Федеральное агентство по образованию Архангельский государственный технический университет

Размер: px
Начинать показ со страницы:

Download "Федеральное агентство по образованию Архангельский государственный технический университет"

Транскрипт

1 Федеральное агентство по образованию Архангельский государственный технический университет ХИМИЯ Методические указания и контрольные задания для студентов-заочников инженерно-технических (нехимических) специальностей Архангельск

2 Рассмотрены и рекомендованы к изданию методической комиссией химико-технологического факультета Архангельского государственного технического университета г Составители: Н.Д.Бабикова, доц., канд.хим.наук; Л.А.Малютина, доц., канд.хим.наук; О.П.Орлова, ст. преп. Рецензент: Т.Б.Мошкова, доц., канд. с.-х. наук Н.Д.Бабикова, Малютина Л.А., Орлова О.П. Химия. Методические указания и контрольные задания. - Архангельск: РИО АГТУ с. Прил. ( с.) Подготовлены кафедрой общей и аналитической химии АГТУ. Приведены теоретические предпосылки, примеры расчетных задач, контрольные задания по общетеоретическому курсу. Предназначены для студентов-заочников инженерно-технических (нехимических) специальностей вузов. АГТУ

3 ОБЩИЕ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ Основной вид учебных занятий студентов заочников - самостоятельная работа над учебным материалом. По курсу химии она слагается из следующих элементов: изучение материала по учебникам и учебным пособиям; выполнение контрольных заданий; выполнение лабораторного практикума; индивидуальные консультации (очные и письменные); посещение лекций; сдача зачета по лабораторному практикуму; сдача экзамена по всему курсу. Работа с книгой. Изучать курс рекомендуется в следующем порядке: 1.Познакомьтесь с требованиями программы по данной теме. 2. Прочитайте весь материал в учебнике, относящийся к этой теме. При первом чтении не следует задерживаться на математических выводах, уравнениях реакций: необходимо лишь получить общее представление об излагаемых вопросах. 3. Перейдите к детальному изучению материала. Усвойте теоретические положения, математические зависимости и их выводы, уравнения реакций. Для этого надо иметь рабочую тетрадь, в которую необходимо заносить формулировки законов и основных понятий, значения незнакомых терминов, формулы и уравнения реакций. Контрольные задания. В процессе изучения курса химии студент должен выполнить две контрольные работы. К выполнению контрольной работы можно приступить только тогда, когда будет изучена определенная часть курса и тщательно разобраны решения примеров, приведенных перед задачами к соответствующим темам контрольных заданий. Решение задач и ответы на теоретические вопросы должны быть коротко, но четко обоснованы, за исключением тех случаев, когда по самому существу вопроса такая мотивировка не требуется, например, когда нужно составить электронную формулу, написать уравнение реакции. При решении задач нужно приводить весь ход решения и математические преобразования. Каждая контрольная работа должна быть аккуратно оформлена: для замечаний рецензента надо оставлять достаточно широкие поля; писать 3

4 четко и ясно; нр_мера_и_усл_овия_ззд РЛИ_ужзАны взалании. Работы должны быть датированы, подписаны студентом и представлены в университет на рецензирование. Если контрольная работа не зачтена, ее нужно выполнить второй раз в соответствии с указаниями рецензента и выслать на повторное рецензирование вместе с незачтенной работой. Иотрав_левия_сл_е^ ШШ^У^0.^Ш=^Ш.Л^ШЛШ9ШОКУЛ^'1^ Контрольная работа, выполненная не по своему варианту, и не в соответствии с правилами оформления (см. выше), преподавателем не рецензируется и не зачитывается. Каждый студент выполняет вариант контрольной работы, номер которой совпадает с двумя последними цифрами номера его студенческого билета (шифра). Например, если номер студенческого билета , то студент выполняет вариант 25 контрольной работы. Устные консультации проводятся во время очной сессии, а письменную консультацию можно получить в течение учебного года. Для этого надо обратиться на кафедру общей и аналитической химии. В письме неясный вопрос должен быть сформирован конкретно и точно. Лекции на заочном отделении, как правило, читаются в два приема: в начале учебного года (установочные) и в период лабораторно-экзаменационной сессии (обзорные). В это же время студенты выполняют лабораторные работы, проходят собеседование по выполненной контрольной работе, сдают зачет и экзамен. К экзамену допускаются студенты, которые выполнили и защитили контрольную работу, имеют рабочий журнал по лабораторному практикуму, подписанный преподавателем, зачет по практикуму. Студенты, сдающие экзамены, должны предъявлять экзаменатору зачетную контрольную работу. Содержание курса и объем требований, предъявляемых студенту при сдаче экзамена по химии, определяет Государственный образовательный стандарт. Обязательный минимум содержания дисциплины Химические системы: растворы, дисперсные системы, электрохимические системы, катализаторы и каталитические системы, полимеры и олигомеры; химическая термодинамика и кинетика: энергетика химических процессов, химическое и фазовое равновесие, скорость реакции и методы 4

5 ее регулирования; колебательные реакции; реакционная способность веществ: химия и периодическая система элементов, кислотно-основные и окислительно-восстановительные свойства веществ; химическая связь; комплементарность; химическая идентификация; качественный и количественный анализ, аналитический сигнал, химический, физико-химический и физический анализ. Основные химические понятия и законы. Атомно-молекулярная теория. Стехиометрические законы. Химический эквивалент. Современная номенклатура неорганических веществ. Строение атомов. Основные сведения о строении атомов. Квантовая теория строения атомов. Квантовые числа и их физический смысл. Атомные орбитали. Порядок заполнения электронных уровней. Принцип Паули, правило Хунда, принцип наименьшей энергии. Электронные формулы атомов элементов. Периодический закон Д.И.Менделеева. Периодическая система. Периодический закон как основа неорганической химии. Структура периодической системы. Периодическая система и ее связь со строением атомов. Периодическое изменение свойств элементов. Радиусы атомов и ионов. Энергия ионизации и энергия сродства к электрону. Электроотрицательность. Окислительно-восстановительные свойства элементов и периодическая система. Химическая связь и строение молекул. Химическая связь и валентность элементов. Методы валентных связей и молекулярных орбиталей. Основные виды химической связи. Обменный и донорно-акцепторный механизм образования ковалентной связи. Комплексообразование. Гибридизация атомных орбиталей, пространственное строение молекул. Полярность связи. Ионная связь. Межмолекулярные взаимодействия. Водородная связь. Влияние водородной связи на свойства вещества. Химическая термодинамика. Энергетика химических процессов. Элементы химической термодинамики. Внутренняя энергия и энтальпия. Энергетические эффекты химических реакций. Закон Гесса и следствия из него. Термохимические расчеты. Энтропия и ее изменение при химических процессах и фазовых переходах. Энергия Гиббса и ее изменение при химических процессах. Направленность химических процессов. Кинетика химических процессов и химическое равновесие. Гомогенные и гетерогенные системы. Скорость химических реакций в гомогенных и гетерогенных системах. Зависимость скорости реакции от природы реагирующих веществ, концентрации, температуры. Энергия активации. По- 5

6 нятие о катализе. Механизм гомогенного и гетерогенного катализа. Колебательные реакции. Ферментативный катализ. Фотосинтез. Фотолиз в растениях. Понятие о микрогетерогенном катализе. Фотохимические реакции. Цепные реакции. Необратимые и обратимые процессы. Химическое равновесие. Константы равновесия в гомогенных и гетерогенных системах. Смещение химического равновесия. Принцип Ле - Шателье. Влияние температуры, давления и концентрации реагентов на смещение химического равновесия. Вода. Физические и химические свойства воды. Строение молекулы воды. Особенности воды как растворителя. Диаграмма состояния воды. Фазовые переходы и равновесие. Правило фаз. Жесткость воды. Методы умягчения. Основы водоподготовки. Дисперсные системы. Растворы. Общее понятие о дисперсных системах. Классификация дисперсных систем. Гомогенные и гетерогенные дисперсные системы. Растворы как многокомпонентные дисперсные системы. Физико-химическая теория растворов. Растворимость. Изменение энтальпии и энтропии при растворении. Способы выражения концентрации растворов. Свойства растворов неэлектролитов. Осмотическое давление. Давление насыщенного пара над раствором. Закон Рауля. Кипение и кристаллизация растворов. Растворы электролитов. Теория электролитической диссоциации. Степень диссоциации. Сильные и слабые электролиты. Константа диссоциации слабых электролитов. Реакции в растворах электролитов. Смещение ионных равновесий. Произведение растворимости, условие осаждения и растворения малорастворимого электролита. Ионное произведение воды. Водородный показатель. Индикаторы. Буферные растворы. Гидролиз содей. Химическая идентификация. Качественный и количественный анализ, аналитический сигнал, химический, физико-химический и физический анализ. Окислительно-восстановительные процессы. Понятие о степени окисления. Окислительные и восстановительные свойства простых веществ и химических соединений. Окислительно-восстановительные реакции. Составление уравнений. Метод электронного баланса. Электрохимические процессы и системы. Механизм возникновения электродных потенциалов на границе электрод-раствор. Электродные потенциалы. Уравнение Нернста. Водородный электрод. Ряд стандартных электродных потенциалов. Гальванические элементы. Концентрационные 6

7 элементы. Топливные элементы. Аккумуляторы. Электролиз. Сущность процессов электролиза. Электролиз расплавов и растворов. Электролиз с нерастворимым и растворимым анодом. Законы Фарадея. Практическое применение электролиза. Общие свойства металлов. Физические свойства металлов в связи с их внутренним строением. Металлическая связь. Нахождение в природе. Основные методы получения металлов. Химические свойства металлов. Коррозия металлов. Основные виды коррозии. Классификация коррозионных процессов. Анодные и катодные процессы, протекающие при электрохимической коррозии металлов. Методы защиты металлов от коррозии. Комплексные соединения. Структура комплексных соединений. Атомы и ионы как комплексообразователи. Различные типы лигандов. Соединения комплексных анионов, катионов, нейтральные комплексы. Устойчивость комплексных соединений. Основные свойства элементов и их соединений, s-, р-, d- элементы. Их электронное строение, общая характеристика, нахождение в природе, способы получения, свойства, соединения, применение. Влияние химических соединений на окружающую среду. Органические соединения. Строение и свойства органических соединений. Изомерия. Особенности свойств органических соединений. Классификация органических соединений. Полимеры, олигомеры, методы получения, зависимость свойств от их строения. Специальные вопросы химии Для специальностей «Автомобили и автомобильное хозяйство», «Машины и оборудование лесного комплекса» Химические свойства материалов, применяемых в машиностроении. Легкие конструкционные материалы (магний, бериллий, алюминий, титан). Тяжелые конструкционные материалы (ванадий, хром, марганец, железо, медь и сплавы на их основе). Органические соединения. Углеводороды и их производные. Нефть, химический состав, переработка. Продукты переработки, состав, свойства. Моторное, дизельное топливо и смазочные материалы. Смазывающеохлаждающие жидкости. Полимерные материалы. Конструкционные полимерные материалы. Полимерные покрытия и клеи. Неорганические полимеры. 7

8 Для специальности «Лесное хозяйство» Химия элементов. Общая характеристика элементов I группы. Комплексные соединения меди. Медь как микроэлемент. Общая характеристика элементов II группы. Физиологическая роль ионов магния, кальция. Цинк как микроэлемент. Общая характеристика элементов III группы. Микроудобрения на основе бора. Алюминий и его соединения. Алюмосиликаты. Глины. Применение солей алюминия при очистке воды. Роль катиона алюминия в почве. Обзор свойств элементов V группы. Азот. Проблема связывания азота и пути ее решения. Минеральные удобрения азота. Фосфор. Фосфаты. Фосфорные минеральные удобрения. Обзор свойств элементов VI группы. Кислород. Значение кислорода для дыхания растений. Понятие об аэрации почв и ее значение для растениеводства. Сера. Сероводород. Сульфиды. Предмет аналитической химии. Задачи качественного анализа. Аналитические реакции. Специфичность и чувствительность реакций. Дробный анализ. Систематический анализ. Групповой реагент. Макро-, микрои полумикроанализ. Изучение качественных реакций катионов и анионов. Методы количественного анализа. Сущность и техника гравиметрического (весового) анализа. Сущность объемного анализа. Титрованные растворы. Методы нейтрализации. Рабочие титрованные растворы. Индикаторы метода нейтрализации. Оксредметрия. Перманганатометрия. Теоретические представления в органической химии. Классификация органических соединений. Изомерия. Номенклатура. Функциональные (характеристические) группы. Способы получения органических соединений и их реакционная способность. Углеводороды. Терпены. Смоляные кислоты. Живица. Скипидар. Канифоль. Их химический состав, применение. Карбоновые кислоты: предельные, непредельные, оксикислоты. Их свойства и биологическая роль. Жиры. Синтез жиров в растительном организме. Углеводы. Их строение и свойства. Аминокислоты. Белки. Нуклеиновые кислоты и их биологическая роль. Для специальностей «Электроснабжение», «Энергообеспечение» Химия конструкционных и электротехнических материалов. Физикохимическое строение материалов. Полупроводниковые материалы. Полимерные материалы в энергетике и электротехнике. Полимерные конструкционные материалы. Полимерные диэлектрики. Органические полупроводники. 8

9 Химия топлива. Состав и свойства органического топлива. Теплота сгорания и теплотворная способность топлива. Твердое топливо и продукты его переработки, жидкое и газообразное топливо. Продукты сгорания топлива и способы их обезвреживания. Электрохимические процессы в энергетике. Химические источники тока. Электрохимические генераторы. Электрохимические преобразователи. Для специальности «Промышленное и гражданское строительство» Химия конструкционных металлов. Алюминий, железо и сплавы на их основе. Применение в строительстве. Химия соединений кремния. Алюмосиликаты. Силикаты, их гидролиз и гидратация. Растворимое стекло, свойства, процессы твердения. Стекло и стекломатериалы. Ситаллы. Фторосиликаты и их применение. Глины, образование, химический состав. Основы химии вяжущих веществ. Воздушные и гидравлические вяжущие вещества. Известковые, магнезиальные, гипсовые вяжущие. Получение, особенности свойств. Физико-химическая природа процессов схватывания и твердения. Портландцемент. Состав цементного клинкера и взаимодействие его с водой. Процессы схватывания и твердения. Основные составляющие цементного камня. Коррозия бетона и методы борьбы с ней. Взаимодействие составных частей цементного камня с водой. Углекислотная, магнезиальная, сульфатная коррозия. Методы защиты бетона от коррозии. Органические полимеры. Пластические массы. Полимерные покрытия и клеи. Кремнийорганические полимеры, полимербетоны. Стойкость и старение различных полимерных материалов в условиях длительной эксплуатации. ЛИТЕРАТУРА Основная 1.Глинка И.Л. Общая химия. - М.: Интеграл - Пресс, с. 2. Артеменко А.И. Органическая химия. - М.: Высш. шк., с. 3. Нечаев А.П. Органическая химия. -М.: Высш. шк., с. 4. Цитович И.К. Курс аналитической химии. - М.: Высш. шк., с. 9

10 Дополнительная 1. Коровин Н.В. Общая химия. - М.: Высш. шк., с. 2. Гольбрайх З.Е., Маслов Е.И. Сборник задач и упражнений по химии. -М.: Астрель, с. 3. Н. Л.Глинка. Задачи и упражнения по общей химии. Под ред. В.А.Рабиновича и Х.М.Рубиной. - М.: Интеграл - Пресс, с. КОНТРОЛЬНОЕ ЗАДАНИЕ 1 Моль. Эквиваленты и молярные массы эквивалентов простых и сложных веществ Закон эквивалентов Пример 1. Выразите в молях 6, молекул азота. Определите объем, который займет это количество молей молекул азота при нормальных условиях (н. у.). Рассчитайте абсолютные массы атома и молекулы азота. Решение. Моль - это количество простого или сложного вещества, содержащее такое число структурных частиц-атомов, молекул, ионов, которое равно числу атомов в 12 г изотопа углерода 12 С и составляет 6, (постоянная Авогадро). Отсюда, 1 моль молекул азота содержит 6, молекул. Следовательно, 6, молекул составит 6, / 6, = 0,01 моль. Из закона Авогадро вытекает, что 1 моль любого газа при н.у. занимает объем 22,4 л (молярный объем). Следовательно, 0,01 моль молекул азота займет 0,224 л. Молярная масса атома азота (N) равна 14 г/моль, молярная масса молекулы (N 2 ) равна 28 г/моль. Поскольку число молекул в 1 моле любого вещества равно постоянной Авогадро, то абсолютная масса атома азота равна = 2, г, абсолютная масса молекулы: = 4, г. 6, , Пример 2. Вычислите молярную массу эквивалента металла М э М е, если его оксид содержит 20,12 % кислорода. Чему равна молярная масса атома металла, если его валентность равна двум. 10

11 Решение. Химическим эквивалентом называется реальная или условная частица вещества, которая может замещать, присоединять, высвобождать или быть каким-либо другим образом эквивалентна одному иону водорода в кислотно-основных или ионообменных реакциях или одному электрону в окислительно-восстановительных реакциях. Один моль эквивалентов содержит столько эквивалентов, сколько атомов содержится в 0,012 кг углерода-12. Масса моля эквивалентов называется молярной массой эквивалента и выражается в граммах на моль (г/моль). Молярную массу эквивалента элемента можно рассчитать как отношение молярной массы атома элемента к его валентности. Молярная масса эквивалента водорода М Э (Н) = 1 г/моль. Молярная масса эквивалента кислорода М Э (0) = 8 г/моль. В соответствии с законом эквивалентов массы взаимодействующих веществ прямо пропорциональны их молярным массам эквивалентов: m(l)_ M 3W т(2) М э (2)' Примем массу оксида равной 1 ООг, тогда по условию задачи масса металла равна ,12 = 79,88 г. В соответствии с законом эквивален- 79,88 Мэ(Ме), ^ 79,88-8 тов: - = - -. Следовательно: Мэ(Ме) = = 31,77г/моль. 20, ,12 Молярная масса атома элемента равна произведению молярной массы эквивалента элемента на его валентность. Отсюда молярная масса атома металла равна: 31, 77 2 = 63,54 г/моль. Пример 3. На восстановление 7,09 г оксида двухвалентного металла требуется 2,24 л водорода (н.у.). Вычислите молярную массу эквивалентов оксида и металла. Решение. В том случае, если одно из реагирующих веществ находится в газообразном состоянии, массу и молярную массу эквивалента вещества можно заменить объемом и молярным объемом эквивалента V 3. Закон г тмео МэГМеО) эквивалентов будет выражаться соотношением: = VH 2 Уэ(Н 2 ) Молярная масса водорода равна 2 г/моль, молярный объем его при н.у. - 22,4 л. Молярная масса эквивалента водорода М э (н) = 1 г/моль, следовательно, молярный объем эквивалента водорода V 3 (H 2 ) = 11,2 Л. т-г 7,09 Мэ(МеО) По закону эквивалентов: = -, отсюда: 2,24 11,2 11

12 Мэ(МеО) = - = 35,45 г/моль. 2,24 Молярная масса эквивалента оксидов равна: М э (МеО) = М э (Ме) + М э (0). Тогда М э (Ме) = 35,45-8 = 27,45 г/моль. Пример 4. Какая масса металла, молярная масса эквивалента которого 12,16 г/моль, взаимодействует с 310 см 3 кислорода (н.у.). Решение: Так как молярная масса 0 2 (32 г/моль) при н.у. занимает объем 22,4 л, то молярная масса эквивалента кислорода (8 г/моль) займет объем равный: 32 г 0 2 (н.у.) занимают объем 22,4 л 8 г 0 2 (н.у.) занимают объем V 3 <р г ) з Отсюда: V 3 (o 2 )= = 5,6 л = 5600 см. По закону эквивалентов: тме _ Мэ(Ме) Vo 2 V 3 (0 2 ) ,16 п ^ отсюда: тме = = 0,673 г ЗАДАНИЯ 1.Молярная масса эквивалента трехвалентного металла равна 9 г/моль. Вычислите молярную массу атома металла, молярную массу его оксида и процентное содержание кислорода в оксиде. Какой это металл? 2.Оксид трехвалентного элемента содержит 31,58% кислорода. Используя закон эквивалентов, вычислите молярную массу эквивалента элемента, молярную массу атома этого элемента. Какой это элемент? З.Один оксид марганца содержит 22,56% кислорода, а другой 50,50%. Используя закон эквивалентов, вычислите молярную массу эквивалента и валентность марганца в этих оксидах. Составьте формулы оксидов Выразите в молях: а) 6,02 10 молекул С 2 Н 6 ; б) 1,80-10 атомов азота; в) 3, веществ. молекул NH 3. Чему равны молярные массы указанных 5.В 2,48 г оксида одновалентного металла содержится 1,84 г металла. Используя закон эквивалентов, вычислите молярные массы эквивалентов металла и его оксида. Чему равны молярные массы указанных веществ? 12

13 6.Вещество содержит 38,0% серы и мышьяк. Молярная масса эквивалента серы 16,0 г/моль. Вычислите молярную массу эквивалента мышьяка и его валентность. Составьте формулу данного сульфида. 7. Исходя из молярной массы углерода и воды, определите абсолютную массу атома углерода и молекулы воды. 8. При окислении 16,74 г двухвалентного металла образовалось 21,54 г оксида. Используя закон эквивалентов, вычислите молярные массы эквивалентов металла и его оксида. Чему равна молярная масса металла. Какой это металл? 9. При взаимодействии 3,24 г трехвалентного металла с кислотой выделяется 4,03 л водорода (н.у.). Вычислите молярную массу эквивалента металла и его молярную массу. Какой это металл? 10. Какой объем при н.у. занимает молярная масса эквивалента кислорода? Вычислите молярную массу двухвалентного металла, если на окисление 8,34 г этого металла пошло 0,68 л кислорода (н.у.). Какой это металл? 11.3,04 г некоторого металла вытесняют 0,252 г водорода, 26,965 г серебра и 15,885 г меди из соединений этих элементов. Вычислите молярные массы эквивалентов металла, серебра и меди. 12. На сжигание 0,5г металла требуется 230мл кислорода, измеренного при н.у. Используя закон эквивалентов, вычислите молярную массу эквивалента металла. Определите, какой это металл, если валентность его равна При растворении 1,11 г металла в кислоте выделилось 382,6 мл водорода, измеренного при н.у. Вычислите молярную массу эквивалента металла. 14. При восстановлении 1,305 г оксида марганца получено 0,825 г марганца. Определите молярные массы эквивалентов марганца и его оксида. Рассчитайте валентность марганца и составьте формулу его оксида. 15. На восстановление 15,91 г оксида металла требуется 4,48 л водорода, измеренного при н.у. Вычислите молярные массы эквивалентов металла и его оксида. 16.В водородном соединении элемента содержится 8,8% водорода. Найдите молярную массу эквивалента элемента, образующего этот гидрид. 17.Один оксид хрома содержит 52% металла, а другой 68,42%. Вычислите молярные массы эквивалентов хрома и его валентность в этих оксидах. Составьте формулы оксидов. 18.На образование 43,239 г гидрида щелочного металла требуется 13

14 5,6 л водорода, измеренного при н.у. Вычислите молярные массы эквивалентов металла и его гидрида. Какой это металл? 19. На полное сгорание 0,3 г некоторого элемента расходуется 480 мл кислорода, измеренного при н.у., а при неполном сгорании того же количества элемента требуется в два раза меньше кислорода. Вычислите молярные массы эквивалентов элемента в каждом из оксидов. 20. При восстановлении водородом 10,17 г оксида двухвалентного металла образовалось 2,25 г воды, молярная масса эквивалента которой 9,0 г/моль. Используя закон эквивалентов, вычислите молярные массы эквивалентов металла и его оксида. Чему равна молярная масса металла? Строение атома Атом - наименьшая частица химического элемента, сохраняющая все его химические свойства. Атом состоит из положительно заряженного ядра и отрицательно заряженных электронов. Движение электрона в атоме носит вероятностно-волновой характер. Пример 1. Что такое квантовые числа? Какие значения они могут принимать? Решение. Околоядерное пространство, в котором с наибольшей вероятностью (90-95%) находится электрон, называется атомной орбиталью. Атомная орбиталь характеризуется квантовыми числами (п, /, т). п - главное квантовое число, характеризует общую энергию электрона - энергетический уровень и размер орбитали. Принимает значения целых чисел от 1 до со. Чем больше п, тем больше энергия электрона и размер орбитали. / - орбитальное квантовое число, характеризует энергию электронов на подуровнях данного уровня (энергетический подуровень) и форму орбитали. Принимает все целочисленные значения от 0 до (п - 1). Например, при п = 4, орбитальное квантовое число принимает значения 0, 1, 2, 3. Чем больше орбитальное квантовое число / при данном п, тем больше энергия электрона на подуровне. Число подуровней в каждом энергетическом уровне равно значению его главного квантового числа (табл. 1). Обычно подуровни обозначаются буквами: / обозначение подуровня s р d f 14

15 Атомные орбитали, для которых / = 0, 1, 2, 3, соответственно называются s-, р-, d-, f-орбиталями, а электроны, занимающие эти орбитали, называются s-, р -, d -, f-электронами. m - магнитное квантовое число, характеризует магнитный момент количества движения и пространственную ориентацию атомных орбиталей. Принимает целочисленные значения от - / до + /, включая 0. Каждому значению m при данном / соответствует определенная ориентация орбитали в пространстве: так, для s-орбитали (/ = 0) возможно одно значение m (m = 0) и одно положение в пространстве; для р-орбиталей (/ = 1) возможно три значения m (-1, 0, +1) и три ориентации по координатным осям (x,y,z); d-орбиталям соответствует пять, а f-орбиталям семь различных ориентации в пространстве. Число возможных значений магнитного квантового числа при заданном / равно (21 +1) и определяет количество орбиталей в подуровне. Следовательно, s - подуровень состоит из одной орбитали, р - из трех, d - из пяти, f - из семи орбиталей. Графическое изображение орбиталей в подуровнях s, р, d 1=3 1=2 1= f Р электрона в атоме описывает также спиновое квантовое число Состояние m s, которое характеризует собственный момент количества движения электрона (вращение вокруг своей оси - спин электрона) и принимает два значения+1/2 или-1/2 (m s = +1/2), обозначаемых в электронно-графических формулах стрелкой Тили NI. Распределение электронов в многоэлектронных атомах основано на трех положениях: принципе Паули, принципе наименьшей энергии и правиле Хунда. В атоме не может быть двух электронов, имеющих одинаковый набор всех четырех квантовых чисел (принцип Паули), поэтому на атомной орбитали может находиться не более двух электронов, отличающихся своими спинами А (m s = +1/2). В связи с этим на подуровне может на- ходиться максимально 2(2/+ 1) электронов, а на уровне 2п электронов. В таблице 1 приведены значения и обозначения квантовых чисел, а также число электронов на соответствующем уровне и подуровне. 15

16 Таблица 1. Максимальное число электронов на атомных энергетических уровнях и подуровнях. Возможные значения Энергетический Энергетический подумагнитного квантового числа m Число орбитауровень ровень лей в подуровне Максимальное число электронов На подуровне На уровне 2п К(п=1) s (/=0) ls z s (/=0) о 2 L(п=2) р(м) -1;0; s s (/=0) р Q 6 2 р(м) -1;0; s М(п=3) d (h2) -2;-1;0;+1; Зр 6 N(п=4) s (/=0) р(м) d (1=2) {(1=3) 0-1;0;+1-2;-1;0;+1;+2-3; -2; -1; 0; +1; +2; d 10 4s z 4р d 10 4f 14 Пример 2. Составьте электронные и электронно-графические формулы атомов элементов с порядковыми номерами 4, 16, 22. К какому электронному семейству относится каждый из этих элементов. Какие электроны являются валентными? Постоянную или переменную валентность имеют эти элементы? Решение. Электронные формулы изображают распределение электронов в атоме по энергетическим уровням и подуровням. При записи электронной формулы вначале ставится номер уровня, затем буквенное обозначение подуровня, в виде степени указывается число электронов, имеющихся на данном подуровне. Число электронов в атоме элемента равно его порядковому номеру в периодической системе элементов Д.И.Менделеева. Число уровней, на которых располагаются электроны данного элемента, соответствует номеру периода. Последовательность размещения электронов по уровням и подуровням атома должна соответствовать наименьшей энергии электрона и атома в целом. В этом случае устойчивость электронной системы будет максимальной и связь электронов с ядром - наиболее прочной. Увеличение энергии и соответственно заполнение энергетических уровней и подуровней происходит в порядке возрастания суммы значений квантовых чисел (п + /), а при равной сумме значений (п + /) сначала заполняется подуро- 16

17 вень с меньшим значением п (правило Клечковского), что соответствует для многоэлектронного атома следующей последовательности: Is -^2s >2р -^3s -»3p-»4s -^3d ->4p -^5s ->4d -нор >6s -> - (Sd 1 ) ->4f ->5d ->6p ->7s -M^d 1 ) ->5f ->6d->7p Элемент с порядковым номером 4 - бериллий, расположен во втором периоде, следовательно, 4 электрона расположены на двух энергетических 2 2 уровнях. Электронная формула атома бериллия 4Ве 1 s 2 s. Элемент с порядковым номером 16 - сера, расположен в третьем периоде, следовательно, 16 электронов расположены на трех энергетических уровнях. Электронная формула атома серы 16S ls 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 4. Элемент с порядковым номером 22 - титан, расположен в четвертом периоде, следовательно, 22 электрона расположены на четырех энергетических уровнях. Заполнение электронами энергетических подуровней в атоме титана в соответствии с принципом наименьшей энергии: Ti Is 2s 2р 3s Зр 4s 3d. После Зр-подуровня заполняется 4s подуровень (п +/ = 4+0 = 4), затем 3d подуровень (п +/ = 3+2 = 5). При составлении электронной формулы возможна такая запись: сначала последовательно записать все состояния электронов с меньшим значением п, (в атоме титана с п = 3), а затем уже переходить к состояниям с более высоким значением п (в атоме титана п=4). Электронная формула атома титана 2 2Ti ls 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 2 4s 2. Электронно-графические формулы отражают распределение электронов по атомным орбиталям (квантовым ячейкам), изображаемых в виде клеточки А или черты -, в которых один неспаренный электрон обозна- А чается или (-^-), а два спаренных электрона (электронная пара) Ч 1 (или 4^). Распределение электронов по орбиталям на подуровне подчиняется правилу Хунда: электроны заполняют максимальное число свободных орбиталей, чтобы число неспаренных электронов было наибольшим, т.е. сначала по одному с одинаковыми спинами, а затем по второму электрону с противоположными спинами. Электронно-графические формулы атомов бериллия, серы и титана: Р ibe п=2 п=1 \ V А 17

18 d n=3 i 6 S n=2 n=l j \ 4/ J \ 4/ i \ A A A A A A Y Y Y 22 Ti n = 4 n = 3 n = 2 A Y A Y A Y A Y A Y A Y л Y л Y Y A A n 1 A В зависимости от того, на какой энергетический подуровень в атоме поступает последний электрон, элементы делятся на s-, р-, d-, f- элементы (электронные семейства). При этом s-элементы составляют главные подгруппы I-II групп периодической системы - металлы, а также Н и Не; р-элементы - металлы и неметаллы, составляют главные подгруппы III - VIII групп; d-элементы - металлы составляют побочные подгруппы I -VIII групп; к f-элементам относятся лантаноиды и актиноиды (металлы). Бериллий находится во второй группе, главной подгруппе, последний электрон занимает s - подуровень. Бериллий - s - элемент. Сера находится в четвертой группе, главной подгруппе, последний электрон занимает р-подуровень. Сера - р-элемент. Титан находится в четвертой группе, побочной подгруппе, последний электрон в соответствии с правилом Клечковского занимает d-подуровень. Титан - d-элемент. Номер группы указывает максимальное число валентных электронов, которые могут участвовать в образовании химических связей. Валентность элемента определяется числом неспаренных электронов в основном (нормальном) и возбужденном состоянии атома. Основное состоя- 18

19 ние атома (состояние с минимальной энергией) характеризует электронная конфигурация атома, соответствующая положению элемента в периодической системе. Возбужденное состояние - это более высокое энергетическое состояние атома с иным распределением электронов в пределах валентного уровня. Источником энергии возбуждения может быть энергия тепла, света, энергия, выделяющая при образовании новых веществ в процессе химической реакции. Для s- и р-элементов валентными могут быть электроны внешнего энергетического уровня; для d-элементов - электроны внешнего уровня и неспаренные d-электроны пред внешнего уровня. Бериллий - s - элемент. Валентными являются s - электроны внешнего уровня: 2s 2. Сера - р-элемент. Валентными электронами являются s и р электроны внешнего уровня: 3s 2 3p Титан - d-элемент. Валентные электроны: 3d z 4s z. В основном состоянии у атома бериллия нет неспаренных электронов, валентность его равна нулю (В=0). Однако у бериллия имеется три свободных орбитали 2р - подуровня. При возбуждении атома происходит распаривание электронов внешнего уровня и один из 2s - электронов переходит на свободную 2р орбиталь. Число неспаренных электронов становится равным двум. Бериллий в соединениях проявляет постоянную валентность равную 2. п \ Основное состояние 4Ве... 2s 2 s Р Возбужденное состояние S J \ к 4Ве* Р ^s^p 1 В основном состоянии атом серы содержит два неспаренных электрона и ее валентность равна двум. Однако у серы есть пять свободных орбиталей 3d - подуровня, за счет этого число неспаренных электронов, а, следовательно, и валентность может увеличиваться. При возбуждении атома спаренные электроны внешнего уровня могут распариваться и переходить на свободные орбитали другого подуровня в пределах того же (валентного) уровня. При возбуждении атома серы происходит переход Зр - электрона (первое возбужденное состояние S*), затем 3s - электрона на свободные d-орбитали (второе возбужденное состояние S ). Число неспа- 19

20 ренных электронов становится равным соответственно 4 и 6. Сера проявляет переменную валентность равную 2, 4, 6. Основное состояние 16S...3s 2 3p 4 Возбужденное состояние 16S*...3s 2 3p 3 3cT А А Р А А А Р А А А 16 L Зэ^ЗсГ 2 В основном состоянии атом титана содержит 2 неспаренных электрона и его валентность равна двум. При возбуждении спаренные 4s - электроны внешнего уровня распариваются и один 4s - электрон переходит на 4р - подуровень, число неспаренных электронов становится равным четырем. Титан проявляет переменную валентность равную 2 и 4. Основное состояние 2 2Ti...3s 2 3p 6 3d 2 4s 2 Возбужденное состояние А 2 2Ti*... 3s 2 3p 6 3d 2 4s 1 4p 1 Р d п = 4 А п = 4 А А п = 3 А А А А А А V А V п = 3 Р А А А А А Пример 3. Охарактеризуйте с помощью квантовых чисел п, /, m, m s валентные электроны атома марганца. Решение. Электронная формула атома марганца: Mn ls^2s z 2p 3s z 3p 3d 3 4s z. Марганец - d элемент, валентными электронами являются s-электроны внешнего и неспаренные d-электроны предвнешнего уровней. Электронная и электронно-графическая формулы валентных электронов атома марганца в основном состоянии: 20

21 25 Mn 3d 5 4s 2 n=4 n=3 A A A A A A N а) валентные d электроны (3d ) находятся на третьем энергетическом уровне, что соответствует значению главного квантового числа, т.е. п=3. Буквенное обозначение подуровня d соответствует значению орбитального квантового числа равного двум, т.е. 1=2. При 1=2 магнитное квантовое число для пяти электронов занимающих d орбиталь принимает значения -2,-1, О, +1, +2. Так как каждый d - электрон расположен в отдельной квантовой ячейке и спины у всех электронов одинаковы (Т), то значения спинового квантового числа для всех электронов одинаково и равно m s = +1/2 d n=3 А А А А А 1=2 m = -2 m = -l m=0 m=+l m=+2 m s =+l/2 m s =+l/2 m s =+l/2 m,=+l/2 m,=+l/2 б) валентные s электроны (4 s ) находятся на четвертом энергетическом уровне, что соответствует значению главного квантового числа, т.е. п=4. Буквенное обозначение подуровня s соответствует значению орбитального квантового числа, равного нулю, т.е. /=0. При 1=0 магнитное квантовое число для обоих электронов, заполняющих s орбиталь, равно нулю, т.е. т=0. Значение спинового квантового числа различны (m s =+l/2, -1/2), так как электроны на s орбитали имеют различные спины (TNI). s п=4 ГА 1=0, m=0, m s =+l/2, m s = -1/2 ЗАДАНИЯ 21. Напишите электронные и электронно-графические формулы атомов элементов с порядковыми номерами 5, 20, 43. Укажите период, группу, подгруппу, в которых находятся элементы. К какому электронному семейству относится каждый из них? Какие электроны являются валентными? 22. Напишите электронные и электронно-графические формулы атомов фосфора, ванадия, стронция. В каком периоде, группе, подгруппе на- 21

22 ходятся элементы? К какому электронному семейству относится каждый из этих элементов? Какие электроны являются валентными? 23. Какие энергетические уровни не имеют: а) р-, б) d-, в) f- подуровней? Возможно ли отсутствие s-подуровня? Приведите по одному примеру р -, d -, f - элементов. Составьте электронные и электронно-графические формулы атомов этих элементов. В каком периоде, группе, подгруппе они находятся? 24. Напишите электронные и электронно-графические формулы атомов калия, марганца, селена в основном и возбужденном состоянии. Укажите период, группу, подгруппу в которых находятся элементы. К какому электронному семейству относится каждый из них? Какие электроны являются валентными? Какой подуровень в атоме селена заполняется раньше: а) 3d или 4s; б) 3d или 4р. Объясните на основании правил Клечковского. 25. Напишите электронные и электронно-графические формулы атомов элементов с порядковыми номерами: 12, 14, 23. В каком периоде, группе, подгруппе находятся эти элементы? К какому электронному семейству они относятся? Укажите значения квантовых чисел пи/ для валентных электронов атомов данных элементов. 26. Напишите электронные и электронно-графические формулы атомов элементов с порядковыми номерами 17, 19, 29 в основном и возбужденном состояниях. В каком периоде, группе, подгруппе они находятся? К какому электронному семейству относится каждый из этих элементов? Какие электроны являются валентными? 27. Напишите электронные и электронно-графические формулы атомов натрия, селена и фтора. В каком периоде, группе, подгруппе находятся эти элементы? К какому электронному семейству относится каждый из них? Какие электроны являются валентными. Объясните, почему селен проявляет переменную валентность, а фтор - постоянную. 28. Напишите электронные и электронно-графические формулы атомов магния, хлора и ванадия. В каком периоде, группе, подгруппе находится каждый из этих элементов? К какому электронному семейству они относятся? Какие электроны являются валентными? Объясните, почему хлор проявляет переменную, а магний - постоянную валентность. 29. Напишите электронные и электронно-графические формулы атомов хрома, селена, рубидия. В каком периоде, группе, подгруппе находится каждый из этих элементов? К какому электронному семейству они относятся? Какие электроны являются валентными? Сформулируйте правило 22

23 Хунда и, пользуясь этим правилом, распределите электроны по энергетическим ячейкам, соответствующим низшему энергетическому состоянию атомов. 30. Напишите электронные и электронно-графические формулы атомов элементов с порядковыми номерами 11, 15 и 40 в основном и возбужденном состояниях. В каком периоде, группе, подгруппе находится каждый из этих элементов? К какому электронному семейству относится каждый из этих элементов? Какие электроны являются валентными? Охарактеризуйте квантовыми числами валентные электроны фосфора. 31. Напишите электронные и электронно-графические формулы атомов технеция, хлора, фтора в основном и возбужденном состояниях. В каком периоде, группе, подгруппе находится каждый из этих элементов? К какому электронному семейству они относятся? Какие электроны являются валентными? Объясните, почему у элементов одной группы - хлора и фтора разные валентные возможности. 32. Напишите электронные и электронно-графические формулы атомов элементов с порядковыми номерами 12, 26, 35 в основном и возбужденном состоянии. В каком периоде, группе, подгруппе находится каждый из этих элементов? К какому электронному семейству они относятся? Какие электроны являются валентными? Какой подуровень в атоме брома заполняется раньше: а) 3d или 4s; б) 3d или 4р? Объясните на основании правил Клечковского. 33. Какие четыре квантовых числа определяют состояние электрона в атоме? Дайте характеристику этих квантовых чисел. Какие значения может принимать каждое из них? Напишите электронную и электроннографическую формулу атома мышьяка и охарактеризуйте квантовыми числами его валентные электроны. В каком периоде, группе, подгруппе находится мышьяк, к какому электронному семейству он относится? 34. Сколько и какие значения может принимать магнитное квантовое число m при орбитальном квантовом числе: а) / = 0; б) / =1; в) / =2; г) / =3? Какие элементы в периодической системе носят название s-, р-, d-, f- элементов? Приведите примеры этих элементов и напишите их электронные и электронно-графические формулы. Укажите период, группу, подгруппу, в которых находятся эти элементы. 35. Какой элемент имеет в атоме три электрона, для каждого из которых п=3, /=1? Чему равно для них значение магнитного квантового числа? Должны ли они иметь антипараллельные спины? Напишите электронную и электронно-графическую формулу атома этого элемента. В каком перио- 23

24 де, группе, подгруппе находится этот элемент? К какому электронному семейству он относится? Какие электроны являются валентными? 36. На основании правил Клечковского объясните, какие орбитали заполняются раньше: a) 4s или 3d; б) 5s или 4d? Напишите электронные и электронно-графические формулы атомов элементов с порядковыми номерами 34 и 46, учитывая, что последний, находясь в пятом периоде, на пятом энергетическом уровне не содержит ни одного электрона. Укажите период, группу, подгруппу в которых находится каждый из этих элементов. К какому электронному семейству они относятся? 37. Напишите электронные и электронно-графические формулы атомов элементов с порядковыми номерами 24, 33, 37 в основном и возбужденном состояниях. Укажите, к какому электронному семейству относится каждый из этих элементов. Какие электроны являются валентными? 38. Дайте формулировку принципа Паули и правила Хунда. Пользуясь правилом Хунда, распределите электроны по энергетическим ячейкам, соответствующим низшему энергетическому состоянию, для атомов элементов с порядковыми номерами 14, 23, 37. К какому электронному семейству относится каждый из этих элементов? Какие электроны являются валентными? 39.В чем заключается принцип Паули? Может ли быть на каком нибудь подуровне атома р - или d -электронов? Почему? Напишите электронные электронно-графические формулы атомов элементов с порядковыми номерами 34 и 40. К какому электронному семейству относится каждый из этих элементов? Какие электроны являются валентными? 40.Напишите электронные и электронно-графические формулы атомов элементов с порядковыми номерами 7,32,42. К какому электронному семейству относится каждый из этих элементов? Какие электроны являются валентными? Охарактеризуйте с помощью квантовых чисел р - электроны атома азота. Периодическая система элементов Д. И. Менделеев а Свойства элементов, а также формы и свойства их соединений находятся в периодической зависимости от заряда их атомов (современная формулировка периодического закона). С увеличением порядкового номера элемента (численно равного заряду ядра атома) в периодической системе элементов периодически повторяются электронные конфигурации внешних энергетических уровней атомов (а для d - элементов - и пред- 24

25 внешних), что и определяет периодичность изменения свойств элементов. Химическая природа элемента обуславливается способностью его атома отдавать и присоединять электроны. Эта способность количественно оценивается энергией ионизации атома, энергией сродства к электрону, электроотрицательностью. Пример 1. Как изменяется восстановительная активность и металлические свойства у элементов Са, Sr, Ва? Решение: Мерой восстановительной активности элементов является энергия ионизации - энергия, необходимая для отрыва электрона от нейтрального атома. Атомы металлов на внешнем уровне имеют небольшое число электронов - один или два ( у А1-3; Pb, Ge и Sn - 4 электрона). Внешние электроны в атомах металлов слабо связаны с ядром, поэтому металлы имеют низкие энергии ионизации и легко теряют внешние электроны, превращаясь в положительно заряженные ионы. Электронные формулы атомов кальция, стронция, бария: 20Са ls 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 38Sr ls 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 6 5s 2 56Ва ls 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 6 4d 10 5s 2 5p 6 6s 2 Са, Sr, Ва - это s - элементы, расположенные в главной подгруппе второй группы 4, 5 и 6 периодов. На внешнем уровне содержат два электрона, следовательно - металлы. В главных подгруппах с увеличением порядкового номера сверху вниз увеличивается число энергетических уровней и увеличиваются атомные радиусы. При этом с учетом экранирования ядра атома внутренними электронами ослабевает взаимодействие внешних электронов с ядром. В результате уменьшаются энергия ионизации, сродство к электрону, электроотрицательность. Таким образом, восстановительная активность от кальция к барию увеличивается и усиливаются металлические свойства. Пример 2. Какую высшую и низшую степень окисления проявляют мышьяк, селен, бром? Составьте формулы соединений данных элементов с водородом, кислородом, отвечающим этим степеням окисления. У какого из элементов в большей мере выражена окислительная активность и неметаллические свойства? Решение: Степень окисления атома элемента в соединении определяется числом смещенных электронов к другим атомам (положительная степень окисления) или от других атомов (отрицательная степень окисления). 25

26 Высшая степень окисления в большинстве случаев соответствует номеру группы периодической системы Д.И.Менделеева, в которой находится элемент (исключения: Си, Аи, Fe, Со, Ni, F, О, Pt и др). As, Se, Br - элементы 4 периода, V, VI, VII групп. Электронные формулы атомов мышьяка, селена, брома: 33As ls 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 3 34Se ls 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 4 35Br ls 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 5 As, Se, Br - p - элементы, на внешнем энергетическом уровне содержат соответственно 5,6,7 электронов, следовательно - неметаллы (у атомов неметаллов на внешнем слое 4-7 электронов). Атомы неметаллов могут и отдавать, и принимать электроны, проявляя и положительные, и отрицательные степени окисления. Высшая положительная степень окисления определяется номером группы и соответствует отдаче всех валентных электронов с внешнего слоя: As ^^As + 5 ; Se ^L^Se + 6 ; B r ^ ^ B r + 7 Низшая (отрицательная) степень окисления неметаллов соответствует числу электронов, которые атому необходимо присоединить для образования устойчивой восьмиэлектронной оболочки (ns 2 np 6 ) и имеет отрицательное значение. Атомам As, Se и Br для образования устойчивой восьмиэлектронной оболочки инертного газа необходимо принять соответственно 3,2 и 1 электрон. Следовательно, их низшая (отрицательная) степень окисления будет равна: As 0 + З е >As~ 3 ; Se + 2 е >Se~ 2 ; Br + 1 е > Br - 1 В соединениях с водородом эти элементы, имея большую электроотрицательность, чем водород, проявляют отрицательные степени окисле ния. Следовательно, формулы водородных соединений: Н 3 As или AsH 3 - арсин, Н 2 S - селеноводород, НВг - бромоводород. В соединениях с кислородом эти элементы проявляют положительные степени окисления, так как кислород более электроотрицательный элемент. Степень окисления кислорода в соединениях (-2). Формулы выс б ших оксидов: As 2 0 5, Se0 3, Br Оформим результаты решения в виде таблицы. 26

