Файл: Билеты по общей и неорганической химии для студентов 125Ф3 озо (20222023учебный год) Билет 1.docx

 при высоком давлении и высокой температуре, в присутствии катализатора. При этом образуется аммиак:

N₂   +   ЗН₂  ⇄    2NH₃

Этот процесс экзотермический, т.е. протекает с выделением теплоты.

1.4. Азот реагирует с активными металлами: с литием при комнатной температуре, кальцием, натрием и магнием при нагревании. При этом образуются бинарные соединения - нитриды.

Например, литий реагирует с азотом с образованием нитрида лития:

N₂   +   6Li   →   2Li₃N

2. Со сложными веществами азот практически не реагирует из-за крайне низкой реакционной способности.

Взаимодействие возможно только в жестких условиях с активными веществами, например, сильными восстановителями.

Например, азот окисляет гидрид лития:

N₂    +  3LiH  →   Li₃N   +   NH₃

Биологическая роль азота.

Чистый (элементарный) азот сам по себе не обладает какой - либо биологической ролью. Биологическая роль азота обусловлена его соединениями. Так в составе аминокислот он образует пептиды и белки (наиболее важный компонент всех живых организмов); в составе нуклеотидов образует ДНК и РНК (посредством которых передается вся информация внутри клетки и по наследству); в составе гемоглобина участвует в транспорте кислорода от легких по органам и тканей.

Некоторые гормоны также представляют собой производные аминокислот, а, следовательно, также содержат азот (инсулин, глюкагон, тироксин, адреналин и пр.). Некоторые медиаторы, при помощи которых «общаются» нервные клетки также имеют в своем составе атом азота (ацетилхолин).

Такое соединения как оксид азота (II) и его источники (например, нитроглицерин – лекарственное средство для снижения давления) воздействуют на гладкую мускулатуру кровеносных сосудов, обеспечивая ее расслабление и расширение сосудов в целом (приводит к снижению давления).

Применение в медицине и народном хозяйстве

• 
  свободный азот применяют во многих отраслях промышленности: как инертную среду в химических и металлургических процессах;
  
• 
  для заполнения свободного пространства в ртутных термометрах;
  
• 
  жидкий азот применяют в холодильных установках;
  
• 
  большое количество азота идет на синтез аммиака, из которого получают азотную кислоту, минеральные удобрения (мочевину, сульфаты и фосфаты аммония);
  
• 
  производство взрывчатых веществ;
  
• 
  жидкий азот в медицине;
  
• 
  насыщение поверхности стали для повышения прочности.
  

---

2. 
   К основаниям относятся следующие соединения: KCl, CaS, LiHSO4, CuOH, NaOH, Al(OH)3, H[AuCl4], Na3[AlF6], H2[ZnCl4], CaO, MgO, ZnO. Назовите их.
   

Основания – это сложные вещества, в состав которых входят атомы металлов и гидроксильные группы – ОН.

CuOH – гидроксид меди

NaOH – гидроксид натрия

Al(OH)₃ – гидроксид алюминия
Билет №5

1. 
   Фосфор, его важнейшие соединения. Аллотропия фосфора. Биологическая роль фосфора. Применение в медицине и народном хозяйстве.
   

Фосфор расположен в главной подгруппе V группы  и в третьем периоде периодической системы химических элементов Менделеева. Электронная конфигурация  фосфора в основном состоянии:



Атом фосфорасодержит на внешнем энергетическом уровне 3 неспаренных электрона и одну неподеленную электронную пару в основном энергетическом состоянии. Следовательно, атом фосфора может образовывать 3 связи по обменному механизму. Однако, в отличие от азота, за счет вакантной 3d орбитали атом фосфора может переходить в возбужденное энергетическое состояние.

Электронная конфигурация фосфорав возбужденном состоянии:



При этом один электрон из неподеленной электронной пары на 3s-орбитали переходит на  переходит на 3d-орбиталь. Для атома фосфора в возбужденном энергетическом состоянии характерна валентность V.

Таким образом, максимальная валентность фосфора в соединениях равна V. Также характерная валентность фосфора в соединениях — III.

Степени окисления атома фосфора – от -3 до +5. Характерные степени окисления -3, 0, +1, +3, +5.

В природе фосфор встречается только в виде соединений. В основном это апатиты (например, Ca₃(PO₄)₂), фосфориты и др. Фосфор входит в состав важнейших биологических соединений - фосфолипидов.

