Методические указания к выполнению домашнего задания по курсу общей химии.МГТУ 2003г (В.И. Ермолаева - Методические указания к выполнению ДЗ)

1Вабв26 16-4в Методические указания к выполнению домашнего задания по курсу общей химии ВОЗВРАТИТЕ КНИГУ НЕ ПОЗЖЕ обозначенного здесь срока московский госудАрстввнный твхничвский унивв'ситвт ии, Н.Э. БАУМАНА МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ВЫПОЛНЕНИЮ ДОМАШНЕГО ЗАДАНИЯ По КУРСУ ОВЩЕЙ ХИМИИ Под редакцией В..гу, Ермолаевой Москва Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана 2003 УДК 541 ББК 24 М 54 ВВЕДЕНИЕ УДК 541 ББК 24 ©МГТУ им. Н.Э.

Баумана, 2003 1831й 5-7038-2381-1 Рецензенты: ЕБ. Смирнов, А,Ж Горбунов Методические указания к выполнению домашнего задания М 54 по курсу общей химии / Ф.З. Бадаев, А.М. Голубев, В.М. Горшкова и дрй Под ред. В.И. Брмолаевой. — М,; Изд-во МГТУ им. Н.Э.

Баумана, 2003. — 48 с.: ил. 18ВИ 5-7038-2381-1 Методические указания содержат задачи по основным разделам курса обшей химии: строение вещества (атом, молекула, кристах), скислительно-восстановительные рсакцйи, химическая термодинамика, химическая кинетикз, которые включены в домашнее задание 1-го семестра, з также примеры решения типовых задач. Длл студентов всех факультетов, изучающих базовый курс Ил. 3. Табл. Библиогр. 11 иазв. Фатпх Захарович Бадаев Александр Михайлович Голубев Вер» Мипировиа Горшкова Валеитпиа Николаевна Горячева Наталья Николаевна Двуличапская Нелли Михайловна Елисеева Виолетта Ивановна Ермолвева О И аР Михаил Борисович Степанов Ирина Васильевна Твтьяиииа Герман Нвколаевич Фадеев дйвтлодич вски в указан ил к выполнению доматик«го задании по курсу общей химии Редактор СА.

Серебряково Корректор Г, С, Бакиева Подписано в печать 14,10.03. Формат 60к84/16. Бумага офсетная Псч, л, 2,75, Уел. печ. л. 2,56. Уч.-изд. л. 2,35, Тираж 500 зкз. Изл, М 73. Заказ ЯО Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана. !05005, Москва, 2-я Бауманская ул., 5. Методические указания содержат задачи по следующим разделам курса общей химии: строение вещества, окнслительновосстановительные реакции, химическая термодинамика, химическая кинетика, а также примеры решения задач.

В разделе «Строение вещества«предложены задачи на составление электронных конфигураций атомов и ионов, которые поз волятот объяснить периодический характер изменения свойств атомов; посредством методов валентных связей и молекулярных орбиталей предлагается описать структуру молекул и объяснить полученные значения энергии, длины и полярности связи, для кристаллов предлагается вычислить некоторые параметры решеток кубической сингонии. В разделе «Химическая термодинамика«приведены зааачи по 1-му и 2-му законам термодинамики (определение теплового эффекта реакции, возможности ее протекания в заданных условиях) и химическому равновесию в гомогенных и гетерогенных системах 1расчет константы равновесия, влияние изменения условий на направление реакции, определение равновесного состава реагирующей смеси).

В разделе «Химическая кинетика«приведены задачи на определение скорости химической реакции и ее зависимости от концентрации и температуры. Прн выполнении домашнего задания студент получает от преподавателя индивидуальный набор задач, охватывающих указанные разделы курса общей химии. В методических указаниях приведены примеры решения типовых задач по всем разделам. 1. СтРОКНИВ ВВЩВСтВА ьа и/и М и/и Атомный радиус, й 1О'а, м Атомный радиус, В:10'а, м Ве 1,В9 2,36 !,55 0,91 Ве О 53 1ДЗ 1,60 1,97 0,75 0,73 47 1„42 1,39 1,64 1,97 МВ 55 1,За 1,З9 1,39 1,60 1,43 Т1 1,46 1„34 0,31 0,77 0,75 вй О 57 1,26 1,25 0,73 0,70 Аа 5В 1,43 1,30 1,З4 1,ЗО 1.1.

