Скрипко Т.В. Общая и неорганическая химия Практикум. Общая и неорганическая химия

• Название: Общая и неорганическая химия
• Анкор: Скрипко Т.В. Общая и неорганическая химия Практикум.doc
• Дата: 10.05.2017
• Размер: 2.12 Mb.
• Имя файла: Скрипко Т.В. Общая и неорганическая химия Практикум.doc
• Тип: Документы; #7414
• Категория: Химия
• страница: 13 из 17

Низшее энергетическое состояние:


₃₃As 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d¹⁰ 4s² 4p³ 4d⁰




Валентность равна трем

_____________________________________________________________________


₂₇Co 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d⁷ 4s² 4p⁰






Валентность равна трем

_____________________________________________________________________


₃₈Sr 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d¹⁰ 4s² 4p⁶ 4d⁰ 4f⁰ 5s² 5p⁰





Валентность равна нулю

___________________________________________________________________

Высшее энергетическое состояние:


₃₃As* 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d¹⁰ 4s¹ 4p³ 4d¹







Валентность равна пяти

___________________________________________________________________


₂₇Co* 1s² 2s³ 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d⁷ 4s¹ 4p¹








Валентность равна пяти

_____________________________________________________________________


₃₈Sr* 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d¹⁰ 4s² 4p⁶ 4d⁰ 4f⁰ 5s¹ 5p¹







Валентность равна двум

При выполнении заданий рекомендуется использовать учебное пособие [9].

В задачах 881–890 составить электронные формулы атомов элементов в стабильном и возбужденном состояниях и изобразить орбитали внешнего энергетического уровня

№ задачи	Элементы	№ задачи	Элементы
881 882 883 884 885	Ba, B Al, Sr Ge, Se Pb, Mg Sb, Cd	886 887 888 889 890	Ga, Bi Si, Ra Sn, Cl Be, As S, I

В задачах 891–896 определить, какие частицы являются изоэлектронными, то есть содержащими одинаковое число электронов. Написать электронные формулы данных частиц

№ задачи	Частицы	№ задачи	Частицы
891 892 893	Se, As3+ , Ge2+ , Br- Kr, Sr2+ , Se2-, Br- Mg, Si, Al3+, S2-	894 895 896	Fe2+, Cr3+, Co3+, Ni2+ Ti, V3+, Cr2+, Fe3+ Sn2+, Sb3+, Cd, Sn4+

В задачах 897–906 , пользуясь правилом Хунда, распределить электроны по квантовым ячейкам (орбиталям), отвечающим низшему и высшему энергетическому состоянию атомов элементов

№ задачи	элементы	№ задачи	элементы
897 898 899 900 901	As, Co, Sr Mo, Sb, Ca Pb, In, Be Th, As, Fe Te, Ac, Cr	902 903 904 905 906	Sm, Pb, Ag Os, Se, Na B, Re, Mn La, Xe, Ba I, Hg, S

7. КОМПЛЕКСНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ

Комплексными соединениями называются определенные химические соединения, образованные сочетанием отдельных компонентов и представляющие собой сложные ионы или молекулы, способные к существованию как в кристаллическом, так и в растворенном состоянии.

В молекуле комплексного соединения различают комплексообразователь (центральный атом) – обычно положительно заряженный ион металла (реже неметалла), вокруг которого расположены (координированы) отрицательно заряженные ионы или нейтральные молекулы, называемые лигандами. Комплексообразователь и лиганды образуют внутреннюю сфе­ру комплексного соединения. Общее число -связей, образуемых комплексообразователем с лигандами, называется координационным числом. Координационное число показывает число мест вокруг комплексообразователя, на которых могут размещаться лиганды.

Теория метода валентных связей рассматривает образование комплексных ионов при донорно-акцепторном взаимодействии неподеленных электронных пар лигандов и свободных орбиталей комплексообразователя.

