Сборгник задач по химии

3.5.2.Периодическая система Д.И. Менделеева

иэлектронное строение атомов. Зависимость свойств элементов от строения их атомов

№301. Исходя из места в Периодической системе, опишите химические свойства элемента с порядковым номером 23.

№302. Опишите свойства элемента с электронной формулой 1s22s22p63s23p5 (номера периода и группы, металлические свойства, окислительно-восстановительные свойства).

№303. Элемент находится в II периоде, IV группе, главной подгруппе. Напишите его электронную формулу и охарактеризуйте свойства.

№304. Почему число элементов в периодах соответствует ряду чисел 2-8-18-32? При объяснении используйте понятие об энергетических уровнях и подуровнях и их емкости в отношении электронов.

№305. На основе теории строения атома поясните, почему группы химических элементов Периодической системы разделены на главные и побочные подгруппы.

№306. Поясните, почему лантаноиды и актиноиды обладают сходными химическими свойствами на основании закономерностей электронного строения их атомов.

№307. Почему химический символ водорода "Н" обычно помещают в главной подгруппе I группы и в главной подгруппе VII группы?

№308. По каким признакам различают s-, p-, d- и f- элементы? Приведите по 2 элемента из каждого семейства.

№309. Какой из элементов 2-й группы (магний или стронций) обладает более выраженными металлическими своствами?

№310. Приведите примеры трех искусственно полученных элементов. Изобразите схемы, отражающие расположение электронов по орбиталям в атомах этих элементов.

№311. Какой вывод можно сделать о свойствах элемента по значению для него ионизационного потенциала и сродства к

81

электрону? Как изменяются эти характеристики в периодах и группах?

№312. Какова структура периодической системы, выраженная краткой таблицей? Что определяет число периодов, групп, подгрупп? Чем отличается восьмая группа от остальных?

№313. Какие периоды называют малыми, а какие – большими? Чем определяется число элементов в каждом из них? Какие периоды и почему содержат одинаковое число элементов?

№314. Какие значения валентности может проявлять марганец, исходя из электронного строения и возможного промотирования?

№315. Приведите примеры р-элементов, которые в виде простых веществ являются а) металлами; б) неметаллами. Назовите гидроксиды элементов, относящихся к классу а) кислот, б) оснований, в) проявляющих кислотно-основную двойственность. Какая взаимосвязь существует между электронным строением атома и проявляемыми им свойствами?

№316. Как изменяются свойства оксидов и гидроксидов s- и р-элементов в периоде? Объясните причину и покажите различие в свойствах гидроксидов первого и предпоследнего элемента третьего периода.

№317. Укажите основные черты различия в свойствах двух элементов: а) одного и того же периода: калия и брома; калия и меди; б) одной и той же группы: хлора и марганца.

№318. Какую информацию о месте элемента в периодической системе можно получить, зная порядковый номер элемента? Покажите это на примере элементов с порядковыми но-

мерами 20, 24, 25.

№319. Что общего у элементов: а) одного периода; б) одной группы; в) одного семейства? Чем отличаются элементы, находящиеся в одной группе, но в разных подгруппах?

№320. Что называют потенциалом ионизации? Как он меняется в периодах и группах по мере увеличения порядково-

82

го номера элемента? На каких свойствах элементов это отражается?

№321. Как при заполнении электронами атомных орбиталей образуются периоды и группы? В каких случаях емкость заполняемого энергетического уровня и число элементов в периоде совпадают или не совпадают?

№322. Что называют сродством к электрону? Как оно меняется в периодах и группах с увеличением порядкового номера элемента? На какие свойства элементов это влияет?

№323. До 1963г. благородные газы помещали в нулевую группу. Почему? Почему сейчас они стоят в VIII группе периодической системы?

№324. Каково максимальное число элементов в 7 периоде? Каков должен быть порядковый номер последнего его элемента? К какому семейству он будет относиться?

№325. Что называют атомным радиусом? Как он меняется в периодах и группах по мере увеличения порядкового номера элемента? На каких свойствах элементов это отражается?

№326. Что характеризует относительная электроотрицательность, и как она изменяется с увеличением порядкового номера элемента? Назовите элементы, имеющие максимальное

иминимальное значение электроотрицательности.

№327. Как изменяются металлические свойства элементов в периодах и в группах? Чем это можно объяснить?

№328. На каком основании марганец и хлор, титан и кремний расположены в одной группе периодической системы? Почему они находятся в разных подгруппах?

