Ирина Эланс

Автор который поможет с любыми образовательными и учебными заданиями

Контрольная работа по "Химии". 87

1. Кислоты. Уравнения реакций, характеризующие свойства кислот.

Кислоты – это соединения, содержащие в своем составе водород, способный замещаться металлом, и кислотный остаток.

По числу атомов водорода кислоты делятся на одноосновные, двухосновные и трехосновные. По составу они делятся на кислородсодержащие и бескислородные. В формулах кислородсодержащих кислот вначале стоят атомы водорода, в центре – атомы неметалла и в конце – атомы кислорода, например НNО₃,Н₂SО₄.

Основу бескислородных кислот составляют бинарные летучие соединения водорода с неметаллами ( HCI, НBr) и такими, Н₂S, Н₂Sc. При растворении их в воде образуются кислоты. Названия таких кислот могут быть традиционными HCI, НF (соляная кислота, плавиковая кислота) или международными – хлороводородная, фтороводородная кислоты. То же самое и с названиями кислородных кислот: азотная, серная, фосфорная кислоты, или нитрат водорода, сульфат водорода, ортофосфат водорода.( НNО₃, Н₂SО₄, H₃PO₄).

Получение

Бескислородные кислоты получают синтезом из простых веществ летучих соединений с последующим растворением их в воде.

Например:

H₂ + Cl₂ → 2HCl – хлороводород, газ. Растворяем его в воде, получаем HCl – хлороводородную кислоту – жидкость.

Растворение соответствующего оксида в воде:

P₂O₅ + 3H₂O → 2H₃PO₄.

Электролиз растворов солей:

Na₂SO₄ + 4H₂O ^{электролиз} H₂SO₄ +2H₂↑+O₂↑ +2NaОН.

Взаимодействие растворимой соли с сильной кислотой (получают нерастворимые, легколетучие, слабые кислоты):

Na₂SiO₃ + 2HCl → 2NaCI + H₂SiO₃

Na₂CO₃ + 2HCl → 2NaCI + H₂ CO₃

Классификация кислот по следующим признакам:

По содержанию кислорода:

1. Кислородосодержащие 2. Бескислородные

HNO₃, H₂SO₄, H₃PO₄ HCl, HJ, H₂S

По основности

(по числу атомов водорода в молекуле кислоты)

1. Одноосновные 2. Многоосновные

HCl, HNO₃, HBr H₂SO₄, H₃PO₄, H₂S

По силе (по степени диссоциации)

1. Сильные (α =100 %) 2. Слабые (α < 100 %)

HCl, HNO₃, H₂SO₄ H₂S, HNO₂, H₂CO₃

По растворимости

1. Растворимые 2. Нерастворимые

HCl, HNO₃ H₂SiO₃, H₂MoO₄

Физические свойства

Большинство неорганических кислот жидкости, смешивающиеся с водой в любых соотношениях, затвердевающие при низких температурах; фосфорная кислота - кристаллическое, похожее на лед вещество, хорошо растворяется в воде. Кремниевая кислота твердое вещество, нерастворимое в воде. Некоторые кислоты существуют только в растворе H₂Cr₂O₇, HMnO₄. Их гидратированные анионы окрашены в характерные цвета: оранжевый, фиолетовый. Наконец, такие кислоты, как хлороводородная, бромоводородная – летучие, поэтому обладают резким запахом. Кислоты имеют кислый вкус.

P₂O₅ + 3H₂O → 2H₃PO₄.

4НMnO₄=4MnO₂+3O₂+2H₂O

Химические свойства

Взаимодействие с основаниями с образованием соли и воды (реакция нейтрализации):

H₂SO₄ + 2NaOH → Na₂SO₄ + 2H₂O.₃.

Взаимодействие с основными оксидами:

H₂SO₄ + Na₂O → Na₂SO₄ + 2H₂O.4.

Взаимодействие с солями:

а) менее летучие кислоты вытесняют более летучие из их солей:

H₂SO₄ + NaCI → NaHSO₄ + HCI

б) более сильные кислоты вытесняют менее сильные из растворов их солей:

3HCI + Na₃PO₄ → 3NaCI + H₃PO₄.

