Файл: Строение вещества.doc

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 01.12.2023

Просмотров: 456

Скачиваний: 2

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

СОДЕРЖАНИЕ

Раздел 3.1.Проанализируйте влияние сил межмолекулярного взаимодействия на свойства веществ (решите задачу с указанным номером). Задачи 3.1.1.Чем отличается взаимодействие между атомами или молекулами за счет вандерваальсовых сил от химического взаимодействия? 3.1.2.За счет, каких связей может осуществиться взаимодействие между молекулами:а) Н2 и О2; H2 и Н2О;б) NF3 и BF3; HCl и HCl;г) HF и HF N2и N2?3.1.3. Определите, для какого из перечисленных веществ характерна наибольшая энергия ориентационного и дисперсионного взаимодействия:

Расчет теплового эффекта реакции по стандартным теплотам сгорания реагирующих веществПример 4. Определите тепловой эффект реакции синтеза акриловой кислоты: + СО+ Н2О(ж) → СН2=СН–СООН(ж),если стандартные теплоты сгорания ацетилена, оксида углерода и акриловой кислоты соответственно равны (кДж/моль): –1299,63, –282,50 и –1370,0.Решение:Из закона Гесса следует, что тепловой эффект реакции равен разности между суммой теплот сгорания исходных веществ и суммой теплот сгорания продуктов реакции (ΔНосгор..н2о=0, так как Н2О – высший оксид);∆Hºp = Σ∆Hºсгор.(исх.) – Σ∆Hºсгор.(прод.)ΔНо = ΔНосгор.(СН=СН) + ΔНосгор.(СО) – ΔНосгор. (СН2=СН–СООН(ж))= –1299,63 – 282,50 + 1370,0 = –212,13 кДж/моль. ВЫЧИСЛЕНИЕ ИЗМЕНЕНИЯ ЭНЕРГИИ ГИББСА Определение возможности протекания процесса по величине изменения энергии ГиббсаПример 1. Возможна ли следующая реакция в стандартных условиях:tSiО2 (к) + 2NaОH (p) = Na2SiО3 (к) + Н2О (ж)если ΔGо(SiО2 (к)) = –803,75 кДж/моль; ΔGо (Na2SiО3 (к))= –1427,8 кДж/моль; ΔGо (NaОH(p)) = –419,5 кДж/моль; ΔGо (Н2О (ж)) = –237,5 кДж/моль? Можно ли выпаривать щелочь в стеклянном сосуде?Решение:Изменение энергии Гиббса ΔGо298 реакции равно:ΔGо = ΣGопрод. – ΣGоисх.;ΔGо298 = (–1427,8 – 237,5) – (–803,75 –419,5·2)= –22,55 кДж; ΔGо298 = –22,55 кДж (т. е. ΔG<0), а следовательно, данная реакция возможна. Щелочь нельзя выпаривать в стеклянном сосуде, так как в состав стекла входит SiО2.Пример 2. Вычислить ΔGо для реакции 2Н2 (г)+О2 (г) 2Н2О(г)при 298, 500, 1000, 1500 К. Зависимостью ΔНо и ΔSo от температуры пренебречь. Построить график зависимости ΔGо от температуры и найти по графику температуру, ниже которой указанная реакция в стандартных условиях может протекать самопроизвольно.Решение: Согласно уравнению ΔG = ΔН – TΔSвлияние температуры на ΔGопределяется знаком и величиной ΔS. Если пренебречь влиянием Т на значения ΔН и ΔS, то приведённая зависимость ΔG =ƒ(T) является уравнением прямой, наклон которой определяется знаком ΔS. При ΔS>0 прямая идет вниз, при ΔS<0 – вверх.Определим величину ΔН°298 (исходные данные берем из табл.1):∆Hºp = Σ∆Hºобр.(прод.) – Σ∆Hºобр.(исх..)ΔН°298 = 2ΔН°обр.(H2O) – (2ΔН°обр.(H2) + 2ΔН°обр.(O2) = 2ΔН°обр.(H2O) ==2(-241,84) = –483,68 (кДж) (на 2 моль H2O)ΔН°обр.(Н2О) = 0,5(–483,8) = –241,89 кДж/моль<0Следовательно, реакция экзотермическая.Определим изменение энтропии данной реакции в стандартных условиях ΔS°298 (исходные данные берем из табл.1): ΔSо = ΣSопрод. – ΣSоисх.:ΔS°298= 2S°298.(H2O) – [2S°298.(H2) + S° 298.(O2)]= 2·188,74 – (2·130.6 + 205) =–98,6(Дж/ К) = –0,0986(кДж/ К) < 0, ΔG =ƒ(T) прямая идет вверх.Определим изменение энергии Гиббса ΔG°298 в стандартных условиях (исходные данные берем из табл.1): ΔGо = ΣGопрод. – ΣGоисх.;ΔG°298 = 2ΔG°298.(H2O) – [2ΔG°298(H2) – ΔG°298(O2)] = 2(–228,8) = –457,6 кДж.Отрицательная величина ΔG°298 свидетельствует о том, что в стандартных условиях реакция самопроизвольно протекает в прямом направлении.ΔG°298 = ΔН°298 – 298·ΔS0298 = –483,68 – 298·(–0,0986) = –457,6кДж ΔG°500 = ΔН°298 – 500·ΔS0298 = –483,68 – 500·(–0,0986) = –434,38кДж ΔG°1000 = ΔН°298 – 1000·ΔS0298 = –483,68 – 1000·(–0,0986) = –385,08кДж ΔG°1500 = ΔН°298 – 1500·ΔS0298 = –483,68 – I500·(–0,0986) = –335,78 кДжПостроим график ΔG°Т =f(Т): ΔG°ТТемпература перехода

