Задесенец-ОбщХим (ВВЕДЕНИЕ В ОБЩУЮ И НЕОРГАНИЧЕСКУЮ ХИМИЮ Вопросы и задания)

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИИФедеральное государственное бюджетное образовательное учреждениевысшего профессионального образования«НОВОСИБИРСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»ФАКУЛЬТЕТ ЕСТЕСТВЕННЫХ НАУКВВЕДЕНИЕ В ОБЩУЮ ИНЕОРГАНИЧЕСКУЮ ХИМИЮВопросы и задания1 курс, химическое отделениеНовосибирск2014Учебно-методическое пособие предназначено для студентов 1-го курсахимического отделения Факультета естественных наук.

В нем содержатсязадания для подготовки и проведения занятий по неорганической химии в1 м семестре. Помимо заданий, в пособии приведены краткиетеоретические сведения и методические указания к решению основныхтипов задач (расчет концентраций и способы приготовления растворов,нахождениестехиометрическихкоэффициентоввуравненияхокислительно-восстановительныхреакций,заданияпоосновамклассификации и номенклатуры неорганических и комплексныхсоединений, рассмотрение видов изомерии и термодинамическойустойчивости комплексных соединений). Пособие состоит из глав: 1)Способы выражения концентраций растворов; 2) Окислительновосстановительные реакции; 3) Задания к коллоквиуму по классификациии номенклатуре неорганических соединений; 4) Комплексные(координационные) соединения.СоставительЗадесенец А.В.Учебно-методическое пособиеразработано в рамках Программы развития НИУ-НГУ© Новосибирский государственныйуниверситет, 2014ОГЛАВЛЕНИЕ1.

Расчет концентрации ................................................................................... 41.1. Концентрация раствора .................................................................. 41.2. Приготовление растворов ............................................................... 51.3. Задания .............................................................................................. 91.4. Ответы ...........................................................................................

112. Окислительно-восстановительные реакции (ОВР).............................. 122.1. Степень окисления.......................................................................... 122.2. Окислительно-восстановительная реакция ................................

132.3. Классификация ОВР ....................................................................... 142.4. Метод электронного баланса ....................................................... 162.5. Метод полуреакций ........................................................................ 242.6. Метод элементного баланса ......................................................... 262.7. Составление уравнений ОВР ......................................................... 282.8.

Влияние условий на направление ОВР ........................................... 302.9. Задания ............................................................................................ 373. Номенклатура неорганических соединений .......................................... 393.1. Задания и вопросы .......................................................................... 414.

Комплексные соединения .......................................................................... 434.1. Основные термины и понятия ...................................................... 434.2. Изомерия координационных соединений ...................................... 454.3. Образование и диссоциация комплексных соединений ................ 494.4. Задания и вопросы ..........................................................................

521. РАСЧЕТ КОНЦЕНТРАЦИИ.1.1. Концентрация раствораКонцентрация – отношение количества растворенного вещества кколичеству раствора (реже растворителя), – может выражатьсяразличными способами. В данном пособии будут рассмотрены три видаконцентраций:где ν1 – количество растворенного вещества (в(1.1) молях), V – объем раствора (в литрах),выражается в моль/л или М;молярная =1где m1 – масса растворенного компонента(1.2) (в граммах), m0 – масса всего раствора (вграммах); выражается в %;процентная% =10⋅ 100%где m2 – масса растворителя (в килограммах), ν1количестворастворенноговещества(1.3) –(в молях); выражается в моль/1000 г растворителя.моляльная=12Между собой эти величины соотносятся следующим образом:10% =1 ∙1%=1000(1.4)1000+1где ρ – плотность раствора (в г/мл илирастворенного компонента.кг/л), M1 – молярная массаРассмотрим связь между этими величинами подробнее:% =1⋅ 100% =01 ·100%1000·= ·1 ·101 ·1%10·(моль⁄кг растворителя) =1000С ·1000−1 ·1=· 100% ==>12=1 ·1· 100% =0 ·(г⁄л)10% = ∙1%1 ·1 ·100%0 ·1000·(кг⁄л)== ·1С ·1000С ·1000−С ··12==С ·0 −1=1000С ·1000−С ·1С ·−1==>С · (г)− 1=1000 =10001000+1Как можно видеть, для перевода молярной концентрации в процентнуюили моляльность необходимо также знать и плотность раствора.

Её можновычислить из дополнительных данных в задаче или найти в справочныхтаблицах. В них же можно увидеть, что в разбавленных водных растворах(обычно ≤1 М или ≤10%) плотность незначительно отличается от4плотности чистой воды, и поэтому при оценке концентрации этимотличием можно пренебречь, приняв ρ = 1. Особое внимание при переводевеличин следует уделить размерности всех параметров, принесогласованностикоторыхнужновводитьсоответствующиекоэффициенты.Пример 1.1.Масса 500 мл раствора соляной кислоты c концентрациейкатионов [H+] = 1.5 М составляет 512 г. Найти еёконцентрацию и выразить различными способами.Решение.Поскольку HCl – сильная кислота, CM(HCl) = [H+] == 1.5 М.