27 Таблица 2. Степени окисления мышьяка, селена, брома и молекулярные формулы соответствующих соединений Элементы Степень окисления Соединения высшая низшая As +5-3 As 2 0 5, H 3 As Se +6-2 Se0 3, H 2 Se Br +7-1 Br 2 0 7, HBr Мерой окислительной активности элементов являются энергия сродства к электрону - энергия, которая выделяется при присоединении электрона к нейтральному атому, и электроотрицательность - способность атома данного элемента к оттягиванию на себя электронной плотности. As, Se, Br - элементы одного периода. С увеличением заряда ядер их атомов (от мышьяка As к брому Вг) растет число электронов на внешнем энергетическом уровне и усиливается притяжение электронов к ядру, что ведет к уменьшению радиуса атомов, к увеличению энергии ионизации, сродства к электрону и электроотрицательности. Следовательно, от мышьяка к брому увеличивается окислительная активность и усиливаются неметаллические свойства. Пример 3. Объясните, почему ванадий и мышьяк, находясь в одном периоде и одной группе, обладают разными свойствами. Что общего между ними? Какой из элементов образует газообразное соединение с водородом? Решение: Электронные формулы атомов данных элементов 2 3V ls 2 2s 2 2p 6 3s 2 3d 3 4s 2 33As ls 2 2s 2 2p 6 3s 2 3d 10 4s 2 4p 3 V и As - элементы 4 периода, V группы. Ванадий - d элемент (ва- 3 2 лентные электроны 3d 4s ), металл, т.к. на внешнем уровне 2 электрона. Мышьяк - р элемент (валентные электроны 4s 2 4p 3 ), неметалл, т.к. на внешнем уровне 5 электронов. Элементы находятся в одной группе, так как имеют одинаковое число валентных электронов и одинаковую высшую степень окисления +5, что соответствует отдаче всех валентных электронов: V 0 ~ 5 е >V + 5 ; As 0 ~ 5 е >As +5. Формулы оксидов с высшей степенью окисления V^O^ 2, As 2 5Oj 2 кислотного характера, которым соответствуют кислоты HV0 3 - метаванадиевая, HAs0 3 - метамышьяковая. Низшая степень окисления атомов d - элементов соответствует отдаче двух (или одного) электронов и равна +2 (+1): V 0 ~ 2е >V + 2. В низшей +2 2 положительной степени окисления ванадий образует оксид V О" основ- 27

28 ного характера. Являясь металлом, ванадий отрицательных степеней окисления не проявляет и соединения с водородом не образует. Атом мышьяка, имея на внешнем слое пять электронов и обладая определенным сродством к электрону, проявляет склонность к присоединению трех электронов для образования структуры инертного газа As 0 + З е >As~ 3 (... 4s 2 4p 6 ). В низшей отрицательной степени окисления (-3) мышьяк образует соединение с водородом As" 3 H3 1. Таким образом, ванадий, как все металлы только отдает электроны и обладает только восстановительными свойствами. Мышьяк, будучи неметаллом, может и отдавать, и принимать электроны и проявляет как восстановительные, так и окислительные свойства. Общей закономерностью для всех групп, содержащих р - и d - элементы, является преобладание металлических свойств yd- элементов. Пример 4. Как изменяются свойства оксидов и гидроксидов (гидратных соединений) в периодах и группах периодической системы. Решение: Атомы элементов с положительной степенью окисления образуют оксиды и гидроксиды, которые могут проявлять основные, кислотные и амфотерные свойства, закономерно изменяющиеся как внутри периода, так и внутри группы. В периоде слева направо основные свойства оксидов и гидроксидов постепенно переходят в амфотерные и затем, к концу периода, в кислотные. Каждый период начинается элементами, оксиды и гидроксиды которых обладают ярко выраженными основными свойствами, и заканчивается элементами, гидроксиды которых при максимальной степени окисления центрального атома, являются сильными кислотами. Данная закономерность объясняется различием в полярности связей Э-ОиО-Нв молекуле гидроксида ЭОН. В начале периода заряд ядра атома гидроксообразующего элемента небольшой, электроотрицательность его невелика, а значит связь Э - О более полярна, чем связь О - Н. Чем более полярна связь, тем легче она разрывается (ионизируется). Следовательно, молекулы гидроксидов ЭОН будут проявлять основные свойства. В периоде слева направо заряд ядра атома гидроксообразующего элемента увеличивается, радиус уменьшается, электроотрицательность возрастает, значит, связь О - Н будет более полярна, чем связь Э - О. Следовательно, молекулы гидроксидов ЭОН будут проявлять кислотные свойства. 28

29 У амфотерных гидроксидов связи Э - О и О - Н сравнимы по прочности, следовательно, они могут проявлять и основные, и кислотные свойства. Например, для элементов третьего периода химический характер оксидов и гидроксидов изменяется следующим образом: Оксид Na 2 0 MgO А sio 2 Р2О5 so 3 ci 2 o 7 Гидроксид NaOH Mg(OH А1(ОН)3 Н3АЮ3 Химический Основной Амфотерный характер H 4 Si0 4 Н3РО4 H 2SO 4 нсю 4 Кислотный Усиление основных свойств Усиление кислотных свойств В группах сверху вниз заряд ядра атома гидроксообразующего элемента увеличивается, радиус атомов увеличивается, электроотрицательность уменьшается, значит, полярность связи Э - О увеличивается в сравнении с полярностью связи О - Н. Следовательно, основной характер гидроксидов ЭОН усиливается, кислотный - уменьшается. Например: LiOH, NaOH, КОН, RbOH, CsQH, FrOH усиление основных свойств Если элемент проявляет переменную степень окисления и образует несколько оксидов и гидроксидов, то с увеличением степени окисления свойства этих соединений изменяются от основных через амфотерные к кислотным. Например, для марганца химический характер оксидов и гидроксидов изменяется следующим образом: Оксид МпО Мп Мп0 2 Мп0 3 Мп Гидроксид Мп(ОН Мп(ОН) 3 Мп(ОН) 4 Н 4 Мп0 4 Н 2 Мп0 4 НМп0 4 Химический характер Основной Амфотерный Кислотный Усиление основных свойств Усиление кислотных свойств 29

30 ЗАДАНИЯ 41. Что такое энергия ионизации? В каких единицах она выражается? Как изменяется энергия ионизации и восстановительная активность элементов в периодах и группах с увеличением порядкового номера? Объясните, чем это обусловлено. Укажите, какой из элементов является более сильным восстановителем в каждой паре: а) калий или кобальт; б) натрий или цезий. Ответ мотивируйте, исходя из положения элементов в периодической системе и строения их атомов. 42. Объясните, почему свойства элементов: а) азот и висмут; б) калий и бром резко отличаются друг от друга? Ответ мотивируйте, исходя из положения элементов в периодической системе и строения атомов данных элементов. Какую высшую и низшую степень окисления проявляет каждый из этих элементов. Составьте формулы возможных соединений с водородом. 43. Что такое сродство к электрону? В каких единицах оно выражается? Как изменяется окислительная активность неметаллов в периоде и в группе периодической системы с увеличением порядкового номера элемента. Укажите, какой из элементов в каждой паре является более сильным окислителем: а) кислород или сера; б) углерод или азот. Ответ мотивируйте на основе положения в периодической системе и строения атомов этих элементов. 44. Как определяется высшая и низшая степень окисления атомов элементов? Какую высшую и низшую степени окисления проявляют германий, молибден, рений? Составьте формулы следующих соединений: водородного соединения германия, рениевой кислоты и оксида молибдена, отвечающего его высшей степени окисления. 45. Какую высшую и низшую степень окисления проявляют углерод, азот, фосфор, сера. Ответ мотивируйте строением атомов этих элементов. Составьте формулы соединений алюминия с данными элементами в их низшей степени окисления, назовите эти соединения. Составьте формулы оксидов, отвечающих высшей степени окисления этих элементов. Укажите характер этих оксидов. 46. Какую высшую и низшую степень окисления проявляют бериллий, углерод, азот, фтор. Ответ мотивируйте строением атомов этих элементов. Составьте формулы возможных газообразных соединений с водородом, назовите эти соединения. Составьте формулы оксидов, отвечающих высшей степени окисления данных элементов. Укажите особенности 30

31 свойств оксида бериллия. Напишите уравнения соответствующих реакций. Какой из данных элементов проявляет наибольшую окислительную активность. Почему? 47. Объясните, почему селен проявляет неметаллические свойства, а хром, расположенный в той же группе, является металлом. Ответ мотивируйте на основе строения атомов этих элементов. Какую высшую и низшую степени окисления проявляют данные элементы? Какой из этих элементов образует газообразное соединение с водородом? Составьте формулу этого соединения. Учитывая, что хром может проявлять положительные степени окисления, равные +2, +3, +6, составьте формулы соответствующих оксидов и гидроксидов хрома и укажите, как меняется их характер с повышением степени окисления элемента. 48. Какой из двух гидроксидов более сильное основание: a) Mg(OH или Ва(ОН ; б) Са(ОН или Fe(OH ; в) Fe(OH или Ре(ОН) 3.Ответ мотивируйте, исходя из положения в периодической системе и строения атомов элементов Mg, Ва, Са, Fe. Как влияет повышение степени окисления элемента на свойства его гидроксидов? Почему? 49. Какую низшую и высшую степень окисления проявляют ванадий, марганец, германий. Ответ мотивируйте строением атомов этих элементов. Какой из элементов образует газообразное соединение с водородом? Какова его формула? Составьте формулы оксидов данных элементов, отвечающих их высшей степени окисления, укажите их характер. Укажите особенности свойств оксида германия и напишите уравнения соответствующих реакций. 50. Объясните, почему хром проявляет металлические свойства, а сера, расположенная в той же группе - неметаллические. Ответ мотивируйте на основе строения атомов этих элементов. Укажите их степени окисления. Какой из элементов образует газообразное соединение с водородом. Составьте формулу этого соединения. Составьте формулы оксидов этих элементов, укажите их характер. 51. Составьте формулы оксидов и гидроксидов элементов второго периода периодической системы, отвечающих их высшей степени окисления. Как изменяются кислотно-основные свойства этих соединений при переходе от лития к фтору? Ответ мотивируйте электронным строением атомов этих элементов. 52. Какой из двух гидроксидов более сильное основание: a) NaOH или RbOH; б) Са(ОН или Сг(ОН ; в) Сг(ОН или Сг(ОН) 3. Ответ мотивируйте, исходя из положения в периодической системе и строения атомов 31

32 гидроксообразующих элементов. Как влияет повышение степени окисления элемента на свойства его гидроксидов? Почему? 53. Какую высшую и низшую степень окисления проявляют кремний, фосфор, сера, хлор. Ответ мотивируйте строением атомов этих элементов. Какой из данных элементов проявляет наибольшую окислительную активность? Почему? Составьте формулы газообразных соединений с водородом и формулы оксидов этих элементов, отвечающих их высшей степени окисления. 54. Какую высшую и низшую степень окисления проявляют сурьма, теллур, йод. Ответ мотивируйте строением атомов этих элементов. Какой из данных элементов проявляет наибольшую окислительную активность? Почему? Составьте формулы газообразных соединений с водородом и формулы оксидов этих элементов, отвечающих их высшей степени окисления. 55. У какого из элементов - фосфора или сурьмы - сильнее выражены неметаллические свойства? Ответ мотивируйте строением атомов этих элементов. Составьте формулы водородных соединений данных элементов. Какой из водородных соединений является более сильным восстановителем? Почему? Составьте формулы оксидов, соответствующих высшей степени окисления этих элементов. Укажите их характер. 56. Объясните, почему ниобий проявляет металлические свойства, а сурьма, расположенная в той же группе, неметаллические. Ответ мотивируйте строением атомов этих элементов. Укажите степени окисления элементов. Какой из данных элементов образует газообразное соединение с водородом. Какова его формула? Составьте формулы оксидов, соответствующих высшей степени окисления этих элементов. Укажите их характер. 57. Объясните, почему йод проявляет неметаллические свойства, а рений, расположенный в той же группе, металлические. Ответ мотивируйте строением атомов этих элементов. Укажите степени окисления элементов. Какой из элементов образует газообразное соединение с водородом? Какова его формула? Составьте формулы оксидов, соответствующих высшей степени окисления этих элементов. Укажите их характер. 58. Объясните, почему марганец проявляет металлические свойства, а хлор, расположенный в той же группе, неметаллические. Ответ мотивируйте строением атомов этих элементов. Укажите степени окисления элементов. Какой из элементов образует газообразное соединение с водородом? Какова его формула? Составьте формулы оксидов и соответствующим им гидроксидов (кислот). 32

33 59. Какую низшую и высшую степень окисления проявляют водород, фтор, сера, азот? Ответ мотивируйте строением атомов этих элементов. Составьте формулы соединений кальция с данными элементами в их низшей степени окисления, назовите соединения. Составьте формулы оксидов и гидроксидов (кислот) образуемых серой и азотом. 60. Какую низшую и высшую степень окисления проявляют ванадий, фосфор, сера, хлор? Ответ мотивируйте строением атомов этих элементов. Какой из данных элементов проявляет наибольшую окислительную активность? Составьте формулы газообразных водородных соединений с данными элементами в их низшей степени окисления. Составьте формулы оксидов, отвечающих высшей степени окисления данных элементов, укажите их характер. Химическая связь и строение молекул Под химической связью понимают различные виды взаимодействий, обуславливающие устойчивое существование двух- и многоатомных соединений: молекул, ионов, кристаллических веществ. По своей природе химическая связь представляет собой взаимодействие между положительно заряженными ядрами и отрицательно заряженными электронами, а также электронами друг с другом. Основные виды химической связи: ковалентная, ионная, металлическая. Для описания ковалентной связи используют два метода - метод валентных связей (МВС) и метод молекулярных орбиталей (ММО). В основе метода ВС лежат следующие положения: 1.В образовании ковалентной связи участвуют только неспаренные электроны двух атомов с противоположно направленными спинами (обменный механизм образования связи), либо электронная пара одного атома Yv - донора и свободная орбиталь другого атома Q - акцептора (донорно-акцепторный механизм). 2.Ковалентная химическая связь между двумя атомами возникает как результат перекрывания атомных орбиталей с образованием электронных пар (обобществление двух электронов). Согласно теории валентных связей ковалентная связь направлена в сторону максимального перекрывания атомных орбиталей взаимодействующих атомов. Геометрическая (пространственная) структура молекулы, состоящей из более чем двух атомов, обусловлена взаимным расположением атомных 33

34 орбиталей, участвующих в образовании химических связей. Молекула АВ 2 А может иметь линейную В» В, или угловую структуру (а). Молекула АВ 3 может иметь форму правильного треугольника (б), тригональной пирамиды (в). Молекула АВ 4 - форму тетраэдра (г). А А, А В в* в а) б) " в) г) Пространственная структура молекулы определяется видом гибридизации валентных орбиталей центрального атома и числом неподеленных электронных пар, содержащихся в валентном электронном слое. Пример 1. Опишите с позиций метода валентных связей строение молекул: а) РН 3, б) ВВг 3. Какие атомные орбитали участвуют в образовании химических связей? Укажите тип гибридизации (если гибридизация имеет место). Какова пространственная структура этих молекул? Решение, а) Образование молекулы РН 3. Напишем электронные формулы атомов, образующих молекулу РН 3 в основном (нормальном) состоянии: 15Р ls 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 3 ; ьн Is 1 Электронно-графические формулы внешнего уровня этих атомов: 15-Р 3 А S Р s IA IA А IA А I lh 1 v В данной молекуле центральным атомом является атом фосфора, у которого в образовании трех химических связей участвуют только р - орбитали, расположенные на одном подуровне и обладающие одинаковой формой и одинаковой энергией. Следовательно, в молекуле РН 3 гибридизация отсутствует. Для наглядного изображения валентных схем можно использовать следующий способ. Электроны, находящиеся на внешнем электронном слое, обозначают точками, располагаемыми вокруг химического символа атома. Общие для двух атомов электроны показывают точками, помещаемыми между их химическими символами; двойная или тройная связь обозначается соответственно двумя или тремя парами общих точек. Применяя эти обозначения, образование молекулы РН 3 можно представить так: 34

35 н :Р-+3»Н + :Р:Н н Н Эту схему можно записать иначе: Н - Р - Н, где каждая пара электронов, связывающая два атома, соответствует одной черточке, изображающей ковалентную связь в структурных формулах. р - электронные облака атома фосфора ориентированы во взаимноперпендикулярных направлениях (вдоль осей координат) -р х, р у, p z и имеют гантелевидную форму. У атома водорода в образовании химической связи Р-Н участвует s-электрон, имеющий сферическую форму облака. При образовании молекулы РН 3 происходит перекрывание р - электронных облаков атома фосфора с s-электронными облаками трех атомов водорода: х В соответствии с требованиями метода валентных связей три связи Р-Н должны располагаться под углами, близкими к 90 С. Следовательно, пространственное расположение одинарных связей определяет геометрическую структуру молекулы. Молекула РН 3 должна иметь форму тригональной пирамиды: Н В вершине пирамиды находится атом фосфора, а в вершинах основания атомы водорода. б) Образование молекулы ВВг 3. В молекуле ВВг 3 центральным атомом является атом бора. 35

36 Электронные формулы атомов: 5В ls^s^p 1 35Вг ls 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 5 Электронно-графические формулы внешнего уровня имеют вид:,в 2 А V Р s рп I ззвг А V Р А А А Поскольку бор в соединении трехвалентен, запишем электроннографическую формулу атома бора в возбужденном состоянии: Р В образовании трех химических связей в молекуле ВВг 3 участвуют одна s- и две р-орбитали, расположенные на разных подуровнях и обладающие разной формой и разной энергией: В этом случае вместо исходных одной s- и двух р-орбиталей возбуж денного атома бора образуется три равноценные гибридные орбитали (sp - гибридизация). При sp гибридизации гибридные электронные облака располагаются в направлениях, лежащих в одной плоскости и ориентироо ванных под углами 120 друг к другу: 120 s 36

37 Этому типу гибридизации соответствует образование плоской треугольной молекулы. При образовании молекулы ВВг 3 происходит перекрывание трех гибридных орбиталей атома бора с р - электронными орбиталями трех атомов брома: Молекула ВВг 3 имеет форму плоского правильного треугольника, в центре которого расположен атом бора, а в вершинах - атомы брома. Все три связи В-Br в молекуле ВВг 3 равноценны. Пример 2. Нарисуйте энергетические схемы образования молекулы + F 2 и молекулярного иона F 2 по методу молекулярных орбиталей. Сколько электронов находится на связывающих и разрыхляющих орбиталях? Чему равен порядок связи в этих частицах? Укажите их магнитную характеристику (парамагнетизм или диамагнетизм). Решение. Согласно теории молекулярных орбиталей (ММО) молекула рассматривается как совокупность положительно заряженных ядер и отрицательно заряженных электронов, где каждый электрон движется в поле остальных электронов и всех ядер. Описать молекулу согласно теории ММО - это значит определить тип ее орбиталей, их энергии и выяснить характер распределения электронов по орбиталям. При образовании молекулы возникают молекулярные орбитали двух видов - связывающие и разрыхляющие. Если при образовании молекулы из атомов переход электрона на молекулярную орбиталь будет сопровождаться уменьшением энергии, то такая молекулярная орбиталь является связывающей. Если переход электрона на молекулярную орбиталь сопровождается увеличением энергии, то такая молекулярная орбиталь будет разрыхляющей. 37

38 Электроны в молекулах располагаются на ст- и %- молекулярных орбиталях. ст-орбитали могут быть образованы перекрыванием s - атомных орбиталей и перекрыванием 2р х - атомных орбиталей. При этом образуются молекулярные орбитали: ст-связывающие (а св ) и ст-разрыхляющие (ст разр ). При перекрьшании 2р у и 2p z атомных орбиталей образуются молекулярные орбитали: 7г С в2р У, я с в 2 Р 2 и 7с раз2 ру, 7c P a32pz- Порядок размещения электронов по молекулярным орбиталям тот же, что и в случае атомных орбиталей, то есть соответствует принципу наименьшей энергии, принципу Паули, правилу Хунда. Энергетическая диаграмма АО атомов фтора и МО молекулы фтора. Электронная формула атома фтора в нормальном состоянии: 9F ls 2 2s 2 2p 5. АО МО ДО Электроны первого энергетического уровня не дают большого вклада в образование химических связей, поэтому учитываем электроны только внешнего (второго) уровня. Электронные конфигурации атомов фтора и молекулы F 2 : 2F[ls 2s 2p ]^[KK(a-)4ar)4^L)4< y Kz)4<T)4<T ] где КК - четыре Is- электрона, практически не оказывающие влияния на химическую связь. Порядок (кратность) связи = (п - п^)12 = (8-6)12 = 1. Так как 1>0, то образование молекулы F 2 возможно. 38

39 По энергетической диаграмме молекулы F 2 видно, что это соединение имеет только спаренные электроны, т.е. диамагнитно. Энергетическая диаграмма АО атома F и иона F + и МО молекулярного иона F ~ь Электронные формулы: 9F 1 s 2s 2р ; 9F 1 s 2s 2р. to ДО арюр. 2{гж. "Л <7еара.2м возможно. 1L ТГ 2S -'TPs 'If-' I Mm 1; + Электронная конфигурация молекулярного иона F 2 : F^IKKCa-^Car 1 ^^^^^) 1 ] Порядок связи = (8-5)/2 = 1,5, т.к. 1,5>0, то образование иона F 2 + По энергетической диаграмме иона F 2 + If видно, что данное соединение имеет один неспаренный электрон, т.е. обладает парамагнитными свойствами (втягивается в магнитное поле). ЗАДАНИЯ 61. Какой способ образования ковалентной связи называется донорно-акцепторным? Покажите электронную структуру молекулы аммиака и + объясните механизм образования катиона аммония NH 4. Укажите донор и акцептор. 62. Какая ковалентная связь называется ст-связью и какая 7г-связью? Разберите на примере строения молекулы азота, хлороводорода, изображая перекрывание электронных облаков. 39

40 63. Дайте понятие неполярной и полярной ковалентной связи. Приведите примеры молекул с неполярной и полярной ковалентной связью. Что называется электрическим моментом диполя? Какая из молекул НС1, НВг, HI имеет наибольший момент диполя? Ответ мотивируйте, исходя из электроотрицательности соответствующих элементов. 64. Какая химическая связь называется водородной? Между молекулами каких веществ она образуется? Покажите схемы образования водородной связи при взаимодействии: а) двух молекул HF; б) между молекулами воды в структуре льда (твердая фаза воды). Почему Н 2 0 по сравнению с ее аналогами H2S-H 2 Se-H 2 Te плавится и кипит при более высокой температуре? 65. По разности электроотрицательностей соединяющихся атомов определите, какая из приведенных связей Cs-Cl, Ca-S, Ba-F наиболее приближается к ионной связи. Опишите свойства ионной связи. Чем объясняется склонность молекул с ионной связью к ассоциации? Какое строение имеет кристаллическая решетка ионных соединений в твердом состоянии? 66.Опишите с позиций метода валентных связей (ВС) строение молекул: BeJ 2 и BF 3. Какие атомные орбитали участвуют в образовании химических связей? Укажите тип гибридизации. Какова пространственная структура этих молекул? 67.Опишите с позиций метода валентных связей (ВС) строение молекул ВеС1 2 и SiH 4. Какие атомные орбитали участвуют в образовании химических связей? Укажите тип гибридизации. Какова пространственная структура этих молекул? 68.Опишите с позиций метода валентных связей (ВС) строение молекул Н 2 0 и BeF 2. Какие атомные орбитали участвуют в образовании химических связей? Укажите тип гибридизации. Какова пространственная структура этих молекул? 69.Опишите с позиций метода валентных связей (ВС) строение молекул СН 4 и HgCl 2. Какие атомные орбитали участвуют в образовании химических связей? Укажите тип гибридизации. Какова пространственная структура этих молекул? 70.Нарисуйте энергетическую схему образования молекулы Не 2 и + молекулярного иона Не 2 по методу молекулярных орбиталей (МО). Как + метод МО объясняет устойчивость иона Не 2 и невозможность существования молекулы Не 2? 71.Опишите с позиций метода валентных связей (ВС) строение молекул ВеН 2 и NF 3. Какие атомные орбитали участвуют в образовании хи- 40

41 мических связей? Укажите тип гибридизации. Какова пространственная структура этих молекул? 72.Опишите с позиций метода валентных связей (ВС) строение молекул Hgl 2 и ВС1 3. Какие атомные орбитали участвуют в образовании химических связей? Укажите тип гибридизации. Какова пространственная структура этих молекул? 73.Опишите с позиций метода валентных связей (ВС) строение молекул H 2 S и СС1 4. Какие атомные орбитали участвуют в образовании химических связей? Укажите тип гибридизации (если гибридизация имеет место). Какова пространственная структура этих молекул? 74.Опишите с позиций метода валентных связей (ВС) строение молекул РС1 3 и SiCl 4. Какие атомные орбитали участвуют в образовании химических связей? Укажите тип гибридизации (если гибридизация имеет место). Какова пространственная структура этих молекул? 75.Опишите с позиций метода валентных связей (ВС) строение молекул SiF 4 и NH 3. Какие атомные орбитали участвуют в образовании химических связей? Укажите тип гибридизации (если гибридизация имеет место). Какова пространственная структура этих молекул? 76.Опишите с позиций метода валентных связей (ВС) строение молекулы Н 2 0. Объясните на примере молекулы Н 2 0, как влияет на величину валентного угла участие неподеленных электронных пар в образовании гибридных электронных облаков. 77. Нарисуйте энергетическую схему образования молекулы 0 2 по методу молекулярных орбиталей. Определите порядок связи в этой молекуле. Как метод МО объясняет парамагнитные свойства молекулы кислорода. 78. Нарисуйте энергетическую схему образования молекулы N 2 по методу молекулярных орбиталей. Сколько электронов находится на связывающих и разрыхляющих орбиталях? Чему равен порядок связи в этой молекуле? Укажите магнитную характеристику молекулы N 2 (парамагнитизм или диамагнетизм). 79.Опишите с позиций метода валентных связей (ВС) строение молекул НВг и HgBr 2. Какие атомные орбитали участвуют в образовании химических связей? Укажите тип гибридизации (если гибридизация имеет место). Какова пространственная структура этих молекул? 80.Опишите с позиций метода валентных связей (ВС) строение молекул NH 3. Объясните на примере молекулы NH 3, как влияют на величину 41

42 валентного угла участие неподеленных электронных пар в образовании гибридных электронных облаков. Элементы химической термодинамики Энергетика химических процессов Термодинамика изучает взаимные превращения различных видов энергии. Раздел термодинамики, изучающий тепловые эффекты химических реакций, называется термохимией. Реакции, которые сопровождаются выделением теплоты, называются экзотермическими, а которые сопровождаются поглощением теплоты - эндотермическими. Тепловой эффект реакции, протекающей при постоянном давлении, равен изменению энтальпии системы АН. Энтальпия Н является функцией состояния системы, определяет запас энергии данного вещества. При экзотермических реакциях энтальпия системы уменьшается и АН<0, при эндотермических реакциях энтальпия системы увеличивается и АН>0. Термохимические расчеты основаны на законе Гесса: тепловой эффект химической реакции (изменение энтальпии) зависит только от начального и конечного состояний участвующих в реакции веществ и не зависит от промежуточных стадий процесса. уравнением Пример 1. Реакция горения этана выражается термохимическим С 2 Н 6(Г) ( г ) = 2С0 2(Г) + ЗН 2 0 (ж) ; АН = -1559,87 кдж Вычислите энтальпию (теплоту) образования этана. Сколько теплоты выделится при сгорании 50 л этана в пересчете на нормальные условия. Решение. Химические уравнения, в которых указан тепловой эффект реакции (АН) и агрегатные состояния веществ (ж - жидкое, к - кристаллическое, г - газообразное, р - растворенное вещество) или кристаллические модификации (графит, алмаз) - называются термохимическими. В термохимических расчетах применяется следствие из закона Гесса: тепловой эффект реакции (изменение энтальпии) равен сумме энтальпий образования продуктов реакции за вычетом суммы энтальпий образования исходных веществ с учетом стехиометрических коэффициентов (числа молей участвующих в реакции веществ) АН = ДН ДН / 1 обр.прод.реак. / * обр.исх.веществ Энтальпией образования называют изменение энтальпии в реакции образования 1 моль химического соединения из простых веществ, устой- 42

43 чивых при данных условиях. Обычно энтальпии образования относят к стандартному состоянию: температуре 25 С(298К) и давлению 1, Па, и обозначают AH 9S. Для этих же условий рассчитывают и тепловые эффекты реакций АН. Значения АН 9В некоторых веществ приведены в таблице 3. Таблица 3.Стандартные энтальпии образования ЛН 9В веществ Вещество Состояние АН 298 кдж/моль некоторых Вещество Состояние ДН" 98 кдж/моль cs 2 г +115,28 H 2 S г -20,15 С2Н4 г +52,28 н 2 о г -241,83 СеН 6 г +82,93 н 2 о ж -285,84 СгН 6 г -84,67 НС1 г -92,31 С2Н2 г +226,80 NO г +90,37 сн 4 г -74,85 N0 2 г +33,50 со г -110,52 NH 3 г -46,19 со 2 г -393,51 NH4CI к -315,39 СН 3 ОН г -201,17 Fe к -822,10 с 2 н 5 он г -235,31 Са(ОН к -986,50 so 2 г -296,90 А к -1669,80 Тепловой эффект реакции сгорания этана, согласно следствию из закона Гесса, равен: ДН = (2ДН + ЗДН )-(АН + 3-ДН ) V 298, С о 2 ( г 98,н 2 0(ж)' V 298 >C 2 H 6 (r) ^ 298>0 2 (г) У Отсюда, стандартная энтальпия образования этана: ДН? 0!1 298 > с 2 н (г) 2ДН П, 1 +здн? о п п 3 ДН. ДН Ъ(г) > Н 2 ( Ж ' () 2 г Из таблицы 3 выпишем значения стандартных энтальпий образова- ния СО а д и Н 2 0 ( ж ) ^П298, С о 2(г ) = -3 93,51 кдж/ моль, ДН 298,н 2 о ( ж) =-285,84 кдж/моль Энтальпии образования простых веществ в их наиболее устойчивых состояниях при стандартных условиях приняты равными нулю, следовательно ДН п,=о. Подставляем табличные данные и производим расчет: АН 298 н,, = 2(-393,51) + 3(-285,84)- 0 - (-1559,87) = -84,67кДж 43

44 Стандартная энтальпия образования этана в расчете на 1 моль вещества: AH 98iCjH((r) =-84,67кДж При сгорании 1 моль этана по условию задачи выделяется 1559,87кДж теплоты. Чтобы определить количество теплоты, выделяющейся при сгорании 50 л этана используем следствие из закона Авогадро: один моль газообразных веществ при нормальных условиях занимает объем 22,4 л. При сгорании 22,4 л С 2 Н 6 выделяется 1559,87 кдж теплоты При сгорании 50 л С 2 Н 6 выделяется х кдж теплоты х =50.!»9,87 = ,4 При сгорании 50 л этана С 2 Н 6 выделяется 3481,85 кдж теплоты. Пример 2. Реакция горения этилового спирта выражается термохимическим уравнением С 2 Н 5 ОН (ж) (г) = 2С0 2(Г) + ЗН 2 0 (ж) ; АН =? Вычислите тепловой эффект этой реакции, если известно, что мольная теплота парообразования С 2 Н 5 ОН(ж) равна 42,36 кдж. Укажите, какая это реакция - экзотермическая или эндотермическая. Решение. Для вычисления теплового эффекта реакции АН необходимо определить энтальпию образования AH 298jC н он(ж). Запишем термохимическое уравнение фазового перехода этилового спирта из жидкого состояния в газообразное: С 2 Н 5 ОН(ж) = С 2 Н 5 ОН(г); АН = 42,36 кдж Тепловой эффект фазового перехода: АН = (АН 298 ^ Н а д ЛН 298 ^Н50Н(ж )) Стандартная энтальпия образования газообразного этилового спирта Следовательно, стандартная энтальпия образования жидкого этилового спирта AH 98jC н он(г) =-235,31кДж/моль (табл. 3) ДН^Анда = АН 98АН50Н(г) - АН = -235,31-42,36 = -277,67кДж/моль Вычисляем тепловой эффект реакции сгорания этилового спирта: АН = (2AH 298>C0^rj + ЗДН 298 д з0 ( Ж )) (ДН 298>СзНз0 щ Ж ) + 3AH 298>0^rj) Стандартные энтальпии образования СО г (г), Н г О(ж) (табл. 3): AH 98iC02(r) = -393,51кДж, АН 98Н20(ж) = -285,84кДж/моль, AH 98)0j(r) = 0, следовательно АН = [2(-393,51) + 3(-285,84)] - [(-277,67) + 0] = -1366,87кДж 44

45 Так как АН< 0, следовательно, реакция горения этилового спирта экзотермическая, сопровождается выделением 1366,87 кдж теплоты. Пример 3. При растворении 52,06 г ВаС1 2 в 400 молях Н 2 0 выделяется 2,16 кдж теплоты, а при растворении одного моля кристаллогидрата ВаС1 2-2Н 2 С* в 400 молях Н 2 0 поглощается 18,49 кдж теплоты. Вычислите энтальпию образования кристаллогидрата из безводной соли и воды. стадий: Решение. Процесс растворения безводной соли ВаС1 2 состоит из двух а) процесса гидратации безводной соли ВаС1 2 ВаС1 2(к) + 2Н 2 0 ( Ж ) = ВаС1 2-2Н 2 0 (к) ; АН, АН, - энтальпия образования кристаллогидрата - теплота, выделяемая при взаимодействии 1 моля растворяемого вещества с растворителем - водой. б) процесса растворения образовавшегося кристаллогидрата: ВаС1 2-2Н 2 0 (к) + пн 2 0 ( ж ) = ВаС1 2 ( и 0 +(n+2)h 2 (V P) ; АН 2 АН 2 - энтальпия растворения кристаллогидрата. Суммарный процесс выразится уравнением ВаС1 2(к) + (п+2)н 2 0 (ж) = ВаС1 2(р. р) +(п+2)н 2 О ф. р) ; АН, где АН - тепловой эффект растворения безводной соли - изменение энтальпии при растворении 1 моль соли ВаС1 2 в растворителе. Согласно закону Гесса, тепловой эффект растворения безводной соли равен алгебраической сумме тепловых эффектов процесса гидратации и растворения кристаллогидрата: АН = АН, + АН 2, откуда АН, = АН - АН 2 Энтальпия растворения одного моль кристаллогидрата ВаС1 2-2Н 2 0 по условию задачи: АН 2 = 18,49 кдж/моль. Вычислим энтальпию растворения одного моля безводной соли ВаС1 2, т.е. для тех же условий, что и для кристаллогидрата, т.к. раствор в обоих случаях должен иметь одинаковую концентрацию. Молярная масса ВаС1 2 равна 208,25 г/моль. При растворении 52,06 г ВаС1 2 выделяется 2,16 кдж теплоты, а при растворении 208,25 г ВаС1 2 выделяется х кдж теплоты; 208,25-2,16 х= =8,64кДж, следовательно 52,06 тепловой эффект растворения безводной соли АН= -8,64 кдж/моль. Энтальпия образования кристаллогидрата ВаС1 2-2Н 2 0 равна: АН, = АН- АН 2 = -8,64-18,49 = -27,13 кдж/моль. 45

46 Пример 4. Определите изменение энтропии в стандартных условиях для реакции, протекающей по уравнению. ^(графит) + ЗН 2 ( Г ) = С 2 Н 6(Г ) Объясните, почему изменяется энтропия системы. Решение. Энтропия (S) - функция состояния системы, характеризует меру неупорядоченности системы. Она возрастает при нагревании, испарении, плавлении, при переходе от кристаллического к жидкому и газообразному состоянию, а также с усложнением структуры молекул. Энтропия уменьшается в процессах, в результате которых упорядоченность системы возрастает - при охлаждении, конденсации, кристаллизации, уменьшении числа частиц. При протекании химической реакции энтропия системы увеличивается, если объем газообразных продуктов реакции больше, чем исходных веществ, и уменьшается, если он меньше. Изменение энтропии системы в результате химической реакции равно сумме стандартных энтропии продуктов реакции за вычетом суммы стандартных энтропии исходных веществ с учетом стехиометрических коэффициентов (числа молей участвующих в реакции веществ). AS = VS 298,прод.реак. -VS 298, исх.веществ Стандартной энтропией называется энтропия одного моля вещества при стандартных условиях. Значения S 9S в таблице 4. некоторых веществ приведены Таблица 4.Стандартные энтропии S 98 некоторых веществ. Вещество С Состояние Алмаз S Дж/моль-К 2,44 Вещество H 2 S Состояние г S Дж/моль-К 205,64 С Графит 5,74 N 2 г 191,49 S Ромб 31,90 NO г 210,20 с 2 н 2 г 200,82 NO, г 240,46 с 2 н 4 г 219,45 NH 3 г 192,50 с 2 н 6 г 229,50 NH 4 C1 к 94,56 со 2 г 213,65 o 2 г 205,03 со г 197,40 Cl 2 г 222,95 СН 4 г 186,19 FeO к 54,00 СН 3 ОН ж 126,80 Fe к 146,40 н 2 г 130,59 PC1 3 г 311,66 н 2 о ж 69,94 PCI5 г 352,71 н 2 о г 188,72 so 2 г 248,10 НС1 г 186,70 Fe к 27,15 Fe к 89,96 46

47 Следует учитывать, что в отличие от энтальпии образования энтропия простого вещества, даже находящегося в кристаллическом состоянии, не равна нулю. Значения стандартных энтропии веществ, участвующих в химической реакции (табл. 4): Вещество р Н 2 (г) С 2 Н 6 у, S 98 Дж/моль-К ^(графит) 5,74 130,59 229,50 Рассчитаем изменения энтропии при протекании реакции AS = S 298, C6Hfi(r) - (2S 29SMm) + 3S^ H j W ) = 229, , ,59 = -173,78Дж/К Так как A S < 0, энтропия уменьшается. Это происходит вследствие уменьшения объема системы за счет уменьшения числа молекул газообразных веществ. Пример 5. Что имеет большую энтропию: 1 моль кристаллического вещества йода (1 2(к )) или 1 моль его паров 1 2(г ) при той же температуре. Решение. Любому состоянию вещества, взятому при определенных условиях, отвечает большое разнообразие микросостояний. Последние обусловлены тем, что отдельные частицы вещества - ионы, атомы и молекулы в кристаллических структурах твердых веществ, молекулы жидкостей, газов и составляющие их атомы совершают непрерывные колебательные движения, переходя в каждый данный момент из одного микросостояния в другое. В кристалле частицы (атомы, ионы) имеют упорядоченное расположение и могут находиться лишь в некоторых точках пространства, а для газа таких ограничений нет. 1 моль газа имеет гораздо больший объем, чем 1 моль кристалла, возможность хаотического движения молекул газа больше, больше число отдельных, непрерывно меняющихся микросостояний вещества и больше неупорядоченность его общего состояния, мерой которой служит энтропия. Вследствие этого энтропия моля паров вещества больше энтропии моля его кристаллов при одинаковой температуре, что и подтверждают величины стандартных энтропии: S 298,i 2(r) =260,58Дж/мэль-К; S 98fIj(K) = 116,73 Дж/моль- К Пример 6. На основании стандартных энтальпий образования и стандартных энтропии соответствующих веществ вычислите изменение энергии Гиббса для химической реакции: Fe 2 0 3(K ) + ЗСО( Г ) = 2Fe K + ЗС0 2(г ) Укажите возможность ее протекания в стандартных условиях. Объясните изменение энтропии в результате реакции. Решение. Любая химическая реакция характеризуется двумя энергетическими характеристиками: изменением энтальпии АН и энтропии AS. Для самопроизвольно протекающих реакций характерно стремление к 47

48 уменьшению энергии за счет теплоотдачи в окружающую среду и одновременно к увеличению степени беспорядка. Эти факторы действуют в противоположных направлениях, поэтому результирующая величина будет равна их разности: AG = ЛН - Т AS, где AG - изменение энергии Гиббса реакции (изобарно-изотермического потенциала). Для расчета изменений энергии Гиббса при температуре 298К выпишем из таблиц 3 и 4 значения стандартных энтальпий образования и энтропии веществ: Вещество Fe 2 0 3fe -, СО (т) С0 2 у) /АН 98 кдж/моль -822,10-110, ,51 S 9g, Дж/моль-К 89,96 197,4 27,15 213,65 Тепловой эффект химической реакции согласно следствию из закона Гесса равен: АН = здн 298>С0^Г) + 2AH 298 j, e ( K J [AH 298>Fe20^Kj + 3AH C O ( r J = = [3(-393,51) + 2 О]- [(-822,1) + 3(-110,52)] = -26,87кДж АН < 0, следовательно, реакция - экзотермическая. Изменение энтропии в химической реакции: AS = [З S 298,С0 2 (г) + 2S 2 98,Fe(K)] _ [^298,Ре 20 3(к) + ^ S 298,СО(г) ] = _ = [3 213, ,15] - [89, ,4] = 12,94Дж/К AS>0, следовательно, энтропия увеличивается, причем незначительно. Объем системы в процессе реакции не меняется (3 моль газа СО в исходных веществах и 3 моль газа С0 2 в продуктах реакции), но структура молекулы С0 2 более сложная по сравнению с молекулой СО. Более сложные молекулы как в качественном, так и в количественном смысле, характеризуются большим числом микросостояний и, следовательно, более высокими значениями энтропии, поэтому энтропия в процессе реакции увеличивается. Изменение энергии Гиббса в химической реакции: AG = АН -Т- AS, Т = 298К AG = -26, ,94-10" 3 = -30,37кДж При расчете ДО величину изменения энтропии следует умножить на 10 3, т.к. изменение энтальпии ДН выражается в кдж, а изменение энтропии AS в Дж/К. Возможность осуществления химической реакции определяется величиной и знаком изменения энергии Гиббса. Самопроизвольно протекают 48

49 процессы только в том направлении, при котором энергия Гиббса системы уменьшается, и чем более отрицательное значение имеет AG, тем сильнее стремление к протеканию реакции. В процессе AG<0, следовательно, в стандартных условиях самопроизвольное протекание данной реакции в прямом направлении возможно. Пример 7. На основании значений стандартных энергий Гиббса образования веществ, определите прямая или обратная реакция будет протекать при стандартных условиях в системе СН 4(Г ) + С0 2 ( г ) <=> 2СО( Г ) + 2Н 2 ( Г ) Решение. Для ответа на вопрос следует вычислить AG прямой реакции. Изменение энергии Гиббса AG в системе в результате химической реакции равно сумме стандартных энергий Гиббса образования продуктов реакции за вычетом суммы стандартных энергий Гиббса образования исходных веществ с учетом числа молей участвующих в реакции веществ / i 298,прод.реак. / i 298,исх.веществ Значения стандартных энергий Гиббса образования некоторых веществ приведены в таблице 5. веществ Таблица 5. Стандартная энергия Гиббса образования AG 9S некоторых Вещество Состояние AG 98 Вещество Состояние A G 29S кдж/моль кдж/моль ВаС0 3 к -1138,80 ВеО к -581,64 СаС0 3 к -1128,75 Fe к -1014,20 ВеС0 3 к -944,75 со 2 г -394,38 СаО к -604,20 FeO к -244,30 ВаО к -528,40 СО г -137,27 СН 4 г -50,79 Значения AG 9S наиболее устойчивой модификации простого вещества принимают равной нулю. Выпишем из табл. 5 значения стандартных энергий Гиббса образования веществ, участвующих в химической реакции: Вещество сн 4( -^ со 2 <^ co frt AG 98 кдж/моль -50,79-394,38-137,27 AG = [2AG? 98iCO(r) + 2AG? 98iH2(r) ] - [AG Г 298,СН 4(г) ^^298,002 (г) J [2 (-137, ] - [(-50,79) + (-394,38)] = +170,63Дж/К 49

50 AG> 0, что указывает на невозможность самопроизвольного протекания прямой реакции при стандартных условиях, наоборот, при этих условиях возможна обратная реакция. Пример 7.Восстановление Fe водородом протекает по уравнению: Fe 2 0 3(K) + ЗН 2(Г) = 2Fe (K) + ЗН 2 0 (г) ; АН = 96,61 кдж. Возможна ли эта реакция при стандартных условиях, если изменение энтропии AS = 138,7Дж/К? При какой температуре начнется восстановление Fe 2 0 3? Решение. Вычислим AG реакции: AG = ДН-Т-AS = 96, ,7-Ю" 3 = 55,28кДж Так как AG > 0, прямая реакция при стандартных условиях невозможна, возможен лишь обратный процесс. Критерием состояния равновесия является равенство нулю энергии Гиббса: AG=0, тогда АН = Т AS. Температура, при которой равновероятны и прямая и обратная реакция: ДН =. Следовательно, температура, при которой начнется восстановле- AS ние Fe равна: Т= 9 б ' б 1 _ =695К. 138, ЗАДАНИЯ 81. Напишите термохимическое уравнение реакции восстановления оксида железа (III) металлическим алюминием, вычислив ее тепловой эффект. 82. Газообразный этиловый спирт С 2 Н 5 ОН можно получить при взаимодействии этилена С 2 Н 4(Г ) и водяных паров. Напишите термохимическое уравнение реакции, вычислив ее тепловой эффект. 83. При получении гидроксида кальция из СаО( К ) и Н 2 0( Ж ) выделяется кдж теплоты. Напишите термохимическое уравнение этой реакции и вычислите энтальпию образования оксида кальция. 84. При взаимодействии газообразных сероводорода и оксида углерода (IV) образуются пары воды и сероуглерод CS 2(r ) Напишите термохимическое уравнение этой реакции, вычислив ее тепловой эффект. 85. Напишите термохимическое уравнение реакции между СО( Г ) и водородом, в результате которой образуются СН 4(Г ) и Н 2 0( Г ). Сколько теплоты выделится при этой реакции? 50