---

Типичные соединения фосфора:

о ксид фосфора (V) P₂O₅

ортофосфорная кислота H₃PO₄

метафосфорная кислота HPO₃

пирофосфорная кислота H₄P₂O₇ степень окисления +5

фосфаты Ca₃(PO₄)₂

гидрофосфаты CaНРО₄

дигидрофосфаты Ca(Н₂РО₄)₂

галогенангидриды: PОCl₃, PCl₅
о ксид фосфора (III) P₂O₃

фосфористая кислота H₃PO₃ степень окисления +3

фосфиты PbHPO₃

галогенангидриды: PCl₃
ф осфорноватистая кислота H₃PO₂ степень окисления +1

соли фосфорноватистой кислоты — гипофосфиты: Mg(H₂PO₂)₂




фосфин PH₃ степень окисления -3

фосфиды металлов Ca₃P₂

---

Способы получения фосфора

1. Белый фосфор получают из природных фосфатов, прокаливая их с коксом и песком в электрической печи:

Ca₃(PO₄)₂ + 3SiO₂ + 5C → 3CaSiO₃ + 5CO + 2P

2. Вместо фосфатов можно использовать другие неорганические соединения фосфора, например, метафосфорную кислоту.

4HPO₃ + 10C → P₄ + 2H₂O + 10CO

3. Красный и черный фосфор получают из белого фосфора.



 

Химические свойства фосфора

При нормальных условиях фосфор довольно химически активен.

1. Фосфор проявляет свойства окислителя (с элементами, которые расположены ниже и левее в Периодической системе) и свойства восстановителя (с элементами, расположенными выше и правее). Поэтому фосфор реагирует с металлами и неметаллами.

1.1. При взаимодействии с кислородом воздуха образуются оксиды – ангидриды соответствующих кислот:

4P    +   3O₂    →  2P₂O₃

4P    +   5O₂    →  2P₂O₅

1.2. При взаимодействии фосфора с галогенамиобразуются галогениды:

2P    +   3Cl₂    →  2PCl₃

2P    +   5Cl₂    →  2PCl₅

1.3. При взаимодействии фосфора с серой образуются сульфиды:

2P    +   3S   →   P₂S₃

2P    +   5S   →   P₂S₅

1.4. При взаимодействии с металлами фосфор проявляет свойства окислителя, продукты реакции называют фосфидами.

Например, кальций и магний реагируют с фосфором с образованием фосфидов кальция и магния:

2P    +   3Ca   →   Ca₃P₂

2P    +   3Mg   →   Mg₃P₂

Еще пример: натрий взаимодействует с фосфором с образованием фосфида натрия:

---

P    +   3Na   →  Na₃P

1.5. С водородомфосфор непосредственно не взаимодействует.

2. Со сложными веществами фосфор реагирует, проявляя окислительные и восстановительные свойства. Фосфор диспропорционирует при взаимодействии с некоторыми веществами.

2.1. При взаимодействии с окислителями фосфор окисляется дооксида фосфора (V) или до фосфорной кислоты.

Например, азотная кислота окисляет фосфор до фосфорной кислоты:

5HNO₃      +    P     →   H₃PO₄     +   5NO₂↑    +    H₂O

5HNO₃      +    3P     +    2H₂O   →    3H₃PO₄     +   5NO↑

Серная кислота также окисляет фосфор:

2P    +    5H₂SO₄  →  2H₃PO₄   +  5SO₂ + 2H₂O

Соединения хлора, например, бертолетова соль,  также окисляют фосфор:

6P     +   5KClO₃    →   3P₂O₅   +   5KCl

Реакция красного фосфора с бертолетовой солью. Этот процесс заложен в принци-пе возгорания спички при трении её о шершавую поверхность коробка.

Некоторые металлы - сильные окислители также окисляют фосфор. Например, оксид серебра (I):

2P    +   5Ag₂O   →   P₂O₅    +   10Ag

2.2. При растворении в щелочах фосфор диспропорционирует до гипофосфита и фосфина.

Например, фосфор реагирует с гидроксидом калия:

4P    +   3KOH   +   3H₂O   →   3KH₂PO₂   +   PH₃↑   или

P₄    +    3KOH    +   3H₂O   →   3KH₂PO₂    +   PH₃↑

Или с гидроксидом кальция:

8P      +    3Ca(OH)₂    +    6H₂O   →   3Ca(H₂PO₂)₂   +   2PH₃↑  

Аллотропия фосфора

---