ЗАНЯТИЕ № 17 (6 час

ЗАНЯТИЕ № 17 (6 час.)
Тема 27. p-элементы IVА группы. Углерод и его неорганические соединения.
ЦЕЛЬ:
§ Объяснять закономерность изменения атомных радиусов, энергии ионизации, сродства к электрону, электроотрицательности р-элементов с ростом их атомного номера в подгруппе и периоде.
§ Предложить возможные степени окисления и объяснить химическую активность простых веществ р-элементов в зависимости от конфигурации валентных электронов.
§ Трактовать возбужденное состояние атомов и гибридизацию их атомных орбиталей и форму молекул на примере образования соответствующих соединений.
§ Трактовать усиления металлических свойств простых веществ р-элементов в подгруппе и уменьшение в периоде с ростом заряда ядра их атомов.
 Объяснять химические свойства простых веществ и соединений р-элементов с помощью уравнений химических реакций.
§ Сравнить условия получения, устойчивость и химическую активность оксидов, гидрогенпохидних, галогенидов, гидроксидов и солей в зависимости от степени окисления и положения р-элементов в периодической системе.
 Анализировать способность соединений р-элементов к участию в реакциях комплексообразования.
§ Объяснять окислительно-восстановительные и кислотно-основные свойства соединений р-элементов в зависимости от степени окисления элемента.
 Объяснять методы получения и химические свойства полимерных кислот и их солей.
 Предложить реакции качественного выявления катионов и анионов р-элементов.
 Предложить простые вещества и соединения р-элементов, применяемых в фармацевтическом анализе и медицине.
Профессиональная ориентация студентов
Среди элементов IV А группы углерод и кремний являются наиболее используемыми в медицине и фармации. Углерод в форме активированного угля применяется как эффективный сорбент. Общая массовая доля углерода в организме человека составляет 21,15%. Углерод – основа всех органических соединений. Он входит в состав всех клеток и тканей в виде биологически важных соединений: белков, жиров, витаминов, гормонов, ферментов. Но отдельные соединения углерода являются ядовитыми для человека, в частности Углерод (II) оксид, дициан (CN)₂.
Методика выполнения практической работы.
Тема 27. p-элементы IVА группы. Углерод и его неорганические соединения.
Приборы и реактивы: штатив с пробирками, пипетки, фильтровальная бумага, активированный уголь (порошок), меди (II) оксид (порошок) растворы ализариновым красный,Pb(NO₃)₂ (0,01н), KI (0,1н), CaCl₂ (0,1н), SrCl₂ (0,1н), BaCl₂ (0,1н), Na₂СO₃ (0,2н), CH₃COOH (0,5н), известковая вода, фильтровальная бумага, растворы: Na₂SiO₃ (2н), HCl (конц.), CaCl₂ (0,5н), Co(NO₃)₃ (0,5н), Pb(NO₃)₂ (0,5н), CuSO₄ (0,5н), SnCl₂ (0,5н), KMnO₄ (0,5н), HCl (2н), K₂Cr₂O₇ (0,5н), FeCl₃ (0,5н), K₃[Fe(CN)₆] (0,5н), NaOH (2н), HNO₃ (2н).

