Методичка. Вопросы к экзамену по курсу "Общая и неорганическая химия"

• Название: Вопросы к экзамену по курсу "Общая и неорганическая химия"
• Анкор: Методичка
• Дата: 21.01.2022
• Размер: 52 Kb.
• Имя файла: Вопросы к экз_1сем.doc
• Тип: Вопросы к экзамену; #337863

Вопросы к экзамену по курсу “Общая и неорганическая химия”
1. Почему химические превращения сопровождаются выделением или поглощением энергии? Сформулируйте закон Гесса и рассмотрите его применение на конкретном примере.

2. Что называется энтальпией образования вещества? Расчет теплового эффекта реакции, экзо(эндо-)термические реакции. Энтальпийная диаграмма.

3. Сформулируйте понятие энтропии. От каких факторов зависит стандартная энтропия вещества? Расчет изменения энтропии в реакции. Поясните смысл связи знака S реакции с изменением объема системы.

4. Сформулируйте понятие энергии Гиббса. Каковы условия самопроизвольного протекания процесса? Расчет изменения энергии Гиббса при стандартных условиях и при заданной температуре. Влияние энтальпийного и энтропийного факторов на возможность протекания реакции. Обратимые и необратимые процессы.

5. Константа равновесия. Её связь с энергией Гиббса. Выражение константы равновесия для гомогенных и гетерогенных реакций. Запись выражения констант ионизации кислот и оснований. Сравнение силы кислородсодержащих кислот по их строению (ЭО_n(OH)_m) Константа автопротолиза воды и pH среды.

6. Принцип Ле-Шателье. Влияние температуры, давления и концентрации веществ на смещение равновесия в системе.

7. Основные положения химической кинетики. Понятия о скорости и энергии активации химической реакции. Основные факторы, влияющие на скорость химической реакции. Зависимость скорости реакции от температуры (правило Вант-Гоффа).

8. Теория катализа. Гомогенный и гетерогенный катализ. Влияние катализатора на величину энергии активации реакции. Требования, предъявляемые к катализаторам. Понятие ингибитора и его влияние на скорость реакции.

9. Реакции, протекающие без изменения степеней окисления элементов. Правило Бертолле.

10. В чем сущность явления гидролиза соединений? На конкретных примерах реакций покажите различие гидролиза ионных (солей) и ковалентных соединений (Na₂S, Na₃PO₄, Al₂(SO₄)₃, SiCl₄, SOCl₂, BCl₃, NH₄Cl, FeSO₄, CuCl₂, K₂SO₃, NaCl). Какой характер среды раствора (кислый или основной) проявляется при растворении их в воде? Назовите факторы, которые влияют на степень гидролиза соединений. Окраска индикаторов.

11. Окислительно-восстановительные реакции (ОВР). Окислитель, восстановитель, примеры типичных окислителей, восстановителей и соединений с двойственными свойствами. Типы окислительно-восстановительных реакций. Примеры.

12. Метод составления уравнений ОВР с использованием степеней окисления элементов. Влияние среды на протекание ОВР на примере реакций с участием перманганата калия KMnO₄.

13. Стандартный электродный потенциал φ⁰₂₉₈ – количественная характеристика окислительно-восстановительной активности веществ в растворах. Направление окислительно-восстановительных реакций. Связь стандартного электродного потенциала со значением стандартной энергии Гиббса. Уравнение Нернста.

14. Электрохимические процессы. Отличие от химических процессов. Охарактеризуйте принцип работы гальванического элемента. Расчет ЭДС гальванического элемента.

15. Истинные растворы. Растворимость веществ. Объясните отличие насыщенного раствора от ненасыщенного, разбавленного от концентрированного. Основные способы выражения концентрации растворов: массовая доля, молярная и нормальная концентрации. Вычисление молярной массы эквивалента для кислот, оснований и солей. Коллигативные свойства растворов.

16. Современное представление о строении атома. Модели строения атома. Состав ядра: протоны, нейтроны. Изотопы. Электрон, атомная орбиталь, форма орбиталей.

17. Основные постулаты квантовой механики (теория о квантовании энергии, двойственная природа микрообъектов, принцип неопределенности), уравнение Шредингера. Квантовые числа (главное, орбитальное, магнитное, спиновое) – границы изменения и связь с классификацией атомных орбиталей (с энергией и формой орбитали электрона).

18. Правила, определяющие порядок заполнения электронами орбиталей атома (правило минимума энергии, принцип Паули, правило Хунда). Какое максимальное число электронов может находиться в энергетических состояниях 2s, 2p, 3d, 5f? На каком признаке основано подразделение на s-, p-, d- и f-элементы?

19. Приведите электронную конфигурацию и энергетическую диаграмму распределения электронов по орбиталям атомов и ионов (например, Cl, Cl^, As, As^3, P, S, Ca, Ti, Mn, Cr, Cu, Fe, Fe²⁺). Провал электрона. Укажите валентные электроны, возможные степени окисления, число спаренных и неспаренных электронов, суммарный спин системы.

20. Сформулируйте периодический закон Д.И. Менделеева. Строение периодической системы: периоды и группы.

21. Основные характеристики атома: радиус атома, энергия ионизации, сродство к электрону, электроотрицательность и тенденции их изменения в периодах и группах периодической системы и причины этого.

22. Природа химической связи. Механизм образования связи на примере иона Н₂⁺. Основные характеристики молекулы: длина связи, валентный угол, энергия связи, дипольный момент. Основные типы химической связи. Ионная, металлическая и ковалентная связь: насыщаемость, направленность, полярность.