51 86. При взаимодействии газообразных метана и сероводорода образуются сероуглерод CS 2 ( r ) и водород. Напишите термохимическое уравнение этой реакции, вычислив ее тепловой эффект. 87. Кристаллический хлорид аммония образуется при взаимодействии газообразных аммиака и хлорида водорода. Напишите термохимическое уравнение этой реакции, вычислив ее тепловой эффект. Сколько теплоты выделится, если в реакции было израсходовано 10 л аммиака в пересчете на нормальные условия? 88. При сгорании ацетилена С 2Н2( Г) образуется оксид углерода (IV) и пары воды. Напишите термохимическое уравнение реакции, вычислив ее тепловой эффект. Сколько теплоты выделится при сгорании 825 л ацетилена в пересчете на нормальные условия. 89. При сгорании метана СН 4(Г ) образуются пары воды и оксид углерода (IV). Напишите термохимическое уравнение реакции, вычислив ее тепловой эффект. Сколько теплоты выделится при сгорании 1 м метана в пересчете на нормальные условия. 90. При сгорании жидкого бензола с образованием паров воды и оксида углерода (IV) выделяется 3135,58 кдж теплоты. Напишите термохимическое уравнение реакции и вычислите энтальпию образования С 6 Н 6(Ж ). 91.При взаимодействии трех молей оксида азота N 2 0 с аммиаком образуется азот и пары воды. Реакция сопровождается выделением 877,76 кдж теплоты. Напишите термохимическое уравнение реакции и вычислите энтальпию образования N 2 0( r ). 92. При сгорании газообразного аммиака образуются пары воды и оксида азота (II). Напишите термохимическое уравнение этой реакции, вычислив ее тепловой эффект в расчете на 1 моль NH 3(r ). 93. Реакция горения метилового спирта выражается термохимическим уравнением: 3 СН 3 ОН (ж ) ( Г ) = С0 2 (г ) + 2Н 2 0 (ж) ; АН =? Вычислите тепловой эффект этой реакции, если известно, что мольная теплота парообразования СН 3 ОН( Ж ) составляет +37,4 кдж. 94. Напишите термохимическое уравнение реакции горения 1 моль этилового спирта, в результате которой образуются пары воды и оксид углерода (IV). Вычислите энтальпию образования С 2 Н 5 ОН( Ж ), если известно, что при сгорании 11,5 г его выделилось 308,71 кдж теплоты. 51

52 95. Реакция горения бензола выражается термохимическим уравнением: С 6 Н 6(Ж) + 0 2(г) = 6С0 2 (г) + ЗН 2 0 (г) ; АН =? Вычислите тепловой эффект этой реакции, если известно, что мольная теплота парообразования С 6 Н 6 ( Ж ) составляет +33,9кДж. 96. Реакция горения аммиака выражается термохимическим уравнением: 4NH 3(r) (г) = 2N 2(r) + 6Н 2 0 (Ж), АН = -1530,28 кдж. Вычислите энтальпию образования NH 3(r ). 97. При взаимодействии оксида азота (I) N 2 0( r ) с углеродом образуется азот и оксид углерода (IV). Реакция сопровождается выделением 560 кдж теплоты. Напишите термохимическое уравнение реакции и вычислите энтальпию образования N 2 0( r ). 98. Энтальпия образования кристаллогидрата Na 2 S0 3-7H 2 0 из безводной соли и воды составляет -58,16 кдж/моль. Вычислите тепловой эффект растворения безводной соли Na 2 S0 3 в воде, если при растворении 1 моль кристаллогидрата в 800 мл воды поглощается 46,88 кдж теплоты. 99. При растворении в воде 10 г безводной соли СаС1 2 выделилось 6,82 кдж, а при растворении в воде 10 г кристаллогидрата СаС1 2-6Н 2 0 поглотилось 0,87 кдж теплоты. Вычислите энтальпию образования кристаллогидрата из безводной соли и воды При растворении в воде безводной соли SrCl 2 выделилось 47,7 кдж, а при растворении кристаллогидрата SrCl 2-10H 2 O поглотилось 31,0 кдж теплоты. Вычислите энтальпию образования кристаллогидрата из безводной соли и воды На основании стандартных энтальпий образования и стандартных энтропии соответствующих веществ вычислите изменение энергии Гиббса реакции, протекающей по уравнению С 2 Н 4(Г ) (г ) = 2С0 2(Г ) + 2Н 2 0( Ж ). Возможна ли эта реакция при стандартных условиях? Объясните уменьшение энтропии в результате этой реакции. Экзо- или эндотермической является реакция? 102. Вычислите, при какой температуре начинается реакция восстановления Fe 3 0 4, протекающая по уравнению Fe 3 0 4(K) + СО (г) = 3FeO (K) + С0 2(г) ; АН = 34,55 кдж. Экзо- или эндотермической является эта реакция? Объясните увеличение энтропии в результате этой реакции. 52

53 103.Вычислите, при какой температуре начинается диссоциация пентахлорида фосфора, протекающая по уравнению РС1 5(Г) = РС1 3(Г) + С1 2(г) ; АН = 92,59 кдж. Экзо- или эндотермической является эта реакция? Объясните увеличение энтропии в результате реакции. уравнениям: 104. Вычислите изменение энтропии для реакций, протекающих по 2СН 4(Г ) =С 2 Н 2 ( Г ) + ЗН 2 ( Г ) N 2 ( r ) + 3H 2(r) = 2NH 3 ( r ) Сграфит (г) = ( г ) Объясните, почему в этих реакциях AS> 0; < 0; «0? 105. На основании стандартных энтальпий образования и стандартных энтропии соответствующих веществ вычислите изменение энергии Гиббса реакции, протекающей по уравнению S0 2(r ) + 2Н 2(Г ) = S (р 0 мб.) + 2Н 2 0( Ж ). Возможна ли эта реакция при стандартных условиях? Эндо- или экзотермической является эта реакция? Объясните уменьшение энтропии в результате реакции На основании стандартных энтальпий образования и стандартных энтропии соответствующих веществ вычислите изменение энергии Гиббса реакции, протекающей по уравнению С0 2(г ) + 4Н 2(Г ) = СН 4 ( Г ) + 2Н 2 0( Ж ). Возможна ли эта реакция при стандартных условиях? Объясните уменьшение энтропии в результате реакции. Эндо- или экзотермической является реакция? 107. На основании стандартных энтальпий образования и стандартных энтропии соответствующих веществ вычислите изменение энергии Гиббса реакции образования аммиака из азота и водорода. Возможна ли эта реакция при стандартных условиях? Чем можно объяснить отрицательное значение изменения энтропии в результате реакции? Эндо- или экзотермической является реакция? 108. Какие из карбонатов: ВеСО э, СаС0 3 или ВаС0 3 - можно получить по реакции взаимодействия соответствующих оксидов с С0 2? Какая реакция идет наиболее энергично? Вывод сделайте, вычислив изменение энергии Гиббса для каждой реакции На основании стандартных энтальпий образования и стандартных энтропии соответствующих веществ вычислите изменение энергии Гиббса реакции, протекающей по уравнению СО( Г ) + ЗН 2(Г ) = СН 4(Г ) + Н 2 0( Г ). 53

54 Возможна ли эта реакция при стандартных условиях. Экзо- или эндотермической является реакция? Объясните уменьшение энтропии в результате реакции. ПО. Образование сероводорода из простых веществ протекает по уравнению Над + S^0M6. } = H 2 S (r) ; АН = -20,15 кдж. На основании значений стандартных энтропии соответствующих веществ вычислите изменение энтропии и объясните увеличение энтропии в результате реакции. Вычислите изменение энергии Гиббса и укажите, возможна ли эта реакция при стандартных условиях. Экзо- или эндотермической является реакция? 111. На основании стандартных энтальпий образования и стандартных энтропии соответствующих веществ вычислите изменение энергии Гиббса реакции, протекающей по уравнению 4НС1( Г) +0 2(Г) <=> 2Н 2 0 (Г) + 2С1ад; Возможна ли прямая реакция при стандартных условиях? При какой температуре наступит равновесие системы? Экзо- или эндотермической является прямая реакция? 112. Восстановление Fe оксидом углерода (II) протекает по уравнению Fe 3 0 4(K ) + СО (г) = 3FeO (K) + С0 2 ( г ) На основании стандартных энергий Гиббса образования соответствующих веществ вычислите изменение энергии Гиббса реакции и сделайте вывод о возможности самопроизвольного протекания этой реакции в стандартных условиях. Вычислите изменение энтропии и объясните увеличение энтропии в результате реакции Реакция горения ацетилена протекает по уравнению С 2 Н 2(Г ) ( Г ) = 2С0 2(Г ) + Н 2 0( Ж ) Исходя из значений стандартных энтальпий образования и стандартных энтропии соответствующих веществ, вычислите изменение энергии Гиббса реакции и укажите возможность ее протекания в стандартных условиях. Объясните уменьшение энтропии в результате реакции. Экзо- или эндотермической является реакция? 114. Уменьшится или увеличится энтропия при переходе: а) воды в пар; б) графита в алмаз? Почему? Вычислите изменение энтропии для каждого превращения. Сделайте вывод о количественном изменении энтропии при фазовых и аллотропических превращениях. 54

55 115. На основании стандартных энтальпий образования и стандартных энтропии соответствующих веществ вычислите изменение энергии Гиббса реакции, протекающей по уравнению Н/2( Г ) + СС*2(г) = СО( Г ) + Н 2 0( Ж ) Возможна ли эта реакция при стандартных условиях? Экзо- или эндотермической является реакция? 116. Прямая или обратная реакция будет протекать при стандартных условиях в системе 2NO (r) + 0 2( r) <^> 2N0 2(r). Ответ мотивируйте, вычислив изменение энергии Гиббса на основании стандартных энтальпий образования и стандартных энтропии соответствующих веществ. Экзо- или эндотермической является прямая реакция? Объясните уменьшение энтропии в результате протекания прямой реакции Исходя из значений стандартных энтальпий образования и стандартных энтропии соответствующих веществ, вычислите изменение энергии Гиббса реакции, протекающей по уравнению СН 4 ( Г ) (г ) = 2Н 2 0( Ж ) + С0 2 ( Г ). Может ли эта реакция при стандартных условиях идти самопроизвольно? Экзо- или эндотермической является реакция? Объясните уменьшение энтропии при протекании реакции Вычислите, при какой температуре наступит равновесие системы СО (г) + 2Н 2(Г) О СН 3 ОН (ж) ; АН = -128,05 кдж Экзо- или эндотермической является прямая реакция? Возможна ли она при стандартных условиях? Объясните уменьшение энтропии в результате протекания прямой реакции На основании стандартных энтальпий образования и стандартных энтропии соответствующих веществ вычислите изменение энергии Гиббса реакции, протекающей по уравнению 4NH 3 (г) (г) = 4NO (r) + 6Н 2 0 (Г) Возможна ли эта реакция при стандартных условиях? Объясните увеличения энтропии в результате реакции Реакция взаимодействия метана с оксидом углерода (IV) протекает по уравнению СН4( Г ) + С0 2 ( г ) = 2СО( Г ) + 2Н 2 ( г ). На основании стандартных энтальпий образования и стандартных энтропии соответствующих веществ вычислите изменение энергии Гиббса. Воз- 55

56 можна ли эта реакция при стандартных условиях. При какой температуре начнется реакция? Экзо- или эндотермической является данная реакция? Кинетика химических процессов Химическое равновесие Химическая кинетика изучает скорости химических реакций, механизмы их протекания и факторы, влияющие на скорость. Гомогенные реакции протекают в однофазной системе и идут равномерно во всем объеме системы. Гетерогенные реакции протекают в многофазной системе на границе раздела фаз, где реагирующие вещества соприкасаются друг с другом. Скорость химической реакции определяется количеством вещества вступающего в реакцию или образующегося в результате реакции в единицу времени в единице объема системы (для гомогенной реакции) или на единице площади поверхности раздела фаз (для гетерогенной реакции). Пример 1. Напишите выражения скорости реакции для систем: 1. 2Н 2(Г) + 2NO (r) = N 2 ( r ) + 2Н 2 0 (Г) 2. 2PbS (K) (г) = 2РЬО (к) + 2S0 2(r) 3. 2NH 4 N0 3(K) = 2N 2(r) + 0 2(r) + 4H 2 0 (r) 4. С8 2 ( Ж ) (r ) = C0 2(r ) + 2SC* 2(r ) Решение. Зависимость скорости реакции от концентрации реагирующих веществ определяется законом действующих масс: при постоянной температуре скорость химической реакции прямо пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществ, в степенях равных стехиометрическим коэффициентам в уравнении реакции. 1. Реакция 1 - гомогенная, реагирующие вещества находятся в одной фазе - газообразной. Запишем выражение скорости прямой реакции: У = к-сд 2 -С^0, где V - скорость реакции, к - константа скорости реакции, C H 2,C N O - концентрации реагирующих веществ, 2,2 - стехиометрические коэффициенты в уравнении реакции. 2. В случае гетерогенных реакций 2,3,4, в которых наряду с газообразными участвуют вещества, находящиеся в твердом состоянии (PbS( K ), NH 4 N0 3(K )) или жидкое индивидуальное вещество (С8 2(ж )), образующие самостоятельные фазы и не меняющие своих свойств в ходе реакции, взаимодействие происходит на поверхности раздела фаз. Концентрации веществ, образующих твердую или жидкую фазу, остаются постоянными и 56

57 не влияют на скорость реакции. Поэтому в выражение скорости реакции включаются только концентрации газообразных компонентов. Запишем выражение скорости реакций 2,3,4 соответственно: V = k< 2 ; V = k ; V = k< 2 Пример 2. Как изменится скорость химической реакции 2NO (r ) ( Г ) = 2N0 2 ( r ), если: а) концентрацию оксида азота (II) увеличить в 5 раз, б) объем системы увеличить в 2 раза. Решение, а) Согласно закону действующих масс первоначально скорость реакции равна: V=k-C^0 -С 02. После увеличения концентрации оксида азота (II) в 5 раз скорость реакции равна: V^k-CS-C^ -^ =25.k.C 2 TO.C 0j. Следовательно, скорость реакции возрастает в 25 раз. б) При увеличении объема системы в 2 раза концентрация каждого из газообразных реагирующих веществ уменьшится в 2 раза: С к о =^С к о, С о 2 = 2 С о 2 Скорость реакции после увеличения объема: /ri \ 2 (Г \ V 7 =k = --С 2 -с \ J g '-NO ^0 2 Следовательно, при увеличении объема системы в 2 раза скорость реакции уменьшится в 8 раз. Пример 3. Как изменится скорость реакции 2Mg( K ) + 0 2(г ) = 2MgO( K ), если общее давление в системе увеличить в 5 раз. Решение. Скорость этой гетерогенной реакции зависит только от концентрации газообразного вещества (кислорода), так как в уравнении скорости реакции концентрация твердого вещества (Mg( K )) не входит: V = k-c 0 2. Увеличение давления в системе в 5 раз вызовет уменьшение объема системы в 5 раз, а концентрация газообразного кислорода возрастает в 5 раз, (CQ 2 =5С 0 ), И скорость реакции будет равна: V 7 =k-(5c 0 ) = 5-к-С 0 Следовательно, после увеличения давления в 5 раз скорость реакции возрастает в 5 раз. Пример 4. Вычислите, во сколько раз увеличится скорость реакции, протекающей в газовой фазе, при повышении температуры от 30 до 70 С, если температурный коэффициент реакции равен 2. 57

58 Решение. Зависимость скорости химической реакции от температуры выражается эмпирическим правилом Вант-Гоффа, согласно которому при увеличении температуры на 10 скорость большинства гомогенных реакций увеличивается в 2-4 раза. Математически правило Вант-Гоффа выражается уравнением: V Tj = V T у 10, где Т ь Т 2 - температура реакции, V b V 2 - скорости реакций при данных температурах, у - температурный коэффициент. о В данном примере температура повысилась на 40 С (АТ=Т 2 - Ti), скорость реакции будет равна: Tj-T; V = V -у~й~ = V T -2~й~ = V T -2 4 =16V T. о Следовательно, при повышении температуры на 40 С скорость реакции увеличится в 16 раз. Пример 5. Запишите выражение константы равновесия для обратимых систем: 1. 4НВг (г) + 0 2(г) О 2Вг 2(г) + 2Н 2 0 (Г) 2. 2ZnS (K) (г) <=> 2ZnO (K) + 2S0 2(r) 3. СаС0 3(к) <^>СаО (к) + С0 2 ( г ) 4. 2H 2 S (r) (г) <^> 2Н 2 0 ( Ж ) + 2S0 2(r) Решение. Химическая реакция называется обратимой, если в данных условиях протекает не только прямая реакция ( >), но и обратная реакция (< ). Обратимые реакции не доходят до конца. С течением времени концентрация исходных веществ уменьшается, что приводит к уменьшению скорости прямой реакции. Скорость обратной реакции возрастает, так как увеличиваются концентрации продуктов реакции. Когда скорости прямой и обратной реакций становятся равными, наступает состояние химического равновесия. В условиях химического равновесия концентрации исходных веществ и продуктов реакции не изменяются во времени и называются равновесными концентрациями, которые принято обозначать символом в квадратных скобках. Состояние химического равновесия характеризуется константой химического равновесия К с, которая равна отношению произведению равновесных концентраций продуктов реакции к произведению равновесных концентраций исходных веществ, взятых в степенях, равных стехиометрическим коэффициентам в уравнении реакции. В случае гомогенной системы в выражении константы равновесия входят равновесные концентрации всех компонентов. В случае гетероген- 58

59 ной системы, компонентами которой являются газообразные и твердые вещества или газообразные и жидкие индивидуальные вещества, в выражение константы равновесия входят концентрации только газообразных веществ. Система 1 - гомогенная, состоит только из газообразных веществ. Константа химического равновесия к с = [Br 2 ] 2 [H 2 Q] 2 [НВг] 4 -[0 2 ] Системы 2,3,4 - гетерогенные, равновесие устанавливается на границе раздела твердое вещество - газ (система 2,3) и жидкое вещество - газ (система 4). Концентрации твердых и жидких индивидуальных веществ постоянные и в выражение константы равновесия не входят. Выражения констант равновесия для систем 2,3,4 соответственно: К, = - \-; К = [СО ]; К = L?J [0 2 ] 3 [0 2 ] 3 -[H 2 S] 2 Пример 6. При синтезе аммиака N 2 ( r ) +ЗН 2 ( Г ) <=> 2NH 3(r ) равновесие установилось при следующих равновесных концентрациях веществ (моль/л): [N 2 ] = 2,5; [Н 2 ] = 1,8; [NH 3 ] = 3,6. Рассчитайте константу равновесия этой реакции и начальные концентрации исходных веществ. По величине константы равновесия укажите, какие вещества будут преобладать в равновесной системе: исходные или продукты реакции? Решение. Вычислим константу равновесия реакции: [N 2 ][H 2 ] 3 2,5-1,8 3 Константа равновесия определяет глубину превращения исходных веществ в продукты реакции - глубину протекания процесса в момент достижения равновесия. Если К с >1 в системе преобладают продукты реакции и чем больше константа равновесия (К с»1), тем больше выход продуктов реакции. При К с «1 в системе преобладают исходные вещества и выход продуктов реакции мал. При К с = 1 реакция становится равновероятной. В примере К с <1, следовательно, в равновесной системе преобладают исходные вещества и выход продуктов реакции мал. Начальная концентрация вещества складывается из равновесной концентрации этого вещества и количества вещества, израсходованного на образование равновесной концентрации продукта реакции. На основании уравнения реакции определим количество израсходованного азота: 59

60 на образование 2 моль NH 3 расходуется 1 моль N 2 на образование 3,6 моль NH 3 расходуется х моль N Отсюда х = ' =1,8 моль N 2. Начальная концентрация азота C Ha4. N2 = [N 2 ] + х = 2,5 +1,8 = 4,3 моль/л. Аналогично составим и решим пропорцию: на образование 2 моль NH 3 расходуется 3 моль Н 2 на образование 3,6 моль NH 3 расходуется у моль Н 2 у = = 5,4 моль Н 2 Начальная концентрация водорода с нач.н 2 = [Н 2 ] + у = 1,8 + 5,4 = 7,2 моль/л. Таким образом, реакция началась при концентрациях: C N j = 4,3 моль/л; Пример 7. Даны системы: C H j = 7,2 моль/л. 1. РС1 5(Г) О РС1 3(Г) + С1 2(г), АН = 92,59 кдж 2. PbS (K) +30 2(г) <z> 2РЬО (к) + 2S0 2(r), АН = -841,0 кдж Напишите выражения констант равновесия для данных систем. Как следует изменить концентрацию исходных веществ и продуктов реакции, давление, температуру, чтобы сместить равновесие в сторону прямой реакции? Решение: Выражения констант химического равновесия для гомогенной (1) и гетерогенной (2) систем: [РС1 3 ]-[С1 2 ], [SQ 2 ] 2 [PCLJ [0 2 ] 3 Направление, в котором смещается равновесие, определяется принципом Ле - Шателье: если на систему, находящуюся в равновесии, оказать внешнее воздействие, то равновесие сместится в том направлении, которое ослабляет эффект внешнего воздействия. Рассмотрим влияние каждого из трех параметров на смещение химического равновесия. а) Влияние концентрации на состояние равновесия ограничено содержанием в системе только тех веществ, концентрации которых входят в выражение константы равновесия. При увеличении концентрации одного из газообразных веществ (реагента или продукта), находящегося в равновесной системе, равновесие смещается в сторону расхода данного вещества. При 60

61 уменьшении концентрации вещества равновесие смещается в сторону образования этого вещества. В системе 1 увеличение концентрации исходного вещества РС1 5, а также уменьшение концентрации продуктов реакции РС1 3 и С1 2 смещает равновесие в сторону образования продуктов реакции. В системе 2 увеличение концентрации исходного газообразного вещества 0 2, а также уменьшение концентрации продукта реакции - газообразного S0 2 смещает равновесие в сторону образования продуктов реакции. б) Изменение давления оказывает влияние на равновесие в том случае, если в реакции участвует хотя бы одно газообразное вещество и число молей исходных газообразных веществ и газообразных продуктов реакции не одинаково. При увеличении давления равновесие смещается в сторону образования веществ с меньшим объемом (меньшим числом молей газов). При понижении давления равновесие смещается в сторону образования веществ с большим объемом (большим числом молей газов). Если протекание реакции не сопровождается изменением объема, то изменение давление не влияет на состояние равновесия. В системе 1 в реакцию вступил 1 моль газообразного вещества, образовалось в результате реакции 2 моля газообразного вещества (объем системы увеличился). Следовательно, чтобы сместить равновесие в сторону прямой реакции, следует уменьшить давление. В гетерогенной системе 2 в реакцию вступило 3 моля газообразного вещества, образовалось в результате реакции 2 моля газообразного вещества. Следовательно, чтобы сместить равновесие в сторону прямой реакции следует увеличить давление. в) При повышении температуры равновесие смещается в направлении протекания эндотермической реакции. При понижении температуры равновесие смещается в направлении протекания экзотермической реакции. Реакция 1 протекает с поглощением тепла (АН>0), реакция эндотермическая. Для смещения равновесия в сторону прямой реакции следует повысить температуру. Реакция 2 протекает с выделением тепла (АН<0), реакция экзотермическая. Для смещения равновесия в сторону прямой реакции следует понизить температуру. Пример 8. Во сколько раз изменятся скорости прямой и обратной реакций в системе С1 2(г ) + 2Н1( Г ) <=> 1 2(к ) + 2НС1( Г ), если уменьшить давление в системе в 3 раза. В каком направлении сместится равновесие в системы? 61

62 Решение. Первоначальные скорости прямой и обратной реакций были следующие: \=К-[С\ 2 ]- [Hi] 2 ; v 1 = k 2.[HCi] 2 В уравнении скорости обратной реакции концентрация твердого вещества 1 2 ( К ) не входит, т.к. она постоянна. При уменьшении давления в 3 раза первоначальный объем системы увеличится в 3 раза, а концентрации каждого из газообразных компонентов уменьшаются в 3 раза: [С12] = *[С12], [HI]' =^[HI], [НС1]' = *[НС1] ; При новых концентрациях скорости прямой и обратной реакций: [ClJYj^[HI] ^kr[cl 2 ]'[HI] 2 V J J f[hcl]y 1 V 2 ' = k 2 = -k V 3 J 2 -[HCl] 2 9 Скорость прямой реакции уменьшилась в 27 раз, а скорость обратной реакции уменьшилась в 9 раз, следовательно, равновесие сместится в сторону обратной реакции. ЗАДАНИЯ 121. Окисление серы и оксида серы (IV) протекает по уравнениям: а ) S( K ) ( Г ) = so 2 ( Г ) бs0 2(r) + 0 2(г) = 2S0 3(r) Приведите формулировку закона действующих масс и напишите выражения для скорости данных реакций. Определите, как изменяется скорость этих реакций, если: а) объемы каждой из систем уменьшить в четыре раза; б) концентрацию кислорода уменьшить в два раза Напишите выражения для константы равновесия систем: а) С0 2(г ) + С^рафит) О 2СО( Г ) бс0 2(Г) <^> 2СО (г) + 0 2(Г ) Как изменятся скорости прямых реакций, если концентрацию С0 2 в каждой системе уменьшить в 4 раза? Как следует изменить давление, чтобы повысить выход СО? 123. Напишите выражения для констант равновесия систем: а) СО (г) + Н 2 0 (г) О С0 2 ( г ) + Н 2(г) б) 3Fe 2 0 3(K) + СО (г) О 2Fe 3 0 4(K) + С0 2 ( г ) 62

63 Как изменится скорость прямой реакции, если а) в каждой системе уменьшить концентрацию СО в 3 раза; б) повысить давление в системах в 2 раза. В каком направлении при этом сместится равновесие? Ответ мотивируйте на основании расчета скорости прямой и обратной реакций Почему при изменении давления смещается равновесие системы N 2 ( r ) + ЗН 2 ( Г ) <=> 2NH 3(r ) и не смещается равновесие системы N 2(r )+0 2(r ) < ^> 2NO( r )? Ответ мотивируйте на основании расчета скорости прямой и обратной реакции в этих системах до и после увеличения давления в системе в 2 раза. Напишите выражения для констант равновесия каждой из данных систем Каким законом выражается зависимость скорости реакции от концентрации реагирующих веществ? Напишите формулировку этого закона. Составьте выражение для скорости химической реакции 4НС1( Г ) ( Г ) = 2Н 2 0( Г ) + 2С1 2 ( Г ). Во сколько раз изменится скорость данной реакции, если: а) увеличить концентрацию НС1 в 3 раза; б) увеличить давление в 2 раза; в) увеличить температуру на 40. Температурный коэффициент скорости реакции у = Во сколько раз изменится скорость химической реакции 4NH 3(r ) +30 2(г ) = 2N 2(r ) + 6Н 2 0( Г ), если а) увеличить объем системы в 2 раза; б) увеличить концентрацию кислорода в 2 раза; в) понизить температуру на 30. Температурный коэффициент скорости реакции у = Напишите выражения для констант равновесия систем: аs0 2(r) + 0 2(г) <z> 2S0 3(r) бh 2 S (r) + S0 2(r) <=> 3 '-'(ромб) + 2Н 2 0 (ж) Как изменится скорость прямой реакции, если а) в каждой системе увеличить концентрацию S0 2 в 3 раза; б) понизить давление в системах в 2 раза. В каком направлении при этом сместится равновесие? Ответ мотивируйте на основании расчета скорости прямой и обратной реакций Напишите выражения константы равновесия для систем: асо( Г ) ( Г ) <=> 2С0 2(Г ) (реакция экзотермическая) б) MgC0 3(K ) О MgO( K ) + С0 2(г ) (реакция эндотермическая) В каком направлении сместятся равновесия этих систем: а) при повышении температуры; б) при понижении давления в 2 раза. Ответ мотивируйте на основании принципа Ле - Шателье Напишите выражения для констант равновесия систем: а) 3Fe (K) + 4Н 2 0 (Г) О Fe 3 0 4(K ) + 4Н 2(г) б) СО (г) + н 2 о ( г ) О со 2 ( г ) + Н а д 63

64 Как изменится скорость прямой реакции, если а) в каждой системе уменьшить концентрацию паров воды в 3 раза; б) увеличить давление в системах в 2 раза. В каком направлении при этом сместится равновесие? Ответ мотивируйте на основании расчета скорости прямой и обратной реакций Напишите выражения констант равновесия для систем: а) С 2 Н 4(Г) (г) <^> 2С0 2(Г) + 2Н 2 0 ( Ж ) бн 2(Г) + 0 2(г) <^> 2Н 2 0 (Г) Как изменится скорость прямой реакции, если: а) в каждой системе увеличить концентрацию кислорода в 3 раза; б) понизить давление в системах в 2 раза. В каком направлении при этом сместится равновесие? Ответ мотивируйте на основании расчета скорости прямой и обратной реакций Напишите выражения константы равновесия для систем: а) СаО( К ) + ЗС^рафщ.) О СаС 2(к ) + СО( Г ) (реакция эндотермическая); б) N 2 ( Г ) +ЗН 2(Г ) <=> 2NH 3 ( Г ) (реакция экзотермическая). Как влияют понижение температуры и уменьшение давления на равновесие данных систем? Ответ мотивируйте на основании принципа Ле - Шателье Напишите выражения констант равновесия для систем: а) С0 2(г ) + С( К ) <=> 2СО( Г ) (реакция эндотермическая); бs0 2(r ) ( Г ) <^> 2S0 3(r ) (реакция экзотермическая). Как влияет повышение температуры и понижение давления на равновесие этих систем? Ответ мотивируйте на основании принципа Ле - Шателье Напишите выражения констант равновесия для систем: а) FeO( K ) + СО( Г ) О Fe (K ) + С0 2(г ) (реакция экзотермическая) бn 2 ( Г ) ( Г ) <^> 2N 2 0( r ) (реакция эндотермическая). Как следует изменить температуру, чтобы равновесие этих систем сместить влево? Почему при изменении давления равновесие смещается только в одной системе? Ответ мотивируйте на основании расчета скорости прямой и обратной реакции в этих системах до и после уменьшения давления в системе в 2 раза Напишите выражения констант равновесия для систем: а) S0 2(r) + 2Н 2 (г) О '-'(ромб) +2Н 2 0 (Г) б) С0 2 ( г ) + 4Н 2(Г) О СН 4(Г ) + 2Н 2 0 (Г) Как изменится скорость прямой реакции, если а) в каждой системе уменьшить концентрацию водорода в 3 раза; б) понизить давление в системе в 2 раза? В каком направлении при этом сместится равновесие? Ответ мотивируйте на основании расчета скорости прямой и обратной реакции. 64

65 135. Равновесие системы 2СО( Г ) ( Г ) <=> 2С0 2 ( Г ), АН = -566,2 кдж установилось при следующих концентрациях (моль/л): [СО] = 2; [0 2 ] = 0,5; [С0 2 ] = 2. Вычислите константу равновесия и исходные концентрации СО и 0 2. По величине константы укажите, какие вещества преобладают в равновесной системе: исходные или продукты реакции? В каком направлении сместится равновесие: а) при повышении температуры; б) при увеличении концентрации СО? Ответ мотивируйте на основании принципа Ле - Шателье Равновесие системы 2S0 2(r ) + 0 2(г ) <=> 2S0 3(r ) установилось при следующих концентрациях (моль/л): [S0 2 ] = 0,6; [0 2 ] = 0,9; [S0 3 ] = 1,5. Вычислите константу равновесия и исходные концентрации S0 2 и 0 2. По величине константы укажите, какие вещества преобладают в равновесной системе: исходные или продукты реакции? В каком направлении сместится равновесие: а) при увеличении давления; б) при увеличении концентрации кислорода? Ответ мотивируйте на основании принципа Ле - Шателье Равновесие системы 4НС1( Г ) + 0 2(г ) < ^> 2Н 2 0( Г ) + 2С1 2(Г ) установилось при следующих концентрациях (моль/л): [НС1] = 0,2; [0 2 ] = 0,32; [Н 2 0] = 0,14; [С1 2 ] = 0,14. Вычислите константу равновесия и исходные концентрации хлороводорода и кислорода. По величине константы укажите, какие вещества преобладают в равновесной системе: исходные или продукты реакции? В каком направлении сместится равновесие: а) при повышении давления; б) при увеличении концентрации хлороводорода? Ответ мотивируйте на основании принципа Ле - Шателье Равновесие системы Fe 2 0 3(K ) + ЗСО( Г ) О 2Fe( K ) + ЗС0 2(г ) установилось при следующих концентрациях (моль/л): [СО] = 1; [С0 2 ] = 2. Вычислите константу равновесия и исходную концентрацию СО. По величине константы укажите, какие вещества преобладают в равновесной системе: исходные или продукты реакции? В каком направлении сместится равновесие: а) при повышении давления; б) при увеличении концентрации оксида углерода (II)? Ответ мотивируйте на основании принципа Ле - Шателье Равновесие системы СО( Г ) + Н 2 0 ( Г ) О С0 2(г ) + Н 2(г ) установилось при следующих концентрациях (моль/л): [СО] = 0,004; [Н 2 0] = 0,064; [С0 2 ] = 0,016; [Н 2 ] = 0,016. Вычислите константу равновесия и исходные концентрации СО и Н 2 0. По величине константы укажите, какие вещества преобладают в равновесной системе: исходные или продукты реакции? В каком направлении сместится равновесие а) при увеличении концентрации оксида углерода (II); б) при увеличении концентрации водорода? Ответ мотивируйте на основании принципа Ле - Шателье. 65

66 140. Равновесие системы 2С1 2 ( Г ) + 2Н 2 0( Г ) <=> 4НС1( Г ) ( Г ) установилось при следующих концентрациях (моль/л): [С1 2 ] = 0,8; [Н 2 0] = 2,2; [НС1] = 1,1; [0 2 ] = 1,6. Вычислите константу равновесия и исходные концентрации С1 2 и Н 2 0. По величине константы укажите, какие вещества преобладают в равновесной системе: исходные или продукты реакции? В каком направлении сместится равновесие: а) при увеличении концентрации С1 2 ; б) при повышении давления? Ответ мотивируйте на основании принципа Ле - Шателье. Способы выражения концентрации растворов Растворами называются молекулярно-дисперсные и ионнодисперсные гомогенные системы, состоящие из двух и более химически индивидуальных веществ. Концентрацией раствора называется количество растворенного вещества, содержащееся в единице массы или единице объема раствора. Пример 1. Вычислите: а) массовую долю растворенного вещества (%); б) молярную концентрацию вещества (С м, М); в) молярную концентрацию эквивалентов вещества (С н ); г) моляльность вещества в растворе (С т ), который получен растворением 60 г карбоната калия в 250 мл воды (плотность раствора р = 1190 кг/м 3 =1,19 г/см 3 =1,19 г/мл). Чему равен титр (Т) этого раствора? Решение, а) массовая доля (ю) показывает, сколько единиц массы растворенного вещества содержится в 100 единицах массы раствора. Массовая доля - безразмерная величина, ее выражают в долях единицы или в процентах. Так как массу 250 мл воды можно принять равной 250 г (р Нг0 =1г/мл), то масса полученного раствора равна: = 310 г и, следовательно: в 310 г раствора содержится 60 г К 2 С0 3 в 100 г раствора содержится х г К 2 СО э П х = = 19,35г 310 Таким образом, массовая доля К 2 СО э равна 19,35 % (ю КгСОз =19,35%). б) молярная концентрация вещества - отношение количества растворенного вещества (в молях) к объему раствора. Единица измерения молярной концентрации моль/л. 66

67 Для расчета молярной концентрации карбоната калия необходимо найти массу 1 л раствора: т 1 л = V р = 1000мл 1,19г/мл = 1190г. Массу карбоната калия (ш) в 1 л раствора находим из соотношения: в 310 г раствора содержится 60 г К 2 С0 3 в 1190 г раствора содержится m г К 2 С0 3 т = 1190^0 = 310 Число молей соли, содержащихся в 1 л раствора равно отношению: V K,CO, = тт^ - 5 м к 2со 3 гд е м к со = 138г/моль Следовательно, v K2 co 3 = ^$ = 1' 6 7 м о л е й - Молярная концентрация карбоната калия С щк^со^ = 1,67моль/л (1,67М) в) молярная концентрация эквивалентов (нормальная концентрация) - отношение количества эквивалентов растворенного вещества (в молях эквивалентов) к объему раствора. Единица измерения моль/л. Молярная масса эквивалента кислоты равна отношению ее молярной 98 массы к основности. Например: М Э(Н2 <, 04) = = 49г/моль. Молярная масса эквивалента основания равна отношению ее моляр- ной массы к кислотности. Например: М э ( С а ( о н ) 2 74 ) = = 37г/моль. Молярная масса эквивалента соли равна отношению ее молярной массы к произведению числа атомов металла на валентность металла. Например: 234 М ч, д1 f r n = = 39г/моль Jl/U 2 ILU-j J М эдаш 4со 3) = = 48г/моль. Так как молярная масса эквивалента карбоната калия равна: м Э(К со ) = т^т = = 6 9 г/моль, то число молей эквивалентов К 2 СО э, содержа- 2з щихся в 1 л раствора равно отношению: v 4 г о, = - = = з,34 молей эквивалентов. * 2 з) М э^2соз) 69 Молярная концентрация эквивалентов карбоната калия С Н (к со ) = 3,34моль/л (3,34 н.) 2 67

68 г) моляльность вещества в растворе - отношение количества растворенного вещества (в молях) к массе растворителя. Единица измерения моляльности вещества в растворе моль/кг. Масса раствора складывается из суммы масс растворенного вещества и растворителя: т р. р а = т в. в а + nip.^. По условию задачи масса растворителя (воды) равна 250 г. Массу карбоната калия в 1000 г растворителя находим из соотношения: на 250 г растворителя приходится 60 г К 2 С0 3 на 1000 г растворителя приходится m г К 2 С0 3, л л п Отсюда, m = = 240 г К 2 С Число молей соли, содержащихся в 1000 г (1 кг) растворителя равно отношению: v K с о = - = ^ ^ = 1,74моля К г С 3 М К г С О з 138 Моляльность карбоната калия в растворе С т = 1,74 моль/кг Титр раствора (Т) показывает количество граммов растворенного вещества, содержащегося в 1 мл (1 см 3 ) раствора. Так как в 1 л раствора карбоната калия содержится 230,32 г К 2 С0 3, то Т = = о,2303г/мл Пример 2. На нейтрализацию 20 мл раствора гидроксида калия, содержащего 0,4 г КОН, израсходовано 42 мл кислоты. Вычислите молярную концентрацию эквивалентов кислоты в растворе. Решение. Согласно закону эквивалентов вещества взаимодействуют между собой в эквивалентных количествах, следовательно, V l С н(2) V, С M = V 9 С ИЛИ!- = ^ 1 н(1 н(2) у с V 2 *-н(1) Таким образом, объемы растворов реагирующих веществ обратно пропорциональны их молярным концентрациям эквивалентов. Рассчитываем молярную концентрацию эквивалентов гидроксида калия: в 0,02 л раствора содержится 0,4 г КОН в 1 л раствора содержится m г КОН m = '- = 20г КОН 0,02 Число молей эквивалентов гидроксида калия, содержащихся в 1 л ГЦ Т/"0Т-Т 20 ^ _., раствора, равно v 3KB = = = 0,36 молей эквивалентов, где 56 г/моль М 5 6 э(кон) - молярная масса эквивалента гидроксида калия. 68

69 Следовательно, молярная концентрация эквивалентов гидроксида калия С н (кон) = 0,36 моль/л. На основании зависимости между объемами растворов реагирующих веществ и их молярными концентрациями эквивалентов рассчитываем моv С лярную концентрацию эквивалентов кислоты: = - -; отсюда С У к-ты н(кон) С н ( к - т ы ) = V KOH ' С н(кон0 0,36 п л г 1,,гллп \ L = & - = 0 Д? М Л Ь / Л ( Д 7 Н - ) v к-ты 4 Z Пример 3. К 1 л раствора серной кислоты с массовой долей H 2 S0 4 12% (плотность 1,083 г/см ) прибавили 0,5 л раствора той же кислоты с массовой долей H 2 S0 4 8 % (плотность 1,055 г/см 3 ).Объем смеси довели до 2 л. Вычислите молярную концентрацию серной кислоты в полученном растворе. Решение. Масса 1 л раствора серной кислоты с массовой долей H 2 S0 4 12%) равна: т 1 л = V-p = 1000мл-1,083г/мл = 1083г В этом растворе содержится = 129,96 г H 2 S0 4. Масса 0,5 л раствора серной кислоты с массовой долей H 2 S0 4 8 % равна: т 0 > 5 л = V р = 500мл 1,055г/мл = 527,5г. В этом растворе содержится ' 8 = 42,2 г H 2 S , 5 По условию задачи объем смеси довели до 2 литров, следовательно, в общем объеме полученного раствора (2 л) масса H 2 S0 4 составляет 129,96+ 42,2 = 172,16 г Таким образом, в 1 л раствора содержится: m = ^ = 86,08 г H 2 S0 4. Рассчитаем число молей серной кислоты, содержащихся в 1 л раствора: v H s o = L = - = 0,88 молей, где 98 г/моль - молярная масса H 2 S M-H 2 SO 4 98 Следовательно, молярная концентрация серной кислоты в полученном растворе С м = 0,88 моль/л (0,88М). Пример 4. Какой объем хлороводородной кислоты с массовой долей НС1 36 % (р = 1,183 г/см =1,183 г/мл) потребуется для приготовления 2,5л 0,5н. раствора этой кислоты? Решение. Молярная масса эквивалента хлороводородной кислоты 69

70 м э(нс1) = = 36,5 г/моль. Масса НС1, необходимая для приготовления 2 л 0,5н. раствора хлороводородной кислоты равна: т н с. = С н М э 1 ) V p _ p a = 0,5 36,5 2,5 = 45,63 г НС1 Находим, в каком количестве раствора хлороводородной кислоты с массовой долей 36 % содержится 45,63 г НС1: в 100 г 36% - го раствора содержится 36 г НС1 в m г 36%о - го раствора содержится 45,63 г НС1 45, m = = 126,75г 36 Следовательно, объем раствора хлороводородной кислоты с массовой долей НС1 36 % равен: V = = 1 2 б ' 7 5 г = 107,14мл Рр-ра 1Д83г/мл ЗАДАНИЯ 141. Вычислите молярную концентрацию, молярную концентрацию эквивалентов и титр раствора хлорида кальция с массовой долей СаС1 2 20%о, плотность раствора 1,178 г/см Вычислите молярную концентрацию, молярную концентрацию эквивалентов, моляльность и титр раствора щелочи с массовой долей NaOH 30%о. Плотность раствора щелочи 1,328 г/см КЗ л раствора азотной кислоты (р = 1,054 г/см 3 ) с массовой до лей HN0 3 10% прибавили 5 л раствора той же кислоты (р = 1,009 г/см ) с массовой долей HN0 3 2%>. Вычислите молярную концентрацию полученного раствора и массовую долю (%) HN0 3 в этом растворе Вычислите молярную концентрацию, молярную концентрацию эквивалентов, моляльность и титр раствора азотной кислоты (р = 1,120 г/см 3 ) с массовой долей HN0 3 20,8%>. 145.Вычислите молярную концентрацию, молярную концентрацию эквивалентов, моляльность и титр раствора хлорида алюминия (р=1,149 г/см ) с массовой долей А1С1 3 16%> Сколько и какого вещества останется в избытке, если к 7 мл 0,3н. раствора серной кислоты прибавить 125 мл 0,2н. раствора гидроксида калия Для осаждения в виде хлорида серебра всего серебра, содержащегося в 100 мл раствора нитрата серебра потребовалось 50 мл 0,2 н. рас- 70

71 твора хлороводородной кислоты. Вычислите молярную концентрацию эквивалентов и титр раствора нитрата серебра Какой объем раствора хлороводородной кислоты (р=1,100 г/см 3 ) с массовой долей НС1 20,01% требуется для приготовления 1 л раствора (р = 1,050 г/см 3 ) с массовой долей НС1 10,17%? 149. Смешали 10 мл раствора азотной кислоты (р = 1,056 г/см 3 ) с массовой долей HN0 3 10% и 100 мл раствора той же кислоты (р =1,184 г/см 3 ) с массовой долей HN0 3 30%. Вычислите молярную концентрацию и массовую долю (%) HN0 3 в полученном растворе Какой объем раствора гидроксида калия (р = 1,056 г/см 3 ) с массовой долей КОН 50% требуется для приготовления 3 л раствора (р=1,048 г/см ) с массовой долей КОН 6%? 151. Какой объем раствора карбоната натрия (р = 1,105 г/см 3 ) с массовой долей Na 2 C0 3 10% требуется для приготовления 5л раствора (р=1,020г/см") с массовой долей Na 2 C0 3 2%? 152. На нейтрализацию 31мл 0,16н. раствора щелочи требуется 217мл раствора серной кислоты. Вычислите молярную концентрацию эквивалентов и титр раствора серной кислоты Какой объем 0,3н. раствора кислоты требуется для нейтрализации раствора, содержащего 0,32 г NaOH в 40 мл раствора гидроксида натрия На нейтрализацию 1 л раствора, содержащего 1,4 г гидроксида калия, требуется 50 мл раствора кислоты. Вычислите молярную концентрацию эквивалентов кислоты Вычислите молярную концентрацию, молярную концентрацию эквивалентов, моляльность и титр раствора хлорида натрия (р = 1,148 г/см ) с массовой долей NaCl 20%? 156. Вычислите молярную концентрацию, молярную концентрацию эквивалентов, моляльность и титр раствора серной кислоты (р = 1,040 г/см ), в 200 мл которого содержится 9 г H 2 S Вычислите молярную концентрацию, молярную концентрацию эквивалентов, моляльность и титр раствора азотной кислоты (р = 1,054 г/см 3 ) с массовой долей HN0 3 10%) Какой объем раствора азотной кислоты (р = 1,367 г/см ) с массовой долей HN0 3 60%) требуется для приготовления 0,5 л раствора той же кислоты (р = 1,054 г/см 3 ) с массовой долей HN0 3 10%? 71

72 159. Смешали 50 мл раствора серной кислоты (р = 1,098 г/см 3 ) с массовой долей H 2 S0 4 14% и 100 мл раствора той же кислоты (р = 1,224 г/см 3 ) с массовой долей H 2 S0 4 30%. Вычислите молярную концентрацию и массовую долю (%) H 2 S0 4 в полученном растворе Смешали 25 мл раствора хлорида натрия (р = 1,029 г/см ) с массовой долей NaCl 4% и 225 мл раствора той же соли (р = 1,151 г/см 3 ) с массовой долей NaCl 20%. Вычислите молярную концентрацию и массовую долю (%) NaCl в полученном растворе. Общие свойства растворов К общим свойствам растворов относятся понижение давления насыщенного пара растворителя над раствором, понижение температуры замерзания, повышение температуры кипения и осмотическое давление. Исследование свойств разбавленных растворов показало, что понижение давления пара, повышение температуры кипения и понижение температуры замерзания обусловлены только числом растворенных частиц в определенном объеме данного растворителя и не зависят от природы растворенного вещества. В этом заключается сущность законов Рауля. В общем виде зависимость повышения температуры кипения At^ и понижения температуры замерзания At 3aM разбавленных растворов от концентрации можно записать так: Atiom - К э С т и At 3aM К к -С т, где К э и К к - эбулиоскопическая и криоскопическая постоянные растворителя ( С кг моль -1 или К кг моль -1 ). С т - моляльность вещества в растворе (моль/кг) В этих уравнениях моляльную концентрацию можно заменить отношением массы растворенного вещества в 1000 г растворителя (ш) к молярной массе этого вещества (М). Тогда At = К вещества. По этой формуле можно рассчитать молярную массу растворенного Пример 1. Вычислите температуры кристаллизации и кипения водного раствора глюкозы с массовой долей С 6 Н %. Решение. По закону Рауля: At 3aM = К к C m или At 3aM = К к (1) М кип = К э - C m И Л И Д г юш = Кэ (2) И А 1 72

