Сетевая библиотекаСетевая библиотека

Билет 21 25

Дата публикации: 22.02.2012
Тип: Текстовые документы DOC
Размер: 169 Кбайт
Идентификатор документа: -34708042_56120399
Файлы этого типа можно открыть с помощью программы:
Microsoft Word из пакета Microsoft Office
Для скачивания файла Вам необходимо подтвердить, что Вы не робот

Предпросмотр документа

Не то что нужно?


Вернуться к поиску
Содержание документа
Билет №21.

В-1. Железо, строение атома, свойства, сплавы.
Железо— типичный металл, в свободном состоянии— серебристо-белого цвета с сероватым оттенком. Чистый металл пластичен, различные примеси (в частности— углерод) повышают его твёрдость и хрупкость. Обладает ярко выраженными магнитными свойствами. Часто выделяют так называемую триаду железа— группу трёх металлов (железо Fe, кобальт Co, никель Ni), обладающих схожими физическими свойствами, атомными радиусами и значениями электроотрицательности. Желе́зо— элемент побочной подгруппы восьмой группы четвёртого периода периодической системы химических элементов Д.И.Менделеева, атомный номер 26. Один из самых распространённых в земной коре металлов (второе место после алюминия). Простое вещество железо— ковкий металл серебристо-белого цвета с высокой химической реакционной способностью: железо быстро корродирует при высоких температурах или при высокой влажности на воздухе. В чистом кислороде железо горит, а в мелкодисперсном состоянии самовозгорается и на воздухе. Основные степени окисления железа— +2 и +3. При хранении на воздухе при температуре до 200C железо постепенно покрывается плотной плёнкой оксида, препятствующего дальнейшему окислению металла. Во влажном воздухе железо покрывается рыхлым слоем ржавчины, который не препятствует доступу кислорода и влаги к металлу и его разрушению. С кислородом железо реагирует при нагревании. При сгорании железа на воздухе образуется оксид Fe3O4, при сгорании в чистом кислороде— оксид Fe2O3. Если кислород или воздух пропускать через расплавленное железо, то образуется оксид FeO. При нагревании порошка серы и железа образуется сульфид, приближённую формулу которого можно записать как FeS. С соляной и разбавленной (приблизительно 20%-й) серной кислотами железо реагирует с образованием солей железа(II): Fe + 2HCl → FeCl2 + H2↑; Fe + H2SO4 → FeSO4 + H2↑. При взаимодействии железа с приблизительно 70%-й серной кислотой реакция протекает с образованием сульфата железа(III): 2Fe + 6H2SO4 → Fe2(SO4)3 + 3SO2↑ + 6H2O. Железо тугоплавко, относится к металлам средней активности. Температура плавления железа 1539C, температура кипения— 2862C.
В-2. Белки, строение, свойства.
Белки́ (протеи́ны, полипепти́ды)— высокомолекулярные органические вещества, состоящие из соединённых в цепочку пептидной связью аминокислот. В живых организмах аминокислотный состав белков определяется генетическим кодом, при синтезе в большинстве случаев используется 20 стандартных аминокислот. Множество их комбинаций дают большое разнообразие свойств молекул белков. Часто в живых организмах несколько молекул белков образуют сложные комплексы, например, фотосинтетический комплекс. Размер белка может измеряться в числе аминокислот или в дальтонах (молекулярная масса), чаще из-за относительно большой величины молекулы в производных единицах— килодальтонах (кДа). Самый большой из известных в настоящее время белков— титин— является компонентом саркомеров мускулов. Все белки разделяют на две большие группы— простые и сложные белки. Простые белки содержат только аминокислоты, сложные белки имеют также неаминокислотные группы. Эти дополнительные группы в составе сложных белков называются простетическими группами. Примерами простетических групп в составе белков служат гем (в составе гемоглобина), витамины тиамин и биотин. Неорганические простетические группы состоят из ионов металлов— цинка, магния и молибдена. Молекулы белков представляют собой линейные полимеры, состоящие из α-L-аминокислот (которые являются мономерами) и, в некоторых случаях, из модифицированных основных аминокислот (правда, модификации происходят уже после синтеза белка на рибосоме). Так же как и другие биологические макромолекулы (полисахариды, липиды) и нуклеиновые кислоты, белки— необходимые компоненты всех живых организмов, они участвуют в большинстве жизненных процессов клетки. Белки осуществляют обмен веществ и энергетические превращения.

Билет №22.

