Будь умным!


У вас вопросы?
У нас ответы:) SamZan.net

.3254075.8 ББК 74.580 Л 65 Рецензенти С

Работа добавлена на сайт samzan.net:

Поможем написать учебную работу

Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.

Предоплата всего

от 25%

Подписываем

договор

Выберите тип работы:

Скидка 25% при заказе до 3.6.2024

Ю. В. Ліцман, Л. І. Марченко, С. Ю. Лебедєв

Самостійна робота студентів

при вивченні Хімії

Навчальний посібник

Рекомендовано Міністерством освіти і науки України

Суми

Сумський державний університет

2011


УДК
378.147.091.32:54(075.8)

ББК 74.580

       Л 65

Рецензенти:

С.В. Іванов – доктор хімічних наук, професор Національного авіаційного університету;

В.О. Калібабчук – доктор хімічних наук, професор національного медичного університету імені О. О. Богомольця;

Н.Н. Чайченко – доктор педагогічних наук, професор Сумського обласного інституту післядипломної освіти

Рекомендовано Міністерством освіти і науки України

як навчальний посібник для студентів нехімічних спеціальностей
вищих н
авчальних закладів

(лист № 1/11-273 від17.01.2011)

Ліцман Ю.В.

Л 65 Самостійна робота студентів при вивченні хімії: навч. посіб. / Ю.В. Ліцман, Л.І. Марченко, С.Ю. Лебедєв.– Суми: Сумський державний університет, 2011. – 349 с.

ISBN 978-966-657-338-7

Навчальний посібник призначений для організації самостійної роботи студентів під час вивчення хімії. До посібника входять приклади типових задач з розв’язками, завдання для самоперевірки у тестовій формі і завдання для індивідуальної роботи.

Для студентів вищих навчальних закладів, що навчаються за напрямом підготовки спеціалістів «Інженерне матеріалознавство».

УДК 378.147.091.32:54(075.8)

ББК 74.580

© Ліцман Ю.В., Марченко Л.І.,

Лебедєв С.Ю., 2011

© Сумський державний універ-

ISBN 978-966-657-338-7                           ситет, 2011


Навчальне видання

Ліцман Юлія Володимирівна

Марченко Лариса Іванівна

Лебедєв Сергій Юрійович

Самостійна робота студентів

при вивченні Хімії

Навчальний посібник

Художнє оформлення обкладинки І.Ю. Сидоренко

Редактор Т.Г. Чернишова

Комп’ютерне верстання Ю.В. Ліцман

Формат 60х84/16. Ум. друк. арк. 20,46. Обл.-вид. арк. 13,60. Тираж 300 пр. Зам. №

Видавець і виготовлювач

Сумський державний університет,

вул. Римського-Корсакова, 2, м. Суми, 40007

Свідоцтво суб’єкта видавничої справи ДК № 3062 від 17.12.2007.


Міністерство освіти і науки, молоді та спорту України

Сумський державний університет

До друку та в світ

дозволяю на підставі

«Єдиних правил»,

п. 2.6.14

Заступник першого проректора –

начальник організаційно-методичного

управління      В.Б. Юскаєв

Самостійна робота студентів

при вивченні Хімії

Навчальний посібник

Усі цитати, цифровий та

фактичний матеріал,

бібліографічні відомості перевірені,

запис одиниць

відповідає стандартам

Укладачі:     Ю.В. Ліцман

Л.І. Марченко

С.Ю. Лебедєв

Відповідальний за випуск   С.Ю. Лебедєв

Декан факультету ТеСЕТ   О.Г. Гусак

Суми

Сумський державний університет

2011

ЗМІСТ

[1] ВСТУП

[2] РОЗДІЛ 1                                                                  ПІДГОТОВКА ДО ОПРАЦЮВАННЯ              ТЕОРЕТИЧНОГО МАТЕРІАЛУ

[2.1] Основні поняття та стехіометричні        закони хімії

[2.2] Основи теорії будови речовини

[2.3] Комплексні сполуки

[2.4] Основні закономірності перебігу хімічних реакцій

[2.5] Властивості розчинів і йонообмінні        реакції в розчинах електролітів

[2.6] Окисно-відновні реакції та електрохімічні процеси

[2.7] 1.7 Огляд елементів - металів

[2.8] 1.8 Характеристика елементів - неметалів    IVА-групи

[2.9] 1.9 Основи знань про органічні сполуки і    полімерні матеріали

[3] РОЗДІЛ 2                                                               ПІДГОТОВКА ДО ПРАКТИЧНИХ ЗАНЯТЬ

[3.1] 2.1 Практичне заняття 1                                     Основні закони хімії

[3.2] 2.2 Практичне заняття 2                                     Будова електронних оболонок атома

[3.3] 2.3 Практичне заняття 3                                 Періодичний закон і електронна природа      атомів

[3.4] 2.4 Практичне заняття 4                                     Ковалентний зв’язок. Метод валентних зв’язків (МВЗ)

[3.5] 2.5 Практичне заняття 5                                     Йонний та металічний зв’язки.                         Вандерваальсові взаємодії, водневий зв’язок. Типи кристалічних ґраток

[3.6] Практичне заняття 6                                     Електролітична дисоціація

[3.7] Практичне заняття 7                                  Рівновага в розчинах електролітів

[3.8] Практичне заняття 8                                Окисно-відновні реакції

[3.9] 2.9 Практичне заняття 9                                     Зрівнювання рівнянь окисно-відновних          реакцій

[3.10] 2.10 Практичне заняття 10                                     Електроліз

[4] РОЗДІЛ 3                                                             ПІДГОТОВКА ДО ЛАБОРАТОРНИХ ЗАНЯТЬ

[4.1] Лабораторна робота 1                                     Визначення ентальпії нейтралізації

[4.2] Лабораторна робота 2                                     Швидкість хімічних реакцій

[4.3] Лабораторна робота 3                                     Хімічна рівновага

[4.4] Лабораторна робота 4                               Розчинність речовин. Властивості розчинів

[4.5] Лабораторна робота 5                                     Приготування розчинів

[4.6] Лабораторна робота 6                                     Електролітична дисоціація

[4.7] Лабораторна робота 7                                     Гідроліз солей

[4.8] Лабораторна робота 8                                     Комплексні сполуки

[4.9] Лабораторна робота 9                                     Окисно-відновні реакції

[4.10] Лабораторна робота 10                                     Гальванічні елементи

[4.11] Лабораторна робота 11                                     Корозія металів

[4.12] Лабораторна робота 12                                     Дослідження властивостей елементів                 ІІА-групи та їх сполук

[4.13] Лабораторна робота 13                                     Дослідження властивостей алюмінію та сполук Алюмінію

[4.14] Лабораторна робота 14                                     Дослідження властивостей заліза та сполук   Феруму

[4.15] Лабораторна робота 15                                     Дослідження властивостей міді та сполук      Купруму

[4.16] Лабораторна робота 16                                     Дослідження властивостей вуглецю та сполук Карбону

[4.17] Лабораторна робота 17                                     Добування і дослідження властивостей           аліфатичних вуглеводнів

[4.18] Лабораторна робота 18                                     Галогенопохідні алканів

[4.19] Лабораторна робота 19                                     Визначення молекулярної маси полімеру         віскозиметричним методом

[4.20] Лабораторна робота 20                                     Дослідження властивостей термопластичних пластмас

[5] РОЗДІЛ 4                                                              ЗАВДАННЯ ДЛЯ ІНДИВІДУАЛЬНОЇ                   ДОМАШНЬОЇ РОБОТИ

[6] СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ

ВСТУП

Хімія – природнича наука, яка вивчає матеріальний світ в усьому розмаїтті його існування і перетворень. Вона становить теоретичну основу матеріалознавства – науки про зв’язок складу, будови і властивостей матеріалів.

У наш час виробництво у будь-якій галузі промисловості пов’язане із застосуванням різних матеріалів, знання про які є необхідною і обов’язковою складовою інженерної освіти. Ще більш важливого значення набувають уявлення про закономірності залежності властивостей матеріалу від його складу та структури при створенні нових матеріалів, визначенні способів їх обробки, умов експлуатації. Саме тому для студентів спеціальності «Інженерне матеріалознавство» опанування фундаментальною дисципліною «Хімія» є умовою успішного оволодівання знаннями зі спеціальних дисциплін і отримання якісної освіти.

Вивчення хімії спрямоване на засвоєння студентами провідних теорій, законів, понять, фактів про склад, будову, властивості речовин і закономірності перебігу хімічних реакцій; на формування вмінь проводити хімічні розрахунки; на здобуття спеціальних навичок поведінки з речовинами, на планування і проведення хімічного експерименту з дотриманням правил техніки безпеки тощо.

Навчання в умовах кредитно-модульної системи потребує від студента виконання значного обсягу самостійної роботи в процесі опанування навчальних дисциплін. Основними видами самостійної роботи при вивченні хімії є опрацювання теоретичного матеріалу, вивчення алгоритмів розв’язання типових задач і виконання завдань, підготовка до аудиторних занять – лекційних, практичних, лабораторних; підготовка до різних форм контролю – поточного, модульного, підсумкового; виконання індивідуальних завдань. Цей посібник призначений для допомоги студентам при виконанні самостійної роботи під час вивчення хімії. Він містить розділи, які відповідають різним видам самостійної роботи.

Зважаючи на різний рівень хімічної підготовки студентів та необхідність використання опорних знань шкільного курсу в процесі вивчення хімії, до запропонованих у посібнику прикладів було внесено матеріал шкільної програми. Крім того, після кожної теми наведено тестові завдання, виконання яких дає змогу студентові оперативно перевірити рівень одержаних знань.