73 Для воды К к = 1,86 и К э = 0,52 Молярная масса глюкозы М с н 0 =180 г/моль Исходя из понятия массовой доли растворенного вещества, выраженной в процентах: в 100 г раствора содержится 2 г глюкозы. Следовательно, масса растворителя будет равна: 100-2=98 г. Найдем массу растворенного вещества в 1000 г растворителя (воды): в 98 г воды содержится 2 г глюкозы в 1000 г воды содержится m г глюкозы m = = 20,41г 98 Следовательно, понижение температуры замерзания раствора по формуле (1): At 3 a M = 1,86 - = 0,21 С. 1 ou Так как At 3 a M = т з а м р а с т в о р и т е л я -t 3 a M p a c T B O p a, то температура замерзания (кристаллизации) раствора равна: 0 т зам.раствора = т зам.растворителя А т зам. = 0 0,21 = 0,21 С, ГДе 0 С - Температура замерзания воды. Повышение температуры кипения раствора равно по формуле (2): At K H n =0,52--^- = 0,06 С. Вода кипит при 100 С, следовательно, температура кипения этого раствора равна: т к и п р а с т в о р а = т к и п р а с т в о р и т е л я + At K H n = ,06 = 100,06 С. Пример 2. Раствор, содержащий 1,22 г бензойной кислоты С 6 Н 5 СООНв 100 г сероуглерода, кипит при 46,529 С. Температура кипения сероуглерода 46,3 С. Вычислите эбулиоскопическую константу сероуглерода. Решение. По закону Рауля: At =К, (2), J J кип М где ДХкип - повышение температуры кипения раствора равно: At кип = 1-кип.раствора ^ к и п р а с т в о р и т е л я = 46,529 46,3 = 0,229 С. Молярная масса бензойной кислоты М с н с о о н = 122 г/моль б 5 Найдем массу растворенного вещества в 1000 г растворителя: в 100 г сероуглерода содержится 1,22 г бензойной кислоты в 1000 г сероуглерода содержится m г бензойной кислоты ,22 m = = 12,2 г 100 Из формулы (2) находим эбулиоскопическую константу: 73

74 At -M j _ Ц 1 i V 1 кип _ v^^s *-<Lb = m 12,2 Пример 3. Раствор, содержащий 11,04 г глицерина в 800 г воды, кристаллизуется при t 3 a M = -0,279 С. Вычислите молярную массу глицерина. ЬС m Решение. Из формулы (1) находим молярную массу: М = А^зам о Температура кристаллизации чистой воды 0 С, следовательно, понижение температуры кристаллизации (замерзания) равно: А1 зам. = 0 - (-0,279) = 0,279 С Криоскопическая константа для воды К к = 1,86. Массу глицерина (т), приходящуюся на 1000 г воды найдем из пропорции: в 800 г Н 2 0 содержится 11,04 г глицерина в 1000 г Н 2 0 содержится m г глицерина 11, m = = 13,8 г 800 Подставляя в уравнение числовые значения К к, m и At 3 a M, находим молярную массу глицерина: Л, К к -т 1,86-13,8, М = = = 92г/моль At 3 a M 0,279 Пример 4. Вычислите массовую долю (в процентах) мочевины (NH 2 CO в водном растворе, зная, что раствор замерзает при температуре ^зам. раствора 0,465 С Решение. Температура замерзания чистой воды 0 С, следовательно, At зам = 0 - (-0,465) = 0,465 С. Зная, что молярная масса мочевины M (NH 2CO =60г/моль, находим массу m (г) растворенного вещества в 1000 г воды, из формулы (1): т _ Ат з а м -М_ 0, _ 1 5 г К к 1,86 Общая масса раствора равна сумме масс растворенного вещества и растворителя: т р а с т в о р а = = 1015 г. Массовую долю мочевины в данном растворе находим из соотношения: в 1015 г раствора содержится 15 г мочевины в 100 г раствора содержится х г мочевины ' 1 АО х = = 1,48 г 1015 Массовая доля мочевины в водном растворе составляет 1,48 %. 74

75 ЗАДАНИЯ 161. Раствор, содержащий 0,512 г вещества в 100 г бензола, кристаллизуется при 5,296 С. Температура кристаллизации бензола 5,5 С. Криоскопическая константа 5,1. Вычислите молярную массу растворенного вещества Вычислите массовую долю (в процентах) сахара С12Н22О11 в водном растворе, зная температуру кристаллизации этого раствора t 3aM = -0,93 С. Криоскопическая константа воды 1, Вычислите температуру кристаллизации раствора мочевины (NH 2)2CO, содержащего 5 г мочевины в 150 г воды. Криоскопическая константа воды равна 1, Раствор, содержащий 3,04 г камфоры С 10 Н 16 О в 100 г бензола, кипит при 80,714 С. Температура кипения бензола 80,2 С. Вычислите эбулиоскопическую константу бензола. 165.Вычислите массовую долю (в процентах) глицерина С 3 Н 5 (ОН) 3 в водном растворе, зная, что этот раствор кипит при 100,39 С. Эбулиоскопическая константа воды 0, Вычислите молярную массу вещества, зная, что раствор, содержащий 2,25 г этого вещества в 250 г воды, кристаллизуется при 1 зам = _ 0Д79 С. Криоскопическая константа воды 1, Вычислите температуру кипения раствора нафталина СюН 8 в о бензоле с массовой долей СюН 8 5 %. Температура кипения бензола 80,2 С. Эбулиоскопическая константа бензола равна 2, Раствор, содержащий 25,65 г некоторого вещества в 300 г воды, кристаллизуется при t 3aM = - 0,465 С. Вычислите молярную массу растворенного вещества. Криоскопическая константа воды 1, Вычислите криоскопическую константу уксусной кислоты, зная, что раствор, содержащий 3,56 г антрацена С^Ню в 100 г уксусной кислоты, кристаллизуется при 15,718 С. Температура кристаллизации уксусной кислоты 16,65 С Равные массовые количества камфоры СюН^О и нафталина С 10 Н 8 растворены в одинаковых количествах бензола. Какой из этих растворов кипит при более высокой температуре? 171. Температура кристаллизации раствора, содержащего 66,3 г некоторого вещества в 500 г воды, равна t 3aM = -0,558 С. Вычислите молярную массу растворенного вещества. Криоскопическая константа воды 1,86. 75

76 172. Сколько граммов анилина C 6 H 5 NH 2 следует растворить в 50 г этилового эфира, чтобы температура кипения раствора была выше температуры кипения этилового эфира на 0,53 С. Эбулиоскопическая константа этилового эфира 2, Вычислите температуру кристаллизации водного раствора этилового спирта с массовой долей С 2 Н 5 ОН 2 %. Криоскопическая константа воды 1, Сколько граммов мочевины (NH 2 CO следует растворить в 75 г воды, чтобы температура кристаллизации понизилась на 0,465 С? Криоскопическая константа воды 1, Вычислите массовую долю (в процентах) глюкозы С 6 Н 12 О б в водном растворе, зная, что этот раствор кипит при 100,26 С. Эбулиоскопическая константа воды 0, Сколько граммов фенола С 6 Н 5 ОН следует растворить в 125 г бензола, чтобы температура кристаллизации раствора была ниже температуры кристаллизации бензола на 1,7 С? Криоскопическая константа бензола 5, Сколько граммов мочевины (NH 2 CO следует растворить в 250 г воды, чтобы температура кипения повысилась на 0,26 С? Эбулиоскопическая константа воды 0, При растворении 2,3 г некоторого вещества в 125 г воды температура кристаллизации понижается на 0,372 С. Вычислите молярную массу растворенного вещества. Криоскопическая константа воды 1, Вычислите температуру кипения водного раствора пропилового спирта с массовой долей С 3 Н 7 ОН 15 %. Эбулиоскопическая константа воды 0, Вычислите массовую долю (в процентах) метанола СН 3 ОН в водном растворе, температура кристаллизации которого t 3aM = -2,79 С. Криоскопическая константа воды 1,86. Электролитическая диссоциация Реакции в растворах электролитов При растворении в воде кислоты, основания, соли под действием полярных молекул растворителя подвергаются электролитической диссоциации, распадаясь на положительно заряженные ионы - катионы и отрицательно заряженные ионы - анионы. Кислоты - электролиты, диссоциирующие в растворах с образованием катионов водорода FT: 76

77 HRO <e^> FT + RO. Основания - электролиты, диссоциирующие с образованием гидроксид-ионов OFT: ROH <=> R + + OFT. Амфотерные электролиты могут диссоциировать как кислоты, и как основания: FT + RO < ^> ROH <е^> R + + OFT. Амфотерность электролита объясняется малым различием связей между металлом и кислородом (R-O) и между кислородом и водородом (О-Н). К амфотерным электролитам относятся гидроксиды А1(ОН) 3, Zn(OH, Ве(ОН, РЪ(ОН) 4, Sn(OH, Sn(OH) 4, Сг(ОН) 3 и другие. Средние соли - электролиты, при диссоциации которых образуются катионы металлов (или аммония NH 4 +) и анионы кислотных остатков. Диссоциация может протекать полностью или частично. Отношение числа продиссоциированных молекул к числу растворенных называют степенью диссоциации. В зависимости от величины степени диссоциации электролиты делятся на сильные и слабые. Сильные электролиты практически полностью диссоциируют на ионы. К ними относятся кислоты: НС1, FfBr, HI, HN0 3, H 2 S0 4, НСЮ 4, HMn0 4 ; основания щелочных и щелочноземельных металлов: LiOH, NaOH, КОН, RbOH, CsOH, Са(ОН, Sr(OH, Ва(ОН ; почти все соли. Слабые электролиты диссоциируют на ионы в очень малой степени. К ним относятся: вода Н 2 0, неорганические кислоты (например, Н 2 СО э, H 2 S, HN0 2, HCN, НСЮ); многие органические кислоты (например, СН 3 СООН, НСООН); гидроксид аммония NH 4 OH, малорастворимые основания (например, Mg(OH, Fe(OH ), амфотерные гидроксиды; некоторые соли (например, CdCl 2, Mg(CN, HgCl 2, Fe(SCN) 3 ). Уравнение процесса электролитической диссоциации сильного электролита записывают с указанием его практической необратимости: приводится лишь одна стрелка >, направленная от молекулярной формы электролита к его ионам; уравнение диссоциации слабых электролитов записывают с указанием ее обратимости: О. Наличие электрических зарядов у ионов и совершаемые ими перемещения в растворе придают растворам электролитов высокую химическую активность. При смешивании растворов различных электролитов находящиеся в них ионы противоположного заряда могут ассоциировать в молекулы, комплексы или кристаллы нового вещества, в результате чего в растворе происходят химические реакции. Реакции, заключающиеся в обмене ионами между различными электролитами, называют реакциями ионного обмена. Реакции обмена протекают с очень высокими скоростями, так как реагенты уже находятся в активированном состоянии и химическое равновесие большинства процессов устанавливается быстро. Основным 77

78 фактором, влияющим на смещение равновесия в растворах электролитов, является изменение концентрации ионов. Направление реакции обмена (смещение равновесия системы) определяется возможностью образования малодиссоциирующего, малорастворимого или газообразного соединения. В результате те или иные ионы выводятся из сферы взаимодействия в виде слабого электролита, осадка, газа, что приводит к более полному протеканию реакции. Если среди исходных и образующихся веществ имеются малодиссоциированные или малорастворимые соединения, то равновесие системы смещается в сторону наиболее полного связывания ионов, т. е. в сторону наименее диссоциированного и наименее растворимого вещества. Реакции обмена удобно выражать в виде ионно-молекулярных (ионных) уравнений, которые показывают сущность происходящих в растворах процессов. Эта форма записи отражает состояние веществ в растворе и их взаимодействие. При составлении ионно-молекулярных уравнений (полных и сокращенных) формулы сильных электролитов записывают в виде ионов, так как именно в таком состоянии они находятся в растворе. Формулы слабых электролитов, газообразных и малорастворимых веществ записывают в виде молекул, независимо от того, являются ли они исходными веществами или продуктами реакции. Газообразные вещества или вещества, выпадающие в осадок, принято отмечать вертикальной стрелкой Т или 4- (см. приложение 2). Пример 1. Написать молекулярные и ионно-молекулярные уравнения реакций взаимодействия между водными растворами следующих веществ: а) НС1 и NaOH Решение. Запишем уравнение реакции в молекулярном виде: НС1 + NaOH = NaCl + Н 2 0 Учитывая, что НС1, NaOH и NaCl относятся к сильным электролитам, а Н к слабым, запишем полное ионно-молекулярное уравнение: НЧ CI" + Na + + ОН" = Na + + С1" + Н 2 0. В ходе реакции ионы Na + и СГ не претерпевают изменений. Исключив эти ионы из левой и правой частей уравнения, получим сокращенное ионно-молекулярное уравнение: Н 4 " + ОН" = н 2 о. 78

79 Таким образом, реакция между любой сильной кислотой и любым сильным основанием (реакция нейтрализации) сводится к образованию из ионов водорода и гидроксид-ионов молекулы слабого электролита - воды. б) Pb(N0 3 и Na 2 S Молекулярное уравнение реакции: Pb(N0 3 + Na 2 S = PbSl + 2 NaN0 3 Для написания полного ионно-молекулярного уравнения реакции запишем сильные электролиты (растворимые соли Pb(N0 3, Na 2 S и NaN0 3 ) в ионной форме, а нерастворимую соль (PbS) в молекулярной форме: Ионы Na + из обеих частей уравнения. вещества. Pb 2+ +2N0 3 " + 2Na + + S 2 " = PbSl + 2 Na + +2N0 3 " и N0 3 не претерпевают изменений, поэтому исключим их Сокращенное ионно-молекулярное уравнение: РЬ 2+ + S 2 " = Pbsl Протекание реакции обусловлено образованием труднорастворимого в) К 2 С0 3 и H 2 S0 4 к 2 со 3 + H 2 SO 4 = K 2 SO 4 + со 2 т + н 2 о Для написания ионно-молекулярного уравнения реакции запишем сильные электролиты (растворимые соли K 2 C0 3, K 2 S0 4 и H 2 S0 4 ) в ионной форме, а С0 2 (газообразное вещество) и Н 2 0 (слабый электролит) - в молекулярной форме: 2К С0 3 " + 2РГ + S0 4 " = 2К + + S0 4 2" + С0 2 Т + H 2 0 С0 3 2" + 21Г = С0 2 Т + Н 2 0 Полученное сокращенное ионно-молекулярное уравнение показывает, что данная реакция протекает с образованием газообразного вещества и слабого электролита. г) HN0 2 + КОН HN0 2 + КОН = KN0 2 + Н 2 0 HN0 2 + К + + ОН" = К + + N0 2 " + Н 2 0 HN0 2 + ОН" = N0 2 " + Н 2 0 Протекание реакции обусловлено образованием молекул воды. Но так как азотистая кислота HN0 2 - слабый электролит и сама является фактором, определяющим протекание обратной реакции, то в отличие от трех предыдущих случаев реакция является обратимой. Однако равновесие системы смещено в направлении протекания прямой реакции, так как вода является гораздо более слабым электролитом, чем азотистая кислота. 79

80 Пример 2. Составьте два различных уравнения в молекулярном виде, которым будет соответствовать уравнение в сокращенном ионномолекулярном виде: Ni S 2 ~ = NiS>l. Решение. Наличие катионов никеля и сульфид - анионов в левой части уравнения говорит о том, что взаимодействуют два сильных электролита - растворимые соли, состав которых может быть весьма разнообразным и одному ионно-молекулярному уравнению может соответствовать несколько молекулярных уравнений. Подписываем под символами ионов левой части данного уравнения такие ионы противоположного заряда, которые образовали бы с исходными ионами растворимые сильные электролиты. Затем такие же ионы записываем и под правой частью уравнения: Ni S 2 " = NiSl 2N0 3 " + 2К + = 2N0 3 " + 2К + Суммируя оба равенства, получаем полное ионно-молекулярное уравнение: Ni N0 3 " + 2К + + S 2 " = NiSl + 2N0 3 " + 2К + Объединив ионы в формулы соединений, записываем уравнение в молекулярной форме: Ni(N0 3 + K 2 S = NiSl + 2KN0 3 Подобрав другие подходящие ионы, получаем второе уравнение: Ni S 2 " = NiSl 2СГ + Ва 2+ = 2СГ + Ва 2+ NiCl 2 + BaS = NiS^ + ВаС1 2 Пример 3. Составьте молекулярные и ионно-молекулярные уравнения реакций взаимодействия амфотерного гидроксида цинка с азотной кислотой и гидроксидом натрия. Напишите уравнения диссоциации гидроксида цинка в кислой и щелочной средах. Решение. Так как гидроксид цинка Zn(OH амфотерен, то он способен вступать во взаимодействие и образовывать соли не только с кислотами, но и с основаниями. При взаимодействии его с азотной кислотой получается нитрат цинка и вода: Zn(OH + 2HN0 3 = Zn(N Н 2 0 Zn(OH + 2bf = Zn H 2 0 При взаимодействии с гидроксидом натрия в водных растворах образуются комплексные соединения: 80

81 Zn(OH + 2NaOH = Na 2 [Zn(OH) 4 ] Zn(OH + 20H" = [Zn(OH) 4 ] 2 ~ Уравнения диссоциации гидроксида цинка имеют вид: Zn ГГ о Zn(OH < 2 Н 2 )2Н + + [Zn(OH)J 2 (в кислой среде) (в щелочной среде) Амфотерные гидроксиды диссоциируют и как основания и как кислоты. Прибавление кислоты смещает это равновесие влево, а прибавление щелочи - вправо. Поэтому в кислой среде преобладает диссоциация по типу основания, а в щелочной по типу кислоты. В обоих случаях связывание в молекулы воды ионов, образующихся при диссоциации малорастворимого амфотерного электролита, вызывает переход в раствор новых порций таких ионов, их связывание, переход в раствор новых ионов. Следовательно, растворение такого электролита происходит как в растворе кислоты, так и в растворе щелочи. ЗАДАНИЯ 181.Составьте молекулярные и ионно-молекулярные уравнения реакций взаимодействия в растворах между: a) NaHC0 3 и NaOH; б) K 2 Si0 3 и НС1;в)ВаС1 2 nna 2 S Составьте молекулярные и ионно-молекулярные уравнения реакций взаимодействия в растворах между: a) K 2 S и НС1; б) FeS0 4 и (NH 4 S; в) Сг(ОН) 3 и КОН, учитывая, что гидроксид хрома (III) проявляет амфотерные свойства Составьте по два молекулярных уравнения реакций, которые выражаются ионно-молекулярными уравнениями: а) Mg C0 3 2"=MgC0 3 б) ff + ОН" = н 2 о 184. Какие из веществ: А1(ОН) 3 ; H 2 S0 4 ; Ва(ОН ; Cu(N0 3 - будут взаимодействовать с гидроксидом калия? Выразите эти реакции молекулярными и ионно-молекулярными уравнениями Составьте молекулярные и ионно-молекулярные уравнения реакций взаимодействия в растворах между: а) КНС0 3 и КОН; б) Zn(OH и NaOH;B)CaCl 2 nagn

82 186. Составьте молекулярные и ионно-молекулярные уравнения реакций взаимодействия в растворах между: a) CuS0 4 и H 2 S; б) ВаСО э и HN0 3 ; в) FeCl 3 и КОН Составьте по два молекулярных уравнения реакций, которые выражаются ионно-молекулярными уравнениями: а) Cu 2+ + S 2 "=CuS б) Si0 3 2" + 21Г = H 2 Si Составьте молекулярные и ионно-молекулярные уравнения реакций взаимодействия в растворах между: a) Sn(OH и НС1; б) BeS0 4 и КОН; в) NH 4 C1 и Ва(ОН Какие из веществ KHS0 4, СН 3 СООК, Ni(OH, Na 2 S, будут взаимодействовать с раствором серной кислоты? Выразите эти реакции молекулярными и ионно-молекулярными уравнениями Составьте молекулярные и ионно-молекулярные уравнения реакций взаимодействия в растворах между: a) Hg(N0 3 и NaJ; б) H 2 S0 4 и Na 2 S; в) РЬ(ОН и КОН, учитывая, что гидроксид свинца (II) проявляет амфотерные свойства Составьте молекулярные уравнения реакций, которые выражаются ионно-молекулярными уравнениями: а) СаС IF = Са 2+ + Н С0 2 б) А1(ОН)з + ОН" = АЮ 2 " + 2Н 2 0 в) РЪ J" = РЫ Составьте молекулярные и ионно-молекулярные уравнения реакций взаимодействия в растворах между: а) Си(ОН и HN0 3 ; б) ZnOHN0 3 и HN0 3 ; в) Ве(ОН и NaOH, учитывая, что гидроксид бериллия проявляет амфотерные свойства Составьте молекулярные и ионно-молекулярные уравнения реакций взаимодействия в растворах между: a) Na 3 P0 4 и СаС1 2 ; б) К 2 С0 3 и ВаС1 2 ; в) Sn(OH и КОН, учитывая, что гидроксид олова (II) проявляет амфотерные свойства Составьте молекулярные уравнения реакций, которые выражаются ионно-молекулярными уравнениями: а) Fe(OH) Г = Fe H 2 0 б) Со Н" = Со(ОН в) IF + N0 2 " = HN Составьте молекулярные и ионно-молекулярные уравнения реакций взаимодействия в растворах между: a) CoS и НС1; б) Ва(ОН и 82

83 СоС1 2 ; в) Сг(ОН) 3 и NaOH, учитывая, что гидроксид хрома (III) проявляет амфотерные свойства Составьте молекулярные уравнения реакций, которые выражаются ионно-молекулярными уравнениями: а) Zn 2+ + H 2 S = ZnS + 2Н + б) HC0 3 " +н + = н 2 о + со 2 в) Ag + + CI" = AgCl 197. Составьте молекулярные и ионно-молекулярные уравнения реакций взаимодействия в растворах между: a) H 2 S0 4 и Ва(ОН ; б) FeCl 3 и NaOH; в) CH 3 COONa и НС Составьте молекулярные и ионно-молекулярные уравнения реакций взаимодействия в растворах между: а) СиС1 2 и КОН; б) NiS0 4 и (NH 4 S; в) MgC0 3 и HN Составьте молекулярные уравнения реакций, которые выражаются ионно-молекулярными уравнениями: а) Ве(ОН + 20Н" = Ве0 2 2" + 2Н 2 0 б) СН 3 СОО" + Н+ = СН 3 СООН в) Ва 2+ + S0 4 2" = BaS Какие из веществ: NaCl, NiS0 4, Ве(ОН, NaHC0 3 будут взаимодействовать с раствором гидроксида натрия, учитывая, что гидроксид бериллия проявляет амфотерные свойства. Выразите эти реакции молекулярными и ионно-молекулярными уравнениями. Гидролиз солей Гидролиз солей - процесс обменного взаимодействия ионов соли с водой, приводящий к образованию слабого электролита. Катион или анион соли (или оба вида ионов одновременно) могут связывать соответственно гидроксид анион ОГГ или катион водорода Н + воды (либо те и другие) с образованием малодиссоциирующего соединения (основания, кислоты, гидроксокатиона основной соли, гидроаниона кислой соли, малорастворимого соединения). При этом происходит смещение равновесия диссоциации воды и изменяется рн раствора. При связывании иона ГГ воды ионом соли в растворе накапливаются ионы ОГГ, реакция среды будет щелочная, а при связывании ионов ОГГ - накапливаются ионы Н + и реакция среды будет кислая. Кислотность или щелочность среды характеризует водородный показатель рн, который равен отрицательному десятичному логариф- 83

84 му концентрации ионов водорода (рн = -lg[h + ]). В кислых растворах рн < 7, и чем меньше рн, тем более кислую среду имеет раствор. В щелочных растворах рн > 7, и чем больше рн, тем больше щелочность раствора. В нейтральной среде рн = 7. Гидролизу в водных растворах подвергаются соли, содержащие катионы слабых оснований и анионы слабых кислот. Соли, содержащие катионы сильных оснований и анионы сильных кислот в водных растворах практически не гидролизуются, так как в системе имеется лишь один слабый электролит Н 2 0, поэтому отсутствует возможность связывания ионов Yt и ОГГ воды ионами соли. Гидролиз солей - процесс обратимый, однако если продукты гидролиза покидают сферу реакции (выделяются в виде осадка или газа), то гидролиз протекает необратимо. При составлении ионно-молекулярных уравнений реакции гидролиза следует: определить силу основания и кислоты, образующих данную соль; записать уравнение диссоциации соли и сделать вывод о том, какой ион (или ионы) гидролизуются; написать ионно-молекулярное уравнение гидролиза, учитывая, что вода - слабый электролит и что сумма зарядов должна быть одинаковой в обоих частях уравнения. Следует также учитывать, что гидролиз солей, образованных слабыми многоосновными кислотами и сильными основаниями (например, Na 2 S, K 3 P0 4, Na 2 S0 3, К 2 СО э ) или солей, образованных слабыми многокислотными основаниями и сильными кислотами (например, Cu(N0 3, CuCl 2, А1С1 3, ZnS0 4 ) протекает ступенчато в соответствии с величиной заряда аниона или катиона. Но в обычных условиях практически протекает только первая ступень гидролиза, так как в результате ее образуется наиболее слабый электролит (гидроанион или гидроксокатион) из образующихся слабых электролитов по всем стадиям гидролиза. Также при первой стадии гидролиза в растворе создается значительная концентрация продуктов гидролиза - ионов ОГГ или Н 4, подавляющих следующие стадии гидролиза и смещая их равновесие, согласно принципу Ле - Шателье, практически нацело влево. При нагревании и разбавлении раствора гидролиз усиливается и становятся заметными следующие стадии гидролиза. Пример 1. Составьте ионно-молекулярные и молекулярные уравнения гидролиза солей: a) KCN; б) Na 2 C0 3 ; в) ZnS0 4 ; г) NH 4 F; д) КС1. Определите реакцию среды растворов этих солей. Решение, а) Цианид калия KCN - соль слабой одноосновной кислоты HCN и сильного основания КОН. При растворении в воде молекулы соли 84

85 полностью диссоциируют: KCN > К + CN". Катионы К не могут связывать ионы ОН" воды, так как КОН - сильный электролит. Анионы CN связывают ионы Н+ воды, образуя молекулы слабого электролита HCN. Соль гидролизуется по аниону. Ионно-молекулярное уравнение реакции гидролиза: CN" + H 2 0 <=>HCN + OH" или в молекулярной форме: KCN + Н 2 0 <^> HCN + КОН. В результате гидролиза в растворе появляется избыток гидроксид - ионов ОН", поэтому раствор KCN имеет щелочную реакцию (рн > 7). б) Карбонат натрия Na 2 C0 3 - соль слабой многоосновной кислоты Н 2 С0 3 и сильного основания NaOH. При растворении в воде соль диссоциирует: Na 2 C0 3 > 2Na + + CO 2,". Катионы Na + не могут связывать ионы ОН" воды в молекулы NaOH, так как NaOH - сильный электролит. Соль гидролизуется по аниону. Карбонат - анион СО 2 связывает катион водорода одной молекулы воды в слабодиссоциирующий гидрокарбонат - ион НСО э, который является более слабым электролитом, чем молекула Н 2 С0 3. Поэтому при обычных условиях гидролиз практически протекает по первой ступени. Ионно-молекулярное уравнение гидролиза: С0 3 2" + НОН ОНС0 3 " + ОН" Образующиеся гидроксид - ионы обуславливают щелочную среду раствора, рн > 7. Для составления уравнения в полной ионно-молекулярной форме приписываем противоионы Na + в обе части уравнения: 2Na + + СО э + НОН <z> Na + + НСО э ~ + Na + + ОН" Молекулярное уравнение гидролиза: Na 2 C0 3 + Н 2 0 <=> NaHC0 3 + NaOH В результате гидролиза образуются кислая соль NaHC0 3 - гидрокарбонат натрия и основание NaOH. в) Сульфат цинка ZnS0 4 - соль слабого многокислотного основания Zn(OH и сильной кислоты H 2 S0 4. Соль в растворе диссоциирует: 2_ _ 2 2 ZnS0 4 > Zn + S0 4. Сульфат - анион S0 4 не может связывать катионы водорода воды в молекулы H 2 S0 4, так как серная кислота - сильный электролит. Гидролиз протекает по катиону Zn 2+. Катион Zn 2+, взаимодействуя с одной молекулой воды, связывает гидроксид - анион ОГГ воды, образуя гидроксокатион цинка ZnOH 4, который является более слабым электроли- 85

86 том, чем молекулы Zn(OH. Поэтому при обычных условиях гидролиз протекает практически по первой ступени. Ионно-молекулярное уравнение гидролиза Zn 2+ + НОН <^> ZnOFf + if Катионы водорода if обуславливают кислую среду раствора (рн<7). Приписываем противоионы S0 4 2~ и уравниваем по числу атомов элементов и числу зарядов левую и правую части уравнения 2Zn S0 4 " + 2НОН <=> 2ZnOlf + S0 4 " + 2H 4 " + S0 4 2" Молекулярное уравнение гидролиза: 2ZnS НОН <z> (ZnOH S0 4 + H 2 S0 4 В результате гидролиза по I ступени образуются основная соль (ZnOH S0 4 - сульфат гидроксоцинка и серная кислота. г) Фторид аммония NH 4 F - соль слабого основания NH 4 OH и слабой кислоты HF. Гидролиз этой соли происходит и по катиону, и по аниону. При этом образуются слабое основание и слабая кислота. Ионно-молекулярное уравнение гидролиза: NH F " + Н 2 0 О NH 4 OH + HF Молекулярное уравнение гидролиза: NH 4 F + Н 2 0 О NH 4 OH + HF Характер среды в этом случае определяется относительной силой образовавшихся слабой кислоты и слабого основания. д) хлорид калия КС1 - соль сильного основания КОН и сильной кислоты НС1. Молекулярное уравнение реакции: КС1 + Н 2 0 <=> КОН + НС1 Полное ионно-молекулярное уравнение: К + + СГ + Н 2 0 О К + + ОН" + If + С1" Сокращенное ионно-молекулярное уравнение: Н 2 0 <^> If + ОН" Полученное уравнение показывает, что ни катион, ни анион соли гидролизу не подвергаются. Раствор этой соли имеет нейтральную реакцию среды, рн = 7. Пример 2. При смешивании растворов A1(N0 3 ) 3 и К 2 С0 3 каждая из солей гидролизуется необратимо до конца с образованием соответствующих основания и кислоты. Выразите этот совместный гидролиз ионномолекулярным и молекулярным уравнениями. 86

87 Решение. A1(N0 3 ) 3 - соль сильной одноосновной кислоты и слабого многокислотного основания гидролизуется по катиону, а К 2 С0 3 - соль сильного однокислотного основания и слабой двухосновной кислоты гидролизуется по аниону. Гидролиз этих солей обычно ограничивается первой ступенью: А НОН <^> АЮН 2+ + Н+ С0 3 2" + НОН <^> НС0 3 " + ОН" При смешивании растворов этих солей ионы ОН" и Н + образуют молекулы слабого электролита Н 2 0, что приводит к взаимному усилению гидролиза каждой из солей. При этом гидролитическое равновесие сдвигается вправо и гидролиз каждой из взятых солей идет необратимо до конца с образованием малорастворимого гидроксида алюминия А1(ОН) 3 и Н 2 С0 3 - неустойчивой кислоты, распадающейся на С0 2 и Н 2 0. Ионно-молекулярное уравнение: 2А ЗС0 3 2" + ЗН 2 0 = 2А1(ОН) ЗС0 2 Т Молекулярное уравнение: 2A1(N0 3 ) 3 + ЗК 2 С0 3 + ЗН 2 0 = 2А1(ОН) C0 2 T +6KNO3. ЗАДАНИЯ 201. Какие из солей KJ, Na 2 S0 3, ZnS0 4, NH 4 C1 подвергаются гидролизу? Составьте ионно-молекулярные и молекулярные уравнения гидролиза соответствующих солей. Укажите значение рн (>7<) растворов этих солей Составьте ионно-молекулярные и молекулярные уравнения гидролиза солей MnCl 2, Na 2 C0 3, Ca(N0 3, NH4CH3COO. Какое значение рн (>7<) имеют растворы этих солей? 203. Какие из солей (NH 4 S0 4, K 2 S, Pb(N0 3, LiCl подвергаются гидролизу? Составьте ионно-молекулярные и молекулярные уравнения гидролиза соответствующих солей. Укажите значения рн (>7<) растворов этих солей Составьте ионно-молекулярные и молекулярные уравнения гидролиза солей Na 2 S, NH 4 N0 3, FeS0 4, CsBr. Какое значение рн (>7<) имеют растворы этих солей? 205. Составьте ионно-молекулярные и молекулярные уравнения гидролиза солей СН 3 СООК, ZnS0 4, Na 3 P0 4, KN0 3. Какое значение рн (>7<) имеют растворы этих солей? 87

88 206. Составьте ионно-молекулярные и молекулярные уравнения гидролиза солей Li 2 S, А1С1 3, (СН 3 СОО Ва, NH 4 CN. Какое значение рн (>7<) имеют растворы этих солей? 207. Составьте ионно-молекулярные и молекулярные уравнения гидролиза солей Pb(N0 3, Na 2 C0 3, Na 2 S0 4, KN0 2. Какое значение рн (>7<) имеют растворы этих солей? 208. При смешивании растворов СгС1 3 и Na 2 C0 3 каждая из взятых солей гидролизуется необратимо до конца с образованием соответствующих основания и кислоты. Выразите этот совместный гидролиз ионномолекулярными и молекулярными уравнениями Составьте ионно-молекулярные и молекулярные уравнения гидролиза солей Cs 3 P0 4, CuS0 4, NaCN, (NH 4 C0 3. Какое значение рн (>7<) имеют растворы этих солей? 210. Составьте ионно-молекулярные и молекулярные уравнения гидролиза солей A1(N0 3 ) 3, Cs 2 C0 3, LiBr, СН 3 СООК. Какое значение рн (>7<) имеют растворы этих солей? 211. При смешивании растворов K 2 S и СгС1 3 каждая из взятых солей гидролизуется необратимо до конца с образованием соответствующих основания и кислоты. Выразите этот совместный гидролиз ионномолекулярным и молекулярным уравнениями Какие из солей КЖ) 3, Cr(N0 3 ) 3, (NH 4 S, Na 3 P0 4 подвергаются гидролизу? Составьте ионно-молекулярные и молекулярные уравнения гидролиза соответствующих солей. Укажите значения рн (>7<) растворов этих солей Составьте ионно-молекулярные и молекулярные уравнения гидролиза солей Cs 2 C0 3, NiCl 2, NH 4 CH 3 COO, LiN0 2. Какое значение рн (>7<) имеют растворы этих солей? 214. Какие из солей NaJ, CrCl 3, K 2 Si0 3, (NH 4 S0 3 подвергаются гидролизу? Составьте ионно-молекулярные и молекулярные уравнения гидролиза соответствующих солей. Укажите значения рн (>7<) растворов этих солей Какие из солей NaBr, СН 3 СООК, Na 2 S, NiS0 4 подвергаются гидролизу? Составьте ионно-молекулярные и молекулярные уравнения гидролиза соответствующих солей. Укажите значения рн (>7<) растворов этих солей При смешивании растворов A1 2 (S0 4 ) 3 и Na 2 S каждая из взятых солей гидролизуется необратимо до конца с образованием соответствую- 88

89 щих основания и кислоты. Составьте ионно-молекуляные и молекулярные уравнения происходящего совместного гидролиза Составьте ионно-молекулярные и молекулярные уравнения гидролиза солей (NH 4 S, Cs 2 Si0 3, A1 2 (S0 4 ) 3, NaCN. Какое значение рн (>7<) имеют растворы этих солей? 218. Составьте ионно-молекулярные и молекулярные уравнения гидролиза солей K 3 P0 4, Mg(N0 3, (NH 4 C0 3, CH 3 COOLi. Какое значение рн (>7<) имеют растворы этих солей? 219. Какие из солей K 2 C0 3, FeCl 3, K 2 S0 4, NH 4 J подвергаются гидролизу? Составьте ионно-молекулярные и молекулярные уравнения гидролиза соответствующих солей. Укажите значения рн (>7<) растворов этих солей Составьте ионно-молекулярные и молекулярные уравнения гидролиза солей A1 2 (S0 4 ) 3, Na 2 S, NH 4 CN, КВг. Какое значение рн (>7<) имеют растворы этих солей? 89

90 КОНТРОЛЬНОЕ ЗАДАНИЕ 2 Окислительно-восстановительные реакции Окислительно-восстановительными реакциями называются реакции, сопровождающиеся изменением степени окисления атомов, входящих в состав реагирующих веществ. Под степенью окисления понимают тот условный заряд атома, который вычисляется исходя из предположения, что молекула состоит только из ионов. Степень окисления может иметь отрицательное, положительное или нулевое значения, которые ставятся над символом элемента: H^S^O" 2 ; С1. Степень окисления элементов в простых веществах равна нулю Н 0 2,О 2, Cu, S 0. Водород в соединениях проявляет степень окисления +1, за исключением гидридов щелочных и щелочноземельных металлов NaH^CaH" 1, где его степень окисления -1. Кислород в соединениях проявляет степень окисления -2, за исключением пероксидов HjO^NajO^ 1, где его степень окисления -1, или в соединении с фтором F z O +2, где степень окисления кислорода +2. Степень окисления элементов можно определить исходя из положения элемента в периодической системе Д.И.Менделеева (см. раздел «Периодическая система элементов Д.И.Менделеева», пример 2). В молекулах сложных веществ неизвестную степень окисления элемента определяют исходя из электронейтральности молекулы, используя правило: алгебраическая сумма степеней окисления всех атомов в молекуле равна нулю, а в сложном ионе - заряду иона. Например, рассчитаем степень окисления хрома в дихромате калия К 2 Сг Степень окисления калия +1, кислорода -2. Степень окисления хрома обозначим через х: К^Сг^О; 2. Исходя из электронейтральности и с учетом числа атомов получаем уравнение: (+1)-2 + 2х + (-2)-7 = 0; х = +6. Степень окисления хрома равна +6. Аналогично вычисляем степень окисления марганца в ионе МпО 2 - : х + (-2) 4 = -2, х = +6. В окислительно-восстановительных реакциях происходит перемещение электронов от одних атомов или ионов к другим. При этом протекают два взаимосвязанных процесса - окисление и восстановление. 90

91 Окисление - процесс отдачи электронов молекулой, атомом или ионом. Степень окисления при этом повышается Щ-2ё ->2Н + 1, А1 -Зё->АГ 3, S" 2-6e->S^. Восстановление - процесс присоединения электронов молекулой, атомом или ионом. Степень окисления при этом понижается. СГ 2 + 2ё -> 2СГ 1, S +2e->S-\ N e->N- 3. Вещества, атомы или ионы которых, отдают электроны, называются восстановителями. В процессе реакции восстановители окисляются, образуя продукты окисления. Вещества, атомы или ионы которых присоединяют электроны, называются окислителями. В процессе реакции окислители восстанавливаются, образуя продукты восстановления. Пример 1. Определите среди приведенных реакций реакцию обмена и окислительно-восстановительные реакции и расставьте коэффициенты в уравнениях реакций. а) К 2 Сг 2 О т + ВаС1 2 + Н 2 0 -» ВаСЮ 4 + НС1 + КС1 б) Сг 2 О э + КСЮ 3 + КОН -» К 2 СЮ 4 + КСЮ + н 2 о в) FeS + HN0 3 -> Fe(NO a + H 2 S0 4 + NO Решение. В отличие от окислительно-восстановительных реакции обмена не сопровождаются изменением степени окисления атомов элементов реагирующих веществ. Определим степени окисления атомов всех элементов в каждой реакции. a) KfCr^O; 2 + Ba+'Cl" 1 + Н^О" 2 -> Ва + 2 Сг Н+'СГ 1 + К + 1 С1-1 В данной реакции степени окисления атомов элементов не изменяются, реакция не окислительно-восстановительная. Реакция относится к реакциям обмена, в результате ее протекания образуется малорастворимое соединение ВаСг0 4. Находим коэффициенты в уравнении методом подбора, подсчитывая баланс элементов в левой и правой части уравнения в следующей последовательности: калий, хром, барий, хлор, водород, кислород. К 2 Сг ВаС1 2 + Н 2 0 = 2ВаСЮ 4 + 2НС1 + 2КС1 Полное ионно-молекулярное уравнение реакции обмена: 2К + + Сг Ва СГ + Н 2 0 = 2ВаСЮ 4 + 2Н + + 2СГ + 2К + + 2СГ Ионно-молекулярное уравнение в сокращенной форме: Сг Ва 2+ + Н 2 0 = 2ВаСЮ 4 + 2Н + 91

92 +3 6) Cr 2 0" 2 + К +1 С1 +5 0" 2 + K + 1 0" 2 H + 1 -> K^Cr К +1 С1 +1 0" 2 + Н^О" 2 В данной реакции меняют степень окисления атомы хрома и хлора, реакция относится к окислительно-восстановительной. Уравниваем реакцию методом электронного баланса с помощью электронных уравнений, в которых указываются изменения степени окисления атомов элементов и число электронов, отданных восстановителем и принятых окислителем. Степень окисления хрома повышается от +3 до +6, хлора понижается от +5 до +1, следовательно Сг 2 О э - восстановитель, КСЮ 3 - окислитель. При составлении электронных уравнений следует исходить из числа атомов элементов, изменивших степень окисления у восстановителя и окислителя. В молекулу восстановителя входят два атома хрома, в молекулу окислителя один атом хлора. Число атомов каждого элемента слева и справа в электронном уравнении должно быть одинаково, следовательно, электронные уравнения имеют следующий вид: 2Сг +3-2-Зё -> 2Сг окисление СГ 5 + 4ё -> Cl восстановление Общее количество электронов, отданных восстановителем, должно быть равно числу электронов, принятых окислителем. Общее наименьшее кратное для отданных и принятых электронов равно 12. Разделив это число на 6 (число отданных электронов), получаем коэффициент 2 для восстановителя. При делении общего наименьшего кратного на 4 (число принятых электронов), получаем коэффициент 3 для окислителя. Для продукта окисления К 2 СЮ 4 проставляем коэффициент 4, так как в состав этой молекулы входит только один атом хрома. Для продукта восстановления КСЮ ставим коэффициент 3. Остальные коэффициенты уравнения находим подсчетом баланса элементов в последовательности: калий, водород. Правильность уравнивания подтверждается подсчетом атомов кислорода. Окончательное уравнение реакции: 2Сг 2 О э +ЗКСЮ 3 +8КОН -» 4К 2 СЮ 4 +ЗКС10 + 4Н 2 0 восста- окислитель продукт продукт новитель окисления восстановления в) Fe +2 S" 2 + H + 1 N ^Fe +2 (N +3 C>3 2 + H^S^O; 2 + N +2 0" 2 В данной реакции меняют степень окисления атомы серы и азота, реакция относится к окислительно-восстановительным. Степень окисления 92

93 серы повышается от -2 до +6, азота понижается от +5 до +2, следовательно FeS - восстановитель, HN0 3 - окислитель. Электронные уравнения имеют следующий вид: S~ 2-8ё ->S окисление К^+Зё- *N восстановление Общее наименьшее кратное для отданных и принятых электронов равно 24. Разделив это число на 8, получаем коэффициент 3 для восстановителя (FeS) и продукта его окисления (H 2 S0 4 ), а при делении 24 на 3 получаем коэффициент 8 для окислителя (FTN0 3 ) и продукта его восстановления ( NO). Коэффициенты перед веществами, атомы которых не меняют степень окисления, находим подбором. Для уравнивания атомов железа в правую часть к Fe(N0 3 проставляем коэффициент 3. Азотная кислота HN0 3 в данной реакции выполняет две функции - является окислителем и связывая 3 иона Fe 2+ в 3 молекулы соли Fe(N0 3 дополнительно расходуется на солеобразование в количестве 6 молекул. Поэтому перед окислителем в уравнении реакции проставляем коэффициент 14. В ходе реакции образуется 4 молекулы воды. Окончательное уравнение реакции: 3FeS + 14HN0 3 =3Fe(N0 3 +3H 2 S0 4 +8NO + 4H 2 0 восста- окислитель продукт продукт новитель окисления восстановления ЗАДАНИЯ Какие из приведенных реакций относятся к реакциям обмена и к окислительно-восстановительным реакциям? 2. Для реакций обмена расставьте коэффициенты методом подбора, и напишите полное и сокращенное ионномолекулярное уравнения. 3. Для окислительно-восстановительных реакций, используя метод электронного баланса, составьте электронные уравнения, укажите процессы окисления, восстановления, восстановитель, окислитель. 93

94 221. РН 3 + KMn0 4 + H 2 S0 4 -> H 3 P0 4 + MnS0 4 + K 2 S0 4 AgN0 3 + CaJ 2 -> AgJ + Ca(N0 3 Co + HN0 3 -> Co(N0 3 + NO + H FeS + HNO3 Fe(N0 3 + S + N0 2 + H 2 0 KJ + K 2 Cr H 2 S0 4 ->Cr 2 (S0 4 ) 3 + J 2 + K 2 S0 4 + H 2 0 A KOH -> KA H Ca(HC0 3 + Ca(OH CaC0 3 + H 2 0 Na 2 S0 3 + KMn0 4 + H 2 S0 4 -> Na 2 S0 4 + MnS0 4 + K 2 S0 4 + H 2 0 FeS0 4 + K 2 Cr H 2 S0 4 Fe 2 (S0 4 ) 3 + Cr 2 (S0 4 ) 3 + K 2 S0 4 + H K 2 Cr H 2 S0 4 -> Cr0 3 + K 2 S0 4 + H 2 0 PbS + HN0 3 S + Pb(N0 3 + NO + H 2 0 CrBr 3 + H КОН -> К 2 СЮ 4 + KBr + H KMn0 4 + HN0 2 + H 2 S0 4 -> MnS0 4 + K 2 S0 4 + HN0 3 Ca(OH + C0 2 Ca(HC0 3 Bi 2 S 3 + HN0 3 Bi(N0 3 ) 3 + S+ NO + H Cr 2 (S0 4 ) 3 + H NaOH ->Na 2 Cr0 4 + Na 2 S0 4 + H 2 0 Mn0 2 + HC1 MnCl 2 + Cl 2 + H 2 0 К 2 СЮ 4 + HC1 -> K 2 Cr KC1 + H (NH 4 S -> NH 3 + H 2 S K 2 Cr HC1 -> CrCl 3 + Cl 2 + KC1 + H 2 0 FeS0 4 + H H 2 S0 4 Fe 2 (S0 4 ) 3 + H As 2 S 5 + HN0 3 + H 2 0 H 3 As0 4 + H 2 S0 4 + NO Ca(HC0 3 + HC1 CaCl 2 + C0 2 + H 2 0 Al + KN0 3 + КОН -> К 3 АЮ 3 + NH MnS + HN0 3» Mn(N0 3 + S + NO + H 2 0 As + HJ0 3 + H 2 0 -> H 3 As0 4 + HJ H 3 B0 3 + NaOH -> Na 2 B 4 O y + H K 3 As0 4 + KI + H 2 S0 4 -> K 3 As0 3 + I 2 + K 2 S0 4 ZnS0 4 + NaOH -> Na 2 Zn0 2 + Na 2 S0 4 + H 2 0 PH 3 + AgN0 3 -> Ag + H 3 P0 4 + HN Cr KN0 3 + КОН -> К 2 СЮ 4 + KN0 2 + H 2 0 Cu HN0 3 -> CuN0 3 + H 2 0 CuS0 4 + KJ -> CuJ + h + K 2 S KMn0 4 + H H 2 S0 4 -> MnS K 2 S0 4 + H 2 0 Mg + HN0 3 -> Mg(N0 3 + NH 4 N0 3 + H 2 0 (MgOH S0 4 + KOH -> Mg(OH + K 2 SO 4 94

