Главная страница | Контакты | Случайная страница Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Тема 2. ХИМИЧЕСКАЯ СВЯЗЬ И СТРОЕНИЕ МОЛЕКУЛ.

ЗАДАНИЕ НА КОНТРОЛЬНУЮ РАБОТУ

Общие методические указания

В процессе изучения курса химии студент должен выполнить одну контрольную работу. Решение задач и ответы на теоретические вопросы должны быть коротко, но четко обоснованы. При решении задач нужно приводить весь ход решения и математические преобразования.

Контрольная работа должна быть аккуратно оформлена, написана четко и ясно и иметь поля для замечаний рецензента.

Номера и условия задач необходимо переписывать в том порядке, в каком они указаны в задании. В начале работы следует указать учебный шифр студента, номер варианта и полный список номеров задач этого варианта.

В конце работы следует дать список использованной литературы с указанием года издания.

Работа должна иметь подпись студента и дату.

Если контрольная работа не зачтена, ее следует выполнить повторно в соответствии с указаниями рецензента и представить вместе с незачтенной работой. Исправления следует выполнять в конце работы, после рецензии, а не в тексте.

Контрольная работа, выполненная не по своему варианту, преподавателем не рецензируется и не засчитывается как сданная.

Каждый студент выполняет вариант контрольных заданий, обозначенный двумя последними цифрами номера студенческого билета (6594, две последние цифры 94, им соответствует вариант контрольного задания 94).

Контрольная работа выполняется в тетради в клетку на 18 листов.

Варианты контрольных заданий

Раздел №1. Строение вещества.

Тема 1. СТРОЕНИЕ АТОМА.

Тема 2. ХИМИЧЕСКАЯ СВЯЗЬ И СТРОЕНИЕ МОЛЕКУЛ.

Пример 1. Описать свойства атома индия и его положение в периодической системе элементов.

Решение. Так как Z=49, заряд ядра атома Jn и общее количе­ство электронов равны 49. Зная, что свойства атома определя­ет структура его валентных электронов, начнем с ее построе­ния. Индий находится в 5 периоде III А группы, отсюда его валентные электроны имеют следующую структуру: 5s²5p¹.

Наличие трех электронов на внешнем уровне и большой ра­диус атома (n = 5) предполагают достаточную легкость отдачи электронов (небольшую энергию ионизации) и как следствие – металлические свойства и достаточно высокую химическую ак­тивность.

Пример 2. Какую валентность, обусловленную неспаренными электронами (спин-валентность), может проявлять фосфор в нормальном и возбужденном* состояниях?

Решение. Распределение электронов внешнего энергетичес­кого уровня фосфора …3s²3p³ (учитывая правило Хунда, 3s²3p_х 3p_у 3p_Z) по квантовым ячейкам имеет вид: ₁₅Р 3s²3p_х¹ 3p_у¹ 3p_Z¹3d⁰

Атомы фосфора имеют свободные d – орбитали, поэтому возможен переход одного 3s – электрона в 3d – состояние:

₁₅Р^* 3s¹3p_х¹ 3p_у¹ 3p_Z¹3d¹

Отсюда валентность (спин-валентность) фосфора в нор­мальном состоянии равна трем, а в возбужденном – пяти.

Пример 3. Укажите тип связей в молекулах F₂, KCl, HCl. При­ведите электронные модели их строения.

Решение. 1. Молекула F₂ состоит из двух одинаковых атомов фтора, поэтому ковалентная связь будет неполярной. Так как структура валентных электронов фтора …2s²2p⁵, строение мо­лекулы можно представить:

2. Молекула КСl состоит из двух резко отличающихся по электроотрицательности атомов металла (К) и неметалла (Сl), что определяет ионный тип связи;

К⁰ – ē → К⁺

Cl⁰+ ē → Cl^-

К⁺ + Cl^– → КCl

3. Молекула НСl тоже состоит из двух разных атомов Н и Сl, поэтому в данном случае имеем ковалентную полярную связь, причем общая электронная пара смещена к более электроот­рицательному атому хлора:

При этом происходит перекрывание s-р – валентных орбиталей водорода и хлора:

s – p

Пример 4. Определите тип кристаллической решетки SiC и сделайте вывод о свойствах данного вещества.