Атом В задачах 1-15 по заданным координатам атома (период, группа) найдите элемент в Периодической системе, сосгавьте полную электронную формулу атома, покажите распределение электронов по квантовым ячейкам, укажите, диамагнитными или парамагнитными свойствами обладают нейтральные атомы данного элемента. В задачах 1б-30 укажзпе значения квантовых чисел и и ! для электронов внешнего энергетического уровня в атомах элементов с порядковыми номерами Е Составьте полную электронную формулу атома элемента, покажите распределение электронов по квантовым ячейкам. В задачах (31-44) объясните изменение первой энергии ионизации в указанном ряду атомов элементов. Составьте полные электронные формулы атомов элементов, покажите распределение электронов по квантовым ячейкам.

В задачах 45-58 объясните изменение радиуса в указанном ряду атомов элементов. Составьте полные электронные формулы атомов элементов, покюките распределение электронов по квантовым ячейкам. В задачах 59 — Я2 составьте полну1о электронную формулу атома элемента в основном и возбужденном состоянии, покажите распределение электронов по квантовым ячейкам, укажите, диамагнитными нли парамагнитными свойствами обладают 1.2. Молекула нейтральные атомы данного элемента в стабильном состоянии.

Изобразите орбитали внешнего энергетического уровня атома в стабильном состоянии. В задачах 83-88, используя метод молекулярных орбиталей, объясните различную длину связи Н в молекулах и молекуляр- ных ионах, В задачах 89-94, используя метод молекулярных орбиталей, объясните различные значения энергии связи Е в частицах. В задачах 95-100, используя метод молекулярных орбиталей, изобразите энергетические диаграммы частиц, определите порядок связи, сравните прочность связи, укажите характер магнитных свойств частиц.

В задачах 101-109, используя метод молекулярных орбиталей, изобразите энергетические диаграммы молекул, определите порядок связи, укажите характер магнитных свойств частиц. В задачах 110 — 161 объясните экспериментально установленное строение молекул или ионов, используя метод валентных связей. Укажите тип гибридизации орбиталей центрального атома, изобразите перекрывание орбиталей и определите, полярна ли эта частица. Внимание! В условиях задач 110-205 структурные формулы элементов записаны в виде В-А-В (В-А-В'), где А— центральный атом,  — концевые атомы.

Для бипирамид:  — атомы в экваториальной плоскости, В'- атомы а аксиальных положениях. В слу ьзе тригональной бипирамиды неподеленные пары электронов располагаются в экваториальной плоскости, у октаэдра — в аксиальных положениях. Валентные углы, град, Частица сометричсская форма частиц М п/и Валснтные углы, грал. еомстрическая форма час М п/и Частица О-С-С) Ш; С)-С вЂ” О )24 ГЗО ЗС)Р, Октаэдр СОС), 118 С)-В-С) 120 ЯеГб )51 То же ВС), С!-Оа-С) 120 [А)Рб! )52 Р-А)-Р 90 Г20 О-Х-Р НО [81Рб! !53 Угловая То же Р-З)-Р 90 12! ХОР Р-Я)-Р 101 [ОсС),[ы 154 С)-Ое-С! 90 С)-Ое-С! Г07 [Аарб! 155 123 бес)т Р-РЬ-Р 90 Квалратная пирамида То же 124 РЬР) Р— Вс-Р 109,5 Вгрб 157 125 [Вср„[т Тстраадр Н-А1-Н 109,5 То же 126 [А)не! Н-Оа-Н 109,5 [ВГР4! 159 Плоский квадрат 127 [Оанб! Р-Ое-Р 109,5 160 То же С)-1-С1 90 Н-Р— Н 109,5 )б! Р-Хе-Р 90 РН ' 129 Вг-З)-Вг 109,5 З!Вгб 130 Н-0-Н 109 Три)опалы)ая пирамида То же Н О+ Н-3-Н 96 Н-Х-Р 100; Р-Х-Р 103 ХНР2 133 С! — Аа-С! 99 Абс)т )34 Частица Вллентныс углы Ха и/и Форма частиц Валентныс углы, град.