Список рекомендуемой литературы1. Глинка Н.Л., Ермаков А.И. Общая химия: учеб. пособие для вузов/под ред. А.И. Ермакова.-29-е изд., испр.-М.: Интеграл-Пресс, 2004.-728 с.2. Глинка Н.Л.Задачи и упражнения по общей химии.-М.:Интеграл-пресс, 2006.- 240с.3. Коровин М.В. Общая химия. - М.: Высшая школа, 2006. - 557 с.Задание № 4 по теме «Растворы» Примеры решения задач 1.1. ПРОЦЕНТНАЯ КОНЦЕНТРАЦИЯПример 1а) Определите массовую долю (%) хлорида калия в растворе, содержащем 0,053 кг KCl в 0,5 л раствора, плотность которого 1063 кг/м3.Решение:Массовая доля ω или С% показывает, сколько единиц массы растворенного вещества содержится в 100 единицах массы раствора. Массовая доля - безразмерная величина, ее выражают в долях единицы или процентах: где ωA - массовая доля (%) растворенного вещества;mA- масса растворенного вещества, г;mр-ра – масса раствора, г.Масса раствора равна произведению объема раствора V на его плотность ρ:m=ρV, тогда Массовая доля хлорида калия в растворе равна: Пример 2 Какой объем раствора азотной кислоты с массовой долей HNO3 30% (ρ=1180кг/м3) требуется для приготовления 20 л 0,5 М раствора этой кислоты?Решение: Сначала определяем массу азотной кислоты в 20 л 0,5 М раствора: M (HNO3)=63,01 г/моль;mHNO3=0,5∙63,01∙20=630,1 г.Определим, в каком объеме раствора с массовой долей HNO3 30% содержится 630,1 г HNO3 : Следовательно , чтобы приготовить 20 л 0,5 М HNO3, надо израсходовать всего 1,78 л раствора азотной кислоты с массовой долей HNO3 равной 30%.Пример 3Какую массу раствора с массовой долей КОН 20% надо прибавить к 250 г раствора с массовой долей КОН 90%, чтобы получить раствор с ωКОН=50 %?Решение: Задача решается с помощью правила смешения. Массу раствора с массовой долей КОН 20 % обозначим через х.Тогда 3х=1000; х=333,3.Для получения раствора с массовой долей КОН 50 % необходимо к 250 г раствора КОН с ω=90 % прибавить 333,3 г раствора КОН с 20 %. Задачи такого типа решают с помощью диагональной схемы или «правила креста»: точкой пересечения двух отрезков прямой обозначают свойства смеси, которую необходимо получить. 20 (90-50)=40 50 90 (50-20)=30Массы исходных растворов, необходимые для приготовления смеси, обратно пропорциональны разностям между концентрациями заданного и менее концентрированного раствора и более концентрированного и заданного растворов: Также эту задачу можно решить, учитывая, что при сливании двух растворов суммируется масса растворенного вещества. Пусть масса 20% раствора х г, тогда масса КОН в нем 0,2 х. Масса КОН во втором растворе 0,9 · 250 = 225 г. Масса вещества в итоговом растворе 0,5 · (250 + х). Таким образом, 0,2х + 225 = 0,5(250+х); х=333,3 г. МОЛЯРНАЯ И ЭКВИВАЛЕНТНАЯ КОНЦЕНТРАЦИИ Пример 1Какова масса NaOH, содержащегося в 0,2 л раствора, если молярная концентрация раствора 0,2 моль/л?Решение:Молярная концентрация См или М (молярность) показывает количество растворенного вещества, содержащегося в 1 л раствора.Молярную концентрацию (моль/л) выражают формулой где m1 - масса растворенного вещества, г;M - молярная масса растворенного вещества, г/моль;V - объем раствора, л.M (NaOН)=40 г/моль. Масса NaOH, содержащегося в растворе, равна MNaOH=MV=0,2∙40∙0,2=1,6 г.Пример 2Определите молярную концентрацию эквивалента хлорида железа (ІІІ), если в 0,3 л раствора содержится 32,44 г FeCl3.Решение:Молярная концентрация эквивалента вещества (нормальность) показывает число молярных масс эквивалентов растворенного вещества, содержащихся в 1л раствора (моль/л): где mА - масса растворенного вещества, г;M (1/zА) - молярная масса эквивалента растворенного вещества, г/моль;V – объем раствора, л.Молярная масса эквивалента FeCl3 равна Молярная концентрация эквивалента раствора FeCl3 равна Пример 3Определите концентрацию раствора КОН, если на нейтрализацию 0,035 л 0,3 н. H3PO4 израсходовано 0,02 л раствора КОН.Решение:Из закона эквивалентов следует, что количество эквивалентов веществ участвующих в химической реакции одинаково. В реакции участвуют 0,035·0,3=0,0105 эквивалента фосфорной кислоты. Для нейтрализации H3PO4потребуется такое же количество вещества эквивалента КОН, т.е. V(H3PO4)СН(H3PO4)=V(KOH)СН(KOH).Отсюда 1.3. МОЛЯЛЬНАЯ КОНЦЕНТРАЦИЯ (МОЛЯЛЬНОСТЬ) , МОЛЬНАЯ ДОЛЯ, ТИТРПример 1В какой массе эфира надо растворить 3,04 г анилина C6H5NH2 , чтобы получить раствор, моляльность которого равна 0,3 моль/кг?