Работа 7. Адсорбция красителей из раствора активированным углем.
В пробирку до 1/2 ее объема налить воды и добавить 3 капли раствора ализаринового красного. Внести в раствор шпателем активированный уголь. Плотно закрыть пробирку и энергично встряхивать в течение 2-3 мин. Раствор профильтровать и отметить его обесцвечивание.
Работа 8. Адсорбция ионов из раствора активированным углем.
В пробирку внести 2-3 капли 0,01 н раствора свинец (II) нитрата. Добавить в него одну каплю 0,1 н раствора калий йодида. Отметить выпадение осадка свинец (II) йодида. Во вторую пробирку налить 1 мл этого же раствора свинец (II) нитрата и внести небольшое количество (3-4 микрошпателя) порошка активированного угля. Закрыв отверстие пробирки, энергично встряхнуть в течение 2-3 минут. Профильтровать раствор через фильтровальную бумагу в другую пробирку. Добавить в этот раствор каплю 0,1 н раствора калий йодида. Описать проведены опыты. Составить уравнение реакции. Сравнить количество осадка свинец (II) йодида, полученного в первом и втором случаях. Чем объяснить различия?
Работа 9. Восстановление углем меди (II) оксида.
На фильтровальной бумаге смешать один объем порошка меди (II) оксида с двумя объемами порошка угля. Подготовленную смесь поместить в цилиндрическую пробирку, которую закрепить в штативе горизонтально. Нагреть смесь на сильном пламени горелки в течение 10-12 мин., наблюдая сильное накаливания смеси. После охлаждения пробирки высыпать ее содержимое на лист белой бумаги. Отметьте цвет полученного продукта. Обратите внимание на красноватый оттенок, который образовался на стенках пробирки и объясните причину его образования. Напишите уравнение реакции.
Работа 10. Получение и свойства карбонатов щелочноземельных металлов.

В двух пробирках добыть кальций, стронций и барий карбонаты взаимодействием 3-4 капель соли соответствующего металла с 3-4 каплями раствора натрия Карбоната. Дать растворам отстояться и сливая жидкость к осадкам добавить по одной капле раствора ацетатной кислоты. Что наблюдается? Отметить выпадение осадков, их окраску и растворение в ацетатной кислоте, сопровождающееся выделением газа. Написать уравнения всех реакций.
Работа 11. Получение кальций карбоната i гидрокарбоната
Наполнить пробiрку на 1/2 ее объема известковой водой i пропускать сквозь нее углерод диоксид (из аппарата Киппа). Отметить появление осадка кальций карбоната. Продолжать пропускать углерод диоксид до растворения осадка.
Написать уравнения реакций: образование кальций карбоната и его дальнейшего растворения под действием углерод диоксида и воды.
Программа самоподготовки
Тема 27. р-элементы IVА группы. Углерод и его неорганические соединения
Общая характеристика элементов IVА группы. Аллотропия углерода. Типы гибридизации атома углерода и строение молекул, содержащих Углерод. Углерод как основа всех органических молекул. Биологическая роль углерода и химические основы применения его неорганических соединений. Физические и химические свойства простых веществ. Активированный уголь как адсорбент.
Углерод с отрицательным значением степени окисления. Карбиды активных и переходных металлов, их свойства и применение.
Соединения углерода (II). Оксид углерода (II), его кислотно-основные и окислительно-восстановительные характеристики. Оксид углерода (II) как лиганд, химические основы его токсичности.
Цианидная кислота, простые и комплексные цианиды. Химические основы токсичности цианидов.
Соединения углерода (IV). Оксид углерода (IV), химия и природа связи, равновесие в водном растворе. Угольная кислота, Углеродаты и гидрогенУглеродату, их гидролиз и термолиз.
Соединения углерода с галогенами и серой. Хлорид углерода (IV), карбоксидихлорид (фосген), фреоны. Сероуглерод и тиоУглеродаты. Тиоцианаты и цианаты. Физические и химические свойства, применение.
Образцы тестовых заданий и ситуационных задач.
1.Для выявления CO₂ можно использовать:
* А. Ca(OH)₂, водный раствор
B. NaOH, водный раствор
С. CaO, твердый
D. Ca(OH)₂, твердый
E. NaOH, твердый
2. Углерод (IV) оксид вступает в химическую реакцию с веществом формула которого:
A. P₂O₅.
B. HCl раствор.
C. Na₂SO₄.
* D. NaOH.
E. Cl₂
1. Раствор, содержащий алюминий сульфат и натрий ацетат, прокипятили. Вещество выпало в осадок? Написать уравнение реакции.
2. Какой тип гибридизации атомных орбиталей углерода сопутствует образование: а) простых веществ – алмаза, графита, карбин б) углеводородов С₂Н₆, С₂Н₄, С₂Н₂?
3. Запишите уравнения реакций, которые происходят во время растворения СО₂ в воде. Запишите выражения и значения констант равновесия в каждом случае. Как повлияет увеличение давления и повышение температуры на смещение равновесия?
4. Учитывая только первую стадию гидролиза, вычислите рН 0,1 М раствора натрия карбоната.
5. Можно ли с помощью реакций, происходящих в растворе, получить феррум (III) карбонат и алюминий карбонат? Дать объяснения.
6. Составить молекулярные и ионные уравнения реакций взаимодействия: а) NaHCO₃ и HCl; б) NaHCO₃ и NaOH; в) Ca(HCO₃)₂ и NaOH; г) Ca(HCO₃)₂ и Ca(OH)₂.
7. После пропускания над раскаленными углями без доступа воздуха 44,8 л смеси СО₂ и СО объем ее увеличился на 11,2 л. Смесь газов, полученной после реакции с углем, пропустили через раствор Са(ОН)₂. При этом образовалось 40,5 г Са(НСО₃)₂. Рассчитать объемную долю угарного газа в исходной газовой смеси.
8. В 1300 воды растворено 180 г кристаллической соды Na₂CO₃ × 10H₂O. Плотность полученного раствора 1,16 г/см3. Найти массовую долю (%) вещества в растворе в пересчете на безводную соль; рассчитать молярную и нормальную концентрации натрий карбоната.
9. Кальций карбид получают по реакции CaO + C = CaC₂ + CO. Определите массу СаО, необходимую для получения 10 т СаС₂. Какой объем СО при этом образуется?
10. Какой объем ацетилена (у.н.) можно получить из 100 г технического кальций карбiду, содержащий 15% примесей?
Студент должен знать:
1. Химические свойства элементов IV группы главной подгруппы, и свойства их соединений.
Студент должен уметь:
1. Проводить анализ солей металлов IV группы главной подгруппы.