№329. У какого из элементов: а) сурьмы или азота; б) углерода или германия ярче выражены неметаллические свойства? Ответ мотивировать.

№330. Электронная формула валентных электронов атома некоторого элемента…3s23р4. Определите номера группы и периода, в которых стоит этот элемент. Назовите его и укажите формулы оксида и гидроксида, соответствующих высшей степени окисления.

83

3.5.3. Химическая связь и строение молекул. Типы химической связи.

Ковалентная связь с позиций метода ВС. Механизмы образования ковалентной связи

№331. Какой тип связи и почему проявляется в соедине-

ниях: F2, HF, RbCl, H2O?

№332. Изобразите перекрывание атомных орбиталей в

молекулах BeCl2 и BF3. Укажите типы гибридизации атомов бериллия и бора.

№333. Какую ковалентную связь называют σ- и π-связью? Разберите на примере строения молекулы азота.

№334. Изобразите перекрывание атомных орбиталей в

молекулах Н2S и СН4. Каков тип гибридизации у серы и углерода?

№335. Как изменяется полярность связи в оксидах второ-

го периода: Li2O, BeO, B2O3, CO2, N2O5?

№336. Изобразите перекрывание атомных орбиталей в молекуле ацетилена. Каков тип гибридизации углерода?

№337. Изобразите перекрывание атомных орбиталей в молекуле этилена. Каков тип гибридизации углерода?

№338. Изобразите перекрывание атомных орбиталей в молекуле этана. Каков тип гибридизации углерода?

№339. Изобразите перекрывание атомных орбиталей в молекуле бензола. Каков тип гибридизации углерода?

№340. Изобразить, используя метод ВС, электронное строение молекулы NH3.

№341. Показать, как происходит образование иона NН4+. Каков механизм образования связи в ионе аммония?

№342. Изобразить электронное строение молекулы ВеВr2 методом ВС. Указать тип гибридизации атомных орбиталей и геометрию молекулы.

№343. Изобразить электронное строение молекулы ВВr3 методом ВС. Какова геометрия этой молекулы?

84

№344. Какую ковалентность может проявлять сера в своих соединениях? Изобразите структуру атома серы в нормальном и возбужденном состояниях.

№345. Сколько неспаренных электронов может иметь атом хлора в нормальном и возбужденном состоянии? Распределите эти электроны по квантовым ячейкам. Чему равна валентность хлора, обусловленная неспаренными электронами?

№346. Чему равна максимальная ковалентность атома брома? Ответ мотивировать.

№347. Какой тип связи и почему проявляется в соединениях: MgS, N2, BCl3, HF, C2H6? Ответ мотивировать.

№348. Какой тип связи и почему проявляется в соедине-

ниях: H2O, CuSO4, HNO3, Cl2? Ответ мотивировать.

№349. Какой тип связи и почему проявляется в соединениях: CO2, NiS, PH3, H2, C2H2? Ответ мотивировать.

№350. Какой тип связи и почему проявляется в соединениях: хлороводород, оксид ртути, метан, гидроксид кальция. Ответ мотивировать.

№351. Объяснить закономерность изменения длины связи

Н-Элемент в молекулах Н2О (0,097 нм), Н2S (0,133 нм), Н2Sе (0,147 нм), Н2Те (0,167 нм).

№352. Объяснить закономерность изменения длины связи Н-Элемент в молекулах: НF (0,092 нм), НСl (0,128 нм), HBr (0,142 нм), HI (0,162 нм).

№353. Объяснить закономерность изменения энергии (кДж/моль) связи Н-Элемент в молекулах: НF (561,5), НСl (427,2), HBr (359,9), HI (294,3).

№354. Что такое валентный угол между связями? Как изменяется валентный угол в ряду соединений PF3 – PCl3 – PI3?

№355. Какое состояние электронов, атомных орбиталей или атомов в целом называется валентным? Сколько валентных состояний возможно для атомов F, Cl, O, S, C?

№356. Что является главной причиной возникновения химической связи между атомами? Показать, как происходит образование химической связи в молекуле водорода.

85

№357. Привести примеры молекул, в которых есть а) только σ-связи; б) одна σ- и одна π-связь; в) одна σ- и две π- связи.

№358. В рамках метода ВС показать, как образуется одинарная, двойная и тройная ковалентная связь. Почему энергия двойной связи не равна сумме двух энергий одинарных связей?

№359. Что называют электрическим моментом диполя? Какая из молекул: HCl, HBr, HI имеет наибольший момент диполя? Почему?

