ФГАОУВПО Казанский (Приволжский) федеральный университет

ФГАОУВПО
Казанский (Приволжский) федеральный университет
ЗАДАНИЯ
ПО КУРСУ ХИМИИ
для самостоятельной работы студентов заочного отделения
геоэкологического и геологического факультетов
Учебно-методическое пособие
КАЗАНЬ - 2010
Печатается по решению Редакционно-издательского совета
ФГАОУВПО
«Казанский
федеральный
(приволжский)
университет»
заседания кафедры неорганической химии КФУ
Протокол № от 6 октября 2010 г.
Составитель: доцент кафедры неорганической химии
Т.И.Бычкова
Научный редактор
проф. Н.А.Улахович
Задания по курсу химии /Сост. Т.И. Бычкова. – Казань:
Казанский университет, 2010. – 28 с.
Предназначено
для
студентов
нехимических
специальностей и составлено в соответствии с программой по
общей химии для студентов геоэкологического, геологического
факультетов (заочного отделения). Содержит контрольные
вопросы, упражнения и задачи для самостоятельной работы
студентов.
2
ОГЛАВЛЕНИЕ
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Основные понятия и законы химии. Основные классы
неорганических соединений. Окислительновосстановительные реакции…………………………………4
Строение атома………………………………………………12
Химическая связь………………………………………….....17
Растворы……………………………………………………...21
Комплексные соединения………………………………….. 27
Литература……………………………………………………31
3
1. Основные понятия и законы химии. Основные классы
неорганических соединений. Окислительновосстановительные реакции
Закон сохранения массы и энергии. Атомы, молекулы, их
массы. Моль. Основные газовые законы. Закон Авогадро.
Уравнение Менделеева-Клапейрона. Парциальные давления газов.
Определение молекулярных масс веществ в газообразном
состоянии (определение молекулярной массы по относительной
плотности одного газа по другому, по мольному объему, по
уравнению Менделеева-Клапейрона). Закон постоянства состава.
Соединения
переменного
(бертоллиды)
и
постоянного
(дальтониды) состава. Понятие о валентности и степени
окисления. Эквивалентные массы веществ. Закон эквивалентов.
Вывод химических формул. Расчеты по химическим формулам и
уравнениям. Важнейшие классы неорганических соединений:
оксиды, гидроксиды, кислоты, соли (средние, кислые, основные,
двойные, комплексные). Типы химических реакций (реакции,
протекающие без изменения и с изменением степеней окисления).
Окислительно-восстановительные реакции. Способы подбора
коэффициентов в уравнениях окислительно-восстановительных
реакций.
1.1. Определите молекулярную массу и формулу соединения,
содержащего 30.13% азота и 69.87% кислорода (по массе).
Плотность по гелию равна 23.
1.2. После удаления кристаллизационной воды из 2.56 г хлорида
кальция масса сухого остатка оказалась равной 1.30 г. Какова
формула кристаллогидрата?
1.3. При нормальных условиях масса 250 см3 газа равна 0.903 г.
Определите плотность газа по воздуху и его молярную массу.
1.4. 0.636 г меди прореагировало с 3.24 г нитрата ртути,
содержащего 61.7% ртути (по массе). Вычислите эквивалентную
массу ртути (Мэк), если Мэк (Сu) = 31.8 г/моль.
1.5. При сжигании органического соединения, состоящего из
углерода, водорода и серы получено 0.66 г СО2, 0.40 г воды и 0.48
г SO2. Выведите формулу этого вещества.
4
1.6. 0.023 кг металла прореагировало с раствором щелочи.
Выделилось 32.3 см3, собранного под водой при 19.5°С и 101.7
кПа. Давление паров воды при этих условиях равно 2.3 кПа.
Определите эквивалентную массу и атомную массу металла, если
он трехвалентен.
1.7. Выведите формулу оксида марганца, зная, что 5.6 г его
оксида содержат 3.5 г металла.
1.8. Вычислите молярную массу газообразного вещества, если
известно, что оно при 27°С и 101.3 кПа занимает объем 480 см3 и
весит 0.6 г.
1.9. Сколько литров хлора при 27°С и 100 кПа получится при
взаимодействии
20
г
хлороводородной
кислоты
с
соответствующим количеством КMnO4?
1.10. Установите формулу кристаллогидрата, содержащего 26%
меди, 13% серы, 25% кислорода и 36% воды (по массе).
1.11. При разложении хлората калия выделилось 0.37 г
кислорода, который при 25°С и 99.8 кПа занимает объем 30 см3.
Кислород собрали над водой. Давление паров воды при этих
условиях равно 3.2 кПа. Вычислите молекулярную массу
кислорода.
1.12. Определите эквивалентную массу (Мэк) серебра, если
известно, что при нагревании его оксида до полного разложения
масса оксида уменьшилась на 6.9%.
1.13. Некоторое соединение содержит 36.34% кислорода, 8.16%
водорода (по массе), остальное – углерод. Плотность по воздуху
составляет 3.04. Определите формулу вещества.
1.14. Определите молярную массу газа, 1.56 г которого при 17°С
и 103.7 кПа занимают объем 624 см3.
1.15. 2 г магния вытесняют 0.164 г водорода, 17.7 г серебра и 10.5
г меди из соединений этих элементов. Определите эквивалентную
массу (Мэк) серебра и меди.
1.16. Установите формулу вещества, содержащего 1.59%
водорода, 22.22% азота и 76.19% кислорода (по массе).
1.17. Плотность жидкого хлора 1.5 г/см3. Сколько газообразного
хлора (н.у.) получится из 80 см3 жидкого хлора?
5
1.18. Определите: а) атомную массу элемента, если его
эквивалентная масса (Мэк) = 3, а валентность – 4; б) валентность
элемента, если его атомная масса равна 207, а Мэк = 51.8. О каких
элементах идет речь в пп. а) и б)?
1.19. При сжигании 2.15 г углеводорода образовалось 6.6 г
углекислого газа. Плотность пара углеводорода по гелию равна
21.5. Установите формулу углеводорода.
1.20. Вещество в парообразном состоянии занимает объем 0.355
л при 293 К и 102.4 кПа и весит 1.11 г. Определите молярную
массу вещества и плотность его пара по отношению к азоту.
1.21. Чему равен эквивалент серы в соединении, содержащим
50% серы и 50% кислорода (по массе).
1.22. При сжигании 5.32 г некоторого соединения получилось
3.08 г оксида углерода(IV) и 8.96 г оксида серы(IV). Найти
формулу соединения.
1.23. Из скольких атомов состоят молекулы паров серы при
температуре 700 К, если плотность их по криптону равна 3.05?
1.24. Найдите формулу соли, имеющей состав: азот – 35%,
водород – 5%, кислород – 60% (по массе).
1.25. Определите молекулярную массу вещества, если известно,
что 8.744 г его занимают объем 11.2 л при давлении 60.8 кПа и 300
К.
1.26. При взаимодействии 6.08 г металла с кислотой выделилось
5.6 л водорода (н.у.). Вычислите эквивалентную массу (Мэк) и
точную атомную массу, если удельная теплоемкость металла равна
1.04 Дж/г•К.
1.27. Некоторое соединение содержит 53.85% азота (по массе),
остальное – углерод. Плотность по хлору составляет 0.73. Найти
формулу соединения.