В-1. Промышленный способ получения серной кислоты. Экологические проблемы.
Сырьём для получения серной кислоты служат сера, сульфиды металлов, сероводород, отходящие газы теплоэлектростанций, сульфаты железа, кальция и др. Основные стадии получения серной кислоты:
Обжиг сырья с получением SO2
Окисление SO2 в SO3
Абсорбция SO3
В промышленности применяют два метода окисления SO2 в производстве серной кислоты: контактный — с использованием твердых катализаторов (контактов), и нитрозный — с оксидами азота. Ниже приведены реакции по производству серной кислоты из минерала пирита на катализаторе — оксиде ванадия (V).
4FeS2 + 11O2 = 2Fe2O3 + 8SO2
2SO2 + O2 (V2O5) → 2SO3
SO3 + H2O → H2SO4
При реакции SO3 с водой выделяется огромное количество теплоты и серная кислота начинает закипать с образованием "туманов" SO3 + H2O = H2SO4 + Q Поэтому SO3 смешивается с H2SO4, образуя раствор SO3 в 91% H2SO4 – олеум. Получение серной кислоты (т.н. купоросное масло) из железного купороса - термическое разложение сульфата железа (II) с последующим охлаждением смеси
2FeSO47H2O→Fe2O3+SO2+H2O+O2
SO2+H2O+O2 ⇆ H2SO4
Экологические проблемы связаны с получением газообразных SO2 и SO3 .

В-2. Взаимное влияние атомов в молекулах органических веществ.
В органической химии известно огромное количество фактов, которые с несомненностью указывают на то, что атомы в молекулах или группы атомов взаимно влияют друг на друга. Различают взаимное влияние непосредственно связанных атомов и взаимное влияние атомов, непосредственно между собою не связанных. Вопрос о взаимном влиянии атомов, в том числе непосредственно не связанных, впервые принципиально поставил А. М. Бутлеров. Так, в молекуле жирной кислоты есть цепочка из метиленовых групп СН2, которая на одном конце заканчивается метильной группой –СН3, а на другом – карбоксильной группой –СООН. В кристалле эти цепи образуют параллельные цепочки, при этом две соседние карбоксильные группы притягиваются друг к другу за счет водородных связей гораздо сильнее, чем две метильные или метиленовые группы соседних молекул. В результате межмолекулярных взаимодействий молекулы карбоновых кислот образуют в кристаллах парные слои, в которых карбоксильные группы направлены навстречу друг другу. Углеводородные же цепи располагаются наклонно относительно плоскости, разделяющей два соседних слоя, как показано на рисунке. При этом угол наклона цепей зависит от четности молекулы, т.е. от того, смотрят ли концевые группы СН3 и СООН в одну или в разные стороны относительно оси молекулы (от этого зависит удобство упаковки цепей). Разный угол наклона цепей приводит к разной энергии взаимодействия между слоями четных и нечетных кислот. Объясняется это тем, что в зависимости от этого угла между карбоксильными группами возможно образование одной или двух водородных связей, как это показано на рисунке. Лишняя водородная связь, да еще умноженная на огромное число молекул в слое, существенно упрочняет кристаллическую решетку.



Билет №23.

В-1. Причины многообразия органических и неорганических веществ, взаимосвязь.
При изучении неорганических веществ было установлено их многообразие. Действительно, все элементы периодической системы способны к взаимному соединению в самых различных сочетаниях. При этом образуются как простые, так и сложные вещества. Для многих простых веществ известны их аллотропные формы существования: углерод — в форме графита и алмаза и т.д. В настоящее время известно около 400 аллотропных видоизменений простых веществ.Многообразие сложных веществ обусловлено их различным качественным и количественным составом. Например, известно для азота пять форм оксидов: N2O, NO, N2O3, NO2, N2O5; для водорода две формы: Н2О и Н2О2 и др. С точки зрения теории строения атома количественный состав неорганических соединений определяется количеством электронов в электронной оболочке атома и количеством протонов и нейтронов в атомном ядре. Так, установлено существование разновидностей атомов химических элементов, ядра которых при одном и том же заряде обладают различной массой. Такие разновидности атомов названы изотопами. Например, для атомов калия известны три изотопные разновидности: 3919K; 4019K; 4119K. Итак, явления аллотропии и изотопии служат формами проявления многообразия неорганических соединений.Органических веществ в настоящее время описано около двух миллионов, и ежегодно ученые-химики всего мира синтезируют около 30000 новых веществ, в то время как неорганических веществ насчитывается несколько сотен тысяч. В этой связи возникает вопрос: как объяснить такое многообразие органических веществ? Объясняется это следующим. Так как в состав молекул органических веществ в качестве обязательного элемента входит углерод, то, очевидно, он и определяет многообразие, свойства и особенности органических веществ. Углерод в периодической системе занимает положение между типичными металлами и неметаллами. Как по отношению к кислороду, так и к водороду он одинаково четырехвалентен. Его атомы способны соединяться с атомами большого числа других химических элементов. Химические связи в молекулах органических соединений преимущественно ковалентные. В состав молекул органических соединений входит водород, связь которого с атомом углерода ковалентна, а также кислород, азот, сера и другие элементы. Атомы водорода, непосредственно связанные с атомом углерода С—Н, менее реакционноспособны, чем связанные с кислородом или азотом: О—Н, N—Н и др. Поэтому химические превращения органических соединений в сравнении с неорганическими протекают значительно медленнее.