РОЗДІЛ 1                                                                  ПІДГОТОВКА ДО ОПРАЦЮВАННЯ              ТЕОРЕТИЧНОГО МАТЕРІАЛУ

  1.  Основні поняття та стехіометричні        закони хімії

Значення розділу. При вивченні дисципліни «Хімія» формування системи знань починається з розгляду основних хімічних понять та стехіометричних законів. Опанування наступних тем курсу відбувається з опорою на основні поняття. Наприклад, при розгляді теми «Основи теорії будови речовини» використовуються як опорні і набувають подальшого розвитку такі поняття, як: «атом», «молекула», «речовина» тощо. На стехіометричних законах ґрунтується проведення типових хімічних розрахунків. Таким чином, засвоєння зазначених понять і законів є умовою успішного опанування курсу в цілому. Саме тому дуже важливо зрозуміти і вивчити навчальний матеріал цієї теми.

Цілі вивчення розділу:

- повторення та закріплення основних хімічних понять: «хімічний елемент», «речовина», «хімічна реакція» та понять, пов’язаних з ними;

- повторення і поглиблення знань основних законів хімії;

- повторення і закріплення вмінь проводити типові розрахунки за формулою та рівнянням хімічної реакції;

- формування понять: «еквівалент», «молярна маса еквівалента»; вивчення закону еквівалентів;

- формування вмінь проводити розрахунки за законом еквівалентів.

Результати вивчення розділу

Необхідно знати:

1 Основні хімічні поняття: «хімічний елемент», «речовина», «хімічна реакція», а також пов’язані з ними – «атом», «молекула», «йон», «алотропія», «проста речовина», «складна речовина», «дальтоніди», «бертоліди», «хімічна формула», «хімічна реакція», «еквівалент»; правила номенклатури неорганічних сполук.

2 Величини, що широко використовуються в хімії: відносна атомна маса, відносна молекулярна маса, густина, відносна густина, молярна маса, кількість речовини, молярний об’єм, стала Авогадро.

3 Закони: збереження маси речовин, сталості складу, Авогадро, об’ємних співвідношень, еквівалентів, об’єднаний закон газового стану.

Необхідно вміти:

1 Розрізняти прості і складні речовини, визначати належність речовини до певного класу, складати хімічні формули простих та складних речовин, визначати еквіваленти елементів у сполуці та еквіваленти сполук, пояснювати, що показує хімічна формула, розставляти коефіцієнти в рівняннях хімічних реакцій, визначати їх тип за ознакою числа та складу реагентів і продуктів.

2 Розраховувати відносну молекулярну масу, проводити типові розрахунки за хімічною формулою, розраховувати молярну масу еквівалента; розраховувати молярну масу газоподібних сполук.

3 Проводити типові розрахунки за рівнянням хімічної реакції, за законами Авогадро, об’ємних співвідношень, еквівалентів.

Література для підготовки теоретичного матеріалу

Опрацювати розділ 1 підручника [6] та 1.1 посібника [3].

План вивчення розділу

1 Основні хімічні поняття: визначення, приклади.

2 Фізико-хімічні величини: позначення, визначення, розмірність, розрахункова формула.

3 Стехіометричні закони.

4 Приклади розв’язання типових задач і виконання завдань.

5 Завдання для самоперевірки.

Приклади розв’язання типових задач і виконання        завдань

Приклад 1 Розрахуйте відносну масу формульної одиниці Al2(SO4)3.

Розв’язання:

.

Оскільки чисельне значення , виражене в г/моль, чисельно збігається із значенням , то

 г/моль.

Приклад 2 Визначте масу молекули води.

Розв’язання:

.

Приклад 3 Визначте масу молекули води, не використовуючи значення а. о. м.

Розв’язання. Молярна маса води (M(H2O)) дорівнює        18 г/моль. Використовуючи значення молярної маси і відомості про число молекул, що містяться в 1 молі речовини, розраховуємо абсолютну масу молекули H2O:

.

Приклад 4 Маса зразка азоту становить 14 г. Обчислити: а) кількість речовини азоту; б) об’єм, який займає азот за нормальних умов (н. у.); в) кількість молекул і атомів, що містяться у зразку азоту зазначеної маси.

Розв’язання: а) розраховуємо кількість речовини азоту:

б) розраховуємо об’єм, який зразок азоту займає за н. у.:

перший спосіб:

другий спосіб: прирівнявши

,

знаходимо

в) розраховуємо кількість молекул азоту:

Розраховуємо кількість атомів Нітрогену, врахувавши, що одна молекула складається з двох атомів. Отже, в 3,01.1023 молекул азоту міститься 6,02.1023 атомів Нітрогену.

Приклад 5 Який об’єм займають 10 г ртуті, якщо густина ртуті при 298 К дорівнює ?

Розв’язання:

Приклад 6 Визначте молярну масу газу, якщо його густина за повітрям становить 2.

Розв’язання:

 Приклад 7 Розрахуйте: а) еквівалент і б) молярну масу еквівалента хімічного елемента Фосфору в сполуках та

Розв’язання: а)              ,

де z(X) число еквівалентності, що дорівнює валентності хімічного елемента у сполуці.

; .

б)                                   ,

де - молярна маса хімічного елемента.

,

               .

Приклад 8 Розрахуйте: а) еквівалент і б) молярну масу еквівалента оксиду - 

Розв’язання: а)         ,

де  - число еквівалентності оксиду, що дорівнює добутку валентності хімічного елемента () та кількості його атомів () у сполуці:

;

б) перший спосіб:

,

де - молярна маса оксиду .

;

другий спосіб:

,

.

Приклад 9 Розрахуйте: а) еквівалент і б)молярну масу еквівалента амфотерного гідроксиду - .

Розв’язання: а)        ,

де  - число еквівалентності , що дорівнює кислотності (кількості гідроксогруп) гідроксиду:

;

б) перший спосіб:

,

де - молярна маса формульної одиниці амфотерного гідроксиду.

;

другий спосіб:

де Х та 1 - цифрові значення зарядів йонів, яким дорівнюють числа еквівалентності йонів.

.

Зауважимо, що аналогічний спосіб розрахунку використовується для основ.

Приклад 10 Розрахуйте: а) еквівалент і б) молярну масу еквівалента кислоти - .

Розв’язання: а)         ;

де - число еквівалентності, що дорівнює основності (як правило, кількості атомів Гідрогену) кислоти:

,

б) перший спосіб:

,

де  - молярна маса кислоти.

другий спосіб:

де Х та 1 - цифрові значення зарядів йонів, яким дорівнюють числа еквівалентності йонів.

Приклад 11 Розрахуйте: а) еквівалент і б) молярну масу еквівалента солі.

Розв’язання: а) 

де  - число еквівалентності солі, що дорівнює добутку валентності (заряду) на кількість атомів (йонів) металічного елемента (або йону амонію  для амонійних солей):

б) перший спосіб:,

де  - молярна маса формульної одиниці солі.

другий спосіб:

де Х та Y - цифрові значення зарядів йонів, яким дорівнюють числа еквівалентності йонів.

Приклад 12 Розрахуйте еквівалентний об’єм газів – кисню та водню. 

Розв’язання. У розрахунках за законом еквівалентів найчастіше використовуються значення еквівалентних об’ємів кисню та водню, їх розраховують так:

,

.

Приклад 13 Розрахуйте еквіваленти та молярні маси еквівалентів реагентів за рівнянням реакції:

а) ;

 б) .

Розв’язання: а) в обмінній реакції еквівалент реагенту визначають за стехіометричним співвідношенням речовин. 1 моль   взаємодіє з 2 молями катіонів Гідрогену одноосновної кислоти . Отже, на один моль катіонів  припадає 1/2 моля амфотерного гідроксиду , тому еквівалент  в цій реакції дорівнює 1/2, а еквівалент 1. Розраховуємо молярну масу еквівалентів реагентів:

б) на 1 моль двокислотної основи  витрачається 2 молі катіонів Гідрогену. Отже, на 1 моль  припадає 1/2 моль . З іншого боку, в 1 молі фосфатної кислоти відбувається заміщення 2 молів катіона Гідрогену, тобто на 1 моль  припадає 1/2 моль , що вступає в реакцію. Тому еквіваленти  та  в цій реакції однакові і становлять 1/2. Розраховуємо молярну масу еквівалентів реагуючих речовин:

Приклад 14 Об’єм газу при 230С і тиску 103,3 кПа дорівнює 250 л. Визначте об’єм газу за: а) нормальних умов; б) стандартних умов (ст. у.)?

Розв’язання: а) за рівнянням об’єднаного закону газового стану розраховуємо об’єм газу за н. у.:

б) стандартні умови: T0=298 K (t0=250С); Р0=101,3 кПа. За рівнянням об’єднаного закону газового стану розраховуємо об’єм газу за ст. у.:

Приклад 15 Об’єм H2S, виміряний при t=170C та тиску 98,64 кПа, становить 1,8 л. Розрахуйте густину H2S за н. у. і за зазначених умов.

Розв’язання. Задачі такого типу зручніше розв’язувати за рівнянням Менделєєва-Клапейрона, обов’язково беручи до уваги необхідність застосування відповідних одиниць вимірювання. Оскільки ми обираємо величину універсальної газової сталої , то слід попередньо перевести й усі вихідні дані у міжнародні одиниці вимірювання СІ. Маємо: температура , тиск , об’єм , а маса, яку знайдемо внаслідок обчислень, буде виражатися у кг.

Тепер розраховуємо масу H2S :

Розраховуємо густину H2S за н. у.:

Розраховуємо густину H2S за зазначених умов:

Розрахунок густини H2S можна також провести, використовуючи рівняння Менделєєва-Клапейрона:

 Приклад 16 Який об’єм займатиме амоніак, якщо відомо, що об’єм водню, який з ним прореагував, становить 450 м3 . Об’єми газів виміряні за однакових умов.