1.28. При взаимодействии 0.0749 г металлической пластинки с
избытком раствора хлороводородной кислоты выделилось 28.5 см3
водорода (t=22˚C, P=99 кПа). Водород собран над водой, давление
пара которой 2.6 кПа. Определите эквивалентную массу (Мэк) и
атомную массу металла, зная, что его валентность равна 2.
6
1.29. Углеводород содержит 92.26% углерода (по массе). 0.39 г
вещества заняли при 27˚С и 101 3 кПа объем, равный 0.123 л.
Найдите формулу углеводорода.
1.30. Определите молекулярную массу газообразного вещества
тремя различными способами, если известно, что 1 л его при н.у.
весит 0.76 г. Масса 1 л водорода и воздуха при этих же условиях
равна 0.089 г и 1.295 г соответственно.
1.31. Оксид углерода (IV) находится в сосуде, объем которого
равен 20 л, при температуре 22˚С и давлении 500 кПа. Определите
массу оксида углерода (IV).
1.32. Некоторый элемент проявляет в оксиде степень окисления
+4. Массовая доля этого элемента в оксиде составляет 71.17%.
Какой это элемент?
1.33. Некоторая кислота содержит водород (массовая доля 2.2%),
иод (55.7%) и кислород (42.1%). Определить простейшую формулу
этой кислоты.
1.34. В оксиде молибдена отношение массы молибдена к массе
атомного кислорода равно 2. Определите простейшую формулу
оксида.
1.35. Определите объем, который займет при н.у. газовая смесь,
содержащая водород массой 1.4 г и азот массой 5.6 г.
1.36. Молекула некоторого вещества имеет массу,равную1.2•10 -25
кг. Определить молекулярную массу вещества.
1.37. Химическое соединение состоит из меди, серы, кислорода и
воды. Массовые доли, составляющих это соединение
соответственно равны (%): 25.48, 12.82, 25.64, 36.06. Найти
простейшую формулу соединения.
1.38. Определите формулу вещества, состоящего из углерода,
водорода и кислорода, зная, что при сжигании 0.145 г его получено
0.33 г СО2 и 0.135 г Н2О. Относительная плотность пара этого
вещества по водороду равна 29.
1.39. Определите формулу кристаллогидрата хлорида бария,
зная, что 36.6 г соли при прокаливании теряют в массе 5.4 г.
1.40. Определите молекулярную формулу вещества, если
относительная плотность паров этого вещества по водороду равна
7
67.5, а массовые доли элементов (%) в веществе следующие: серы
– 23.7, кислорода – 23.7, хлора – 52.
1.41. Определите молярную массу двухвалентного металла, если
14.2 г оксида этого металла образуют 30.2 г сульфата металла.
1.42. Масса 0.327 л газа при 13˚С и давлении 1.04•105 Па равна
0.828 г. Вычислите молекулярную массу газа.
1.43. Объем паров 0.2 г вещества при 17˚С и давлении 10174.7 Па
равен 48•10-6 м3. Рассчитайте молекулярную массу вещества и
массу молекулы этого вещества.
1.44. Какой объем оксида азота (II) образуется при
взаимодействии 0.5•1021 молекул азота с кислородом?
1.45. При соединении 10-3 кг фосфора с кислородом было
получено 2.29•10-3 кг оксида фосфора. Определите формулу
оксида фосфора.
1.46. При нагревании 1.225 г некоторого вещества выделилось
0.336 г хлорида калия. Определите формулу этого вещества.
1.47. Где содержится больше молекул: в 10-3 м3 хлора при 23˚С и
давлении 98500 Па или в 10-3 м3 оксида углерода при 55˚С и
давлении 10600 Па?
1.48. Вычислите эквивалентную массу металла, если в его
хлориде массовая доля хлора 79.78%. Эквивалентная масса хлора
35.45 г/моль.
1.49. Вещество содержит углерод, водород и бром. При полном
сгорании 0.752 г этого вещества было получено 0.352 г СО2 и 0.144
г Н2О. После превращения всего брома в бромид серебра было
получено 1.504 г AgBr. Молекулярная масса вещества равна 188.
Определите формулу этого вещества.
1.50. Сравните число молекул, содержащееся в 4 кг Н2SO4 с
числом молекул, содержащимся в 4 кг НNO3. В каком случае и во
сколько раз число молекул больше?
1.51. При прокаливании 4.42 г основного карбоната меди(II)
образовалось 3.18 г СuO, 0.88 г CO2 и 0.36 г Н2О. Определите
формулу соли.
1.52. В
полученном
из
раствора
карбоната
натрия
кристаллогидрате содержится 19.8% натрия (по массе). Какова
формула полученного кристаллогидрата?
8
1.53. Неизвестное
вещество
массой
1.215
г,
будучи
переведенным в газообразное состояние при температуре 300 К и
давлении 99 кПа, занимает объем 0.375 л. Определите его
молярную массу.
1.54. Определите молекулярную массу газа, его плотность по
водороду и по воздуху, если известно, что 0.5 л этого газа (н.у.)
имеют массу 0.625 г.
1.55. При полном сгорании 2.66 г некоторого вещества
получилось 1.54 г СО2 и 4.48 г SО2. Определите простейшую
формулу вещества.
1.56. Массовые доли оксидов натрия, кальция и кремния в
оконном стекле составляют соответственно 13.0, 11.7 и 75.3%.
Каким молярным отношением этих оксидов выражается состав
стекла?
1.57. При сгорании 5.2 г органического вещества образовалось
13.2 г углекислого газа, 1.4 г азота и 1.8 г воды. Сколько всего
атомов содержит молекула этого соединения, если известно, что
его молярная масса меньше 120 г/моль?
1.58. Масса 10-4 м3 газа (н.у.) равна 1.175•10-4 кг. Вычислите
молекулярную массу газа и массу десяти молекул газа.
1.59. Органическое соединение содержит 48.6% углерода, 8.1%
водорода (по массе) и кислород. Определите формулу этого
соединения, если известно, что его молярная масса меньше 120
г/моль и рассчитайте массу одной его молекулы.
1.60. Определите относительную молекулярную массу простого
вещества, одна молекула которого весит 6.64•10-23 г. Приведите
его формулу.
1.61. Органическое соединение содержит 36.4 % углерода, 6.1%
водорода (по массе) и фтор. Сколько всего атомов содержит
молекула этого соединения, если известно, что его молярная масса
меньше 110 г/моль?
1.62. Кристаллогидрат некоторой соли содержит 18.6% натрия,
25.8% серы, 19.4% кислорода, 36.2% воды (по массе). Определите
формулу кристаллогидрата.
1.63. При нормальных условиях масса 250 см3 газа равна 0.903 г.
Определите плотность газа по воздуху и его молярную массу.
9
1.64. 0.636 г меди прореагировало с 3.24 г нитрата ртути,
содержащего 61.7% ртути (по массе). Вычислите эквивалентную
массу ртути (Мэк), если Мэк (Сu) = 31.8 г/моль.
1.65. Определите молекулярную массу и формулу соединения,
содержащего 30.13% азота и 69.87% кислорода (по массе).
Плотность по гелию равна 23.
1.66. Некоторое соединение содержит 36.34% кислорода, 8.16%
водорода (по массе), остальное – углерод. Плотность по воздуху
составляет 3.04. Определите формулу вещества.
