Файл: Строение вещества.doc

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 01.12.2023

Просмотров: 377

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)

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:


Свойство
He
Ar
CO
HCl
NH3
H2O

Дипольный момент, μ, Д
0
0
0,12
1,03
1,5
1,84

поляризуемость,А0
0,20
1,63
1,99
2,63
2,21
1,48


3.1.4.Чем объяснить близость температур кипения азота (-195,8°С), кислорода (-1830, С) и фтора (-187,9° С)?

Почему намного отличается от них температура кипения хлора (-34° С) ?

3.1.5.Можно ли образование водородных связей между молекулами рассматривать как результат ориентационного взаимодействия сильнополярных молекул?

3.1.6.Между молекулами, каких веществ могут образовываться водородные связи: HF, HI, H2O, H2Te, NH3, PH3, CH4, SiH4?

3.1.7.Объясните различие во вкладе отдельных видов межмолекулярного взаимодействия в общую энергию этого взаимодействия для приведенных веществ. Проанализируйте зависимость температуры кипения этих веществ от энергии их межмолекулярного взаимодействия


Молекулы
Энергия межмолекулярного взаимодействия, кДж/моль
Т.кип.,К

ориентационное
индукционное
дисперсионное
общая

Аr
0
0
8,50
8,50
76

СО
0
0
8,75
8,75
81

HCl
3,31
1,00
16,83
21,14
188

NH3
13,31
1,55
14,74
29,60
239

H2O
36,38
1,93
9,00
47,31
373




  1. Чем объяснить разную энергию водородных связей, образуемых молекулами различных веществ? Сравните:

Связь: F - H...F- О - Н...О- N - H...N- O - H...N-

Е, кДж/молъ: 25,12-33,5 12,6-29,3 12,6-20,93 16,75-29,3

  1. Какие из перечисленных явлений можно объяснить формированием прочной водородной связи: 1) кальций взаимодействует с водородом с образованием гидрида кальция; 2) реакция хлора с водородом имеет цепной характер; 3)температура кипения Н2О выше, чем Н2S; 4) температура кипения C7H16 выше, чем C3H8? Дайте обоснованный ответ.

      1. Объясните причину различия межъядерных расстояний водород-кислород в решетке льда (1 и 1,5 А0) и в димере уксусной кислоты ( 1 и 2,76 А ).

      2. Объясните закономерности в изменении температур плавления простых веществ: а) в ряду галогенов; б) в ряду простых веществ, образуемых элементами II периода.

      3. Как и почему изменяются температуры плавления и кипения в ряду инертных газов? Какое вещество и почему имеет самую низкую температуру кипения и плавления?

      4. Объясните, почему температура плавления Н2О значительно выше температуры плавления HF (-83°С), хотя дипольный момент молекулы Н2О (1,84Д)меньше, чем молекулы HF (1,91 Д)

      5. Проанализируйте влияние межмолекулярной водородной связи на температуру кипения:

а) гидридов р-элементов V группы ;

б) гидридов р-элементов VI группы;

в) гидридов р-элементов VII группы.

      1. Почему происходит резкий скачок в температурах кипения при переходе от галогенида Ш группы к галогениду IV группы:

NaF; MgF2; AlF3; SiF4; PF5; SF6

Т.кип.,°С 1700 2260 1257 - 95 -85 -64



      1. Чем вызвано увеличение Т кип. и теплоты испарения (ΔНиспар) с ростом порядкового номера элемента - благородного газа?

He Ne Аг Кг Xe Rn

Т.кип.,К: 4,2 27 87 120 165 211

ΔНиспар,кДж/моль: 0,084 1,80 6,53 9,04 16,79 16,79


      1. Температуры кипения указанных веществ возрастают монотонно. Объясните это явление.

а) ВF3 BCI3 ВВг3

Т. кип,К: 172 286 364

б) NF3 PF3 AsF3

Т.кип.,K: I44 178 336 .

      1. Чем объяснить уменьшение Т.пл. в ряду:

Sb – Te - I - Хе соответственно: 631; 450; 113; - 1110С?

Как изменяется характер химической связи в твердых веществах в этом ряду?



