Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

химия

.pdf
Скачиваний:
138
Добавлен:
17.05.2015
Размер:
425.18 Кб
Скачать

цию данной молекулы. Укажите наличие дипольного момента (полярность молекулы).

Пример ответа

 

 

 

 

 

 

С 1s22s22p2 ¾¾® C* 1s22s12p3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

С

 

↓↑

 

 

2p

2

 

402 кДж

2s

1

 

 

2p

3

 

 

 

 

 

 

 

¾¾¾¾®

 

 

 

 

 

 

 

 

2s

2

 

 

 

 

 

 

sp3-гибридизация

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

валентных орбиталей

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

атома углерода

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H

 

1s1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H

 

 

 

 

C* + 4H → CH4 – тетраэдр

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C

 

H

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H

 

 

 

H

 

Дипольные моменты связей С–Н компенсируют друг друга, поэтому суммарный дипольный момент молекулы равен нулю и такая молекула неполярна.

Контрольные вопросы к заданиям 31–60

1.При выполнении заданий используйте учебную и справочную литературу (с. 61) и приложение 1 (с. 62).

2.Определите тип гибридизации АО центрального атома предложенной молекулы.

3.Изобразите геометрическую конфигурацию данной молекулы.

4.Укажите наличие дипольного момента (полярность молекулы).

31.

NH3

41.

BF4-

51.

SbH3

32.

CF4

42.

PCl3

52.

CdF2

33.

BiF3

43.

PbF2

53.

SnCl2

34.

PH4+

44.

TeCl6

54.

H2S

35.

TlCl3

45.

NF3

55.

AlCl3

36.

OF2

46.

HgF2

56.

PH3

37.

AsH3

47.

ICl5

57.

SCl6

38.

ZnF2

48.

AsBr3

58.

SiH4

39.

SiF4

49.

BF3

59.

ScF3

40.

SF6

50.

TeF6

60.

NH4+

10

2.2. Метод молекулярных орбиталей

Метод молекулярных орбиталей(МО) – квантово-механический метод для расчета энергии и определения электронной структуры молекулы.

Основные положения метода МО:

1.Число МО равно общему числу АО, из которых комбинируются МО.

2.Энергия одних МО оказывается ниже энергии исходных АО(связывающие МО). Энергия других МО оказывается выше энергии исходных АО (разрыхляющие МО).

3.Электроны заполняют МО, как и АО, в порядке возрастания энергии с соблюдением принципа Паули и правила Хунда.

4.Наиболее эффективно комбинируются АО с теми АО, которые характеризуются сопоставимыми энергиями и соответствующей симметрией.

5.Прочность связи пропорциональна степени перекрывания АО.

Порядок связи (Р) в молекуле определяется как половина разности числа

электронов на связывающих и разрыхляющих МО. Если порядок связи равен нулю, то молекула не образуется. С увеличением порядка связи в однотипных молекулах растет энергия связи.

С наличием неспаренных электронов связаны магнитные свойства вещества. Парамагнитная частица содержит неспаренные электроны, имеет собственный магнитный момент и втягивается в магнитное поле. В диамагнитной частице все электроны спарены, ее собственный магнитный момент равен нулю и она выталкивается из магнитного поля.

Пример контрольного задания

Дана молекула CО. Составьте энергетическую диаграмму предложенной частицы. Запишите электронную формулу данной частицы. Определите порядок связи. Сделайте вывод о том, будет ли частица: устойчивой или неустойчивой; парамагнитной или диамагнитной.

Пример ответа

Электронная конфигурация атома углерода: +6С 1s22s2p2

Электронная конфигурация атома кислорода: +8О 1s22s2p4

Электронная формула молекулы CO:

CО [(σ1s)2(σ*1s)2(σ2s)2(σ*2s)2(σ2px)2(π2py)2(π2pz)2]

11

Энергетическая диаграмма молекулы СО

AO "C"

 

МО "CO"

 

AO "O"

 

 

 

s*

 

 

 

 

 

2px

 

 

 

 

p*

p*

 

 

2p

 

2py

2pz

 

2p

py

pz

pz

py

px

px

 

 

p2py

p

 

 

 

 

2pz

 

 

 

 

 

s

 

 

 

 

 

2px

 

 

 

 

 

s*

 

 

 

2s

 

2s

2s

 

s

2s

1s

s*1s

1s

 

s 1s

Порядок связи P = 10 - 4 = 3 .

2

Молекула энергетически устойчива, так как порядок связи > 0. Все электроны в молекуле спарены, поэтому молекула СО диамагнитна (выталкивается из магнитного поля и не создает собственного магнитного поля).

Контрольные вопросы к заданиям 61–90

При выполнении заданий используйте учебную и справочную литературу (с. 61) и приложение 1 (с. 62).

