Семинары (1) (791988)

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

Р.В. Панин, С.Я. Истомин, П.С. БердоносовМЕТОДИЧЕСКАЯРАЗРАБОТКАСЕМИНАРЫ ПОНЕОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИДЛЯ II СЕМЕСТРАПод редакцией доцента А.Н. ГригорьеваОдобрено методической комиссией кафедры неорганической химиив качестве пособия для студентов химического факультетаБакинского Филиала МГУ имени М.В. ЛомоносоваМосква-Баку 20112ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКАДанное методическое пособие представляет собой издание сборника конспектовсеминарских занятий по неорганической химии и предназначено для студентов,обучающихся по программе бакалавра на химическом факультете Бакинского ФилиалаМГУ имени М.В. Ломоносова. Цель данного методического пособия мы видим в помощистудентам в усвоении материала по неорганической химии.

Эта помощь заключается, содной стороны, в том, что у каждого студента по итогам семинара будет индивидуальный«правильный» и полный конспект, с другой, что настоящее методическое пособие дастстудентам некоторый минимальный багаж знаний, который позволит перейти кполноценному освоению материала учебника. При подготовке данного пособия авторамибыл учтен полезный опыт более раннего издания (Р.В. Панин, И.Н. Один, В.П. Зломанов«Семинары по неорганической химии. II семестр».

Типография Бакинского ФилиалаМГУ, Баку, 2010).По сравнению с семинарами, проводимыми в Москве, в данном случае имеется рядизменений. Во-первых, увеличено количество семинаров (в частности, отдельнымсеминаром выделена химия алюминия, по два семинара предусмотрено по темам«Элементы групп титана и ванадия», «Элементы группы хрома», «Триада железа»).Во-вторых, исключены некоторые разделы повышенной сложности (например, строениекомплексных соединений в рамках ММО, кинетическая устойчивость комплексов).В-третьих, основной упор при подготовке пособия был сделан на отражение и объяснениетенденций в изменении свойств основных классов соединений, в то время как объемчастной и дополнительная информации, которую можно легко найти в учебнике исправочнойхимическойлитературе(окраскасоединений,физическиесвойства,однотипные химические превращения), был несколько сокращен по отношению к объемуматериала, который рассматривается на семинарах в Москве.Для облегчения усвоения студентами материала семинаров дополнительныйакцент сделан на наглядное представление материала в виде таблиц, графиков, рисунков иблок-схем.

Все основные особенности важнейших классов соединений и закономерностиизменения их свойств иллюстрируются примерами соответствующих реакций.После каждого семинара приводится список рекомендованной литературы дляподготовки к коллоквиумам и контрольным работам, а также задачи, часть из которыхпредполагается разбирать непосредственно на семинаре, а часть оставить студентам вкачестве домашнего задания для закрепления полученных знаний и самостоятельнойподготовки.3Авторы выражают благодарность профессору А.В. Шевелькову за ценныезамечания, касающиеся содержания настоящего пособия, и будут признательны за любыепредложения и пожелания, направленные на улучшение данного методического пособия.4СОДЕРЖАНИЕСеминар 1. Щелочные элементы .................................................................................................

6Семинар 2. Элементы 2 группы ................................................................................................. 14Семинар 3. Химия алюминия. Переработка берилла, разделение бериллия иалюминия. .................................................................................................................. 22Семинар 4. Элементы групп титана и ванадия – 1 ...................................................................

29Семинар 5. Элементы групп титана и ванадия – 2 ................................................................... 35Семинар 6. Комплексные соединения – 1 ................................................................................. 41Семинар 7. Комплексные соединения – 2 .................................................................................

51Семинар 8. Элементы группы хрома – 1 ................................................................................... 64Семинар 9. Элементы группы хрома – 2 ................................................................................... 70Семинар 10. Элементы группы марганца ................................................................................. 75Семинар 11.

Триада железа – 1 .................................................................................................. 83Семинар 12. Триада железа – 2 .................................................................................................. 89Семинар 13. Элементы группы меди ......................................................................................... 96Семинар 14.

Элементы группы цинка ..................................................................................... 1025Семинар 1. Щелочные элементыПлан семинара1. Общая характеристика.2. Нахождение в природе и получение.3. Физические свойства простых веществ.4. Химические свойства простых веществ.5. Кислородные соединения.6. Соли.7. Кристаллические структуры галогенидов.8. Гидриды.9. Малорастворимые соединения.10. Окрашивание пламени солями щелочных элементов.11. Задачи.1. Общая характеристика3Li11Na19K37Rb55Cs87Frконфигурация [благородный газ]ns11.521.862.272.482.652.70атомный радиус (Å, 1 Å = 10-10м)0.741.021.381.491.701.80ионный радиус M+ (Å)520496419403374380первая энергия ионизации (кДж/моль)Особенности химии щелочных элементов:а) металлические свойства простых веществ;б) восстановительная активность растет вниз по группе;в) основная степень окисления +1;г) в степени окисления +1 образуют ионные соединения;г) условное разделение на три подгруппы:1) Li (диагональное сходство с магнием),2) Na, 3) K – Fr.2.

Нахождение в природе и получениеВ свободном виде не встречаются, только в виде различных солей.6Основные минералыLiAl(SiO3)2 – сподумен, NaCl – галит (поваренная соль), Na2SO4●10H2O – мирабилит(глауберова соль), KCl – сильвин, соли рубидия и цезия сопутствуют солям калия.Франций – радиоактивный, короткоживущий (период полураспада самого стабильногоизотопа 223Fr равен 22 мин).ПолучениеТаблица 1.1.