Ответы на тесты:

Тест 1. Ответ А, поскольку продуктом реакции будет нерастворимый СаСО₃.

Тест 2. Ответ D, СО₂ – кислотный оксид.

Источники информации
а) Основные:
1. Левитин Е.Я., Бризицька А.М., Клюева Р.Г. Общая и неорганическая химия. – М.: книга, 2003. – 464 с.
2. Романова Н.В. Общая и неорганическая химия: Учебник. Для студ. высш. уч. закл. -ВТФ «Перун», 2004. – 480 с.
3. Рейтер Л.Г. Степаненко А.Н., Басов В.П. Теоретические разделы общей химии: Учебное пособие. – К.: Каравелла, 2003. – 344 с.
4. Ахметов Н.С. Общая и Неорганическая химия. – М.: ВысIIIAя шк., 2003. – 743 с.
5. Общая и неорганическая химия: В 2-х ч. / О.М.Степаненко, Л.Г.Рейтер, В.М.Ледовских, С.В.Иванов. – М.: Пед. Пресса, 2002. – Ч. И. – 520 с.
6. Каличак Я.М., Кинжибало В.В., Котур Б.Я. и др.. Химия. Задачи, упражнения, тесты: Учебное пособие. – М.: Мир, 2001. – 176 с.
7. Государственная Фармакопея Украины / Государственное предприятие «Научно-экспертный фармакопейный центр». – 1-е изд. – М.: РИРЕГ, 2001. – 556 с.
8. www.tdmu.edu.te.ua / education.php.
б) Дополнительные:
1. В. Гомонай, С. Мильович бионеорганической химии. – Ужгород: ОАО «Патент», 2006. – 200 с.
2. Телегус В.С., Бодак О.И., Заречнюк А.С., Кинжибало В.В. Основы общей химии – Под ред. В.С. Телегуса: Учебник – М.: Мир, 2000 – 424 с.
3. Ершов Ю.А. Попков А.С. Берлянд А.З. Книжник А.З. Общая химия. Биофизическая химия. Химия биогенных элементов. – М.: Высш. шк., 2000. – 560 с.
Автор: к.х.н., доц. Демид А.Е.

Обсуждены и утверждены на заседании кафедры
_____________ 2013 протокол № ___

Пересмотрены на заседании кафедры
_____________ 20__ г. протокол № ___