Различают моно-, ди- и более дентатные лиганды (полидентатные). Монодентатными называются лиганды, занимающие одно координационное место. К ним относятся одноатомные ионы O^–2, S^2–, Cl^–, Br^–, I^– и более сложные: CN^–, SCN^–, NO₂^–, а также нейтральные лиганды H₂O, NH₃ и многие другие. Примерами дидентных лигандов могут служить оксалат ион C₂O₄^2–, сульфат ион SO₄^2– и некоторые другие.

За пределами внутренней сферы комплексного соединения находится его внешняя сфера. Ионы внешней сферы связаны с комплексным ионом в основном электростатическими силами и в растворах легко отщепляются подобно ионам сильных электролитов (первичная диссоциация комплексного соединения). Диссоциация внутренней сферы осуществляется в незна­чительной степени, ступенчато и характеризуется константой нестойкости К_н (вторичная диссоциация).

При составлении названий комплексных соединений надо пользо­ваться следующими правилами.

1. Первым в именительном падеже называют анион, а потом в родительном - катион, независимо от того, который из них комплексный.

2. Перечисляют в порядке увеличения их сложности: лиганды-анионы, лиганды-молекулы, лиганды-катионы, а затем указывают центральный атом (ц.а.). Если ц.а. входит в состав комплексного катиона, то используют русское название элемента, в скобках римской цифрой указывают степень его окисления. Если ц.а. входит в состав комплексного аниона, используют латинское название элемента с суффиксом - ат, после него римской цифрой в скобках обозначают степень окисления.

3. К названиям лигандов-анионов прибавляют суффикс "о" (С1^– - хлоро, CSN^– - тиоциано). Нейтральные лиганды суффикса "о" не имеют (H₂O -аква, NН₃^–аммин, СО - карбонил).

Примеры составления задач и их решение

Задача 915

Определить степень окисления и координационное число комплексо­бразователя в комплексном соединении [CrBr(NH₃)₄(H₂O)]Cl₂. Напи­сать уравнение первичной диссоциации комплексного соеди­нения. Определить гибридные орбитали и пространственную структуру комплексного иона. Назвать комплекс.

Решение:

Комплексообразователем является хром. По внешней сфере определяем заряд комплексного иона [CrBr(NH₃)₄(H₂O)]²⁺. Зная заряд комплексного иона, определяем степень окисления комп­лексообразователя [CrBr(NH₃)₄(H₂O)]²⁺:

X + (-1) = +2,

X = 3.

Следовательно, степень окисления хрома равна трем (III).

Лигандами являются ион Вг^– и нейтральные молекулы NН₃, Н₂O . Все лиганды монодентантные. Координационное число равно количеству лигандов, т.е. шести.

В растворах комплексные соединения подвергаются диссоциации с отщеплением внешней сферы по типу диссоциаций сильных электролитов (первичная диссоциация):

[CrBr(NH₃)₄(H₂O)]Cl₂ = [СrВг(NН₃)₄(Н₂O)]²⁺ + 2Сl^-.

Изобразим электронно-графическую формулу иона Сr³⁺:


3d³ 4s⁰ 4р⁰




Cr³⁺ ….3d³4s⁰4p⁰ .
В образовании связей с лигандами участвуют свободные орбитали 3d, 4s и 4р: происходит d²sp³ – гибридизация:


d²sp³ - гибридизация











Cr³⁺ + Br^- +4NH₃ + H₂O

Br^– NH₃ NH₃ NH₃ NH₃ H₂O





[CrBr(NH₃)₄(H₂O)]²⁺

Пространственная структура иона [CrBr(NH₃)₄(H₂O)]²⁺ – октаэдр.

Комплексное соединение [CrBr(NH₃)₄(H₂O)]Cl₂ называется хлорид акватетраам­минбромохрома (III).

При выполнении заданий рекомендуется использовать методические указания [10].