С1-Р-С! 104; С1-Р-Р 102 Рс))Р 135 Част)ица 2 1 град. ЗЬС!т )36 Р-Ве-Р 180 О-С-О 180 Вера Р"-Кг-Р' ) 80 Р'-Хс-Р'180 Линейиак То же Кгрт Угловая То же [С1Рт[а 163 Хсг, НОР 138 [! С)т! СГ-! — С!' 180 Х-С-С) ГЗО Х вЂ” С-3 180 164 СХС! ОР 139 Вг'-)-Вг'180 [1 Вгт! [С1Р»[+ 166 ХОР 0-Х-Р 1)О Р-С)-Р 100 Угловая ЗС)т 141 )67 С)-Ос-С1 107 Н-О-Н )05 Осе! НО То же С!-Р-С! ! 20; С1-Р-СГ90 Р-Ав-Р 120; Р-Ав-Р' 90 Р-3-Р 104; Р— 3 — Р' 89 !42 Зпрт Р-Зп-Р 94 Н-Х-Н 104 Н-О-Р 97 РЬВгт Вг-РЬ-Вг 95 169 НОР ХОС! 0-Х-С! ! 13 170 С1-3-С! ! 03 Р-Вг-Р 94 Зс!т Тес!4 145 С)-Те-С!' 93 Р-РЬ-Р 90 [В)Я" РЬР) Г-Вг-Р'86; Р-Вг-Р")88 Р' — Хе — Р' 162 !46 ХОВг 0-Х-Вг 115 Н-3-Н 92 172 Н)З [Хор)[+ Р-З)-Р 101 Р-О-Р 103 173 ОР) Р'-Хс-Г' 180 Линейная Н-Яе-Н 91 Р-З -Г94 Зпрт 174 То жс Вг'-1-С!' 180 [1ВгСЦ )49 С)-!'Ь-С! 96 175 Н-Те-Н 90 РЬС)т Нгте Тригональная бнпирамнда То жс Искаженный тстраэлр То же Т-конфигурация То же С1-ЗЬ-С1 97 Г-С)-Р 100 Н-О-Р 97 Р-О-Р 103 Н-Х-Н 104 С)-3-С) !03 Р-А Р 90 Р-С)-Р 90; Р-С)-Р 86 Р-Вг-Р 90; Р-Вг-Р' 85 Р-ЗЬ-Р 90; Р-ЗЬ-Р* 90 В задачах 162-179 приведены частицы, имеющие одинаковую геометрическую форму.