Другую пару концентраций найти можно двумя путями:напрямую или переводом из одной из известных концентраций черезплотность.1 Способ: Для нахождения C% недостает значения m1. = ν·MHCl, ν = CM·V[л].Следует заметить, что в условии задачи объем приведен в мл, поэтомуν = CM·V/1000 = 0.75 моль; тогда m1 = 0.75·36.5 = 27.4 г.C% = 27.4/512·100% = 5.4%. Для моляльности находим m2 = m0 – m1 == 0.485 кг. μ = 1.55 моль/1000 г воды.2 Способ: Находим плотность: ρ = 512/500 = 1.024 г/мл.

Из уравнения (1.4)находим % = 1 ∙1%Пример 1.2.Оценить молярную концентрацию 5% раствора гидроксиданатрия.Для оценки концентрации разбавленного раствораРешение.10= 5.35%; =принимаем ρ ≈ 1г/мл. =10% 1 ∙1%=10001000− 110·5·140·1=1.55 моль/1000 г воды.= 1.25 М.1.2. Приготовление растворов. Приготовить раствор даннойконцентрации возможно тремя путями: растворить навеску вещества визвестном объеме воды, разбавить (или упарить) раствор известнойконцентрации или смешать два раствора известной концентрации.1.2.1. Приготовление раствора путем растворения навесок твердыхвеществ сводится к вычислению двух параметров: массы растворяемоговещества и объема/массы растворителя.Если растворяемое вещество представляет собою кристаллогидрат, топри его растворении гидратная вода переходит в раствор.

Поэтому массакристаллизационной воды должна быть включена в общую массурастворителя, а не в массу соли.5Масса же соли, наоборот, при расчете процентной концентрации поуравнению (1.2) должна состоять только из массы безводной соли.При решении обратной задачи – вычислении массы навескикристаллогидрата – масса гидратной воды снова должна быть отдельнорассчитана и добавлена к массе безводной соли.всей водыраствора = безводной соли + гидратной воды + добавленной воды (1.5)кристаллогидратаПример 1.3.20 г кристаллического сульфата хрома Cr2(SO4)3·18H2Oрастворили в некотором количестве воды, плотностьраствора составила 1.318 г/мл, концентрация ионовхрома(III) – 1.68 моль/л. Определить процентнуюконцентрацию вещества и количество взятой воды.Решение.Большинство солей являются сильными электролитами, т.е.при растворении полностью распадаются на ионы, в нашем случае – 2 Cr3+и 3 SO4−.

Исходя из этой стехиометрии, концентрация соли в два разаменьше концентрации Cr3+, CM = 1.68/2 = 0.84 моль/л. Зная плотность,находим по уравнению (1.4) C% = 0.84·392.2/(10·1.318) == 25% (для безводной соли). Содержание безводной соли вкристаллогидрате ω == M(Cr2(SO4)3)/M(Cr2(SO4)3·18H2O) = 0.547, отсюдаm(Cr2(SO4)3) == ω·m(Cr2(SO4)3·18H2O) = 0.547·20 = 10.9 г, которыесоставляют 25% массы раствора. Тогда m(раствора) = 10.9/0.25 = 43.6 г, аводы было взято m(H2O) = 43.6 − 20 = 23.6 г.Пример 1.4.Какое количество глауберовой соли (Na2SO4·10H2O) и водытребуется взять для приготовления 1 л её 20% раствора(ρ=1.189 г/мл)? Рассчитать молярную концентрацию этогораствора.Решение.Масса всего раствора m = ρV = 1189 г.

20% – этосодержание безводной соли, следовательно, m(Na2SO4) = 1189·0.20 = 237.8г. ν(Na2SO4·10H2O) = ν(Na2SO4) = m/M = 237.8/142 = 1.675 моль.m(Na2SO4·10H2O) = 1.675·322.2 = 539.7 г. Тогда масса воды, которуютребуется взять m(H2O) = m(р-ра) − m(Na2SO4·10H2O) = 649.3 г.Молярная концентрация CM = 1.675/1 = 1.675 моль/л.61.2.2. Другим способом приготовления раствора нужнойконцентрации является разбавление более концентрированного растворарастворителем или более разбавленным раствором. В общем случаеконечная концентрация является средним арифметическим взвешенным отначальных концентраций: =1 1 +2 21 +2% =(1.6)%1 10 +%2 2010 +20(1.7)Случайсразбавлениемчистымрастворителемможнорассматривать как частный, где второй член в числителе равен нулю (С2 =0).Пример 1.5.Смешали 2 М и 0.5 M растворы хлорной кислоты HClO4 вобъемном соотношении 1:2.

Какова молярная и процентнаяконцентрации получившегося раствора?Решение.Молярную концентрацию конечного раствора можновычислить, подставляя в (1.6) вместо объемов коэффициенты из данного взадаче соотношения (1:2): CM = (2·1 + 0.5·2) / (1+2) = 1 М. Раствор явноразбавленный, поэтому C% можно найти, приняв плотность за 1:C% ≈ 1·100.5/10 = 10.1%.1.2.3. При расчете соотношений объемов/масс смешиваемых растворовтакже удобно применять правило креста.