Получение щелочных металлов.МеталлВ промышленностиВ лабораторииЭлектролиз2LiCl (расплав) = 2Li + Cl2Liдля понижения температурыtC2Li2O + CaO + Si =4Li + CaSiO3плавления добавляют KClЭлектролиз2NaCl (расплав) = 2Na + Cl2Naдля понижения температурыtC2NaN3 = 2Na + 3N2плавления добавляют CaCl2KtCKCl (ж) + Na (г) = NaCl (ж) + K (г)tC2KN3 = 2K + 3N2Rb, CstC2MCl + Ca = 2M + CaCl2tC2M2CO3 + Zr = ZrO2 + 2CO2 + 4M3. Физические свойства простых веществ3Li11Na18098134288319K37Rb55Cs644029температура плавления (С)759688671температура кипения (С)–519 –404 –321 –296 –271энтальпия гидратации ионов M+ (кДж/моль)Катион лития характеризуется малым радиусом, что дает большой выигрыш энергии пригидратации.4.

Химические свойства простых вещества) Взаимодействие с водой – все 2M + 2H2O = 2MOH + H2Литий – спокойно, натрий – активнее, остальные – со взрывом!б) Взаимодействие с кислородом (основные продукты реакции)4Li + O2 = 2Li2O,2Na + O2 = Na2O2,M + O2 = MO2 (M=K–Cs).7Соединения щелочных элементовОбщееправило(принципструктурногосоответствия):наиболеепрочнуюкристаллическую решетку имеют соли щелочных элементов, образованные близкими поразмерам катионами и анионами (т.е.

либо маленькими катионами и маленькимианионами, либо крупными катионами и крупными анионами). Прочная кристаллическаярешетка определяет:а) большую термическую устойчивость;б) меньшую растворимость в воде.Таблица 1.2. Температуры плавления (разложения) некоторых ионных соединенийщелочных элементов (в С).Катионы, r(Kat+) Анионы,Li+Na+H–700430* 400* 200* <200*F–849996857795703CO32–732858900835*793*SeO42–550*7301020 1050985MnO4–105* 170* 250* 295*320*–r(Аn )K+Rb+Cs+* – соединение разлагается ниже темпетаруры плавления.Примечание: жирным шрифтом выделены максимальные температуры плавления(разложения) в ряду аналогичных соединений щелочных элементов.5. Кислородные соединения5.1. Бинарные соединенияr (Li+) < r (Na+) < r (K+)r (O2–) < r (O22–) < r (O2–)Li2ONa2O2KO2 – наиболее устойчивы (соразмерность катиона и аниона), образуютсяпри сгорании ЩМ на воздухе.Таблица 1.3.

Кислородные соединения щелочных элементовНазваниеОбщая формула Строение* Взаимодействие с водойОксидыM2 O(M+)2(O2–)ПероксидыM2O2(M+)2(O22–) M2O2 + 2H2O = 2MOH + H2O2M2O + H2O = 2MOHНадпероксиды MO2(M+) (O2–)2MO2 + 2H2O = 2MOH + H2O2 + O2Озониды(M+) (O3–)4MO3 + 2H2O = 4KOH + 5O2MO3* – ионные соединения, указаны ионы, образующие кристаллическую решетку.8Специальные методы синтеза:а) оксиды (Na, K):tC2NaOH + 2Na = 2Na2O + H2tC10K + 2KNO3 = 6K2O + N2;б) пероксиды (Li, K):2LiOH + H2O2 = Li2O2 + 2H2O (в среде этилового спирта)tC2KO2 = K2O2 + O2 (в вакууме);в) надпероксид натрия:tCNa + O2 = NaO2 (высокое давление кислорода);г) озониды:MO2 + O3 = MO3 + O24MOH (тв.) + 4O3 = 4MO3 + O2 + 2H2O (в присутствии водоотнимающего реагента).Применение оксидных соединений: регенерация кислорода в замкнутых системах4KO2 + 2CO2 = 2K2CO3 + 3O22Na2O2 + 2CO2 = 2Na2CO3 + O2а) космические корабли; б) подводные лодки; в) изолирующие противогазы.5.2.

Гидроксиды MOHПолучение:а) в промышленности 2MCl (раствор) + 2H2O = 2MOH+ H2 + Cl2 (электролиз сдиафрагмой);б) в лаборатории M2CO3 + Ca(OH)2  CaCO3 + 2MOH (длительное кипячение, для всех М,кроме лития).Свойства: сильные основания (щелочи), термическая устойчивость и растворимость вводе возрастают от LiOH к CsOH.6. Соли6.1. Питьевая сода NaHCO3.

Получение по способу Сольве:NaCl + NH3 + CO2 + H2O = NaHCO3 + NH4Cl2NH4Cl + Ca(OH)2 = 2(NH3●H2O) (снова в реакцию) + CaCl2а) роль аммиака – поддержание слабощелочной среды;б) KHCO3 растворим лучше, данный способ синтеза не подходит.9tC2NaHCO3 = Na2CO3 + CO2 + H2O6.2.

Сульфаты – восстановление до сульфидов:tCNa2SO4 + 4C = Na2S + 4CO.7. Кристаллические структуры галогенидова)б)Рис.1.1. Элементарные ячейки: а) NaCl; б) CsCl. Светлые сферы – катионы щелочногоэлемента, зеленые сферы – хлорид-ионы.Особенности строения ионных соединений на примере NaCl и CsCl:а) В кристаллах ионных соединений структурными единицами являются катионы ианионы (в данном случае катионы Na+ и Cs+ и анионы Cl–).б) Вместо молекулы соединения изображают его элементарную ячейку (рис.

Характеристики

Тип файла PDF

PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.

Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.

Список файлов семинаров