Взаимодействие с металлами различных кислот протекает согласно положению металлов в ряду напряжений, который характеризует окислительно-восстановительную способность электрохимической системы «металл - ион металла».

Li К Ca Мg Al Ti Cr Zn Fe Ni Sn Pb H Cu Ag Au

Исходя из этого, все металлы удобно разделить на три условные группы:

Активные Li К Ca Мg Al

Средней активности Ti Cr Zn Fe Ni Sn Pb

Малоактивные Cu Ag Au

10HNO₃ + 4Mg → 4Mg(NO₃)₂ + NH₄NO₃ + 3H₂O.

Zn +2HCI → ZnCI₂ + H₂↑

4HNO₃ + Сu → Сu (NO₃)₂ + 2NO₂ + 2H₂O.

При составлении формул придерживаются следующих правил:

Бескислородные кислоты.

Зная название кислоты, записываем сначала водород, а затем кислотообразующий элемент. Степень окисления водорода в кислотах всегда +1. Степень окисления элемента отрицательная. Она равна номеру группы ПСЭ (в которой находится элемент) минус восемь.

Например: сероводородная кислота – элемент сера, расположен в шестой группе ПСЭ. 6 - 8 = -2. Степень окисления серы –2. Записываем символы водорода и серы Н⁺S^-2, т.к. молекула электронейтральна, то формула кислоты будет Н₂S.

Кислородсодержащие кислоты.

По суффиксам в названии кислоты определяем степень окисления кислотообразующего элемента. Эта степень окисления сохраняется в кислотном оксиде. По приставке в названии определяем количество воды в кислоте.

Например: метафосфорная кислота – кислотообразующий элемент фосфор. Суффикс «н» показывает, что он имеет максимальную степень окисления, фосфор в пятой группе ПСЭ, следовательно, максимальная степень окисления +5, она сохраняется и в оксиде фосфора – Р₂⁺⁵О₅^-2. Приставка «мета» говорит о том, что воды в кислоте минимальное количество.

В формулах кислородосодержащих кислот сначала записывается водород, затем кислотообразующий элемент и кислород. Индексами выравнивают число положительных и отрицательных зарядов. Если они четные, то их сокращают и ставят перед формулой соответствующий коэффициент.

_{+5 -2}

P₂O₅ + H₂O → H₂P₂O₆ → 2HPO₃ – метафосфорная кислота,

_{+5 -2}

P₂O₅ + 2H₂O → H₄P₂O₇ – пирофосфорная кислота,

_{+5 -2}

P₂O₅ + 3H₂O → H₆P₂O₈ → 2H₃PO₄– ортофосфорная кислота.

2. Характеристика анионов 1-й, 2-й, 3-й групп. Уравнения реакций взаимодействия соединений этих анионов с групповыми реагентами.

Ионные соединения – расположение ионов друг от друга на таком расстоянии, при котором силы притяжения и отталкивания как раз взаимно уравновешиваются. При этом положительно заряженные ионы принято называть катионами, а отрицательно заряженные ионы - анионами. При этом:

Чем левее и ниже элемент расположен в таблице Менделеева, тем сильнее выражена тенденция его атомов переходить в состояние катионов.
Чем правее и выше элемент расположен элемент, тем отчетливее выражена склонность его атомов переходить в состояние анионов.

Анионы классифицируются на 3 группы в зависимости от их отношения к реактивам AgNO₃ и BaCL₂. Анионы дающие нерастворимые соединения с BaCL₂, относятся к І группе. Те анионы, которые образуют нерастворимые соли с AgNO₃, относятся ко ІІ группе. Анионы образующие растворимые соли бария и серебра, относятся к ІІІ группе анионов.

Таблица 1 – Классификация анионов.

Номер группы	Состав группы	Групповой реагент	Характер получаемых соединений
І	SO₄²; CO₃^2-; PO₄^3-	BaCL₂в нейтральной и слабощелочной среде	Остаток BaSO₄, BaCO₃, BaHPO₄
ІІ	CL^-; Br ^-; J^-	AgNO₃в присутствии HNO₃	Осадок AgCL, AgBr, AgJ
ІІІ	NO₃^-; NO₂^-; CH₃COO^-	____	Соли бария и серебра растворимы в воде

І группа анионов

Состав группы: SO₄^2- - сульфат – ион

CO₃^2- - карбонат – ион

PO₄^3-- фосфат – ион

Групповой реагент - BaCL₂в нейтральной или слабощелочной среде, который при действии на растворы, содержащие ионы SO₄^2- и CO₃^2-, образуют осадки белого цвета.