95 233. Pb(CH 3 COO + HN0 3 CH 3 COOH + Pb(N0 3 FeS + HNO3 --> Fe(N0 3 + H 2 S0 4 + N0 2 + H 2 0 Al + K 2 Cr H 2 S0 4 -> A1 2 (S0 4 ) 3 + K 2 S0 4 + Cr 2 (S0 4 ) Pb0 2 + MnS0 4 + HNO3 -> FTMn0 4 + PbS0 4 + Pb(N0 3 Ca 3 (P0 4 + H 2 S0 4 CaS0 4 + H 3 P0 4 A11CI3 + H NaOH -> Au NaCl + 2H Cu HNO3 --> Cu(N0 3 + NO + H 2 0 С + K 2 Cr H 2 S0 4 -> C0 2 + K 2 S0 4 + Cr 2 (S0 4 ) 3 + H 2 0 CaCl 2 + K 3 P0 4 Ca 3 (P0 4 + KC SnCl 2 + K 2 Cr HC1 SnCl 4 + CrCl 3 + KCL + H 2 0 Zn(OH + KOH K 2 [Zn(OH) 4 ] As 2 S 5 + H NH 4 OH (NH 4 ) 3 As0 4 + (NH 4 S0 4 + H Sr(HC0 3 + Sr(OH -> SrC0 3 + H 2 0 Na 2 S + Na 2 Cr H 2 S0 4 Na 2 S0 4 + Cr 2 (S0 4 ) 3 + S + H 2 0 Hg + HNO3 --> Hg(N0 3 + NO + H Bi F3r 2 + KOH --> КВЮ 3 + KBr + H 2 0 A1 2 (S0 4 ) 3 + Ca(HC0 3 --> CaS0 4 + A1(HC0 3 ) 3 KMn0 4 + MnS0 4 + H 2 0 Mn0 2 + K 2 S0 4 + H 2 S MgJ 2 + H H 2 S0 4 -> MgS0 4 + J 2 + H 2 0 AICI3 + NH 4 OH -> Al(OH) 3 + NH 4 C1 NaCr0 2 + F3r 2 + NaOH Na 2 Cr0 4 + NaBr + H Na 2 Cr NaOH Na 2 Cr0 4 + H 2 0 MnC0 3 + KCIO3 -> Mn0 2 + KC1 + C0 2 K 2 Cr H 2 S + H 2 S0 4 -> Cr 2 (S0 4 ) 3 + s + K 2 SO 4 + н 2 о Электродные потенциалы и электродвижущие силы В силу наличия у металлов особого типа связи (металлической) в кристаллической решетке металла существует подвижное равновесие между атомами, ионами, и свободно перемещающимися делокализованными электронами: М О М п + + пё Если металлическую пластинку погрузить в водный раствор соли того же металла, катионы металла под действием полярных молекул воды гидратируются и переходят в раствор. За счет этого в растворе появляется избыток катионов, а в металле - электронов. Поверхностный слой металла заряжается отрицательно, а граничащий с ним слой раствора положитель- 95

96 но. И на границе металл - раствор возникает двойной электрический слой, которому соответствует некоторая разность потенциалов. По мере увеличения заряда металла (избытка электронов) усиливается электростатическое притяжение между катионами в растворе и поверхностью металла и протекает противоположный процесс - ионы металла из раствора принимают от пластины электроны и переходят в нейтральное состояние, образуя атомы металла, которые становятся частью кристаллической решетки. Этот процесс приводит к дефициту электронов и возникновению на пластине положительного заряда. Между металлическим электродом и раствором устанавливается состояние равновесия: М + mh 2 0 <z> [M(H 2 0) m ] n+ + пе (в растворе) в кристалле металла В зависимости от того, какой из двух рассмотренных процессов преобладает, положением равновесия определяется знак и величина заряда поверхности металла. Чем более активным является металл, тем легче его катионы будут переходить в раствор, тем в большей степени равновесия смещено вправо и тем больше будет отрицательный заряд на поверхности металла. В случае малоактивных металлов может преобладать обратный процесс - переход катионов металла из раствора на его поверхность, равновесие смещено влево, вследствие чего поверхность металла приобретает положительный заряд. Таким образом, при контакте металла с раствором его соли эти две соприкасающиеся фазы приобретают противоположные заряды, в результате на поверхности раздела фаз металл - раствор образуется двойной электрический слой и возникает разность потенциалов, характеризующаяся определенным скачком потенциала - электродным потенциалом. Состояние равновесия определяется равновесным электродным потенциалом, величина которого зависит от природы металла, концентрации ионов металла в растворе, температуры. Измерить или вычислить абсолютную величину электродного потенциала невозможно. Определяют относительную величину потенциала как разность электродных потенциалов - электродвижущую силу (ЭДС) гальванического элемента, составленного из исследуемого электрода и электрода сравнения - водородного электрода. Нормальный (стандартный) водородный электрод представляет собой погруженную в раствор серной кислоты с концентрацией (активностью) ионов водорода 1 моль/л платиновую пластинку, покрытую тонкодисперсной платиной, непрерывно насыщаемую водородом под давлением 96

97 равным нормальному атмосферному (1, Па) и температуре 298К (25 С). На поверхности электрода устанавливается равновесие: 2РГ + 2 ё <=> Н 2 и разность потенциалов между электродом и раствором условно принимают равным нулю (ср 0 + = о ). 2Н /Hj Электродный потенциал, возникающий при погружении металла в раствор собственного иона с концентрацией (активностью) ионов металла 1 моль/л, измеренный при стандартных условиях по сравнению со стандартным водородным электродом называется стандартным электродным потенциалом металла. Стандартный потенциал обозначают буквой ср (или Е ) с указанием электрода, который записывают следующим образом: сначала потенциал - определяющие ионы, находящиеся в растворе, а затем материал электрода, например электродный потенциал цинка ср Располагая металлы по мере возрастания их стандартных электродных потенциалов получают ряд стандартных электродных потенциалов (табл. 6). Стандартный электродный потенциал металла количественно характеризует его электрохимическую активность: чем более отрицателен электродный потенциал, тем выше способность металла посылать ионы в раствор, тем сильнее восстановительные свойства металла, тем меньше окислительная способность его ионов. Каждый металл этого ряда, не разлагающий воду, (после магния) вытесняет (восстанавливает) все следующие за ним металлы из водных растворов их солей. Все металлы до водорода (с отрицательными значениями электродных потенциалов) восстанавливают водород из разбавленных кислот (за исключением азотной кислоты). Чем дальше расположены друг от друга в ряду потенциалов два металла, тем большую электродвижущую силу будет иметь составленный из них гальванический элемент (при концентрациях ионов металла 1 моль/л), причем анодом (-) является более активный металл. 97

98 Таблица 6. Стандартные электродные потенциалы ср металлов в водных растворах при Т = 298К Электрод Ф, В Электрод о ЕГ - Li /Li Rb + /Rb K + /K Cs + /Cs Ba 2 + /Ba Ca 2 + /Ca Na + /Na Mg 2 + /Mg Be 2 /Be A1 3+ /A1 Ti 2 + /Ti Zr 4 + /Zr v 2 + /v Mn 2 + /Mn Cr 2 + /Cr Zn 2 + /Zn Cr 3 + /Cr Fe 2+ /Fe -3,045-2,925-2,924-2,923-2,900-2,870-2,714-2,370-1,847-1,70-1,630-1,580-1,186-1,180-0,913-0,763-0,740-0,440 Cd 2 + /Cd Со 2 + /Со Ni 2 + /Ni Sn 2+ /Sn Pb 2+ /Pb Fe 3+ /Fe 2H + /H 2 Sb 3+ /Sb Bi 3 + /Bi Cu 2 + /Cu Cu + /Cu /2Hg A&VAg Hg Pd 2+ /Pd Pt 2+ /Pt Au 3 + /Au Au + /Au -0,403-0,277-0,250-0,136-0,127-0,037 0,000 +0,200 +0,215 +0,340 +0,520 +0,790 +0,800 +0,850 +0,987 +1,190 +1,500 +1,700 Пример 1. Стандартный электродный потенциал никеля (-0,250 В) больше, чем у кобальта (-0,277 В). Изменится ли это соотношение, если измерить потенциал никеля в растворе его ионов с концентрацией 0,001 моль/л, а кобальта с концентрацией 0,1 моль/л? Решение. Электродный потенциал металла (ф) зависит от концентрации его ионов в растворе. Строго говоря, величина электродного потенциала зависит от соотношения не концентраций, а активностей ионов металла в растворе. Активность - это действительная концентрация ионов металла в растворе сильных электролитов. Но при невысоких концентрациях растворов погрешность, вносимая заменой активности на концентрацию, невелика. Поэтому, эту зависимость можно выразить уравнением Нернста в следующем виде: п где ф - стандартный электродный потенциал, В; п - число электронов, принимающих участие в процессе (заряд иона металла); С - концентрация гидратированных ионов металла в растворе, моль/л. 98

99 Вычислим электродные потенциалы этих металлов при данных условии концентрациях: Ф 2+ = -0, lglo = -0,337В в ш 2+ =-0,277+ ^ 59 lglo - 1 =-0,306В Таким образом, при изменившейся концентрации потенциал кобальта стал больше потенциала никеля. Пример 2. Электродный потенциал оловянного электрода в растворе своей соли составил 90% от величины его стандартного потенциала. Вы- 2_ _ числите концентрацию ионов Sn в растворе (моль/л). Решение. Стандартный электродный потенциал ф п2+/8п =-0Д36В (см. табл. 6). будет равен Sn 2+ Электродный потенциал оловянного электрода в растворе своей соли Ф^ = > 9 -<PLvs =0,9(-0Д36) = -0,122В. Тогда в соответствии с уравнением Нернста концентрацию ионов рассчитываем по уравнению 5 Sn -0,122 = -0,136+ ^ 5 9 lgc S n 2 + = (0,136-0,122) = моль/л. Sn 0,029 Пример 3. Гальванический элемент состоит из висмутового и медного, электродов, опущенных в растворы своих солей с концентрациями ионов С в. 3+ = 0,001 моль/л, С сц2+ = 0,01 моль/л. Вычислите ЭДС гальванического элемента, составьте схему, напишите электронные уравнения электродных процессов. Решение. Гальванический элемент - устройство для преобразования химической энергии окислительно-восстановительного процесса в электрическую. Электрод, на котором происходит процесс окисления (анодный процесс), называется анодом. Электрод, на котором происходит процесс восстановления (катодный процесс), называется катодом. Максимальная разность потенциалов электродов, которая может быть получена при работе гальванического элемента, называется электродвижущей силой элемента. Она равна разности электродных потенциалов катода (более положительного электрода) и анода (менее положительного электрода): Е Фкатода " Фанода- 99

100 Стандартные электродные потенциалы металлов при концентрации их ионов в растворе 1 моль/л указаны в таблице 6. Так как концентрации ионов в растворах не являются стандартной величиной, определим электродные потенциалы металлов по уравнению Нернста: Ф, ^igfcooi-ojls+w =ш lg0,001 = 0, lglo" 3 =0,157B Bl J+ Y /Bi Bl J+ /Bi П 3 0,059 0,059, Ф 2+ =ф 2 + +^ lg0,01 = 0, lglo" 2 = 0,282B Висмут в данном случае имеет меньший электродный потенциал и является анодом (А), медь имеет больший электродный потенциал и является катодом (К). Электродвижущая сила данного элемента равна: E = cpcu 2+ /cu _< 3+ P Bl /Bi = 0,282-0,157 = 0,125В. Запишем электронные уравнения электродных процессов A: Bi - Зё ->Bi 3 " 2 К: Си 2+ +2ё->Си 3 т.е. висмут, являясь анодом, растворяется при работе гальванического элемента, а медь осаждается в виде металла на катоде. Уравнение окислительно-восстановительной реакции, характеризующее работу данного гальванического элемента имеет вид: 2Bi + 3Cu 2+ -> 2Bi Cu Схема данного гальванического элемента будет следующая: А(-) Bi / Bi 3 + I I Cu 2+ /Cu (+) К. Пример 4. Составьте схему, напишите электронные уравнения электродных процессов и вычислите ЭДС гальванического элемента, в котором один цинковый электрод находится в 0,01М растворе, а другой такой же электрод - в 0,001 М растворе сульфата цинка. Решение. Электродные потенциалы равны Фо,ош =44-^ + ^ 5 9 lgl0-2 =-0, ,0291gl0-2 =-0,821В Фо,о1м =-0,763 + ^!^l g 10-3 = -0,850В Так как электродный потенциал цинка в 0,001М растворе меньше, чем в 0,01 М растворе, то схема данного гальванического элемента будет следующая А(-) Zn/0,001M ZnSQ 4 I I 0,01 M ZnSQ 4 /Zn (+) К 100

101 Запишем электронные уравнения электродных процессов A: Zn -2e ->Zn 2+ К: Zn e->Zn Электродвижущая сила элемента Е = Ф катода " Ф анода = Ф 001М " ф 0001М = "0,821 - (-0,850) = 0,029 В. ЗАДАНИЯ 241.Составьте схему, напишите электронные уравнения электродных процессов, вычислите ЭДС гальванического элемента, состоящего из пластин цинка и меди, опущенных в растворы своих солей с концентрацией [Zn 2+ ] = [Cu 2+ ] = 0,1 моль/л Марганцевый электрод в растворе его соли имеет потенциал Ф = - 1,230 В. Вычислите концентрацию ионов Мп 2+ в растворе. Со- Мп 2+ /Мп ставьте схему, напишите электронные уравнения электродных процессов, рассчитайте ЭДС гальванического элемента, состоящего из данного марганцевого электрода и из цинкового электрода, опущенного в раствор его 2_ _ соли с концентрацией [Zn ] = 1 моль/л Составьте схему, напишите электронные уравнения электродных процессов, вычислите ЭДС гальванического элемента, состоящего из пластин серебра и хрома, опущенных в растворы своих солей, если потенциал серебряного электрода в растворе AgN0 3 составил 95% от величины его стандартного электродного потенциала, а хромовый электрод опущен в раствор Cr(N0 3 ) 3 с концентрацией 0,006 моль/л Составьте схему, напишите электронные уравнения электродных процессов и вычислите ЭДС гальванического элемента, в котором один хромовый электрод находится в 0,02М растворе, а другой такой же электрод - в 0,001М растворе сульфата хрома (III) Составьте схему гальванического элемента, в основе которого лежит реакция, протекающая по уравнению: Cd + 2AgN0 3 -> Cd(N Ag. Напишите электронные уравнения анодного и катодного процессов. Вы- 2_ _ числите ЭДС этого элемента, если концентрация ионов Cd равна 0,001 моль/л, а ионов Ag + равна 0,01 моль/л Составьте схему, напишите электронные уравнения электродных процессов и вычислите ЭДС гальванического элемента, состоящего из 101

102 свинцовой и магниевой пластин, опущенных в растворы своих солей с 2~ь 2~ь концентрацией [Pb ] = [Mg ] = 0,01 моль/л Составьте схему гальванического элемента, в основе которого лежит реакция, протекающая по уравнению: Mg + FeS0 4 > MgS0 4 + Fe. Напишите электронные уравнения анодного и катодного процессов. Вычислите ЭДС этого элемента, если концентрация ионов Mg 2 + 2_ _ 0,05 моль/л, а ионов Fe равна 0,08 моль/л. равна 248. Какой гальванический элемент называется концентрационным? Составьте схему, напишите электронные уравнения электродных процессов и вычислите ЭДС гальванического элемента, состоящего из серебряных электродов, опущенных первый в 0,01М, а второй в ОДМ растворы нитрата серебра (I) Составьте схему гальванического элемента, состоящего из пластин цинка и железа, погруженных в растворы их солей. Напишите электронные уравнения процессов, протекающих на аноде и на катоде. Какой концентрации надо было бы взять ионы железа (моль/л), чтобы ЭДС эле- 2_ _ мента стала равна нулю, если [Zn ] = 0,001 моль/л Составьте схему гальванического элемента в основе которого лежит реакция, протекающая по уравнению: Ni + Pb(N0 3 -> Ni(N0 3 + Pb Напишите электронные уравнения анодного и катодного процессов. 2_ _ Вычислите ЭДС этого элемента, если [1ЧГ ] = 0,01 моль/л, [РЪ 2+ ] = 0,001 моль/л Хромовый электрод в растворе его соли имеет потенциал фсгз+/сг = _ 0,800 В. Электродный потенциал оловянного электрода в растворе своей соли составил 80% от величины его стандартного электродного потенциала. Составьте схему гальванического элемента, состоящего из хромового и оловянного электродов, опущенных в растворы их солей, напишите электронные уравнения электродных процессов и вычислите ЭДС Гальванический элемент состоит из никелевого и кадмиевого электродов, опущенных в растворы солей с концентрацией ионов 2+ 2"Ь [Ni ]= 0,001 моль/л и [Cd ]= 0,1 моль/л. Вычислите ЭДС гальванического элемента, составьте схему, напишите электронные уравнения электродных процессов Гальванический элемент состоит из цинкового и железного электродов, опущенных в растворы их солей с концентрацией 102

103 2+ 2"Ь [Zn ] = 0,01 моль/л и [Fe ] = 0,01 моль/л. Вычислите ЭДС гальванического элемента, составьте схему, напишите электронные уравнения процессов, происходящих на аноде и катоде Какие процессы происходят на электродах гальванического элемента, образованного железом, погруженным в раствор его соли с концен- 2_ _ трацией [Fe ] = 0,001 моль/л и серебром, погруженным в раствор его соли? Вычислите концентрацию ионов Ag + в растворе его соли, если ЭДС этого элемента 1,152 В. Составьте схему элемента, напишите электронные уравнения электродных процессов Составьте схему, напишите электронные уравнения электродных процессов, происходящих при работе гальванического элемента, составленного из медной и магниевой пластин, опущенных в растворы своих солей с концентрацией катионов 0,1 моль/л. Вычислите ЭДС этого элемента Составьте схему, напишите электронные уравнения электродных процессов, вычислите ЭДС гальванического элемента, образованного кадмиевым электродом, погруженным в 0,001М раствор сульфата кадмия, и цинковым электродом, погруженным в 0,002М раствор сульфата цинка Составьте схему, напишите электронные уравнения процессов, протекающих на электродах магниевого концентрационного гальванического элемента, если у одного из электродов концентрация ионов Mg 2 + равна 1 моль/л, а у другого 0,001 моль/л. Вычислите ЭДС этого элемента Железная и серебряная пластины соединены внешним проводником и опущены в растворы своих солей с концентрацией + 2~ь [Ag ] = [Fe ] = 0,001 моль/л. Составьте схему данного гальванического элемента, напишите электронные уравнения процессов, происходящих на аноде и на катоде, вычислите ЭДС Составьте схему, напишите электронные уравнения электродных процессов и вычислите ЭДС гальванического элемента, состоящего из пластин кадмия и магния, опущенных в растворы своих солей с концентрацией [Mg 2+ ] = [Cd 2+ ] = 0,01 моль/л Нике левый и кобальтовый электроды опущены в растворы своих 2~ь 2~ь солей с концентрацией [Ni ] = 0,01 моль/л и [Со ] = 0,001 моль/л. Составьте схему, напишите электронные уравнения электродных процессов, вычислите ЭДС данного гальванического элемента. 103

104 Электролиз расплавов и растворов Электролизом называют процессы, протекающие под действием электрического тока на электродах, погруженных в расплав или раствор электролита. При электролизе происходит превращение электрической энергии в химическую. При электролизе расплава соли или щелочи на катоде всегда восстанавливаются катионы металла, а на аноде окисляются анионы кислотного остатка (электролиз расплавов солей) или гидроксид - анионы (электролиз расплавов щелочей). Пример 1. Составьте электронные уравнения процессов, происходящих на электродах при электролизе расплава щелочи гидроксида натрия. Решение. При плавлении происходит термическая диссоциация щелочи: NaOH -> Na + + ОН" Под действием электрического тока происходит направленное движение ионов. На катоде будет идти восстановление катионов Na +, на аноде - окисление гидроксид -анионов: (-) Катод <- Na + ОН" -> Анод (+) Na + + 1е -> Na 40Н" - 4е 2Н Суммарное уравнение: Na + + le->na 40Н" - 4ё -> 2Н Na + 40Н" -> 4Na + 2Н Молекулярное уравнение: 4NaOH meklvoma > 4Na Н 2 0 В водных растворах электролитов находятся гидратированные ионы растворенного вещества и молекулы воды. При электролизе растворов наряду с процессами восстановления катионов и окисления анионов вещества на электродах, могут восстанавливаться или окисляться и молекулы воды. На катоде протекает процесс восстановления. В зависимости от величин стандартных электродных потенциалов металлов (табл. 6) возможны три варианта катодного процесса при электролизе. 1.Если соль образована катионами металлов, расположенными в раду стандартных электродных потенциалов от Li + до А1 3+ включительно, то 104

105 на катоде происходит электрохимическое восстановление молекул воды с выделением водорода: 2Н ё -> Н FT 2. Если соль образована катионами металлов, расположенными в ряду стандартных электродных потенциалов после водорода, на катоде восстанавливаются катионы этих металлов: Ме п+ + пё -> Me 3. Если соль образована катионами металлов, расположенными в ряду стандартных электродных потенциалов после А1 3+ до водорода, то на катоде восстанавливаются катионы металлов одновременно с молекулами воды: Ме п+ + пё -> Me 2Н ё -> Н FT На аноде протекает процесс окисления. Характер реакций, протекающих на аноде, зависит от природы электролита, присутствия молекул воды и материала анода. Аноды подразделяются на нерастворимые и растворимые. В случае нерастворимых (инертных) анодов возможны два варианта анодного процесса при электролизе. 1.Если соль образована бескислородной кислотой (кроме фторидов), то на аноде окисляются анионы этих кислот, например: или 2Г -2Q >J 2 S 2 ~ - 2ё -> S 2.Если соль образована кислородсодержащей кислотой, то на аноде окисляются молекулы воды с выделением 0 2 : 2Н 2 0-4ё -> Г" Если электролизу подвергается раствор щелочи, то на аноде будут окисляться гидроксид - ионы: окислению: Образующиеся катионы переходят в раствор, анод при этом растворяется. 40YT - 4ё -> Н 2 0 В случае растворимых (активных) анодов сам анод подвергается Me <^> Ме п+ + пё металл уходят уходят анода в раствор во внешнюю цепь 105

106 Пример 2. Составьте электронные уравнения процессов, происходящих на электродах при электролизе водного раствора хлорида натрия NaCl с нерастворимым анодом. Решение. Натрий располагается в начале ряда стандартных электродных потенциалов до алюминия и на катоде будут восстанавливаться молекулы воды. На аноде будут окисляться хлорид - ионы, так как это анионы бескислородной кислоты: NaCl -> Na + + СГ (-) Катод <- Na + СГ Анод (+) н 2 о 2Н ё -> Н 2 + ЮЯ 2СГ -2ё -> С1 2 Суммарное уравнение: 2Н ё -> Н ГГ 2СГ -2ё -> С1 2 2Н СГ -> Н Н" + С1 2 В прикатодном пространстве накапливаются катионы Na + ОРТ, образуя щелочь NaOH. Молекулярное уравнение: 2NaCl + 2Н 2 0 м а я р ш ш з > Н 2 + С NaOH и анионы катод анод в прикатодном пространстве Пример 3. Составьте электронные уравнения процессов, происходящих на электродах при электролизе раствора Ag 2 S0 4. Сколько граммов серебра выделится на катоде при электролизе раствора Ag 2 S0 4 в течение 60 минут при силе тока 4А? Чему равен объем газа, выделившегося на аноде? Решение. Серебро располагается в ряду стандартных электродных потенциалов после водорода, следовательно, на катоде будет идти восстановление катионов серебра. На аноде идет окисление молекул воды с выделением кислорода, т.к. соль образована кислородосодержащей кислотой. Ag 2 S0 4 -> 2 Ag + + S0 4 2" (-) Катод <- 2 Ag + S0 4 2" -> Анод (+) н 2 о 2Ag + + 2ё -> 2Ag 2Н 2 0-4ё -> РГ 2 ~ь В прианодном пространстве накапливаются ионы S0 4 " и Н, образуя кислоту H 2 S

107 или Суммарное уравнение: 4Ag + 2Ag 2 S Н 2 0 2Ag + + 2e =2Ag 2 2Н 2 0-4ё = Н Н 2 0 = 4Ag FT м а я р ш ш з >4Ag H 2 S0 4 катод анод в прианодном пространстве По законам Фарадея масса выделившихся на электродах веществ (т) определяется по формуле: М -J-T m =, где М э - молярная масса эквивалента вещества, г/моль; J - сила тока, А; т - продолжительность электролиза, с; F - число Фарадея (96500 Кл). F Молярная масса эквивалента серебра в Ag 2 S0 4 равна отношению молярной массы серебра к его валентности: M 3 ( A g ) = M A g /l = 107,87 г/моль. Подставив в формулу значения M 3 ( Ag ) = 107,87 г/моль, J = 4А, т = = 3600 с, получим: 107, т. = = 16,09г. А При определении объемов выделившихся газов закон Фарадея имеет вид: V J-x э V= где V - объем выделившегося газа, л; V 3 - молярный объем эквивалента газа, л. Молярная масса кислорода М 0 =32 г/моль, молярная масса эквива- '2 лента кислорода М э ( 0 г ) = 8 г/моль. Молярный объем эквивалента кислорода рассчитываем, исходя из следствия закона Авогадро: 32 г кислорода при н.у. занимают объем 22,4 л 8 г кислорода при н.у. занимают объем х л (V 3 ) V 3(o ) = ' = 5 > 6 л > тогда объем кислорода, выделившегося на ано де, будет равен: 107

108 2, 5, Пример 4. Составьте электронные уравнения процессов, происходящих на электродах при электролизе раствора Ni(N0 3. Вычислите продолжительность электролиза, если при силе тока ЗА на катоде выделилось 5,8 г никеля. Решение. Никель располагается в ряду стандартных электродных потенциалов после алюминия, но до водорода. На катоде будет происходить восстановление катионов никеля, а также молекул воды с выделением водорода. На аноде идет окисление молекул воды с выделением кислорода. Ni(N0 3 Ni N0 3 " (-) Катод <- Ni 2+ 2N0 3 ~^ Анод (+) н 9 о Ni ё Ni :0 2Н? 0 + 2ё -> Н, + 20YT 2Н? 0-4ё -> О, + 4РГ В прианодном пространстве накапливаются ионы N0 3 " и РГ, образуя кислоту HN0 3. Суммарное уравнение 2Н? Г или Ni Н 2 0 = Ni + Н Г Ni(N H 2 Q Meiapom > Ni + Н HN0 3 катод анод в прианодном пространстве Для вычисления времени электролиза используем математическое выражение законов Фарадея: т х = М -J э Молярная масса эквивалента никеля в Ni(N0 3 равна отношению молярной массы никеля к его валентности: М э Продолжительность электролиза: 5, т = 29,35-3 = 6356,6с = 1,76ч. = 58,71/2 = 29,35 г/моль. 108

109 Пример 5. На сколько граммов уменьшится масса висмутового анода, если электролиз раствора BiCl 3 проходит при силе тока 2А в течение 40 минут? Составьте схему электролиза. Решение. Процесс электролиза с растворимым анодом сводится к окислению атомов материала анода и восстановлению на катоде катионов висмута из раствора, т.е. к переносу висмута с анода на катод. Анод растворяется, при этом количество ионов висмута Bi 3 + в растворе остается неизменным. ВЮ1 3 Bi ЗС1" (-) Катод <- Bi CI" -> Анод (+) висмутовый По законам Фарадея рассчитаем массу выделившегося на катоде висмута: Bi ё -> Bi Bi - Зё -> Bi Процесс будет продолжаться до полного растворения анода. M3(B!)- J - X где J = 2А, т = = 2400 с. B l Молярная масса эквивалента висмута в BiCl 3 равна отношению молярной массы висмута к его валентности: M B i 208,98 ^ п^ с. М ш = = = 69,66г/моль э(в1) з з 69, _ m R - = = 3,46г B l Следовательно, масса висмутового анода уменьшилась на 3,46 г. ЗАДАНИЯ 261.Составьте электронные уравнения процессов, происходящих на электродах при электролизе раствора КОН и расплава КОН. Вычислите количество выделившихся продуктов на катоде и на аноде при электролизе раствора КОН в течение 1ч при силе тока 6А. 262.Составьте электронные уравнения процессов, происходящих на электродах при электролизе растворов CuS0 4 и KJ. Вычислите количество выделившихся продуктов на катоде и на аноде при электролизе раствора CuS0 4 в течение 30 мин при силе тока 4А. 109

110 263. Составьте электронные уравнения процессов, происходящих на электродах при электролизе растворов Na 2 S0 4 и HgCl 2. Сколько граммов воды разлагается при электролизе раствора Na 2 S0 4 при силе тока 7А в течение 5 ч? 264. Составьте электронные уравнения процессов, происходящих на электродах при электролизе растворов K 2 S0 4 и СиС1 2. Вычислите объем выделившихся на электродах веществ, если электролиз K 2 S0 4 проводили при силе тока 5А в течение Зч Составьте электронные уравнения процессов, происходящих на электродах при электролизе растворов MgCl 2 и NiS0 4. Вычислите продолжительность электролиза раствора NiS0 4 в минутах, если при силе тока 8А на катоде выделилось 1,8г никеля Составьте электронные уравнения процессов, происходящих на электродах при электролизе раствора СиС1 2 : а) если анод медный; б) если анод инертный. Вычислите количество выделившейся меди на катоде, если электролиз СиС1 2 с инертным анодом проводили в течение 5 часов при силе тока 5А Составьте электронные уравнения процессов, происходящих на электродах при электролизе растворов CuS0 4 и КС1. Вычислите, сколько граммов меди выделилось на катоде, если при электролизе раствора CuS0 4 на аноде выделилось 168 мл кислорода, измеренного при н.у Составьте электронные уравнения процессов, происходящих на электродах при электролизе растворов Zn(N0 3 и NaBr. Вычислите силу тока, если электролиз раствора нитрата цинка проводили в течение 5 ч, в результате чего выделилось 6 л кислорода, измеренного при н.у Составьте электронные уравнения процессов, происходящих на электродах при электролизе раствора ZnS0 4 : а) в случае инертного анода; б) в случае цинкового анода. Вычислите, на сколько граммов уменьшится масса цинкового анода, если электролиз раствора ZnS0 4 происходит при силе тока 2А в течение 40 мин Составьте электронные уравнения процессов, происходящих на электродах при электролизе растворов NaJ и CdS0 4. Вычислите, какие вещества и в каком количестве выделятся при электролизе раствора NaJ в течение 2,5 ч, если сила тока равна 6А. 271.Составьте электронные уравнения процессов, происходящих на электродах при электролизе раствора NiCl 2, если анод сделан из никеля, и раствора AgN0 3, если анод инертный. Как изменится масса никелевого анода после пропускания тока силой 3,2А в течение 30 мин? ПО

111 272. Составьте электронные уравнения процессов, происходящих на инертных электродах при электролизе расплава NaCl и водного раствора NaCl. Сколько литров (н.у.) газа выделится на аноде при электролизе раствора хлорида натрия, если электролиз проводить в течение 30 мин при силе тока 0,5А? 273. Составьте электронные уравнения процессов, происходящих на электродах при электролизе растворов MgS0 4 и ZnCl 2. Вычислите силу тока при электролизе раствора MgS0 4 в течение 1 ч 40 мин, если на катоде выделилось 1,4 л водорода (н.у.) Составьте электронные уравнения процессов, происходящих на электродах при электролизе водного раствора AgN0 3 с нерастворимым анодом; с растворимым - серебряным анодом. Вычислите массу серебра и объем кислорода, выделившихся на электродах при электролизе водного раствора AgN0 3 с нерастворимым анодом, если время электролиза 50 мин, сила тока 2А Составьте электронные уравнения процессов, происходящих на электродах при электролизе водных растворов CdCl 2 и Na 2 C0 3. Вычислите количество выделившихся продуктов на катоде и на аноде при электролизе раствора карбоната натрия в течение 180 мин при силе тока 5 А Составьте электронные уравнения процессов, происходящих на электродах при электролизе водных растворов KN0 3 и CuBr 2. Электролиз раствора KN0 3 проводили в течение 5 ч при силе тока 7А. Какая масса воды при этом разложилась и чему равен объем газов (н.у.), выделившихся на катоде и аноде Составьте электронные уравнения процессов, происходящих на электродах при электролизе растворов КВг и Hg(N0 3. Какие вещества и в каком количестве выделяются на инертных электродах при электролизе водного раствора КВг в течение 1 ч 35 мин при силе тока 15 А? 278. Составьте электронные уравнения процессов, происходящих на электродах при электролизе раствора КС1 и расплава КС1. Вычислите количество выделившихся продуктов на катоде и на аноде при электролизе раствора КС1 в течение 60 мин при силе тока 5 А Составьте электронные уравнения процессов, происходящих на электродах при электролизе водных растворов AgN0 3 и FeCl 2. Электролиз раствора AgN0 3 проводили при силе тока 2 А в течение 4 часов. Сколько граммов серебра выделилось на катоде? 280. Составьте электронные уравнения процессов, происходящих на электродах при электролизе раствора FeS0 4, с нерастворимым анодом и с 111

112 растворимым - железным анодом. Вычислите продолжительность (в мин) электролиза раствора FeS0 4 с нерастворимым анодом при силе тока 10А, если на катоде выделилось 6,8 г железа. Коррозия металлов Коррозией называется самопроизвольное разрушение металлов и сплавов в результате химического взаимодействия их с окружающей средой. В зависимости от механизма протекания коррозийного процесса различают химическую и электрохимическую коррозию. Химическая коррозия протекает при взаимодействии металлов с сухими газами или растворами неэлектролитов. Электрохимическая коррозия протекает в водных растворах электролитов и во влажной атмосфере. При электрохимической коррозии происходит образование местных гальванических пар. Участки с более отрицательным потенциалом являются анодными, а с более положительным - катодными. На анодных участках происходит окисление металла Ме - пё» Ме п+, на катодных - восстановление окислителя. Если коррозия происходит в кислой среде, то на катоде восстанавливаются ионы водорода: 2tf + 2ё -> Н 2 Т (водородная деполяризация). Если коррозия происходит во влажном воздухе (атмосферная коррозия), в электролите, содержащем растворенный кислород, при неравномерной аэрации, то на катоде восстанавливаются молекулы кислорода: Н ё > 40Н" или Н 4 " + 4ё > 2Н 2 0 (кислородная деполяризация). Коррозия при неравномерной аэрации наблюдается, когда доступ растворенного кислорода к различным частям изделия неодинаков. При этом те части металла, доступ кислорода к которым минимален, являются анодными участками. Это объясняется тем, что на катодных участках, где доступ кислорода больше, вследствие восстановления кислорода ( Н ё > 40Н") происходит подщелачивание и металлы (в частности железо) пассивируются. На неаэрируемых участках происходит окисление металла: Ме - пё > Ме п+. Пример 1. Хром находится в контакте с медью. Какой из металлов будет окисляться при коррозии, если пара металлов находится в кислой среде (в H 2 S0 4 ). Составьте схему образующегося при этом гальванического элемента, напишите уравнения электродных процессов. 112

113 Решение. Сравнивая величины стандартных электродных потенциалов (табл. 6), видим, что хром является более активным металлом (Ф Г3+/СГ =-0,740В) и в образующейся гальванической паре будет анодом. Медь является катодом (ф и2+/си =+0,340В), как менее активный металл. В кислой среде схема образующегося гальванического элемента будет следующая: Хром окисляется. На катоде восстанавливаются ионы водорода (водородная деполяризация). А (-) Сг H 2 S0 4 1 Си (+) К Электронные уравнения электродных процессов: А: Сг - Зё -> Сг 3+ К: 21Г +2ё -> Н 2 Т Пример 2. Как происходит коррозия во влажном воздухе пары олово-висмут? Составьте схему образующегося гальванического элемента, напишите электронные уравнения электродных процессов. Решение. Во влажном воздухе происходит атмосферная коррозия. При этом поверхность металла, находящегося во влажном воздухе, покрывается пленкой воды, содержащей различные газы, и в первую очередь кислород. Стандартный электродный потенциал олова стандартный электродный потенциал висмута Ф n 2 +/Sn = -0,136В, а Ф. 3+/В.=+0,215В. Потенциал висмута более положительный, следовательно, при контакте этих металлов олово будет анодом, а висмут - катодом. Схема образующегося при атмосферной коррозии гальванического элемента будет следующая: А (-) Sn Н 2 0, Bi (+) К Электронные уравнения электродных процессов: К: Н ё -> 40Н" 1 Уравнивая число электронов, участвующих в катодном и анодном процессах, можно записать суммарное уравнение: 2Sn Н 2 0 -> 2Sn Н" Ионы Sn 2+ взаимодействуют с гидроксид-ионами: Sn Н" -> Sn(OH. Образующийся гидроксид Sn(OH является продуктом коррозии. 113

114 ЗАДАНИЯ 281.Как происходит атмосферная коррозия луженого и оцинкованного железа при нарушении целостности покрытия? Составьте электронные уравнения анодного и катодного процессов. Каков состав продуктов коррозии? 282.Цинк покрытый серебром. Какое это покрытие - анодное или катодное? Почему? Какой из металлов будет корродировать во влажном воздухе в случае разрушения покрытия? Составьте электронные уравнения анодного и катодного процессов? Каков состав продуктов коррозии? 283.В раствор соляной кислоты поместили цинковую пластинку и цинковую пластинку, частично покрытую медью. В каком случае процесс коррозии цинка происходит интенсивнее? Дайте этому объяснение, составьте электронные уравнения анодного и катодного процессов Почему химически чистое железо является более стойким против коррозии, чем техническое железо? Составьте электронные уравнения анодного и катодного процессов, происходящих при коррозии технического железа во влажном воздухе и в сильнокислой среде Какое покрытие металла называется анодным и какое катодным? Составьте электронные уравнения анодного и катодного процессов, происходящих при коррозии железа, покрытого медью во влажном воздухе и в сильнокислой среде Железное изделие покрыли кадмием. Какое это покрытие анодное или катодное? Почему? Составьте электронные уравнения анодного и катодного процессов коррозии этого изделия при нарушении покрытия во влажном воздухе и в хлороводородной кислоте Две железные пластинки, частично покрытые одна оловом, другая медью, находятся во влажном воздухе. На какой из этих пластинок быстрее образуется ржавчина? Составьте электронные уравнения анодного и катодного процессов коррозии этих пластинок. Каков состав продуктов коррозии железа? 288. Как происходит коррозия железного изделия, покрытого титаном, находящегося во влажном грунте, содержащем растворенный кислород? Составьте электронные уравнения анодного и катодного процессов. Каков состав продуктов коррозии? 289. Две цинковые пластинки, частично покрытые одна никелем, другая - серебром, находятся во влажном воздухе. На какой из пластинок 114

115 коррозия протекает интенсивнее? Почему? Составьте электронные уравнения анодного и катодного процессов. Каков состав продуктов коррозии? 290.В раствор электролита, содержащего растворенный кислород, опустили цинковую пластинку и цинковую пластинку, частично покрытую медью. В каком случае процесс коррозии цинка происходит интенсивнее? Составьте электронные уравнения анодного и катодного процессов. 291.Как протекает атмосферная коррозия железа, покрытого слоем никеля, если покрытие нарушено? Составьте электронные уравнения анодного и катодного процессов. Каков состав продуктов коррозии? 292.Железное изделие покрыли свинцом. Какое это покрытие - анодное или катодное? Почему? Составьте электронные уравнения анодного и катодного процессов коррозии этого изделия при нарушении покрытия во влажном воздухе и в соляной кислоте. Какие продукты коррозии образуются в первом и во втором случаях? 293.Определите, какой металл является анодом, а какой катодом в паре алюминий - железо. Что происходит на пластинках при атмосферной коррозии и коррозии в кислой среде? Составьте электронные уравнения анодного и катодного процессов. 294.Как происходит атмосферная коррозии пар Cd-Sn и Sn-Cu при нарушении целостности покрытия? Составьте электронные уравнения анодного и катодного процессов. Каков состав продуктов коррозии? 295.В раствор соляной кислоты опустили пластинку из кобальта и кобальтовую пластинку, частично покрытую хромом. В каком случае процесс коррозии кобальта происходит интенсивнее? Почему? Составьте электронные уравнения анодного и катодного процессов Как происходит коррозия никелированного и хромированного железа во влажном воздухе? Составьте электронные уравнения анодного и катодного процессов коррозии в обоих случаях Если на стальной предмет нанести каплю воды, то вследствие неравномерной аэрации коррозии подвергается средняя, а не внешняя часть смоченного металла. После высыхания капли в ее центре появляется пятно ржавчины. Чем это можно объяснить? Какой участок металла, находящийся под каплей воды, является анодным и какой катодным? Составьте электронные уравнения соответствующих процессов Если гвоздь вбить во влажное дерево, то вследствие неравномерной аэрации ржавчиной покрывается та его часть, которая находится внутри дерева. Чем это можно объяснить? Анодом или катодом является 115

116 эта часть гвоздя? Составьте электронные уравнения соответствующих процессов Две цинковые пластинки частично покрытые одна никелем, другая серебром, находятся во влажном воздухе. На какой из пластинок коррозия протекает интенсивнее? Почему? Составьте электронные уравнения анодного и катодного процессов. 300.В чем заключается сходство и различие между анодным покрытием и протекторной защитой? Приведите пример протекторной защиты хрома в электролите, содержащем растворенный кислород. Составьте электронные уравнения анодного и катодного процессов. Каков состав продуктов коррозии? Комплексные соединения Молекулярные соединения, образующие комплексные ионы, способные к существованию как в растворе, так в и кристалле, называют комплексными. При образовании комплексных соединений наблюдается взаимная координация взаимодействующих частиц, так называемое комплексообразование. Образующиеся сложные по составу частицы называются комплексными. Например: Fe(CN) 3 + 3KCN = K 3 [Fe(CN) 6 ] Ni(OH + 6NH 3 = [Ni(NH 3 ) 6 ](OH В структуре комплексного соединения различают внутреннюю (координационную) и внешнюю сферы. Центральное место во внутренней сфере занимает комплексообразователь (чаще всего это ион металла d- лемента). Вокруг комплексообразователя на близком расстоянии расположены (координированы) отрицательно заряженные ионы или нейтральные молекулы - лиганды. Число лигандов, координированных около комплексообразователя, называют координационным числом. При записи комплексного соединения внутреннюю сферу заключают в квадратные скобки. На более далеком расстоянии от комплексообразователя располагаются ионы внешней сферы. Например, K 3 [Fe(CN) 6 ]: комплексообразователь - Fe 3+, лиганды - ионы CNT, координационное число - 6, [Fe(CN) 6 ] 3 ~ - внутренняя сфера, ЗК + - внешняя сфера. Заряд комплексного иона равен алгебраической сумме заряда комплексообразователя и зарядов лигандов. В зависимости от заряда различают анионные комплексы, например, [Fe(CN) 6 ], [А1(ОН) 4 ] ; катионные комплексы, например, [Ni(NH 3 ) 6 ], 116

117 [Сг(Н 2 0) 4 С1 2 ] ; нейтральные комплексы, например, [Pt(bIH 3 Cl 2 ], [Cr(H 2 0) 3 F 3 ]. Нейтральные комплексы не имеют внешней сферы. В водных растворах комплексные соединения, проявляя свойства электролитов, диссоциируют на комплексный ион и ионы внешней сферы (первичная диссоциация): K 3 [Fe(CN) 6 ] -> ЗК + + [Fe(CN) 6 f- (1) Равновесие процесса первичной диссоциации (1) характеризуется константой диссоциации: к _[K+] 3 -[Fe(CN 6 ) 3 ] [K 3 [Fe(CN)J] Образовавшийся комплексный ион в незначительной степени может подвергаться вторичной диссоциации, образуя составляющие его частицы (ионы, молекулы): [Fe(CN) 6 ] 3 " <=> Fe CN" (2) Равновесие процесса (2) характеризуется константой нестойкости: к _[Fe 3+ ]-[CN ] 6 нест - [[Fe(CN) 6 ] 3 ] Чем меньше константа нестойкости, тем более устойчив данный комплексный ион. Нейтральные комплексы электролитами не являются. Существуют комплексные соединения с малоустойчивой внутренней сферой, которые распадаются в водном растворе на все составляющие ионы. Такие комплексные соединения называются двойными солями. Например, KA1(S0 4 ^K + + А S0 4 2~ Пример 1. Определите заряд комплексного иона, координационное число (к.ч.) и степень окисления комплексообразователя в соединениях: a) K 4 [Fe(CN) 6 ]; б) [Cr(H 2 0 (NH 3 ) 3 Cl]Cl 2. Решение. Заряд комплексного иона можно рассчитать по заряду внешней сферы, так как он равен заряду внешней сферы, но противоположен ему по знаку. Координационное число комплексообразователя равно числу лигандов, координированных вокруг него. Степень окисления комплексообразователя определяется, исходя из того, что алгебраическая сумма степеней окисления всех атомов в молекуле равна нулю. Заряды кислотных остатков определяют из формул соответствующих кислот. 117