№360. Покажите схемами два возможных механизма образования ковалентной связи. При какой структуре электронных оболочек атомов возможен тот и другой случай? Влияет ли механизм образования ковалентной связи на ее свойства?

3.5.4.Ионная связь. Металлическая связь. Межмолекулярное взаимодействие. Водородная связь.

Агрегатное состояние вещества с позиций теории химической связи

№361. Что называют абсолютной и относительной электроотрицательностью? Как по значению этой величины можно судить о направлении смещения электронной плотности при образовании связей? Приведите примеры соединений с ионным типом связи.

№362. Фосфор образует соединения с водородом, хлором, калием. Какие из связей наиболее и наименее полярны? В сторону какого атома смещается в каждом случае электронная плотность?

№363. Чем объясняется невозможность образования 100%-ной ионной связи и чему примерно равна доля ионности в наиболее ионных бинарных соединениях? Определите типы

связей в соединениях: СrO3, индукционное взаимодействие полярных молекул с неполярными? Какие силы межмолекулярного взаимодействия называют ориентационными, индукционны-

86

ми и дисперсионными? Как они возникают? К2Cr2O7, SiCl4, H2S, NaCN, K3[Fe(CN)6].

№364. Почему для молекул Н2S и НСl в отличие от Н2О и НF образование водородных связей не характерно?

№365. Каковы типы связей в соединениях: СНСl3, CO, NiCl2, H2SiO3, KOH? Ответ обосновать.

№366. На основании значений электроотрицательностей определите, как меняется характер связей в водородных соединениях и оксидах элементов 3-го периода.

№367. Какую химическую связь называют ионной? Чем она отличается от ковалентной? Выберите из нижеуказанных соединений вещества с ионным типом связи и напишите уравнения превращения соответствующих ионов в нейтральные атомы: НВr, CaBr2, SO2, Na2O, CsCl.

№368. Как влияет на ориентационное взаимодействие полярность молекул и температура? В чем выражается

№369. Исходя из величины разностей электроотрицательностей приведенных пар элементов указать, какие из них образуют ионные соединения: Li(1,6)- Si(1,8); Mg(1,2)-Cl(3,5); Be(1,5)-S(3,0); Ca(1,0)-P(2,5).

№370. Почему и как влияет размер атомов на длину и энергию образующейся между ними связи? Ответ проиллюстрировать примерами.

№371. Каков тип связи в молекулах: О2, НСl, NaCl, SO2, CaCl2? Расположите молекулы в ряд по мере увеличения ионности связи (для объяснения используйте понятие об электроотрицательности).

№372. Исходя из представлений о природе ионной связи объяснить, почему при обычных условиях ионные соединения существуют в виде ионных кристаллов, а не в виде отдельных молекул.

№373. Что называют поляризующим действием данного иона и его собственной поляризуемостью?

№374. Как определяется и в чем выражается электроотрицательность? По разности электроотрицательностей атомов

87

определите степень ионности связей в хлоридах элементов третьего периода: NaCl, MgCl2, АlCl3, SiCl4, PCl3, SCl3 и Cl2.

№375. Сравните ковалентную и водородную связи. Отличаются ли они по длине, энергии и другим характеристикам?

№376. Если сравнивать температуры кипения водородных соединений элементов главной подруппы VI группы, то

видна аномалия в поведении Н2О. Почему вещество с самой маленькой молекулярной массой имеет самую высокую температуру кипения?

№377. Приведите примеры соединений с внутримолекулярной водородной связью и влияния этой связи на их свойства.

№378. В разных учебниках можно встретить разные объяснения причин существования водородных связей. Прокомментируйте следующие утверждения: а) водородная связь – это разновидность ковалентной связи; б) водородная связь образуется по донорно-акцепторному механизму.

№379. Какие взаимодействия получили название "вандерваальсовы"? Чем силы Ван-дер-Ваальса отличаются от химических связей? Приведите примеры видов вандерваальсового взаимодействия и связанных с ним физико-химических процессов.

№380. Какова природа сил Ван-дер-Ваальса? Какой вид взаимодействия между частицами приводит к переходу в конденсированное состояние N2, HI, Cl2, H2O?

№381. Какие свойства воды можно объяснить только наличием водородной связи? Дать мотивированный ответ.

№382. Между молекулами каких попарно взятых веществ

возникает водородная связь: а) НF и Н2О; б) Н2 и Н2О; в) С2Н5ОН и Н2О; г) С2Н5ОН и С2Н5ОН? Ответ пояснить.

№383. Какие виды межмолекулярного взаимодействия Вам известны? Какой из них самый сильный?