В-2. Получение спиртов из предельных и непредельных углеводородов.
Занимая одну из центральных позиций в органической химии, спирты могут быть получены из множества других соединений. На практике в качестве исходных веществ для синтеза спиртов наиболее часто используют: алкилгалогениды— щелочной гидролиз или реакция с супероксидом калия; алкены— кислотная гидратация или гидроборирование с последующим окислением, а также промышленные методы оксо-синтеза. Получении метанола: До 1960-х годов метанол синтезировали только на цинкхромовом катализаторе при температуре 300—400C и давлении 25—40 МПа (= 250—400 Бар = 254,9—407,9 кгс/см). Впоследствии распространение получил синтез метанола на медьсодержащих катализаторах (медьцинкалюмохромовом, медь-цинкалюминиевом или др.) при 200—300C и давлении 4—15 МПа (= 40—150 Бар = 40,79—153 кгс/см). Современный промышленный метод получения— каталитический синтез из оксида углерода(II) (CO) и водорода (2H2) при следующих условиях: температура— 250C, давление— 7МПа (= 70 Бар = 71,38 кгс/см), катализатор— смесь ZnO (оксид цинка) и CuO (оксид меди(II)). До промышленного освоения каталитического способа получения метанол получали при сухой перегонке дерева (отсюда его название древесный спирт). В данное время этот способ имеет второстепенное значение. Также известны схемы использования с этой целью отходов нефтепереработки, коксующихся углей. CO2 + 3H2 <--> CH3OH + H2O + 49.53 кДж/моль
H2O + CO <--> CO2 + H2 + 41.2 кДж/моль
Билет №24
В-1. Высшие кислородсодержащие кислоты элементов III периода. Состав, свойства.
Кремниевые кислоты— очень слабые, малорастворимые в воде кислоты. Известны соли метакремниевой кислоты Н2SiO3 (SiO2•H2О)— силикаты, ортокремниевой кислоты H4SiO4 (SiO2•2H2O)— ортосиликаты и других кислот с различным числом SiO2•nH2О. Гидраты кремнезема с содержанием более 2Н2О на каждую молекулу SiO2 в индивидуальном состоянии, по-видимому, не существуют, однако известны многие их соли. В воде кремниевые кислоты образуют коллоидные растворы. Соли кремниевых кислот применяют в производстве бумаги, в текстильной промышленности, для обработки воды, как связующие материалы. Соли кремниевых кислот называют силикатами (силикаты широко распространены в природе). Ортофо́сфорная кислота́ (фо́сфорная кислота́)[1]— неорганическая кислота с химической формулой H3PO4, которая при стандартных условиях представляет собой бесцветные гигроскопичные кристаллы. При температуре выше 213C она превращается в пирофосфорную кислоту H4P2O7. Очень хорошо растворима в воде. Обычно ортофосфорной (или просто фосфорной) кислотой называют 85% водный раствор (бесцветная сиропообразная жидкость без запаха). Растворима также в этаноле и других растворителях. Се́рная кислота́ H2SO4— сильная двухосновная кислота, отвечающая высшей степени окисления серы (+6). При обычных условиях концентрированная серная кислота— тяжёлая маслянистая жидкость без цвета и запаха. В технике серной кислотой называют её смеси как с водой, так и с серным ангидридом SO3. Если молярное отношение SO3:H2O < 1, то это водный раствор серной кислоты, если > 1,— раствор SO3 в серной кислоте (олеум). Хлорная кислота HClO4 — самая сильная одноосновная кислота (в водном растворе), безводная — сильный окислитель. Взрывоопасна. Хлорную кислоту и ее соли (перхлораты) применяют как окислители. Бесцветная летучая жидкость, сильно дымящая на воздухе, в парах мономерна. Безводная хлорная кислота очень реакционноспособна и неустойчива.
В-2. Общая характеристика высокомолекулярных соединений.