SO₄^2- + BaCL₂→BaSO₄ ↓ + 2CL^-

CO₃^2-+ BaCL₂→BaCO₃↓ + 2CL^-

Осадок BaSO₄ не растворяется в кислотах, осадок BaCO₃ растворяется в уксусной и минеральных кислотах (кроме Н₂SO₄ ):

BaCO₃ +2НCL →BaCL₂ + Н₂О + СО₂↑

ІІ группа анионов

Состав группы: CL^1- - хлорид – ион

Br^1-- бромид – ион

J^1- - йодид – ион

Групповой реагент AgNO₃ в присутствии HNO₃, который с ионами этой группы образуют осадки

CL^1-+ AgNO₃→AgCL ↓ + NO₃^1-

Br^1-+ AgNO₃→AgBr↓ + NO₃^1-

J^1-+ AgNO₃→AgJ ↓ + NO₃^1-

ІІІ группа анионов

Состав группы: NO₃^1- - нитрат – ион

NO₂^1-- нитрат – ион

CH₃COO^1- - ацетат – ион

Групповой реагент отсутствует. Для обнаружения присутствия анионов этой группы следует проводить специфические реакции.

Альдегиды и кетоны. Их отличие.

Альдегиды и кетоны - органические соединения, содержащие карбонильную группу (оксо – группу) (=С=О). В альдегидах эта группа соединена с углеводородным радикалом и водородом, а в кетонах – с двумя углеводородными радикалами:

⁄⁄О

СН₃ – С СН₃– С – СН₃

Н ׀׀

этаналь пропанон

Химические свойства карбонильных соединений определяются полярностью функциональной группы, в которой у атома кислорода повышен отрицательный заряд, а у атома углерода – положительный: =С⁺=О^-

Полярный характер данной связи приводит к ее разрыву и к реакции присоединения по месту этого разрыва.

Для альдегидов и кетонов характерны следующие типы реакций:

Реакции присоединения по месту разрыва двойной связи

присоединение сильной кислоты

СН₃СН С≡N СН₃СН – СН – С≡N

׀ ׀ + ׀ → ׀

ОН Н О

этаналь синильная α - гидроксинитрил

(уксусный кислота

альдегид)

присоединение водорода

СН₃СН Н Ni СН₃– СН₂ – ОН

׀ ׀ + ׀ →

Н О

этаналь этанол

(уксусный альдегид) (этиловый спирт)

присоединение спиртов

СН₃СН О – СН₃→ СН₃ – СН –О– СН₃

׀ ׀ + ׀ ׀׀

ОН Н О

этаналь этанол полуацеталь

присоединение гидросульфита натрия

СН₃СН SО₃Na СН₃– СН – SО₃Na

׀ ׀ + ׀ → ׀

ОН Н О

этаналь гидросульфит гидросульфитное

натрия производное

Реакции замещения кислорода карбонильной группы

замещение кислорода галогеном

СН₃– СН = О + РCL₅→ СН₃ – НС – CL + РОCL₃

этаналь 1,2 дихлорэтан

реакция с гидроксиламином

СН₃– СН = О + Н₂ N – ОН → СН₃– СН = N – ОН +Н₂О

этаналь гидроксил альдоксим

амин

Реакции с участием водородного атома в α – положении к карбонильной группе.

