Главная страница «Первого сентября»Главная страница журнала «Химия»Содержание №23/2005

РАБОЧИЕ ТЕТРАДИ

Продолжение. Начало см. в № 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21/2005

Ответы на упражнения и
контрольные вопросы к теме 5

Урок 25

1. а) Ковалентная связь образуется за счет общей пары электронов, причем каждый из связываемых атомов отдает в общее пользование свои электроны – по 1 электрону (Н : Н), по 2 электрона (О :: О), по 3 электрона (N N). Такая связь между одинаковыми атомами неметаллов – ковалентная неполярная связь.

Кратность связи определяется числом электронных пар, связывающих два атома. Например, в этане H3C–CH3 связь между атомами углерода одинарная, в этилене H2C=CH2 – двойная, в ацетилене НСe.gif (53 bytes)СН – тройная. С увеличением кратности связи ее энергия возрастает.

б) Ковалентная полярная связь существует между атомами разных неметаллов (Н–Сl, Н–О–Н, О=С=О).

в) Донорно-акцепторная связь – разновидность ковалентной связи – также осуществляется за счет общей электронной пары. Только в этом случае один атом (донор) поставляет свою свободную пару электронов в общее пользование с другим атомом (акцептором). Пример образования донорно-акцепторной связи:

г) Ионная связь – между атомами металлов и неметаллов (NaCl, CaO).

д) Металлическая связь – между атомами в металлах и сплавах.

е) Водородная связь – слабая межмолекулярная связь между атомами кислорода (или азота, или фтора) одной молекулы и атомами водорода другой молекулы (Н–О, Н–N или Н–F). Межмолекулярные водородные связи в кристаллических HF (tпл = –83 °С) и Н2О (tпл = 0 °С) имеют длины соответственно 1,5 и 1,77 , что длиннее внутримолекулярных (~1 ).

2. Электроны в атоме различаются энергией и располагаются слоями (энергетический уровень) вблизи ядра атома. Точное расположение конкретного электрона в каждый момент времени неопределенно. Однако можно говорить о вероятности нахождения электрона в некоторой области пространства (в электронном облаке или на энергетическом уровне) возле ядра атома. Первый электронный слой (ближний к ядру) вмещает 2 электрона, второй – 8 электронов, третий – 18 электронов. Особенность заполнения электронных слоев такова, что на внешнем (дальнем от ядра) слое может находиться не более 8 электронов.

3. Электроотрицательность (ЭО) атома химического элемента – это способность этого атома притягивать к себе электроны, участвующие в образовании связей с другими атомами. Значение ЭО атома лития принято равным 1,0. Самое большое значение ЭО у атома фтора, оно равно 4,0. Практически у атомов всех других элементов значения ЭО лежат в интервале от 1,0 до 4,0
(Mg – 1,2, Al – 1,5, H – 2,1, S – 2,5, Cl – 3,0, O – 3,5). Только у атомов самых активных металлов ЭО чуть меньше единицы: ЭО(К) равна 0,8, ЭО(Na) – 0,9.

4. Участвуют в образовании химической связи электроны третьего энергетического уровня. Атомы первых трех элементов 3-го периода в соединениях отдают внешние валентные электроны атомам неметаллов, превращаясь в катионы Na+, Mg2+ и Al3+ с восьмиэлектронной предвнешней оболочкой. Четыре последующих элемента – неметаллы Si, P, S, Cl. Их атомы также могут отдавать свои валентные электроны атомам элементов с большей электроотрицательностью:

Кроме того, атомы этих неметаллов могут принимать электроны атомов других элементов с меньшей электроотрицательностью, дополняя свою внешнюю электронную оболочку (3-й энергетический уровень) до октета (восьми электронов):

5. Для возникновения химической связи необходимо:

а) сближение двух атомов до расстояния, равного сумме их радиусов;

б) перекрывание электронных оболочек атомов, сопровождающееся выделением энергии (т.е. энергия системы при этом понижается).

6. [H] + [H] = H–H (ковалентная неполярная связь),

Na–Na (металлическая связь),

Fe + S = FeS (ионная связь),

O2 + S = SO2 (ковалентная полярная связь).

7.

8. Соединения брома с разными видами химической связи:

9. Молекулы – НВr, Вr2, НNО3,

вещества ионного строения – NaI, NaNO3, KOH.

10. Температуры плавления и кипения веществ с ковалентной связью низкие, а с ионной связью – высокие.

11. Ответы на кроссворд. По вертикали: 1. Ковалентная. 2. Октет. 3. Водородная. 4. Молекула.
5. Полярная. 6. Акцептор. 7. Электрон. 8. Неполярная. 9. Ионная. 10. Валентность.

По горизонтали: 11. Электроотрицательность.

Урок 26

1. Соединения с донорно-акцепторной связью: NH4+, NH4Cl, H3O+.

2. Атом азота – донор электронной пары, а ион водорода Н+ – акцептор этой пары.

3. Водородная связь – межмолекулярная, она возникает между атомами О, N или F одной молекулы и атомами водорода, связанными с атомами О, N или F, другой молекулы. Примеры:

4.