Решение:Моляльность раствора Сm (моль/кг) показывает количество растворенного вещества, находящегося в 1 кг растворителя: где mр-ля – масса растворителя, кг; n (А) – количество растворенного вещества, моль.M (C6H5NH2 ) - 99,13 г/моль.Масса растворителя (эфира) равна:т огда Пример 2Определите титр 0,01 н. КОН.Решение:Титр раствора показывает массу (г) растворенного вещества, содержащегося в 1 мл раствора. В 1 л 0,01 н. КОН содержится 0,564 г КОН. Титр этого раствора равен: Т= 0,561/1000=0,000561 г/мл.Пример 3Рассчитайте молярные доли глюкозы C6H12O6 и воды в растворе с массовой долей глюкозы 36 %.Решение:Мольная доля вещества А(χА) в растворе равна отношению количества данного вещества nА к общему количеству всех веществ, содержащихся в растворе: где ( ) количество всех веществ, содержащихся в растворе.В 100 г раствора с массовой долей глюкозы, равной 36 %, содержится 36 г глюкозы и 64 г воды:nC6H12O6 =36/180=0,20 моль;nH2O= 64/18= 3,56 моль;nC6H12O6 + nH2O= 0,20 + 3,56 =3,76 моль;χC6H12O6= 0,20/3,76= 0,053;χH2O= 3,56/3,76= 0,947.Сумма молярных долей всех компонентов раствора равна 1.Пример 4Вычислите молярную концентрацию эквивалента, молярную концентрацию и моляльность раствора, в котором массовая доля CuSO4 равна 10 %. Плотность раствора 1107 кг/м3.Решение:Определим молярную массу и молярную массу эквивалента CuSO4:M (CuSO4)= 159,61 г/моль; M(1/2 CuSO4)= В 100 г раствора с ωCuSO4=10 % содержится 10,0 г CuSO4 и 90 г H2O.Следовательно, моляльность раствора CuSO4 равна Сm(CuSO4/H2O)=10/(159,61∙0,09)=0,696 моль/кг.Молярная концентрация и молярная концентрация эквивалента относятся к 1л раствора:mр-ра= ρV= 1107·10-3=1,107 кг.В этой массе раствора содержится 1,107·0,1=0,1107 кг CuSO4, что составляет 110,7/159,61=0,693 моль, или 0,693·2=1,386 экв.Молярная концентрация и молярная концентрация эквивалента данного раствора соответственно равны 0,693 и 1,386 моль/л.1.4. ОСМОТИЧЕСКОЕ ДАВЛЕНИЕ. ЗАКОН ВАНТ- ГОФФАПример 1Вычисление осмотического давления растворов.Вычислите осмотическое давление раствора, содержащего в 1,4 л 63 г глюкозы С6Н12О6 при 0°С.Решение: Осмотическое давление раствора определяют согласно закону Вант-Гоффа:Pocм = nRT/V,где п — количество растворенного вещества, моль; V – объем раствора, м3;R— молярная газовая постоянная, равная 8,3144 Дж/(моль-К).В 1,4 л раствора содержится 63 г глюкозы, молярная масса которой равна 180,16 г/моль. Следовательно, в 1,4л раствора содержится n= 63/180,16=0,35моль глюкозы.Осмотическое давление этого раствора глюкозы: Пример 2 Определение молекулярной массы неэлектролита по осмотическому давлению раствора.Рассчитайте молекулярную массу неэлектролита, если в 5л раствора содержится 2,5 г неэлектролита. Осмотическое давление этого раствора равно 0,23∙105 Па при 20°С.Решение: Заменив п выражением m/M, где т — масса растворенного вещества, а М — его молярная масса, получимРосм = mRT/(MV).Отсюда молярная масса растворенного вещества равна Следовательно, молекулярная масса неэлектролита равна 52,96Росм кПа: R=8,31 Дж/моль∙К;Росм мм Hg ст.: R=62,32 л∙мм.рт.ст./град.∙моль;Росм. атм.: R=0,082 л∙атм../град.∙моль.1.5. ДАВЛЕНИЕ НАСЫЩЕННОГО ПАРА РАСТВОРОВ. ТОНОМЕТРИЧЕСКИЙ ЗАКОН РАУЛЯПример 1а) Вычислите давление пара над раствором, содержащим 34,23 г сахара C12H22O11 в 45,05 г воды при 65 ºС, если давление паров воды при этой температуре равно 2,5·104 Па.Решение:Давление пара над раствором нелетучего вещества в растворителе всегда ниже давления пара над чистым растворителем при той же температуре. Относительное понижение давления пара растворителя над раствором согласно закону Рауля выражается соотношением где p0 – давление пара над чистым растворителем;p – давление пара растворителя над раствором;n – количество растворенного вещества, моль;N – количество растворителя, моль;M (C12H22O11) = 342,30 г/моль;M (H2O) = 18,02 г/моль.Количество растворенного вещества и растворителя: n=34,23/342,30=0,1 моль; N = 45,05/18,02= 2,5моль.Давление пара над раствором: Пример 2Рассчитайте молекулярную массу неэлектролита, если 28,5 г этого вещества, растворенного в 785 г воды, вызывают понижение давления пара воды над раствором на 52,37 Па при 40°С. Давление водяного пара при этой температуре равно 7375,9 Па.Решение:Относительное понижение давления пара растворителя над раствором равно Находим: здесь mx – масса неэлектролита, молярная масса которого Mx г/моль. 0,309Mx + 0,202=28,5;0,309Mx =28,298;Mx=91,58 г/моль.Молекулярная масса неэлектролита равна