1.67. Напишите формулы всех теоретически возможных солей
нижеуказанных кислоты и основания, назовите их, изобразите
графические формулы кислых и основной солей, напишите
уравнения реакций перехода средней соли в основную, основную в
кислую:
1.67.1. Н2SeО3 (cеленистая кислота) и Рb(ОН)2
1.67.2. Н3АsO3 и Sr(ОН)2
1.67.3. Н4Р2О7 (пирофосфорная кислота) и Ва(ОН)2
1.67.4. Н2SeО3 (cеленистая кислота) и Fe(ОН)3
1.67.5. Н3РО4 и Sr(ОН)2
1.67.6. Н2СО3 и Ba(ОН)2
1.67.7. Н3ВО3 и Сr(OH)3
1.67.8. Н3ВO3 и Си(ОН)2
1.67.9. Н3АsO4 и Ca(ОН)2
1.67.10. Н3SbO3 и Be(ОН)2
1.67.11. Н3ВО3 и Со(ОН)3
1.67.12. Н3AsО4 и Fe(ОН)2
1.67.13. Н2ТеО3 (теллуристая кислота) и Вi(ОН)3
1.67.14. Н4Р2О7 (пирофосфорная кислота) и Al(ОН)3
1.67.15. Н2SeО4 и Ga(ОН)3
1.68. Чему равна эквивалентная масса ортофосфорной кислоты в
реакции: Н3РО4 + Са(ОН)2 ═ СаНРО4 + 2Н2О ?
1.69. Вычислите эквивалент массу основной соли Fe(OH)2Cl в
реакции: Fe(OH)2Cl + HCl = Fe(OH)Cl2 + H2O.
1.70. Чему равна эквивалентная масса ортофосфорной кислоты в
реакции: Н3РО4 + 2 NаОН ═ Nа2НРО4 + 2Н2О ?
10
1.71. Чему равна эквивалентная масса ортофосфорной кислоты в
реакции: Н3РО4 + 3 NаОН ═ Nа3РО4 + 3Н2О ?
1.72. Чему равна эквивалентная масса серной кислоты в реакции:
Н2SО4 + NаОН ═ NаHSО4 + Н2О ?
1.73. Чему равна эквивалентная масса соли КНSO4 в реакциях: а)
КНSO4 + BaCl2 = BaSO4 + KCl + HCl; б) КНSO4 + КОН = K2SO4 +
H2O?
1.74. Привести примеры образования соли: а) из двух простых
веществ; б) из двух сложных веществ; в) из простого и сложного
вещества. Напишите формулу гидроксисульфата меди и уравнения
двух реакций, в которые может вступать это соединение.
1.75. Приведите примеры реакций разложения, в ходе которых
образуются: а) два сложных вещества; б) два простых вещества; в)
простое и сложное вещество. Приведите уравнения реакций, с
помощью которых можно получить нитрат железа (III). Укажите
условия протекания этих реакций.
1.76. Приведите уравнения реакций одной и той же средней соли:
а) с кислотой, б) с основанием. Приведите уравнения реакций,
характеризующих свойства солей. Изобразите графические
формулы кислой, средней и основной солей (любых).
1.77. Приведите примеры образования солей из двух
газообразных веществ, из двух твердых веществ, из твердого и
газообразного. Напишите формулу гидросульфата калия и
уравнения реакций, в которые может вступать это соединение.
1.78. Приведите примеры реакций образования основания: а) из
двух сложных веществ; б) из простого и сложного вещества.
Приведите уравнения реакций, характеризующих свойства
оснований.
1.79. Напишите уравнения реакций: а) между оксидом элемента
II группы и оксидом элемента 3 периода; б) между оксидом
элемента IV группы и оксидом элемента 4 периода. Приведите
уравнения реакций, характеризующих свойства кислотных
оксидов.
1.80. Напишите уравнения реакций: а) между оксидом элемента
IV группы и оксидом элемента 4 периода; б) между оксидом
11
элемента II группы и оксидом элемента 3 периода. Приведите
уравнения реакций, характеризующих свойства основных оксидов.
1.81. Напишите уравнения реакций: а) между оксидом элемента
III группы и оксидом элемента 3 периода; б) между оксидом
элемента II группы и оксидом элемента 1 периода. Напишите
формулу гидроксисульфата алюминия и уравнения реакций, в
которые может вступать это соединение.
1.82. Составьте подробный электронный баланс, подберите
коэффициенты в уравнении, дописав при этом формулы других,
участвующих в реакции веществ. Определите эквивалентную
массу (Мэк) окислителя и восстановителя. Укажите тип
окислительно-восстановительной реакции:
1.82.1. Sb2S5 + KСlO3 → H3SbO4 + KCl + H2SO4
1.82.2. Sb2S5 + НNO3 → HSbO3 + H2SO4 + NO
1.82.3. К2Cr2O7 + HCl → CrCl3 + Cl2
1.82.4. CH2O + KMnO4 + H2SO4 → HCOOH + MnSO4
1.82.5. FeCrO4 + Na2CO3 + O2 → Na2CrO4 + CO2 + Fe2O3
1.82.6. MnSO4 + KMnO4 → MnO2 + K2SO4
1.82.7. K2Cr2O7 + Al + H2SO4 → Al2(SO4)3 + Cr2(SO4)3
1.82.8. Fe2O3 + KNO3 + KOH → K2FeO4 + KNO2
1.82.9. Cr2O3 + Br2 + NaOH → K2CrO4 + NaBr
1.82.10. C6H12O6 + KMnO4 + H2SO4 → CO2 + MnSO4
1.82.11. NaJ + NaJO3 + H2SO4 → J2 + Na2SO4
1.82.12. Cu2S + HNO3(конц.) → Сu(NO3)2 + NO2 + H2SO4
1.82.13. K2S2O8 + MnSO4 + KOH → KMnO4 + K2SO4
1.82.14. Mn(NO3)2 + NaBiO3 + HNO3 → HMnO4 + BiONO3
1.82.15. Ca(ClO)2 + Na2S + H2O → CaCl2 + S
1.82.16. CrСl3 + H2O2 + KOH → K2CrO4 + KCl
1.82.17. Au + HNO3 (конц.) + HCl → H[AuCl4] + NO
1.82.18. HgS + HNO3 + HCl → S + NO
1.82.19. Na2S2O3 + SeO2 → Se + Na2S4O6 + NaOH
1.82.20. KMnO4 + NaNO2 + HCl → NaNO3 + MnCl2
1.82.21. С12H22O11 + K2Cr2O7 + H2SO4 → CO2 + Cr2(SO4)3
1.82.22. Sb2S5 + KClO3 → H3SbO4 + KCl + H2SO4
1.82.23. KMnO4 + H2SO4 + H2O2 → MnSO4+ O2
12
2. Строение атома
Явления, свидетельствующие о сложности строения атома.
Планетарная (ядерная) модель атома. Теория Резерфорда,
Недостатки теории Резерфорда. Постулаты Бора. Спектр атома
водорода. Волновой характер движения электрона. Квантовые
числа, электронные орбитали. Запрет Паули. Правило Хунда.
Эффекты проникновения и экранирования электронов. Количество
электронов на уровнях и подуровнях, последовательность
заполнения их электронами. Правила Клечковского. Провалы
электронов. Периодический закон Менделеева и периодическая
система химических элементов. Положение в периодической
системе s-, p-, d-, f-элементов. Размеры атомов. Эффективные
атомные радиусы, энергия ионизации, сродство к электрону,
изменение их в периодах и группах элементов. Вторичная
периодичность.
2.1. Назовите квантовые числа, характеризующие состояние
электрона в атоме. Каков их физический смысл?
2.2. Составьте электронные конфигурации ионов Ti3+, Mn2+,
Cu2+, Ga3+. Определите число неспаренных электронов.