Розв’язання. Складаємо рівняння хімічної реакції:

За рівнянням реакції визначаємо об`ємні співвідношення газів у реакції:

.

Отже, обєм утвореного амоніаку в 1,5 раза менший за об’єм водню. Розраховуємо об’єм утвореного амоніаку:

.

Приклад 17 Розрахуйте, яка кількість фосфор(V) оксиду утвориться при горінні 8 молів фосфору у надлишку кисню.

Алгоритм 1 Знаходження маси (об’єму, кількості) однієї із взаємодіючих речовин за відомою масою (об’ємом, кількістю) іншої речовини (відома кількість однієї речовини n1 → невідома кількість іншої речовини n2).

  1.  Складаємо рівняння хімічної реакції.
  2.  Встановлюємо речовину, кількість якої відома, і речовину, кількість якої необхідно розрахувати. Підкреслюємо формули цих речовин у рівнянні хімічної реакції.
  3.  Під формулами речовин, які встановили, записуємо їх кількості (кількості цих речовин збігаються з коефіцієнтами, які стоять перед їх формулами у рівнянні хімічної реакції).
  4.  Над формулою однієї речовини (кількість якої відома за умовою) записуємо її кількість, а над формулою  іншої речовини (кількість якої необхідно знайти) записуємо х.
  5.  Складаємо пропорцію і визначаємо х.

Розв’язання:

8моль

х моль

4 моль

2 моль

5 Складаємо пропорцію і визначаємо х.

8 моль

утворює

х моль  

4 моль

утворює

2 моль

Приклад 18 Розрахуйте, яка маса фосфор(V) оксиду утвориться при горінні 248 г фосфору у надлишку кисню.

Алгоритм 2 Знаходження маси (об’єму, кількості) однієї із взаємодіючих речовин за відомою масою(об’ємом, кількістю) іншої речовини (відома маса однієї речовини m1 → невідома маса іншої речовини m 2).

За формулою знаходимо кількість речовини, маса якої дана за умовою задачі.

Виконуємо дії за алгоритмом 1.

За формулою розраховуємо масу речовини, яка була невідома.

Розв’язання: 1 Знаходимо кількість речовини, маса якої дана за умовою задачі:

2 Виконуємо дії за алгоритмом 1:

8моль

х моль

4 моль

2 моль

8 моль

утворює

х моль  

4 моль

утворює

2 моль

Розраховуємо масу речовини, яка була невідома:

Приклад 19 При взаємодії 1,215 г невідомого металу з сульфатною кислотою виділяється 1,12 л водню (н. у.). Розрахуйте молярну масу еквівалента металу і визначте метал.

Розв’язання. За законом еквівалентів розраховуємо молярну масу еквівалента металу:

За формулою:

;

де - число еквівалентності металу, що дорівнює його валентності у сполуці. Розраховуємо молярну масу металу, підставляючи можливі значення його валентності. Припустимо, що валентність металу дорівнює І, тоді . Оскільки числове значення молярної маси збігається із значенням відносної атомної маси, шукаємо у періодичній системі хімічних елементів одновалентний метал зі значенням . Такий метал не існує. Припустимо, що валентність металу дорівнює ІІ, тоді

.

Отже, шукаємо у періодичній системі хімічних елементів двохвалентний метал зі значенням . Таким металом є магній .

Зауважимо, що під час розв’язування подібних задач, необхідно послідовно підставляти можливі значення валентності елементу (від І до VIII) доки не буде визначено хімічний елемент.

Приклад 20 З оксиду металу масою 0,54 г можна одержати нітрат цього металу масою 1,26 г. Розрахуйте молярну масу еквівалента металу і визначте метал. 

Розв’язання. За законом еквівалентів:

Молярну масу еквівалента оксиду металу подаємо так:

а молярну масу еквівалента нітрату металу подаємо так:

.

Підставляючи подані значення молярних мас еквівалентів оксиду та нітрату металу у перше рівняння, отримуємо

Послідовно підставляючи можливі значення валентності металу, знаходимо, що коли , де  - валентність металу, то

Оскільки числове значення молярної маси збігається із значенням відносної атомної маси, то . У періодичній системі хімічних елементів знаходимо метал із таким значенням відносної атомної маси. Цей метал – цинк .

Завдання для самоперевірки

Завдання № 1-9 мають чотири варіанти відповіді, з яких тільки одна правильна.

1 Виберіть назву найменшої частинки речовини, яка ніколи не змінюється при хімічних реакціях:

A молекула; Б атом; В хімічний елемент; Г йон.

2 Яке поняття має таке визначення: величина, що визначається відношенням маси речовини до кількості речовини, яка їй відповідає:

A молярна маса;

Б моль;

В відносна молекулярна маса;

Г густина?

3 Виберіть назву речовин, у яких кількісний склад залежить від способу їх добування:

A алотропи; Б дальтоніди; В бертоліди; Г молекули.

4 Яке поняття має таке визначення: фізична величина, що дорівнює відношенню усередненої маси атома елемента до однієї дванадцятої маси атома ізотопу Карбону-12:

A молярна маса;

Б відносна атомна маса;

В відносна молекулярна маса;

Г валентність?

5 Виберіть рядок, в якому містяться гази з однаковою молярною масою:

A ;   Б ;

В ;   Г .

6 Виберіть твердження, що розкриває зміст числа Авогадро, яке показує кількість структурних елементів, що:

A вступає в реакцію;

Б міститься в одному молі речовини;

В міститься в одному грамі речовини;

Г міститься в одному літрі речовини.

7 Виберіть значення еквівалента  у реакції, що проходить згідно із рівнянням:

A ;             Б ;                   В ;             Г .

8 Виберіть формулу сполуки, яка має густину за воднем 32:

A ;              Б ;                В ;            Г .

9 На основі закону об’ємних співвідношень обчисліть об’єм сірководню (н. у.), якщо на його спалювання за схемою  витрачено 7,5 л (н. у.) кисню:

A 5 л;     Б 2,5 л;

В 7,5 л;    Г 1,5 л.

Завдання № 10-14 мають на меті встановлення відповідності. До кожного рядка, позначеного цифрою, необхідно добрати відповідь, позначену буквою.

10 Встановіть відповідність між поняттям та його характеристикою:

Поняття

Характеристика

1 проста речовина;

А найменша частинка хімічного      елемента, яка зберігає його хімічні властивості;

2 молекула;

Б речовина, молекули якої утворені з однакових атомів;

3 атом;

В найменша частинка речовини, яка здатна до самостійного існування та зберігає її хімічні властивості;

4 хімічний елемент.

Г різновид атомів з однаковим зарядом ядра.

11 Встановіть відповідність між фізичною величиною та її характеристикою:

Фізична величина

Характеристика

1 атомна одиниця маси;

А відношення маси речовини до кількості речовини, що відповідає цій масі;

2 молярна маса;

Б кількість речовини, що тим чи іншим шляхом здатна взаємодіяти з 1 моль атомів Н;

3 еквівалент;

В кількість речовини, що містить структурних одиниць;

4 моль.

Г  маси атома ізотопу .

12 Встановіть відповідність між схемою хімічної реакції та сумою всіх коефіцієнтів:

Схема хімічної реакції

Сума

коефіцієнтів

1

А 6;

2

Б 19;

3

В 12;

4 .

Г 8.

13 Встановіть відповідність між масою певної речовини та її кількістю:

Маса речовини

Кількість речовини

1 196 г

А 1,5 моль;

2 200 г

Б 1 моль;

3 150 г

В 5 моль;

4 98 г

Г 2 моль.

14 Встановіть відповідність між формулою сполуки та її еквівалентом:

Формула сполуки

Еквівалент

1 

А 1/6;

2 

Б 1/2;

3 

В 1;

4

Г 1/3.

Завдання № 15-17 мають на меті розташування відповідей у певному порядку згідно із запропонованим завданням.

15 Розташуйте формули кислот у ряд за зростанням їх молярної маси:

A ; Б ; В ; Г .

16 Розташуйте формули сполук у ряд за зростанням еквівалента Нітрогену в сполуках:

A ; Б ; В ; Г .

17 Розташуйте речовини, формули яких підкреслено, в ряд за зменшенням їх еквівалента:

A

Б

В

Г

.

Завдання № 18-20 вимагають проведення простих обчислень і наведення чисельної відповіді.

18 Скільки атомів Гідрогену міститься в 0,1 моль молекул води?

19 Який із перелічених газів за н.у. займає більший об’єм: 4,4 г; 2,24 л ; молекул Н2?

20 Скільки моль-еквівалентів речовини міститься у зразку  масою 76,8 г? ().

  1.  Основи теорії будови речовини

Значення розділу. Матеріалознавцю необхідно бути обізнаним із властивостями різних видів матеріалів і вміти на цій підставі оцінювати можливі галузі їх використання. Також важливо знати, як склад і структура матеріалу визначають його властивості. Теоретичні основи цих знань формуються під час розгляду закономірностей щодо залежності властивостей: атому від його складу та електронної будови, молекули від її складу та хімічного зв’язку, кристалу від типу кристалічної ґратки. Саме під час вивчення теми «Основи теорії будови речовини» будуть розглянуті названі закономірності.

Цілі вивчення розділу:

- формування сучасних уявлень про будову атома, молекули;

- розгляд структури періодичної системи і розвиток знань про періодичність змінювання властивостей хімічних елементів та їх сполук;

- поглиблення знань про ковалентний (у світлі методів валентних зв’язків та молекулярних орбіталей, концепцію гібридизації атомних орбіталей), йонний та металічний види хімічного зв’язку;

- розгляд водневого зв’язку, вандерваальсових сил;

- поглиблення знань про типи кристалічних ґраток, про властивості твердих речовин.