.

Варианты контрольных заданий

Примеры РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ

СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

. Образец пиролюзита массой 1,00 г, состоящий из МпO2 и инертных примесей, вносят в конц. НС1. Выделяющийся газ полностью поглощается раствором избытка йодида калия, который окрашивается в коричневый цвет. Для полного обесцвечивания раствора расходуют 200 мл 0,1 н. раствора тиосульфата натрия. По этим данным рассчитайте массовую долю (%) Мп02 в исходном минерале. Ответ: 86,94%. Определите значение объемной доли (%) сероводорода в техническом газе, если 5 л (н. у.) этого газа затрачено на реак­цию с 0,048 моль дихромата калия в кислой среде (остальные компоненты газа в реакцию не вступают). Ответ: 64,5%. Гидроксиламин в конц. щелочном растворе под действием катализатора (Pt) разлагается на три газа. Один из них химики-практики называют инертным, другой содержит азот в низшей степени окисления, а третий - азот с условной степенью окисления (+1). Составьте уравнения реакций, укажите ее тип, определите общий объем (л, н. у.) образующихся газов при разложении 8,26 г исходного вещества. Ответ: 4л. На основании электронных уравнений составьте уравне­ние реакции фосфора с азотной кислотой, учитывая, что фосфор приобретает высшую, а азот степень окисления +4. Определите массу (г) твердого продукта реакции между 9,8 л сероводорода и 17,5 л диоксида серы (н. у.). Ответ: 21 г. Составьте уравнения реакций, которые нужно провести для осуществления следующих превращений: Al → Al2(SO4)3→ Na[Al(OH)4] →А1(NО3)3 Составьте уравнения термического разложения следую­щих солей аммония: карбоната, хлорида, сульфата, дихромата. Составьте электронные и молекулярные уравнения реакций: а) алюминия с раствором щелочи;б) бора с конц. азотной кислотой. Дляполучения белого фосфора прокаливают в электропе­чи 1т фосфоритной руды, содержащей 64,5% (по массе) ортофосфата кальция, в смеси с избытком кварцевого песка и угля. Рассчитайте массу (кг) продукта, если практический выход равен 85%. Ответ 109,65 кг. Как можно получить карбид кальция? Что образуется при его взаимодействии с водой? Напишите уравнения соответству­ющих реакций. Жидкий трихлорид фосфора объемом 2 мл смешивают с избытком воды и добавляют избыток гидроксида бария. Выпа­дает осадок средней соли, его отделяют и обезвоживают в су­шильном шкафу. Определите массу (г) полученной соли. При прокаливании соли получаются фосфин, водяной пар, а так­же дифосфат и ортафосфат бария. Составьте уравнения реакций. Составьте уравнения реакций, которые нужно провести для осуществления следующих реакций: В → H3BO3→Na2B4O7→ Н3ВO3Уравнение окислительно-восстановительной реакции составьте на основании электронных уравнений. :К 250 мл 0,012 н раствора сульфата меди (II) добавляют раствор йодида калия до прекращения образования осадка, состоящего из двух веществ - «А» и «В», а затем раствор тиосульфата натрия до полного перехода осадка в раствор. При этом первым химически растворяется вещество «В» (его можно было бы также растворить в избытке раствора KJ), а затем веще­ство «А». Рассчитайте массу (г) вещества «А» и «В» в осадке. Ответ: m(I2) = 0,381 г; m(CuI) = 0,571 г. Обработка As2О3 цинком в кислой среде приводит к обра­зованию арсина. Этот газ можно поджечь в воздухе, но можно пропустить через раскаленную кварцевую трубку, где в холод­ной зоне образуется «черное зеркало» (что это такое?), которое исчезает при смачивании его раствором NaClO. Если же арсин пропустить через раствор нитрата серебра (I), то осаждается благородный металл. Составьте уравнения всех реакций. Для получения хлора в лаборатории смешивают оксид марганца (IV) с хлоридом натрия в присутствии конц. серной кислоты. Составьте электронные и молекулярное уравнения этой реакции. Какой процесс называют алюминотермией? Составьте электронные и молекулярные уравнения реакции, на которой основано применения термита (смесь А1 и Fe3O4). Составьте уравнения следующих реакций: 1. a) NaBiO3(т) + HNO3 + Mn(NO3)2 →2. б) NaBiO3(т) + HNO3 +Cr2(SO4)3→3. в) Bi(OH)3 + OH-+ [Sn(OH)3] - → Какие соединения называют карбидами и силицидами? Напишите уравнения реакций: а) карбида алюминия с водой;б) силицида магния с хлороводородной (соляной) кислотой.