- •Программа курса
- •Тема 1. Моль. Эквиваленты простых и сложных веществ. Закон эквивалентов
- •Контрольные вопросы и задачи
- •Тема 2. Периодическая система элементов д.И. Менделеева
- •Контрольные вопросы и задачи
- •Тема 3. Химическая связь. Строение молекул Контрольные вопросы и задачи
- •Тема 4. Энергетика химических процессов. Внутренняя энергия. Энтальпия
- •Контрольные вопросы и задачи
- •Тема 5. Энтропия. Энергия Гиббса. Направленность химических реакций
- •Контрольные вопросы и задачи
- •Тема 6. Растворы
- •Контрольные вопросы и задачи
- •Тема 7. Окислитeльнo-вoccтaнoвитeльньIe реакции
- •Контрольные вопросы и задачи
- •Тема 8. Электрохимические системы. Электродные потенциалы. Электродвижущие силы. Химические источники тока
- •Контрольные вопросы и задачи.
- •Тема 9. Электролиз
- •Контрольные вопросы и задачи
- •Тема 10. Коррозия металлов
- •Контрольные вопросы и задачи.
- •Тема 11. Жесткость воды
- •Классификация воды по уровню жесткости
- •Решение.
- •Контрольные вопросы и задачи
- •Тема 12. Комплексные соединения
- •В соответствии с уравнением равновесия суммарной реакции диссоциации комплекса константу нестойкости можно выразить уравнением:
- •Контрольные вопросы и задачи
- •Приложение
- •Рекомендательный библиографический список
Тема 2. Периодическая система элементов д.И. Менделеева
Пример 1.
Какую высшую и низшую степени окисления проявляют мышьяк, селен и бром? Составьте формулы соединений данных элементов, отвечающие этим степеням окисления.
Решение.
Высшую степень окисления элемента определяет номер группы периодической системы Д.И. Менделеева, в которой он находится. Низшая степень окисления определяется тем условным зарядом, который приобретает атом при присоединении количества электронов, которое необходимо для образования устойчивой восьмиэлектронной оболочки (ns2np6).
Данные элементы находятся соответственно в VA, VIA, VIIA группах и имеют структуру внешнего энергетического уровня s2p3, s2p4 и s2p5 (табл. 1).
Пример 2.
У какого из элементов четвёртого периода – марганца или брома сильнее выражены металлические свойства?
Решение.
Электронные формулы данных элементов:
25Mn ls2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d5 4s2
35Br ls2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p5
Т а б л и ц а 1
Степень окисления мышьяка, селена, брома.
|
Элемент |
Степень окисления |
Соединения | |
|
Высшая |
Низшая | ||
|
As |
+5 |
–3 |
H3AsO4, H3As |
|
Se |
+6 |
–2 |
SeO2, Na2Se |
|
Br |
+7 |
–1 |
KBrO4, KBr |
Марганец – d-элемент VIIБ группы, а бром – p-элемент VIIA группы. На внешнем энергетическом уровне у марганца два электрона, а у атома брома – семь. Атомы типичных металлов характеризуются наличием небольшого числа электронов на внешнем энергетическом уровне, а следовательно, тенденцией терять эти электроны. Они обладают только восстановительными свойствами и не образуют элементарных отрицательных ионов. Элементы, атомы которых на внешнем энергетическом уровне содержат более трёх электронов, обладают определённым сродством к электрону, а следовательно, приобретают отрицательную степень окисления и даже образуют элементарные отрицательные ионы. Таким образом марганец, как и все металлы, обладает только восстановительными свойствами, тогда как для брома, проявляющего слабые восстановительные свойства, более присущи окислительные функции. Общей закономерностью для всех групп, содержащих p- и d-элементы является преобладание металлических свойств у d-элементов. Следовательно, металлические свойства у марганца сильнее выражены, чем у брома.
