Зависимость характера соединения от степени окисления элемента

Вопросы.

1.Перечислите важнейшие типы химической связи. Влияет ли электроотрицательность, а если влияет, то как, на тип связи в молекуле?

2.Какая связь называется ионной?

3.Какие силы в ионном кристалле сохраняют его как единое целое?

4.Какая связь называется ковалентной?

5.Каковы механизмы образования ковалентной связи?

6.Ковалентность элемента в соединении и его максимальная ковалентность?

7.Что такое степень окисления элемента?

8.Может ли принимать дробное значение:а)ковалентность;б) степень окисления?

9.Любые ли два электрона способны образовывать связующую (общую электронную) пару?

10.Всегда ли энергетически оправдан процесс распаривания валентных электронов?

11.Почему ковалентность Не равна 1, а ковалентность Ве, имеющего, как и Не, на внешнем слое 2 электрона, равна 4?

12.Чему равна максимальная ковалентность элементов:а)II периода; б)IIIпериода?

13.Каковы основные положения метода валентных связей?

14.Что называется длиной связи ?

15.Что такое насыщаемость химической связи?

16.Чем определяется направленность химической связи?

17.Характеризуется ли ионная связь направленностью и насыщаемостью?

18.Как образуются s- и p- связи? Какие электроны принимают участие в образовании этих связей?

19.Чем определяется кратность связи?

20.Что такое энергия связи? Почему s- связь как правило прочнее p- связи?

21.Что такое нелокализованная связь? Приведите пример.

22.Какие факторы влияют на прочность ковалентной связи?

23.Как изменяется прочность и длина связи: а) для хлоридов щелочных металлов с возрастанием порядкового номера металла; б) Э-Н в пределах подгруппы с ростом порядкового номера элемента?

24.Гибридизация атомных орбиталей. В чём состоит явление гибридизации атомных орбиталей?

25.Типы гибридизации атомных орбиталей. Пример соединений с разными типами гибридизации.

26.Все ли образуемые связи определяют пространственную конфигурацию молекул?

27.Что такое валентный угол?

28.Какова пространственная конфигурация гибридных атомных орбиталей и валентные углы: а) sp-; б) sp²-; в) sp³- гибридизации?

29.Полярная и неполярная ковалентная связь. Чем они отличаются?

30.Полярные и неполярные молекулы. Может ли быть молекула неполярной при полярности отдельных связей в молекуле?

31.Что такое дипольный момент? В каких единицах он выражается?

32.Как ведут себя полярные и неполярные молекулы в электрическом поле?

33.В чём заключается явление поляризации ионов? Оказывает ли влияние на поляризуемость и поляризующее действие ионов их заряд, радиус и строение электронных оболочек? Если оказывает, то какое?

34.Зависит ли окраска соединений от поляризуемости ионов? Ответ объяснить?

35.Основные положения метода молекулярных орбиталей. Как располагаются молекулярные орбитали в зависимости от их энергии?

36.Каков порядок заполнения молекулярных орбиталей электронами при образовании молекул? Чем определяется этот порядок?

37.Что такое порядок связи? Как он определяется в методе молекулярных орбиталей?

38.Чем определяется устойчивость и магнитные свойства молекул в методе молекулярных орбиталей?

Задачи

1. Составьте валентные схемы следующих молекул и ионов, определите ковалентность и степень окисления элементов в данных соединениях:

а) H₂S, SO₂, SO₃, CS₂; б) C₂H₂, COS, C₆H₆, CCl₄; в)NH₃,NH₄⁺ ,HCN,

NH₂OH; г)H₂O₂, H₃O⁺, OF₂, O₂;д)NCl₃,N₂O₃, N₂H₄, N₂; e)CH₄,COCl₂,

CH₃COOH; ж) HNO₃, NF₃, AlN, NH₄OH; з) PH₃, H₃PO₄, POCl₃, PH₄⁺ ;

и) SO₂Cl₂, H₂SO₄, SO₃, BCl₃; к)AlCl₃, Cl₂O, ClF₃, COCl₂; л) H₂CO₃, C₂H₄, HCOOH, COSe; м) AsH₃, H₃AsO₄, AlAs, As₂S₃; н) HClO, ClF₅, ClO₂^- , ClO₃^-; о)SiH₄, SiS₂, SiO₃^2-, AsH₃; п)HNO₂, PCl₃, PO₄^3- , AlP.