Результати вивчення розділу

Необхідно знати:

1 Основні характеристики моделей атомів Томпсона, Резерфорда, Бора (для атома Гідрогену), постулати Бора.

2 Поняття: «хімічний елемент», «атом», «нуклід», «ізотоп», «протонне число», «нуклонне число».

3 Квантово-механічну модель атома Гідрогену, принцип невизначеності Гейзенберга.

4 Поняття: «хвильова функція», «атомна орбіталь», «квантові числа».

5 Принцип мінімуму енергії, правила Клечковського, принцип заборони Паулі, правило Гунда.

6 Періодичний закон Д. І. Менделєєва, закон Мозлі; структуру короткої та довгої форм періодичної системи.

7 Поняття: «атомний радіус», «енергія йонізації», «спорідненість до електрона», «електронегативність».

8 Закономірності змінювання властивостей хімічних елементів та їх сполук у межах періодів та підгруп.

9 Види хімічного зв’язку: йонний, ковалентний, металічний, водневий. Вандерваальсові сили.

10 Характеристики ковалентного зв’язку: енергію, довжину, кратність, полярність, направленість, насиченість, полярність.

11 Метод валентних зв’язків, обмінний та донорно-акцепторний механізми утворення ковалентного зв’язку.

12 Концепцію гібридизації атомних орбіталей.

13 Метод молекулярних орбіталей.

14 Особливості аморфного та кристалічного стану твердих речовин.

15 Хімічні зв’язки у твердих тілах: ковалентні, йонні, металічні.

16 Типи кристалічних ґраток.

17 Елементи зонної теорії кристалів: валентна зона, заборонена зона, зона провідності.

Необхідно вміти:

1 Пояснювати переваги та недоліки моделей атомів      Томпсона, Резерфорда, Бора (для атома Гідрогену).

2 Розрізняти ізотопи хімічного елемента, записувати їх символи, визначати заряд ядра, число протонів, електронів та нейтронів в атомі.

3 Пояснювати: сутність квантово-механічної моделі атома Гідрогену на підставі рівняння Де-Бройля, принципу невизначеності Гейзенберга, поняття «орбіталь».

4 Пояснювати фізичний зміст хвильової функції, квадрата хвильової функції, атомної орбіталі, квантових чисел (головного , орбітального, магнітного та спінового).

5 Описувати стан електрона в атомі за допомогою квантових чисел.

6 Складати електронні формули та електронно-графічні схеми атомів хімічних елементів за зазначеним порядковим номером елемента, спираючись на знання принципу мінімуму енергії, правил Клечковського, принципу заборони Паулі, правила Гунда.

7 Пояснювати фізичний зміст порядкового номера елемента, причини «порушення» у послідовності розташування хімічних елементів (, , ) у періодичній системі, причини розподілу елементів на групи та підгрупи.

8 Встановлювати період, групу та підгрупу, в яких розміщений хімічний елемент, елементи-аналоги.

9 Пояснювати розміщення у ПС s-, p-, d- та f-елементів.

10 Пояснювати, як змінюються атомний радіус, енергія йонізації, спорідненість до електрона, електронегативність, металічні/неметалічні властивості, валентність хімічних елементів у періоді та головних і побічних підгрупах із зростанням заряду ядра.

12 Складати формули типових сполук хімічного елемента, визначати хімічний характер (кислотний, основний, амфотерний) оксидів та відповідних гідроксидів; пояснювати закономірності у змінюванні кислотно-основних властивостей оксидів та відповідних гідроксидів хімічних елементів у періоді та підгрупі.

13 Визначати за формулою тип хімічного зв’язку у сполуці.

14 Пояснювати закономірності змінювання таких характеристик, як довжина, енергія, полярність хімічного зв’язку в ряді аналогічних сполук.

15 Визначати полярність зв’язку та молекули, наводити приклади полярних і неполярних сполук.

16 Складати формули Льюїса (електронно-точкові) для типових ковалентних сполук.

17 Пояснювати обмінний та донорно-акцепторний механізми утворення ковалентного зв’язку.

18 Визначати тип гібридизації (sp3, sp2, sp) центрального атома і встановлювати просторову форму молекул типових ковалентних сполук.

19 Складати і пояснювати електронні формули та енергетичні діаграми молекулярних орбіталей для гомоядерних молекул та молекулярних йонів, утворених елементами      І - ІІ періодів.

20 Визначати порядок зв’язку у сполуці і прогнозувати можливість її існування, пояснювати наявність діамагнітних властивостей сполук.

21 Наводити приклади речовин, між молекулами яких виникають: а) водневі зв’язки, б) вандерваальсові сили.

22 Наводити приклади кристалів із різними типами хімічного зв’язку, пояснювати їх властивості.

23 Пояснювати електронні властивості кристалічних речовин на основі зонної теорії.

Література для підготовки теоретичного матеріалу

Опрацювати розділи 2, 3, 4 підручника [6] та 1.2, 1.3, 1.4 посібника [3].

План вивчення теми

1 Перші моделі будови атома (моделі Томпсона,              Резерфорда, Бора).

2 Квантово-механічна модель атома Гідрогену.

3 Закономірності послідовності розміщення електронів в атомі (принцип мінімуму енергії, правила Клечковського, принцип заборони Паулі, правило Гунда).

4 Електронні формули та електронно-графічні схеми   атомів хімічних елементів.

5 Приклади виконання типових завдань.

6 Завдання для самоперевірки.

Приклади виконання типових завдань

Приклад 1 Складіть електронну формулу і електронно-графічну схему двох зовнішніх енергетичних рівнів атома хімічного елемента з порядковим номером 28. Визначте: а) до якої електронної родини належить цей хімічний елемент; б) чи є він металом або неметалом.

Розв’язання. Оскільки елемент має порядковий номер 28, то кількість протонів в ядрі його атома дорівнює 28, отже, число електронів навколо ядра теж становить 28. Враховуючи правила послідовності заповнення електронами енергетичних підрівнів, складаємо електронну формулу атома хімічного елемента: . Складаємо електронно-графічну схему двох зовнішніх енергетичних рівнів атома хімічного елемента – третього та четвертого:

.

а) Оскільки формуючий електрон заповнює 3d-підрівень, то елемент належить до d-електронної родини;

б) оскільки на зовнішньому – четвертому енергетичному рівні містяться два електрони, цей елемент є металом.

Приклад 2 Складіть електронну формулу і електронно-графічну схему двох зовнішніх енергетичних рівнів для таких частинок: а) атома ; б) йона ; в) йона ; г) йона . Які з наведених частинок є ізоелектронними? Відповідь поясніть.

Розв’язання: а) порядковий номер хімічного елемента Аргону дорівнює 18, отже, електронна оболонка атома  містить 18 електронів і має таку електронну формулу:  і таку електронно-графічну схему двох зовнішніх енергетичних рівнів:

;

б) йон  має на два електрони більше, ніж атом Сульфуру, який містить 16 електронів (порядковий номер хімічного елемента Сульфуру 16), отже, число електронів в електронній оболонці йона  дорівнює 18. Тому електронна конфігурація йона описується такою електронною формулою:  і такою електронно-графічною схемою двох зовнішніх енергетичних рівнів:

і є частинкою, ізоелектронною атому ;

в) йон  має на один електрон менше, ніж атом Калію, який містить 19 електронів (порядковий номер хімічного елемента 19), тому число електронів в електронній оболонці йона  дорівнює 18. Отже, йон  має таку електронну формулу:  і таку електронно-графічну схему двох зовнішніх енергетичних рівнів:

і є частинкою, ізоелектронною атому ;

г) йон має на два електрони менше, ніж атом Цинку, який містить 30 електронів (порядковий номер хімічного елемента Цинку 30), тому число електронів в йоні  дорівнює 28. Таким чином, йон має таку електронну формулу:  і таку електронно-графічну схему двох зовнішніх енергетичних рівнів:

і не є частинкою, ізоелектронною атому .

Приклад 3 За допомогою чотирьох квантових чисел опишіть стан електрона в атомі:

а)

;

б)

.

Розв’язання: а) електрон розміщений на третьому енергетичному рівні, отже, n=3; на s-підрівні, отже, l=0 та m=0, значення спінового квантового числа s=+1/2;

б) електрон розміщений на шостому енергетичному рівні, отже, n=6; на d-підрівні, отже, l=2; m=0; значення спінового квантового числа1/2.

Приклад 4 Формуючий електрон атома деякого елемента характеризується набором таких квантових чисел: 3, 2, -1, +1/2. Складіть електронну формулу цього атома.

Розв’язання. Електрон знаходиться на 3d-підрівні, оскільки головне (n) і орбітальне (l) квантові числа дорівнюють відповідно 3 і 2. Значення магнітного квантового числа вказує на те, що він перебуває на другій з п’яти                  d-орбіталей, а спінове квантове число – на те, що цей електрон є неспареним. З урахуванням енергетичної шкали складаємо електронну формулу атома заданого елемента: .

Приклад 5 За наведеною електронною формулою хімічного елемента:  визначте його розміщення у періодичній системі Д. І. Менделєєва, не користуючись таблицею ПС. Складіть у загальному вигляді електронну конфігурацію зазначеного хімічного елемента та його електронних аналогів.

Розв’язання. Оскільки зовнішній енергетичний рівень у атома хімічного елемента четвертий, то елемент знаходиться у IV періоді ПС. Формуючий електрон заповнює 3d-підрівень, отже, елемент входить до складу побічної підгрупи. Оскільки передзовнішній 3d-підрівень повністю забудований (містить десять електронів), а на зовнішньому 4s-підрівні знаходиться лише один електрон, тому елемент належить до першої групи періодичної системи.

