Скопления нефти, встречающиеся в недрах земли, являются смесью углеродсодержащих соединений. В недрах земли имеется большое количество солей угольной кислоты. В воздухе, как известно, содержится большое количество углекислого газа CO2. Атомы углерода способны соединяться между собой. Все органические вещества, растительные и животные организмы содержат в своем составе углерод.
Он входит в состав белков, жиров, углеводов и других жизнно важных органических веществ. Углерод и углеродосодержащие вещества при повышенных температурах становятся довольно химически активными.
Так, при повышенных температурах углерод реагирует с металлами с образованием соединений называемых карбидами. Он при высокой температуре способен взаимодействовать с водородом, серой, кремнием. Примером соединения водорода с металлом может быть кальций CaC2 − карбид кальция, с неметаллом CH3 − метан.
Кремний Si − является очень распространенным на земле химическим элементом. В свободном виде в природе кремний не встречается, а присутствует в виде соединений. Так, SiO2, двуокись кремния − основная составная часть песка. Распространены амоносиликаты, например полевой шпат, глина, слюда. Кремний используется в радиоэлектронике, для получения полупроводниковых элементов. В животных и растительных организмах с содержанием кремния невелико.
Задачи для самостоятельного решения
1.При пропускании двуокиси углерода через раствор гидроокиси натрия происходит ряд последовательных реакций. Написать уравнение протекающих реакций в их последовательности.
2.Какой объем двуокиси углерода (нормальные условия) должен получиться при полном разложении 1 т карбоната кальция?
3.Составить молекулярные и ионные уравнения реакции взаимодействия карбоната кальция и карбоната бария с кислотами. Как можно очистить сульфат бария от примесей карбоната бария?
56
4.Имеются два раствора: карбоната натрия и сульфата натрия. Каждому из них прибавили раствор хлорида бария. Как в первом, так
иво втором случае выпал белый осадок, который не растворим в воде. Как установить, где находится карбонат натрия и где сульфат натрия?
5.Составить молекулярные и ионные уравнения реакций, протекающие между: а) карбонатом натрия и серной кислотой; б) карбонатом кальция и соляной кислотой. Установить, каким общим ионным уравнением выражаются реакции между растворимыми карбонатами и кислотами.
6.Раствор содержал соли: хлорид натрия, сульфаты калия и магния и нитрат кальция. К нему прибавили раствор карбоната натрия. Выпал белый осадок. Что представляет с собой этот осадок и что осталось в растворе? Составить уравнение реакций.
7.Написать структурные формулы бикарбонатов натрия, магния, кальция и бария.
8.Присутствие бикарбоната кальция в природной воде обуславливает жесткость воды. Кипячение жесткой воды влечет за собой выпадение белого осадка. Составить уравнение реакций и объяснить, в чём сущность.
9.При производстве соды по аммиачному способу израсходованным веществами являются двуокись углерода и поваренная соль. Установить, в каких количественных отношениях эти вещества участвуют в реакции и вычислить объем двуокиси углерода (условия нормальные) и количество поваренной соли, расходуемых на производство 1000 т бикарбоната натрия.
10.При производстве соды аммиачным способом двуокись углерода получают разложением известняка. Вычислить: а) сколько известняка, содержащего 20% CaCo3, требуется для получения двуокиси углерода, расходуемой на тонну получаемого бикарбоната натрия, если потери в производстве составляют 10%; б) сколько гашеной извести получают при этом?
57
11.При производстве соды аммиачным способом получают в качестве побочного продукта хлорид аммония. Из него затем выделяют аммиак, который возвращается в производство. Какое значение имеет для этого процесса окись кальция, получаемая в качестве побочного продукта при обжиге известняка? Составить уравнения реакций.
12.Бикарбонат натрия, получаемый при аммиачном способе производства соды, частично перерабатывается в кальцинированную соду Na2CO3. Каким способом можно осуществить данный процесс?
13.Для реакции с некоторым количеством карбоната кальция израсходовано 50 см3 2 М раствора соляной кислоты. Сколько
карбоната кальция прореагировало?
14.Для анализа известняка на содержание в нём CaCO3 была
взята навеска массой 2,25 г. На растворение карбоната содержащегося во взятой пробе израсходовано 40 см3 1 H. раствора соляной кислоты. Вычислить, сколько процентов CaCO3 содержалось
визвестняке.
15.Составить уравнение реакции горения углерода и установить, в каком объемном отношении участвуют в этой реакции окись углерода и кислород.
