Строение атома. химическая связь.
1. Напишите электронные формулы для атомов натрия,железа;для ионов Cr3+,C1- .Какие атомы или ионы изоэлектронны иону Cl- ?
2. Как изменяется с ростом порядкового номера значение первого потенциала ионизации у элементов второго периода?
3. Пользуясь правилом Гунда, распределите электроны по орбиталям, отвечающим высшему энергетическому состоянию атомов фосфора и алюминия.
4. На каком основании Cr и S,C1 и Мп расположены в одной группе
периодической системы Д.И.Менделеева? Почему их помещают в разных подгруппах?
5. Определите среднюю энергию связи 0-Н в молекуле воды, если энергия связей
0-0 и Н-Н соответственно равны (в кДж/моль):-498,7 и -435,9 ,а энтальпия сгорания водорода равна -241,8кДж/моль.
6. Пользуясь таблицей относительных электроотрицательностей, определите,какая из связей является наиболее полярной:Са-Н, I-C1.C-S.
7. В каком из приведенных соединений:LiF, BeF ,BF ,CF связь Э-F будет больше всего приближаться к ковалентной?
8. Как изменяется прочность связи в ряду:НF-НСl-НВг-Н1?
9. Каким типом гибридизации АО азота описывается образование молекулы NH3,иона NH4+ ?Какова пространственная структура этих частиц?
10. Опишите с помощью метода МО электронное строение О2 .Какими магнитными свойствами обладает молекула О2 :диамагнитна или парамагнитна?
11. При переходе от NaF к Nal температура плавления кристаллов уменьшается. Объясните наблюдаемый ход изменения температур плавления.
12. BaCl2 в водных растворах -сильный электролит,a HgCl2-слабый электролит. Объясните это различие в свойствах солей.
13. Сероводород при обычной температуре - газ, а вода- жидкость. Чем можно объяснить это различие в свойствах?
ОКИСЛИТЕЛЬНО-ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫЕ ПРОЦЕССЫ.
Протекание окислительно-восстановительных реакций связано со сдвигом или полным переходом электронов от одних веществ к другим – от восстановителя к окислителю.
Типичными окислителями являются
1. Определите степень окисления хрома в следующих соединениях:
Сг2О3 ,К2Сг2О7 ,Сг2(SO4)3,Fe(CrO2)2 .
2. Укажите, какие из приведенных процессов представляют собой окисление и какие-восстановление: S——> SO42- ,Br2 ——> 2Br -, V2+——> V03- ,CL-——> CLO3- .
3. Какиеиз следующих реакций относятся к окислительно-восстановительным: NH4CL= NH3 + HCL; 2K2CrO4+ H2SO4 = К2Сг2O7+ К2S04+ Н2О;
Fe + S = FeS ; H2 + CL2 = 2 HCL.?
4. В каких из следующих реакций азот является окислителем, в каких – восстановителем: N2+O2= …; N2 + Li =… ; N2+Mg = … ?
5. Составьте уравнения полуреакций:
MпО4 -——> Mnz+ (рН<7); Cr02- ——> СгО4 2- (рН>7); SO3 z-——> SO4 2- (рН=7).
6. Закончите уравнения .реакций:
HCLO3 ——>CLO2 + HCLO4 + Н20 ; NH4NO3 —>N2О + H20:
KI+ K2Cr207+ H2.SO4 ——>.I2 + . . . ; AL + HNO3 ——>NH4NO3 + ...
.7. Напишите следующие окислительно-восстановительные реакции:
Na2S + К2 Сг2 О7 + Н2S04 ——>…; Н202 + KI ——>…;
РН3.+ KMnO4 + HCL —> …. ; NaCLO + CrCL3 + NaOH ——>. . .
