Главная страница «Первого сентября»Главная страница журнала «Химия»Содержание №22/2005

РАБОЧИЕ ТЕТРАДИ

Продолжение. Начало см. в № 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20/2005

 

ТЕМА 5. ХИМИЧЕСКАЯ СВЯЗЬ И СТРОЕНИЕ ВЕЩЕСТВА
(окончание)

Урок 28. Кристаллические и аморфные вещества

1. Вещества в твердом состоянии, как правило, имеют кристаллическое строение со строго определенным расположением частиц в пространстве. Модель, учитывающую относительное расположение частиц, называют


2. В зависимости от характера частиц, находящихся в узлах, различают следующие кристаллические решетки:


Кристаллическая структура хлорида цезия CsCl: в центре куба – ион цезия Cs+, в вершинах – ионы хлора Cl–

Кристаллическая структура
хлорида цезия CsCl:
в центре куба – ион цезия Cs+,
в вершинах – ионы хлора Cl

3. Некоторые вещества в твердом состоянии имеют неупорядоченное строение составляющих их частиц. Такие вещества называют


4. Сгруппируйте по типам кристаллических решеток следующие вещества: О2, алмаз, СаСl2, кремний, Fe, CuО, Н2О, СО2, Al, и добавьте по два своих примера.

Кристаллические решетки:

ионная – ………………………………………………………………… ;

атомная – ……………………………………………………………….. ;

молекулярная – ………………………………….…………………… ;

металлическая – ………………………………………………….….. .

5. Поваренная соль NaCl кристаллизуется в форме кубической ионной кристаллической решетки.

Напишите три формулы сходных соединений (различия по катиону или аниону), предположительно имеющих такую же кубическую решетку.




Кристаллическая структура хлорида натрия
Кристаллическая структура
хлорида натрия

6. Тугоплавкие вещества-неметаллы с большой вероятностью имеют атомные кристаллические решетки. Какие из перечисленных неметаллов (в скобках приведены их температуры плавления в °С) имеют атомные кристаллические решетки, а какие – молекулярные?

Вещество-неметалл (tпл, °С) Тип кристаллической решетки Вещество-неметалл (tпл, °С) Тип кристаллической решетки
Бор В (2075) ……………………… Kремний Si (1417) ……..………………
Графит С (> 3700) ……………………… Фосфор белый (44,1) ……..………………
Азот N2 (–210) ……………………… Фосфор красный (590) ……..………………
Сера S8 (112,8) ……………………… Мышьяк As (817) ……..………………
Бром Br2 (–7,2) ……………………… Йод I2 (113,5) ……..………………

7. Какие вещества – молекулярного или немолекулярного строения – имеют постоянный качественный и количественный состав?


8. Вещества переменного состава описывают формулами с переменными индексами: Fe0,95–1S, TiO1,9–2,0. В каких пределах находятся массовые доли серы и кислорода в этих соединениях?

Урок 29. Комплексные соединения

Многие положительно заряженные ионы (Cu2+, Ag+) обладают способностью присоединять ионы противоположного знака (Сl, СN) или полярные молекулы (NН3, Н2О). Образующиеся частицы
(Сu(СN)42-, Аg(NН3)2+) называют комплексными ионами. Соединения, в состав которых входят комплексные ионы, – это комплексные соединения.

Примеры комплексных соединений:

K2[Cu(CN)4], [Аg(NН3)2]Cl, [Ni(NH3)6]Cl2, K2[HgI4], [Cr(H2O)6]Cl3.

Центральное положение в комплексном соединении занимает ион металла – комплексообразователь, или центральный ион. Вокруг центрального иона располагаются (координируются) молекулы или кислотные остатки – лиганды. Число лигандов вокруг центрального иона – это координационное число. Так, в приведенных выше аммиачном комплексе никеля(II) и аквакомплексе хрома(III) координационные числа равны шести, в цианидном комплексе меди и йодидном комплексе ртути координационные числа равны четырем.