Решение. Валентные электронные структуры кремния и уг­лерода сходны (…3s²3p² и …2s²2p²), поэтому в результате пере­крывания они образуют ковалентную связь (малополярную). Так как их насыщаемость в соединении высока (четыре свя­зи), вещество является твердым и образует атомную кристал­лическую решетку. А это влечет за собой высокую твердость вещества, его тугоплавкость, малую растворимость и диэлект­рические свойства.

Контрольные вопросы

1. У какого из элементов – лития, цезия или бериллия – больше энергия ионизации? Сделайте вывод о химических свойствах их атомов, у какого элемента наиболее выражены металлические свойства?

2. Какой из элементов S или Se проявляют более выраженные окисли­тельные свойства? Почему?

3. Почему Cu, Ag, Au – это благородные металлы? Дайте объяс­нение их свойств на основе электронных структур и справоч­ного материала.

4. Радиусы атомов Si и V равны (r=1,34 А^о), почему же так различны их свойства?

5. Почему Mn и Cl расположены в одной группе периоди­ческой системы, но в разных подгруппах? Дайте сравнитель­ную характеристику свойств этих элементов на основе их элект­ронных структур.

6. Какие типы связей проявляются в кристаллах следующих веществ: воды, метана, кремния, хлорида кальция, алюминия, оксида углерода (IV).

7. Почему свойства всех элементов II периода очень силь­но отличаются от свойств элементов всех последующих пе­риодов?

8. Пользуясь периодической системой, выясните, какие химические элементы относятся к подгруппе азота. Выпишите их символы и названия. Приведите для каждого элемента электронную конфигурацию валентного слоя атома. Предскажите возможные степени окисления данных элементов.

9. Изобразите с помощью квантовых ячеек строение атомов кислорода и германия. Сделайте вывод об их химических свойствах. Приведите формулы гидроксидов этих элементов в высшей степени окисления.

10. Выделите валентные орбитали атомов кремния и вана­дия. Сделайте вывод о химических свойствах этих атомов.

11. У какого из элементов As или Cl электроотрицательность выше? Почему? Сделайте вывод об их химических свойствах.

12. Составьте формулы водородных соединений азота и фосфора. В каком из этих соединений химическая связь более прочная? Какое из этих соединений и почему термически менее устойчиво?

13. Укажите тип химической связи в молекулах N₂, NaCl. Приведите схемы перекрывания их электронных облаков.

14. Укажите тип химической связи в молекулах NН₃, Н₂О. Приведите электронные модели их строения.

15. Какую валентность, обусловленную неспаренными элек­тронами, может проявлять свинец в нормальном и возбужден­ном состояниях? Сделайте вывод о химических свойствах со­единений Pb с разной степенью окисления.

16. Укажите тип кристаллической решетки в кристаллах Н₂О, CsF. Сделайте вывод о свойствах этих кристаллов.

17. Почему Н₂О – жидкость, а Н₂S – газ? Сравните их t _кип, t _пл.

18. Определите тип связи молекул NaI и CH₄. Сделайте вы­вод об их свойствах (прочность, реакционная способность, агре­гатное состояние).

19. У каких кристаллов: Н₂О, SiO₂, КСl, Li температура плавления наибольшая? Ответ обоснуйте.

20. Какой тип кристаллической решетки характерен для веществ с самой низкой температурой плавления? Ответ обос­нуйте. Почему кислород и сера, имея в наружном слое одина­ковое число электронов, проявляют разную валентность?

21. Проанализируйте валентные возможности атомов Be и Al в основном и возбужденном состояниях. Приведите формулы высших оксидов рассматриваемых элементов и предскажите их кислотно-основные свойства.

22. Укажите, какие из перечисленных молекул являются полярными, а какие неполярными: СО₂, Н₂О, SO₂, СН₄. Ответ мотивируйте.

23. Как изменяются химические свойства соединений мар­ганца и характер связей в них с увеличением степени окис­ления?