В задачах 907–921 указать для перечисленных ниже комплексных соединений комплексообразователь, координационное число, степень окисления комплексообразователя. Написать уравнения первичной дис­социации комплексных соединений. Определить гибридные орбитали и пространственную структуру комплексных ионов. Назвать комплексы

№ задачи	Комплексное соединение	№ задачи	Комплексное соединение
907 908 910 911 912 913 914	К3[Со(NО2)6] [PdCl(NH3)2H2O]Cl Ba[Cu(CN)2(SCN)2] [PdCl2(CO3)(NH3)2] [Co(CN)(H2O) NH3)2]Cl2 K4[Mo(CN)8(H2O)2] K3[Ag(S2O3)2]	915 916 917 918 919 920 921	[СrВr(NН3)4Н2O]Сl2 H[Co(CN)4(H2O)2] [CoSO4(NH3)4]NO3 (NH4)2[PtCl4(OH)2] [Co(NO2)2(NO3)(NH3)3] Na2[PtCI2(CN)4] [Сu(NН3)4]SO4

В задачах 922–937 написать формулы комплексных соединений, указать комплексообразователь, координационное число, степень окисления комплексообразователя. Составить уравнения первичной диссоциации комплексных соединений. Определить гибридные орбитали и пространственную структуру комплексных ионов

№ задачи

Комплексное соединение

922 923 924 925 926 927 928 929 930 931 932 933 934 935 936 937

Бромид цианоакватетрааммин кобальта (III) Нитрат гидроксоаквадиамминплатины (II) Хлорид нитрохлоротетраплатины (IV) Дицианоаргентат (I) калия Гексацианоферрат (II) калия Тринитротриамминкобальт Тетрагидроксоцинкат калия Нитрат тиоцианопентаамминкобальта (Ш) Тетрацианоплатинат (II) калия Бромид аквахлородиамминпалладия (II) Дигидроксотетрахлорплатинат (IV) аммония Хлорид гексаамминникеля (II) Гексанитрокобальтат (III) натрия Тетрахлороаурат (I) калия Пентакарбонилжелезо Гидроксид тетрацианоникеля (II)

Библиографический список

1. 
   Основные законы и закономерности протекания химических процессов: Метод. указания / Сост. Г.Ф. Бродовская. Омск: Изд-во ОмПИ, 1992.
   
2. 
   Основные классы неорганических соединений: Метод. указания к лабораторной и самостоятельным работам / Сост. А.В. Юрьева. Омск: Изд-во ОмГТУ, 1994.
   
3. 
   Химическая кинетика и химическое равновесие: Метод. указания к лаб. и самост. работе / Сост. А.В. Юрьева. Омск: Изд-во ОмПИ, 1990.
   
4. 
   Окислительно-восстановительные реакции: Метод. указания к лаб. и самост. работе / Сост. Л.Н. Котова. Омск: Изд-во ОмПИ, 1992.
   
5. 
   Электрохимические процессы, протекающие в гальванических элементах: Метод. указания к самост. и лаборат. работам по химии / Сост. Г.Ф. Бродовская. Омск: Изд-во ОмГТУ, 1997.
   
6. 
   Электрохимические процессы, протекающие при электролизе: Метод. указания к самост. и лаборат. работам по химии / Сост. Г.Ф. Бродовская, Л.Н. Антропова. Омск: Изд-во / ОмГТУ, 2000.
   
7. 
   Растворы: Метод. указания к самост. и лаборат. работам по химии / Сост. Г.М. Зелева, А.В. Юрьева. Омск: Изд-во ОмПИ, 1989.
   
8. 
   Ионное произведение воды. Гидролиз солей: Метод. указания / Сост. А.В. Юрьева. Омск: Изд-во ОмГТУ, 1991.
   
9. 
   А.В. Юрьева, Л.Н. Котова Общая химия. Строение атома и химическая связь: Практикум. – Омск: Изд-во ОмГТУ, 1997.
   
10. 
    Комплексные соединения: Метод. указания к самостоятельным и лабораторным работам / Сост. Г.М. Зелева, А.В. Юрьева. Омск: Изд-во ОмПИ, 1989.
    