118 а) K 4 [Fe(CN) 6 ] Заряд внешней сферы (4К + ): (+1)4 = 4+. Следовательно, заряд комплексного иона равен (4-): [Fe(CN) 6 ] 4. Координационное число - число лигандов - равно 6. Степень окисления комплексообразователя (Fe +X ) равна: (+1)4 + х + (-1>6 = 0. Отсюда х = +2, (Fe +2 ) Степень окисления комплексообразователя можно рассчитать и по заряду комплексного иона [Fe x (CN) 6 ] 4 ~: х+(-1)-6 = -4; х =+2 (Fe +2 ) б) [Cr(H 2 0 (NH 3 ) 3 Cl]Cl 2 Заряд внешней сферы (2СГ) равен (2-). Следовательно, заряд ком- 2_ _ плексного иона равен (2+): [Cr (Н 2 0(NH 3 ) 3С1]. Координационное число (число лигандов) равно ( ) = 6. Степень окисления комплексообразователя (Сг +Х ) равна: х (-1>1+(-1>2 = 0 х-1-2=0;х = +3 (Сг +3 ) или [Cr x (H 2 O) 0 2(NH 3 ) 0 3Cl" } ] 2+ х (-1) = +2; х = +3 (Сг +3 ) Пример 2. составьте координационную формулу комплексного соединения по следующим данным: a) Co(N0 2 ) 3-2KCl-NH 3 ; комплексообразователь - кобальт; координационное число равно 6; б) CrCl 3 -H 2 0-3NH 3 ; комплексообразователь - хром; координационное число равно 6. Решение. а) В набор данных соединений Co(N0 2 ) 3-2KCl-NH 3 входят 2 молекулы КС1, где К - щелочной металл (s - элемент), а комплексообразователями в основном выступают атомы d - элементов (в данном примере - кобальт). Следовательно, катионы калия будут образовывать внешнюю сферу и таким образом комплексный ион будет анионом. Во внутреннюю сферу комплексного аниона будут входить одна молекула NH 3, три иона N0 2 и два иона СГ. Координационное число (число лигандов) равно (1+3+2)=6. Координационная формула комплексного соединения имеет вид: K 2 [Co(NH 3 )(N0 2 ) 3 Cl 2 ]. б) В наборе данных соединений CrCl 3 -H 2 0-3NH 3 комплексообразователем является ион Сг 3+. Координационное число равно 6. Исходя из того, что нейтральные молекулы в большинстве случаев входят во внутреннюю сферу комплексного соединения, то в данном примере внутреннюю сферу составят три молекулы NH 3, одна молекула Н 2 0, два иона СГ. Третий хлорид-ион (СГ) образует внешнюю сферу. Следовательно, комплексный ион будет катионом. Координационная формула комплексного соединения имеет вид: [Cr(NH 3 ) 3 H 2 OCl 2 ]Cl. 118

119 ЗАДАНИЯ 301.Определите, чему равны заряд комплексного иона, степень окисления и координационное число комплексообразователя в соединениях [Cu(NH 3 ) 4 ] S0 4, K 2 [PtCl 6 ], K[Ag(CN ]. Напишите уравнения диссоциации в водном растворе комплексного соединения [Cu(NH 3 ) 4 ] SO4 и выражение для константы диссоциации и константы нестойкости Составьте координационные формулы следующих комплексных соединений по следующим данным: а) исходные соединения PtCl 4-2Н 2 0; к.ч. = 6; б) исходные соединения Cr(N0 3 ) 3-2NH 3-4H 2 0; к.ч. = 6. Для одного из полученных комплексных соединений напишите уравнения диссоциации в водном растворе и выражения для константы диссоциации и константы нестойкости Составьте координационные формулы следующих комплексных соединений по следующим данным: а) исходные соединения КС1-СгС1 3-2Н 2 0; к.ч. = 6 б) исходные соединения CoCl 3 -H 2 0-4NH 3 ; к.ч. = 6. Для одного из полученных комплексных соединений напишите уравнения диссоциации в водном растворе и выражения для константы диссоциации и константы нестойкости. 304.Определите, чему равны заряд комплексного иона, степень окисления и координационное число комплексообразователя в соединениях Na[Ag(N0 2 ], [Zn(NH 3 ) 4 ] S0 4, K[SbBr 6 ]. Напишите уравнения диссоциации в водном растворе комплексного соединения Na[Ag(N0 2 ] и выражения для константы диссоциации и константы нестойкости Определите, чему равны заряд комплексного иона, степень окисления и координационное число комплексообразователя в соединениях K 3 [Au(CN Br 2 ], [Ni(NH 3 ) 6 ](N0 3, K 2 [PtCl(OH) 5 ]. Напишите уравнения диссоциации в водном растворе комплексного соединения K 3 [Au(CN Br 2 ] и выражения для константы диссоциации и константы нестойкости Составьте координационные формулы комплексных соединений по следующим данным: а) исходные соединения AgCl-2NH 3 ; к.ч. = 2; б) исходные соединения 2NaOH-Pt(N0 2 ; к.ч. = 4. Для одного из полученных соединений напишите уравнения диссоциации в водном растворе и выражения для константы диссоциации и константы нестойкости Определите, чему равны заряд комплексного иона, степень окисления и координационное число комплексообразователя в соединениях K 4 [Fe(CN) 6 ], [Co(NH 3 ) 5 Cl]S0 4, K 2 [HgI 4 ]. Напишите уравнения диссо- 119

120 циации в водном растворе комплексного соединения K 2 [HgI 4 ] и выражения для константы диссоциации и константы нестойкости Определите, чему равен заряд следующих комплексных ионов [Сг(Н 2 0) 4 С1 2 ] х, [HgBr 4 ] x, [Fe(CN) 6 ] x, если комплексообразователями являются Cr 3+, Hg 2+, Fe 3+. Напишите координационные формулы соединений, содержащих эти комплексные ионы. Для одного из полученных комплексных соединений напишите уравнения диссоциации в водном растворе и выражения для константы диссоциации и константы нестойкости Определите, чему равен заряд комплексных ионов [Cr(NH 3 ) 5 N0 2 ] x, [Pd(NH 3 )Cl 3 ] x, [Ni(CN) 4 ] x, если комплексообразователями 3+ 2~ь 2~ь являются Cr, Pd, Ni. Напишите координационные формулы соединений, содержащих эти комплексные соединения. Для одного из полученных комплексных соединений напишите уравнения диссоциации в водном растворе и выражения для константы диссоциации и константы нестойкости Составьте координационные формулы комплексных соединений по следующим данным: а) исходные соединения 2KCN-Pd(CN ; к.ч. = 4; б) исходные соединения Cr(N0 2 ) 3-5NH 3 ; к.ч. = 6. Для одного из полученных соединений напишите уравнения диссоциации в водном растворе и выражения для константы диссоциации и константы нестойкости Составьте координационные формулы комплексных соединений по следующим данным: а) исходные соединения 3NaCN-Fe(CN -NH 3 ; к.ч. = 6; б) исходные соединения CoBr 3-4NH 3-2H 2 0; к.ч. = 6. Для одного из полученных комплексных соединений напишите уравнения диссоциации в водном растворе и выражения для константы диссоциации и константы нестойкости Напишите уравнения вторичной диссоциации и выражения для констант нестойкости комплексных ионов: [Ag(NH 3 ] +, [Fe(CN) 6 ] 4 ~, [PtCl 6 ]. Чему равны степень окисления и координационное число комплексообразователей в этих ионах? 313. Константы нестойкости комплексных ионов [Co(CN) 4 ] 2 ~, [Hg(CN) 4 ] 2, [Cd(CN) 4 ] 2 соответственно равны 8-10" 20, 4-10" 41, 1,4-10" 17. В каком растворе, содержащем эти ионы (при равной молярной концентрации), ионов ОТ больше? Напишите выражения для констант нестойкости указанных комплексных ионов Напишите уравнения вторичной диссоциации и выражения для констант нестойкости комплексных ионов: [Ag(CN ]~, [Ag(NH 3 ] +, [Ag(SCN ]~. Зная, что константы нестойкости соответственно равны 120

121 1,0-10" 21, 6,8-10" 8, 2,0-10" 11, укажите, в каком растворе, содержащем эти ионы (при равной молярной концентрации), больше ионов Ag Определите, чему равны заряд комплексного иона, степень окисления и координационное число комплексообразователя в соединениях [Ni(H 2 0) 5 Cl]Cl 2, Na 3 [AlF 6 ], [Co(NH 3 ) 6 ]Cl 3. Напишите уравнения диссоциации в водном растворе комплексного соединения [Co(NH 3 ) 6 ]Cl 3 и выражения для константы диссоциации и константы нестойкости Составьте координационные формулы комплексных соединений по следующим данным: а) исходные соединения 2KCN-Fe(CN) 3 -H 2 0; к.ч.=6; б) исходные соединения NiCl 2-5 Н 2 0; к.ч. = 6. Для одного из полученных комплексных соединений напишите уравнения диссоциации и выражения для константы диссоциации и константы нестойкости Составьте координационные формулы комплексных соединений по следующим данным: а) исходные соединения 2KSCN-Pt(N0 2 ; к.ч. = 4; б) исходные соединения CrCl 3-3H 2 0-3NH 3 ; к.ч. = 6. Для одного из полученных комплексных соединений напишите уравнения диссоциации и выражения для константы диссоциации и константы нестойкости Определите, чему равны заряд комплексного иона, степень окисления и координационное число комплексообразователя в соединениях [Co(NH 3 ) 5 Br]Cl 2, K 2 [PtI 4 ], Na 3 [Al(OH) 6 ]. Напишите уравнения диссоциации в водном растворе комплексного соединения Na 3 [Al(OH) 6 ] и выражения для константы диссоциации и константы нестойкости Какие комплексные соединения называются двойными солями? Напишите равнения диссоциации в водном растворе солей K 4 [Fe(CN) 6 ] и NH 4 Fe(S0 4. Для комплексного соединения определите заряд комплексного иона, степень окисления и координационное число комплексообразователя Константы нестойкости комплексных ионов [Co(NH 3 ) 6 ] 3+, [Fe(CN) 6 ] 4 ", [Fe(CN) 6 ] 3 " соответственно равны 6,2-10" 36, 1,0-10" 37, 1,0-10" 44. Какой из этих ионов является более прочным? Напишите выражения для констант нестойкости указанных комплексных ионов и формулы соединений, содержащих эти ионы. 121

122 S - элементы (... ns 1 " 2 ) 321. Какую степень окисления может проявлять водород в своих соединениях? Напишите электронные и молекулярные уравнения реакций, в которых газообразный водород играет роль окислителя, и в которых - роль восстановителя Составьте электронные и молекулярные уравнения реакций взаимодействия натрия с водородом, кислородом, азотом и серой. Назовите полученные соединения. Какую степень окисления приобретают атомы окислителя в каждой из этих реакций? 323. Напишите уравнения реакций взаимодействия с водой следующих соединений: пероксида натрия, сульфида натрия, гидрида кальция и нитрида натрия. Для окислительно-восстановительной реакции составьте электронные уравнения Дайте краткую характеристику свойств пероксида натрия Na Напишите уравнения реакций: а) получения пероксида натрия; б) взаимодействия с водой; в) взаимодействия с серной кислотой; г) взаимодействия с оксидом углерода (IV). Для окислительно-восстановительной реакции составьте электронные уравнения Какие свойства может проявлять пероксид водорода Н в окислительно-восстановительных реакциях? Почему? На основании электронных уравнений напишите уравнения реакций взаимодействия пероксида водорода: а) с оксидом серебра (I); б) с иодидом калия Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить следующие превращения: NaCl NaOH Na 2 C0 3 -> NaN0 3 NaN0 2. Составьте электронные уравнения процессов, происходящих на электродах при электролизе раствора NaCl. Для окислительновосстановительной реакции составьте электронные уравнения Как можно получить гидрид и нитрид кальция? Напишите уравнения реакций взаимодействия этих соединений с водой. К окислительновосстановительным реакциям составьте электронные уравнения Гидроксид какого из s-элементов проявляет амфотерные свойства? Составьте молекулярные и ионно-молекулярные уравнения реакций взаимодействия этого гидроксид а а) с кислотой и б) со щелочью. Общая электронная формула, где п - главное квантовое число. 122

123 329. При пропускании оксида углерода (IV) через известковую воду (раствор Са(ОН ) образуется осадок, который при дальнейшем пропускании С0 2 растворяется. Дайте объяснение этому явлению. Составьте уравнения реакций Составьте электронные и молекулярные уравнения реакций взаимодействия: а) бериллия с раствором щелочи; б) магния с концентрированной серной кислотой, имея в виду максимальное восстановление последней При сплавлении оксид бериллия взаимодействует с оксидом кремния (IV) и с оксидом натрия. Напишите уравнения соответствующих реакций. О каких свойствах оксида бериллия говорят эти реакции? 332. Как можно получить карбид кальция? Что образуется при его взаимодействии с водой? Напишите уравнения соответствующих реакций. Для окислительно-восстановительной реакции составьте электронные уравнения Как можно получить гидроксиды щелочных металлов? Почему щелочи необходимо хранить в хорошо закрытой посуде? Составьте электронные и молекулярные уравнения реакций, протекающих при насыщении гидроксида натрия: а) хлором; б) оксидом серы (IV); в) сероводородом. 334.Чем можно объяснить большую восстановительную способность щелочных металлов? Составьте электронные и молекулярные уравнения реакций взаимодействия металлического натрия: а) с водородом; б) с водой; в) с кислородом; г) с азотом Какие из s - элементов II группы периодической системы относятся к щелочно-земельным металлам? Назовите природные соединения этих металлов. Составьте электронные и молекулярные уравнения реакций взаимодействия одного из этих металлов с водой, с разбавленной азотной кислотой, с разбавленной и концентрированной серной кислотой Составьте электронные и молекулярные уравнения реакций взаимодействия: а) кальция с водой; б) магния с азотной кислотой, учитывая максимальное восстановление последней Составьте молекулярные и ионно-молекулярные уравнения реакций, которые нужно провести для осуществления следующих превращений: СаС1 2 Ca(N0 3 -> СаСО э СаО Са(ОН -> Ca(HS Составьте уравнения реакций, которые нужно провести для осуществления следующих превращений: NaCl -> Na Na > Na 2 0 Na 2 SQ

124 Составьте электронные уравнения процессов, происходящих на электродах при электролизе расплава NaCl. Для окислительновосстановительных реакций составьте электронные уравнения Какие соединения называют: каустической содой, кристаллической содой, кальцинированной содой и поташем? Как получают их в промышленности? Напишите уравнения соответствующих реакций Составьте уравнения реакций, которые нужно провести для осуществления следующих превращений: Са СаН 2 -> Са(ОН -> СаСО э -> Са(НС0 3. Для окислительно-восстановительных реакций составьте электронные уравнения. Жесткость воды и методы ее устранения Жесткость воды отражает содержание в ней ионов кальция и магния. Жесткость воды выражается в миллимоль эквивалентов ионов Са 2+ и Mg 2 +, содержащихся в 1 л воды (ммоль/л). Один миллимоль эквивалент жестко- 2~ь 2~ь сти отвечает содержанию 20,04 мг/л Са или 12,16 мг/л Mg. Пример 1. Вычислите жесткость воды, зная, что в 500 л ее содержится 202,5 г Са(НСО э. Решение. Так как жесткость выражается числом миллимоль эквива- 2_ _ лентов ионов Са, содержащихся в 1 л воды (ммоль/л), поэтому необходимо определить массу Са(НС0 3 в 1 л воды: в 500 л воды содержится 202,5 г Са(НС0 3 в 1 литре воды содержится х г Са(НС0 3 х = 202^5 = Q г С а/ Н С О ч 500 Рассчитаем, сколько моль эквивалентов составит полученная масса Са(НС0 3. Молярная масса эквивалента гидрокарбоната кальция: Мса(НС0 3 ) М э ( С а (нсоз = п в = = 81 г/моль, где п - число атомов металла, В - валентность металла. Составим пропорцию: масса 1 моль эквивалента Са(НС0 3 равна 81г. масса х моль эквивалента Са(НС0 3 равна 0,405г. 124

125 Отсюда: х = 0,405-1 ^ = 0,005 моль эквивалентов, или 0, =5ммоль эквивалентов Са(НСО э в 1л воды. Следовательно, жесткость воды равна 5 ммоль/л. Пример 2. Сколько граммов CaS0 4 содержится в 1 м 3 воды, если жесткость, обусловленная присутствием этой соли, равна 4 ммоль/л? Решение. Молярная масса сульфата кальция: M C a S 0^ = 136,14 г/моль Молярная масса эквивалента сульфата кальция равна: М ЧГГяЧП, = 1 3 б ' 1 4 = 68,07 г/моль = 68,07 мг/ммоль Так как жесткость воды равна 4 ммоль/л, поэтому необходимо определить количество ммоль эквивалентов CaS0 4 в 1м 3 воды: 1м 3 = 1000л, следовательно, в 1 л воды содержится 4 ммоль эквивалентов CaS0 4 Отсюда: в 1000 л воды содержится х моль эквивалентов CaS0 4 х = = 4000 ммоль эквивалентов CaS0 4 Составим пропорцию: Следовательно: масса 1 ммоль эквивалента CaS0 4 равна 68,07 мг масса 4000 ммоль эквивалента CaS0 4 равна х мг х = 68, = мг = 272,28 г. В 1 м 3 воды содержится 272,28 г CaS0 4. Пример 3. Какую массу соды надо прибавить к 500 л воды, содержащей хлорид кальция, чтобы устранить ее жесткость, равную 5 ммоль/л. Решение. Одним из способов устранения жесткости является содовый способ, заключающийся в добавлении к воде соды Na 2 C0 3 : СаС1 2 + Na 2 C0 3 = СаСО Э 1 + 2NaCl По закону эквивалентов вещества реагируют в эквивалентных соотношениях, т.е. для устранения жесткости, равной 5 ммоль/л, необходимо к 1л воды прибавить тоже 5 ммоль эквивалентов соды Na 2 C0 3. К 500л воды соответственно необходимо прибавить 5-500=2500 ммоль эквивалентов соды Na 2 C0 3. Так как молярная масса эквивалента соды равна: M 3 ( N a C 0 } = Na 2 co 3 = 10б_ ^ г/ М О Л ь, или 53 мг/ммоль, то масса соды, необходимая для устранения жесткости равна: 125

126 = мг = 132,5 г соды Пример 4.Вычислите карбонатную жесткость воды, зная, что на титрование 100 мл этой воды, содержащей гидрокарбонат кальция Са(НС0 3, потребовалось 6,25 мл 0,08 н. раствора хлороводородной кислоты. Решение. Метод титрования применяется в количественном анализе для определения объема раствора известной концентрации, необходимого для определения объёма анализируемого раствора. Для растворов с молярной концентрацией эквивалентов существует следующая зависимость: V l Сн(2) w n \т п или Vi C H (i)=v 2 С н ( 2 ), V2 Сн(1) т.е. объёмы растворов реагирующих веществ обратно пропорциональны их молярным концентрациям эквивалентов. Обозначим с 2 - молярная концентрация эквивалентов ионов кальция, обуславливающих жесткость. Составим пропорцию: V H 2 O = С Н(НС1). 100 = 0,08 V H n С 2+ ' 6,25 С ^ 9, н а Н(са 2 + ) ' н(са 2+ ) отсюда: С» = б п ' 0 8 = н. Следовательно, в 1л исследуемой воды содержится 0,005 моль экви- 2_ _ валентов или 0, = 5 ммоль эквивалентов ионов Са, т.е. карбонатная жесткость воды 5 ммоль/л. ЗАДАНИЯ 341.Какую массу ортофосфата натрия надо прибавить к 500 л воды, чтобы устранить ее карбонатную жесткость, равную 5 ммоль/л? 342.Какие соли обуславливают жесткость природной воды? Какую жесткость называют карбонатной (временной), некарбонатной (постоянной)? Как можно устранить карбонатную, некарбонатную жесткость? Напишите уравнения соответствующих реакций. 343.Вычислите карбонатную жесткость воды, зная, что для реакции с гидрокарбонатом кальция, содержащимся в 200 мл воды, требуется 15 мл 0,08 н. раствора хлороводородной кислоты. 344.В 1 л воды содержится ионов магния 36,47 мг и ионов кальция 50,1 мг. Чему равна жесткость этой воды? 126

127 345.Какую массу карбоната натрия надо прибавить к 400 л воды, чтобы устранить жесткость, равную 3 ммоль/л? 346.Вода, содержащая только сульфат магния имеет жесткость 7 ммоль/л. Какая масса сульфата магния содержится в 300 л этой воды? 347.Вычислите жесткость воды, зная, что в 600 л ее содержится 65,7 г гидрокарбоната магния и 61,2 г сульфата кальция. 348.В 20 л воды содержится 11 г сульфата магния. Чему равна жесткость этой воды? 349.Жесткость воды, в которой растворен только гидрокарбонат кальция, равна 4 ммоль/л. Какой объем 0,1 н. раствора хлороводородной кислоты потребуется для реакции с гидрокарбонатом кальция, содержащимся в 75 мл этой воды? 350.В 1 м 3 воды содержится 140 г сульфата магния. Вычислите жесткость этой воды Вода, содержащая только гидрокарбонат магния, имеет жесткость 3,5 ммоль/л. Какая масса гидрокарбоната магния содержится в 200 л этой воды? 352.Чему равна жесткость воды, если для её устранения к 1м 3 воды потребовалось прибавить 132,5г карбоната натрия? 353.Чему равна жесткость воды, если для ее устранения к 50 л воды потребовалось прибавить 21,2 г ортофосфата натрия? 354.Какая масса сульфата кальция содержится в 200 л воды, если жесткость, обуславливаемая этой солью, равна 8 ммоль/л? 355.Вода, содержащая только гидрокарбонат кальция, имеет жесткость 9 ммоль/л. Какая масса гидрокарбоната кальция содержится в 500 л воды? 356. Какую массу гидроксида кальция надо прибавить к 2,5 л воды, чтобы устранить ее жесткость, равную 4 ммоль/л? 357. Какую массу карбоната натрия надо прибавить к 0,1 м воды, чтобы устранить жесткость, равную 4 ммоль/л? 358.Чему равна жесткость воды, если для её устранения к 100 л воды потребовалось прибавить 12,95 г гидроксида кальция? 359.Чему равна карбонатная жесткость, если в 1 л ее содержится 0,292 г гидрокарбоната магния и 0,2025 г гидрокарбоната кальция? 360.Какую массу гидроксида кальция надо прибавить к 275 л воды, чтобы устранить ее карбонатную жесткость, равную 5,5 ммоль/л? 127

128 р-элементы (...nsiip 1-6 ) 361.Составьте уравнения реакций, которые нужно провести для осуществления следующих превращений: А1 -> Al 2 (S0 4 ) 3 -> А1(ОН)з -> Na[Al(OH) 4 ] A1(N0 3 ) 3. Для окислительно-восстановительной реакции составьте электронные уравнения Составьте электронные и молекулярные уравнения реакции взаимодействия: а) алюминия с раствором щелочи; б) бора с концентрированной азотной кислотой Составьте уравнения реакций, которые нужно провести для осуществления следующих превращений: В > Н3ВО3 > Na 2 B > Н3ВО3 Уравнение окислительно-восстановительной реакции составьте на основании электронных уравнений С какой степенью окисления олово и свинец образуют устойчивые соединения? Составьте электронные и молекулярные уравнения реакций взаимодействия олова и свинца с концентрированной азотной кислотой. 365.Чем можно объяснить восстановительные свойства соединений олова (II) и окислительные - свинца (IV)? На основании электронных уравнений составьте уравнения реакций взаимодействия: а) хлорида олова (II) с хлоридом ртути (II); б) оксида свинца (IV) с концентрированной хлороводородной кислотой Какие оксиды и гидроксиды образуют олово и свинец? Как изменяются их окислительно-восстановительные свойства в зависимости от степени окисления элементов? Составьте молекулярные и ионномолекулярные уравнения реакций взаимодействия раствора гидроксида натрия: а) с оловом; б) с гидроксидом свинца (II) Какие соединения называются карбидами и силицидами? Напишите уравнения реакций взаимодействия: а) карбида алюминия с водой; б) силицида магния с хлороводородной кислотой. Являются ли эти реакции окислительно-восстановительными? Почему? 368. Какие свойства в окислительно-восстановительных реакциях проявляет сернистая кислота? Почему? Напишите электронные и молекулярные уравнения реакций взаимодействия сернистой кислоты: а) с хлорной водой; б) с сероводородом. Укажите окислитель и восстановитель. Общая электронная формула, где n-главное квантовое число 128

129 369. Назовите аллотропические модификации фосфора. На основании электронных уравнений составьте уравнение реакции взаимодействия фосфора с азотной кислотой, учитывая, что фосфор окисляется максимально, а азот восстанавливается минимально Соли какой кислоты называются нитритами? Какова их растворимость в воде? Напишите уравнения реакций взаимодействия нитрита калия: а) с разбавленной серной кислотой; б) с иодидом калия в присутствии серной кислоты; в) с перманганатом калия в присутствии серной кислоты. Для окислительно-восстановительных реакций составьте электронные уравнения. Объясните окислительно-восстановительную двойственность нитритов. 371.Как проявляет себя сероводород в окислительновосстановительных реакциях? Почему? Составьте электронные и молекулярные уравнения реакций взаимодействия раствора сероводорода: а) с хлором; б) с кислородом Какие свойства в окислительно-восстановительных реакциях проявляет серная кислота? Напишите молекулярные и электронные уравнения реакций взаимодействия разбавленной серной кислоты с магнием и концентрированной серной кислоты с медью. Укажите окислитель и восстановитель Составьте молекулярные и электронные уравнения реакций получения оксида серы (IV) из серы, сероводорода, сульфита натрия, концентрированной серной кислоты Почему азотистая кислота может проявлять как окислительные, так и восстановительные свойства? На основании электронных уравнений составьте уравнения реакций взаимодействия азотистой кислоты: а) с бромной водой; б) с йодоводородом. 375.В каком газообразном соединении азот проявляет свою низшую степень окисления? Напишите уравнения реакций получения этого соединения: а) при взаимодействии хлорида аммония с гидроксид ом кальция; б) разложением нитрида магния водой Приведите примеры реакций, характерных для аммиака: а)замещения атомов водорода, б)образования соединений за счет донорноакцепторного взаимодействия, в)окисления. Для окислительновосстановительных реакций составьте электронные уравнения Покажите три типа термического разложения нитратов на примерах разложения солей: а) нитрата калия; б) нитрата меди (II); в) нитрата серебра(1). 129

130 378.Как влияет концентрация азотной кислоты на степень ее восстановления металлами? Имеет ли при этом значение активность металла? Напишите электронные и молекулярные уравнения реакций, взаимодействия концентрированной и разбавленной азотной кислоты: а) с кальцием, б) с серебром, в) с серой. 379.В каком газообразном соединении фосфор проявляет свою низшую степень окисления? Напишите электронные и молекулярные уравнения реакций: а) получения этого соединения при взаимодействии фосфида кальция с соляной кислотой, б) горения фосфина в кислороде. 380.На основании электронных уравнений составьте уравнения реакций взаимодействия висмута с концентрированной серной и разбавленной азотной кислотами. 381.Какую степень окисления проявляет мышьяк, сурьма и висмут? Составьте электронные и молекулярные уравнения реакций взаимодействия: а) мышьяка с концентрированной азотной кислотой, б) висмута с концентрированной серной кислотой, в) сурьмы с разбавленной азотной кислотой Составьте электронные и молекулярные уравнения реакций, протекающих при пропускании хлора: а) через холодный раствор гидроксида калия; б) через горячий раствор гидроксида калия Какие реакции нужно провести для осуществления следующих превращений: ВаС1 2 > НС1 > С1 2 > КСЮ 3 Уравнения окислительновосстановительных реакций составьте на основании электронных уравнений К растворам солей SbCl 3 и BiCl 3 добавили раствор гидроксида натрия. К образовавшимся осадкам добавили избыток гидроксида натрия. Объясните, почему осадок растворился только в одном случае. Напишите молекулярные и ионно-молекулярные уравнения происходящих реакций. 385.Чем существенно отличается действие разбавленной азотной кислоты на металлы от действия соляной и разбавленной серной кислот? Что является ионом-окислителем в первом случае, что - в двух других. Напишите электронные и молекулярные уравнения реакций взаимодействия этих кислот с магнием. 386.Напишите формулы и назовите кислородсодержащие кислоты хлора, укажите степень окисления хлора в каждой из них. Какая из этих кислот более сильный окислитель? Составьте уравнение реакции разложения КСЮ 3 при нагревании: а) в присутствии катализатора; б) без катализатора. 130

131 387. Какую степень окисления может проявлять кремний в своих соединениях? Составьте уравнения реакций, которые надо провести для осуществления следующих превращений: Si0 2 SiH 4 Si0 2 -> K 2 Si0 3. При каких превращениях происходят окислительно-восстановительные реакции? Составьте электронные уравнения этих реакций Какое применение находит кремний? Составьте уравнения реакций, которые надо провести для осуществления следующих превращений: SiH 4 -> Si K 2 Si0 3 H 2 Si0 3. Окислительно-восстановительные реакции напишите на основании электронных уравнений Как получают оксид углерода (IV) в промышленности и в лаборатории? Напишите молекулярные и ионно-молекулярные уравнения соответствующих реакций, при помощи которых можно осуществить следующие превращения: Са(НСО э С0 2 СаС0 3 Са(НСО э Какие из солей угольной кислоты имеют наибольшее практическое значение? Как получают в промышленности карбонат и гидрокарбонат натрия? Напишите уравнения соответствующих реакций 391.Какие соединения кальция применяются в производстве строительных материалов? Какими физическими и химическими свойствами этих соединений обусловлено их применение? 392. Какие соединения магния применяются в строительстве? Составьте уравнение реакции получения магнезиального цемента. Опишите процесс его затвердевания. Где его используют? 393. Какие соединения называют негашеной и гашеной известью. Составьте уравнения реакций их получения. Опишите процесс затвердевания извести и составьте уравнение протекающей реакции При пропускании оксида углерода (IV) через известковую воду образуется осадок, который при дальнейшем пропускании С0 2 растворяется. Дайте объяснение этому явлению. Составьте уравнения протекающих процессов. Какова биологическая роль гидрокарбоната кальция? 395.Что представляют собой силикатные стекла? Укажите их состав. Выразите уравнениями реакций технологический процесс получения обыкновенного стекла. Как влияет состав сырьевых материалов на свойства стекла? 396.Как можно получить растворимые силикаты? Напишите уравнения соответствующих реакций. Что такое растворимое стекло? Какую ре- 131

132 акцию среды имеет водный раствор растворимого стекла? Напишите ионно-молекулярное и молекулярное уравнения реакции гидролиза силиката натрия. Что такое жидкое стекло и где оно применяется? 397. Приведите формулы некоторых простых и сложных природных силикатов. Укажите их свойства и области использования. Составьте уравнения реакций получения растворимых силикатов Какие соединения называются алюмосиликатами? Укажите состав полевых шпатов и слюды. Составьте уравнение реакции разложения ортоклаза. 399.Что представляет собой стеклянное волокно и стеклопластики? Где они применяются? Что такое ситаллы? Какими свойствами они обладают? 400.Что называют керамикой? Укажите области ее использования. Опишите процесс изготовления керамических изделий. Составьте уравнение реакции, протекающей при обжиге глины. 401.Из какого сырья получается силикатный цемент? Укажите его химический состав. Опишите процесс затвердевания цемента. Напишите уравнения протекающих реакций Составьте уравнения реакций, протекающих по следующей схеме: Si0 2 SiF 4 -> H 2 SiF 6 -> MgSiF 6. Как называются соли гексафторокремниевой кислоты H 2 SiF 6? Какова растворимость этих солей в воде? Где применяются эти соли? 403. Напишите уравнение реакции получения карбида кремния. Какое его техническое название? Какими свойствами он обладает и где используется? 404. Укажите основные различия свойств кристаллического и аморфного оксида кремния (IV) и области их применения. Напишите уравнения реакций взаимодействия оксида кремния (IV) с фтороводородом, гидроксидом натрия, карбонатом натрия. Как используются эти реакции в промышленности? 405. Напишите уравнения реакций, протекающих по схеме: Si0 2 Na 2 Si0 3 H 2 Si0 3. Какими свойствами обладают кремниевые кислоты. Что такое золь, Укажите области использования растворимых силикатов. гель. 132

133 406. Напишите уравнения реакций, протекающих по схеме: СаСОз -> СаО Са(ОН -> СаСО э. Опишите свойства данных соединений. Где на практике используются эти химические процессы? 407. В виде каких модификаций встречается в природе оксид кремния (IV) (кремнезем)? Дайте их характеристику, укажите, где они применяются. Напишите уравнения соответствующих реакций, при помощи которых можно осуществить следующие превращения: Si0 2 -> Mg 2 Si SiH 4 Si В виде каких природных соединений встречается в природе магний? Напишите реакцию получения оксида магния из магнезита. Какие свойства оксида магния позволяют применять его для получения огнеупорных материалов? Что такое магнезиальный цемент? 409.В виде какого соединения встречается в природе сульфат кальция? Напишите реакцию получения строительного гипса из природного, укажите области его применения Назовите аллотропические модификации углерода. Чем отличаются они по свойствам? Объясните различие кристаллических структур этих модификаций. Напишите уравнения соответствующих реакций, при помощи которых можно осуществить следующие превращения: С С0 2 СаС0 3 ->СаО -> Са(ОН. d - элементы (... (n-l)d 11 ns 02) * ЗАДАНИЯ 411. Серебро не взаимодействует с разбавленной серной кислотой, тогда как в концентрированной оно растворяется. Чем это можно объяснить? Составьте электронные и молекулярные уравнения реакций взаимодействия серебра: а) с концентрированной серной кислотой; б) с разбавленной азотной кислотой Составьте уравнения реакций, которые необходимо провести для осуществления следующих превращений: Си -> Cu(N0 3 Си(ОН -> CuS0 4 -> [Cu(NH 3 ) 4 ] S0 4. Общая электронная формула, где п - главное квантовое число 133

134 Для окислительно-восстановительной реакции составьте электронные уравнения Составьте электронные и молекулярные уравнения реакций взаимодействия цинка: а) с раствором гидроксида натрия; б) с концентрированной серной кислотой, учитывая восстановление серы до нулевой степени окисления Составьте уравнения реакций, которые надо провести для осуществления следующих превращений: Ag -> AgN0 3 -> AgCl -> [Ag(NH 3 ]Cl. Для окислительно-восстановительной реакции составьте электронные уравнения При постепенном прибавлении раствора иодида калия к раствору нитрата ртути (II) образующийся вначале осадок растворяется. Какое комплексное соединение при этом получается? Составьте молекулярные и ионно-молекулярное уравнения соответствующих реакций Уравнениями окислительно-восстановительных реакций покажите отношение: а) меди к концентрированной азотной кислоте; б) меди к концентрированной и разбавленной серной кислоте; в) серебра к разбавленной азотной кислоте Составьте электронные и молекулярные уравнения реакций: а) растворение меди в хлороводородной кислоте с участием кислорода воздуха; б) растворение серебра в концентрированной азотной кислоте; в) растворение меди в разбавленной азотной кислоте Какую степень окисления проявляют медь, серебро и золото в соединениях? Какая степень окисления наиболее характерна для каждого из них? Какого состава осадок выпадает при добавлении щелочи к раствору AgN0 3? Какое соединение получается при растворении Си(ОН в концентрированном растворе гидроксида натрия. Напишите уравнения реакций в молекулярном и ионно-молекулярном виде Напишите молекулярные и ионно-молекулярные уравнения реакций взаимодействия гидроксида натрия с растворами солей ZnCl 2, CdCl 2 и HgCl 2. Объясните, почему с солью ртути получается оксид, а не гидроксид. Что произойдет, если на полученные осадки гидроксидов подействовать избытком щелочи? Составьте уравнения соответствующих реакций При действии на титан концентрированной хлороводородной кислоты образуется хлорид титана (III), а при действии азотной - осадок метатитановой кислоты. Составьте электронные и молекулярные уравнения соответствующих реакций. 134

135 421.При растворении титана в концентрированной серной кислоте последняя восстанавливается минимально, а титан переходит в катион с максимальной степенью окисления. Составьте электронное и молекулярное уравнение реакции. 422.Оксиды титана (IV) и циркония (IV) при сплавлении взаимодействуют со щелочами. О каких свойствах оксидов говорят эти реакции? Напишите уравнения реакций между: а) ТЮ 2 и ВаО; б) Zr0 2 и NaOH. В первой реакции образуется метатитанат, а во второй - ортоцирконат соответствующих металлов. 423.На гидроксиды цинка и кадмия подействовали избытком растворов серной кислоты и гидроксида натрия. Какие соединения цинка и кадмия образуются в каждом из этих случаев? Составьте молекулярные и ионно-молекулярные уравнения реакций. 424.Золото растворяется в «царской водке» и в концентрированной селеновой кислоте, приобретая при этом максимальную степень окисления. Составьте электронные и молекулярные уравнения соответствующих реакций, учитывая, что селеновая кислота восстанавливается до оксида селена (IV). 425.Какие металлы входят в состав латуни. Кусок латуни обработали разбавленной азотной кислотой. К полученному раствору солей прибавили избыток раствора гидроксида натрия. Какие соединения цинка и меди образуются при этом? Составьте уравнения соответствующих реакций. Для окислительно-восстановительных реакций составьте электронные уравнения. 426.Ванадий получают алюмотермически или кальцийметрически восстановлением оксида ванадия (V). Последний легко растворяется в щелочах с образованием метаванадатов. Напишите уравнения соответствующих реакций. Уравнения окислительно-восстановительных реакций составьте на основании электронных уравнений Азотная кислота окисляет цинк до нитрата цинка, а ванадий до метаванадиевой кислоты. Составьте электронные и молекулярные уравнения реакций Какую степень окисления проявляет ванадий в соединениях? Составьте формулы оксидов ванадия, отвечающих этим степеням окисления. Как меняются кислотно-основные свойства оксидов ванадия при переходе от низшей к высшей степени окисления. Составьте уравнения реакций: а) оксида ванадия (III) с серной кислотой; б) оксида ванадия (V) со щелочью. 135

136 429. Докажите способность соединений меди (II), серебра (I) и цинка образовывать комплексные соли. Ответ подтвердите уравнениями реакций взаимодействия соединений этих металлов с водным раствором аммиака Хромит калия окисляется бромом в щелочной среде. Зеленая окраска раствора переходит в желтую. Составьте электронные и молекулярное уравнения реакции. При подкислении полученного раствора серной кислотой желтая окраска переходит в оранжевую. Объясните это превращение и напишите уравнение протекающей реакции в молекулярной и ионно-молекулярной форме Назовите природные соединения молибдена и вольфрама. Где применяются эти металлы и их соединения? Составьте электронные и молекулярные уравнения реакций: а) растворения молибдена в азотной кислоте; б) окисления вольфрама на воздухе, учитывая, что молибден и вольфрам приобретают высшую степень окисления Назовите природные соединения хрома. Где применяется хром и его соединения? Хром получают алюмотермически из оксида хрома (III), а вольфрам - восстановлением оксида вольфрама (VI) водородом. Составьте электронные и молекулярные уравнения соответствующих реакций Составьте уравнения реакций, которые надо провести для осуществления превращений: NaCr0 2 -> Na 2 Cr0 4 -> Na 2 Cr СгС1 3 Сг(ОН) 3 Na 3 [Cr(OH) 6 ] Уравнения окислительно-восстановительных реакций напишите на основании электронных уравнений Соствьте уравнения реакций, которые необходимо провести для осуществления превращений: (NH 4 Cr > Cr К 2 СЮ 4 -> К 2 Сг Cr 2 (S0 4 ) 3 Сг. Уравнения окислительно-восстановительных реакций напишите на основании электронных уравнений Напишите уравнения реакций, которые можно использовать для получения: а) СЮ 3 из Na 2 Cr ; б) К 2 СЮ 4 из Сг 2 О э ; в) К 2 СЮ 4 из К 3 [Сг(ОН) 6 ]. Для окислительно-восстановительных реакций составьте электронные уравнения Марганец азотной кислотой окисляется до низшей степени окисления, а рений приобретает высшую степень окисления. Какие соединения при этом получаются? Составьте электронные и молекулярные уравнения соответствующих реакций. 136

137 437. Хлор окисляет манганат калия. Какое соединение при этом получается? Как меняется окраска раствора в результате этой реакции? Что произойдет, если полученный раствор подкислить и добавить раствор сульфита калия. Составьте электронные и молекулярные уравнения реакций Как меняется степень окисления марганца при восстановлении перманганата калия в кислой, нейтральной и щелочной средах? Составьте электронные и молекулярные уравнения реакций между перманганатом калия и нитритом калия в кислой, нейтральной и щелочной средах На основании электронных уравнений составьте уравнение реакции получения манганата калия сплавлением оксида марганца (IV) с карбонатом и нитратом калия. Как идет реакция разложения манганата калия водой? Составьте уравнение протекающей при этом реакции Как можно из перманганата калия получить оксид марганца(уп)? Составьте уравнение протекающей реакции. Напишите уравнения реакций взаимодействия оксида марганца (VII) со щелочью и разложение этого оксида при нагревании. 441.Почему оксид марганца (IV) может проявлять и окислительные, и восстановительные свойства? Исходя из электронных уравнений, составьте уравнения реакций: а) Мп0 2 + НС1 >; б) Мп0 2 + KN0 3 + К 2 С Напишите электронные и молекулярные уравнения реакций, которые можно использовать для получения: а) КМп0 4 из К 2 Мп0 4 ; б) Мп0 2 из КМп0 4 ; в) Mn(N0 3 из Ми Как в лаборатории используют перманганат калия для получения кислорода? Составьте уравнение реакции. Предложите способы превращения полученных соединений марганца снова в перманганат калия. Напишите электронные и молекулярные уравнения реакций Для получения хлора в лаборатории смешивают оксид марганца (IV) с концентрированной хлороводородной кислотой. Составьте электронные и молекулярные уравнения этой реакции. Напишите уравнения реакций: а) взаимодействия полученной соли марганца со щелочью; б) окисления полученного гидроксида марганца кислородом воздуха Составьте уравнения реакций, которые надо провести для осуществления следующих превращений: Fe FeS0 4 Fe(OH Fe(OH) 3 FeCl 3. Уравнения окислительно-восстановительных реакций напишите на основании электронных уравнений. 137

138 446.Какую степень окисления проявляет железо в соединениях? Покажите химические свойства железа, составив электронные и молекулярные уравнения соответствующих реакций взаимодействия: а) с водой при обильном доступе кислорода; б) с водой при недостатке кислорода; в) с разбавленной серной кислотой; г) с разбавленной азотной кислотой. 447.Чем отличается взаимодействие гидроксида кобальта (III) с кислотами от взаимодействия гидроксида железа (III) с кислотами? Почему? Составьте электронные и молекулярные уравнения соответствующих реакций Составьте уравнения реакций, которые необходимо провести для осуществления превращений: Со -> Co(N0 3 -> Со(ОН -> Со(ОН) 3 C0SO4. Уравнения окислительно-восстановительных реакций напишите на основании электронных уравнений Составьте молекулярные и ионно-молекулярные уравнения реакций, которые необходимо провести для осуществления следующих превращений: Fe FeCl 2 Fe(CN -> K 4 [Fe(CN) 6 ] K 3 [Fe(CN) 6 ]. Уравнения окислительно-восстановительных реакций напишите на основании электронных уравнений Составьте электронные и молекулярные уравнения реакций: а) взаимодействия сульфата железа (II) с подкисленным раствором перманганата калия; б) окисления гидроксида железа (II) в гидроксид железа (III); в) окисления Fe до феррата натрия в присутствии гидроксида натрия. Органические соединения Полимеры ЗАДАНИЯ 451. Какие соединения называются высокомолекулярными, полимерами, олигомерами? Какие реакции лежат в основе получения полимеров, в чём их различие? Составьте схему полимеризации этилена. Какими свойствами обладает полученный полимер и где применяется? 452. Приведите примеры природных, синтетических, модифицированных органических полимеров. Составьте схему полимеризации пропи- 138

139 лена. Какими свойствами обладает полученный полимер и где применяется? 453. Что называется реакцией полимеризации? Составьте схему полимеризации стирола. Какими свойствами обладает полученный полимер и где применяется? 454. Что называется реакцией поликонденсации? Составьте схему поликонденсации фенола и формальдегида. Как называется полученный полимер, какими свойствами он обладает и где применяется? 455. Дайте определения понятиям: мономер, полимер, степень полимеризации, структурное звено. Составьте схему полимеризации винилхлорида. Какими свойствами обладает полученный полимер и где применяется? 456. Приведите структурные формулы следующих органических полимеров: полиметилакрилата, полиметилметакрилата, полиакрилонитрила, укажите их исходные мономеры. Какими свойствами обладают эти полимеры, где применяются? 457. Полимером какого непредельного углеводорода является натуральный каучук? Напишите структурную формулу этого углеводорода и составьте схему его полимеризации. Как называется процесс превращения каучука в резину? Чем по строению и свойствам отличаются каучук и резина? 458. Какие углеводороды называются диеновыми? Составьте схему полимеризации бутадиена. К какому типу каучуков относится полученный полимер? Составьте схемы сополимеризации бутадиена со стиролом и бутадиена с акрилонитрилом. Как называются полученные каучуки? 459. Что называется реакцией поликонденсации? Составьте схемы получения синтетических волокон полиэтилентерефталата (лавсана) и капрона. Укажите их свойства и области применения В чем заключаются особенности электронной, молекулярной и надмолекулярной структур полимеров. Как связана структура полимера с его агрегатным состоянием? Как влияет геометрическая структура полимеров (линейная, разветвленная, трехмерная) на их свойства? 461. Какие полимеры называются кремнийорганическими? Приведите схему получения полиорганосилоксана. Укажите важнейшие свойства кремнийорганических полимеров и области применения. Как влияет на свойства полимеров степень конденсации? 139

140 462. Как из карбида кальция и воды, применив реакцию Кучерова, получить уксусный альдегид, затем уксусную кислоту и фениловый эфир уксусной кислоты. Составьте уравнения соответствующих реакций Какие соединения называются альдегидами и кетонами? Объясните, в чем заключается сходство и различие их свойств, напишите уравнения соответствующих реакций. Охарактеризуйте свойства формальдегида и составьте схему получения фенолформальдегидной смолы К каким полимерным материалам относятся пластмассы, их состав, физические и химические свойства. Составьте схему полимеризации тетрафторэтилена. Укажите название пластмассы на основе полученного полимера, его свойства и применение Какие волокна называются натуральными, химическими, искусственными, синтетическими? Приведите их примеры. Напишите структурные формулы элементарных звеньев макромолекул волокон винилона и хлорина. Укажите свойства этих волокон и их применение Охарактеризуйте строение и свойства природных биополимеров: крахмала и целлюлозы. Чем обусловлено различие в свойствах этих полисахаридов? Укажите области их применения Какие соединения называются аминами? Приведите структурные формулы аминов, охарактеризуйте их свойства. Напишите структурную формулу элементарного звена органического волокна нейлона (анида) Какие соединения называются аминокислотами? Напишите структурные формулы аминоуксусной кислоты (глицина) и аминопропионовой кислоты (аланина). В чем заключаются амфотерные свойства аминокислот? Напишите уравнения реакций взаимодействия глицина с гидроксидом натрия и хлороводородной кислотой Какие полимеры называются термопластичными, термореактивными? Чем обусловлены эти свойства полимеров. Приведите примеры термопластичных, термореактивных полимеров Напишите уравнения реакций получения ацетилена и превращения ацетилена в ароматический углеводород. При взаимодействии какого вещества с ацетиленом образуется акрилонитрил? Составьте схему полимеризации акрилонитрила. 140