У загальному вигляді електронна конфігурація зазначеного хімічного елемента та його електронних аналогів може бути подана так:

Приклад 6 Визначте хімічні елементи, позначені символами Х: . Скільки всього хімічних елементів наведено в цьому рядку? Відповідь поясніть.

Розв’язання. Враховуючи, що протонне число дорівнює порядковому номеру хімічного елемента і користуючись таблицею ПС, визначаємо, що  – ізотоп хімічного елемента ,  - хімічного елемента , а  та  – ізотопи хімічного елемента  та  відповідно. Отже, всього наведено три хімічних елементи.

Приклад 7 Складіть формули і визначте хімічний характер вищих оксидів та відповідних гідроксидів для таких елементів: а) ; б) ; в) . 

Розв’язання: а) електронна конфігурація зовнішнього енергетичного рівня атома Na описується формулою , тому цей елемент виявляє у сполуках лише валентність 1 і утворює вищий оксид складу – Na2O і відповідний гідроксид - NaOH;

б) оскільки електронна конфігурація зовнішнього енергетичного рівня атома Al у збудженому стані , то цей елемент у сполуках виявляє вищу валентність ІІІ, отже, формула вищого оксиду – Al2O3, а відповідного               гідроксиду – Al(OH)3;

в) оскільки електронна конфігурація зовнішнього енергетичного рівня атома Cl у збудженому стані , то цей елемент у сполуках виявляє вищу валентність VII, отже, формула вищого оксиду – Cl2O7, а відповідний гідроксид є оксигеновмісною кислотою і має формулу – HClO4.

Na2O– основний оксид, а NaOH – основа; Al2O3 – амфотерний оксид, а Al(OH)3 – амфотерний гідроксид; Cl2O7 – кислотний оксид, а HClO4 – кислота.

Приклад 8 У якого елемента а) Хлору чи Йоду – сильніше виражені неметалічні властивості; б) Калію чи Купруму – сильніше виражені металічні властивості? Відповідь поясніть.

Розв’язання: а) елементи Хлор та Йод розміщені у    VIIА-групі, отже, є електронними аналогами, проте Хлор знаходиться у ІІІ періоді та має три енергетичних рівня, а Йод – у V періоді, електронна оболонка атома Йоду складається з п’яти енергетичних рівнів. З цієї причини атомний радіус Хлору менший, ніж атомний радіус Йоду, тому спорідненість до електрона у Хлору більша, ніж у Йоду. Таким чином, неметалічні властивості у Хлору виражені сильніше, ніж у Йоду;

б) елементи Калій та Купрум розміщені в ІV періоді та I групі, але Калій – у головній, а Купрум – у побічній підгрупі. Обидва елементи мають по одному електрону на зовнішньому енергетичному рівні, проте атом Купруму містить на десять електронів більше, ніж атом Калію. Причому ці електрони знаходяться на передзовнішньому             d-підрівні, тобто значно ближче до ядра, тому вони сильніше притягується до нього, що спричиняє помітне зменшення атомного радіуса. Отже, атомний радіус Калію більший, ніж атомний радіус Купруму, тому значення енергії йонізації у Калію менше, ніж у Купруму. Таким чином, металічні властивості у Калію виражені більше, ніж у Купруму.

 Приклад 9 Яку ковалентність можуть виявляти елементи C, O, S, Ti? Складіть електронно-графічні схеми розміщення валентних електронів в атомах цих елементів у збудженому стані.

Розв’язання. Ковалентність можна визначити за числом неспарених електронів в атомі, що перебуває в основному чи збудженому стані. В основному стані зазначені атоми мають такі електронні конфігурації:

C

;

O

;

S

;

Ti

.

В основному стані атоми C, O, S, Ti містять по два неспарених електрони і виявляють ковалентність 2. Атоми C, S, Ti здатні підвищити свою ковалентність при переході у збуджений стан, а у атома О така можливість відсутня, оскільки він не має вакантних валентних орбіталей. Наводимо електронно-графічні схеми розміщення валентних електронів атомів C, S, Ti у збудженому стані:

C٭

;

S٭

;

S٭

;

Ti٭

.

З електронно-графічних схем видно, що у збудженому стані атом С має чотири неспарених електрони, тому виявляє ковалентність 4; атом S може мати чотири або шість неспарених електронів, тому виявляє ковалентність 4 чи 6 відповідно. Атом Ti має чотири неспарених електрони, тому виявляє ковалентність 4.

Приклад 10 Яку геометричну форму мають: а) молекула ; б) йон? 

Розв’язання. Під час аналізу геометричної будови           молекул та йонів доцільно дотримуватися такого
алгоритму:

  1.  Складаємо графічну формулу сполуки, встановлюємо в ній кількість σ- та -зв’язків.
  2.  Складаємо електронно-графічну схему для центрального атома, враховуючи його валентність у сполуці.
  3.  За видом та кількістю АО, що містять валентні електрони, визначаємо тип гібридизації центрального атома. Якщо в молекулі є -зв’язки, то з передбаченої кількості гібридних орбіталей вилучаємо стільки зовнішніх АО, скільки -зв’язків міститься у молекулі.
  4.  Визначаємо число незв’язувальних електронних пар.
  5.  Встановлюємо геометричну форму молекули, враховуючи тип гібридизації центрального атома та число незв’язувальних електронних пар.

а) з графічної формули молекули () випливає, що в  атом Сульфуру утворює два σ-зв’язки і не утворює зв’язків. Складаємо електронно-графічну схему Сульфуру, враховуючи, що в сполуці він виявляє ковалентність 2 (має два неспарених р-електрони, орбіталі яких розміщуються взаємно перпендикулярно ):

S

.

Для досягнення рівноцінності двох зв’язків  центральний атом  піддається sp3-гібридизації, яка теоретично повинна забезпечити тетраедричну форму молекули і валентний кут .

Неспарені електрони, що перебувають на двох     sp3- гібридизованих орбіталях, і утворюють два -зв’язки при перекриванні з -орбіталями двох атомів . На двох інших sp3- гібридизованих орбіталях атома  містяться дві незв’язувальні пари, підвищена електронна густина яких сприяє стисненню валентного кута і відхиленню його від . Отже, молекула має кутову форму.

б) Графічна формула йона  має такий вигляд:

Формула показує, що в  атом Йоду утворює три          σ-зв’язки та два -зв’язки. Складаємо електронно-графічну схему Йоду, враховуючи, що в йоні він виявляє ковалентність 5 (має п’ять неспарених електронів):

I٭

.

Оскільки σ-зв’язки утворюються трьома                  р-орбіталями атома Йоду (d-орбіталі беруть участь в утворенні π-зв’язків, атом Йоду піддається sp3-гібридизації і містить одну незв’язувальну електронну пару (на             5s-орбіталі, тому йон має форму тригональної піраміди.

Приклад 11 Як можна пояснити, що за кімнатної температури вода є рідиною, а сірководень – газом?

Розв’язання. Оксиген має більшу електронегативність, ніж Сульфур, тому водневі зв’язки, що виникають між молекулами води, є більш міцними порівняно з водневими зв’язками, що виникають між молекулами сірководню. Розрив водневих зв’язків між молекулами води, необхідний для переходу води в газоподібний стан, потребує значних витрат енергії. Тому вода має більш високу температуру кипіння, ніж сірководень, і за кімнатної температури залишається рідиною.

Приклад 12 За методом МО складіть електронні схеми молекули  та йона . Порівняйте їх за магнітними властивостями, кратністю та енергією зв’язків.

Розв’язання. Послідовність заповнення електронами молекулярних орбіталей для двоатомних молекул першого і початку другого періодів (до ) відображає така енергетична шкала:

Молекулярні орбіталі двоатомних молекул кінця другого періоду із зростанням енергії розміщуються в дещо інший ряд:

Складаємо схему молекулярних орбіталей частинок F2 та F2+, в якій для зручності не показуємо атомні орбіталі.

Молекулярні орбіталі

F2

F2+

σ٭x

-

-

π٭y π٭z

σ2рx

π2рy π2рz

σ٭2s

σ2s

Молекула  не містить неспарених електронів, тому вона діамагнітна, а в йоні  один неспарений електрон, наявність якого зумовлює парамагнітні властивості . Кратність зв’язків згідно з методом молекулярних орбіталей розраховується за формулою

де Nзв - число зв’язувальних МО; Nрозп - число розпушувальних МО. Виходячи з наведеної формули, визначаємо, що для молекули  кратність зв’язку дорівнює

а для йона F2+:

Енергія зв’язку в йоні  більша, ніж у молекулі .

Завдання для самоперевірки

Завдання № 1-19 мають чотири варіанти відповіді, з яких тільки одна правильна.

1 Згідно з постулатами Бора квант електромагнітного випромінювання при переході електрона з однієї орбіти на іншу визначається:

A моментом кількості руху; Б швидкістю електрона;

В радіусом орбіти;   Г різницею енергій електрона у кінцевому і початковому станах.

2 Вкажіть прізвище вченого, який запропонував рівняння, що описує двоїсту природу електрона в атомі:

A Де Бройль;  Б Шредінгер;  В Ейнштейн;  Г Планк.

3 Виберіть твердження щодо принципу невизначеності Гейзенберга:

A пов’язує довжину хвилі та швидкість електрона;

Б визначає залежність енергії електрона від радіуса орбіти;

В стверджує, що неможливо встановити з абсолютною точністю одночасно і швидкість електрона, і його координати;

Г доводить хвильовий характер руху електрона.