8. По приведенным ниже полуреакциям составьте уравнения окислительно-восстановительных реакций в молекулярном виде:
a)lOFe2+ ——> lOFe3+ + 10e
2МпО4- + 16Н+ + 10е ——> 2Mn2+ + 8Н2О
b)3Mg° —-> ЗMg2+ +6e
SO4 2- + 8Н+ + 6е —> S0 + 4Н2О
9. В 1 л раствора содержится 10г HCL04 .Вычислите нормальную концентрацию
HCLO4 , исходя из реакции:
SO2 + HCLO4 + Н20 ——> HCL + Н2SO4
10. Какой обьём 0.1Н К2Сг207 потребуется для окисления 20мл 0,2М Na2S в кислой среде?
КОМПЛЕКСНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ
Пример 1. Определите окраску комплексного иона [Cr(H2O)6]3+ , если энергия расщепления
энергетических уровней равна 209,5 кДж/моль.
Решение:
При переходе электронов с t2g – подуровня на eg - подуровень в октаэдрических комплексах поглощается квант света, энергия которого равна энергии расщепления: Δ = hν,
где h- постоянная Планка, h = 6,6 ∙10-34 Дж∙ с, а ν - частота колебаний света в максимуме поглощения. ν = с/ λ, где λ – длина волны максимума поглощения, а с- скорость света
( с = 3,0 109м/с). Энергия электронного перехода Е = Δ/Na.
Тогда: λ = h∙c∙ Na/ Δ = 6,63 ∙10-34 Дж∙ с∙ 3,0∙ 108 м/с ∙ 6,02∙1023 моль-1 ∙109 нм/м / 209500 Дж =571 нм.
Согласно таблице 2 книги «Комплексные соединения» этой длине волны соответствует цвет поглощаемого излучения желто-зеленый, а наблюдаемый (дополнительный) цвет-фиолетовый.
Пример 2. Определите число неспаренных электронов в низкоспиновом комплексе [Fe(CN)6]3+ по следующим экспериментальным данным: молярная магнитная восприимчивость χм = 0,0012.
Решение:
По величине молярной магнитной восприимчивости вычисляем величину магнитного момента:
μ = 2,84 √ χмТ = 2,84 √ 0,0012·298 = 1,7. магнетонов Бора. Такая величина соответствует одному неспаренному электрону.
Пример 3. Рассчитайте, выпадет ли при 250С осадок сульфида серебра (I) , если смешать равные объемы 0,001 М раствора K[Ag(CN)2], содержащего KCN с концентрацией 0,124 моль/л и раствор Na2S с концентрацией 0,004 моль/л. Общая константа устойчивости комплекса равна β2 =1,6 · 107.
ПР(Ag2S) = 7,2 · 10-50.
Решение: Ag + + 2CN- = [Ag(CN)2]-
β2 = [Ag(CN)2]- / [Ag+] ∙ [CN-] , Отсюда: [Ag+] = [Ag(CN)2]- / β2 ∙ [CN-]2
Поскольку смешали равные объемы двух растворов, концентрации компонентов уменьшаются в 2 раза. Итак: [Ag+] = 5 ∙10-4 / 1,6 ∙107∙ 0,062 = 5,04 ∙ 10-10
[S2-] = 0,002 моль/л. Произведение [Ag+]2 [S2-] равно:(5,04 ∙10-10) 2 ∙ 0,002 = 5,08 ∙10-23 .
Так как 5,08 ∙10-23 > ПР(Ag2S) = 7,2 ∙10-50 осадок выпадет.
ЗАДАЧИ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОГО РЕШЕНИЯ
1. Определите величину и знак заряда комплексных ионов, образуемых Cr3+ :
[Cr(H2O)4Cl2], [Cr(H2O)3Cl3], [Cr(H2O)5Cl], [Cr(NH3)3(OH)3].
2. Составьте формулы комплексных соединений:
гексафторалюминат (III) натрия, нитрат динитротетраамминкобальта(III),
тетрагидроксоаурат(III) калия, трихлоротриамминиридий.
3. Напишите координационные формулы соединений по заданному составу для вещества в водном растворе, если при добавлении избытка нитрата серебра :
а) к 0,11 моль PtCl4 · 3NH3 образуется 0,11 моль осадка;
б) к 0,07 моль CrCl3 · 5NH3 образуется 0,14 моль осадка.