Строение комплексных и простой солей: а – [CoCl2(H2O)4]•2H2O (розовый цвет), две молекулы H2O, находящиеся во внешней координационной сфере, не показаны; б – CoCl2•2H2O (розовато-фиолетовый цвет); в – CoCl2 (голубой цвет)Многие положительно заряженные ионы (Cu2+, Ag+) обладают способностью присоединять ионы противоположного знака (Сl–, СN–) или полярные молекулы (NН3, Н2О). Образующиеся частицы (Сu(СN)4 2-, Аg(NН3)2+) называют комплексными ионами. Соединения, в состав которых входят комплексные ионы, – это комплексные соединения.

Строение комплексных и простой солей:
а – [CoCl2(H2O)4]•2H2O (розовый цвет),
две молекулы H2O, находящиеся во внешней координационной сфере,
не показаны; б – CoCl2•2H2O (розовато-фиолетовый цвет);
в – CoCl2 (голубой цвет)Многие положительно заряженные ионы (Cu2+, Ag+)
обладают способностью присоединять ионы противоположного знака (Сl, СN)
или полярные молекулы (NН3, Н2О). Образующиеся частицы (Сu(СN)4 2-, Аg(NН3)2+) называют комплексными ионами. Соединения, в состав которых
входят комплексные ионы, – это комплексные соединения.

Центральный ион и окружающие его лиганды составляют внутреннюю сферу комплекса, ее обозначают квадратными скобками: [Fe(CN)6]3–. Противоионы комплексного соединения расположены во внешней сфере комплекса: К3[Fe(CN)6], [Co(NH3)6]Cl3.

Два соединения с одинаковой общей формулой могут содержать в координационных сферах различные лиганды. Например, вещество СrСl32О)6 существует в трех формах: [Cr(H2O)6]Cl3,
[Cr(H2O)5Cl]Cl2•H2O и [Cr(H2O)4Cl2]Cl•2H2O. Первое соединение окрашено в фиолетовый цвет, второе и третье – в зеленый. Во втором и третьем соединениях молекулы воды вытеснены хлорид-ионами за пределы внутренней сферы.

1. Выберите химические формулы комплексных соединений:

K[Ag(CN)2], MgCl2, BaSO4, Ba[Pt(CN)4], [Cu(NH3)4]SO4, Fe2(SO4)3.


2. Напишите уравнения диссоциации на ионы комплексных соединений K[Ag(CN)2], [Ni(NH3)6]Cl2 и двойных солей KMgCl3, KCr(SO4)2.




3. На примере комплексного соединения К3[Fe(CN)6] укажите:

1) ион-комплексообразователь; 2) координационное число;

3) лиганды; 4) внутреннюю и внешнюю сферы комплекса;

5) заряд комплексного иона.



4. Укажите степени окисления центральных ионов в комплексных соединениях:

К2[PtCl6], [Co(NH3)6]Cl3, [Mn(NH3)6]Cl3,

    I
[Cu(NH3)2Cl], K[AuCl4], [Аg(NН3)2]Cl.

5. Каково координационное число центрального атома в каждом из следующих соединений:

а) [Zn(NH3)4]Cl2; б) [Co(NH3)3Cl3]; в) K2[FeCl4];

г) Na2[Ni(CN)4]; д) K3[CoF6]?


6. По названиям комплексных соединений напишите их формулы:

а) гексацианоферрат(II) калия;

б) хлорид гексамминкобальта(III);

в) хлорид гексаквахрома(III);

г) хлорид пентамминхлорокобальта(III);

д) гексахлороплатинат(IV) калия.



7. Известны две комплексные соли кобальта с одной и той же общей формулой CoClSO4•5NH3. Различие между ними проявляется в том, что раствор одной соли дает с хлоридом бария осадок сульфата бария, но не дает осадка с нитратом серебра. Раствор другой соли, наоборот, дает осадок с AgNO3, но не дает осадка с ВaСl2. Напишите формулы этих комплексных солей и укажите координационное число кобальта.



8. Координационное число двухвалентной меди равно четырем. Составьте формулы аммиачного и цианистого комплексных ионов меди(II). Напишите формулы солей, в состав которых входили бы эти комплексные ионы.


9. Составьте уравнения реакций по следующим словесным описаниям.

а) Осадок бромида серебра растворяется в водном растворе тиосульфата натрия Na2S2O3.

б) Добавление аммиака к водному раствору CuSO4 вызывает изменение бледно-голубой окраски иона [Cu(Н2О)4]2+ на темно-синюю окраску, характерную для иона [Cu(NН3)4]2+.