Являются ли эти реакции окислительно-восстановительны­ми? Почему? Химически растворяют 2,84 г Р4О10 в воде и добавляют 25,24 г Ba(OH)2·8H2O. Выпадает осадок - рассчитать его массу (г). Ответ: 12 г. На примере соединений PCl3 и BiCl3 сравните следующие свойства Э (Ш): а) взаимодействие с водой (назовите продукты, укажите среду конечного раствора); б) переход Э (III) → Э (V) (укажите условия проведения реакций и их уравнения, назовите продукты. охарактеризуйте окислительно-восстановительную устойчивость Почему атомы большинства р-элементов способны к реак­циям диспропорциоиирования (самоокисления-самовосстанов­ления)? На основании электронных уравнений напишите уравнение реакции растворения серы в концентрир. растворе щелочи. Один из продуктов содержит серу в степени окисления +4. При растворении нитрата висмута (III) в воде раствор ста­новится мутным. Почему? Приведите уравнение реакции, назо­вите твердый продукт и укажите условия приготовления прозрачного раствора, содержащего Bi (III), Bi (V). Какие реакции нужно провести для осуществления следу­ющих превращений: NaCl→ НCl→ С12→ КСlO3Уравнения окислительно-восстановительных реакций составьте на основании электронных уравнений. Определите, какой объем (л, н. у.) диоксида углерода со­бран после окончания реакции между 2,14 моль пермаиганата калия в сернокислой среде и избытком щавелевой кислоты если практический выход составляет 88%. Ответы: 9,42 моль; 210,9 л. Составьте электронные и молекулярные уравнения реак­ции, происходящей при пропускании хлора через горячий раствор гидроксида калия. К какому типу окислительно-восста­новительных процессов относится данная реакция? Через насыщенный раствор хлорида натрия пропускают газообразный аммиак, а затем - углекислый газ. Выпавший оса­док гидрокарбоната натрия отфильтровывают и прокаливают при 500 "С. Получают твердое вещество «А». Перешел ли гидро­карбонат натрия полностью в вещество «А», если масса осадка до прокаливания была 43,69 г, а после прокаливания 27,97 г. Как практически наиболее просто убедиться, что последняя реакция закончилась? Какую степень окисления может проявить кремний в сво­их соединениях? Составьте уравнения, которые надо провести для осуществления следующих превращения: Mg2Si→ SiH4→ SiO2→ K2SiO3→ H2SiO3При каком превращении происходит окислительно-восста­новительная реакция? Взаимодействие 24,74 г алюминия с избытком графита при 1500 °С приводит к образованию трикарбида тетраалюминия. Покажите расчетом, что эта реакция термодинамически выгодна в закрытой системе. Определите объем газа, выделяю­щегося при гидролизе указанного продукта, если практический выход газа составляет 80%. Ответ: 12,3 л; При сжигании 8,71 г некоторого газообразного вещества SixНy на воздухе образовалось 16,82 г SiO2. Найдите химическую формулу этого вещества, если плотность его по аргону равна 1,558. К раствору, содержащему SbCl3 и BiCl3, добавили избыток раствора гидроксида калия. Напишите молекулярные и ионнo-молекулярные уравнения происходящих реакций. Какое вещество находится в осадке? Для получения аморфного кремния нагревают смесь диоксида кремния и магния. После окончания реакции и охлаждения стекла к нему добавляют соляную кислоту. Наблюдают самовоспламенение выделяющейся газовой смеси. Составьте уравнение реакции. Аморфный кремний, полученный в этом опыте, химически растворяют в конц. растворе NaOH и собирают 8,20 л (н. у.) газа. Какова была масса (г) кремния? Ответ: 5,18 г Необходимо сравнить чувствительность следующих реактивов на катион свинца (II): а) хромат калия;б) сульфид натрия;в) сульфат натрия.Предложите схему перевода катионов свинца (II) из раство­ра нитрата свинца (II) последовательно в указанные соли, используя Пр продуктов реакций. Кусок латуни обработали азотной кислотой. Раствор раз­делили на две части. К одной из них прибавили избыток раствора аммиака, к другой - избыток раствора щелочи. Какие соедине­ния цинка и меди образуется при этом? Составьте уравнения соответствующих реакций. Составьте уравнения следующих реакций: a)Sn + О2→б) Sn + ОН- + Н2О→в) Sn + HNО3 (конц.) →г) Sn + HNO3 (разб.) → Составьте уравнения следующих реакций: а) РЬ + О2 →б) РЬ + ОН + Н2О →в) Pb + HNOa (конц.) →г) Pb + НNО3 (разб.) → Составьте уравнения возможных реакций в соответствии со следующей схемой: Рb→ [Pb(H2O)4]2→ Pb(OH)2→ [Pb(OH)4]+2→ Pb(NO3)2→ Pb Как изменяются окислительные свойства галогенов при переходе от фтора - к йоду и восстановительные свойства их отрицательно заряженных ионов? Почему? Составьте электронные и молекулярные уравнения реакций: a)Cl2 + J2+H2O;б)KJ + Вг2.