Periodichesky_zakon_-_kontrolnye_voprosy_1

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ВОРОНЕЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ПЕРИОДИЧЕСКИЙ ЗАКОН Д.И. МЕНДЕЛЕЕВА И ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЭЛЕМЕНТОВ

Контрольные вопросы для тестирования по курсу общей и неорганической химии

Пособие для студентов Специальность: Химия (011000)

Воронеж - 2004

2

Утверждено научно методическим советом химического факультета (14 апреля 2004 г., протокол № 11)

Составители: – Миттова И.Я., Яценко О.Б., Пшестанчик В.Р., Прокин А.Н., Лаврушина С.С., Самойлов А.М., Томина Е.В.

Науч. ред. проф. Я.А. Угай

Пособие подготовлено на кафедре неорганической химии химического факультета Воронежского государственного университета

Рекомендуется для студентов первого курса д/о и в/о химического и фармацевтического факультетов

3

1.Периодический закон как основа химической систематики

1.1. Структура Периодической системы Д.И. Менделеева

1.Правильно ли, изучая Периодическую таблицу Д.И. Менделеева, рассматривать строение только нейтральных (изолированных) атомов?

2.Как развивались понятия «элемент», «атом» и «простое вещество» в

процессе становления химии?

3.Какое количество химических элементов было известно на момент формулировки Периодического закона и создания Периодической таблицы?

4.В чем заключалась важность предсказания Менделеевым шести неизвестных химических элементов и описание их физических и химических свойств, а также свойств их соединений?

5.Чем руководствовался Менделеев, нарушая самим же сформулированный закон о расположении элементов в порядке возрастания атомной массы?

6.Какие открытия способствовали утверждению Периодического закона еще при жизни Д.И. Менделеева?

7.В чем заключается различие между менделеевской и так называемой со временной формулировками периодического закона? Раскрывают ли они его физический смысл?

8.Какие признаки элементов лежат в основе их распределения по периодам, группам и подгруппам?

9.В чем состоит принцип инвариантности положения элемента в Периодической системе? Всегда ли он соблюдается?

10.Чем определяются групповая и типовая аналогии в свойствах элементов?

Что такое полная и неполная электронная аналогия? Совпадают ли между собой эти классификации?

11. Чем и почему различается характер электронной аналогии в I – II и

III– VIII группах Периодической системы?

12.В чем особенность кайносимметричных орбиталей? Какие изменения в химических свойствах элементов характерны с появлением кайносимметричных орбиталей? Назовите кайносимметричные элементы в Периодической системе.

4

6.Какие элементы относятся к типическим? В чем заключается качественное своеобразие типических элементов? Какова их роль в фактической неорганической химии?

7.В чем заключаются различия между типическими элементами 2-го и 3-го периодов с электронной точки зрения? Как эти различия проявляются в химических свойствах элементов?

8.Что такое слоевая и контракционная аналогии? Чем они обусловлены?

Приведите примеры слоевых и контракционных аналогов.

9.Каковы закономерности изменения орбитальных радиусов атомов для s-, p-, d-, f-элементов в пределах одного периода? В чем сущность эффектов d-сжатия и f-сжатия (лантаноидной контракции)? Почему не рассматриваются, например, р-сжатие или актинидная контракция?

10.В чем заключается принципиальное различие между лантаноидами и актинидами?

11.В чем заключается концепция инертной 6s-электронной пары (Сиджвик)? Чем она обусловлена? Проиллюстрируйте правомерность этой концепции примерами.

12.В чем смысл вторичной и внутренней периодичности и чем обусловлены эти эффекты? Как они влияют на характер изменения свойств элементов в группах и периодах? Приведите примеры вторичной периодичности среди элементов главной и побочной подгрупп.

13.Почему d-элементы 5 и 6 периодов близки по свойствам между собой и существенно отличаются от элементов 4 периода?

14.Приведите примеры горизонтальной аналогии и объясните причины этого эффекта. У каких элементов в Периодической системе проявляется горизонтальная аналогия и почему?

15.В чем заключается и чем обусловлена диагональная аналогия? Чем различаются диагональные аналогии в широком и узком смысле, нисходящие и восходящие диагональные аналогии? Приведите примеры.

1.2.Простые вещества как гомоатомные соединения

1.В чем заключается значение простых веществ как объектов неорганической химии?

5

2.Почему простые вещества мы называем гомоатомными соединениями? Как можно обосновать правомерность существования понятия «гомоа-

томное соединение»?

3.Чем различаются понятия «химическое строение» и «кристаллохимиче-

ское строение» применительно к простым веществам?