2. Укажите, какие частицы являются донорами и какие акцепторами в следующих соединениях:

а)[H₃O]⁺,[BeCl₄]^2-;б)[BF₄]^-,[SiF₆]^2-;в)[BH₄]^-, [GaCl₆]^3-;г) [AlF₄]^-, [GeCl₆]^2-.

3. Какие из указанных молекул и ионов являются потенциальными донорами? Потенциальными акцепторами? а) Cu²⁺, H₂O, OH^- , Ag⁺ ; б)CN^- , BF₃, SiCl₄; в)F ^-, Zn²⁺ , NO₂^-, H⁺ .

4.Какие орбитали атома азота участвуют в образовании ковалентных связей в соединениях: NF₃, NO₃^- , NO₂^-, NH₄⁺ ?

5.Составьте схемы распределения валентных электронов атома бора в основном и возбуждённом состояниях. Сколько ковалентных связей по обменному и по донорно-акцепторному механизму он может образовать? Приведите примеры соответствующих соединений. Какую степень окисления проявляет бор в этих соединениях?

6.Может ли ковалентность азота быть равной номеру группы? Объясните механизм образования иона NO₃^-. Какую степень окисления и ковалентность проявляет азот при образовании данного иона? Приведите примеры соединений азота с положи тельной и отрицательной степенью окисления.

7.Напишите формулы соединений фосфора с алюминием и галлием, его оксидов и гидроксидов. Какую степень окисления имеет фосфор в этих соединениях? Образует ли фосфор донорно-акцепторные связи в ионе PF₆^- ?

8.Напишите формулы соединений мышьяка с сурьмой, галлием, серой, водородом, его оксидов и гидроксидов. Какие свойства, кислотные или амфотерные, проявляют оксиды и гидроксиды мышьяка?

9.Какая связь, ионная или ковалентная, будет преобладать в оксидах ванадия, ниобия и тантала со степенью окисления этих элементов +5? По значениям стандартной энергии Гиббса образования оксидов укажите, для какого элемента степень окисления +5 более характерна:

DG^о₂₉₈, V₂O_{5 (кр.)} Nb₂O_{5 (кр.)} Ta₂O_{5 (кр.)}

кДж/моль -1427 -1776 -1908

10. Запишите электронную формулу атома серы в основном и возбуждённом состояниях. Какие степени окисления она может проявлять? Запишите формулы соединений серы с алюминием, фосфором, железом.

11.Запишите электронную формулу для атома фосфора в основном и возбуждённом состояниях. Какую ковалентность и степени окисления он может проявлять в своих соединениях? Приведите примеры соединений фосфора со степенью окисления -3, +3, +5.

12.Какую ковалентность проявляет кислород в молекуле озона О₃? Может ли быть ковалентность кислорода равной номеру группы? Какие степени окисления проявляет кислород в своих соединениях? Приведите примеры этих соединений.

13.Какую пространственную конфигурацию имеют молекулы:

а)H₂O, NH₃; б)NCl₃, SO₂;в) AsH₃, F₂O;г) SbCl₃, H₂O₂; д)AsCl₃, H₂Se;

е)NOCl, PCl₃;ж) N₂H₄, SbH₃; з)H₂Te, NF₃; и)OF₂, Cl₂O; к) N₂O₅, PH₃;

л)CCl₄, BCl₃; м) HgCl₂; PH₃;н) ZnCl₂, BeI₂; о) SiH₄,SF₆; п) HCN, CO₂.

14.В чём причина различной пространственной структуры молекул PCl₃ и AlCl₃?

15.Объясните различие в пространственной структуре молекул NCl₃, PCl₃ и BCl₃. Какая из них будет полярной?

16.На основании пространственной структуры молекул SO₂ и SO₃ объясните, почему молекула SO₂ полярна, а SO₃ неполярна?