Контрольные вопросы и задачи
|
21. |
Исходя из положения германия, цезия и технеция в периодической таблице, составьте формулы следующих соединений: мета- и ортогерманиевой кислот, дигидрофосфата цезия и оксида технеция, отвечающие их высшим степеням окисления. Изобразите графически формулы этих соединений. |
|
22. |
Что такое энергия ионизации? В каких единицах она выражается? Как изменяется восстановительная активность s- иp-элементов в группах периодической системы с увеличением порядкового номера? Почему? |
|
23. |
Что такое электроотрицательность? Как изменяется электроотрицательность р-элементов в периоде; в группе периодической системы с увеличением порядкового номера? |
|
24. |
Исходя из положения германия, молибдена и рения в периодической системе, составьте формулы следующих соединений: водородного соединения германия, рениевой кислоты и оксида молибдена, отвечающие высшей степени окисления образующего элемента. Изобразите графически формулы этих соединений. |
|
25. |
Что такое сродство к электрону? В каких единицах оно выражается? Как изменяется окислительная активность неметаллов в периоде и в группе периодической системы с увеличением порядкового номера? Ответ мотивируйте строением атома соответствующего элемента. |
|
26. |
Составьте формулы оксидов и гидроксидов элементов третьего периода периодической системы, отвечающие их высшей степени окисления. Как изменяется химический характер этих соединений при переходе от натрия к хлору? |
|
27. |
Какой из элементов четвёртого периода – палладий или мышьяк – обладает более выраженными металлическими свойствами? Какой из элементов образует газообразное соединение с водородом? Ответ мотивируйте, исходя из строения атомов данных элементов. |
|
28. |
Какие элементы образуют газообразные соединения с водородом? В каких группах периодической системы находятся эти элементы? Составьте формулы водородных и кислородных соединений хлора, теллура и сурьмы, отвечающие их низшей и высшей степеням окисления. |
|
29. |
У какого элемента четвёртого периода – хрома или селена – сильнее выражены металлические свойства? Какой из этих элементов образует газообразное соединение с водородом? Ответ мотивируйте строением атомов хрома и селена. |
|
30. |
Какую низшую степень окисления проявляют хлор, сера, азот и углерод? Почему? Составьте формулы соединений алюминия с данными элементами в этой степени окисления. Как называются соответствующие соединения? |
|
31. |
У какого из р-элементов пятой группы периодической системы – фосфора или сурьмы – сильнее выражены неметаллические свойства? Какое из водородных соединений данных элементов является более сильным восстановителем? Ответ мотивируйте строением атомов этих элементов. |
|
32. |
Исходя из положения металла в периодической системе, дайте мотивированный ответ на вопрос: какой из двух гидроксидов более сильное основание Ba(OH)2 или Mg(OH)2; Ca(OH)2 или Fe(OH)2; Cd(OH)2 или Sr(OH)2? |
|
33. |
Почему марганец проявляет металлические свойства, а хлор – неметаллические? Ответ мотивируйте строением атомов этих элементов. Напишите формулы оксидов и гидроксидов хлора и марганца. |
|
34. |
Какую низшую степень окисления проявляют водород, фтор, сера и азот? Почему? Составьте формулы соединений кальция с данными элементами в этой степени окисления. Как называются соответствующие соединения? |
|
35. |
Какую низшую и высшую степень окисления проявляют кремний, мышьяк, селен и хлор? Почему? Составьте формулы соединений данных элементов, отвечающие этим степеням окисления. |
|
36. |
К какому семейству относятся элементы, в атомах которых последний электрон поступает на 4-ю и 5-ю орбитали? Сколько элементов включает каждое из этих семейств? Как отражается на свойствах этих элементов электронное строение их атомов? |
|
37. |
Атомные массы элементов в периодической системе непрерывно увеличиваются, тогда как свойства простых тел изменяются периодически. Чем это можно объяснить? |
|
38. |
Какова современная формулировка периодического закона? Объясните, почему в периодической системе элементов аргон, кобальт, теллур и торий помещены соответственно перед калием, никелем, иодом и протактинием, хотя и имеют большую атомную массу? |
|
39. |
Какую низшую и высшую степени окисления проявляют углерод, фосфор, сера и иод? Почему? Составьте формулы соединений данных элементов, отвечающих этим степеням окисления. |
|
40. |
Какую высшую степень окисления могут проявлять германий, ванадий, марганец и ксенон? Почему? Составьте формулы оксидов данных элементов, отвечающих этой степени окисления. |