Зависимость характера соединения от степени окисления элемента

Формула соединения	Степень окисления Mn	Характер соединения
Mn(OH)2		Основание средней силы
Mn(OH)3		Слабое основание
Mn(OH)4		Амфотерный гидроксид
H2MnO4		Сильная кислота
HMnO4		Очень сильная кислота

 

 

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⁺