1.Составьте энергетическую диаграмму предложенной частицы.

2.Запишите электронную формулу данной частицы.

3.Определите порядок связи.

4.Сделайте вывод о том, будет ли частица: устойчивой или неустойчивой; парамагнитной или диамагнитной.

12

61.

BC+

71.

O2

81.

NeO

62.

N22-

72.

BeO

82.

F2+

63.

NO

73.

F2

83.

BN

64.

O22-

74.

Ne2+

84.

NeO2+

65.

B2

75.

NO-

85.

CN-

66.

Ne22+

76.

BC

86.

Li2

67.

C2

77.

Ne2

87.

NO+

68.

O2-

78.

N2+

88.

NeO2-

69.

N2

79.

O2+

89.

Be2

70.

BF

80.

CN

90.

BN-

13

Тема 3. Способы выражения концентрации

Концентрация вещества – это отношение количества или массы вещества, содержащегося в системе, к объему или массе этой системы. Существует несколько способов выражения концентрации.

Массовая доля вещества w – это процентное отношение массы растворенного вещества к массе раствора

w =

m1

· 100 ,

m

 

 

где w – массовая доля растворенного вещества, %; m1 – масса растворенного вещества, г;

m – масса раствора, г.

Молярная концентрация вещества (молярность раствора) СМ – это от-

ношение количества растворенного вещества к объему раствора:

СМ =

n1

=

m1

,

V

M · V

 

 

 

где СМ молярность раствора, моль/л или М;

n1 – количество растворенного вещества, моль; V – объем раствора, л;

m1 – масса растворенного вещества, г;

М – молярная масса растворенного вещества, г/моль.

Молярная концентрация эквивалентов (нормальность раствора) Сн – это отношение количества эквивалентов растворенного вещества к объему раствора

Сн =

nэк

=

m1

,

V

Э · V

 

 

 

где Сн нормальность раствора, моль/л или н.;

nэк – количество эквивалентов растворенного вещества, моль; V – объем раствора, л;

m1 – масса растворенного вещества, г;

Э – молярная масса эквивалента растворенного вещества, г/моль.

Молярные массы эквивалентов Э сложных веществ вычисляют исходя из значений их молярных масс М по следующим формулам:

Э оксида =

 

 

 

М оксида

 

 

 

;

Число атомов элемента · Валентность элемента

 

 

 

Э кислоты =

 

М кислоты

;

 

 

 

 

Основность кислоты

 

 

 

Э основания =

 

 

М основания

 

 

;

 

 

 

Кислотность основания

 

 

Э соли =

М соли

 

.

Число катионов в формуле соли · Валентность катиона

14

Вещества взаимодействуют между собой в эквивалентных количествах по

закону эквивалентов:

Сн 1 · V1 = Cн 2 · V2,

где Сн 1 и Сн 2 нормальности растворов, моль/л или н; V1 и V2 объемы соответствующих растворов, мл или л.

Пример контрольного задания 1

Для нейтрализации щелочи, попавшей в глаза, применяется 2 %-й раствор борной кислоты H3BO3. Вычислите, сколько миллилитров 5 %-го раствора борной кислоты и воды необходимо для приготовления500 мл 2 %-го раствора. Плотность растворов борной кислоты можно принять равной 1,0 г/см3.

Пример ответа

 

 

 

 

Дано:

 

 

 

 

Решение:

 

 

 

 

 

w1 = 5 %

 

 

 

 

 

 

w2 = 2 %

 

 

1. Вычисляем массу 2 %-го раствора борной кислоты:

V2 = 500 см3

 

 

 

m2 = V2 · ρ2 = 500 · 1,0 = 500 г

ρ1 = ρ2 = 1,0 г/см3

 

 

2. Определяем массу чистой борной кислоты, которая

V1 – ?

 

 

потребуется для приготовления 500 г 2 %-го раство-

VH2O - ?

 

 

ра, составив пропорцию:

 

в 100 г

 

приготовляемого раствора содержится 2 г борной кислоты,

а

 

 

 

Х г

в 500 г

»

»

»

Х= 500 · 2 / 100 = 10 г.

3.Находим массу 5 %-го раствора борной кислоты, составив пропорцию:

в100 г исходного раствора содержится 5 г борной кислоты, а

 

в m1

»

»

»

10 г

4.

 

 

m1 = 100 · 10 / 5 = 200 г.

Вычисляем объем исходного 5 %-го раствора борной кислоты

5.

 

 

V1 = m1 / ρ1 = 200 / 1,0 = 200 см3.

Находим требуемый для разбавления объем воды

 

 

 

VH2O = V2 – V1 = 500 – 200 = 300 см3.