141 Химические элементы Их соединения и аналитические реакции Химические свойства элементов, их катионов и анионов зависят от положения в периодической системе Д.И. Менделеева, т.е. от заряда ядра атомов, заряда иона, строения электронной оболочки, величины радиуса и других факторов. Деление катионов и анионов на аналитические группы основано на различной растворимости и на разном отношении к групповым реагентам. Групповыми называют реагенты, взаимодействующие с группой ионов с одинаковыми аналитическими признаками и позволяющие отделить одну группу ионов от другой. Аналитическими признаками присутствия в анализируемом соединении искомого элемента являются агрегатное состояние, растворимость в воде, кислотах и щелочах, сила электролита, цвет, окислительновосстановительные свойства, амфотерность, гидролизуемость. В химическом анализе используют селективные или избирательные и характерные или специфические реакции. Характерной или специфической реакцией называют такую реакцию, которая позволяет обнаружить ион в присутствии других ионов. Специфические реакции позволяют обнаружить ион в отдельной порции анализируемого раствора. Селективными или избирательными называют такие реакции, которые дают сходный внешний эффект с несколькими ионами. ЗАДАНИЯ Сравните строение атомов калия и меди. Какие степени окисления они могут проявлять? Рассмотрите различие их химических свойств по отношению: а) к воздуху; б) к водороду; в) к воде; г) к разбавленной серной кислоте. Напишите электронные и молекулярные уравнения протекающих реакций. 2. Какие соединения калия применяются в качестве удобрений? Почему необходимо вносить в почву калийные удобрения? 3. Напишите уравнения качественных реакций на ион К +, укажите аналитические признаки реакций. Какая реакция является специфической для иона К +? Сравните строение атомов натрия и меди. Какие степени окисления они могут проявлять? Напишите молекулярные и ионно- 141

142 молекулярные уравнения реакций получения гидроксидов натрия и меди и уравнения реакций, характеризующих химические свойства этих гидроксидов. Для окислительно-восстановительных реакций составьте электронные уравнения. 2. Какова роль меди и ее соединений в растениеводстве? 3. Напишите уравнения качественных реакций на ион Na +, укажите их аналитические признаки. Какая реакция является специфической для иона Na +? Сравните строение атомов магния и цинка. Почему они проявляют постоянную валентность? Напишите молекулярные и ионномолекулярные уравнения получения гидроксидов магния и цинка и уравнения реакций, характеризующих их различные химические свойства. 2. Какова роль катионов марганца и цинка в растениеводстве? 3. Напишите уравнения качественных реакций на ион Mg 2 +, укажите их аналитические признаки. Какая реакция является специфической для катиона Mg 2+? Сравните строение атомов кальция и железа. Какие степени окисления они могут проявлять? Рассмотрите различие их химических свойств по отношению: а) к воде; б) в водороду; в) к концентрированной серной кислоте. Рассмотрите сходство химических свойств кальция и железа по отношению: а) к разбавленной серной кислоте; б) к разбавленной хлороводородной кислоте. Напишите молекулярные и электронные уравнения протекающих реакций. 2. С какой целью применяют удобрения? Приведите примеры фосфорных удобрений. 3. Напишите уравнения качественных реакций на ион Са 2+, укажите их аналитические признаки. Какая реакция является специфической для иона Са 2+? Сравните строение атомов бария и ртути. Рассмотрите различие их химических свойств по отношению: а) к воздуху; б) к воде; в) к разбавленной серной кислоте. Составьте электронные и молекулярные уравнения протекающих реакций. Что получается при действии раствора гидроксида натрия на раствор нитрата ртути(п)? Составьте молекулярное и ионно-молекулярное уравнения реакций. 2. Какие элементы относятся к микроэлементам? Какова их роль в растениеводстве? Как вносят микроэлементы в почву? 142

143 3. Напишите уравнения качественных реакций на ион Ва 2+, укажите их аналитические признаки. Какая реакция является специфической для иона Ва 2+? Сравните строение атомов бора и алюминия. Каковы химические свойства оксидов этих элементов? Напишите уравнения реакций, подтверждающих эти свойства. Составьте электронные и молекулярные уравнения реакций взаимодействия: а) бора с концентрированной азотной кислотой; б) алюминия с разбавленной серной кислотой. 2. Какова роль катионов кобальта и железа в растениеводстве? 3. Напишите уравнения качественных реакций на ион А1, укажите их аналитические признаки. Какая реакция является специфической для иона А Сравните строение атомов углерода и титана. К каким электронным семействам относятся эти элементы? Напишите уравнения реакций, характеризующих химические свойства оксида углерода (IV) и оксида титана (IV). природе? 2. Как можно объяснить постоянное передвижение карбонатов в 3. Напишите уравнения качественных реакций на ион С0 3 2", укажите их аналитические признаки. Какая реакция является специфической для иона С0 3 2"? Сравните строение атомов азота и ванадия. К каким электронным семействам относятся эти элементы? Составьте формулы оксидов этих элементов в высшей степени окисления. Напишите уравнения реакций, характеризующих химические свойства этих оксидов. 2. Какова роль катионов 1-ой аналитической группы в биохимических и агрохимических процессах? + 3. Напишите уравнения качественных реакций на ион NH 4, укажите их аналитические признаки. Какая реакция является специфической для иона NH 4 +? Сравните строение атомов цинка и серебра. Какие степени окисления они могут проявлять? Напишите электронные и молекулярные уравнения реакций взаимодействия этих металлов: а) с разбавленной азотной кислотой; б) с хлороводородной кислотой; в) с концентрированным раствором гидроксида натрия. 2. Какова роль азота для питания растений? Перечислите важнейшие азотсодержащие удобрения. 143

144 3. Напишите уравнения качественных реакций на ион N0 3, укажите их аналитические признаки. Какая реакция является специфической для иона Ж) 3 ~? Сравните строение атомов фосфора и ванадия. К каким электронным семействам относятся эти элементы? Напишите молекулярные уравнения реакций: а) взаимодействия этих элементов с концентрированной азотной кислотой; б) взаимодействия оксидов этих элементов в высшей степени окисления с гидроксидом натрия. Для окислительновосстановительных реакций составьте электронные уравнения. 2. Какова роль фосфора в растительном и животном мире? 3. Напишите уравнения качественных реакций на ион Р0 4 3, укажите их аналитические признаки. Какая реакция является специфической для иона Р0 4 3~? Сравните строение атомов кислорода и серы. Какую степень окисления в соединениях проявляют эти элементы? Составьте электронные и молекулярные уравнения реакций: а) получения кислорода взаимодействием перманганата калия с подкисленным раствором пероксида водорода; б) горения сероводорода на воздухе; в) горения сероводорода при недостатке кислорода. 2. Какова роль кислорода в природе? 2 3. Напишите уравнения качественных реакций на ион S0 4, укажите их аналитические признаки. Какая реакция является специфической для иона S0 4 2"? Сравните строение атомов серы и хрома. Какие степени окисления проявляют эти элементы в соединениях? Какие кислоты соответствуют оксидам этих элементов с максимальной степенью окисления? Составьте электронные и молекулярные уравнения реакций взаимодействия: а) концентрированной серной кислоты с серой; б) дихромата калия с концентрированной хлороводородной кислотой; в) разбавленной серной кислоты с хромом. 2. Какова роль серы и ее соединений в растениеводстве? 3. Напишите уравнения качественных реакций на ион N0 2 ~, укажите их аналитические признаки. Какая реакция является специфической для иона N0 2 "? Сравните строение атомов хлора и марганца. К каким электронным семействам относятся эти элементы? Составьте электронные и молекулярные уравнения реакций: а) получения хлора в лаборатории и 144

145 марганца в промышленности; б) взаимодействия перманганата калия с сульфитом калия в кислой среде. 2. Где и с какой целью применяются соли хлороводородной кислоты? 3.Напишите уравнение качественных реакций на ион СГ, укажите их аналитические признаки. Какая реакция является специфической для иона СГ? Сравните строение атомов йода и марганца? Какие степени окисления характерны для этих элементов? Составьте электронные и молекулярные уравнения реакций, раскрывающих окислительные свойства перманганата калия в кислой, нейтральной и щелочной средах. 2. Что такое микроудобрения, их роль в растениеводстве? Какие элементы входят в их состав? 3. Напишите уравнения качественных реакций на ион Мп 2+, укажите их аналитические признаки. Какая реакция является специфической для иона Мп 2+? Сравните строение атомов кальция и железа. К каким электронным семействам относятся эти элементы? Напишите уравнения реакций: а) получения гидроксидов кальция, железа (II) и железа (III); б) взаимодействия этих гидроксидов с серной кислотой; в) окисления гидроксида железа(п) кислородом воздуха. Для окислительно-восстановительных реакций составьте электронные уравнения. 2_ _ 2. Ионы Са широко распространены в природе. Каково их агробиологическое значение? 3. Напишите уравнения качественных реакций на ион Fe 3+, укажите их аналитические признаки. Какая реакция является специфической для иона Fe 3+? Сравните строение атомов серы и железа. Какие степени окисления могут проявлять атомы этих элементов в соединениях. Составьте уравнения реакций, которые надо провести, чтобы осуществить превращения: S FeS -> H 2 S -> S0 2 -> S0 3 ->H 2 S0 4 Для окислительно-восстановительных реакций составьте электронные уравнения. 2. Какова роль катионов III аналитической группы в агробиологических процессах? 3. Напишите уравнения качественных реакций на ион Si0 3 2~, укажите их аналитические признаки. Какая реакция является специфической для иона Si0 3 2"? 145

146 Сравните строение атомов кальция и цинка. К каким электронным семействам относятся эти элементы? Объясните, почему они проявляют постоянную валентность. Напишите молекулярные и ионномолекулярные уравнения реакций, которые надо провести для осуществления следующих превращений: Zn > ZnS0 4 > Zn(OH > Na 2 [Zn(OH) 4 ] i Zn(N0 3 Для окислительно-восстановительной реакции составьте электронные уравнения. 2. В состав каких минеральных удобрений входят катионы I аналитической группы? С какой целью их вносят в почву? 3. Напишите уравнения качественных реакций на ион Zn 2+, укажите их аналитические признаки. Какая реакция является специфической для иона Zn 2+? Сравните строение атомов магния и алюминия. К каким электронным семействам относятся эти элементы? Рассмотрите различие в химических свойствах их гидроксидов, составив молекулярные и ионномолекулярные уравнения реакций взаимодействия: а) гидроксида магния с серной кислотой; б) гидроксида алюминия с серной кислотой; в) гидроксида алюминия с гидроксидом натрия. 2. С какой целью в почву вносят удобрения? Перечислите простые и сложные фосфорные удобрения. 3. Напишите уравнения качественных реакций на ион Fe 2+, укажите их аналитические признаки. Какая реакция является специфической для иона Fe 2+? Составьте молекулярные и ионно-молекулярные уравнения реакций, которые надо провести для осуществления следующих превращений: Si0 2 -> Si -> Na 2 Si0 3 ->H 2 Si0 3. Для окислительно-восстановительной реакций составьте электронные уравнения. 2. Какова роль анионов I аналитической группы для сельского хозяйства? 3. Напишите уравнения качественных реакций на ион Со 2+, укажите их аналитические признаки. Какая реакция является специфической для иона Со 2+? Составьте электронную формулу атома хлора. Какие степени окисления может проявлять хлор в соединениях. Приведите формулы кислородсодержащих кислот хлора. Дайте их названия. 146

147 2. Какова роль анионов II аналитической группы в биологических и сельскохозяйственных процессах? 3. Напишите уравнения качественных реакций на ион Г", укажите их аналитические признаки. Какая реакция является специфической для иона Г"? Теоретические основы аналитической химии Аналитическая химия - это наука, разрабатывающая теоретические основы и методы химического анализа. Наиболее существенными теоретическими вопросами являются учение о химическом равновесии и теория растворов. Реакции аналитической химии в своем большинстве обратимы и для того чтобы при обратимой реакции достичь возможно более полного превращения одного из взятых веществ, необходимо действовать избытком того реагента, который вызывает это превращение. Реакции, применяемые в аналитической химии, протекают чаще в водных растворах, поэтому в аналитической химии очень важно: а) знать, в какой мере различные электролиты распадаются в растворе на ионы; б) определять, как изменяются концентрации тех или иных ионов в растворе при введении в него электролита с одноименным ионом; в) уметь рассчитывать концентрации катионов РГ, гидроксид - ионов ОРТ, определять рн растворов. Выполняя такие важные аналитические операции, как осаждение или отделение ионов, промывание и растворение осадков, имеют дело с гетерогенными системами. В гетерогенных системах может наступить равновесие «насыщенный раствор - осадок», но оно может быть смещено как в сторону образования осадка, так и в сторону его растворения. Условием образования осадка является превышение произведения концентраций ионов труднорастворимого электролита (ионного произведения - ИП) над его произведением растворимости (ИП>ГГР). Условием растворения осадка является понижение ИП по отношению к значению ПР (ИП< ПР). Исходя из значений ПР, можно рассчитать растворимость труднорастворимых веществ в воде и в растворах, содержащих другие электролиты. Растворимостью данного вещества называется концентрация вещества в определенном объеме его насыщенного раствора. Различают молярную растворимость в моль/л (S) и растворимость в г/л (Р), которые связаны между собой следующей зависимостью: Р = S М, где М-молярная масса труднорастворимого вещества. 147

148 Пример 1. Произведение растворимости оксалата бария ВаС при 20 С равно 1,62-10". Вычислите растворимость соли (в моль/л и г/л) при указанной температуре. Решение. В насыщенном растворе труднорастворимого электролита ВаС существует равновесие: ВаС <=> Ва 2+ + С " в осадке в растворе При растворении каждого моля ВаС в раствор переходят 1 моль 2+ 2 ионов Ba i T и 1 моль ионов С ". Обозначим растворимость соли S моль/л, тогда в насыщенном растворе ВаС концентрации ионов будут 2+ 2 равны: [Ва ] = S моль/л, [С "] = S моль/л. Отсюда, ПР В а С^ =[Ва 2+ ]-[С "] = S-S = S 2. Выразим растворимость: S =^J ПР В а С Q Подставив числовое значение ПР ВаСг0 = 1,62-10" 7, находим молярную растворимость соли в моль/л: S =7l,62-10" 7 = 0,4 10" 3 моль/л. Мвас 2 о 4 = 225,33 г/моль, следовательно, растворимость соли в г/л равна: Р = S М = 0,4-10" 3 225,33 = 0,0913 г/л. Пример 2. Растворимость фосфата серебра в воде при t=25 C равна 6,15-10" 3 г/л. Вычислите произведение растворимости данной соли. Решение. Молярная растворимость фосфата серебра (S моль/л) равна р S =, где Р - растворимость в г/л, М - молярная масса (г/моль). М MA g3 po 4 = 418,58 г/моль, следовательно, g = 6, = 1 6, 1 Q 5 М О Л Ь / Л 418,58 В насыщенном растворе фосфата серебра существует равновесие: Ag 3 P0 4 <^> 3Ag + +P0 4 3" в осадке в растворе При растворении каждого моля Ag 3 P0 4 в раствор переходят 3 моль _ _ о ионов Ag и 1 моль ионов Р0 4. Так как молярная растворимость фосфата серебра S = 1, моль/л, то концентрации ионов в насыщенном растворе соответственно равны: [Ag + ] = 3 1,6 10~ 5 = 4,8 10~ 5 моль/л, [Р0 4 3"] = 1, моль/л. Запишем выражение для произведения растворимости фосфата серебра и вычислим его значение: 148

149 3 ПР а 3 ро 4 = Ag ро + 4 " = (4, ) 3-1, =1, ! Пример 3. Произведение растворимости сульфида магния при t = 25 С равно 2,0-10" 15. Образуется ли осадок MgS при смешении равных объемов 0,002М раствора нитрата магния и 0,0003М раствора сульфида натрия. Решение. При смешении растворов нитрата магния и сульфида натрия протекает следующая реакция: Mg(N0 3 + Na 2 S = MgS + 2NaN0 3 Для образования осадка MgS необходимо, чтобы ИП > np MgS. При смешении равных объемов растворов объем смеси стал в два раза больше объема каждого из взятых растворов, следовательно, концентрации растворенных веществ уменьшаются вдвое, т.е. C M g( No 3 = ^ = 0,001моль/л; = > 0 03 = 0,00015моль/л. Нитрат магния и сульфид натрия как сильные электролиты, в водных растворах диссоциируют практически полностью: Mg(N0 3 Mg N0 3 ~ Na 2 S ->2Na + + S 2 ~ Из уравнений диссоциации следует, что из одного моля нитрата магния и одного моля сульфида натрия образуется по одному молю соответственно ионов Mg 2 + и S 2 ". Поэтому концентрация ионов Mg 2 + и S 2 равна концентрации соответствующей соли в общем растворе: С M g 2+= С M g (No 3 = 0,001 моль/л; Cs 2 -= CNa 2 s = 0,00015 моль/л. Рассчитаем произведение концентраций ионов (ИП) и сравним его со значением произведения растворимости для сульфида магния: 7 15 Так как 1,5-10" > 2,0-10", значит ИП >np MgS, и осадок MgS образуется. С 2 -С 2 = 0,001 0,00015 = 1, Mg S Пример 4. Вычислите рн 0,0042М раствора гидроксида калия. Решение. Гидроксид калия - электролит сильный, практически полностью диссоциирует на ионы КОН > К + + ОН", поэтому концентрация гидроксид ионов в растворе равна концентрации гидроксида калия: [ОН ]= 4, моль/л. Зная, что ионное произведение воды Кн 2 о = [он - ]- [н + ] = 10" 14, можно найти концентрацию катионов водорода: 149

150 г 1 К кг 14 ЬГ = = = 0,24 1<Г П моль/л L J [ОН J 4, Отсюда ph = -lg[h + ]=-lgo, =11,62. Пример 5. Вычислите рн 0,2 М раствора уксусной кислоты. Решение. К д п с? с н с о о н = 1, Уксусная кислота - электролит слабый, следовательно, расчет рн делаем, исходя из константы диссоциации этой кислоты Уравнение диссоциации кислоты: СН3СООН <z> FT + СН 3 СОО" Запишем выражение константы диссоциации: [Н + ]-[СН 3 СОО _ ] К д и с с. С Н зсоон = [ С Н з С О О Н ] ; По уравнению диссоциации делаем вывод, что на каждый образующийся РГ- ион приходится один СН3СОО" -ион, значит [Н + ]=[СН 3 СОО"]. Концентрацию не диссоциированных молекул слабой кислоты можно принять равной концентрации раствора кислоты. Следова- тельно, к д и с с С Н С 0 0 Н Отсюда: [ н + ] 2 с ^ сн 3соон [н + ] = VK ahcc. CH3C00H = Vl, ,2 = А35.Ю- 5 = 1,9-10" 3 моль/л. ph = -lg[h + ]=-lgl, =2,78. Пример 6. Во сколько раз изменится растворимость карбоната кальция СаС0 3 в 0,1 М растворе карбоната калия К 2 С0 3 по сравнению с растворимостью его в воде? Произведение растворимости ПР СаСОз = 4,8-Ю -9. Решение. Рассчитаем растворимость СаСО э в воде - S (моль/л): СаСОз О Са 2+ + С0 3 2~ в осадке в растворе ПРсаС0 3 =[ С а 2 + ]-[ С0 3 2 "] = 4^- 1 0 " 9 - Обозначим растворимость СаСО э равной S моль/л, тогда согласно уравнению диссоциации карбоната кальция в насыщенном растворе концентрация каждого из его ионов равна S моль/л. ПР =S-S = S 2 =4,8-10~ 9. Следовательно, растворимость СаС0 3 в воде будет равна: 150

151 s = /ПР- = л/4,8-1(г 9 = 0,69-10~ 5 МОЛЬ/Л. Найдем растворимость СаСО э в ОДМ растворе К 2 С0 3. При введении сильного электролита, диссоциирующего по уравнению: К 2 С0 3 > 2К + С0 3 ", концентрация карбонат - ионов С0 3 " повышается на 0,1 моль и становится равной (S + 0,1) моль/л, а концентрация катионов кальция остаётся равной S моль/л, тогда: ПР = S-(S + 0,1) = S 2 + 0,1-S = 4,8-10" 9. СаСО ^ Так как значение S 2 много меньше произведения 0,1-S, то вели чиной S можно пренебречь и тогда: m> a c O 3 =0,l-S = 4,8.10*. Отсюда, растворимость СаСО э в ОДМ растворе К 2 С0 3 будет равна: " 9 S= ' = 4,8-10~ 10 моль/л, и следовательно, уменьшится в и, 1 0, Л Л Л Л С А 4,8-10" -10 Т, раз. Буферные растворы (смесь слабой кислоты с ее солью или смесь слабого основания с его солью) широко распространены в природе и очень часто используются в химической практике, в том числе и при химическом анализе. В отличие от растворов кислот и оснований буферные растворы обладают важными свойствами: 1. рн буферных растворов практически не зависит от разбавления. Это обусловлено тем, что буферные растворы - это растворы слабых кислот или оснований с подавленной степенью диссоциации. Подавление степени диссоциации - результат присутствия в этих растворах сильного электролита, имеющего одноименный со слабым электролитом ион. Например, в аммонийном буферном растворе находятся слабое основание NH4OH и сильный электролит NH 4 C1. Катион обоих электролитов одинаков. 2. рн буферных растворов практически не изменяется при добавлении к ним небольших количеств сильных кислот или щелочей. Это обусловлено тем, что буферные растворы являются одновременно и кислотой, и основанием. Например, в ацетатном буферном растворе СН 3 СООН выполняет функцию кислоты и в случае уменьшения концентрации ионов водорода в растворе поставляет их за счет диссоциации, a CH 3 COONa вы- 151

152 полняет функцию основания и является акцептором ионов водорода при увеличении их концентрации в растворе. 3. Величина рн буферного раствора рассчитывается по формулам: Р Н = Р К кисл.- 1 ё(? М^ соли И P H = P K och.-lg^^ соли Пример 7. Определите рн аммонийного буферного раствора, если известен состав данного буфера: ОДМ NH 4 OH и ОДМ NH 4 C1. Как изменится рн: а) если к 1 л буферного раствора добавить 0,01 моль гидроксида натрия; б) если разбавить буферный раствор в 10 раз? Решение: Так как в состав буферного раствора входит основание, то вначале определим рон буферного раствора по формуле: POH = pk O C H.-lgbx^ соли где рк гтгт ^т =-1RK гтгт ^тт. Из таблицы III Приложения нахо- ^ NH 4 OH диссж1 4 <ЭН ^ r ь г дим, что К = 1,79-Ю -5 следовательно, ДИСС.(мн 4 он) рк^он =-lgl, =-lgl0~ 5 -lgl,79 = 5-0,25 = 4,75 Подставляем все числовые значения в формулу (1) и находим рон = 4,75 - lg 1 = 4,75 - lgl = 4,75 Зная, что рон + рн =14, находим значение рн буферного раствора: рн= 14-4,75= 9,25 а) к 1 л буферного раствора добавили 0,01 моль NaOH, при этом гидроксид натрия будет реагировать с солью: NaOH + NH 4 C1 = NH 4 OH + NaCl и изменятся концентрации и основания, и соли в буферном растворе. По уравнению реакции: из 1 моль NaOH образуется 1 моль NH 4 OH, следовательно, из 0,01 моль NaOH образуется 0,01 моль NH 4 OH. Концентрация NH 4 OH увеличится на 0,01 моль и станет равной: С-^ 0н = ОД + 0,01 = ОД 1 моль/л Концентрация NH 4 C1 уменьшится на 0,01 моль и станет равной: С ж о н = 0,1-0,01 = 0,09 моль/л : 4 152

153 таким образом, рон = 4,75-lg^^ = 4,75-lgl,2 = 4,66, рн= 14-4,66 = 9,33. Следовательно, рн буферного раствора увеличивается с 9,25 до 9,33, т.е. меняется незначительно. б) при разбавлении данного буферного раствора в 10 раз концентрации NH 4 OH и NH4CI тоже уменьшаются в 10 раз, следовательно 0,1/ рон = 4,75 -lgo4p = 4,75 '/10 рн = 14-4,75=9,25 - рн буферного раствора не изменяется. ЗАДАНИЯ 491. Что такое водородный показатель (рн)? Числовые значения рн в кислом, щелочном и нейтральном растворах. Вычислите рн 0,1н. раствора хлороводородной кислоты. ПР 492. Что называется произведением растворимости? Вычислите равна 0,013 г/л., зная, что растворимость этой соли при данной температуре 493. Как влияет введение сильного электролита, содержащего одноименный ион, на растворимость малорастворимого электролита? Во сколько раз изменится растворимость сульфата бария в присутствии 0,1М раствора сульфата калия, если ПР =1,1-10~ 10? BaSO^ 494. Какие растворы называются буферными? Приведите примеры буферных растворов. Почему рн буферных растворов практически не изменяется при добавлении к ним небольших количеств сильных кислот или щелочей? Определите рн аммонийного буферного раствора, если известен состав этого буфера: 0,1М NH 4 OH; 0,1 М NH 4 C1. Как изменится рн, если к 1 л буферного раствора добавить 0,001 моль хлороводородной кислоты и если разбавить буферный раствор в 5 раз? 495. Сформулируйте условия образования осадков. Получится ли осадок сульфата кальция при смешении равных объемов 0,01 М растворов СаС1 2 и Na 2 S0 4, если ПР =2,3-10~ 4? CaSO^ 153

154 496. Сформулируйте условия растворения осадков. Выпадет ли осадок сульфата стронция при смешении равных объемов 0,005 М растворов SrCl 2 и K 2 S0 4, если ГГР п = 2,8-10" 7? 497. Сформулируйте условия образования осадков. Образуется ли осадок оксалата кальция (ПР =2,57-Ю" 9 ) при смешении равных объемов 0,01М растворов СаС1 2 и Na 2 C 2 0 4? 498. Сформулируйте правило растворения осадков. Образуется ли осадок сульфата бария при смешении равных объемов 0,0005М растворов ВаС1 2 и K 2 S0 4, если ПР = 1 -Ю" 10? BaSO^ 499. Сформулируйте понятие произведения растворимости. Вычислите произведение растворимости карбоната магния при комнатной температуре, если растворимость его в этих условиях равна 0,01 г в 100 мл раствора Как влияет добавление сильного электролита, содержащего одноименный ион на растворимость осадка? Произведение растворимости сульфата серебра Ag 2 S0 4 равно 7-10" 5. Рассчитайте растворимость соли и выразите ее в молях на литр и в граммах на литр Напишите выражения произведения растворимости для BaS0 4, Ca 3 (P0 4, Ag 2 Cr0 4. Вычислите произведение растворимости CaS0 4, если 1 л насыщенного раствора его содержит 1,5-10" 2 моль соли Напишите выражение для константы диссоциации воды. Что показывает ионное произведение воды? Каково его численное значение? Определите характер среды растворов, если: a) [FT] = 10" 9 моль/л; б) рн = 4; в) [ОН"] = 10" б моль/л; г) рон = Какие растворы называются буферными? Приведите примеры буферных растворов. Почему рн буферных растворов не зависит от разбавления? Определите рн ацетатного буферного раствора, если известен состав этого буфера: 1М СН 3 СООН; ОДМ CH 3 COONa. Как изменится рн, если к 1 л буферного раствора добавить 0,01 моль хлороводородной кислоты и если разбавить буферный раствор в 20 раз? 504. Сформулируйте правило произведения растворимости. Вычислите произведение растворимости ВаСЮ 4, если в 1 л насыщенного раствора его содержится 3,9-10" 3 г хромата бария Как измеряют рн раствора в ходе анализа? Приведите примеры индикаторов. Вычислите рн 0,05 М раствора хлороводородной кислоты. 154

155 506. Напишите выражение произведения растворимости для сульфита кальция. Рассчитайте растворимость CaS0 3 в воде и в 0,2 М растворе Na 2 S0 3, еслипр =1,3-10" Как влияет введение сильного электролита, содержащего одноименный ион, на растворимость малорастворимого электролита? Во сколько раз изменится растворимость оксалата кальция СаС в присутствии 0,01 моль!\га 2 С в 1 л раствора, если ПР =2,3-10" Сформулируйте условия образования и растворения осадков. Вычислите произведение растворимости Mg(OH, если в 1 л насыщенного раствора его содержится 6,4-10" 3 г гидроксида магния Как изменится концентрация ионов водорода в растворе уксусной кислоты СН 3 СООН при добавлении ацетата натрия NaCH 3 COO? Вычислите концентрацию катионов водорода [FT] и рн ОДМ раствора уксусной кислоты, если К днс, СНзСООН = 1, Как изменится концентрация ионов ОН" в растворе гидроксида аммония при добавлении хлорида аммония? Вычислите концентрацию гидроксид-ионов [ОН"] и рон ОДМ раствора гидроксида аммония, если Кднсс.МН^оН _ ^ S^^'IO. Качественный анализ Задача этого раздела аналитической химии - определение качественного состава анализируемой пробы (вещества или смеси веществ). Качественный анализ позволяет установить, из каких химических элементов состоит анализируемое вещество и какие ионы, группы атомов или молекул входят в его состав. Качественный анализ используют в сельскохозяйственном производстве и при решении проблем защиты окружающей среды. Качественный анализ почвы помогает уяснить сущность почвообразовательных процессов, выявить содержание в почве ценных питательных элементов или установить наличие соединений, вредных для культурных растений. ЗАДАНИЯ 511. Что называется групповым реагентом? Назовите групповые реагенты для катионов всех аналитических групп. Напишите уравнения реакций катионов II аналитической группы с групповым реагентом. 155

156 512. Какие условия осаждения III аналитической группы катионов? Напишите уравнения реакций катионов III аналитической группы с групповым реагентом Групповым реагентом второй аналитической группы является (NH 4 C0 3. Почему нельзя заменить его реактивом Na 2 C0 3 или К 2 С0 3? Почему осаждение катионов II группы ведут при нагревании и при добавлении NH 4 C1 hnh 4 OH? 514. Какие катионы первой аналитической группы мешают открытию иона натрия? Ответ подтвердите уравнениями реакций Почему катион NH 4 + подтвердите уравнениями реакций. мешает открытию Na + и К + -ионов? Ответ 516. Можно ли осадить катионы III аналитической группы действием группового реагента в кислой среде? Каковы должны быть условия осаждения? Ответ подтвердите уравнениями реакций Почему при действии группового реагента на катионы Fe 3+ и Мп 2+ получаются сульфиды, а на катионы А1 3+ и Сг 3+ получаются гидроксиды? Ответ подтвердите уравнениями реакций В виде каких соединений выпадают в осадок катионы третьей аналитической группы при действии группового реагента? уравнения соответствующих реакций. Составьте 519. Какие реакции произойдут при действии: а) избытка NaOH; б) избытка NH 4 OH на раствор, содержащий ионы Fe 3+, Mn 2 +, Zn 2+. Составьте молекулярные и ионно-молекулярные уравнения реакций Укажите какие катионы будут находиться в растворе, какие в осадке и в виде каких соединений, если на раствор смеси катионов К +, + NH 4, Ва 2+, Fe 3+, А1 3+, Мп 2+ подействовать избытком раствора NaOH? Составьте уравнения соответствующих реакций Какие катионы относятся к третьей аналитической группе и в чем заключается основное отличие катионов этой группы от катионов первой и второй групп? Напишите уравнения реакций катионов Zn 2+, Fe 3+, Al 3 + с групповым реагентом Почему осаждение катионов третьей аналитической группы сульфидом аммония необходимо проводить в присутствии NH 4 OH и NH 4 C1 и при нагревании? Напишите уравнение реакции взаимодействия ионов алюминия с сульфидом аммония Какая реакция называется специфической? Приведите примеры. Гидроксиды каких катионов третьей группы проявляют амфотерные свойства? Подтвердите уравнениями реакций. 156

157 524. Что называется дробным и систематическим анализом? В каких случаях применяются эти анализы? В каком анализе применяют не только реакции обнаружения ионов, но также и реакции отделения их друг от друга? Приведите примеры В чем сущность «сухого» и «мокрого» способов выполнения аналитических реакций? Какими приемами осуществляют анализ «сухим» способом? Все ли реакции пригодны для качественного анализа? 526. В чем различие между макро-, микро- и полумикроанализом? Какие катионы могут присутствовать в анализируемом растворе, если отдельные порции его не дали осадков ни с НС1, ни с H 2 S, ни с (NH 4 S, ни с (NH 4 C0 3? 527. Почему при осаждении катионов второй аналитической группы групповым реагентом (NH 4 C0 3 добавляют гидроксид аммония и хлорид аммония и ведут осаждение при нагревании до С? Напишите уравнения реакций катионов второй группы с групповым реагентом Напишите молекулярные и ионно-молекулярные уравнения взаимодействия между гидроксидом аммония и катионами Fe 2+, Zn 2+, Со 2+. Что произойдет, если подействовать избытком NH 4 OH? Составьте уравнения протекающих реакций Напишите уравнения реакций между пероксидом водорода и ка тионами Fe, Мп в присутствии избытка гидроксида натрия. Как можно отделить катионы III аналитической группы от катионов II и I аналитических групп? 530. Какие анионы относятся к первой аналитической группе? Почему осаждение этих анионов раствором ВаС1 2 нужно проводить в нейтраль ной или слабощелочной среде? Составьте уравнения реакций ионов S0 4 ", 3 2 Р0 4 ", С0 3 ", S " с групповым реагентом. 157

158 Количественный анализ Задача этого раздела аналитической химии - определение количественного содержания отдельных элементов в соединениях (или отдельных веществ в смесях). С помощью количественного анализа находят массовые соотношения между элементами в соединениях, определяют количество растворенного вещества в определенном объеме раствора, иногда узнают процентное содержание какого-нибудь элемента в однородной смеси веществ. В сельскохозяйственной практике чаще всего определяют содержание того или иного компонента в неоднородных веществах; например: азота, оксида фосфора (V) или оксида калия - в азотных, фосфорных или калийных удобрениях, микроэлементов - в почве, Сахаров - в растительном материале. Количественный анализ имеет большое значение для биологии и агрохимии, почвоведения, физиологии растений. Пример 1. На титрование 22 мл раствора гидроксида натрия (T Na0H = 0, г/мл) израсходовано 23,44 мл раствора хлороводородной кислоты. Вычислите титр раствора и молярную концентрацию эквивалентов кислоты. Решение. Находим молярную концентрацию эквивалентов гидроксида натрия в растворе по формуле: TNaOH , п л п^ л H.NaOH = = = 0,1064 Н., МЭ(Ш0Н) 40 М где М э о н ) = = 40 г/моль. Т Так как затрачиваемые на титрование объемы растворов обратно пропорциональны их молярным VNaOH С Н(НС1) следовательно =, отсюда VHCI Сн(КаОН) концентрациям эквивалентов веществ, = У^он-Сн^он) = 22-0,1064 = и VHCI 23,44 Щ Н С 1 ) Титр раствора хлороводородной кислоты Сад-Мэ(нс1) 0, ,5 п п п, THCI = = = 0,003645г/моль, где М э (нс1) =у = 36,5г/моль. Пример 2. На титрование 0,4080 г карбоната калия затрачено 40,60мл раствора серной кислоты. Вычислите титр раствора и молярную концентрацию эквивалентов серной кислоты. 158

159 т-г ГПк.,со, МЭ(К^СО^) Решение. По закону эквивалентов - - = - ; irih 2so 4 M3(H 2S0 4) отсюда mh 2 so 4 =. МЭ(К 2со 3) Найдем молярные массы эквивалентов Мэ(к.со.) = = = 69г/моль, M3<H,so,) = = 49г/моль. 2 Подставляем эти значения в формулу и находим 0, А о п Г 7 irih^so, = = 0,2897г. 69 Такое количество кислоты содержится в 40,60 мл раствора, следовательно _ mh,so, TH1 2 SO йи 4 = L_L= 0,2897 = 0,007136г/ мл. 2 4 V 40,60 Молярную концентрацию эквивалентов серной кислоты рассчитываем по формуле: TH 2 SO , п л л е г CH(H,SO.) = - = = 0,1456н. MH 2 SO Пример 3. В 200 мл раствора содержится 0,6975 г сульфата железа(п). На титрование 20 мл этого раствора в присутствии серной кислоты израсходовано 22мл раствора перманганата калия. Рассчитайте молярную концентрацию эквивалентов и титр раствора перманганата калия. Решение. При титровании раствора сульфата железа (II) раствором перманганата калия происходит следующая окислительновосстановительная реакция 2KMn FeSO 4 + 8H 2 S0 4 = 2MnS Fe 2 (S0 4 ) 3 + K 2 S H 2 0 окислитель восстановитель Мп ё = Мп +2 1 Fe +2 - le = Fe х2 2 - восстановление 10 - окисление Находим молярную концентрацию эквивалентов сульфата железа (II), T Fe so по формуле C H(Feso 4)= -, где MafFeSO. ) 159

160 nifeso 4 0,6975, TFeso 4 = = = 0, г/мл; V раствора 200., MFeS M 3 (FeS0 4 ) = - = = 152 Г/МОЛЬ. число электронов, отданных 1 молекулой восстановителя Следовательно, молярная концентрация эквивалентов сульфата же- /ттч г, 0, леза(п) равна CH(Feso 4 ) = = 0,02294н. 152 т т VFeSO. С Н(КМпО л ) Исходя из соотношения: = вычисляем молярную VKMIIO 4 СH(FeSO 4 ) концентрацию эквивалентов перманганата калия С в д»., ' , Укмпо 4 22 Титр раствора перманганата калия рассчитываем по формуле: Ткмпо, = Мэ(кмп0 4 )= 4 Сн(КМп0 4 )-Мэ(КМп0 4 ), где 1000 Мкмп ,, = = 31,ОГ/МЛ, число электронов, принятых 5 молекулой окислителя следовательно, Tnmo 4 = 0? ^ о 3 1? б = 0, г/мл. ЗАДАНИЯ 531. В 0,5 л раствора содержится 1,25 г карбоната натрия. На титрование 25 мл раствора карбоната натрия было израсходовано 12 мл раствора серной кислоты. Рассчитайте титр раствора и молярную концентрацию эквивалентов серной кислоты Рассчитайте молярную концентрацию эквивалентов и титр раствора хлороводородной кислоты, если на нейтрализацию 0,1735г карбоната натрия затрачено 20,55 мл раствора хлороводородной кислоты На нейтрализацию 20 мл 0,2135н. раствора хлороводородной кислоты затрачено 15,35 мл раствора гидроксида натрия. Определите молярную концентрацию эквивалентов и титр раствора гидроксида натрия На титрование 25 мл 0,1250н. раствора гидроксида натрия израсходовано 26,05 мл раствора серной кислоты. Определите титр раствора и молярную концентрацию эквивалентов серной кислоты. 160

161 535. Сколько граммов гидроксида натрия содержится в растворе, если на его нейтрализацию было израсходовано 22,5 мл 0,5н. раствора серной кислоты? 536. На титрование 2,2120 г карбоната натрия израсходовано 20,4 мл раствора хлороводородной кислоты. Вычислите титр и молярную концентрацию эквивалентов раствора хлороводородной кислоты На титрование 0,2020 г карбоната натрия затрачено 20,25мл раствора серной кислоты. Определите титр и молярную концентрацию эквивалентов раствора серной кислоты На титрование 25 мл раствора карбоната натрия, титр которого равен 0,005315г/мл, затрачено 26,82 мл раствора хлороводородной кислоты. Определите титр и молярную концентрацию эквивалентов раствора кислоты В 200 мл раствора содержится 1,0602 г карбоната натрия. На титрование 20 мл этого раствора было израсходовано 19,02 мл раствора хлороводородной кислоты. Рассчитайте титр и молярную концентрацию эквивалентов раствора хлороводородной кислоты Титр раствора карбоната калия равен 0, г/мл. На титрование 20,00 мл этого раствора израсходовано 21,20 мл раствора серной кислоты. Рассчитайте титр и молярную концентрацию эквивалентов раствора серной кислоты Титр раствора серной кислоты равен 0, г/мл. На титрование 20,00 мл этого раствора израсходовано 20,40 мл раствора гидроксида натрия. Рассчитайте титр и молярную концентрацию эквивалентов раствора гидроксида натрия На титрование 20,00 мл раствора азотной кислоты затрачено 15,00 мл 0,12н. раствора гидроксида натрия. Вычислите молярную концентрацию эквивалентов, титр раствора кислоты и массу азотной кислоты в 250 мл раствора В 250 мл раствора содержится 1,6802 г оксалата натрия Na 2 C На титрование 20 мл этого раствора в присутствии серной кислоты израсходовано 21,22 мл раствора перманганата калия КМп0 4. Вычислите титр и молярную концентрацию эквивалентов раствора перманганата калия Титр раствора оксалата натрия Тыа 2 с 2 о 4 = 0,006780г/мл. На титрование 25 мл этого раствора в присутствии серной кислоты израсходовано 24,84 мл раствора КМп0 4. Рассчитайте титр и молярную концентрацию эквивалентов раствора перманганата калия. 161

162 545. В 200 мл раствора содержится 1,3484 г оксалата натрия Na 2 C На титрование 25 мл этого раствора в присутствии серной кислоты израсходовано 24,02 мл раствора перманганата калия. Вычислите титр и молярную концентрацию эквивалентов раствора перманганата калия Сколько мл раствора гидроксида калия, титр которого равен 0,01111г/мл, потребуется для нейтрализации 25,00 мл раствора хлороводородной кислоты, имеющего титр 0,007777г/мл? 547. На титрование 20,00 мл 0,1025н. раствора оксалата натрия Na 2 C израсходовано в присутствии серной кислоты 19,20 мл раствора перманганата калия. Вычислите титр и молярную концентрацию эквивалентов раствора перманганата калия На титрование 25 мл 0,1202н. раствора хлороводородной кислоты израсходовано 24,80 мл раствора гидроксида натрия. Вычислите молярную концентрацию эквивалентов, титр раствора щелочи и массу гидроксида натрия в 200 мл этого раствора Какой объем 0,15н. раствора гидроксида натрия пойдет на титрование 21,00 мл раствора серной кислоты с титром 0, г/мл? Вычислите титр раствора гидроксида натрия На титрование 25,00 мл раствора щавелевой кислоты Н 2 С Н 2 0, полученного растворением 1,7334г ее в мерной колбе вместимостью 250 мл, израсходовано в присутствии серной кислоты 22,10 мл раствора перманганата калия. Вычислите титр и молярную концентрацию эквивалентов раствора перманганата калия. 162

163 Органические соединения При выполнении задания по органической химии формулы органических соединений следует давать структурно. Использование суммарных молекулярных формул, например С 3 Н б О или С 3 Н 7 ОН недопустимо, так как неясно, о каком конкретном соединении идет речь. Первой формуле соответствует три вещества, второй - два: Н Н О I I // Н- С - с - с х I I альдегид </ Н Н Н н Н Н- С- С- С-Н V н о н кетон спирт ^* н н н - с = с - с -он н н н н н Н - С - С - С - О Н пропанол - 1 Н-С - С- С -Н пропанол-2 Н ОН Н 164

164 ЗАДАНИЯ 551. Напишите структурные формулы изомеров состава С 5 Н 12, назовите изомеры. Получите один из них и покажите его химические свойства Напишите структурные формулы изомеров С 5 Ню, назовите изомеры. Получите один из них и покажите его химические свойства Напишите структурные формулы для изомеров состава C 6 Hi 2, назовите изомеры. Получите один из них и приведите реакции, характеризующие его свойства Получите двумя различными способами гексан. Напишите уравнения реакций гексана: а) с одной молекулой азотной кислоты; б) с одной молекулой хлора; в) горения. Укажите условия протекания реакций Получите пропан различными способами и покажите его химические свойства. Укажите условия протекания реакций По реакции Вюрца получите 2,3-диметилбутан и напишите реакции его бромирования и нитрования. Укажите условия протекания реакций Получите 2-метилбутан и напишите реакции его нитрования и бромирования. Укажите условия протекания реакций Получите двумя различными способами пропилен. Напишите уравнения реакций пропилена: а) с хлором; б) с хлороводородом; в) с водой; г) окисления. Укажите условия протекания реакций Напишите уравнения реакций: а) сульфирования; б) бромирования; в) нитрования бензола с образованием однозамещенных производных. Укажите условия протекания реакций Получите различными способами этилен и покажите его химические свойства. Укажите условия протекания реакций Изопрен. Получение, реакции взаимодействия с водородом и галогенами, полимеризация Напишите структурную формулу толуола. Дайте название в соответствии с номенклатурой ИЮПАК. Составьте уравнения реакций: а)хлорирования; б)окисления. Укажите условия протекания реакций и назовите продукты реакций Напишите структурную формулу бензола и уравнения реакции взаимодействия его с тремя молекулами: а) водорода; б) хлора; в) азотной кислоты. Укажите условия протекания реакций. 165

165 564. Получите двумя различными способами пропен. Напишите уравнения реакций: а) присоединения галогенводорода; б) окисления разбавленным раствором КМп0 4 в щелочной среде; в) полимеризации пропена Получите двумя различными способами 2-метилпропен и напишите уравнения реакций гидратации, окисления и полимеризации этого вещества Напишите структурную формулу ацетилена и уравнения реакций получения его из карбида кальция и крекингом углеводородов. Составьте уравнения реакций полимеризации ацетилена с образованием бензола и винилацетилена Дайте определение реакции полимеризации. Напишите реакции полимеризации на примере образования полиэтилена и полипропилена Составьте структурные формулы фенола, о-крезола, м-крезола и n-крезола. Назовите эти соединения по системе ИЮПАК. Напишите уравнения реакций получения фенола по кумольному способу. Назовите продукты реакции Получите тремя различными способами 1-бутанол. Напишите уравнения соответствующих реакций, укажите условия их протекания, назовите исходные вещества Напишите структурную формулу глицерина, назовите его по номенклатуре ИЮПАК. Составьте схему синтеза глицерина из пропена. Напишите уравнения соответствующих реакций, назовите продукты реакций Дайте определение спиртам. Раскройте химические свойства спиртов на примере 2-пропанола Этиловый спирт. Раскройте промышленные способы получения спирта. Напишите уравнения реакций: а) образования алкоголятов; б)внутримолекулярной дегидратации; в) межмолекулярной дегидратации Многоатомные спирты. Напишите структурную формулу глицерина и реакции взаимодействия глицерина с азотной кислотой и гидроксид ом меди(п). Укажите применение глицерина Напишите уравнения реакции: а) образования фенолятов; б)нитрования фенола; в) бромирования; г) гидрирования фенола Дайте определение альдегидам. Составьте структурную формулу уксусного альдегида, дайте название по номенклатуре ИЮПАК и напишите уравнения реакции: а) присоединения гидросульфита натрия; б) взаимодействия с этиловым спиртом; в) окисления. 166

166 576. Напишите, к какому классу соединений относится ацетон и на его примере покажите химические свойства данного класса Муравьиный альдегид. Дайте название по системе ИЮПАК. Покажите промышленные методы получения и применение. Напишите уравнения реакций гидрирования и окисления Покажите механизм альдольной конденсации альдегида под влиянием щелочей и карбонатов щелочных металлов Одноосновные насыщенные карбоновые кислоты. Покажите их химические свойства на примере пропионовой кислоты Одноосновные ненасыщенные карбоновые кислоты. Изомерия, номенклатура. Покажите их химические свойства на примере олеиновой кислоты Напишите, к какому классу органических соединений относится щавелевая кислота. Способы ее получения. Покажите диссоциацию щавелевой кислоты в водном растворе. Применение ее в аналитической химии Какие соединения называются оксисоединениями? Назовите наиболее важные оксикислоты и напишите их структурные формулы. Структурная изомерия оксикислот Молочная кислота. Строение, стереоизомерия, получение, химические свойства Малеиновая и фумаровая кислоты. Строение, химические свойства, значение Пировиноградная кислота. Строение, распространение в природе, получение, применение. К какому классу органических соединений относится эта кислота? 586. Уксусная кислота, получение и химические свойства. Составьте уравнения соответствующих реакций и укажите условия их протекания Дайте определение глицеридам. Приведите по три примера насыщенных и ненасыщенных жирных кислот, участвующих в образовании глицеридов. Составьте их структурные формулы Муравьиная кислота, получение и химические свойства. Составьте уравнения соответствующих реакций и укажите условия их протекания Опишите механизм гидрирования жиров молекулярным водородом (гидрогенизация глицеридов). Составьте уравнения реакции, укажите условия протекания этого процесса Воски. Определение, классификация, нахождение в природе. Свойства и применение. 167

167 591. Фруктоза. Строение, химические свойства, значение Глюкоза. Строение, химические свойства, значение Мальтоза. Строение, химические свойства, значение Целлобиоза. Строение, химические свойства, значение Крахмал. Строение, значение, гидролиз Целлюлоза. Строение, значение, химические свойства Ксилоза. Строение, биологическое значение Сахароза. Строение и химические свойства Алифатические терпены. Строение, свойства, значение. Напишите уравнения реакций мирцена с хлороводородом и водой Скипидар. Получение, применение. Составьте схему синтеза камфары из скипидара. Назовите продукты синтеза и укажите условия протекающих реакций Моноциклические терпены. Строение, химические свойства Бициклические терпены. Формулы наиболее распространенных представителей. Напишите уравнения реакций а-пинена с бромоводородом и водным раствором перманганата Напишите классификацию терпеновых углеводородов по составу и строению. Приведите структурные формулы представителей каждой группы Строение, изомерия и номенклатура аминокислот. Приведите примеры. Применение аминокислот Способы получения аминокислот. Их физические и химические свойства Какие соединения называются белками? Какова роль белков в жизни живого организма? 607. Строение белков. Какие аминокислоты входят в их состав? Дайте определение пептидной связи Напишите о свойствах белков и методах их выделения. Назовите основные цветные реакции, характерные для белков Классификация белков. Какие белки называются протеинами? Протеидами? Приведите примеры этих белков Какие уровни структурной организации белков Вы знаете? Дайте определение первичной, вторичной, третичной и четвертичной структуре белков. 168

168 Таблица вариантов контрольных заданий Для студентов инженерно-технических (нехимических) специальностей (кроме студентов лесохозяйственного факультета) варианта контр работы Номера задач, относящихся к данному заданию ПО

169 варианта контр работы Номера задач, относящихся к данному заданию ПО ПО

170 варианта контр работы Номера задач, относящихся к данному заданию ПО

171 варианта контр работы Номера задач, относящихся к данному заданию ПО

172 варианта контр работы Номера задач, относящихся к данному заданию ПО Для студентов - заочников лесохозяйственного факультета 173

173 (специальность 2604) варианта контр работы Номера задач, относящихся к данному заданию ПО Номера задач, относящихся к данному заданию 174

3. ПЕРИОДИЧЕСКИЙ ЗАКОН. СТРОЕНИЕ АТОМА. 3.1.Периодический закон и периодическая система элементов Д.И. Менделеева

3. ПЕРИОДИЧЕСКИЙ ЗАКОН. СТРОЕНИЕ АТОМА. 3.1.Периодический закон и периодическая система элементов Д.И. Менделеева 3. ПЕРИОДИЧЕСКИЙ ЗАКОН. СТРОЕНИЕ АТОМА 3.1.Периодический закон и периодическая система элементов Д.И. Менделеева 1. Прочитайте текст в учебнике (стр. 66-67). 2. Найдите правильный ответ и закончите предложения.