17. Для следующих соединений CCl₄, HCOOH, CS₂ укажите: а) кратность связей, образуемых атомами углерода; б) сколько s-связей образует атом углерода в соединении; в) тип гибридизации валентных орбиталей атомов углерода;

г) пространственную конфигурацию данных соединений.

18.Какой может быть пространственная структура трёхатомных молекул? Рассмотрите на примерах молекул ВеCl₂, CO₂, H₂O. Какие из приведённых молекул будут полярными?

19.Для приведённых ниже молекул и ионов укажите: тип гибридизации валентных орбиталей центрального атома, пространственную структуру соединений, направление дипольных моментов связей:

а) CS₂, CO₃^2-; б) BCl₃, BCl₄^- ; в) BeF₂, BeF₄^2-; г) CF_4, SO₄^2-; д) HCN, ClO₄^- ; е) GeH_4, NO₃^- ;

ж) CH₂Cl_2, H₃O⁺; з) CHCl_3, PO₄^3- ; и)POCl_3, AsO₄^3- ; к) SiS_2, SeO₄^2- ; л) SO₂Cl_2, BO₃ ^3- ; м) COCl_2, BH₄^-; н) HCOOH, SiO₃^2- ; о) COSe , BO₂ ^- ; п) COS, CO₃^2- ; р) PCl_5, [SnCl₆]^2- .

20.Определите пространственную конфигурацию следующих ионов NH₄⁺ и BF₄^- ?

21. Олово и свинец образуют соединения SnCl₂ и PbCl₂ , но мономер ССl₂ неустойчив. Почему?

22. Молекулы SnCl₂ и PbCl₂ , существующие в газообразном состоянии, имеют угловую форму, а HgCl₂ и CdCl₂ - линейную. Почему?

23. Рассмотрите образование иона Н₃О ⁺. Какую структуру он имеет?

24. При взаимодействии молекул NH₃ и BF₃ и образуются молекулы NH₃ BF₃ . Какова их структура?

25. В каком из соединений связь больше всего приближается к ионной:

а) Ca₃N₂, Ca₃P₂, Ca₃As₂, Ca₃Sb₂; б) NaF, MgF₂, BF₃, CF₄.

26. Как изменяется доля ионной связи в ряду молекул HF, HCl, HBr, HI ?

27. Расположите вещества в порядке усиления ионного характера связи CsF, CaCl₂, NaF, ClF, CO, HF, HCl, BeF₂, MgF₂. Ответ мотивируйте, пользуясь величинами ЭО.

28. Перечислите важнейшие свойства ионных соединений.

29. Почему галиды щелочных и щелочноземельных металлов имеют более высокую температуру плавления, чем галиды водорода?

30. Расположите соединения в порядке возрастания степени полярности связи:

а) NH₃, PH₃, AsH₃;б) H₂O, H₂S, H₂Se; в) BeCl₂, BCl₃, CCl₄; г)CH₄, NH₃, H₂O; д) AlCl₃, SiCl₄, PCl₅.

31. Объясните изменение дипольных моментов в ряду:

HF HCl HBr HI

m.10³⁰, Кл..м 5,73 3,24 2,97 1,14

32. Расположите соединения в порядке возрастания ионного характера связи:

а)MgCl₂, AlCl₃, SiCl₄; б)AlCl₃, Al₂S₃, AlN; в) BeO, BeCl₂, BeF₂.

33. Как изменяется значение эффективных зарядов атомов и доля ионной связи в соединениях: а) CO₂, CCl₄, CF₄; б) CO₂, CS₂, CTe₂; в) ZnCl₂, ZnO, ZnS; г) AlCl₃, Al₂S₃, AlN ?

34. В каком из приведённых соединений: LiF, BeF₂, BF₃, CF₄ связь Э-F будет больше всего приближаться к ковалентной?

35. Какая из связей: Ge-H, As-H, Se-H будет более полярна?

36. Дипольный момент связи C-Cl равен 6,8.10^-30 Кл.м. Чему равна длина диполя? Сопоставить с длиной связи.

37. Длина диполя молекулы HCl равна 2,2. 10^-11 м. Рассчитайте дипольный момент молекулы.