  1. Объясните близость физических констант СО и N2и значительное отличие свойств Ne:

СО N2 Ne

ΔНиспар, кДж/моль: 6,03 5,61 1,80

Т.кип., К : 81,7 77,4 27

  1. В каких веществах наблюдаются вандерваальсовы силы взаимодействия?

Какие межмолекулярные взаимодействия возникают в веществах:

Не CO2 SiO2 CH4 H2O Br2 NaCl

Т.пл., К: 3,3 - 2000 89 273 267 1073

Т.кип.,К: 4,2 194 2500 111 373 332 1690

  1. Проанализируйте справочные значения температур кипения: СН4, СН3С1, СН2С12, СНС13, СС14

Сделайте выводы.

  1. Какое вещество имеет более высокие температуры кипения и плавления:

а) HCOCH3; б) CH3COOH; в) С2Н2. Дайте объяснения.

  1. У какого соединения С2Н5ОН или C2H5SH выше температура кипения? Почему? Подтвердите свои выводы справочными данными.

  2. Объясните причину того, что Н2О2 кипит при значительно более высокой температуре (150° С) по сравнению с водой, хотя их температуры плавления близки (0 и -0,46°С)?

  3. Проанализируйте справочные значения температур кипения для веществ: C3H8; CH3COCH3; C2H5COOH. Сделайте выводы.


Методические указания к выполнению задания 3.1

При решении задач задания 3.1 следует учесть, какого типа взаимодействия возникают между структурными частицами вещества и от каких факторов зависит энергия межмолекулярного взаимодействия.

Силы межмолекулярного взаимодействия слабее сил, приводящих к образованию ковалентной связи, но проявляются они на больших расстояниях.

Кроме того, дисперсионное, взаимодействие является универсальным для всех веществ; силы Ван-дер-Ваальса возрастают с увеличением молекулярной массы соединений. Типы межмолекулярных взаимодействий и примеры веществ приведены в табл.10

Таблица 10.Типы межмолекулярного взаимодействия.

№
Типы межмоле-кулярного взаи-модействия название
Взаимодействующие частицы
Зависимость энер-гии взаимодейс-твия частицы от расстояния
Примеры веществ

1
Ион-ионное


Катион - анион
ЕZ1Z2/R2
Ионные твердые крис-талллы, расплавы ион-ных веществ: NaCl.

2
Ион-дипольное


Ион - полярная

молекула
Еz μ/R2
Растворы ионных ве-ществ в полярных раст-ворителях: NaCI в воде; КОН в спирте

3
Ион-индуцирован-ный диполь


Ион - неполярная

молекула
Еz2 α/R4
Растворы ионных ве-ществ в неполярных растворителях

4
Диполь-дипольное (ори-ентационное)


полярная полярная

молекула - молекула
еμ1μ2/R6
Вещества из полярных молекул: НС1;растворы полярных веществ в полярных раствори-телях: ацетон в воде

5
Диполь-инду-цированный диполь (ин-дукциионное)


полярная неполярная

молекула - молекула
Еμ2α/R6
Растворы неполярных веществ в полярных растворителях и, наоборот, бензол в воде; вода в СС14

6
Дисперсионное (Лондоновское)
неполярная неполярная

молекула - молекула
Еα1α2/R6
Универсальное,проявляется во всех молеку-лярных веществах: углеводороды, спирты НС1, 12…

Z – заряд иона

R – расстояние между взаимодействующими частицами

μ - электрический дипольный момент молекулы

α - поляризуемость молекулы
Примеры решения задания 3.1

Пример 1.Дипольный момент молекул НС1 и НСN равен 1,03 и 2,98D соответственно. Какова относительная роль диполь-дипольного и дисперсионного вкладов в межмолекулярные силы притяжения в молекуле НСN