4.Чем, в принципе, различается кристаллохимическое строение металлов и неметаллов как простых веществ?

5.Каковы области применения терминов «аллотропия» и «полиморфизм» в химии? Когда эти понятия совпадают?

6.Каков критерий разделения элементов границей Цинтля?

7.Как формулируется кристаллохимическое правило Юм-Розери? В чем его смысл с точки зрения электронного строения атомов и природы химической связи?

8.Можно ли применить правило Юм-Розери для характеристики структур инертных и благородных газов в кристаллическом состоянии при низких температурах?

9.Как проходит граница между металлами и неметаллами в периодической таблице? Почему она не совпадает с границей Цинтля?

10.Совпадает или нет деление химических элементов на металлы и неметаллы по физическим и химическим свойствам?

11.У элементов побочных подгрупп сверху вниз растет химическая благородность простых веществ (за исключением подгруппы скандия). Дайте обоснование этому факту.

12.Как и почему изменяются температуры плавления простых веществ, образованных s-, p- и d-элементами, в подгруппах? Почему изменение температур плавления в периодах не полностью коррелирует с изменением энтальпий атомизации?

13.Для каких химических элементов характерно нахождение их в природе: а) в виде растворимых солей; б) в виде нерастворимых солей; в) в виде оксидов и гидроксидов; г) в виде оксидов и сульфидов; д) в самородном состоянии? На чем основаны общие принципы получения соответствующих простых веществ?

6

14.Каково значение особо чистых веществ в современной науке и технике? В чем заключаются основные аспекты проблемы получения особо чистых веществ?

15.Чем различаются особо чистые вещества и вещества эталонной чистоты?

1.3. Бинарные химические соединения

1.Всегда ли соблюдается правило формальной валентности в бинарных соединениях?

2.Как применяются правило октета и правило Музера – Пирсона к бинарным соединениям?

3.Используя обобщенный критерий Музера – Пирсона, ответьте, какие свя-

зи имеются в кристаллах GeAs, GeAs2, SiP, SiP2, GaAs, Cd3P2, CdP2, CdP4, CuP2?

4.Какие существуют закономерности формирования изоэлектронных семейств бинарных соединений?

5.Какие существуют закономерности в изменении типов кристаллических решеток для изоэлектронных рядов?

6.Всегда ли возможно определить дальтонидную или бертоллидную природу односторонних бинарных фаз?

7.К какому классу соединений и почему относятся катионоизбыточные фазы Ti6O и Ti3O?

8.От чего зависят структура, состав и свойства бинарных соединений?

9.Известно, что AlP имеет структуру сфалерита. Что можно сказать о структуре его изоэлектронных аналогов AlN и AlSb и типе связи в них?

10.Почему для неорганических соединений с координационной структурой имеет место нарушение стехиометрического состава? Приведите термодинамическое обоснование и примеры.

11.Как дефекты сказываются на составе бинарных соединений?

12.От чего и как зависит структура оксидов? Какие оксиды относятся к характеристическим соединениям?

7

13.Каким образом классифицируются характеристические оксиды по типу связи и по структурным особенностям?

14.По каким признакам классифицируются бинарные водородные соединения?

15.Охарактеризуйте общие закономерности образования водородных соединений в зависимости от положения элементов в периодической системе. Какие из них относятся к характеристическим соединениям?

16.Какими особенностями обладают гидриды Be, Mg, Al?

17.От чего зависят кислотно-осно´вные свойства летучих водородных соединений?

18.Приведите аргументы, обосновывающие целесообразность включения галогенидов в число характеристических соединений.

19.Каковы общие закономерности в изменении температур плавления и кипения в рядах галогенидов элемента для соединений с координационной

имолекулярной структурой и чем они обусловлены?

20.Каковы основные типы кристаллических структур халькогенидов в зависимости от типа химической связи в них? Приведите примеры.

21.Каковы общие закономерности образования халькогенидов в зависимости от положения элементов в периодической системе?

22.Охарактеризуйте закономерности образования пниктогенидов, карбидов, силицидов, боридов в зависимости от положения элементов в периодической системе и природы химической связи в этих соединениях.

1.4.Многокомпонентные химические соединения

1.Что подразумевают понятия «сложное вещество» или «химическое соединение»?

2.В чем заключаются основные принципы изучения сложных веществ или химических соединений?

3.Как сказывается на свойствах сложных химических соединений сходство

иразличие свойств исходных бинарных соединений, генетически связанных с образованием сложного соединения?

8

4.В чем заключаются проблемы классификации сложных химических соединений при отсутствии заметного вклада ионной связи?

5.Что объединяет кислоты, основания и соли с точки зрения специфики структуры и особенностей химической связи?