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ	3
1. ОСНОВНЫЕ КЛАССЫ НЕОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ	4
2. ГАЗОВЫЕ ЗАКОНЫ. ПРОСТЕЙШИЕ СТЕХИОМЕТРИЧЕСКИЕ ЗАКОНЫ	14
2.1. Взаимозависимые параметры состояния газов	14
2.2. Химические эквиваленты	16
3. ОСНОВНЫЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ ПРОТЕКАНИЯ РЕАКЦИЙ	20
3.1. Энергетика химических реакций. Химико-термодинамические расчеты	20
3.2. Скорость химических реакций и химическое равновесие	25
4. ОКИСЛИТЕЛЬНО – ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫЕ ПРОЦЕССЫ	32
4.1. Окислительно-восстановительные реакции	32
4.2. Гальванические элементы	42
4.3. Электролиз	48
5. РАСТВОРЫ	57
5.1 Способы выражения содержания растворенного вещества в растворе	57
5.2. Физико-химические свойства разбавленных растворов неэлектролитов	59
5.3. Растворы электролитов	66
5.4. Ионное произведение воды. Водородный показатель	71
5.5. Молекулярно-ионные уравнения обменных реакций между растворами Электролитов	74
5.6. Произведение растворимости	75
5.7. Гидролиз солей	78
6. СТРОЕНИЕ АТОМА	82
7. КОМПЛЕКСНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ	87
Библиографический список	90
ПРИЛОЖЕНИЯ	92
Таблица 1 Кислоты и кислотные остатки	92
Таблица 2 Растворимость соединений	95
Таблица 3 Термодинамические константы некоторых веществ	96
Таблица 4 Электрохимический ряд напряжений металлов (стандартные электродные петенциалы)	101
Таблица 5 Криоскопические и эбуллиоскопические константы растворителей	102
Таблица 6 Коэффициенты активности ионов при различной ионной силе растворов	102
Таблица 7 Константа диссоциации некоторых электролитов	104
Таблица 8 Произведение растворимости некоторых малорастворимых в воде электролитов для температур 18-25 °С	107