Решение: Диполь-дипольное взаимодействие пропорционально отношению μ4/d6, где μ – дипольный момент молекулы, d – расстояние между молекулами. Предположим, что молекулы НС1 и НСN приблизительно одинаковы по размеру и поэтому величина dдолжна быть приблизительно одинаковой. Поскольку дипольный момент у молекулы НСN примерно в 2,9 раза больше, чем у молекулы НСl, следует ожидать, что диполь-дипольное взаимодействие: для НСN окажется приблизительно в (2,9)4, т.е. в 70 раз больше, чем для НСl. В то же время, дисперсионное взаимодействие для этих веществ должно быть примерно одинаковым. (Молекула НСl имеет большую массу, но тройная связь С≡N в молекуле НСN обладает большей поляризуемостью, чем простые одинарные связи. Выше было указано, что дисперсионный вклад в межмолекулярное взаимодействие в НС1 приблизительно в пять раз превышает диполь-дипольный вклад. Поскольку мы пришли к выводу, что диполь-дипольный вклад в молекуле НСN должен быть примерно в 70 раз больше, чем в молекуле НС1, следует ожидать, что для НСN диполь-дипольный вклад окажется в 10-15 раз больше вклада дисперсионных сил в полную энергию межмолекулярного притяжения.

Пример 2. Какое из следующих веществ – P4O10, Cl2, AgCl, I2 - вероятнее всего находится в газообразном состоянии при комнатной температуре и нормальном атмосферном давлении?

Решение: Поставленный вопрос cводится к тому, какое из перечисленных веществ характеризуется наименьшими межмолекулярными силами притяжения, поскольку, чем слабее эти силы, тем вероятнее, что вещество находится в газообразном состоянии при за-данных температуре и давлении. Эти соображения заставляют выбрать среди перечисленных веществ С12, поскольку данная молекула неполярна и имеет наименьшую молекулярную массу. Действительно, при комнатной температуре и нормальном атмосферном давлении С1
2 представляет собой газ, тогда как остальные вещества при тех же условиях находятся в твердом состоянии. И наименее вероятно, чтобы при заданных условиях в газообразном состоянии находится AgCl, поскольку это вещество состоит из ионов Ag+ и С1-, между которыми действуют очень большие ионные силы, связывающие ионы в твердое вещество.

Пример 3. Расположите перечисленные ниже водородные связи в порядке возрастания прочности: О—Н…Сl, О—Н…N, N-Н…О, F—Н …О.

Решение: Самой слабой из приведенных водородных связей должна быть первая, О—Н…Сl, поскольку атом хлора, элемента третьего периода, имеет большие размеры и должен быть плохим донором электронной пары, необходимой для образования водородной связи. Водородные связи О—Н…N; F—Н…О должны иметь приблизительно одинаковую прочность, потому что больший диполь связи F—Н компенсируется лучшей донорной способностью азота по сравнению с кислородом. Обе эти связи должны быть прочнее водородной связи N—Н…О, так как диполь связи N—Н имеет небольшую величину. Исходя из сказанного, можно допустить такую последовательность возрастания прочности водородных связей:

О—Н…С1 < N—Н…О < О—Н…N ≈ F—Н…О
Пример 4. Расположите в порядке возрастании температур кипения следующие вещества: ВаС12, Н2, СО. НF и Nе

Решение: Температура кипения жидкости определяется действующими в ней силами межмолекулярного притяжения. Эти силы в ионных соединениях имеют большую величину, чем в молекулярных жидкостях, поэтому самая высокая температура кипения среди названных веществ должна быть у ВaС12. Межмолекулярные силы в остальных веществах зависят от их молекулярной массы, полярности молекул и от наличия водородных связей. Молекулярные массы этих веществ равны: 2 у Н2; 28 у СО; 20 у НF; 4 у Не. Температура кипения Н2 должна быть самой низкой, поскольку молекула водорода неполярна и имеет самую низкую молекулярную массу. Молекулярные массы СО, НF и Ne приблизительно одинаковы. В НF имеются водородные связи, поэтому среди данных веществ он должен кипеть при самой высокой температуре. Следом за ним должен идти СО, молекулы которого характеризуются небольшой полярностью и самой большой молекулярной массой. Последним из этих трех веществ должен располагаться Ne, у которого неполярная одноатомная структурная частица. Таким образом, температура кипения пяти названных веществ должна увеличиваться в ряду

Смотрите также файлы