Укажите окислитель и восстановитель. Рассчитайте энергию Гиббса реакций (кДж) в водном растворе: а) 2KNO2 + 2Н2O + 2KJ ->2NO (г) + J2 (г) + 4КОН;б) 2HNO2 + H2SO4 + 2KJ→2NO (г) +J2 + K2SO4 + 2H2O. Предельно допустимая концентрация ионов свинца (II) в промышленных сточных водах равна 0,1 мг/л. Установите, обеспечивается ли очистка сточных вод от свинца осаждением при 250С в виде: а) хлорида свинца (II);б) сульфата свинца (II);в) ортофосфата свинца (II). Составьте уравнение реакций между Pb2PbO4 в азотно­кислой среде и: а) нитритом калия;б) конц. НС1;в) йодидом калия;г) нитратом марганца (II);д) перхлоратом железа (II). К раствору, содержащемуся SbCl3 и BiCl3, добавили избыток раствора гидроксида калия. Напишите молекулярные и ион-но-молекулярные уравнения происходящих реакций. Какое вещество находится в осадке? Какие свойства в окислительно-восстановительных реакциях проявляет серная кислота? Напишите уравнения реакций взаимодействия разбавленной серной кислоты с магнием и кон­центрированной с медью. Укажите окислитель и восстановитель. Определите объем (л, н. у.) газа, который образуется при взаимодействии избытка пероксида водорода в кислой среде с пермангана-ионами, содержащимися в 100 мл 0,45 моль/л раствора? Ответ: 2,52 л. Какие свойства в окислительно-восстановительных реак­циях проявляет серная кислота? Напишите уравнения реакций взаимодействия разбавленной серной кислоты с магнием и кон­центрированной - с медью. Укажите окислитель и восстановитель. Определите, какой объем (л, н. у.) молекулярного хлора вступает в реакцию с гидроксидом калия в горячем водном ра­створе, если среди продуктов обнаружено 0,46 моль КС1. Ответ: 6,18 л. Составьте молекулярные и ионно-молскулярные уравне­ния реакций, которые надо провести для осуществления следую­щих превращений: Fe→ FeCl2→ Fe(CN)2→ K4[Fe(CN)6] →K3[Fe(CN)6]К окислительно-восстановительным реакциям составьте электронные уравнения. Составьте уравнение реакций, которые надо провести для осуществления следующих превращений: Fe → FeSO4→Fe(OH)2→ Fe(OH)3→ FeCl3 Цинковая руда содержит 20% сульфида цинка. Какой газ и в каком объеме можно получить из 1,5 т такой руды при ее обжиге? Составьте уравнения реакций, которые надо провести для осуществления следующих превращений: Ag→ AgNO3→ AgCl→ [Ag(NH3)2]Cl→ AgCl Рассчитайте, сколько золота можно получить цианидным способом, если израсходовано 20 г цинка? Ответ: 121 г. При постепенном прибавлении раствора KI к раствору Hg(NO3)2 образующийся вначале осадок растворяется. Какое комплексное соединение при этом получается? Составьте моле­кулярные и ионно-молекулярные уравнения соответствующих реакций. Какой объем кислорода можно получить при взаимодей­ствии 20 г хлорида Аu (III) с перекисью водорода в щелочной среде? Каким окислительно-восстановительным свойством обладает Au(III), переходящий в свободный атом золота? Ответ: 2,2 л. Феррат калия K2FeO4 образуется при сплавлении Fe2O3 с калийной селитрой KNO-5 в присутствии КОН. Составьте элек­тронное и молекулярное уравнения реакций. Соединения Ir(VI) неустойчивы. IrF6 энергично разлагается водой с образованием гидроксида Iг (IV) и свободного кислорода. Определите объём в (мл) н.у. выделившегося кислорода, если гидролизуется 0,612 г IrF6? Ответ: 22,4 мл. При сплавлении хромита железа Fe(CrО2)2 с карбонатом натрия присутствии кислорода хром (III) и железо (II) окисля­ются и приобретают соответственно степени окисления +6 и +3. Составьте электронные и молекулярные уравнения реакции. Составьте электронные и молекулярные уравнения реакций: а) растворения молибдена в азотной кислоте;б) растворения вольфрама в щелочи в присутствии кислорода. Учтите, что молибден и вольфрам приобретают высшую степень окисления. Иодид меди (II) при высокой восстановительной актив­ности иона I- разлагается при обычной температуре с образовани­ем йодида меди (I) и свободного йода. Определите, какое количество (г) йода и йодида Сu (I) можно получить при дей­ствии избытка KI на 5 г CuSO4. Каким окислительно-восстановительным свойством обладает Cu(II)? Ответы: m(CuI) = 6 г; m(I2)

СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ


1. Глинка Н.Л. Общая химия.–М.: Интегралл-пресс, 2004.

2. Ерохин Ю.М., Фролов В.И. Сборник задач и упражнений по химии.–М.: Высшая школа, 2005.

3. Сыркин А.М., Зорина Л.Н. Классификация и номенклатура неорганических веществ: учеб. пособие.- Уфа: УГНТУ, 2006.

4. Курс общей химии /под ред. Н.В.Коровина-М.:Высшая школа, 1999.

Задание №9 по теме "Комплексные соединения"


  1. Примеры решения задач


Пример 1. Для соединений Na[Co(SCN)4(H2O)2] и [Fe(NH3)5(NO2)]Cl2 определить тип комплекса, степени окисления всех составляющих и указать комплексообразователь, лиганды, ионы внешней и внутренней сферы и координационное число. Записать уравнения диссоциации комплексных соединений и константу нестойкости для комплексных ионов.

Решение.

Сначала проанализируем состав комплексного соединения. В комплексном соединении содержится сложный комплексный ион, который показан в квадратных скобках. Комплексный ион состоит из комплексообразователя и лигандов. Комплексообразователь записывается первым в квадратной скобке, а далее следуют лиганды. Лигандами могут быть как заряженные частицы: I , Cl , F , NO , NO , OH , CN , SCN , так и нейтральные молекулы: Н2О, NH3. Количество лигандов вокруг комплексообразователя называется его координационным числом. Чаще всего лиганд бывает связан с комплексообразователем через один из своих атомов одной двухцентровой химической связью. Такого рода лиганды получили название монодентатных. К числу монодентатных лигандов относятся все галогенид-ионы, цианид-ион, аммиак, вода и другие.
Существует целый ряд лигандов, которые в комплексах являются практически всегда бидентатными. Это - этилендиамин, карбонат-ион, оксалат-ион и т.п. Каждая молекула или ион бидентатного лиганда образует с комплексообразователем две химические связи в соответствии с особенностями своего строения:



Комплексообразователь и лиганды связаны прочной ковалентной связью донорно-акцепторного типа. Комплексный ион является ионом внутренней сферы. Снаружи располагаются ионы внешней сферы. Ионы внешней и внутренней сферы связаны ионной связью.

Заряд комплексообразователя определяют исходя из зарядов ионов внешней сферы, лигандов, их количества и нейтральности молекулы в целом. Определим заряд комплексообразователя для рассматриваемых комплексных соединений.

Na+[Cox(SCN) (H2O) ] [Fex(NH3) (NO )–]Cl

1+ х + 4(-1) + 2·0 = 0 х + 0·5 + (-1) + (-1)·2 = 0

х = +3 х = +3

Следовательно комплексообразователем в первом соединении является Со3+, а во втором – Fe3+.