4 Згідно з принципом мінумуму енергії:

A електрони в атомі заповнюють вакантні орбіталі з найменшою енергією, що забезпечує найбільшу енергію зв’язку електрона з ядром;

Б у межах енергетичного підрівня електрони розміщуються таким чином, щоб абсолютне значення сумарного спіну було максимальним;

В на одній орбіталі може знаходитися не більше двох електронів;

Г заповнення енергетичних рівнів відбувається у порядку зростання значення орбітального квантового числа.

5 Вкажіть принцип, згідно якому в атомі не може бути двох чи більше електронів з однаковим набором усіх чотирьох квантових чисел:

A квантування енергії;  Б Паулі;

В мінімуму енергії;   Г невизначеності.

6 Вкажіть, яких значень може набувати головне квантове число для атома в основному (незбудженому) стані:

A всіх цілочислових значень від 1 до ;

Б значень;

В всіх цілочислових значень від от 1 до 7;

Г  і .

7 Вкажіть, яким набором квантових чисел описується стан - електрона:

A n=3, l=2, m, s;      Б n=3, l=0, m=0, s;

В n=3, l=2, m=0, s;           Г n=3, l=1, m=+1, s.

8 Вкажіть, який розподіл електронів по квантових комірках відповідає правилу Гунда:

А

↑↓

↑↓

;

Б

;

В

;

Г

↑↓

.

9 Значення яких квантових чисел збігаються для електронів  і :

A n, l, m; Б l, m, s; В n, m, s; Г n, l, s.

10 Вкажіть порядкові номера елементів з електронними конфігураціями:

і .

А 36 і 49;    Б 43 і 27;

В 30 і 38;     Г 29 і 34.

11 Вкажіть, яка максимальна кількість електронів може знаходитися на четвертому енергетичному рівні:

A 32;  Б 16;  В 8;  Г 18.

12 Серед запропонованих електронних структур вкажіть загальну електронну формулу елементів-аналогів Р і As:

А ; Б ; В ; Г .

13 Вкажіть, в яких періодах відповідно розміщуються елементи з такими конфігураціями зовнішнього електронного шару:  і ?

A ІІ і І;  Б V і IV;  В VII і IV;  Г IV і III.

14 Номер періоду, в якому розміщується елемент, збігається з:

A номером зовнішнього енергетичного рівня;

Б кількістю валентних електронів;

В кількістю енергетичних підрівнів;

Г кількістю орбіталей.

15 Енергія, яку необхідно витратити на відривання одного електрона від атома Mg:

A менша, ніж у , але більша, ніж у ;

Б більша, ніж у  але менша, ніж у ;

В менша, ніж у  і ;

Г більша, ніж у  і .

16 У ряді лужних металів від  до  найменш електронегативним є Цезій. Це пояснюється тим, що він має:

A найбільше число нейтронів у ядрі;

Б найбільшу кількість валентних електронів;

В найбільшу атомну масу;

Г валентний електрон, найбільш віддалений від ядра.

17 Визначте рядок, в якому містяться формули сполук лише з йонним зв’язком:

А

Б

В 

Г 

18 Виберіть формулу сполуки з ковалентним неполярним зв’язком:

А   Б  В  Г 

19 Виберіть частинки, які утворюють кристал натрій нітрату:

А атоми

Б йони

В йони  

Г молекули .

Завдання № 20-28 мають на меті встановлення відповідності. До кожного рядка, позначеного цифрою, необхідно добрати відповідь, позначену буквою.

20 Встановіть відповідність між позначенням квантового і числа і його назвою:

Квантове число

Назва квантового числа

1 n;

А спінове квантове;

2 m;

Б орбітальне квантове число;

3 l;

В головне квантове число;

4 s.

Г магнітне квантове число.

21 Встановіть відповідність між йоном (атомом у певному ступені окиснення) та його електронною формулою:

Йон (атом у певному ступені окиснення)

Електронна формула

1 Na+;

А 4s03d5;

2 As-3;

Б 4s05d10;

3 Cd2+;

В 4s24p5;

4 Fe3+.

Г 3s0.

22 Встановіть відповідність між заданим елементом та його елементом-аналогом:

Символ заданого елемента

Символ елемента-аналога

1 Mn;

A I;

2 Br;

Б Sn;

3 Ti;

В Tc;

4 Ge.

Г Zr.

23 Встановіть відповідність між валентними електронами елемента в атомі та його положенням у періодичній системі:

Електронна формула

Розташування елемента в        періодичній системі

1 4s23d5;

А IV період, VIIВ-група;

2 3s23p5;

Б IІІ період, VIIA-група;

3 5s14d10;

В V період, IВ-група;

4 5s1.

Г V період, IA-група.

24 Встановіть відповідність між елементом і загальною формулою його гідроксиду:

Символ елемента

Загальна формула гідроксиду

1 P;

A E(OH)3;

2 Al;

Б H2EO3;

3 Si;

В E(OH)2;

4 Zn.

Г H3EO4.

25 Встановіть відповідність між типами кристалічних ґраток і властивостями речовин:

Тип кристалічної ґратки

Властивості речовин

1 металічна;

А не розчиняються в жодних    розчинниках;

2 молекулярна;

Б пластичні;

3 йонна;

В мають досить високі температури плавлення;

4 атомна.

Г леткі.

26 Встановіть відповідність між формулою та властивостями речовини:

Формула речовини

Властивості речовини

1 KCl;

А газоподібна речовина, добре розчинна у воді під тиском;

2 CO2;

Б безбарвна кристалічна речовина, нерозчинна у воді;

3 SiO2;

В безбарвна кристалічна речовина, добре розчинна у воді;

4 C (графіт).

Г кристалічна речовина, жирна на дотик, із металічним блиском, нерозчинна у воді.

27 Встановіть відповідність між молекулою і типом гібридизації орбіталей центрального атому:

Формула молекули

Тип гібридизації орбіталей  центрального атома

1 CO2;

A sp2;

2 CCl4;

Б sp;

3 BCl3;

В sp3;

4 O2.

Г гібридизації не відбувається.

28 Встановіть відповідність між просторовою будовою частинки і типом гібридизації орбіталей центрального атому:

Просторова будова

Тип гібридизації орбіталей       центрального атома

1 трикутник;

А sp3d;

2 лінія;

Б sp2;

3 тетраедр;

В sp;

4 октаедр.

Г sp3.

Завдання № 29-40 мають на меті розташування відповідей у певному порядку відповідно до запропонованого завдання.

29 Розташуйте символи елементів у порядку зростання кількості неспарених електронів у незбуджених атомах елементів:

А ;  Б ;  В ;  Г .

30 Розташуйте підрівні у порядку зростання суми головного і орбітального квантових чисел:

А ;  Б ;  В ;  Г.

31 Розташуйте запропоновані електронні структури відповідно до схеми перетворення:

:

А ;   Б ;

В ;   Г 

32 Розташуйте запропоновані електронні структури відповідно до схеми перетворення: :

А;   Б ;

В ;  Г .

33 Розташуйте елементи у порядку зростання електронегативності:

А;  Б ;   В ;  Г .

34 Розташуйте елементи VA-групи у порядку послаблення неметалічних властивостей:

А ;  Б ;  В ;  Г .

35 Розташуйте елементи у порядку зростання атомних радіусів:

А ;  Б ;  В ;  Г .

36 Розташуйте елементи у порядку збільшення енергії йонізації:

А ;  Б    В ;  Г .

37 Розташуйте елементи II A-групи у порядку посилення металічних властивостей:

А ; Б ;  В ;  Г .

38 Розташуйте формули речовин в порядку зменшення довжини хімічного зв’язку:

А ; Б ;  В ;  Г .

39 Розташуйте формули речовин в порядку зростання полярності хімічного зв’язку:

А ; Б ; В ; Г .

40 Розташуйте речовини в порядку зростання  кількості  - зв’язків в молекулі:

А карбон(ІV) оксид;   Б пропен;

В кисень;    Г пропан.

  1.  Комплексні сполуки

Значення розділу. Комплексні сполуки становлять найбільш поширену і неоднорідну групу речовин. Певні представники цього класу речовин мають значне біологічне значення, інші широко застосовуються в аналітичній хімії. Серед причин, які визначають цінність знань про склад, будову і властивості комплексних сполук для матеріалознавця, зазначимо такі: по-перше, розгляд комплексів дає можливість поглибити знання про просторову будову молекул та залежність властивостей речовин від їх будови, по-друге, комплексні сполуки використовуються для отримання нових матеріалів (карбоніл заліза для отримання заліза високого степеня чистоти, фероцен як каталізатор у реакціях полімеризації тощо).

Цілі вивчення розділу:

- формування знань про склад, будову, властивості комплексних сполук у світлі координаційної теорії;

- розгляд класифікації, номенклатури, ізомерії комплексних сполук;

- поглиблення знань про хімічний зв’язок речовин на прикладі розгляду координаційного зв’язку між комплексоутворювачем та лігандами і просторової будови комплексних йонів;

- формування вмінь складати рівняння реакцій первинної та вторинної дисоціації комплексних сполук, обмінних реакцій за їх участю, записувати вираз константи нестікості комплексного йону, а також рівняння реакцій утворення та руйнування комплексів;

- ознайомлення з елементами теорії кристалічного поля.

Результати вивчення розділу

Необхідно знати:

1 Основні поняття (комплексна сполука, комплексний йон, комплексоутворювач, ліганди, координаційне число, внутрішня сфера, зовнішня сфера) і положення координаційної теорії.

2 Види ізомеріїї (іонізаційну, гідратну, геометричну), класифікації комплексних сполук (за зарядом внутрішньої сфери і за природою лігандів) та їх номенклатуру.

3 Природу (тип і механізм утворення) хімічного зв’язку: між комплексним йоном та йонами зовнішньої сфери, між комплексоутворювачем та лігандами.

4 Хімічні властивості (первинну і вторинну дисоціацію, обмінні реакції) комплексних сполук.

