryształy kowalencyjne; ciemnoszary, z metalicznym połyskiem, twardy i kruchy Przewodnik nieelektronowy Stały, kryształy jonowe, bezbarwny, twardy i kruchy Wykazuje właściwości piezoelektryczne azowy, bezbarwny o nieprzyjemnej woni Nie dotyczy Temp. topnienia Bardzo wysoka Bardzo wysoka Bardzo niska Zad.17. Podaj przykłady zastosowania krzemu, tlenku krzemu(iv), czterofluorku krzemu, metakrzemianu(iv) sodu, glinokrzemianów. Si: Konstrukcja elementów elektrotechnicznych, dodatek do stali kwasoodpornych, SiO 2 : Produkcja szkła, światłowodów, źródła iskry w zapalniczkach, produkcja betonu Si 4 : Impregnacje przeciwogniowe tkanin i drewna Na 2 SiO 3 : klejenie szkła, dodatek do betonów jako izolacja przeciw wilgotnościowa i przeciw wodna, impregnacja drewna, produkcja kitów kwasoodpornych linokrzemiany: produkcja porcelany, fajansu, ceramiki budowlanej ( rury kamionkowe, cegły, dachówka)