замещение водорода на галоген

⁄⁄ О CL₂ ⁄⁄ О

СН₃– СН₂ –С → СН₃– СНCL – С

Н Н

пропаналь α – хлорпропаналь

реакция конденсации ( уплотнения органических молекул)

⁄⁄ О

СН₃– СН СН₂ – СН → СН₃– СН – СН₂– С

׀ ׀ + ׀ ׀ ׀ ׀ Н

О Н О ОН

этаналь этаналь альдоль

Реакции полимеризации

n CH₂ = О ↔ ( – СН₂– О – ) n

метаналь полимер

Реакции окисления для альдегидов протекают легче, чем для кетонов ( кетоны окисляются лишь сильными окислителями с разрывом углеводородной цепи)

⁄⁄О О ⁄⁄О

СН₃ – С → СН₃– С

Н ОН

этаналь этановая ( уксусная ) кислота

этановая бутановая кислота

кислота

О СН₃– СООН + СН₃ – СН₂ – СН₂ – СООН

׀ ׀ а

СН₃– СН₂ – С – СН₂ – СН₂ – СН₃

а в в 2 СН₃ – СН₂– СООН

3 гексанон пропановая кислота

Различное отношение к действию слабых окислителей (таких как аммиачный раствор окиси серебра или соединения меди) используется для качественного открытия альдегидов:

Реакция серебряного зеркала ( с аммиачным раствором окиси серебра) :

⁄⁄О ⁄⁄О

СН₃ – С + Ag₂О → СН₃ – С + Ag ↓

Н ОН

этаналь этановая кислота

взаимодействие с реактивом Фелинга (свежеосажденным осадком гидроокиси меди ) :

⁄⁄О ⁄⁄О

СН₃ – С + 2Cu (ОН)₂ → СН₃ – С + Cu₂О ↓ + 2 Н₂О

Н ОН

этаналь этановая кислота

Получают карбонильные соединения следующими способами:

окислением и дегидрированием спиртов

⁄⁄ О

СН₃– СН – Н + О → СН₃– С + Н₂О

׀ ОН

О – Н

этанол этановая кислота

⁄⁄ О

СН₃– СН – Н → СН₃– С + Н₂

׀ Cu Н

О – Н

этаналь

этанол

гидролизом дигалогенпроизводных

⁄⁄ CL 2 НОН ⁄ О Н ⁄⁄ О

СН₃– С СН₃– СН → СН₃– С + 2 Н CL

CL О Н Н

1,1 дихлорэтан двухатомный этаналь

спирт

гидратацией ацетиленовых углеводородов

СН Н Нg²⁺ СН₂ ⁄⁄ О

׀ ׀ ׀ + ׀ ׀׀ СН₃– С

СН ОН СНОН Н

этин этаналь

Альдегиды и кетоны находят широкое применение как индивидуальные вещества, так и как сырье для производства самых различных веществ и минералов.

Метаналь применяют в кожевенной промышленности для дубления кож, в медицине – для дезинфекции, в сельском хозяйстве – для протравливания семян перед посевом. Так как формальдегид образуется при горении угля и дерева, дым от горения этих материалов используется при копчении мяса и рыбы. Из формальдегида получают ценный синтетический материал – полиформальдегид, используемый в качестве заменителя металлов.

Пропанон широко применяется как растворитель при производстве лаков, искусственного шелка, взрывчатых веществ, а так же как сырье для органического синтеза разнообразных соединений. Ацетон используется так же для получения пищевого консерванта – сорбиновой кислоты.

Термопластичные и термореактивные полимеры и их примеры.

Пластмассы – материалы, которые изготовлены на основе синтетических полимеров.

Они обладают комплексом свойств, отличающих их от традиционных материалов: невысокой плотностью, механической прочностью, устойчивостью к воде и многим химическим реагентам, высокими тепло – и диэлектрическими показателями, способностью к окрашиванию, легкостью переработки в изделия. Все это определило бурное производства пластмасс, их широкое применение во всех отраслях экономики.

По составу пластмассы делятся на простые и сложные. Простые состоят в основном из полимера, к которому обычно добавляют стабилизатор и краситель. Сложные пластмассы состоят из полимера (смолы), наполнителей, пластификаторов и других добавок. Смола в них является связующим веществом. Наполнители ( древесная мука, ткань, бумага и др.) повышают прочность и твердость материала, пластификаторы улучшают эластичность, устраняют хрупкость.

По отношению к нагреванию пластмассы делятся на термопластичные и термореактивные. Термопластичность – свойство материала размягчаться при нагревании, изменять свою форму в нагретом виде, а при охлаждении сохранять приданную форму. Возможно многократное изменение формы. Термопластичные полимеры легко формуются в изделия. Этого нельзя сказать о термореактивных пластмассах, которые не размягчаются и не способны принимать новую форму.