№384. Сравните важнейшие свойства ковалентной и ионной связи.

№385. Составьте из предложенных ниже химических элементов формулы веществ с а)ионным; б)ковалентным типом

88

связи: Сl, C, Si, K, F, H, O. Какое из веществ будет образовывать водородные связи?

№386. Между молекулами каких попарно взятых веществ

возникает водородная связь: а) НF и НF; б) О2 и Н2О; в) СН3СООН и Н2О; г) Н2SO4 и Н2О? Ответ пояснить.

№387. Какое взаимодействие имеет место при сближении: а) двух полярных молекул; б) двух неполярных молекул?

№388. За счет каких взаимодействий может осуществ-

ляться притяжение между молекулами Н2 и О2; Н2 и Н2О; Н2О и NН3, НF и НF? Дайте обоснованный ответ.

№389. Составьте из предложенных химических элементов - С, Н, Na, F, O, S, Mo формулы веществ с а) ионным; б) ковалентным типом связи. Какое из веществ будет образовывать водородные связи?

№390. Расположите вещества в порядке увеличения в них степени ионности связи: НСl, NCl3, CCl4, CaCl2, КСl.

3.5.5. Комплексные соединения.

Состав, особенности строения комплексных соединений. Номенклатура

№391. Определите степень окисления комплексообразо-

вателя и заряд комплексного иона в соединениях: К3[Co(NO2)6]; K[Au(CN)4]; [Pt(NH3)4Cl2]; Na3[AlF6]. Назовите эти соединения.

№392. Чему равны степень окисления и координационное число комплексообразователя в комплексных соединениях: K2[HgBr4]; Na3[Co(NH3)6]; [Cu(H2O)4](OH)2; [PtCl4(H2O)2]? На-

зовите эти соединения.

№393. Чему равны степень окисления и координационное число комплексообразователя в комплексных соединениях:

K4[Pb(S2O3)3]; Na2[HgI4]; K6[Cu(P2O7)2]? Как диссоциируют эти вещества?

№394. Для каких из приведенных молекул и ионов харак-

терны свойства лигандов, а для каких – комплексообразовате-

лей: Н2О; ОН–; F–; NH3; NH4+; CO; Cr+3; Ni+2; Cu+2?

89

№395. Определите заряд иона-комплексообразователя и

комплексного иона в соединениях: [Ni(NH3)6]SO4; K2[HgI4]; Na[Ag(CN)2]. Назовите эти соединения.

№396. Составьте уравнения электролитической диссо-

циации веществ: [Pt(NH3)4]Cl4; [Ni(NH3)3Cl3]Cl; K2[Cd(CN)4].

Чему равны координационные числа комплексообразователей?

№397. Напишите координационные формулы комплексных соединений хрома и назовите их, имеющих состав:

CrCl3 6H2O; CrCl3 3KCN; CrBr3 KBr 2NH3.

№ 398. Определите координационное число хрома в соединениях, а также назовите их: Li3[Cr(NO2)6]; Na3[Cr(C2O4)3]; [CrCl3(NH3)3]; K[Cr(CN)Br3(NH3)2].

№399. Составьте уравнения электролитической диссо-

циации веществ: K2 [Mn(CN)6]; [Ni(H2O)6]Cl2; Na4[Co(CN)4Cl2].

Чему равны координационное число и степень окисления комплексообразователя?

№400. Чему равны степень окисления и координационное число комплексообразователя в соединениях:

[Co(NH3)4(NO2)2]Cl; K2[PtCl6]; K3 [Cr(CN)6].

Назовите эти соединения.

№401. Используя в качестве лигандов CN–, напишите комплексы с Fe3+, Cd2+, Ag+, Zn2+.

№402. Назовите комплексные соединения: [Pt(NH3)2Cl2]; [Ni(NH3)4(H2O)2]Cl2; [Cr(NH3)5(NO2)]Cl3. Чему равна степень окисления и координационное число комплексообразователя?

№403. Сколько электронов на d-подуровне возбужденного атома марганца и иона Mn2+ в комплексном соединении

K4[Mn(CN)6]?

№404. Определите степень окисления комплексообразо-

вателя и заряд комплексного иона в соединениях: Na[Ag(NO2)2]; K3[Cr(CN)6]; [Co(H2O)2(NH3)3Cl]Cl; K3[MoF6]. Назовите эти со-

единения.

№405. Составьте координационные формулы семи ком-

плексных соединений, которые можно получить из сочетания частиц Со+3; NH3; NO2–; K+(координационное число кобальта

90