38. Длина диполя молекулы HF равна 4. 10^-11 м. Вычислите дипольный момент.

39. Дипольный момент молекулы SO₂ равен 5,36.10^-30Кл.м. Рассчитайте длину диполя.

40.Дипольный момент молекулы HCN равен 9,66.10^-30Кл.м. Рассчитайте длину диполя.

41. Как и почему меняются валентные углы в ряду молекул H₂O, H₂S, H₂Se, H₂Te?

42.Определите дипольный момент молекулы, если длина диполя равна 4,05.10^{-11 м.}

43. Дипольный момент молекулы воды равен 6,09*10^-30Кл*м. Определите длину диполя.

44.Определите, какие из перечисленных молекул являются полярными и почему:

SO₂, H₂S, CO, CO₂, CCl₄, NH₃, CH₄, C₆H₆, CHCl₃, CS₂, COS, N₂.

45. Как будет изменяться значение дипольного момента в ряду молекул HF, HCl, HBr, HI ?

46. Дипольный момент молекулы H₂S равен 3,10.10^-30 Кл.м, а момент связи S-H равен 2,26.10^-30 Кл.м. Вычислите валентный угол в молекуле H₂S.

47.Валентный угол в молекуле воды составляет 105^о, дипольный момент молекулы равен 6,09.10^-30 Кл.м. Определите момент связи О-Н .

48.Молекулы NH₃ и NF₃ имеют аналогичную пространственную конфигурацию, однако их дипольные моменты заметно отличаются друг от друга (5,23.10^-30 и 0,67.10^-30 Кл.м - соответственно). Дайте этому объяснение.

49.Длина диполя молекулы HBr равна1,86.10^-11м. Вычислить дипольный момент.

50. Полярны или неполярны молекулы OF₂, PF₃, ZnCl₂, H₂Te, CO₂? Какова их структура?

51.Сравните характер связей в двухатомных молекулах ClF, BrCl, ICl, IBr .

52.Дипольные моменты молекул NH₃, PH₃, NF₃ равны соответственно 4,86Д; 1,86Д; 0,67Д. Чем объяснить, что: m(NH₃) > m (PH₃) > m (NF₃)?

53. Объясните закономерность уменьшения энергии связи в следующем ряду:

связь: H-H Li-Li Na-Na K-K

Е, кДж/моль 434,72 260,41 73,15 49,32

Чем можно объяснить значительно большую энергию связи в молекуле водорода?

54. Энергия связи в молекулах галогенов характеризуется следующими величинами:

связь: F-F Cl-Cl Br-Br I-I

Е, кДж/моль 154,66 242,44 192,28 150,48

Почему энергия связи в молекулах галогенов сначала увеличивается, а затем уменьшается?

55. Вычислите среднюю энергию связи в молекулах аммиака,если стандартная энтальпия образования аммиака равна -46,19кДж/моль, а энергия диссоциации N₂ и H₂ соответственно равны (кДж/моль): 945,6 и 435,9.

56. Вычислите энергию связи в молекуле NO, если стандартная энтальпия образования NO равна 90,4 кДж/моль, а энергии диссоциации молекул О₂ и N₂ на атомы соответственно равны (кДж/моль): 486 и 945,6.

57. В каком из соединений и почему связь между атомами углерода более прочная: C₂H₂, C₂H₄, C₂H₆ ?

58. Энергия связи в молекуле BF (752,4 кДж) превышает среднюю энергию связи в молекуле BF₃ (384,6 кДж) почти в 2 раза. Почему?

59. С точки зрения теории валентных связей объясните близость по величине энергии диссоциации молекул СО и N₂ на атомы (1109,8 и 940,9 кДж/моль соответственно).

60. Вычислите DН^о диссоциации молекулы водорода на атомы, используя следующие данные: энергия связи в молекуле НCl равна 430,5 кДж/моль, энергия связи в молекуле Cl₂ равна 242,4 кДж/моль, энтальпия образования HCl равна -92,4 кДж/моль.