Ответ: 200 мл 5 %-го раствора борной кислоты; 300 мл воды.

Пример контрольного задания 2

Вычислите молярную концентрацию и молярную концентрацию эквивалента (нормальность) 90 мл раствора серной кислоты, необходимого для нейтрализации 60 мл 0,3 н раствора гидроксида натрия.

15

Пример ответа

 

Дано:

 

 

Решение:

 

V1 = 90 мл

 

 

 

V2 = 60 мл

 

 

1. По закону эквивалентов найдем нормальность рас-

Сн 2 = 0,3 н

 

 

твора серной кислоты:

СМ1 – ?

 

 

Сн 1 = Cн 2 · V2 / V1 = 0,3 · 60 / 90 = 0,2 н.

Сн 1 - ?

 

 

2.

Рассчитаем

 

молярную массу и эквивалент серной кислоты H2SO4:

 

 

 

 

 

М1 = 2 · 1 + 32 + 4 · 16 = 98 г/моль

3.

Э1 = М1

/ основность кислоты = 98 / 2 = 49 г/моль.

Вычисляем массу нейтрализованного раствора серной кислоты:

4.

 

 

m1 = Cн 1 · Э1 · V1 = 0,2 · 49 · 90 = 882 г.

Находим молярную концентрацию 90 мл раствора серной кислоты:

 

СМ = m1 / (М1 · V1) = 882 / (98 · 90) = 0,1 моль/л.

Ответ: молярная концентрация раствора серной кислоты– 0,1 моль/л; нормальность раствора серной кислоты – 0,2 н.

Контрольные задания 91–120

91.Смесь, содержащая 43,3 весовые части мазута (ρ = 0,95 г/см3) и 56,7 весовые части солярового масла (ρ = 0,83 г/см3), применяется в качестве незамерзающей смазки букс вагонов. Вычислите, сколько литров мазута и солярового масла необходимо для приготовления 4,4 кг незамерзающей смазки.

92.Сплав Розе, содержащий 22 % олова, 29,33 % свинца и 48,67 % висмута, применяется в качестве припоя при пайке полупроводниковых приборов. Вычислите, сколько граммов олова, свинца и висмута необходимо для приготовления 13,64 г такого сплава.

93.Бакелитовый лак представляет собой48,4 %-й раствор резольной смолы в

этиловом спирте. Вычислите, сколько килограммов резольной смолы и сколько литров этилового спирта (ρ = 0,8 г/см3) необходимо для приготовления 6,2 кг бакелитового лака.

94.Раствор этилового спирта, содержащий 16 % канифоли и 14 % стеарина,

применяется в качестве флюса при пайке электроконтактов. Вычислите, сколько граммов канифоли и сколько миллилитров этилового спирта(ρ = 0,8 г/см3) необходимо для приготовления 12,5 г такого флюса.

95.Для заправки серебряно-цинкового аккумулятора применяется40 %-й раствор гидроксида калия. Вычислите, сколько килограммов безводного гидрокси-

16

да калия и воды необходимо для приготовления5

такого электролита

(ρ = 1,4 г/см3).

 

96.Для повышения детонационной стойкости к бензину добавлялитет

раэтилсвинец (C2H5)4Pb. Вычислите, сколько килограммов и сколько литров тетраэтилсвинца (ρ = 1,6 г/см3) необходимо для приготовления 16 т бензина, содержащего 0,05 % тетраэтилсвинца.

97.Охлаждающие жидкости (антифризы), применяемые для отвода тепла в дви-

гателях внутреннего сгорания, готовят смешением этиленгликоля НО–СН2–СН2–ОН и воды. Вычислите, сколько килограммов этиленгликоля и воды необходимо для приготовления8 кг антифриза, содержащего 25 % этиленгликоля.

98.При некоторых заболеваниях в кровь вводят0,85 %-й раствор поваренной соли, называемый физиологическим раствором. Вычислите, сколько граммов хлорида натрия вводится в организм при вливании 400 г физиологического раствора и сколько миллилитров воды требуется для приготовления такого количества физиологического раствора.

99.Для борьбы со свекловичным долгоносиком применяется раствор дигидрата хлорида бария, приготовленный при растворении 500 г BaCl2·2H2O в 10 л воды. Вычислите массовую долю(в процентах) безводного хлорида бария в таком инсектицидном растворе.

100.Для борьбы с плесенью на деревянных, бетонных, цементных и других поверхностях применяется раствор медного купороса, приготовленный при растворении 40 г CuSO4·5H2O в 1,5 л воды. Вычислите массовую долю (в процентах) безводного сульфата меди в таком антисептическом растворе.