в) Нерастворимый в воде гидроксид цинка растворяется в растворе натриевой щелочи.

г) Розовый раствор Со(NO3)2 при добавлении концентрированной соляной кислоты становится темно-голубым.

Урок 30. Контрольные вопросы к теме 5

1. Допишите пропущенные слова (прилагательные), характеризующие виды кристаллических решеток.

В металлах и сплавах – ……………………………………………. ;

в кристаллических соединениях металлов (оксиды, основания, соли) –

………………………………………………… ;

в графите и алмазе – ………………………………………………… ;

в соединениях неметаллов (N2, PCl3, HNO3) – ……………………… .

2. Сколько энергетических уровней в атомах Mg, Zn и Pb?

а) 2, 2 и 4; б) 3, 4 и 5; в) 3, 4 и 6; г) 3, 5 и 6.

3. В электронных формулах веществ (формулах Льюиса)

вместо обозначений Э1, Э2, Э3 могут быть химические символы:

a) H, N, O; б) Si, S, P; в) S, C, Fe; г) Cl, Na, B.


4. Определите вид химической связи в следующих соединениях:

Н2, НСl, Н2О … Н2О, NаН.

а) Ионная; б) ковалентная неполярная;

в) ковалентная полярная; г) водородная.


5. Определите, какое строение – молекулярное или немолекулярное – у приведенных в таблице веществ, и припишите каждому одну из указанных ниже температур плавления.

Вещество Температура плавления, °С Строение вещества
Сероводород Н2S ………………………………. ……………………………….
Оксид магния MgO ………………………………. ……………………………….
Бром Br2 ………………………………. ……………………………….
Хлорид натрия NaCl ………………………………. ……………………………….

Значения температур плавления: 801, –7,2, –86, 2800.

6. Из следующего перечня:

СН4, NH3•BF3, CH3Cl, NH4OH, POCl3, NH4Cl –

выпишите формулы веществ с донорно-акцепторной связью.


7. Изобразите структурные формулы веществ (чистых и смесей), между молекулами которых возникает водородная связь (три различных случая).



8. Длина связей С–С – 0,154 нм, С–Н – 0,109 нм. Какова длина цепочки молекулы С10Н22 (в ней 10 атомов С связаны друг с другом, причем каждый внутренний атом С – еще и с двумя атомами Н, а концевые атомы С – еще с тремя атомами Н)? Варианты ответа, в нм:

а) 1,54; б) 1,604; в) 1,758; г) 2,476.


9. Энергии химических связей, в кДж/моль: Н–Н – 437, О=О – 495, Н–О – 463. Определите тепловой эффект Q (в кДж) реакции сгорания
2 моль водорода в кислороде: 2Н2 + О2 = 2Н2О + Q.

Варианты ответа: а) 52; б) 483; в) 489; г) 926.


10. Какой тип гибридизации электронных орбиталей атома магния в хлориде магния MgСl2 и форма молекулы в парообразном состоянии?

а) sp, линейная; б) sp, угловая; в) sp2, линейная; г) sp2, треугольная.

11. Из следующего перечня:

Н2О, NaCl, Н2, СаО, Н24, MgSO4, NaOH, Fe, СО2

ионную кристаллическую решетку имеют:

a) Н2О, Н2, Н24; б) NaCl, NaOH, Fe;

в) CaO, CO2, H2SO4, MgSO4; г) NaCl, CaO, MgSO4, NaOH.

12. В комплексных соединениях:

К4[Fe(CN)6], К3[Fe(CN)6], Na[Al(OH)4], Na2[Zn(OH)4] –

во внешней сфере находятся атомы ………………….. , центральными комплексообразующими ионами служат ионы ……………………… , координационные числа центральных ионов составляют ………………………. , в качестве лигандов выступают ………………………… .

a) K и Na, Fe2+, Fe3+, Al3+ и Zn2+, 6 и 4, CN и OH;

б) Fe, Al и Zn, K+ и Na+, 4, 3, 1 и 2, H2O;

в) K и Fe, Na+, Al3+ и Zn2+, 7 и 5, H и O;

г) K и Mg, Fe2+ и Al3+, 4 и 3, H2 и OH.