 

5. В ряду Н–Сl, Н–Вr, Н–I длина связи увеличивается, т.к. увеличивается радиус атома галогена.

6. Q = 2•430 – 437 – 240 = 183 кДж. Q > 0, энергия в реакции выделяется.

7. Мерой полярности химической связи служит ее дипольный момент, измеряемый в дебаях. В скобках после формулы вещества или ее фрагмента приведены значения разности электроотрицательностей атомов элементов и дипольных моментов в дебаях:

Н–Н (0, 0), С–Н (0,4, 0,4), Н–Сl (0,9, 1,0), С–I (0, 1,25), С–Сl (0,5, 1,5).

8. С=О < С=S, C–O < C–S, C–I > C–Cl,

C–P < C–S, C=N < C=O.

Урок 27

1. а) Линейные молекулы: О=С=О, Н–СС–Н;

б) угловые: 

в) треугольная пирамида: NН3,

тетраэдр: СН4 – с атомами Н в вершинах и атомом С в центре фигуры.

Молекула аммиака

Молекула метана

Молекула аммиака
Молекула метана

2. Схема sp-гибридизации s- и р-электронных облаков атома бериллия в реакции с фтором:

3. Электронографические формулы атома бора в основном Восн и возбужденном Ввозб состояниях:

4. Схемы перекрывания гибридных облаков в молекулах ВеF2 и ВСl3:

5. Сходство молекул СН4, NH3 и Н2О в том, что все они бинарные водородные соединения, причем атомы элементов С, N и О находятся в состоянии sp3-гибридизации. У каждого центрального атома (C, N, O) по четыре валентные орбитали.

Различие состоит в том, что у этих соединений разные центральные атомы и разная геометрия молекул: СН4 – тетраэдр с атомами Н в вершинах и атомом С в центре; NН3 – треугольная пирамида (атом N в вершине); Н2О – уголковая молекула с углом между валентными орбиталями, равным 104,5°:

6. Атомы С в бензоле С6Н6 находятся в состоянии sp2-гибридизации. Три -связи атома С в бензоле лежат в плоскости и равноудалены друг от друга (угол между тремя соседними атомами С равен 120°):

Урок 28

1. ... кристаллическая решетка вещества.

2. Кристаллические решетки: а) ионная; б) молекулярная;

в) атомная; г) металлическая.

3. … аморфные вещества.

4. Кристаллические решетки:

ионная – СаСl2, СuО, NаСl, МgSО4,

атомная – алмаз, графит, кремний,

молекулярная – Н2О, СО2, Н24, NН3,

металлическая – Fе, Аl, Мg, Nа.

5. КСl, NаВr, АgСl, МgО.

6.

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

7. Вещества молекулярного строения имеют постоянный количественный и качественный состав.

8. 

Урок 29

1. K[Ag(CN)2],    Ba[Pt(CN)4],     [Cu(NH3)4]SO4.

2. K[Ag(CN)2] = К+ + [Ag(CN)2],     [Ni(NH3)6]Cl2 = [Ni(NH3)6]2+ + 2Cl,

KMgCl3 = K+ + Mg2+ + 3Cl,     KCr(SO4)2 = K+ + Cr3+ + 2SO42–.

3. К3[Fe(CN)6]: 1) ион-комплексообразователь – Fe3+;

2) координационное число центрального иона Fe3+ – 6;

3) лиганды – ионы CN;

4) внутренняя сфера комплекса – в квадратных скобках – [Fe(CN)6]3–, а за скобками – внешняя сфера комплекса (3K+);

5) заряд комплексного иона [Fe(CN)6]3– равен 3–.

4. 

5. Координационные числа:

а) 4; б) 6; в) 4; г) 4; д) 6.

6. 

 

7. [Co(NH3)5Cl]SO4 и [Co(NH3)5SO4]Cl,

координационное число кобальта равно 6 в каждом случае.

8. [Cu(NH3)4]Cl2, K2[Cu(CN)4].

9. а) AgBr + 2Na2S2O3 = Na3[Ag(S2O3)2] + NaBr;

б) [Cu(H2O)4]SO4 + 4NH3 = [Cu(NH3)4]SO4 + 4H2O;

в) Zn(OH)2 + 2NaOH = Na2[Zn(OH)4];

г) [Co(H2O)6](NO3)2 + 4HCl = H2[Co(H2O)2Cl4] + 2HNO3 + 4H2O.

Урок 30

1. В металлах и сплавах – металлическая,

в соединениях металлов – ионная,

в графите и алмазе – атомная,

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

2. в. 3. б. 4. Н2 – б; НСl – в; Н2О ... Н2О – г; NаН – а.

5.

Вещество Температура плавления, °С Строение вещества
Сероводород Н2S –86 Молекулярное
Оксид магния MgO 2800 Немолекулярное
Бром Br2 –7,2 Молекулярное
Хлорид натрия NaCl 801 Немолекулярное

6. NH3•BF3, NH4OH, NH4Cl.

7.

8. б. 9. б. 10. а. 11. г. 12. а.