61. Вычислите энергию диссоциации на атомы молекулы СО, если известно, что для атомизации 1 моль О₂ и 1 моль атомов графита надо затратить соответственно 493,2кДж и 710,6 кДж. Энтальпия образования СО равна - 110 кДж/моль.

62. Вычислите энергию связи в молекуле HBr, если энергия связи в молекуле Н₂ равна 434,7 кДж/моль, а энергия связи в молекуле Br₂ равна 192,3 кДж/моль. Энтальпия образования HBr равна - 36,1 кДж/моль.

63. Вычислите энергию связи Cl-F, если энтальпия образования ClF равна - 62,7 кДж/моль, энергия диссоциации молекулы хлора 242,4 кДж/моль и энергия связи в молекуле фтора равна 154,7 кДж.

64. Определите энергию атомизации углерода, если энергия связи Н-Н равна 434,7 кДж/моль, средняя энергия связи С-Н равна 413,8 кДж/моль, а энтальпия образования метана СН₄ равна -74,84 кДж/моль.

65. Вычислить среднюю энергию связей О-Н, N-H, S-H в молекулах H₂O, NH₃ и H₂S по следующим данным: молекула DH^о_обр. кДж/моль молекула Е_дисс. кДж/моль

H₂O -241,6 N₂ 940,5

NH₃ -45.98 O₂ 493,24

H₂S -20,06 H₂ 434,7

66. Определите энтальпию образования аммиака, если даны энергии связей:

связь: N=N H-H H-N

E, кДж/моль 940,5 434,7 388,7

67. В каком из соединений HClO, HClO₂, HClO₃, HClO₄ связь между атомами кислорода и хлора более прочная? Почему?

68. Укажите, как и почему изменяется энергия связи в ряду соединений: ВCl₃ - AlCl₃ - GaCl₃?

69. Как изменяется энергия связи в ряду галидов углерода:CF₄-CCl₄-CBr₄- C I₄?

70. Как изменяется энергия связи в ряду соединений: NH₃ - PH₃ - AsH₃ -SbH₃ ?

71. На основании размера ионов (используя схему Косселя) объясните, как изменяется сила кислот и их окислительно-восстановительные свойства в рядах:

1) H₂S - H₂S₂ - H₂Te;

2) HF - HCl - HBr - HI;

3) H₂SO₃ - H₂SeO₃ - H₂TeO₃;

4) HClO - HClO₂ - HClO₃ - HClO₄;

5) HClO - HBrO - HIO.

72. На основании схемы Косселя объясните, как изменяется прочность связи и устойчивость соединений в рядах:

1) CF₄ - CCl₄ - CBr₄ - CI₄ ;

2) CH₄ - SiH₄ - GeH₄ - SnH₄;

3) NH₃ - RH₃ - AsH₃ - SbH_3.

73. На основе схемы Косселя объясните,как изменяются кислотно - основные свойства в ряду оксидов:

1) VO - V₂O₃ - VO₂ - V₂O₅;

2) CrO - Cr₂O₃ - CrO₃;

3) MgO - Al₂O₃ - SiO₂ - SO_2.

74. Какие степени окисления проявляют в соединениях элементы побочной подгруппы? Как изменяются кислотно-основные свойства гидроксидов марганца со степенями окисления +2,+4,+6,+7 ?

75. Как и почему изменяется сила кислот в рядах:

а).H₂MnO₄ - H₂TeO₄ - H₂ReO₄; б). HMnO₄ - HTeO₄ - HReO₄.

76. Какие степени окисления характерны для Fe, Co, Ni ? Как изменяются основные свойства гидроксидов при переходе от Fe к Ni ? Как изменяется восстановительная способность в ряду ионов Fe²⁺ - Co ²⁺ - Ni ²⁺ ? Какие степени окисления характерны для платиновых металлов?

77. Как изменяется поляризуемость ионов в рядах:

а) Li⁺ , Na ⁺ , K ⁺ , Cs ⁺ ;

б) Be ²⁺ , Mg²⁺ , Ca²⁺ , Sr ²⁺ , Ba²⁺ ;

в) F^- , Cl^- , Br ^- , I ^- ;

г) Mg ²⁺, Na⁺ , Ne, F^- , O₂^2- ?