В приведенном примере вокруг комплексообразователя Со3+ расположены лиганды: (SCN) и (Н2О)0, их число равно 6, а вокруг Fe3+ – лиганды (NH3)0 и (NO2)–, их число также равно 6. Заряд комплексного иона [Fe(NH3)5NO2]2+ равен +2. Ионами внешней сферы в указанном соединении являются ионы Cl .Заряд комплексного иона [Co(SCN)4(H2O)2]- равен -1. Ионами внешней сферы в указанном соединении являются ионы Na+. Исходя из вышесказанного данные комплексные соединения могут быть представлены следующими схемами (рис. 1а и 1б):

Далее определим тип приведенных комплексных соединений. Классификацию комплексных соединений можно провести


1) по заряду комплекса. По этому признаку комплексные соединения делятся на катионные (например, [Zn(NH3)4]Cl2), анионные (K3[Fe(CN)6]), катионно-анионные ([Cu(NH3)4][PtCl6]), нейтральные ([Pd(NH3)2Cl2]0).

2) по виду лигандов комплексные соединения подразделяются на аквакомплексы ([Cr(H2O)6](NO3)3]), гидроксокомплексы (Na[Al(OH)4]), аммиакаты ([Ag(NH3)2]Cl), ацидокомплексы (K2[PtCl6]), гидридные комплексы (Na[BH4]), карбонильные комплексы ([Fe(CO)5]), π-комплексы ([Fe(C5H5)2]), хелаты ([Cu(NH2CH2COO)2]) и смешанные комплексы ([Co(NH3)4Cl2]NO3).

Л






Комплексо-образователь




иганды





Ион внешней сферы


Ион внутренней

сферы (комплекс-

ный ион)



Лиганды














Рис. 1а. Схема комплексного соединения Na[Co(SCN)4(H2O)2]






Лиганды



Комплексо-образователь



Ион

внешней сферы


Ион

внешней сферы



Ион внутрен-ней сферы

(комплексный

ион)



Лиганды









Рис. 1б. Схема комплексного соединения [Fe(NH3)5 NO2]Cl2

3) по составу внешней сферы среди комплексных соединений выделяют кислоты (Н2[PtCl6]), основания ([Ag(NH3)2]ОН), соли (KFe[Fe(CN)6]), неэлектролиты ([Cr(NH3)3(NCS)3]).

Используя приведенную классификацию, комплексное соединение Na[Co(SCN)4(H2O)2] относится к анионным комплексам, так как комплексная частица [Co(SCN)4(H2O)2]¯ является анионом. По виду лигандов – это смешанный комплекс, так как во внутреннюю координационную сферу входят различные лиганды - (SCN) и (Н2О)0, их число равно 6. По составу внешней сферы данное соединение является комплексной солью.

[Fe(NH3)5(NO2)]Cl2 относится к катионным комплексам, так как комплексная частица [Fe(NH3)5NO2]2+ является катионом. По виду лигандов – это смешанный комплекс, так как во внутреннюю координационную сферу входят различные лиганды - (NH
3)0 и (NO2)–, их число равно 6. По составу внешней сферы данное соединение является комплексной солью.

Комплексные соединения, имеющие ионную внешнюю сферу, в растворе подвергаются диссоциации на комплексный ион и ионы внешней сферы. Они ведут себя в разбавленных растворах как сильные электролиты: диссоциация протекает моментально и практически нацело. Комплексные соединения при диссоциации образуют комплексные ионы:

Na[Co(SCN)4(H2O)2] → Na+ + [Co(SCN)4(H2O)2] ;

[Fe(NH3)5NO2]Cl2 → [Fe(NH3)5NO2]2+ + 2Cl .

Если во внешней сфере комплексного соединения находятся гидроксид-ионы, то это соединение – сильное основание (диссоциация идет нацело, рН>>7). Пример соединения этого типа – гидроксид тетраамминцинка (II):

[Zn(NH3)4](OH)2 → [Zn(NH3)4]2+ + 2OH-

Комплексные соединения с внешнесферными катионами водорода (типа гексафторосиликата водорода или тетрафторобората водорода) в водном растворе нацело подвергаются протолизу. Они являются сильными кислотами:

H[BF4] + H2O → [BF4]- + H3O+

Однако на отщеплении внешнесферных ионов процесс электролитической диссоциации не заканчивается. Комплексные ионы, в свою очередь, подвергаются обратимой электролитической диссоциации, уже как слабые электролиты, по схеме:

[Co(SCN)4(H2O)2] Со3+ + 4 SCN + 2 H2O

[Fe(NH3)5(NO2)]2+ Fe2+ +5 NH3 + NO2–

Такая диссоциация протекает ступенчато: лиганды удаляются из внутренней сферы постепенно, один за другим (точнее, происходит реакция замещения лиганда на молекулы растворителя - воды). Применяя закон действующих масс к обратимым процессам, получим выражения констант нестойкости комплексных ионов:

Смотрите также файлы