Рассмотрим некоторые важнейшие пластмассы.

Полиэтилен (– СН₂ – СН₂ – )n. Полиэтилен – белый, полупрозрачный, жирный на ощупь материал. Изделия из него могут иметь различную окраску.

Полиэтилен получают двумя способами: при высоком давлении (150 – 300 МПа) и температуре 200 – 280 ⁰С в присутствии инициатора и при низком давлении (0,2 – 2,5МПа) и температуре 80 – 100 ⁰С в присутствии комплексного катализатора. Поэтому различают по свойствам полиэтилен высокого давления и полиэтилен низкого давления: первые имеют плотность 0,92 – 0,93 г/м³, температуру размягчения 110 – 125 ⁰С, степень кристалличности 50 – 65%; второй соответственно 0,94 – 0,97 г/см³, 130 – 140 ⁰С, 75 – 90%.

Полиэтилен высокого давления имеет молекулярную массу 18000 – 45000, макромолекулы его характеризуются наличием небольших ответвлений, отсутствием строгой линейной структуры. У полиэтилена низкого давления намного выше молекулярная масса, в его макромолекулах мало ответвлений; поэтому межмолекулярное взаимодействие макромолекул у такого полиэтилена выше, чем у полиэтилена высокого давления. Этим можно объяснить его более высокую механическую прочность.

Полиэтилен механически прочный материал, изделия из него газо – и влагонепроницаемы, эластичны, не проводят электрический ток. При обычных условиях на полиэтилен не действуют органические растворители, концентрированные кислоты и щелочи. Полиэтилен термопластичен, горит голубоватым слабосветящимся пламенем.

Применение полиэтилена обусловлено комплексом строения его физико – химических свойств. Он используется в качестве электроизоляционного материала, для изготовления труб, различных емкостей, деталей, посуды. Широкое применение находит полиэтиленовая пленка благодаря ее водо – и газонепроницаемости.

Полипропилен (– СН₂ – СН – )n.

СН₃

Полипропилен – твердый, белого и желтого цвета материал, легче воды (плотность 0,92 г/см). Он имеет много сходного с полиэтиленом, его так же можно считать высокомолекулярным предельным углеводородом с молекулярной массой 80000 – 200000. В отличие от полиэтилена он размягчается при более высокой температуре (160 – 175⁰С), имеет повышенную механическую прочность и по химическим свойствам полипропилен сходен с полиэтиленом.

Полипропилен получают в присутствии комплексного катализатора, обладающего высокой избирательностью. Полимер имеет пространственно – регулярное строение, как и полиэтилен низкого давления. Суть такого строения заключается в следующем. Молекулы пропилена соединяются между собой не хаотично, а таким образом, что в полимерной цепи наблюдается регулярное чередование элементарных звеньев, а именно групп – СН. Макромолекулы, следовательно, имеют регулярное строение. Метильные радикалы пространственно располагаются по одну сторону полимерной цепи, но могут чередоваться и по разные стороны цепи.

Стереорегулярное строение обеспечивает плотную упаковку макромолекул в полимере, возрастает их взаимное притяжение, а следовательно, улучшаются физико – химические свойства. Из – за сходства в строении и свойствах полиэтилена и полипропилена они находят одинаковое применение.

Фенолформальдегидные пластмассы. Основой этих пластмасс является фенолформальдегидная смола. Ее получают реакцией поликонденсации фенола и формальдегида в присутствии катализатора (кислоты и щелочи). При реакции поликонденсации образуется термопластичный полимер (смола), в котором макромолекулы имеют линейную структуру, и выделяется побочный продукт – вода. К смоле наполняют наполнитель, пластификатор и др. При повышении температуры и избытке формальдегида в реакцию вступают атомы водорода бензольных ядер, то есть процесс поликонденсации продолжается. При этом происходит «сшивание» линейных макромолекул метиленовыми группами (они содержатся в молекулах формальдегида), смола приобретает пространственную структуру. В этом процессе смола скрепляет все компоненты и становится термореактивной (не плавкой и не растворимой).

Контрольная работа по Химии. 87 📙 Контрольная → 🆔 76003