Пример решения задания 3.2
Сравнить физические свойства следующих веществ:
а) CS2; б) Na2SO4; в) Cu; г) SiC.
а). Атомы углерода и серы являются неметаллами, между ними образуется ковалентная полярная связь. Структурными частицами сероуглерода (CS2) являются неполярные молекулы: S=C=S. Образующийся при определенных условиях кристалл сероуглерода относится к молекулярному типу. Между неполярными молекулами CS2 … CS2 возникают только дисперсионные взаимодействия, характеризующиеся незначительной энергией. Поэтому, следует ожидать, что сероуглерод имеет относительно невысокие температуры кипения (46оС) и плавления (-109оС). При стандартных условиях это летучая жидкость, сероуглерод неэлектропроводен, не растворяется в воде, но хорошо растворяется и растворяет малополярные (жиры) и неполярные вещества (фосфор, серу, йод).
б). Сера и кислород являются неметаллами, между ними возникает ковалентная полярная связь. Они образуют молекулярный анион SO42-. Натрий является металлом и с неметаллами образует ионную связь. Сульфат натрия, таким образом, состоит из ионов Na+ и SO42-, и образует ионный кристалл. Между структурными частицами сульфата натрия – ионами Na+ и SO42- - возникает прочная ионная химическая связь. Поэтому сульфат натрия должен характеризоваться высокими температурами плавления (884оС) и кипения (1430оС). При стандартных условиях это твердое, хрупкое, солеобразное кристаллическое вещество. Сульфат натрия не проводит электрический ток в твердом состоянии, в жидком – в расплаве или в растворе – является электролитом. Сульфат натрия, как ионное соединение, хорошо растворим в воде, но не растворим в органических растворителях.
в). Медь является металлом и между атомами меди возникает металлическая химическая связь, образуется металлический кристалл. Особые свойства металлической связи определяют особые свойства металлов. Медь, как и все металлы, обладает характерным блеском, высокой тепло- и электропроводностью, пластичностью, ковкостью. Она нерастворима ни в каких растворителях за счет физического процесса. При стандартных условиях медь – твердое вещество с довольно высокой температурой плавления (1083оС) и кипения.
г). Монокарбид кремния – SiC – состоит из атомов неметалла, между которыми возникает прочная малополярная химическая связь. И кремний и углерод характеризуются высокой валентностью, каждый из атомов может образовать по четыре связи. Поэтому в монокарбиде кремния реализуется ковалентная каркасная структура, построенная из структурных частиц - атомов неметаллов Si и C, связанных прочной ковалентной химической связью. Для монокарбида кремния следует ожидать очень высокой температуры плавления (≥2600оС) и кипения. Монокарбид кремния характеризуется высокой твердостью, является диэлектриком, нерастворимым ни в каких растворителях.
СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1.Ахметов Н.С. Общая и неорганическая химия.- М.: Высшая школа, 2002.-743 с.
2.Глинка Н.Л., Ермаков А.И. Общая химия.-М.: Интеграл-пресс, 2004 - 728 с.
3.Карапетъянц М.Х., Дракин С.И. Общая и неорганическая химия.- М.: Химия, 2000 – 532 с.
4. Лидин Р.А., Андреева Л.Л., Молочко В.А. Справочник по неорганической химии – М.: Химия, 1987 – 320 с.
Задание №2
По теме: «ТЕРМОХИМИЯ.
НАПРАВЛЕНИЕ ХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ»
ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ
ВЫЧИСЛЕНИЕ СТАНДАРТНЫХ ТЕПЛОТ ОБРАЗОВАНИЯ ВЕЩЕСТВ И ТЕПЛОВЫХ ЭФФЕКТОВ ХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ
Расчет стандартной теплоты образования веществ
Пример. Вычислите стандартную теплоту образования этана, если известна теплота его сгорания: ΔНосгор.= –1560 кДж/моль.
Решение. Напишем уравнение реакции таким образом, чтобы перед формулой этана стехиометрический коэффициент был равен 1:
С2Н6 + 3,5О2 = 2СО2 + 3Н2О
ΔНообр. 0 2·(–393)· 3·(–286)
ΔНосгор.= ΔНор. = (–286)·3+ (–393)·2 – ΔНообр. = –1560 кДж/моль,
ΔНообр. = 1560 – 286·3 – 393·2 = –84 кДж/моль.
Пример. Определите стандартную теплоту образования этилового спирта, если теплоты сгорания углерода, водорода и этилового спирта соответственно равны:
–393,51; –285,84; –1366,91 кДж/моль.
Решение. Стандартная теплота образования вещества равна теплоте реакции образования одного моля этого вещества из простых веществ при стандартных условиях.
Образование этилового спирта из простых веществ можно представить так: 2С + 3Н2 + 1/2О2 = С2Н5ОН. Углерод сгорает до СО2, водород – до Н2О, а этиловый спирт–до СО2 и Н2О. Следовательно, для определения стандартной теплоты образования C2H5ОH составим следующий цикл Гесса:
1. 2С + 2О2 = 2СО2 –393,51·2
2. 3Н2+ 3/2О2 = 3Н2О –285,84·3
3. 2СО2+ ЗН2О = С2Н5ОН + 3О2 +1366,91
(1) + (2) + (3)
2С + 3Н2 + 1/2О2 = С2Н5ОН –277,6 кДж/моль
–393,51·2 –285,84·3 + 1366,91 = –277,6
Стандартная теплота образования этилового спирта равна:
ΔНо298 = –277,6 кДж/моль.
Расчет теплового эффекта реакции по стандартным теплотам образования реагирующих веществ
Пример. Определите количество теплоты, выделяющееся при гашении
100 кг извести водой, если стандартные теплоты образования реагирующих веществ равны (кДж/моль): ΔНо (СаО(к))= –635,1; ΔНо (Са(ОН)2(к))= –986,2;
ΔНо (Н2О(ж)) = –285,84.
Решение. Реакция гашения извести: СaO + H2О = Са(ОН)2. Тепловой эффект реакции равен
∆Hºp = Σ∆Hºобр.(прод.) – Σ∆Hºобр.(исх..)
ΔНор. = ΔНо (Са(ОН)2(к)) –[ΔНо (СаО(к))+ ΔНо (Н2О(ж))]
= –986,2+635,1 +285,84 = –65,3 кДж/моль.
Тепловой эффект реакции рассчитан на 1 моль СаО, т.е. на 56 г СаО. При гашении 100 кг СаО выделяется тепловая энергия:
56 г СаО — (–65,3) кДж
100 000 г СаО — х кДж
х = (100 000·(–65,3)) /56 = –1,16·105 кДж.