5 Фізичний зміст константи нестійкості комплексного йону.

6 Сутність теорії кристалічного поля.

Необхідно вміти:

1 Розрізняти і використовувати основні поняття координаційної теорії комплексних сполук, визначати ступінь окиснення і координаційне число комплексоутворювача, заряди комплексного йона і протийона.

2 Складати формули комплексних сполук за назвами та їх назв за формулами.

3 Класифікувати комплексні сполуки.

4 Розрізняти види ізомерії комплексних сполук (геометричну, гідратну та іонізаційну).

5 Складати рівняння первинної та вторинної дисоціації, обмінних реакцій за участю комплексних сполук, записувати вираз константи нестійкості та аналізувати його, порівнювати міцність комплексних йонів за відомим значенням константи нестійкості.

6 Пояснювати природу хімічного зв’язку у комплексних сполуках у межах методу валентних зв’язків та теорії кристалічного поля.

7 Прогнозувати і пояснювати просторову будову і магнітні властивості комплексного йона.

Література для підготовки теоретичного матеріалу

Опрацювати розділ 13 підручника [6] та 3.7 посібника [3].

План вивчення розділу

1 Основні поняття і положення координаційної теорії.

2 Класифікації та правила номенклатури комплексних сполук.

3 Ізомерія комплексних сполук.

4 Хімічний зв’язок у комплексних сполуках.

5 Просторова будова і магнітні властивості комплексних йонів.

6 Хімічні властивості комплексних сполук.

7 Приклади виконання типових завдань.

8 Завдання для самоперевірки.

Приклади виконання типових завдань

Приклад 1 Дайте назву сполуці за формулою:

а) ; б) .

Розв’язання. Комплексні сполуки називають починаючи з катіона. Назву комплексного йона складають так: спочатку в алфавітному порядку зазначають кількість (використовуючи грецькі числівники: ди, три, тетра, пента, гекса і т.д.) і назву кожного негативно зарядженого ліганду із суфіксом «о» ( – хлоро,  – сульфато,  – ціано,  – гідроксо); потім – кількості і назви нейтральних лігандів (H2O – аква, NH3 – амін, CO – карбоніл). Останнім називають комплексоутворювач та його ступінь окиснення (римськими цифрами після назви комплексоутворювача).

У назвах катіонних і нейтральних комплексних йонів не передбачено спеціальних закінчень, а назви аніонних комплексів мають суфікс – ат, що додається до кореня назви центрального атома. У цілому для складання назви комплексної сполуки необхідно визначити за формулою зовнішню сферу та її заряд, заряд комплексного йона, заряди лігандів і ступінь окиснення комплексоутворювача.

а) У комплексній сполуці  зовнішня сфера представлена хлорид-аніоном , комплексний йон – катіоном , в якому комплексоутварювачем є , а лігандамии – молекули  та йон . Називаємо сполуку відповідно до вимог номенклатури: хлоротриамінплатина(ІІ) хлорид.

б) У комплексній сполуці  роль зовнішньої сфери відіграють три катіони , комплексного йона аніон , в якому комплексоутворювачем є , а лігандами – шість аніонів . З урахуванням правил називаємо сполуку: калій гексанітритокобальтат(ІІІ).

Приклад 2 Складіть формулу сполуки за назвою: дигідроксоакватриамінплатина(IV) хлорид.

Розв’язання. Як випливає з назви сполуки, комплексоутворювачем в ній є йон , а лігандами – дві гідроксильні групи  (про що свідчить частина слова «гідроксо», перед якою є префікс «ди»), одна нейтральна молекула  (аква) і три молекули амоніаку  (триамін). З урахуванням усіх перелічених частинок одержуємо формулу комплексного йона , а його заряд визначаємо як алгебраїчну суму зарядів всіх складових: . Координаційне число     комплексоутворювача дорівнює загальній кількості всіх лігандів . Зовнішня сфера комплексної сполуки – протийон – повинна мати такий же за величиною, але протилежний за знаком заряд (–2), що забезпечується двома йонами . Остаточно формула дигідроксоаква-триамінплатина(IV) хлориду має вигляд:

.

Приклад 3 Складіть координаційну формулу комплексної сполуки, що містить частинки .

Розв’язання. Спочатку необхідно визначити центральний атом, або комплексоутворювач. Це може бути  чи . Однак зважаючи на те, що найчастіше у ролі комплексоутворювача можуть бути йони d-елементів, вважаємо, що центральним атомом буде йон . Координаційне число, як правило, вдвічі більше за ступінь його окиснення, тому для  воно дорівнюватиме 4. Лігандами можуть бути електронейтральні молекули, що містять атоми з неподіленими електронними парами, або негативно заряджені йони, до яких належать частинки . Таким чином, одержуємо формулу  – стронцій   тетраціанокупрат(ІІ).

Приклад 4 Складіть рівняння первинної і вторинної дисоціації та вираз константи нестійкості комплексного йону для комплексної сполуки .

Розв’язання. Первинна дисоціація – практично необоротний розпад електроліту на комплексний йон та йони зовнішньої сфери:

Вторинна дисоціація – оборотний розпад комплексного йона на комплексоутворювач та ліганди:

Вторинна дисоціація проходить дуже незначною мірою, тому підлягає закону діючих мас і характеризується константою рівноваги, яку у випадку комплексного йона називають константою нестійкості.

Складаємо вираз константи нестійкості комплексного йона:

К нест

Приклад 5 Виходячи з частинок K+, Cr3+, OH-, H2O, складіть сім координаційних формул комплексних сполук і назвіть їх. Вкажіть комплексний неелектроліт. Для однієї з них зазначте тип за природою лігандів і за зарядом        внутрішньої сфери.

Розв’язання. Серед наведених частинок найімовірніше комплексоутворювачем може бути , який належить до d-металів, найбільшою мірою схильних до комплексоутворення. Ступінь окиснення +3 зумовлює координаційне число 6, тому навколо  повинно скупчуватися шість лігандів – негативно заряджених йонів чи нейтральних молекул. Такими є  і . Тоді зовнішньою сферою для аніонних комплексів може бути , а для катіонних – . При цьому слід дотримуватися рівності за величиною, але протилежності за знаком зарядів внутрішньої та зовнішньої сфер, регулюючи кількість частинок у зовнішній сфері. Дотримуючись перелічених умов, складаємо координаційні формули:

1) K3[Cr(OH)6] – калій гексагідроксохромат(ІІІ);

2) K2[Cr(OH)5(H2O)] – калій аквапентагідроксохромат(ІІІ);

3) K[Cr(OH)4(H2O)2] – калій диакватетрагідроксохромат(ІІІ);

4) [Cr(OH)3(H2O)3] – триакватригідроксохром(ІІІ), ком-плексний неелектроліт;

5) [Cr(OH)2(H2O)4]OH – тетраквадигідроксохром(ІІІ) гідроксид;

6) [Cr(OH)(H2O)5](OH)2 – пентаквагідроксохром(ІІІ) гідроксид;

7) [Cr(H2O)6](OH)3 – гексаквахром(ІІІ) гідроксид, за зарядом належить до аніонних комплексів, за природою лігандів – до гідроксокомплексів.

Приклад 6 Визначте тип гібридизації АО комплексоутворювача, визначте геометричну форму і магнітні властивості комплексного йона: (додаток А).

Розв’язання. У комплексі  у зв’язках з йодид-іонами беруть участь чотири sp3-гібридні орбіталі йона :

5d

↑↓

↑↓

↑↓

↑↓

↑↓

6s

↑↓

6p

↑↓

↑↓

↑↓

                                                   електронні пари,

                                                   надані йодид-іонами

Тип гібридизації () зумовлює тетраедричну форму комплексного йона. Комплекс є діамагнітним, оскільки сумарний спіновий момент електронів дорівнює 0 (всі електрони спарені).

Приклад 7. Написати рівняння реакції обміну комплексної сполуки  з розчином солі .

Розв’язання. Реакція обміну проходить згідно з рівнянням у молекулярній та йонній формах:

,

,.

Приклад 8 Написати молекулярні і йонні рівняння реакцій утворення комплексної сполуки тетраамінцинк  сульфату та її руйнування при додаванні відповідного реагенту.

Розв’язання. Склад комплексної сполуки тетраамінцинк (+2) сульфату відповідає формулі . Рівняння реакції її утворення має такий вигляд:

,

,

.

Руйнування комплексу відбувається за умови утворення більш стійкої сполуки, наприклад, осаду сульфіду. Тому до розчину  слід додати розчин добре розчинної солі . При цьому проходить реакція, рівняння якої має такий вигляд:

,

,.

Приклад 9 Визначте, яка основа є більш сильним електролітом:  чи ?

Розв’язання. Купрум(ІІ) гідроксид є малорозчинною сполукою, тому майже не розпадається на йони і належить до слабких електролітів. Дисоціація проходить дуже незначною мірою:

.

Оскільки кількість йонів  обмежена, то  є слабкою основою.

На відміну від комплексна основа, в молекулі якої між внутрішньою та зовнішньою сферами здійснюється йонний зв’язок, у розчинах піддається повній первинній дисоціації, внаслідок чого відбувається накопичення гідроксильних йонів  – саме їх наявність визначає силу електроліту:

.

Завдання для самоперевірки

Завдання № 1-15 мають чотири варіанти відповіді, з яких тільки одна правильна.

1 Яким терміном позначається кількість місць, що займає навколо комплексоутворювача окрема координована група:

А координаційна ємність;

Б координаційне число;

В заряд комплексу;

Г ступінь окиснення комплексоутворювача?

2 Чим визначається координаційне число:

А ступенем окиснення комплексоутворювача;

Б зарядом внутрішньої сфери;

В зарядом протийона;

Г загальною кількістю лігандів?