16.Какой объем окиси углерода (условия нормальные) получится в газогенераторе из 1 т угля, содержащего 92% углерода, если потери в производстве будут равны 15%?
17.Выходящая из газогенератора смесь называется воздушным
газом. Сколько требуется угля, содержащего 95% углерода, для получения 1000 м3 воздушного газа (условия нормальные), в котором
30% (по объему)? Потери в производстве составляют 4%.
18.Принимая, что в воздухе содержится приблизительно 20 объемных процентов кислорода и что при прохождении воздуха через генератор 90% кислорода расходуется на образование окиси углерода, а 10% на образование двуокиси углерода, вычислить объемный состав, выходящий из генератора газовой смеси.
58
19.При пропускании водяного пара через раскаленный уголь образуется окись углерода и водород. Образовавшуюся смесь газов называют водяным паром. Составить уравнение реакций и определить, в каком объемном соотношении находятся окись углерода и водород в водяном газе.
20.При сплавлении окиси кальция с углем получается карбид кальция, а при взаимодействии карбида кальция с водой образуется ацетилен C2H2. Сколько гашеной извести, содержащей 90% CaO, и сколько кокса, содержащего 98% углерода, потребуется для получения 50 кг карбида кальция? Какой объем ацетилена (условия нормальные) может быть получен из этого количество карбида кальция?
21.На нейтрализацию продуктов гидролиза фосгена израсходовано 27,5 мл 0,524 H. раствора щёлочи. Вычислить объём (условия нормальные) подвергшийся гидролизу фосгена?
22.Сколько протонов и нейтронов содержится в ядре изотопов кремния 28Si, 29Si, и 30Si?
23.Какая разница между валентностью кремний двуокись кремния и в силане SiH4?
24.Привести уравнения реакций, протекающих при сплавлении карбонатов кальция, магния и натрия с двуокисью кремния SiO2.
25.Составить уравнение реакции взаимодействия соляной кислоты с силикатами и магния и кальция.
26.Как получить из силиката натрия двуокись кремния? Написать уравнение реакции.
27.Сколько каустической соды, содержащей 95% NaOH, и песка, содержащего 90% SiO2, нужно взять для получения 1 т силиката натрия?
28.Состав стекла выражается формулой Na2O • Cao • 6SiO2. Вычислить, сколько расходуется карбоната натрия, карбоната кальция и двуокиси кремния на каждую тонну выплавленного стекла.
29.В производстве цемента были использованы смесь, состоящая из глины (42% SiO2, 35% Al2O3 и 19% летучих примесей) и
59
известняк (92% CaCO3 и 3% летучих веществ). В смеси на 100 массовых частей глины приходилось 180 массовых частей известняка. Вычислить, сколько процентов содержалось в цементе каждого из окислов: SiO2, Al2O3 и CaO.
18.ГАЛОГЕНЫ
Кгалогенам относятся химические элементы, находящиеся в VII группе в главной ее подгруппе, а именно фтор − F, хлор − Cl, бром − Br, йод − I и радиоактивный элемент астат − At. Мы рассмотрим фтор, хлор, бром и йод.
Фтор − газообразное вещество светло-желтого цвета. Имеет сильный специфический запах. Хлор, так же как фтор, является газообразным веществом, имеющим желто-зеленую окраску. Он имеет резкий удушающий запах. Бром − жидкость, имеющая темнокрасную окраску. Йод − это кристаллическое вещество, ему присущ металлический блеск. Растворимость в воде для фтора, хлора и брома хорошая, йод же довольно плохо растворим в воде.
Все галогены обладают окислительными свойствами, но способность к окислению уменьшается при переходе от фтора к йоду. Наиболее сильным окислителем из всех выше перечисленных является фтор. Наиболее сильный окислитель из ряда галогенов способен вытеснить все менее сильные из их соединений. При нормальных условиях галогены взаимодействуют с водородом с образованием галогеноводорода, такие как HF, HBr, HI, HCl. Галогеноводороды растворяются в воде с образованием кислот. Из всех галогеноводородов, только HF является окислителем, а остальные могут быть как восстановителями, так и окислителями. Хлор является антисептиком и применяется для дезинфекции. Так при очистке сточных вод на очистных сооружениях, для дезинфекции сточной жидкости используют хлор.
Задачи для самостоятельного решения 1. Сколько протонов и нейтронов содержится в ядре изотопа
хлора 35Cl?
60