Полимеры— это неорганические и органические, аморфные и кристаллические вещества, получаемые путём многократного повторения различных групп атомов, называемых мономерами, соединённых в длинные макромолекулы химическими или координационными связями. Полимер это высокомолекулярное соединение, вещество с большой молекулярной массой (от нескольких тысяч до нескольких миллионов). Особые механические свойства: эластичность— способность к высоким обратимым деформациям при относительно небольшой нагрузке (каучуки); малая хрупкость стеклообразных и кристаллических полимеров (пластмассы, органическое стекло); способность макромолекул к ориентации под действием направленного механического поля (используется при изготовлении волокон и плёнок). Особенности растворов полимеров: высокая вязкость раствора при малой концентрации полимера; растворение полимера происходит через стадию набухания. Особые химические свойства: способность резко изменять свои физико-механические свойства под действием малых количеств реагента (вулканизация каучука, дубление кож ит.п.). Особые свойства полимеров объясняются не только большой молекулярной массой, но и тем, что макромолекулы имеют цепное строение и обладают уникальным для неживой природы свойством— гибкостью. По отношению к нагреву полимеры подразделяют на термопластичные и термореактивные. Термопластичные полимеры (полиэтилен, полипропилен, полистирол) при нагреве размягчаются, даже плавятся, а при охлаждении затвердевают. Этот процесс обратим. Термореактивные полимеры при нагреве подвергаются необратимому химическому разрушению без плавления. Молекулы термореактивных полимеров имеют нелинейную структуру, полученную путём сшивки (например, вулканизация) цепных полимерных молекул.
Билет №25
В-1. Общие способы получения металлов. Электролиз.
Электро́лиз— физико-химическое явление, состоящее в выделении на электродах составных частей растворённых веществ или других веществ, являющихся результатом вторичных реакций на электродах, которое возникает при прохождении электрического тока через раствор либо расплав электролита. Упорядоченное движение ионов в проводящих жидкостях происходит в электрическом поле, которое создается электродами— проводниками, соединёнными с полюсами источника электрической энергии. Анодом называется положительный электрод, катодом— отрицательный. Положительные ионы— катионы— (ионы металлов, водородные ионы, ионы аммония и др.)— движутся к катоду, отрицательные ионы— анионы— ионы кислотных остатков и гидроксильной группы— движутся к аноду. Явление электролиза широко применяется в современной промышленности. Существуют несколько основных способов получения — металлов.Восстановление:— из их оксидов углем или оксидом углерода (II)ZnО + С = Zn + СО Fе2О3 + ЗСО = 2Fе + ЗСО2— водородомWO3 + 3H2 =W + 3H2OСоО + Н2 = Со + Н2О— алюминотермия 4Аl + ЗМnО2 = 2А12О3 + ЗМnЭлектролизом расплавов солейСuСl2, — Сu2+ 2СlКатод (восстановление): Анод (окисление):Сu2+ 2е- = Сu0 2Cl - 2е- = Сl2
В-2. Виды синтетических каучуков, свойства, применение.
Каучу́ки— натуральные или синтетические эластомеры, характеризующиеся эластичностью, водонепроницаемостью и электроизоляционными свойствами, из которых путём вулканизации получают резины и эбониты. Первым синтетическим каучуком, имевшим промышленное значение, был полибутадиеновый (дивиниловый) каучук, производившийся синтезом по методу С.В.Лебедева (анионная полимеризация жидкого бутадиена в присутствии натрия), однако из-за невысоких механических качеств нашёл ограниченное применение. В Германии бутадиен-натриевый каучук нашёл довольно широкое применение под названием Буна. Изопреновые каучуки— синтетические каучуки, получаемые полимеризацией изопрена в присутствии катализаторов— металлического лития, перекисных соединений. В отличие от других синтетических каучуков изопреновые каучуки, подобно натуральному каучуку, обладают высокой клейкостью и незначительно уступают ему в эластичности. Основные типы синтетических каучуков: Изопреновый, Бутадиеновый, Бутадиен-метилстирольный, Бутилкаучук (изобутилен-изопреновый сополимер), Этилен-пропиленовый (этилен-пропиленовый сополимер). Наиболее массовое применение каучуков— это производство резин для автомобильных, авиационных и велосипедных шин. Из каучуков изготавливаются специальные резины огромного разнообразия уплотнений для целей тепло- звуко- воздухо- гидроизоляции разъёмных элементов зданий, в санитарной и вентиляционной технике, в гидравлической, пневматической и вакуумной технике.