4. Составьте энергетическую диаграмму образования связей, определите тип гибридизации следующих комплексов 3d- элементов с октаэдрическим полем лигандов, укажите число неспаренных
d-электронов, предскажите магнитные свойства комплексов :
а) поле лигандов - слабое б) поле лигандов - сильное
[FeF6]3- , [Mn(H2O)6]3+ : [Cr(CN)6]4-, [Co(NH3)6]3+.
5. Определите гибридные орбитали центрального атома-комплексообразователя, пространственную структуру ионов, укажите, какой из них – высокоспиновый, какой – низкоспиновый:
[Co(NH3)6]3+ (диамагнитный); [Co(NH3)6]2+ ( три неспаренных электрона).
[Ni(CN)4]2- (парамагнитный); [NiCl4]2- (диамагнитный).
6. Определите вид изомерии в следующих комплексных соединениях:
а) [Cr(H2O)6]Cl3, [Cr(H2O)5Cl]Cl2 · H2O, [Cr(H2O)4Cl2]Cl · 2H2O;
б) [Co(H2O)(NH3)4(OH)]Br2, [Co(NH3)4Br(OH)]Br · H2O, [Co(NH3)4Br2]OH · H2O.
7. Составьте пространственные изображения цис- и транс- изомеров следующих комплексов:
[Co(NCS)3(NO2)3]3-, [Pt(NH3)2(NCS)2].
8. Напишите молекулярные и ионные уравнения реакций образования комплексных соединений:
Zn(OH)2 + NH3 · H2O= …; Fe(CN)2 + KCN =…;
[Cr(H2O)6]3+ + OH- = … : [Ni(H2O)6]2+ + NH3 · H2O = … .
9. Определите окраску комплексного иона [Ti(H2O)6]6]3+ , если энергия расщепления энергетических уровней равна Δ = 241,9 кДж/моль.-
10. Объясните, почему соединения ионов Ti4+, Ca2+ и Zn2+ бесцветны.
11. Определите число неспаренных электронов в высокоспиновом комплексе [Fe(H2O)6]3+ , если определенная экспериментально молярная магнитная восприимчивость равна 5,95.
Составьте энергетическую диаграмму образования связей в комплексе и укажите тип гибридизации орбиталей центрального атома.
12. Объясните, почему низкоспиновые комплексы Fe(II) и Co(III) диамагнитны.
13. Напишите уравнения протолитических реакций в водном растворе для комплексов, проявляющих кислотные свойства:
[Co(H2O)(NH3)4(NO2)]2+, [Pt(H2O)2(NH3)4]4+.
14. Напишите уравнения протолитических реакций в водном растворе для комплексов, проявляющих основные свойства:
[Co(NH3)5(OH)]2+, [Pt(NH3)2(OH)2].
15. Пользуясь таблицей констант устойчивости, определите, в каких случаях произойдёт взаимодействие между электролитами. Напишите для этого случая молекулярные и ионные уравнения
[Ag(NH3)2]NO3 + NaNO2 = …; Na3[Ag(S2O3)2] + KCN =…;
16. Напишите уравнения окислительно- восстановительных реакций между комплексами:
а) [Fe(CN)6]3- + [Co(CN)6]4- = … : б) [Co(NH3)5NCS]2+ + [Cr(H2O)6]2+ = … .
17. При какой концентрации ионов хлора начнётся выпадение осадка хлорида серебра из 0,1 М раствора [Ag(NH3)2]NO3, содержащего 1 моль NH3 в 1л раствора?
ПР(AgCl) =1,8×10 –10 , lgβ2 = 7,24.
ХИМИЯ ЭЛЕМЕНТОВ
Р- ЭЛЕМЕНТЫ. VIIA- группа
ВОПРОСЫ И ЗАДАЧИ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОГО РЕШЕНИЯ