2.3. Напишите электронные конфигурации основных и
валентных состояний атомов бериллия, бора, углерода и азота, в
которых эти атомы могут образовывать максимальное число
связей.
2.4. Атомам каких элементов и каким состояниям этих
элементов отвечают следующие электронные формулы: 1s22s2 и
1s22s12p1; 1s22s22p1 и 1s22s12p2?
2.5. “Провалы” электронов в Периодической системе. Чем они
вызваны?
2.6. Каким ионам могут соответствовать электронные
конфигурации: а) элемента Ne и б) иона К+?
2.7. Для каких элементов, имеющих электронные конфигурации
внешнего слоя атома 3s2 3p2, 4s2 4p3 , 5s2 5p4, 6s2 6p5 , характерна
переменная четная и нечетная валентности?
13
2.8. Предложите формулы двух соединений, в состав которых
входят только ионы с электронной конфигурацией 1s2 2s2 2p6 3s2
3p6 4s2 4p6.
2.9. Предложите формулы двух соединений, в состав которых
входят только ионы с электронной кофигурацией 1s2 2s2 2p6 3s2
3p6.
2.10. Почему в группы лантаноидов и актиноидов входят по 14
элементов?
2.11. Определите по правилу Клечковского последовательность
заполнения электронных орбиталей, характеризующихся суммой
n+l: а)5; б)6; в) 7.
2.12. Поясните: какие значения валентности могут проявлять в
своих соединениях следующие элементы F, Br, O, Se? Дайте
обоснование.
2.13. Поясните: как изменяются атомные радиусы элементов по
периоду и группе? Монотонно ли они изменяются по периоду?
2.14. Атомы каких элементов имеют следующее строение
наружного и предпоследнего электронных слоев: а) 2s22p63s23p1; б)
3s23p63d34s2; в) 3s23p63d104s24p5; г) 4s24p64d105s1; д) 4s24p64d105s0?
2.15. Напишите значения квантовых чисел ml (магнитного) и ms
(спинового) для тех 14 электронов, у которых главное (n) и
орбитальное (l) квантовые числа соответственно равны 4 и 3.
2.16. Сколько электронов и протонов содержат молекула СО2 и
ион [Ag(NH3)2]+?
2.17. Формула
высшей
кислородсодержащей
кислоты,
образованной
некоторым
элементом
–
НЭО3.
Какую
конфигурацию валентных электронов может иметь этот элемент в
основном состоянии?
2.18. Формула высшего оксида некоторого элемента – Э2О5.
Какую конфигурацию валентных электронов может иметь этот
элемент в основном состоянии?
2.19. Чем определяется и каково число квантовых ячеек
(орбиталей) на каждом из подуровней?
2.20. Максимальная емкость электронных слоев. Содержание
понятия и численные значения.
14
2.21. Электронная конфигурация атома неона совпадает с
электронными конфигурациями ионов нескольких элементов.
Приведите четыре таких иона. Ответ мотивируйте.
2.22. Электронная конфигурация атома аргона совпадает с
электронными конфигурациями ионов нескольких элементов.
Приведите четыре таких иона. Ответ мотивируйте.
2.23. Расположите по мере возрастания потенциалов ионизации
следующие атомы: 1) 1s2, 2) 1s22s22p2, 3) 1s22s22p5, 4) 1s22s22p6, 5)
1s22s22p63s1.
2.24. Сколько
неспаренных
электронов
содержат
невозбужденные атомы Mg, Cl, Sb, Ag?
2.25. Атом какого элемента в соответствии с его положением в
Периодической системе имеет большую первую энергию
ионизации: В или Тl; Na или Cl; Cs или F; Cl или J?
2.26. Поясните: как объяснить характер изменения сродства к
электрону у атомов галогенов: 3.62 (F), 3.82 (Cl), 3.54 (Br), 3.24 эВ
(J).
2.27. Расположите в порядке увеличения сродства к электрону
атомы с конфигурациями ns2, ns2 p5, ns1. Поясните.
2.28. Запишите электронную конфигурацию атомов, пользуясь
электронными формулами, для элементов с порядковыми
номерами 12, 20, 23, 38, 48. Укажите количество неспаренных
электронов на d- подуровне.
2.29. Энергетическое состояние внешнего электрона атома
описывается следующими значениями квантовых чисел: n=3, l=0,
ml=0. Атомы каких элементов имеют такой электрон? Составить
электронные формулы атомов этих элементов.
2.30. Сколько свободных f-орбиталей содержится в атомах
элементов с порядковыми номерами 59, 60, 90, 93? Пользуясь
правилом Гунда, распределите электроны по орбиталям для
атомов этих элементов.
2.31. Могут ли считаться валентными электроны второй и
третьей снаружи электронных оболочек атома? Поясните.
2.32. Определите максимальную валентность азота и фосфора в
их соединениях.
15
2.33. Поясните: какие из перечисленных факторов влияют на
величину сродства атома к электрону: радиус атома; заряд ядра
атома; эффективный заряд ядра атома; порядковый номер
элемента; электронная конфигурация внешнего слоя атома,
атомная масса элемента?
2.34. Сколько
неспаренных
электронов
содержат
невозбужденные атомы Cа, V, Tb, Pt?
2.35. Поясните: как изменяется склонность к проявлению
максимальной валентности у р- и d- элементов в пределах группы?
2.36. Поясните: чем обусловлена близость значений потенциалов
ионизации атомов железа, кобальта и никеля, имеющих разную
электронную конфигурацию?
2.37. Среди приведенных ниже электронных конфигураций
указать невозможные и объяснить причину невозможности их
реализации: а) 1р3; б) 3р6; в) 3s2; г) 2s2; д) 2d5; е) 5d5; ж) 3f12; з) 2р4;
и) 3р7.
2.38. Поясните: почему для бора, азота и скандия, имеющих
разные электронные конфигурации атомов, наиболее характерна
одинаковая валентность (3).
2.39. Поясните: в чем состоит различие в электронных
конфигурациях атомов элементов главных и побочных подгрупп
периодической системы? Приведите примеры.
2.40. У какого элемента начинает заполняться подуровень 4f? У
какого элемента завершается заполнение этого подуровня?
2.41. Укажите особенности электронных конфигураций атомов
меди и хрома. Сколько 4s – электронов содержат невозбужденные
атомы этих элементов?
2.42. Поясните: почему при одинаковой конфигурации внешнего
электронного слоя атомов азота и фосфора, кислорода и серы,
фтора и хлора элементы этих пар различаются между собой по
валентности.
2.43. Сколько значений магнитного квантового числа возможно
для электронов энергетического подуровня, орбитальное
квантовое число которого l = 1? l = 4?
16
2.44. Составьте электронную конфигурацию ионов Fe2+, Fe3+.
Чем можно объяснить особую устойчивость электронной
конфигурации иона Fe3+?
2.45. Сформулируйте правило Гунда, используемое при
построении электронных конфигураций атомов. Приведите пример
использования этого принципа.
2.46. Напишите электронные формулы ионов: Sn2+, Sn4+, Mn2+,
Cu2+, Cr3+, S2-.
2.47. Атом какого элемента в соответствии с его положением в
Периодической системе имеет большую первую энергию
ионизации: Li или Cs; Li или F; Cs или F; F или J?
3. Химическая связь
Метод валентных связей. Механизм образования
ковалентной связи. Донорно-акцепторная (координационная)
связь.
Свойства
ковалентной
связи:
насыщаемость,
направленность (сигма-, пи-связи), полярность, поляризуемость.