23. Теория молекулярных орбиталей. Основные понятия. Рассмотрите на примере двухатомных гомоядерных и гетероядерных молекул и ионов элементов I-го и II -го периодов (например, О₂, О₂⁺, О₂^, NО, СN^). Как изменяется энергия ионизации при переходе от атомов О или N к молекулам кислорода или азота соответственно? Как меняется порядок, энергия и длина связи при переходе от молекулы к соответствующему молекулярному иону (например, от О₂ к О₂⁺ или О₂^).

24. Основные положения теории валентных связей. Обменный и донорно-акцепторный механизмы образования ковалентной связи. -, - и -связи. Валентные возможности атомов элементов второго периода на примере B, С, N.

25. Пространственное строение молекул. Влияние несвязывающей электронной пары на строение молекул. Объясните образование химической связи в молекулах BCl₃, NH₃, IF₅, OF₂, SO₃, SO₂, СО₂, CH₄, SF₄, Н₂О, в ионах [NH₄]⁺, [BH₄]^–. Почему молекулы CH₄, H₃N и Н₂О имеют различные валентные углы. Объясните, возможно ли образование -связи в молекулах SO₃, SO₂, BH₃, ионе [BH₄]^–? Дипольный момент, полярные и неполярные молекулы.

26. Координационные соединения. Понятия: комплексообразователь, лиганд, координационное число; катионный, анионный, электронейтральный комплекс. Номенклатура комплексных соединений. Константы устойчивости и нестойкости комплексных соединений.

27. Описание хим. связи в комплексных соединениях. Теория валентных связей, структура комплексов, тип гибридизации орбиталей комплексообразователя. Теория кристаллического поля и теория молекулярных орбиталей для октаэдрических комплексов. Виды перекрывания орбиталей комплексообразователя и лигандов. Понятия энергии расщепления () и отталкивания (П). Магнитные и спиновые характеристики комплексов. Окраска комплексов.
Вопросы на самостоятельную работу:

1. Почему при добавлении к раствору К₂[PtCl₄] раствора H₃N и при действии на раствор [Pt(NH₃)₄]Cl₂ соляной кислоты выпадают осадки одинакового состава, но различной окраски - один оранжевый, а другой - светло-желтый;

2. Известно, что электрическая проводимость σ растворов некоторых соединений платины (IV) имеет следующие значения: PtCl₄·6NH₃ σ = 523 Cм·см² /моль, PtCl₄·2NH₃ σ = 0 Cм·см² /моль, KCl·PtCl₄·NH₃ σ = 109 Cм·см² /моль. При действии раствора AgNO₃ на растворы двух последних соединений ионы Cl^ не обнаруживаются, в случае раствора первого соединения выпадает 4 моля осадка AgCl на 1 моль соединения. Составьте формулы соответствующих координационных соединений, определив состав внутренней и внешней сферы комплексов. Для каких из этих соединений возможна цис- транс-изомерия?

3. В спектре иона FeO₄^2 обнаружены полосы поглощения при 510 нм и 787 нм. Какую окраску имеет этот ион? Каковы окислительно-восстановительные свойства этого иона? Ответ подтвердите значением стандартного электродного потенциала подходящих систем.

4. Используя основные положения теории валентных связей (ТВС), определите состав и строение диамагнитных карбонильных соединений никеля Ni(CO)_n и железа Fe(CO)_n. Что получают с помощью реакции термического разложения карбонилов различных металлов?

5. При нагревании кристаллов СоCl₂ · 6 H₂O от 49^оС до 140^оС происходит изменение их окраски и состава: СоCl₂ · 6 H₂O (розовая) → СоCl₂ · 4 H₂O (розовая) → СоCl₂ · 2 H₂O (краснофиолетовая) → СоCl₂ (синяя). Составьте формулы координационных соединений, являющихся структурными единицами этих кристаллов, имея в виду, что координационное число кобальта (II) в этих соединениях равно 6. Как согласуется изменение окраски кристаллов в указанном ряду со значением параметра расщепления их структурных единиц?

6. Какое строение имеет ион CrO₄^2 ? Какую окраску имеет этот ион, если в видимой части его спектра длины волн поглощаемого света лежат в области 400...420 нм? Какие условия способствуют полимеризации иона CrO₄^2 в растворе? Приведите формулу димера CrO₄^2, назовите его и опишите его структуру.

Используя основные положения теории кристаллического поля (ТКП) или теории молекулярных орбиталей (ТМО) объясните:

7. Почему аквакомплекс хрома (II) неустойчив и легко переходит в аквакомплекс хрома (III);

8. Охарактеризуйте магнитные свойства октаэдрических фторо- и амминокомплексов кобальта (III);

9. Почему аквакомплексы железа (II) неустойчивы и легко переходят в аквакомплексы железа (III);

10. Почему тетрахлорокомплекс никеля (II) является парамагнитным, а тетрацианокомплекс никеля (II) - диамагнитным. Как это связано со строением этих комплексных частиц?

11. Могут или нет в растворах амминокомплексы кобальта (II) окисляться кислородом воздуха, переходя в амминокомплексы кобальта (III)?

12. Комплексы каких из перечисленных ионов Cd²⁺, Тi³⁺, Cr³⁺ окрашены, а какие – бесцветны; 13. Какова окраска Fe(NCS)₆ ³⁻, если максимум поглощения в его спектре лежит в области 480-490 нм? Будет ли сохраняться окраска раствора, содержащего ионы Fe³⁺ и NCS⁻ , если к нему прилить а) раствор NaF; б) раствор КCN?