ПРИЛОЖЕНИЯ

Таблица 1

Кислоты и кислотные остатки

Кислота	Кислотный остаток	Н а з в а н и я
		Кислоты	кислотного остатка (соли)
1	2	3	4
HalO2	AlO2–	Метаалюминиевая	метаалюминат
HAsO2 H3AsO3 HAsO3 H3AsO4 H3AsS3 H3AsS4	AsO2– AsO33- AsO3– AsO43– AsS33– AsS43–	метамышьяковистая ортомышьяковистая метамышьяковая ортомышьяковая тиомышьяковистая тиомышьяковая	метаарсенит ортоарсенит метаарсенат ортоарсенат тиоарсенит тиоарсенат
H3AuO3 HAuCl4	AuO33– AuCl4–	золотая тетрахлорозолотая (золотохлористоводородная)	аурит хлороаурат
HBO2 H3BO3 H2B4O7	BO2– BO33– B4O72–	метаборная ортоборная четырехборная	метаборат ортоборат тетраборат
H2BeO2 	BeO22–	Берилливая	бериллат
HBiO3 *	BiO3-	Висмутовая	висмутат
HBr HBrO HBrO3 HBrO4	Br- BrO- BrO3- BrO4-	бромоводород бромноватистая бромноватая бромная	бромид гипобромид бромат пербромат
HCOOH CH3COOH HCN H2CO3 H2C2O4	HCOO- CH3COO- CN- CO32- C2O42-	муравьиная уксусная циановодород (синильная) угольная щавелевая	формиат ацетат цианид карбонат оксалат
HCl HClO HClO2 HClO3 HClO4	Cl– ClO- ClO2- ClO3- ClO4-	хлороводород (соляная) хлорноватистая хлористая хлорноватая хлорная	хлорид гипохлорид хлорит хлорат перхлорат
HCrO2 H2CrO4 H2Cr2O7	CrO2- CrO42- Cr2O72-	метахромистая хромовая двухромовая	метахромит хромат дихромат
HF	F–	фтороводородная (плавиковая)	фторид
Продолжение табл. 1
1	2	3	4
HFeO2 H2FeO4	FeO2- FeO42-	железистая железная	феррит феррат
H2GeO3	GeO32-	германиевая	Германат
HI HIO HIO3 HIO4 H5IO6	I- IO- IO2- IO4- IO65-	иодоводород иодноватистая иодноватая метаиодная ортоиодная	иодид гипоиодид иодат метапериодат ортопериодат
H2MnO4 * HMnO4	MnO42- MnO4-	марганцовистая марганцовая	манганат перманганат
H2MoO4*	MoO42–	молибденовая	Молибдат
HN3 HNO2 HNO3 H2N2O2	N3– NO2– NO3– N2O2–	азиводород (азотистоводородная) азотистая азотная азотноватистая	азид нитрит нитрат гипонитрит
H2OsO4	OsO42–	осьмиевая	Осмат
HSbO2 H3SbO3 H3SbO4	SbO2 SbO33– SbO43–	метасурьмянистая сурьмянистая сурьмяная	метаантимонит антимонит антимонат
H(PH2O2) H2(PHO3) H3PO2 H3PO3 HPO3 H3PO4 H4P2O7	PH2O2– PHO32– PO23– PO33– PO3– PO43– P2O74–	фосфиновая фосфоновая фосфорноватистая фосфористая метафосфорная ортофосфорная дифосфорная	фосфинат фосфонат гипофосфит фосфит метафосфат ортофосфат дифосфат
H2PbO2* H2PbO3*	PbO22- PbO32-	свинцовистая свинцовая	плюмбит плюмбат
H2PtO4 H2[PtCl6] H2[Pt(CN)4]	PtO42– PtCl62– [Pt(CN)4]2–	платиновая гексахлороплатиновая (платинохлористоводородная) тетрацианоплатиновая (II)	платинат хлорплатинат тетрацианоплатинат
HReO4	ReO43–	рениевая	Перренат
H2RuO4*	RuO42–	рутеневая	Рутенат
H2S HSCN H2SO3 H2SO4 H2S2O7 H2SnO6 H2S4O6	S2– SCN– SO32– SO42– S2O72– SnO62– S4O62–	сероводород родановодород сернистая серная дисерная политионовая тетратионовая	сульфид роданид сульфит сульфат дисульфат политионат тетратионат
Окончание табл. 1
1	2	3	4
H2S2O3 H2S2O6	S2O32– S2O62–	тиосерная пероксодвусерная	тиосульфат пероксодисульфат
H2Se H2SeO3 H2SeO4 H2Se2O7	Se2– SeO32– SeO42– Se2O72–	селеноводород селенистая селеновая диселеновая	селенид селенит селенат диселенат
H2SiO3 H4SiO4 H2SiF6	SiO32– SiO44– SiF62–	метакремниевая ортокремниевая кремнефтористоводородная (гексафторокремниевая)	метасиликат ортосиликат кремнефторид (фторосиликат)
H2SnO2 H2SnO3 H2SnS3 H2SnCl6	SnO22– SnO32– SnO32– SnCl62–	оловянистая оловянная тиооловянная гексахлорооловянная (оловянохлористоводородная)	станнит станнат тиостаннат хлорстаннат
НТсО4	ТсО4–	технециевая	пертехнетат
Н2Те Н2ТеО3 Н2ТеО4 Н6ТеО6	Те2– ТеО32– ТеО42– ТеО66–	теллуроводород теллуристая метателлуровая ортотеллуровая	теллурид теллурит метателлурат ортотеллурат
H2TiO3 H4TiO4	TiO32– TiO44–	метатитановая ортотитановая (-титановая)	метатитанат ортотитанат
H2UO4 H2U2O7	UO42– U2O72–	урановая двуурановая	уранат диуранат
HVO3 H3VO4	VO3– VO43–	метаванадиевая ортованадиевая	метаванадат ортованадат
H2WO4	WO42–	вольфрамовая	вольфрамат
H2XeO3	XeO32–	ксеноновая	ксенонат
H2ZnO2 *	ZnO22–	цинковая	цинкат