Полярные и неполярные молекулы. Гибридизация атомных
орбиталей, форма молекул. Ионная связь. Свойства ионной связи.
Водородная связь. Металлическая связь. Свойства твердых
веществ с атомной, молекулярной, ионной, металлической
кристаллическими решетками. Понятие о методе молекулярных
орбиталей.
3.1. Как можно объяснить, что многие твердые органические
вещества имеют запах, а неорганические чаще всего запаха не
имеют?
3.2. Приведите примеры неполярных молекул, имеющие
ковалентные полярные связи.
3.3. Предскажите тип гибридизации орбиталей центрального
атома и геометрическую форму следующих частиц: CH4, C2H6,
C2H4 , C2H2.
3.4. Как влияет характер межмолекулярного взаимодействия на
физические свойства вещества?
3.5. Поясните характер изменения полярности связи в ряду HF –
HCl – HBr.
17
3.6. Сравните способы образования ковалентных связей в
молекулах СН4, NH3 и в ионе NH4+. Могут ли существовать ионы
СН5+ и NH52+?
3.7. Как и почему изменяется агрегатное состояние простых
веществ при комнатной температуре в ряду фтор – иод? Какое
агрегатное состояние должен иметь в этих условиях астат?
3.8. Предскажите тип гибридизации орбиталей центрального
атома и геометрическую форму следующих молекул: SiH4 , SiF4 .
Полярны ли эти молекулы?
3.9. Поясните: в чем заключается сущность донорноакцепторного механизма образования химической связи?
Приведите не менее трех примеров соединений, связь в которых
образована по этому механизму.
3.10. Поясните изменение величины валентного угла у сходных
соединений PF3 (104˚), PCl3 (101˚), PJ3 (98˚).
3.11. В молекулах каких из веществ, F2, Cl2, BCl3, CO2, CF4, SiH4,
N2, N2O3, SO3, образуются только σ – связи?
3.12. В чем сущность концепции гибридизации атомных
орбиталей? Какова форма и взаимная ориентация гибридных
орбиталей при sp-, sp2-, sp3- гибридизации?
3.13. Поясните: как можно на основании величин температур
плавления веществ судить, какие из неорганических веществ
имеют молекулярную решетку? Рассмотреть на примере:
Ne CH4
HJ
H2О
P4
PdCl2
SiO2
Si
NaCl
Tпл., К 24
89
222.3
273
317
1200
~2000
1700
801
3.14. Какова природа сил Ван-дер-Ваальса? Какой вид
взаимодействия между частицами приводит к переходу в
конденсированное состояние Ne, N2, HI, Cl2, BF3, H2O?
3.15. Дайте характеристику водородной связи. В каких случаях
возможно ее образование? Приведите примеры.
3.16. Какие из приведенных пар частиц не способны к
образованию между собой связи по донорно-акцепторному
механизму: 1) ВеF2 и Fˉ; 2) NH3 и H+; 3) BH3 и Нˉ; 4) BH3 и Н+; 5)
BF3 и Fˉ; 6) BH3 и NH3 ?
18
3.17. Предскажите тип гибридизации орбиталей центрального
атома и геометрическую форму следующих частиц: SeO3 , SeO42- ,
ClO2.
3.18. Предскажите тип гибридизации орбиталей центрального
атома и геометрическую форму следующих частиц: SnO2 , BO33- ,
SbF52-.
3.19. Поясните повышение температуры кипения в ряду сходных
соединений: BF3 (172 K), BCl3 (286 K), BBr3 (364), BJ3 (483 K).
3.20. Дипольный момент молекулы СS2 равен нулю. Каким
типом гибридизации атомных орбиталей углерода описывается
образование этой молекулы?
3.21. Поясните: почему молекулы CO2, CS2, CF4, CCl4, CH4, SF6
неполярны?
3.22. Как изменяется прочность связи в ряду: НF – HCl – HBr –
HJ ? Укажите причины этих изменений.
3.23. Как сказывается степень заполнения электронами
валентной зоны на способности атомов образовывать
металлическую связь?
3.24. В молекулах SO2 и SO3 атом серы находится в состоянии
sp2-гибридизации. Полярны ли эти молекулы? Какова их
пространственная структура?
3.25. Укажите тип химической связи в молекулах Н2, Cl2, N2,
HBr. Приведите схему перекрывания электронных облаков.
3.26. С позиций теории молекулярных орбиталей объясните
неустойчивость молекул Ве2 и устойчивость В2, С2 ?
3.27. Предскажите тип гибридизации орбиталей центрального
атома и геометрическую форму следующих молекул: ВF3 , ZnCL2 ,
NH3.
3.28. При взаимодействии SiF4 c HF образуется сильная кислота
H2SiF6, диссоциирующая на ионы Н+ SiF62-. Может ли подобным
образом протекать реакция между СF4 и HF? Укажите тип
гибридизации атомных орбиталей кремния в ионе SiF62-.
3.29. Приведите примеры неполярных молекул, имеющие
ковалентные полярные связи.
3.30. Расположите в порядке возрастания степени ионности связи
В-Сl, Na-Cl, Ca-Cl, Be-Cl.
19
3.31. Какие гибридные облака атома углерода участвуют в
образовании химической связи в молекулах ССl4, CO2, COCl2?
3.32. Чем объяснить устойчивость мономерных молекул N2, O2,
CO, CO2 (образованы атомами элементов II периода) и склонность
к полимеризации молекул Р2, S2, SiO, SiO2 (образованы атомами
элементов III периода или атомами кислорода и элементов III
периода)?
3.33. В каком из приведенных соединений: LiF, BeF2, BF3, CF4 связь Э-F будет больше всего приближаться к ковалентной?
Поясните.
3.34. Расположите электроны на молекулярных орбиталях в
молекуле О2. Изобразите схему образования молекулярных
орбиталей в этой молекуле.
3.35. Расположите приведенные соединения и ионы в ряд по мере
увеличения степени ионности химической связи, используя
значения
эффективного
заряда
химически
связанного
центрального атома:
СuCl2
Zэфф +1.1
CuBr2
ZnBr2
Fe(CO)5
CrO42-
+1.0
+0.5
+0.4
+0.2
[Cr(NH3)4]3+
+1.2
[Fe(CN)6]3-
+1.0
3.36. С позиций теории молекулярных орбиталей объясните
возможность существования частиц: HeH, H2-, B2-.
Поясните разную энергию водородных связей, образуемых
молекулами разных веществ. Сравните связь:
F−H … F−
О–Н…O−
N−H…N−
O−H…N−
E, кДж/моль
25-33
12-30
12-20
16-30
3.37. Характеристики химической связи (длина, валентный угол,
энергия).
3.38. Ионная связь. Условия возникновения и свойства.
3.39. Ионность связи и электроотрицательность.
3.40. Почему отрыв одного электрона от молекулы F2 усиливает
связь между атомами, а отрыв электрона от молекулы N2 –
ослабляет (метод МО)?
3.41. Назовите главные характеристики атомов элементов,
склонных к образованию металлической связи.
3.42. Межмолекулярные взаимодействия: специфические и
неспецифические.
20
3.43. Условия осуществления гибридизации. Примеры различных
типов гибридизации. Пространственное расположение молекул с
различным типом гибридизации.
3.44. Основные положения метода молекулярных орбиталей (МО).
Связывающие, разрыхляющие, несвязывающие орбитали.
3.45. Почему существует молекулярный ион Не2+ и не существует
молекула Не2?
