Файл: КР ТИ_КИ.doc

21. Укажите, положение элементов в периодической системе элементов Д.И.Менделеева (период, группу, подгруппу), имеющих следующие электронные формулы: а) 1s²2s²2p⁶3s²3p³, б) 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d², в) 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d¹⁰4p⁵.

21. Напишите электронные и электронно-графические формулы атомов элементов: калия, никеля, магния. К какому типу элементов они относятся (s, p, d, f- элементам)?

21. Напишите электронные и электронно-графические формулы для ионов: Fe³⁺, S^2-, Br^¯, Cr³⁺.

21. С точки зрения теории строения атома объясните изменение свойств элементов в пределах периода и группы.

21. Напишите электронные и электронно-графические формулы электронных оболочек ионов: Cu²⁺, Cl^-, Mg²⁺.

21. Объясните, почему свойства таких элементов, как азот и висмут, неон и магний резко отличаются друг от друга. Составьте их электронные формулы.

21. Из двух элементов один образует ион Э²⁺, а другой – Э^2-. Оба иона имеют одинаковую конфигурацию, которая выражается формулой 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶ . Определите период, группу, подгруппу и порядковый номер каждого элемента.

21. Определите, отличаются ли два элемента числом валентных электронов и характером химических свойств по окончаниям их электронных формул: а) …3d²4s² и …4s²4p²; б)… 4d¹⁰5s²5p³ и …4d⁵5s¹.

21. Ионизационный потенциал какого из двух элементов должен быть большей величиной, если электронная структура их атомов выражается следующими формулами: а) 1s²2s²2p⁵ и 1s²2s²2p², б) 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s² и 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹.

2.2 Химическая связь

41. По конфигурации внешнего энергетического уровня атома фосфора укажите, какую валентность может проявлять фосфор и какие атомные орбитали участвуют в образовании молекул: PCl₃, PCl₅, H[PCl₆]. Приведите схемы их образования.

41. Изобразите графически образование связей в молекулах: SiCl₄, OF₂, C₂H₂Cl₂. Какова пространственная структура этих молекул?

41. Изобразите графически образование связей в молекулах NCl₃ и C₂H₄. В каком состоянии (нормальном или возбужденном) находятся атомы азота и углерода при образовании молекул?

41. Изобразите графически образование связей в молекулах H₂S и C₂Cl₄. Определите число  и связей в этих молекулах.

41. Объясните, почему однотипные по атомному составу молекулы CO₂ и SO₂ имеют разную пространственную конфигурацию. Представьте схемы их образования.

41. Изобразите графически образование связей в молекулах AsH₃ и BBr₃. Какую геометрическую конфигурацию имеют эти молекулы?

41. В молекуле COCl₂ атом углерода образует четыре связи при sp² гибридизации его орбиталей. Покажите графически образование связей в этой молекуле и объясните разницу в числе связей и числе гибридных орбиталей.

41. Объясните, почему однотипные по атомному составу молекулы BCl₃ и PCl₃ имеют разную геометрическую конфигурацию. Приведите схему их образования.

42. Приведите три примера, когда один и тот же элемент образует ионную, полярную и неполярную ковалентные связи.

41. Пользуясь таблицей электроотрицательностей, определите характер связей: K-F, H-O, H-P, C-F.

41. Объясните, почему максимальная валентность фосфора может быть равной пяти, а у азота такое валентное состояние отсутствует.

41. Расположите в порядке возрастания степени ионности связи: Mg-Cl, C-S, Br-J, B-F.

41. Укажите, какая из молекул PF₃ или PJ₃ более прочная. Дайте объяснение.

41. Определите, к атомам каких элементов смещены общие электронные пары, осуществляющие химическую связь, в молекулах: NaCl, H₂O, BF₃, CO₂. (пользуясь таблицей электроотрицательностей).

41. Объясните, почему максимальная валентность у серы может быть равной шести, а у кислорода такое валентное состояние отсутствует.

41. Приведите примеры молекул, которые содержат: а) только -связи; б) одну - и одну -связи; в) две - и две -связи.

41. Изобразите графически образование связей в молекулах CF₄, AsH₃, C₂Cl₄. Какова пространственная структура этих молекул?

41. Приведите примеры молекул, которые содержат: а) четыре - и одну -связи; б) одну - и две -связи.

41. Укажите, какой тип гибридизации атомных орбиталей имеет место при образовании молекул BeF₂, BJ₃, SiH₄. Представьте схему их образования и пространственную структуру.

41. Изобразите графически образование связей в молекулах H₂S и C₂F₄. Определите число - и -связей в этих молекулах.