Используя метод валентных связей [см. примечание к задачам 110-1б[), укажите, одинаковые ли орбитали участвуют в образовании связей, приведите схему их перекрывания. Валентные углы, град. и/и асти ца Валентные углы, град. [Вер~)з Р— Ве — Р 109,5 199 [А)С),Г С)-А)-С! )О9,5 2ОО [Вгрб Р-Вг-Р 90 Б!С4 С! — З)-С) 109,5 Р-Зи-Р 109,5 201 С)-1-С! 90 Р-Хе-Р 90 Бп Р4 202 Р-Р-Р )20; Р-Р-Р' 90 Р-С!-Р 90; Р-С)-Р' 86 РГз 203 Р-Аз-Р 120; Р-Аа-Р 90 Р-Хе-Р 90; Р-Хе-Р' 79-83 Аврз [ХеР)1+ 204 С)-Р-С! 120; С)-Р-СГ 9ΠР— Ь-Р 90; Р-БЬ-Р' 90 [ЗЬРз)з 205 Ввлентные углы, град. Валентные углы, град. Частица 2 вагина 1 О-Х-Вг 115 С!-бе-С1 )07 ХОВг С)-Ве-С) Гао Б-С-3 ГЯО 180 ВеСВ беС)з 181 1 — Би-! 95 НСХ Н-С-Х 180 à — РЬ-Р 90 Р-С!-Р 100 РЬРз СХВг Х-С-Вг 130 Бпбз О-Би-О 180 183 Ребро ба Плотность, Ребро г/см! ф Плотность г/смз Ж и/п Металл [С)Рз[ 134 в, !О а м и/и ку Р-Π— Г 103 ОР О-С-Х !80 ОСХ Сг 206 2,89 3,62 С)-3-С! 103 Вг-Ве — Вг 130 136 ЗС)з ВеВгз 207 6,10 3,04 6,46 Р -Ег-Р' 180 О-С-3 180 СОБ ! 9,20 3,16 2!8 208 3,47 3,30 Р'-Хе-Р' 180 Х-С-С1 180 ХеРз 188 СХС1 219 209 1,53 5,60 Та 3,30 3,31 Вг'-1-Вг' 180 [)Вгз[- Х-С-1 180 139 СХ1 РЬ 2!О !),34 4,95 220 7,80 Вг' — ! — СГ !ЯО [1 ВгСЦ Р-Ве-Р 180 190 2!1 Ао 19,32 10,20 3,)5 Р— Кг-Р' )80 1-Ве-1 180 191 Ве)з Ха 212 6,00 4,20 Н О+ С1-А1-С1 120 Н-О-Н 109 А)С!з 5,32 5,65 223 5,02 213 3,75 Н-Х-Р 100; Р-Х-Р 103 Р-С-Р 103; Р-С-О 126 В~-В-Вг 120 193 СОР! 214 0,53 224 Рг 215 21,45 А1 2,70 4,05 ВВгз С1-ба-С! 120 С1-Р-С) 100 бвС)з С!-С- 11Н; С1-С-Б 124 Вг-ба-Вг 120 ЗЬР Р-БЬ-Р 95 сзс! — г- 8; Р'-Вг-Р 188 !97 баВгз ВгРз — е- 80-82; Р'-Хе-Р' 162 [Херз)' 198 А1Рз 10 В задачах 100-205 пр)лведены частицы, состоящие из одного и того же количества атомов.

Используя метод валентных связей, укажите орбитали, принимающие участие в образовании связей, изобразите геометрическое строение указанных частиц (см. примечание к задачам 110-1б1). 1.3, Кристалл В задачах 206-225 определите, используя приведенные ниже экспериментальные данные, структурный тип кристаллической решетки, в которой кристаллизуется данный металл (гранецентрированная кубическая, объемно центрированная кубическая нли типа алмаза), рассчитайте эффективный радиус атома металла, изобразите элементарную ячейку, укажите координационное числа.

В задачах 22б-245 определите, используя приведенные ниже экспериментальные данные, структурный тип кристаллической решетки, в которой криста)а)изуется данное вещеспю (структурный тип [ЧаС! или СзС!), рассчитайте ионный радиус катиона, изобрази- те элементарну)о ячейку, укажнге координационное число латность, г/смг ебра куба а 1Ое, Ребро куба, а ° !0'е, нус аннана Л. )о~о Сс- адине и/и нне Плотность, г/смг Ребро куба !О'с, . Со- еднне нне № и/и Платность, г/смг Ребро куба а 1010, м № и/и Эле- менты 2,63 4,03 ),зз 236 ).)Р 5,55 1,8! 5,56 266 К,Та, О 7,0! 276 е,мп,о 4,80 8,61 3,86 7,ОО 1,81 гз7 т!с! 1,33 2,49 267 А1, Ав 268 С, 3! 6,0! ггг К,С),О 2,524 2,6! 1,35 238 Са3 1,35 7,50 РЬЗ 4,З7 278 Тй Вг 11,27 1,40 5,44 239 Мпо 6,29 КС! 269 Ре,о 270 )л, 0 5,17 Яни З,О5 8,15 4,70 1,40 гас сбо 1,33 5,85 230 5,82 !1„42 16 28О 2,71 9,97 6,З9 1,36 3,42 241 ьн 4,ЗО 1,96 4,44 Сваг 231 271 Сс, В 4,73 4,!6 281 4,70 242 Т)1 5да ! 8! 2 07 ггг К, Рб, СС 4 232 Те, Кв 9,15 6,37 5,52 4,25 Тго 5,64 243 1,33 3,87 2ЗЗ 273 Мв.