101.Для заправки никель-кадмиевого аккумулятора применяется20 %-й раствор гидроксида калия (ρ = 1,23 г/см3). Вычислите молярную концентрацию и молярную концентрацию эквивалента (нормальность) раствора электролита.

102.Для заправки свинцового аккумулятора применяется35 %-й раствор серной кислоты (ρ = 1,26 г/см3). Вычислите молярную концентрацию и молярную концентрацию эквивалента (нормальность) раствора электролита.

103.Промышленный способ получения мыла основан на взаимодействии рас-

тительных масел и животных жиров с 49 %-м раствором гидроксида натрия (ρ = 1,5 г/см3). Вычислите молярную концентрацию и молярную концентрацию эквивалента (нормальность) раствора щелочи.

17

104.В медицинской практике для дезинфекции применяется раствор перманганата калия. Вычислите молярную концентрацию и молярную концентрацию эквивалента (нормальность) дезинфицирующего раствора, содержащего в 1,5 л 23,7 г KMnO4.

105.Для крашения целлюлозных материалов применяют прямые(субстантивные) красители, которые сорбируются на ткани из водных растворов сульфата натрия. Вычислите молярную концентрацию и молярную концентрацию эквивалента (нормальность) раствора красителя, содержащего в 500 мл 71 г Na2SO4.

106.Вычислите, сколько миллилитров воды необходимо для разбавления200 мл 65 %-го раствора азотной кислоты(ρ = 1,4 г/см3), чтобы получить 10 %-й раствор.

107.Вычислите, сколько миллилитров 20 %-го раствора соляной кислоты(ρ = 1,1 г/см3) необходимо для приготовления 500 мл 2 %-го раствора (ρ = 1,0 г/см3).

108.Вычислите, сколько миллилитров 50 %-го раствора гидроксида натрия (ρ = 1,5 г/см3) необходимо для приготовления 1 л 18 %-го раствора (ρ = 1,2 г/см3).

109.Вычислите, сколько миллилитров 0,4 н. раствора серной кислоты необходимо для нейтрализации раствора, содержащего в 40 мл 0,32 г гидроксида натрия.

110.Вычислите, сколько миллилитров 0,5 М раствора фосфорной кислоты необходимо для нейтрализации 30 мл 0,1 н. раствора гидроксида калия.

111.Вычислите молярную концентрацию и молярную концентрацию эквивалента (нормальность) 25 мл раствора серной кислоты, необходимого для нейтрализации 50 мл 1 н. раствора гидроксида калия.

112.Вычислите, сколько миллилитров 0,1 н. раствора гидроксида калия необходимо для нейтрализации 0,5 мл раствора, содержащего в 5 л 490 г серной кислоты.

113.Вычислите молярную концентрацию эквивалента(нормальность) 50 мл раствора серной кислоты, необходимого для нейтрализации 1 л раствора, содержащего 1,4 г гидроксида калия.

114.Смешали 200 г 15 %-го раствора и 300 г 45 %-го раствора хлорида натрия. Вычислите массовую долю (в процентах) полученного раствора.

115.Смешали 350 г 30 %-го раствора и 150 г 10 %-го раствора серной кислоты. Вычислите массовую долю (в процентах) полученного раствора.

18

116. Смешали 100 мл 15 %-го раствора (ρ = 1,1 г/см3) и 100 мл 65 %-го раствора (ρ = 1,4 г/см3) азотной кислоты. Вычислите массовую долю(в процентах) полученного раствора.

117.Уксусная эссенция – это 70 %-й раствор уксусной кислоты СН3СООН. Вычислите, сколько миллилитров уксусной эссенции и воды необходимо для при-

готовления 350 мл 6 %-го раствора уксуса, применяемого как приправа к пище. Плотность растворов уксусной кислоты можно принять равной 1,0 г/см3.

118.Вычислите, сколько миллилитров 96 %-го этилового спирта и воды необ-

ходимо для приготовления 750 мл 40 %-го раствора. Плотность растворов этилового спирта можно принять равной 1,0 г/см3.

119.В медицинской практике для обработки термических ожогов применяют

2%-й раствор перманганата калия. Вычислите, сколько литров 8 %-го насыщенного раствора перманганата калия и воды необходимо для приготовления

2л 2 %-го раствора. Плотность растворов перманганата калия можно принять равной 1,0 г/см3.

120.При ожогах кислотами обожженное место вначале промывают сильной струей воды, а потом 1 %-м раствором гидрокарбоната натрия. Вычислите, сколько миллилитров 30 %-го раствора гидрокарбоната натрия и воды необхо-

димо для приготовления 600 мл 1 %-го раствора. Плотность растворов гидрокарбоната натрия можно принять равной 1,0 г/см3.

19