Подробнее

qndepf`mhe ОТ АВТОРА ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ЗАКОНЫ ХИМИИ... 5

qndepf`mhe ОТ АВТОРА ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ЗАКОНЫ ХИМИИ... 5 qndepf`mhe ОТ АВТОРА...3 1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ЗАКОНЫ ХИМИИ... 5 1.1. Предмет химии... 5 1.2. Вещество и его свойства... 5 1.3. Химический элемент... 6 1.4. Химическая формула вещества... 8 1.5. Простые

Подробнее

«ХИМИЯ» по специальности «Водные биоресурсы и аквакультура» Факультет технологический. Самостоятельная. Практические. Контроль. занятия.

«ХИМИЯ» по специальности «Водные биоресурсы и аквакультура» Факультет технологический. Самостоятельная. Практические. Контроль. занятия. ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ КАМЧАТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ФАКУЛЬТЕТ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ КАФЕДРА ХИМИИ Утверждаю Декан Ивашкевич Г.В.

Подробнее

Вопросы к экзаменам по неорганической химии. 1. Периодический закон Д.И. Менделеева и система химических элементов. Свойства нейтральных атомов.

Вопросы к экзаменам по неорганической химии. 1. Периодический закон Д.И. Менделеева и система химических элементов. Свойства нейтральных атомов. Вопросы к экзаменам по неорганической химии. 1. Периодический закон Д.И. Менделеева и система химических элементов. Свойства нейтральных атомов. 2. Элементы III А группы. Общая характеристика элементов

Подробнее

Раздел 1. Основные понятия и законы химии.

Раздел 1. Основные понятия и законы химии. ПРОГРАММА ВСТУПИТЕЛЬНЫХ ИСПЫТАНИЙ ПО ХИМИИ Программа по химии для поступающих в университет состоит из четырех частей. В первой части представлены основные теоретические понятия химии, которыми должен

Подробнее

I. ОСНОВЫ ОБЩЕЙ ХИМИИ

I. ОСНОВЫ ОБЩЕЙ ХИМИИ Содержание Предисловие редактора... 3 Введение... 5 Часть I. ОСНОВЫ ОБЩЕЙ ХИМИИ Раздел 1. Основные понятия и законы химии 1.1. Определение и предмет химии...9 1.2. Первоначальные сведения о строении атомов.

Подробнее

Аннотация рабочей программы дисциплины «Б1.Б.7 Химия» 1 Цель и задачи освоения дисциплины

Аннотация рабочей программы дисциплины «Б1.Б.7 Химия» 1 Цель и задачи освоения дисциплины Аннотация рабочей программы дисциплины «Б1.Б.7 Химия» 1 Цель и задачи освоения дисциплины Целью освоения дисциплины является формирование у специалистов знаний о химических свойствах конструкционных материалов

Подробнее

9 Практическая работа 3. Очистка воды фильтрованием и дистилляцией.

9 Практическая работа 3. Очистка воды фильтрованием и дистилляцией. 9 Практическая работа 3. Очистка воды фильтрованием и дистилляцией. 10 Тест-контроль «Основные понятия, определения и законы химии» (варианты базового и профильного уровня обучения) 11 Анализ результатов

Подробнее

Оглавление. От автора

Оглавление. От автора Оглавление От автора ОБЩАЯ ХИМИЯ Глава 1. Основные понятия, определения и законы химии 1.1. Вещество, его физические и химические свойства 1.2. Физические и химические явления 1.3. Закон сохранения массы

Подробнее

Тема: «ЗАКОНОМЕРНОСТИ ИЗМЕНЕНИЯ ХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ЭЛЕМЕНТОВ И ИХ СОЕДИНЕНИЙ ПО ПЕРИОДАМ» Физический смысл структурных элементов Периодической системы

Тема: «ЗАКОНОМЕРНОСТИ ИЗМЕНЕНИЯ ХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ЭЛЕМЕНТОВ И ИХ СОЕДИНЕНИЙ ПО ПЕРИОДАМ» Физический смысл структурных элементов Периодической системы Тренировочная работа по химии для учащихся 11 класса Автор учитель химии МБОУ СОШ 89 Кашкарова С.А. Тема: «ЗАКОНОМЕРНОСТИ ИЗМЕНЕНИЯ ХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ЭЛЕМЕНТОВ И ИХ СОЕДИНЕНИЙ ПО ПЕРИОДАМ» КРАТКИЙ СПРАВОЧНИК

Подробнее

«СИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ» ПРОГРАММА

«СИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ» ПРОГРАММА Министерство образования и науки Российской Федерации ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «СИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Подробнее

ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЕ БИЛЕТЫ ГОСУДАРСТВЕННОЙ ИТОГОВОЙ АТТЕСТАЦИИ ПО ХИМИИ ПО ПРОГРАММАМ ОСНОВНОГО ОБЩЕГО ОБРАЗОВАНИЯ. Билет 1. Билет 2. Билет 3.

ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЕ БИЛЕТЫ ГОСУДАРСТВЕННОЙ ИТОГОВОЙ АТТЕСТАЦИИ ПО ХИМИИ ПО ПРОГРАММАМ ОСНОВНОГО ОБЩЕГО ОБРАЗОВАНИЯ. Билет 1. Билет 2. Билет 3. ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЕ БИЛЕТЫ ГОСУДАРСТВЕННОЙ ИТОГОВОЙ АТТЕСТАЦИИ ПО ХИМИИ ПО ПРОГРАММАМ ОСНОВНОГО ОБЩЕГО ОБРАЗОВАНИЯ Билет 1 1. Периодическая система химических элементов Д. И. Менделеева и строение атомов:

Подробнее

Календарно-тематическое планирование Предмет: химия

Календарно-тематическое планирование Предмет: химия Календарно-тематическое планирование Предмет: химия Класс: 11 Часов в неделю: 2 Всего часов за год: 68 I триместр. Всего недель: 10,6, всего часов: 22. п/п Раздел. Тема урока Тема 1. Строение атома и периодический

Подробнее

Оглавление. От автора

Оглавление. От автора Оглавление От автора ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ХИМИЯ Тема 1. Основные понятия и определения химии 1.1. Атом, ион, химический элемент, молекула 1.2. Вещество. Явления физические и химические. Простые и сложные вещества.

Подробнее

Пояснительная записка. Программа разработана на основе обязательного минимума содержания среднего (полного) общего образования по химии.

Пояснительная записка. Программа разработана на основе обязательного минимума содержания среднего (полного) общего образования по химии. 2 Пояснительная записка Программа разработана на основе обязательного минимума содержания среднего (полного) общего образования по химии. Содержание программы 1. Пpедмет и задачи химии. Явления физические

Подробнее

2. Содержание тем дисциплины

2. Содержание тем дисциплины 1. Общие положения Поступающий в аспирантуру по направлению подготовки 04.06.01 Химия. Профиль «Неорганическая химия» должен показать знания основных теоретических положений неорганической химии как одной

Подробнее

Приложение к основной образовательной программе среднего общего образования, утверждённой приказом директора МБОУ СОШ 5 от

Приложение к основной образовательной программе среднего общего образования, утверждённой приказом директора МБОУ СОШ 5 от Приложение к основной образовательной программе среднего общего образования, утверждённой приказом директора МБОУ СОШ 5 от 01.06.2016 203 РАБОЧАЯ ПРОГРАММА Предмет: Химия Класс: 11 Количество часов (всего):

Подробнее

ПРОГРАММА ВСТУПИТЕЛЬНОГО ЭКЗАМЕНА ПО ХИМИИ СОДЕРЖАНИЕ ПРОГРАММЫ

ПРОГРАММА ВСТУПИТЕЛЬНОГО ЭКЗАМЕНА ПО ХИМИИ СОДЕРЖАНИЕ ПРОГРАММЫ ПРОГРАММА ВСТУПИТЕЛЬНОГО ЭКЗАМЕНА ПО ХИМИИ Поступающий в вуз должен показать знание основных теоретических положений химии как одной из важнейших естественных наук, которые лежат в основе научного понимания

Подробнее

УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ

УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ Министерство образования и науки РФ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Уральский государственный горный университет» УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЕ

Подробнее

Памятка 1. Строение атомов химических элементов

Памятка 1. Строение атомов химических элементов Разработала Омельянович Т.Г. учитель химии МСОШ 15. г. Нижневартовск, ХМАО-Югра Памятка 1. Строение атомов химических элементов 1. Атом это сложная частица, строение которой увидеть не возможно, но можно

Подробнее

Дата проведения Тема урока Основное содержание урока Эксперимент

Дата проведения Тема урока Основное содержание урока Эксперимент КАЛЕНДАРНО- ТЕМАТИТЧЕСКОЕ ПЛАНИРОВАНИЕ уроков химии в XI классе ( базовый уровень) урока Дата проведения Тема урока Основное содержание урока Эксперимент 1 17 Тема 1. Строение вещества (17 ч.) 1 4.09 Атом

Подробнее

Единый государственный экзамен по ХИМИИ. подготовлен Федеральным государственным бюджетным научным учреждением

Единый государственный экзамен по ХИМИИ. подготовлен Федеральным государственным бюджетным научным учреждением Единый государственный экзамен по ХИМИИ ификатор элементов содержания и требований к уровню подготовки выпускников образовательных организаций для проведения единого государственного экзамена по химии

Подробнее

Термины и понятия по общей и неорганической химии

Термины и понятия по общей и неорганической химии ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ СРЕДНЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ "ЛЕНИНСК-КУЗНЕЦКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ТЕХНИКУМ" Термины и понятия по общей и неорганической химии учебное пособие

Подробнее

Система накопления баллов по дисциплине. Макс Макс макс

Система накопления баллов по дисциплине. Макс Макс макс ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ КАРТА ДИСЦИПЛИНЫ «Неорганическая химия» Кафедра: химии Специальность: Химия Статус дисциплины: ОПД. Ф. Семестр: I Лекции: 96 ч Лабораторные работы: 8 ч ПРЕПОДАВАТЕЛЬ: зав. каф. химии, доцент

Подробнее

Билеты для переводного экзамена по химии в 8 классе

Билеты для переводного экзамена по химии в 8 классе Билеты для переводного экзамена по химии в 8 классе Билет 1 1. Предмет химии. Вещества. Вещества простые и сложные. Свойства веществ. 2. Кислоты. Их классификация и свойства. Билет 2 1. Превращения веществ.

Подробнее

Планируемые результаты освоения учебного предмета знать/понимать: важнейшие химические понятия основные законы химии основные теории химии

Планируемые результаты освоения учебного предмета знать/понимать: важнейшие химические понятия основные законы химии основные теории химии 1 Планируемые результаты освоения учебного предмета В результате изучения химии на базовом уровне ученик должен знать/понимать: важнейшие химические понятия: вещество, химический элемент, атом, молекула,

Подробнее

Рекомендации по использованию ЭОР портала ФЦИОР в соответствии с дидактическими единицами ГОС и темами учебника 8-го класса

Рекомендации по использованию ЭОР портала ФЦИОР в соответствии с дидактическими единицами ГОС и темами учебника 8-го класса Рекомендации по использованию ЭОР портала ФЦИОР в соответствии с дидактическими единицами ГОС и темами учебника 8-го класса Тема Методы познания веществ и химических явлений Вещество Содержание Образовательного

Подробнее

Пояснительная записка. Планируемые результаты обучения.

Пояснительная записка. Планируемые результаты обучения. 1 Пояснительная записка Настоящая программа разработана на основе Примерных программ основного общего образования по химии (базовый уровень), соответствующих федеральному компоненту государственного стандарта

Подробнее

Содержание учебного предмета

Содержание учебного предмета I. Пояснительная записка Рабочая программа учебного курса по химии для 8-9 классов разработана в соответствии с требованиями федерального компонента государственного образовательного стандарта основного

Подробнее

ПРОГРАММА вступительного испытания в аспирантуру по специальной дисциплине по направлению подготовки: Химия Профиль: неорганическаая химия

ПРОГРАММА вступительного испытания в аспирантуру по специальной дисциплине по направлению подготовки: Химия Профиль: неорганическаая химия ТАВРИЧЕСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ имени В.И.ВЕРНАДСКОГО "Утверждаю" Председатель Приемной комиссии (подпись) " " 2014 года ПРОГРАММА вступительного испытания в аспирантуру по специальной дисциплине

Подробнее

ПРОГРАММА ПО ХИМИИ Объем требований

ПРОГРАММА ПО ХИМИИ Объем требований ПРОГРАММА ПО ХИМИИ Объем требований 1. Предмет и задачи химии. Явления химические и физические. Взаимосвязь химии с другими естественными дисциплинами. 2. Основные положения атомно-молекулярного учения.

Подробнее

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ПО ХИМИИ

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ПО ХИМИИ РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ПО ХИМИИ 8 КЛАСС Пояснительная записка Рабочая программа разработана на основе Примерной программы основного общего образования по химии и Рабочей программы по химии для 8-9 классов общеобразовательных

Подробнее

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА. учебной дисциплины «Неорганическая химия» для специальности

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА. учебной дисциплины «Неорганическая химия» для специальности МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЕГАЗОВЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» ИНСТИТУТ ПРОМЫШЛЕННЫХ

Подробнее

ТЕОРИЯ СТРОЕНИЯ ВЕЩЕСТВА. ОСНОВНЫЕ ЗАКОНЫ ХИМИИ

ТЕОРИЯ СТРОЕНИЯ ВЕЩЕСТВА. ОСНОВНЫЕ ЗАКОНЫ ХИМИИ ПРОГРАММА ПО ХИМИИ ТЕОРИЯ СТРОЕНИЯ ВЕЩЕСТВА. ОСНОВНЫЕ ЗАКОНЫ ХИМИИ Теория строения вещества Атом. Молекула. Химический элемент. Вещество. Молекулярные и структурные формулы. Состав атомных ядер. Строение

Подробнее

РЕЗУЛЬТАТЫ ЕДИНОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ЭКЗАМЕНА ПО ХИМИИ

РЕЗУЛЬТАТЫ ЕДИНОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ЭКЗАМЕНА ПО ХИМИИ РЕЗУЛЬТАТЫ ЕДИНОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ЭКЗАМЕНА ПО ХИМИИ (11 июня 2009 года) Королев 2009 1 Оглавление Основные результаты экзамена по химии 2009 года 3 Структура экзаменационной работы.4 Распределение заданий

Подробнее

ЭФФЕКТИВНАЯ ПОДГОТОВКА К ОГЭ 9 КЛАСС ОГЭ

ЭФФЕКТИВНАЯ ПОДГОТОВКА К ОГЭ 9 КЛАСС ОГЭ ЭФФЕКТИВНАЯ ПОДГОТОВКА К ОГЭ 9 КЛАСС ОГЭ 2017 И. А. Соколова ХИМИЯ СБОРНИК ЗАДАНИЙ МОСКВА 2016 ГАРАНТИЯ КАЧЕСТВА А ОГЭ!** ОЛУЧИ ОГЭ! НА БАЛЛ ВЫСШИЙ ППОЛУЧИ ОЛУЧИ ВЫСШИЙ БАЛЛ НА ОГЭ! * * УДК 373:54 ББК

Подробнее

. Пояснительная записка Рабочая программа составлена на основе примерной программы основного общего образования по химии, а также программы основного

. Пояснительная записка Рабочая программа составлена на основе примерной программы основного общего образования по химии, а также программы основного . Пояснительная записка Рабочая программа составлена на основе примерной программы основного общего образования по химии, а также программы основного общего образования по химии для 8класса общеобразовательных

Подробнее

ОГЛАВЛЕНИЕ РАЗДЕЛ I. ОБЩАЯ ХИМИЯ

ОГЛАВЛЕНИЕ РАЗДЕЛ I. ОБЩАЯ ХИМИЯ ОГЛАВЛЕНИЕ От авторов Введение РАЗДЕЛ I. ОБЩАЯ ХИМИЯ Г л а в а 1. АТОМНО-МОЛЕКУЛЯРНОЕ УЧЕНИЕ. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ 7 И ЗАКОНЫ ХИМИИ 1. Основные положения атомно-молекулярного учения 7 2. Количественные характеристики

Подробнее

Пояснительная записка

Пояснительная записка Программа курса химии для 8 9 классов общеобразовательных учреждений Программа курса химии для 8-9 классов общеобразовательных учреждений, учитывающей обязательный минимум содержания образовательных программ

Подробнее

Рабочая учебная программа

Рабочая учебная программа Муниципальное автономное общеобразовательное учреждение средняя общеобразовательная школа о б щ ГВЕРЖДАЮ ШКОЛЫ Гехай Е.А. %/ Рабочая учебная программа ШМО естественно-научного цикла Шехмометьева Ирина

Подробнее

Содержание Строение атома Электронная орбиталь Модели атомов некоторых элемент

Содержание Строение атома Электронная орбиталь Модели атомов некоторых элемент Содержание Строение атома..................................... 2 Электронная орбиталь............................... 4 Модели атомов некоторых элементов................... 6 Закономерности изменения свойств

Подробнее

Тема 7. Взаимосвязь различных классов соединений. Раздел 3. Химическая реакция Тема 8. Классификация химических реакций.

Тема 7. Взаимосвязь различных классов соединений. Раздел 3. Химическая реакция Тема 8. Классификация химических реакций. СОДЕРЖАНИЕ ПРОГРАММЫ Раздел 1. Химический элемент Тема 1. Строение атомов. Периодический закон и периодическая система химических элементов Д.И. Менделеева. Современные представления о строении атомов.

Подробнее

Химия 1. Первоначальные химические понятия. Предмет химии. Тела и вещества. Основные методы познания: наблюдение, измерение, описание, эксперимент.

Химия 1. Первоначальные химические понятия. Предмет химии. Тела и вещества. Основные методы познания: наблюдение, измерение, описание, эксперимент. Химия 1. Первоначальные химические понятия. Предмет химии. Тела и вещества. Основные методы познания: наблюдение, измерение, описание, эксперимент. Физические и химические явления. Правила безопасности

Подробнее

Планируемые результаты освоения учебного предмета В результате изучения химии ученик должен знать/понимать уметь применять разъяснять объяснять

Планируемые результаты освоения учебного предмета В результате изучения химии ученик должен знать/понимать уметь применять разъяснять объяснять Данная рабочая программа составлена на основании: Федеральным законом от 29.12.2012 273-ФЗ «Об образовании в Российской Федерации»; Порядком организации и осуществления образовательной деятельности по

Подробнее

ВОПРОСЫ ДЛЯ ПОДГОТОВКИ К ЭКЗАМЕНУ ПО ОБЩЕЙ ХИМИИ ТЕРМОХИМИЯ ХИМИЧЕСКАЯ КИНЕТИКА. КАТАЛИЗ

ВОПРОСЫ ДЛЯ ПОДГОТОВКИ К ЭКЗАМЕНУ ПО ОБЩЕЙ ХИМИИ ТЕРМОХИМИЯ ХИМИЧЕСКАЯ КИНЕТИКА. КАТАЛИЗ ВОПРОСЫ ДЛЯ ПОДГОТОВКИ К ЭКЗАМЕНУ ПО ОБЩЕЙ ХИМИИ ТЕРМОХИМИЯ 1. Энергетические эффекты химических процессов. Экзо - и эндотермические реакции. Энтальпия. Знак H для экзотермических и эндотермических реакций.

Подробнее

СТРОЕНИЕ АТОМА. Лекция 1

СТРОЕНИЕ АТОМА. Лекция 1 СТРОЕНИЕ АТОМА Лекция 1 Атом сложная устойчивая микросистема элементарных частиц, состоящая из положительно заряженного ядра и электронов, движущихся в околоядерном пространстве. МОДЕЛИ СТРОЕНИЯ АТОМА

Подробнее

ХИМИЯ. Учение о периодичности. Периодический закон и периодическая система элементов Д.И. Менделеева. Растворы. Электролитическая диссоциация

ХИМИЯ. Учение о периодичности. Периодический закон и периодическая система элементов Д.И. Менделеева. Растворы. Электролитическая диссоциация ХИМИЯ Теория строения вещества Атом. Состав атомных ядер. Химический элемент. Постоянство состава вещества. Относительная атомная и относительная молекулярная масса. Закон сохранения массы, его значение

Подробнее

I. ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

I. ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА СОДЕРЖАНИЕ I. ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА II.СОДЕРЖАНИЕ ПРОГРАММЫ III. ВОПРОСЫ ДЛЯ ПОДГОТОВКИ К ВСТУПИТЕЛЬНОМУ ИСПЫТАНИЮ IV.КРИТЕРИИ ОЦЕНКИ СДАЧИ ВСТУПИТЕЛЬНОГО ИСПЫТАНИЯ V. ПЕРЕЧЕНЬ РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

Подробнее

Программы испытаний по химии

Программы испытаний по химии Программы испытаний по химии Предмет и задачи химии. Место химии среди естественных наук. Атомно-молекулярное учение. Молекулы. Атомы. Постоянство состава вещества. относительная атомная и относительная

Подробнее

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА. по предмету «Химия» для 8-9 классов

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА. по предмету «Химия» для 8-9 классов Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение города Абакана «Средняя общеобразовательная школа 4» РАБОЧАЯ ПРОГРАММА по предмету «Химия» для 8-9 классов Рабочая программа предмета «Химия» является

Подробнее

Система накопления баллов по дисциплине Лекции

Система накопления баллов по дисциплине Лекции ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ КАРТА ДИСЦИПЛИНЫ «Общая и неорганическая химия» Кафедра: химии Специальность: Биология Статус дисциплины: ЕН. Ф. Семестр: I Лекции: 4 ч Лабораторные работы: 6 ч ПРЕПОДАВАТЕЛЬ: зав. каф.

Подробнее

Планируемые результаты освоения учебного предмета «Химия» Требования к уровню подготовки выпускников В результате изучения химии ученик должен:

Планируемые результаты освоения учебного предмета «Химия» Требования к уровню подготовки выпускников В результате изучения химии ученик должен: Планируемые результаты освоения учебного предмета «Химия» Требования к уровню подготовки выпускников В результате изучения химии ученик должен: знать/понимать: - химическую символику: знаки химических

Подробнее

ОГЛАВЛЕНИЕ Введение Классы неорганических и органических соединений Периодическая система химических элементов Д. И. Менделеева

ОГЛАВЛЕНИЕ Введение Классы неорганических и органических соединений Периодическая система химических элементов Д. И. Менделеева ОГЛАВЛЕНИЕ Введение............................................... 5 Глава первая Классы неорганических и органических соединений........... 8 1.1. Классы неорганических соединений................. 8 1.1.1.

Подробнее

Билеты по химии для 8 класса. (по учебнику О.С. Габриелян) Оглавление Билет

Билеты по химии для 8 класса. (по учебнику О.С. Габриелян) Оглавление Билет Билеты по химии для 8 класса. (по учебнику О.С. Габриелян) Оглавление Билет 1... 3 Билет 2... 3 Билет 3... 3 Билет 4... 3 Билет 5... 3 Билет 6... 3 Билет 7... 3 Билет 8... 3 Билет 9... 3 Билет 10... 4

Подробнее

ОГЛАВЛЕНИЕ Предисловие ко второму изданию Предисловие Основы неорганической химии Основные понятия и законы. Основы химической номенклатуры

ОГЛАВЛЕНИЕ Предисловие ко второму изданию Предисловие Основы неорганической химии Основные понятия и законы. Основы химической номенклатуры ОГЛАВЛЕНИЕ Предисловие ко второму изданию........................... 5 Предисловие............................................ 6 Раздел I Основы неорганической химии............................. 9 Глава

Подробнее

Аннотация к рабочим программам по химии 8, 9 классы

Аннотация к рабочим программам по химии 8, 9 классы Аннотация к рабочим программам по химии 8, 9 классы Рабочая программа по химии составлена в соответствии с федеральным компонентом государственного стандарта общего образования, за основу рабочей программы

Подробнее

Н.А. Копылова ШПАРГАЛКА ПО ХИМИИ

Н.А. Копылова ШПАРГАЛКА ПО ХИМИИ Серия «Библиотека школьника» Н.А. Копылова ШПАРГАЛКА ПО ХИМИИ Издание шестое Ростов-на-Дону «Феникс» 013 УДК 375.167.1:54 ББК 4я71 КТК 444 К65 К65 Копылова Н.А. Шпаргалка по химии / Н.А. Копылова. Изд.

Подробнее

ДИСЦИПЛИНА Химия. Направление: педагогическое образование. Квалификация (степень): бакалавр

ДИСЦИПЛИНА Химия. Направление: педагогическое образование. Квалификация (степень): бакалавр ДИСЦИПЛИНА Химия Направление: педагогическое образование Квалификация (степень): бакалавр Объем трудоемкости: кредита (7 часа, из них 36 часов аудиторной нагрузки, 36 часов самостоятельной работы). 1.

Подробнее

Направление подготовки (специальность)

Направление подготовки (специальность) МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «УФИМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АВИАЦИОННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ

Подробнее

ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ 4

ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ 4 ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ 1 ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ 2 1 Дайте характеристику квантовых чисел электронов в атоме. 2 Назовите основные термодинамические свойства реакций. Что такое реакция образования химического

Подробнее

Рабочая программа факультативного курса по химии: «Решение задач по химии» 10 класс на учебный год

Рабочая программа факультативного курса по химии: «Решение задач по химии» 10 класс на учебный год Рабочая программа факультативного курса по химии: «Решение задач по химии» 0 класс на 203 204 учебный год Автор: Петухова Г. В. Учитель химии, биологии МБОУ «Чушевицкая средняя общеобразовательная школа»

Подробнее

Пояснительная записка

Пояснительная записка Пояснительная записка Рабочая программа составлена на основе: - Федерального компонента образовательного стандарта основного общего образования по химии. - Примерной программы основного общего образования

Подробнее

Систематизацию материала о химической реакции следует начать с понятия «химическая реакция», признаков и условий протекания реакций:

Систематизацию материала о химической реакции следует начать с понятия «химическая реакция», признаков и условий протекания реакций: МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ БЛОК «ХИМИЧЕСКАЯ РЕАКЦИЯ» Достаточно многочисленными и разнообразными по уровню сложности являются задания экзаменационной работы, с помощью которых проверяют усвоение элементов

Подробнее

ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЙ СТАНДАРТ ОСНОВНОГО ОБЩЕГО ОБРАЗОВАНИЯ ПО ХИМИИ

ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЙ СТАНДАРТ ОСНОВНОГО ОБЩЕГО ОБРАЗОВАНИЯ ПО ХИМИИ ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЙ СТАНДАРТ ОСНОВНОГО ОБЩЕГО ОБРАЗОВАНИЯ ПО ХИМИИ Изучение химии в основной школе направлено на достижение следующих целей: освоение важнейших знаний о химической символике, химических понятиях,

Подробнее

ПРОГРАММА вступительного испытания «Химия»

ПРОГРАММА вступительного испытания «Химия» ПРОГРАММА вступительного испытания «Химия» Программа вступительного испытания составлена в соответствии с требованиями Федерального государственного образовательного стандарта среднего (полного) общего

Подробнее

Пояснительная записка

Пояснительная записка Пояснительная записка Настоящая программа раскрывает содержание обучения химии учащихся в 8-9 классах общеобразовательных учреждений. В системе естественно-научного образования химия как учебный предмет

Подробнее

ПРОГРАММА ВСТУПИТЕЛЬНЫХ ИСПЫТАНИЙ ПО ХИМИИ для поступающих на первый курс в ГБОУ ВПО КубГМУ Минздравсоцразвития России в 2012 году

ПРОГРАММА ВСТУПИТЕЛЬНЫХ ИСПЫТАНИЙ ПО ХИМИИ для поступающих на первый курс в ГБОУ ВПО КубГМУ Минздравсоцразвития России в 2012 году Принята на заседании ученого совета ГБОУ ВПО КубГМУ Минздравсоцразвития России Протокол 1 от «27» января 2012 г. УТВЕРЖДАЮ: Ректор ГБОУ ВПО КубГМУ Минздравсоцразвития России С.Н. Алексеенко 2012 г. ПРОГРАММА

Подробнее

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение гимназия г. Гурьевска. Рабочая программа

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение гимназия г. Гурьевска. Рабочая программа Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение гимназия г. Гурьевска Рабочая программа учебного предмета химия в А классе (базовый уровень) Составила Кудрявцева О. М., учитель химии Гурьевск 206

Подробнее

Химия Пояснительная записка Примерная программа учебного предмета «Химия» на уровне основного общего образования составлена в соответствии с

Химия Пояснительная записка Примерная программа учебного предмета «Химия» на уровне основного общего образования составлена в соответствии с Химия Пояснительная записка Примерная программа учебного предмета «Химия» на уровне основного общего образования составлена в соответствии с требованиями к результатам основного общего образования, утвержденными

Подробнее

АЛМАТИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ ТЕПЛОЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ КАФЕДРА ПРОМЫШЛЕННОЙ ТЕПЛОЭНЕРГЕТИКИ

АЛМАТИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ ТЕПЛОЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ КАФЕДРА ПРОМЫШЛЕННОЙ ТЕПЛОЭНЕРГЕТИКИ АЛМАТИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ ТЕПЛОЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ КАФЕДРА ПРОМЫШЛЕННОЙ ТЕПЛОЭНЕРГЕТИКИ ПРОГРАММА КУРСА (SYLLABUS) ХИМИЯ специальности 5В071900 «Радиотехника, электроника и телекоммуникации»

Подробнее

Планетарная модель строения атома. Состав атома: ядро (протоны, нейтроны) и электроны. Изотопы. Химический элемент.

Планетарная модель строения атома. Состав атома: ядро (протоны, нейтроны) и электроны. Изотопы. Химический элемент. Муниципальное образовательное учреждение открытая (сменная) общеобразовательная школа 94 Химия 8 класс Программные вопросы 1. Предмет химии. Вещества Что изучает химия. Простые и сложные вещества. Свойства

Подробнее

Тестовые вопросы для проведения промежуточной аттестации в форме дифференцированного зачета по учебной дисциплине Химия

Тестовые вопросы для проведения промежуточной аттестации в форме дифференцированного зачета по учебной дисциплине Химия МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ КРАСНОДАРСКОГО КРАЯ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ СРЕДНЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «НОВОРОССИЙСКИЙ КОЛЛЕДЖ РАДИОЭЛЕКТРОННОГО ПРИБОРОСТРОЕНИЯ»

Подробнее

Рабочая программа и календарно- тематическое планирование «Общая химия» профильный курс 11 класс

Рабочая программа и календарно- тематическое планирование «Общая химия» профильный курс 11 класс ДЕПАРТАМЕНТ ОБРАЗОВАНИЯ ГОРОДА МОСКВЫ СЕВЕРО-ВОСТОЧНОЕ ОКРУЖНОЕ УПРАВЛЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ ГБОУ средняя общеобразовательная школа 763 СП 2 Рабочая программа и календарно- тематическое планирование «Общая химия»

Подробнее

Билет 1 Билет 2 Билет 3 Билет 4 Билет 5

Билет 1 Билет 2 Билет 3 Билет 4 Билет 5 Билет 1 1. Периодический закон и периодическая система химических элементов Д.И.Менделеева на основе представлений о строении атомов. Значение периодического закона для развития науки. 2. Предельные углеводороды,

Подробнее

1.2. Современные представления о строении атома Химическая связь и строение вещества Химическая реакция. НЕОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ

1.2. Современные представления о строении атома Химическая связь и строение вещества Химическая реакция. НЕОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ Атомно-молекулярное учение. Молекулы. Атомы. Химический элемент, простое вещество, сложное вещество. Знаки химических элементов и химические формулы. Расчет массовой доли химического элемента в веществе

Подробнее

СТАНДАРТ ОСНОВНОГО ОБЩЕГО ОБРАЗОВАНИЯ ПО ХИМИИ

СТАНДАРТ ОСНОВНОГО ОБЩЕГО ОБРАЗОВАНИЯ ПО ХИМИИ СТАНДАРТ ОСНОВНОГО ОБЩЕГО ОБРАЗОВАНИЯ ПО ХИМИИ Изучение химии на ступени основного общего образования направлено на достижение следующих целей: освоение важнейших знаний об основных понятиях и законах

Подробнее

ПРОГРАММА ПО ХИМИИ ОБЩИЕ УКАЗАНИЯ

ПРОГРАММА ПО ХИМИИ ОБЩИЕ УКАЗАНИЯ ПРОГРАММА ПО ХИМИИ ОБЩИЕ УКАЗАНИЯ На экзамене по химии поступающий в академию должен показать: 1) четкое знание основных законов химии и положений теории строения вещества, на которых базируется все современное

Подробнее

Пояснительная записка

Пояснительная записка Пояснительная записка Рабочая тетрадь рекомендована для студентов очной формы обучения, реализующих образовательную программу среднего (полного) общего образования технического профиля. Данная рабочая

Подробнее

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ХИМИИ. Тема 1. Важнейшие химические понятия и законы (3 ч)

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ХИМИИ. Тема 1. Важнейшие химические понятия и законы (3 ч) ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ХИМИИ 11 класс 70 ч/год (2 ч/нед.; 9 ч резервное время) п/п Дата Тема урока Химический эксперимент Медиа ресурсы ЭРК ЗСТ Домашнее задание Тема 1. Важнейшие химические понятия и законы

Подробнее

2 полугодие. Металлы Неметаллы , Практ.

2 полугодие. Металлы Неметаллы , Практ. Химия 11 класс Учебник: «Химия. Основы общей химии», Г.Е Рудзитис, Ф.Г. Фельдман. Москва «Просвещение» Тематическое планирование Тема урока Параграфы и задания по учебнику 1. 1 полугодие Химический элемент.

Подробнее

Планируемые результаты освоения учебного предмета В результате изучения химии ученик должен знать/понимать важнейшие химические понятия:

Планируемые результаты освоения учебного предмета В результате изучения химии ученик должен знать/понимать важнейшие химические понятия: Данная рабочая программа составлена на основании: Федеральным законом от 29.12.2012 273-ФЗ «Об образовании в Российской Федерации»; Порядком организации и осуществления образовательной деятельности по

Подробнее

Химия. Пояснительная записка

Химия. Пояснительная записка Химия Пояснительная записка Примерная программа учебного предмета «Химия» на уровне основного общего образования составлена в соответствии с требованиями к результатам основного общего образования, утвержденными

Подробнее

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА по химии, 11 класс

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА по химии, 11 класс РАБОЧАЯ ПРОГРАММА по химии, класс МБОУ "Средняя общеобразовательная школа 69" Приволжского района г. Казани Шарафиева Лилия Магсумовна, учитель высшей квалификационной категории Рассмотрено на заседании

Подробнее

Государственное бюджетное общеобразовательное учреждение лицей 179. Калининского района Санкт-Петербурга

Государственное бюджетное общеобразовательное учреждение лицей 179. Калининского района Санкт-Петербурга Государственное бюджетное общеобразовательное учреждение лицей 179 Калининского района Санкт-Петербурга Рассмотрена на заседании предметной кафедры учителей и рекомендована к рассмотрению на педагогическом

Подробнее

17. Характеристика элементов главной подгруппы V группы ПСЭ. Фосфор. Соединения фосфора: оксиды фосфора (III) и (V), фосфорные кислоты.

17. Характеристика элементов главной подгруппы V группы ПСЭ. Фосфор. Соединения фосфора: оксиды фосфора (III) и (V), фосфорные кислоты. 1 раздел 1. Периодическая система и периодический закон Д.И. Менделеева. Строение периодической системы: группы, подгруппы, периоды, ряды. Изменение свойств элементов и их соединений в пределах группы

Подробнее

Пояснительная записка: Содержание курса: Тема 1. Тема 2 Тема 3 Тема 5 Учебно-тематическое планирование.

Пояснительная записка: Содержание курса: Тема 1. Тема 2 Тема 3 Тема 5 Учебно-тематическое планирование. Пояснительная записка: Рабочая программа по химии 11 класса составлена на основе: «Программы курса химии для 8 11класса для общеобразовательных учреждений» - М.: «Дрофа» 2007 и учебника О.С. Габриелян

Подробнее

Поурочное планирование по химии, 8 класс (2часа в неделю, всего 68 часов), УМК О. С. Габриеляна. Эксперимент: Д. - демонстрационный Л.

Поурочное планирование по химии, 8 класс (2часа в неделю, всего 68 часов), УМК О. С. Габриеляна. Эксперимент: Д. - демонстрационный Л. Поурочное планирование по химии, 8 класс (2часа в неделю, всего 68 часов), УМК О. С. Габриеляна п/п Тема урока 1. Техника безопасности на уроках химии и правила поведения в кабинете 2. Практическая работа

Подробнее

Четверть 1 Предмет Химия Химические реакции

Четверть 1 Предмет Химия Химические реакции Четверть 1 Химические реакции Скорость простых гомогенных химических реакций определяют как изменение концентрации одного из реагирующи или образующихся веществ за единицу времени при неизменном объеме

Подробнее

ПРОГРАММА ПО ХИМИИ. Критерии оценки экзаменационных работ по химии

ПРОГРАММА ПО ХИМИИ. Критерии оценки экзаменационных работ по химии ПРОГРАММА ПО ХИМИИ Программа составлена на базе обязательного минимума содержания среднего (полного) общего образования и состоит из трех разделов. Первый раздел посвящен теоретическим основам химии. В

Подробнее

ТЕМАТИЧЕСКОЕ ПЛАНИРОВАНИЕ ( 8 класс )

ТЕМАТИЧЕСКОЕ ПЛАНИРОВАНИЕ ( 8 класс ) ТЕМАТИЧЕСКОЕ ПЛАНИРОВАНИЕ ( 8 класс ) п/п Тема урока Тип урока Элементы содержания Требования к уровню подготовки обучающихся (результат) Измерители Эксперимент Домашнее задание 1 2 3 4 5 6 7 ТЕМА 1. ВВЕДЕНИЕ.

Подробнее

Входные тесты по аналитической химии Вариант II. 3. Выберете атом, в котором число протонов равно числу нейтронов:

Входные тесты по аналитической химии Вариант II. 3. Выберете атом, в котором число протонов равно числу нейтронов: 1. Чему равен заряд ядра атома кислорода? 1) 2 2) +6 3) +7 4) +8 2. Что общего в атомах 1 1Н, 2 1Н, 3 1Н? 1) Массовое число 2) Число протонов 3) Число нейтронов 4) Радиоактивные свойства Входные тесты

Подробнее

Рассмотрено Согласовано Утверждаю. на заседании МО Заместитель директора по УВР Директор МАОУ гимнази 93. протокол от Н.В.Попова Г.М.

Рассмотрено Согласовано Утверждаю. на заседании МО Заместитель директора по УВР Директор МАОУ гимнази 93. протокол от Н.В.Попова Г.М. Рассмотрено Согласовано Утверждаю на заседании МО Заместитель директора по УВР Директор МАОУ гимнази 93 протокол от Н.В.Попова Г.М.Адуллина 2013 г. 2013г. Рабочая программа 10Б класс Предмет: Учебник:

Подробнее

Пояснительная записка.

Пояснительная записка. Пояснительная записка. Рабочая программа по химии (11 класс) составлена на основе федерального компонента государственного стандарта среднего (полного) общего образования, Программы для общеобразовательных

Подробнее

I. Планируемые результаты освоения учебного предмета «Химия» 8 класс Выпускник научится:

I. Планируемые результаты освоения учебного предмета «Химия» 8 класс Выпускник научится: I. Планируемые результаты освоения учебного предмета «Химия» 8 класс Выпускник научится: эксперимент; характеризовать основные методы познания: наблюдение, измерение, описывать свойства твердых, жидких,

Подробнее

Научно-образовательный материал

Научно-образовательный материал НЕКОММЕРЧЕСКАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ «АССОЦИАЦИЯ МОСКОВСКИХ ВУЗОВ» ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ МСХА

Подробнее

Соколова И. А. ГИА Химия : сборник заданий : 9 класс / И. А. Соколова. М. : Эксмо, с. (ГИА. Сборник заданий).

Соколова И. А. ГИА Химия : сборник заданий : 9 класс / И. А. Соколова. М. : Эксмо, с. (ГИА. Сборник заданий). УДК 373.167.1:54*09 ББК 24я721 С 59 С 59 Соколова И. А. ГИА 2014. Химия : сборник заданий : 9 класс / И. А. Соколова. М. : Эксмо, 2013. 144 с. (ГИА. Сборник заданий). ISBN 978-5-699-65906-7 Издание адресовано

Подробнее

ПРОГРАММА вступительного испытания по химии для иностранных граждан, поступающих на обучение по программам бакалавриата и программам специалитета

ПРОГРАММА вступительного испытания по химии для иностранных граждан, поступающих на обучение по программам бакалавриата и программам специалитета ПРОГРАММА вступительного испытания по химии для иностранных граждан, поступающих на обучение по программам бакалавриата и программам специалитета Программа предназначена для поступающих по направлениям:

Подробнее

Календарно-тематическое планирование Предмет: Химия

Календарно-тематическое планирование Предмет: Химия Календарно-тематическое планирование Предмет: Химия Класс: 8 Часов в неделю: 2 Всего часов за год: 72 I триместр. Всего недель: 10,6, всего часов: 22. урока 1 Раздел, тема урока Кол-во часов на тему Введение

Подробнее

Химия. Пояснительная записка. Цели и задачи учебного предмета «Химия» на ступени основного общего образования

Химия. Пояснительная записка. Цели и задачи учебного предмета «Химия» на ступени основного общего образования Химия Пояснительная записка Цели и задачи учебного предмета «Химия» на ступени основного общего образования В системе естественнонаучного образования химия как учебный предмет занимает важное место в познании

Подробнее

Обязательный минимум. 1, упр.2,8; 2, упр.7,9,10. С 1 сентября по 28 декабря

Обязательный минимум. 1, упр.2,8; 2, упр.7,9,10. С 1 сентября по 28 декабря Тематическое планирование по химии (экстернат) на 2016-2017 учебный год в 11 классе Учебник: О.С. ГАБРИЕЛЯН. ХИМИЯ. 11 КЛАСС. БАЗОВЫЙ УРОВЕНЬ. М., «ДРОФА», 2007-2015 гг. Полугодия Содержание учебного материала

Подробнее