78. Как меняется поляризующее действие ионов в рядах:

а) Al ³⁺ , Sc³⁺ , Y³⁺ , La³⁺ ;

б) F^- , Cl ^- , Br ^- , I ^- ;

в) O ^2-, S^2- , Se2- , Te^2- ?

79. Почему в водном растворе не могут существовать ионы Mn⁷⁺, Cr⁶⁺, V⁵⁺ ?

80. Почему кислородсодержащие кислоты менее устойчивы, чем их соли?

81. Почему легко протекающая для SiF₄ реакция присоединения ионов F^- (SiF₄ + 2F^- = [SiF₆]^2- ) не идёт при замене SiF₄ на CF₄ ?

82. Почему хлориды алюминия, цинка, серебра и золота нельзя считать ионными соединениями?

83. Как объяснить уменьшение растворимости в воде в ряду соединений AgF , AgCl , AgBr , AgI?

84. Почему при равенстве радиусов катионов температура плавления CdCl₂ ниже температуры плавления CaCl₂ ?

85. Как можно объяснить уменьшение устойчивости в ряду солей CuF₂, CuCl₂, CuBr₂, CuI₂?

86. Какое соединение - карбонат натрия или карбонат серебра обладает большей термической устойчивостью? Почему?

87. Как с помощью поляризационных представлений объяснить невозможность получения гидроксидов серебра и ртути?

88. Как изменяется термическая устойчивость в ряду карбонатов бериллия, магния, кальция, стронция и бария? Почему?

89. Почему термическая устойчивость сульфатов больше устойчивости соответствующих карбонатов?

90. Опишите методом молекулярных орбиталей молекулы N₂ и СО. Определите кратность связи в данных молекулах.

91. Молекула Не₂ не существует, однако ион Не₂⁺ сравнительно устойчив. Объясните это с точки зрения метода молекулярных орбиталей.

92. Какая частица имеет большую энергию связи - NO или NO⁺ ?

93. Объясните наличие магнитных свойств в молекуле О₂, используя метод молекулярных орбиталей.

94. Какие из перечисленных соединений обладают парамагнитными свойствами O₂⁺, O₂ , O₂^- , O₂^2- ?

95. Объясните причину изменения длин связей в приведённых соединениях:

соединение: O₂⁺ O₂ O₂^- О₂^2-

длина связи, l.10¹⁰, м: 1,123 1,207 1,300 1,490

96. Определите кратность связи в молекуле BF.

97. На основании метода молекулярных орбиталей сделайте вывод об устойчивости частиц Ве₂ и Ве₂⁺

98. Пользуясь методом молекулярных орбиталей объясните, почему потеря одного электрона молекулой СО (СО® СО⁺ ) приводит к ослаблению связи, а молекулой NO (NO ®NO⁺) - к упрочнению связи?

99. Опишите методом молекулярных орбиталей образование:

H₂⁺ , H₂, Li₂, C₂, N₂, F₂.

100. Опишите методом молекулярных орбиталей образование частиц: CO, NO, NO⁺ , O₂⁺.

101. Какая из частиц - NO⁺ , NO или NO^- характеризуется наименьшей длиной связи? Как это сказывается на устойчивости частиц?

102. Как изменяется энергия связи между атомами азота и кислорода в соединениях: NO, N₂O₃, NO₂?

103. Объясните изменение энергии диссоциации (кДж/моль) молекул в ряду: F₂(155) - O₂(493) - N₂(945).

104. Как теория молекулярных орбиталей объясняет невозможность образования молекул He₂, Be₂, Ne₂?

105. Как теория молекулярных орбиталей объясняет:

а) диамагнетизм молекул N₂ и F₂; б) парамагнетизм молекул В₂ и О₂?

106. Одинаковы ли магнитные свойства молекул СО и NO?

107. Используя метод МО орбиталей определите порядок и магнитные свойства молекул и ионов:

а) LiBr, NS⁺ ; б) CN⁺,HHe; в) CS⁺,Al₂ ; г) Rb₂⁺,SO;д) Br₂^- ,BO; е) I₂^- ; I₂⁺