4. Растворы
Классификация растворов (жидкие, газообразные, твердые).
Способы выражения содержания растворенного вещества в
растворе: массовая доля, мольная доля, моляльность, молярная
концентрация,
нормальная
(эквивалентная)
концентрация.
Растворы идеальные и реальные. Растворимость газов, жидкостей
и твердых веществ, ее зависимость от температуры и давления.
Энтальпия растворения. Гидратация (сольватация). Осмос,
осмотическое давление, закон Вант-Гоффа. Изотонические, гипери гипотонические растворы. Давление пара растворителя над
раствором, температуры кипения и замерзания растворов, законы
Рауля. Изотонический коэффициент.
Теория электролитической диссоциации Аррениуса.
Гидратация
ионов.
Ступенчатая
диссоциация.
Степень
диссоциации, ее связь с изотоническим коэффициентом. Сильные
и слабые электролиты. Слабые электролиты, константа
диссоциации, закон разбавления Оствальда. Сильные электролиты,
теория Дебая-Хюккеля. Активности ионов, коэффициент
активности, ионная сила раствора. Ионное произведение воды,
показатели концентрации (активности) ионов водорода (рН) и
гидроксила (рОН). Кислотно-основные индикаторы. Реакции
между электролитами в растворах. Произведение растворимости,
условия образования и растворения осадков. Гидролиз солей по
катиону и по аниону. Степень и константа гидролиза. Буферные
растворы.
4.1. Определите изотонический коэффициент 9·10-4 н. раствора
КNО3, если этот раствор изотоничен (имеющие одинаковое
осмотическое давление) с водным раствором сахара, в котором
21
массовая доля С12Н22О11 равна 50%. Температура раствора сахара
50ºС, а плотность 1.230 г/см3.
4.2. Напишите выражения произведения растворимости для
следующих солей Аg2SO4, Ca3(PO4).
4.3. Раствор, содержащий 0.162 г серы в 20 г бензола, кипит при
температуре на 0.081º выше, чем чистый бензол. Рассчитайте
молекулярную массу серы в растворе. Сколько атомов содержится
в одной молекуле серы?
4.4. Из 5 л раствора гидроксида калия с массовой долей КОН
50% и плотностью (ρ=1.538 г/см3) надо приготовить раствор с
массовой долей КОН 18%. Какой объем воды надо взять?
4.5. Какой объем 32%-ной хлороводородной кислоты (ρ=1.16
г/см3) необходимо взять для приготовления 200 мл 0.1 н раствора?
4.6. Какой объем раствора азотной кислоты 28%-ной (ρ=1.180
г/см3) потребуется для приготовления 10 л 0.5 М раствора этой
кислоты?
4.7. На сколько изменится рН 0.2 М раствора уксусной кислоты
после разбавления раствора вдвое? Константа диссоциации
уксусной кислоты равна 1.8·10-5.
4.8. Сколько воды и кристаллической соды (Na2CO3·10H2O)
необходимо взять для приготовления 100 г 0.5%-ного раствора
карбоната натрия?
4.9. До какого объема надо разбавить 30 мл 20%-ного (по массе)
раствора хлорида меди
(ρ =1.29 г/см3), чтобы получить 0.5
3
молярный раствор с ρ =1 г/см .
4.10. При какой температуре осмотическое давление раствора,
содержащего 18.6 г анилина С6Н5NН2 в 3 л раствора, достигнет
2.84·105 Па?
4.11. Раствор содержит ионы SO42- и CrO42-. Концентрация какого
иона должна быть больше и во сколько раз, чтобы осаждение
сульфата и хромата серебра началась одновременно?
ПР(Ag2SO4)=7.7·10-5; ПР(Ag2CrO4)=4.05·10-12.
4.12. Какие причины обуславливают изменение объема раствора
при растворении в воде серной кислоты; этилового спирта?
4.13. Вычислите ионную силу раствора, в 1 л которого
содержится 0.003 моль Na2SO4 и 0.002 моль Аl2(SO4)3.
22
4.14. Вычислите ионную силу раствора, содержащего 0.001 М
Cu(NO3)2 и 0.025М Fe(NO3)3.
4.15. Вычислите ионную силу раствора, содержащего 0.01 моль/л
Mg3(PO4)2 и 0.005 моль/л LaPO4.
4.16. При сливании растворов CrCl3 и Na2CO3 образуется осадок
Cr(OH)3. Объясните причину и напишите соответствующие
уравнения в молекулярном и молекулярно-ионном виде.
4.17. Приведите пример гидролиза соли по аниону. Напишите
уравнения гидролиза в молекулярной и ионной формах. Укажите
рН гидролиза соли.
4.18. Приведите пример гидролиза соли по катиону. Напишите
уравнения гидролиза в молекулярной и ионной формах. Укажите
рН гидролиза соли.
4.19. Степень диссоциации уксусной кислоты СН3СООН в 1; 0.1;
0.01 н. растворах соответственно равна 0.42; 1.34; 4.25 %.
Вычислив Кдисс. уксусной кислоты для растворов указанных
концентраций, докажите, что константа диссоциации не зависит от
концентрации раствора.
4.20. Какую реакцию среды должны иметь растворы следующих
солей:
NH4CN,
Al(NO3)3,
Li2S?
Ответ
подтвердите
соответствующими молекулярными и молекулярно-ионными
уравнениями.
4.21. Какую реакцию среды обнаруживают водные растворы
следующих солей FeCl3, Na2SO3? Напишите молекулярные и
ионные уравнения гидролиза.
4.22. Какую реакцию среды обнаруживают водные растворы
следующих солей Na2НPO4, К2СO3? Напишите молекулярные и
ионные уравнения гидролиза.
4.23. Какую реакцию среды должны иметь растворы следующих
солей: NH4Cl, Fe(NO3)3, KCl·MgCl2·6H2O? Ответ подтвердите
соответствующими молекулярными и молекулярно-ионными
уравнениями.
4.24. Приведите примеры гидролиза солей по катиону и аниону.
Какие соли в растворе не подвергаются гидролизу?
4.25. Напишите уравнения гидролиза в молекулярной и ионной
формах гидрокарбоната натрия. Объясните, почему при
23
нагревании раствора гидрокарбоната натрия реакция среды из
слабощелочной переходит в сильнощелочную?
4.26. Можно ли считать, что нейтральная реакция среды водного
раствора соли однозначно свидетельствует об отсутствии
гидролиза соли? В каких случаях водные растворы солей слабых
кислот и сильных оснований могут иметь рН<7?
4.27. Давление водяного пара при 65ºС равно 25003 Па.
Определите давление водяного пара над раствором, содержащим
34.2 г сахара С12Н22О11 в 90 г воды при этой температуре.
4.28. ПР(Аg3PO4) cоставляет 1.8·10-18. В каком объеме
насыщенного раствора содержится 0.050 г растворенной соли?
4.29. Произведение растворимости ортофосфата кальция равно
1·10-25. Вычислите объем воды, который необходим для
растворения 0.75 г этой соли.
4.30. Вычислите концентрацию в моль/л нитрит-ионов и ионов
водорода в 0.47%-ном растворе азотистой кислоты (ρ~1 г/см3).
Кдисс.=5.1·10-4.
4.31. Можно ли предсказать, какой из водных растворов
одинаковой молярной концентрации, FeCl3 или FeCl2, имеет более
низкое значение рН?
4.32. Во сколько раз следует разбавить 12 н раствор фосфорной
кислоты, чтобы получить 1 М раствор?