Раздел 3 Энергетика химических процессов. Термохимия

3.1 Термохимия

Химические реакции сопровождаются выделением или поглощением энергии. Раздел химии, изучающий энергию химических реакций, называется термохимией, а количество энергии, выделенной или поглощенной системой в ходе реакции (при Р=const, Т=const), называется тепловым эффектом реакции или энтальпией реакции - Н, измеряется в кДж/моль.

Если в результате реакции теплота выделяется (Н0), то реакция называется экзотермической. Реакция, протекающая с поглощением теплоты (Н0), называется эндотермической.

Уравнения процессов, в которых указаны тепловые эффекты, называются термохимическими. Тепловой эффект записывается после уравнения реакции, например:

Н₂(г) + ½ О₂(г) = Н₂О(ж); = 285 кДж.

Основным законом термохимии является закон Гесса:

тепловой эффект (или изменение энтальпии) реакции зависит от природы и состояния исходных веществ и конечных продуктов, но не зависит от пути реакции, т.е. от числа и характера промежуточных стадий.

Сущность закона Гесса рассмотрим на примере окисления графита до оксида углерода (IV) СО₂. Этот процесс можно осуществить или сразу:

а) С_(гр) + О_2(г) = СО_2(г); Н,

или через промежуточные стадии:

б) С_(гр) +1/2О_2(г) = СО_(г); Н₁

в) СО_(г) + 1/2О_2(г) = СО_2(г); Н₂.

По закону Гесса Н = Н₁ + Н₂

При расчетах энтальпии химической реакции особое значение имеют – энтальпия образования вещества и энтальпия сгорания.

Энтальпией образования вещества называется тепловой эффект образования 1моль вещества из простых веществ, устойчивых при 298К и давлении 101,3 кПа. Энтальпию образования вещества обозначают _В или _,В._. Энтальпия образования простых веществ равна нулю.

Из закона Гесса следует, что энтальпия химической реакции равна разности между суммой энтальпий образования продуктов реакции и суммой энтальпии образования исходных веществ с учетом стехиометрических коэффициентов.

Так для модельной реакции вида

аА + bB = сС + dD, где

a, b, c, d –коэффициенты перед формулами веществ A, B, C, D.

Н = (с_,С +d_,D) – (a_,A +b_,B).

Пример 1. Определите тепловой эффект реакции получения водорода из природного газа:

СH_4(г) + 2Н₂О_(г) = СО_2(г) + 4Н_2(г)

Решение: По закону Гесса:

Подставляя табличные данные Н^о_f веществ, получим:

Н^о = (-393,5+4(0)) - (-74,85+2 (-241,82)) = 164,98 кДж/моль

Данная реакция является эндотермической.

Пример 2. Определите стандартную энтальпию образования пропана С₃Н₈, если энтальпия реакции

С₃Н_8(г) + 5О_2(г) = 3СО_2(г) + 4Н₂О_(г)

равна – 2043,86 кДж.

Решение. По закону Гесса:

Подставляя справочные данные Н^о_f веществ, получаем:

(кДж/моль).

Реакция образования пропана относится к экзотермическим.

Энтальпией сгорания называется тепловой эффект реакции окисления одного моля вещества кислородом с образованием оксидов элементов. Обозначается Н^о_сгор. Окисление органических соединений происходит до СО₂(г) и Н₂О(ж).

Для негорючих веществ теплоты сгорания равны нулю.

Энтальпия реакции равна разности между суммой энтальпий сгорания исходных веществ и суммой энтальпий сгорания продуктов реакции.

Для модельной реакции аА + вВ = сС + dД

Н⁰ = (аН^о_сгор.А + вН^о_сгор.В) – (сН^о_сгор.С + dН^о_сгор.D)

Зная теплоты образования, можно рассчитать теплоты сгорания и, наоборот, по теплотам сгорания легко рассчитать теплоты образования.

Пример 3. Энтальпия сгорания метанола СН₃ОН равна –726,64 кДж. Пользуясь значениями энтальпий образования СО₂ и Н₂О, рассчитайте энтальпию образования метанола СН₃ОН.

Решение. Составим термохимические уравнения реакций, выписав из таблицы энтальпии образования СО₂ и Н₂О:

СН₃ОН + 3/2О₂ = СО₂ + 2Н₂О + 726, 64 (а)

С + О₂ = СО₂ + 393,51 (б)

2  Н₂ + ½ О₂ = Н₂О + 285,84 (в)

Умножая уравнение (в) на 2, суммируя его с уравнением (б) и вычитая из этой суммы уравнение (а), получим:

С + 2Н₂ + ½ О₂ = СН₃ОН + 238,5.

Отсюда Н⁰_f.(СН₃ОН) = 238,5 (кДж/моль).