6.Почему гидроксиды химических элементов рассматриваются как характеристические соединения и какова их роль в неорганической химии?

7.Какими факторами определяется устойчивость форм гидроксидов?

8.Каковы общие закономерности образования гидратных форм, отвечающих гидроксидам с осно´вными и кислотными свойствами, в зависимости от положения элементов в периодической системе?

9.Напишите графические формулы азотной и мышьяковой кислот. Чем объясняются различия?

10.Каковы общие критерии (диапазон степеней окисления и электроотрицательностей элементов) образования амфотерных гидроксидов?

11.Может ли азотная кислота проявлять осно´вные свойства?

12.Как объяснить известный еще со времен алхимии факт, что соли устойчивее кислот? Какую информацию общехимического плана можно извлечь из этого факта?

13.От каких факторов зависит растворимость солей?

14.О чем говорит склонность элемента к образованию кристаллогидратов и двойных солей?

15.Приведите примеры двойных солей. В чем заключается их отличие от комплексных соединений?

16.В природе существует минерал карналлит KCl . MgCl2. 6H2O. Какие выводы, и о каком элементе можно сделать на основании этого факта?

17.В чем Вы видите классификационную роль комплексных соединений и двойных солей для характеристики химических свойств элемента?

18.Какая из двух кислот более сильная: HF или H[BF4]; H2SO4 или H2S2O7?

19.О чем говорит склонность элемента к образованию гидроксокомплексов?

9

2. Химия элементов

2.1. Водород

1.В некоторых таблицах Периодической системы водород помещают VIIА группу, которую образуют p-элементы. Чем это обосновано? Какие существуют варианты расположения водорода в Периодической таблице? Охарактеризуйте место водорода в Периодической системе.

2.Есть ли элементы-аналоги у водорода?

3.Где встречается водород в виде простого вещества в природе?

4.Какое место по распространенности занимает водород на Земле, а какое

– во Вселенной?

5.В каком состоянии (атомном, молекулярном) свободный водород встречается: а) на Земле, б) в космосе? Какой другой элемент, помимо водорода, является основной составляющей космической материи?

6.Известно, что ионосфера (верхний слой атмосферы, расположенный на

расстоянии 50 - 80 км от поверхности Земли) содержит частично ионизи-

рованные газы, в том числе и водород. В виде каких ионов (H+, H2+, H3+, H−, H2−) наиболее вероятно существование водорода в атмосфере?

7.Какие изотопы водорода Вам известны? Все ли они встречаются в природе?

8.Каково возможное объяснение разницы в энтальпиях образования молекулы водорода (436 кДж/моль) и молекулы дейтерия (439 кДж/моль)?

9.Какими способами можно получить молекулярный водород: а) в лаборатории, б) в промышленности?

10.Какими особенностями обладает водород «в момент выделения» (по средневековой латинизированной терминологии – in statu nascendi)? Чем это обусловлено? Можно ли ожидать, что другие вещества «в момент выделения» будут обладать особыми свойствами?

11.Чем отличается орто-водород от пара-водорода?

10

12.Температуры плавления и кипения водорода очень низки. Является ли он самым трудно сжижаемым газом? Дайте мотивированный ответ.

13.Чем обусловлена крайне низкая растворимость водорода в воде? Какой газ растворим в воде хуже водорода и почему?

14.На основании каких признаков можно отличить образование твердого раствора внедрения от фазы внедрения при поглощении водорода некоторыми металлами (какими)?

15.Объясните, почему высокодисперсная платина (так называемая платиновая чернь) вызывает самовозгорание водорода на воздухе, тогда как контакт водорода с компактной платиной вполне безопасен?

16.Какие физические характеристики Pd меняются при растворении в нем водорода и почему?

17.Какие соединения в современной технологии называются твердыми источниками водорода? Приведите примеры соединений и реакций.

18.Почему взаимодействие водорода с хлором и кислородом не протекает самопроизвольно при комнатной температуре, однако при поджигании эти реакции идут? Правильно ли говорить, что водород сгорает в хлоре и кислороде (а не наоборот, хлор или кислород сгорает в водороде)? Дайте мотивированный ответ.

19.Может ли водород при взаимодействиях с другими элементами выступать в роли окислителя?

20.Какие функции могут выполнять в химических реакциях частицы: а) H2, б) H+ (раствор), в) H− (твердое состояние)? Проиллюстрируйте Ваши выводы уравнениями реакций.

21.Каковы химические особенности солеобразных гидридов щелочных и щелочноземельных металлов? Какими фактами можно доказать, что водород в таких гидридах отрицательно поляризован?