4.33. Осмотическое давление раствора, содержащего в 1 л 72 г
маннита, равно 9.0·105 Па при 0ºС. Найдите формулу маннита,
если массовые доли углерода, водорода и кислорода, входящего в
его состав, соответственного равны 39.56; 7.69 и 52.75%.
4.34. Какую массу метилового спирта (СН3ОН) должен
содержать 1 л раствора, чтобы его осмотическое давление было
таким же, как и раствора, содержащего в 1 л при той же
температуре 9 г глюкозы С6Н12О6.
4.35. 1 г серной кислоты растворили в 1 л воды. 1 мл
полученного раствора растворили в 1 л воды. Определите рН
полученного раствора.
4.36. Какая масса НСООН содержится в 0.3 л раствора этой
кислоты, имеющей рН 6.04? Кдисс.=1.77·10-4.
24
4.37. Определите нормальную концентрацию и массовую долю
(%) Fe2(SO4)3 в 0.8 М растворе сульфата железа (III), если
протность раствора равна 1 г/см3.
4.38. Вычислите рН 0.2 М раствора сернистой кислоты, приняв
степень диссоциации кислоты, равной 28% и учитывая лишь
первую стадию диссоциации.
4.39. Произведение растворимости гидроксида кальция равно
5.5·10ˉ6. Вычислите растворимость гидроксида кальция.
4.40. Вычислите концентрации ионов в насыщенных растворах
PbSO4 и PbS. Какой ион SO42- или S2- более чувствительный
реактив для аналитического определения ионов Pb2+? ПР
(PbSO4)=1.6·10-8; ПР (PbS)=2.5·10-27.
4.41. Вычислите рН раствора, полученного растворением 54.3 мл
98%-ной серной кислоты (ρ=1.841 г/см3) в 5 л воды. Диссоциацию
кислоты в растворе считать полной, а плотность полученного
раствора равной 1 г/см3.
4.42. Молекулярная масса неэлектролита равна 123.11. Какая
масса неэлектролита должна содержаться в 1 л раствора, чтобы
раствор при 20ºС имел осмотическое давление, равное 4.56·105 Па?
4.43. Имеется 0.01 н раствор гидроксида бария (ρ~1 г/см3).
Вычислите молярность, нормальность раствора.
4.44. Смешали 150 мл 2.7%-ного раствора уксусной кислоты (ρ~1
г/см3), 50 мл 1.5%-ного раствора едкого натра (ρ~1 г/см3) и 50 мл
воды. Вычислитеь рН раствора.
4.45. Каким образом буферный раствор сопротивляется
попыткам изменения его рН? Из каких двух главных компонентов
состоит типичный буферный раствор. Приведите примеры.
4.46. Константа диссоциации фосфорной кислоты по первой
ступени равна 7.11·10-3. Пренебрегая диссоциацией по другим
ступеням, вычислите концентрацию водородных ионов в 0.5 М
растворе.
4.47. Смешаны 0.8 л 1.5 н. раствора едкого натра и 0.4 л 0.6 н.
раствора едкого натра. Какова нормальная концентрация
полученного раствора?
4.48. Почему растворы кислот, щелочей и солей не подчиняются
законам Рауля и Вант-Гоффа?
25
4.49. Слабые электролиты. Степень диссоциации. Закон
разбавления Оствальда.
4.50. Во сколько раз растворимость сульфата бария в чистой воде
выше, чем в 0.1 М растворе сульфата натрия? ПРВаSO4 = 1·10-10.
4.51. Изотонический коэффициент раствора, содержащего 178.5 г
КВr в 900 г Н2О, равен 1.7. Определите давление водяного пара
над этим раствором при 50ºС, если давление паров воды при 50ºС
равно 12334 Па.
4.52. Изотонический коэффициент 1 н раствора НNO3 равен 1.03.
Сколько растворенных частиц содержится в 10-3 л этого раствора?
4.53. Вычислите растворимость BaCl2 (г/100 г растворителя) в
воде при 0ºС, если при этой температуре в 13.1 г раствора
содержится 3.1 г ВаСl2.
4.54. Определите массовую долю (%) глюкозы в водном
растворе, если величина понижения давления пара составляет 5%
от давления пара чистого растворителя. Каково соотношение
между числом молей растворенного вещества и растворителя в
этом растворе?
4.55. Осмос. Осмотическое давление. Правило Вант-Гоффа.
4.56. Смешали 300 мл 1.2 М раствора и 200 мл 2 М раствора
некоторого вещества. Вычислите молярную концентрацию
полученного раствора.
4.57. Раствор, содержащий 1.05 г неэлектролита в 30 г воды
замерзает при -0.7ºС. Вычислите молекулярную массу
неэлектролита.
4.58. Имеется 0.01 н раствор гидроксида бария (ρ~1 г/см3).
Вычислите молярность, нормальность, моляльность раствора,
мольную долю и мольный процент в нем Ва(ОН)2.
4.59. К 300 мл 0.1н раствора уксусной кислоты добавили 200 мл
0.1н раствора ацетата натрия. Определите рН полученного
раствора, если Кдисс. уксусной кислоты 1.8·10-5.
4.60. Ионное произведение воды. рН растворов.
4.61. К 100 мл 0.3 н раствора сульфата натрия добавили 200 мл
0.54 М раствора этой соли. Вычислите нормальность полученного
раствора.
26
4.62. Какова концентрация ионов водорода в 1 н растворе НСN,
если ее Кдисс.= 4.9·10-10? Какая масса ионов СN¯содержится в 1.5 л
указанного раствора?
4.63. Вычислите рН раствора азотной кислоты (ω=0.05%).
Плотность раствора и степень диссоциации НNO3 считать
равными единице.
5. Комплексные соединения
Координационная теория Вернера. Комплексообразователь,
лиганды, координационное число, внутренняя и внешняя сферы
комплексного соединения. Дентатность лигандов. Хелаты.
Внутрикомплексные соединения. Номенклатура комплексных
соединений. Изомерия комплексных соединений. Диссоциация
комплексных соединений в растворах, константа нестойкости.
Константа устойчивости комплексных соединений. Двойные соли.
Описание химической связи в комплексных соединениях по
методу валентных связей и по теории кристаллического поля.
Низко- и высокоспиновые комплексы, их магнитные свойства.
5.1. Вычислите концентрацию ионов кадмия в 0.1 М растворе
[Cd(NH3)4]SO4. Kн ([Cd(NH3)4]2+) = 7.56·10ˉ8.
5.2. Концентрация каждого из комплексных ионов, [AgCl2]ˉ,
[AgBr2]ˉ, в растворе соответствующей соли составляет 0.1 моль/л.
В каком растворе концентрация галогенид-ионов наименьшая? Кн
([AgCl2]¯) =1.76·10ˉ5, Кн ([AgBr2] ˉ) =7.8·10ˉ8.
5.3. Вычислите концентрацию ионов кадмия в 0.01 М растворе
[Cd(NH3)4]SO4, который дополнительно содержит 1 моль/л
аммиака. Kн ([Cd(NH3)4]2+) = 7.56·10ˉ8.
5.4. Вычислите концентрацию ионов cеребра в 0.01 М растворе
K[AgBr2], который дополнительно содержит 1 моль/л бромида
калия. Kн ([AgBr2]ˉ) =7.8·10ˉ8.
5.5. Константы нестойкости комплексных ионов [Au(SCN)4]ˉ и
[AuCl4]ˉ cоответственно равны 10‾42 и 5·10‾22. Каково соотношение
равновесных концентраций ионов металлa в растворах
комплексных солей К[Au(SCN)4] и К[AuCl4]?
27
5.6. Константы нестойкости комплексных ионов [CuСl4]2- и
[Cu(CN)4]2- cоответственно равны 6.3·10‾6 и 5·10‾31. Каково
соотношение равновесных концентраций ионов металлa в
растворах комплексных ионов [CuСl4]2- и [Cu(CN)4]2- ?
5.7. Константы нестойкости комплексных ионов [Ni(NH3)4]2+ и
[Ni(CN)4]2- cоответственно равны 1.1·10‾8 и 1.8·10‾14. Каково
соотношение равновесных концентраций ионов металлa в
растворах комплексных ионов [Ni(NH3)4]2+ и [Ni(CN)4]2- ?
5.8. Концентрация каждого из комплексных ионов, [Au(CN)2] ¯ ,
[Au(SCN)2]¯, [AuBr2]¯, в растворе соответствующей соли
составляет 0.1 моль/л. В каком растворе концентрация ионов
золота наименьшая? Кн ([Аu(CN)2] ˉ) =5· 10ˉ39, Кн ([Au(SCN)2] ˉ)
=10ˉ23, Кн ([AuBr2]ˉ) = 4·10ˉ13.
5.9. Какой тип изомерии характерен для комплексного
соединения хлорида бромотетраамминаквахрома(III)? Сколько
ступенчатых констант устойчивости можно записать для этого
комплексного иона?
5.10. С помощью метода валентных связей (ВС) изобразите
электронную
конфигурацию
комплексообразователя
в
комплексном соединении [Cr(NH3)3(SCN)3] и укажите тип
гибридизации его орбиталей и пространственное строение.
Напишите уравнения ступенчатой диссоциации в растворе и
выражение для констант нестойкости комплексных ионов.
5.11. Какой тип изомерии характерен для комплексного
соединения
дихлоротетрацианоплатината(IV)
калия?
Схематически представьте пространственную структуру двух
изомеров указанного комплексного соединения. Напишите
уравнение полной диссоциации в растворе и выражение для
константы нестойкости комплексного иона.
5.12. Характерна ли изомерия для комплексного соединения
[Pt(NH3)2Cl2]Cl2 ? Напишите уравнения cтупенчатой диссоциации
комплексного иона в растворе и выражения для ступенчатых
констант устойчивости.
5.13. Характерна ли изомерия для комплексного соединения
[Co(NO2)2(NH3)4]NO3?
Напишите
уравнения
cтупенчатой
28
диссоциации комплексного иона в растворе и выражения для
ступенчатых констант устойчивости.
5.14. Координационное число Os4+ и Ir4+ равно 6. Составьте
координационные формулы и напишите уравнения диссоциации в
растворе следующих комплексных соединений этих металлов:
2NaNO2•OsCl4, Ir(SO4)2•2KCl, OsBr4•Ca(NO3)2, 2RbCl•IrCl4, 2KCl•
Ir(C2O4)2. Запишите выражения для констант нестойкости
комплексных соединений.
5.15. Имеется комплексная соль состава Ва(СN)2•Cu(SCN)2. При
действии раствора Н2SO4 весь барий осаждается в виде ВаSO4.
Напишите координационную формулу этой соли. Какая масса
комплексной соли содержалась в растворе, если во взаимодействие
вступило 0.125 л 0.25 н раствора Н2SO4?
5.16. Напишите
координационные
формулы
соединений
CoCl3•3NH3, Co(NO3)2•3KNO2, Co(NO2)3•KNO2•2NH3, если
координационное число кобальта 6. Составьте уравнения
диссоциации и запишите выражения для констант нестойкости
этих комплексов.
5.17. Вычислите эквивалентные массы комплексных солей
[Co(NH3)6]I3; [Co(NH3)5I]I2; [Co(NH3)4I2]I в реакции с AgNO3.
Изобразите электронную конфигурацию одного из комплексных
ионов с помощью метода валентных связей. За счет каких
орбиталей происходит образование σ- связей?
5.18. Какой тип изомерии характерен для комплексного
соединения сульфата бромопентаамминкобальта(III)? Написать
уравнения cтупенчатой диссоциации комплексного иона в
растворе и выражения для ступенчатых констант устойчивости.
5.19. Какой тип изомерии характерен для комплексного
соединения [PtCl(H2O)(NH3)2]Cl? Назвать его. Написать уравнения
cтупенчатой диссоциации комплексного иона в растворе и
выражения для ступенчатых констант устойчивости.
5.20. Характерна ли изомерия для комплексного соединения
[Cr(NH3)4(SCN)Cl]NO3?
Напишите
уравнения
cтупенчатой
диссоциации комплексного иона в растворе и выражения для
ступенчатых констант устойчивости.
29
5.21. Характерна ли изомерия для комплексного соединения
тетранитродиамминкобальтат(II) натрия? Напишите уравнения
cтупенчатой диссоциации комплексного иона в растворе и
выражения для ступенчатых констант устойчивости.
5.22. Какую
пространственную
конфигурацию
имеют
комплексные ионы [AgJ2]¯и [Au(CN)2] ¯? Какие гибридные
орбитали комплексообразователей участвуют в образовании
связей с лигандами?
5.23. Как зависит координационное число от электронной
структуры и радиуса атома- или иона-комплексообразователя,
природы лигандов? Чем объяснить, что [AlF6] 3-, [SilF6] 2-, [BF4] –
устойчивее, чем соответствующие хлоридные комплексы (для
алюминия известен только [AlCl4]-, хлоридные комплексы кремния
и бора не получены)?
5.24. Объясните с позиций метода валентных связей характер
химических связей и координационное число в комплексах
Fe(CO)5, [Co(NH3)6]ICl2, K4[Fe(CN)6]?
5.25. Чем объяснить различную пространственную форму
комплексных ионов, образованных разными комплексообразователями:
ион-комплексообразователь:
форма комплексного иона:
Ag+, Cu2+
линейная
3+
2+
2+
Al , Zn , Co
тетраэдрическая
Co3+, Co3+, Ni2+
октаэдрическая
5.26. Объясните с позиций метода валентных связей характер
химических связей в молекуле Сr(CO)6, координационное число
атома хрома, пространственную форму молекулы.
5.27. Учитывая
направленность
гибридных
орбиталей
комплексообразователя (sp3- по осям тетраэдра, sp3d –
бипирамиды,
sp3d2 - октаэдра,
sp3d4- куба) определить
пространственную форму комплексных ионов [BF4] –, [Zn(OH)4]2 –,
[Al(OH)4] –, [AlF6] 3–, [Co(CN)6]3 –, [Cu(NH3)4] 2+, [PbCl4]2 –, [PbF8]4 –.
30
1.
2.
3.
4.
5.
ЛИТЕРАТУРА
Ахметов Н.С. Общая и неорганическая химия. М.: Высш. шк.,
2002. 639 с.
Угай Я.А. Неорганическая химия, М.: Высшая школа, 2002.
527 с.
Глинка Н.Л. Общая химия / Н.Л. Глинка; под редакцией
Ермакова А.И. М.: Интеграл-Пресс, 2002. 728 с.
Глинка Н.Л. Задачи и упражнения по общей химии. М.:
Интеграл-Пресс, 2002. 240 с.
Методическое пособие по общей химии. Казань: КГУ, 2009.
132 с.
31