3 Який тип ізомерії виявляють сполуки  і :

А просторова; Б сольватна; В йонізаційна; Г геометрична?

4 До якого типу комплексних сполук належить сіль, що має формулу :

А катіонні; Б аніонні; В нейтральні; Г бікомплекси?

5 Який тип хімічного зв’язку здійснюється між комплексоутворювачем і лігандами:

А йонний;    Б водневий;

В ковалентний неполярний; Г координаційний?

6 У якого з наведених йонів найбільша схильність до     комплексоутворення:

А ; Б ; В ; Г ?

7 Виберіть формулу комплексної сполуки, яка має назву хлоротриамінплатина(IV) хлорид:

А ;  Б ;

В ;  Г ?

8 Яке координаційне число характерніше для йона Хрому(ІІІ) у ролі комплексоутворювача:

А 2;  Б 5;  В 6;  Г 8?

9 Зазначте комплексоутворювач у комплексній сполуці складу :

А ;  Б ;  В ;  Г .

10 Чому дорівнює координаційне число комплексоутворювача в сполуці :

А 1;  Б 5;  В 8;  Г 6?

11 Визначте заряд комплексного йона :

А +3;  Б +2;  В –1;  Г +1.

12 Яку частинку можна взяти як протийон для внутрішньої сфери складу :

А ; Б ;  В ; Г ?

13 Назвіть комплексну сполуку складу :

А дихлоротетрамінплатина(II) нітрит;

Б тетрахлородиамінплатина нітрaт;

В дихлоротетраміннітрoплатинат(IV);

Г дихлоротетрамінплатина(IV) нітрит

14 Які частинки утворюються внаслідок електролітичної дисоціації комплексної сполуки :

А ; Б ;

В ; Г ?

15 Наявність яких частинок у розчині зумовлюється вторинною дисоціацією комплексного йона, що входить до складу комплексної сполуки: калій дигідроксотетрахлороплатинат(IV):

А ;  Б ;

В ; Г ?

Завдання № 16–20 мають чотири варіанти відповіді. Оберіть правильну відповідь (їх може бути декілька).

16 Вкажіть, як називаються координовані навколо         комплексоутворюча групи:

А протийони;

Б ліганди;

В комплекси;

Г аденди.

17 Виберіть, чому дорівнює за абсолютною величиною заряд внутрішньої сфери комплексної сполуки:

А заряду протийона;

Б ступеню окиснення комплексоутворювача;

В координаційному числу;

Г алгебраїчній сумі ступенів окиснення комплексоутворювача і лігандів.

18 Як називається дисоціація комплексної сполуки, що проходить за схемою

:

А первинна; Б електролітична; В вторинна; Г істинна?

19 Зазначте аніонні комплекси:

А ;

Б ;

В ;

Г .

20 В якій комплексній сполуці координаційне число     комплексоутворювача дорівнює 6:

А ;   Б ;

В ; Г ?

Завдання № 21–25 мають на меті встановлення відповідності. До кожного рядка, позначеного цифрою, оберіть відповідь, позначену буквою.

21 Встановіть відповідність між терміном та його визначенням:

Термін

Визначення

1 ліганди;

А кількість місць, що займає окрема координована група навколо комплексоутворювача;

2 координаційне число;

Б групи, координовані навколо комплексоутворювача;

3 заряд внутрішньої сфери;

В загальна кількість координаційних валентностей, за допомогою яких комплексоутворювач зв’язаний із лігандами;

4 координаційна ємність.

Г алгебраїчна сума ступеня окиснення комплексоутворювача і зарядів лігандів.

22 Встановіть відповідність між природою ліганду і типом комплексу:

Природа лігандів

Тип комплексу

1 ;

А гідроксокомплекси;

2 ;

Б аквакомплекси;

3 ;

В аміакати;

4 .

Г ацидокоплекси.

23 Встановіть відповідність між формулою комплексної сполуки і типом комплексу:

Формула комплексної сполуки

Тип комплексу

1 [Cr(H2O)6]Cl3;

А аніонний;

2 [Fe(CO)5];

Б катіонний;

3 Na[Ag(SO3)];

В нейтральний;

4 [Cr(NH3)(H2O)3Cl2]Cl.

Г змішаний.

24 Встановіть відповідність між формулою комплексної сполуки і назвою:

Формула комплексної

сполуки

Назва комплексної сполуки

1 ;

А ферум(ІІІ) гексаціаноферат(II);

2 ;

Б натрій гексаціаноферат(II);

3 ;

В натрій гексаціаноферат(III);

4 .

Г ферум(ІІ) гексаціаноферат(III).

25 Встановіть відповідність між формулою комплексної сполуки і координаційним числом комплексоутворювача:

Формула комплексної

сполуки

Координаційне число

комплексоутворювача

1 ;

А 6;

2 ;

Б 8;

3 ;

В 4;

4 .

Г 2.

  1.  Основні закономірності перебігу хімічних реакцій

 Значення розділу. З одного боку, хімічні реакції становлять основу процесів добування та синтезу речовин, які використовуються для створення нових сучасних матеріалів. З іншого боку, в процесі експлуатації матеріалів речовини, що входять до їх складу, можуть підлягати певним хімічним перетворенням. Ці перетворення призводять до поступового погіршення властивостей матеріалу або навіть його псування. Прикладами таких процесів є руйнування металевих виробів унаслідок корозії або старіння пластмас. Для визначення галузей та умов експлуатації матеріалів необхідно розуміти основні закономірності перебігу хімічних реакцій. Ця тема дає можливість з’ясувати:

- чи буде проходити взаємодія між певними речовинами;

- чому самочинно можуть відбуватися реакції, що супроводжуються як виділенням енергії, так і її поглинанням;

- чи є реакція оборотною;

- дією яких чинників можна збільшити швидкість хімічної реакції або змістити її рівновагу? 

Цілі вивчення теми:

- формування понять: «термодинамічна система», «фаза», «теплота», «робота», «термодинамічні параметри», «термодинамічні процеси», «термодинамічні функції», їх класифікації;

- набуття уявлень про сутність і властивості термодинамічних функцій (внутрішня енергія, ентальпія, ентропія, енергія Гіббса), вплив на них різних чинників;

- усвідомлення законів термодинаміки: першого закону як універсального закону природи, статистичного характеру другого закону, прикладного значення третього закону як інструмента визначення абсолютних значень ентропії утворення речовин;

- вивчення закону Гесса;

- поглиблення знань про швидкість хімічної реакції та чинників, що впливають на неї, шляхом розгляду правила Вант-Гоффа, рівняння Арреніуса, закону діючих мас, основних понять хімічної кінетики;

- формування уявлень про стан хімічної рівноваги і чинники, що впливають на нього;

- формування вмінь проведення типових розрахунків з використанням термодинамічних функцій, за термохімічними рівняннями, за правилом Вант-Гоффа і законом діючих мас.

Результати вивчення теми

Необхідно знати:

1 Основні поняття хімічної термодинаміки: «термодинамічна система», «фаза», «стан системи», «термодинамічні параметри».

2 Сутність і значення термодинамічних функцій (внутрішня енергія, ентальпія, ентропія, енергія Гіббса), їх залежність від певних чинників та змінювання внаслідок перебігу процесу.

3 Формулювання і значення І, ІІ і ІІІ законів термодинаміки.

4 Формулювання та математичний вираз закону Гесса, його наслідки і значення для розрахунків.

5 Умови самочинного перебігу хімічної реакції.

6 Поняття про швидкість гомогенної та гетерогенної реакцій, кінетичне рівняння хімічної реакції, порядок реакції, терміни «механізм» і « молекулярність» реакції.

7 Залежність швидкості реакції від концентрації, закон діючих мас.

8 Вплив температури на швидкість реакції (правило Вант-Гоффа, рівняння Арреніуса).

9 Сутність каталізу і механізм дії каталізаторів.

10 Ознаки хімічної рівноваги та її зміщення під дією певних чинників. Принцип Ле Шательє-Брауна, константу хімічної рівноваги.

Необхідно вміти:

1 Визначати типи систем за їх природою та фазовим складом, рівноважний і нерівноважний стани системи, типи термодинамічних параметрів залежно від сталості певного параметра, характерні ознаки термодинамічних параметрів і термодинамічних функцій.

2 Проводити розрахунки: зміни ентальпії, ентропії та енергії Гіббса хімічної реакції, на підставі проведених розрахунків роботи висновки щодо можливості самочинного перебігу хімічної реакції за визначених умов.

3 Складати термохімічні рівняння реакцій і фазових перетворень, вміти аналізувати їх.

4 Проводити типові розрахунки за термохімічними законами: обчислювати тепловий ефект реакції, ентальпії утворення сполук і кількість виділеної чи поглинутої теплоти внаслідок реакції при довільній кількості вихідної речовини.

5 Аналізувати дію різних чинників (природи реагентів, температури, концентрації реагентів, каталізатора, площі поверхні зіткнення реагентів, тиску) на швидкість хімічної реакції.

6 Розрізняти пряму і зворотну реакції, оборотні процеси, умови необоротності, пояснювати динамічний характер рівноваги та її зміщення під дією різних чинників, виводити математичний вираз константи рівноваги для будь-якої системи.

7 Аналізувати дію різних чинників (зміни: температури, концентрації реагентів та продуктів, тиску) на стан рівноваги системи, прогнозувати напрямок зміщення рівноваги залежно від характера стороннього впливу.

8 Розраховувати швидкість хімічної реакції та концентрації речовин у певний момент часу, змінення швидкості реакції при зміненні температури.

9 Розраховувати константу рівноваги за рівноважними концентраціями і рівноважні чи початкові концентрації речовин – за величиною константи.

Література для підготовки теоретичного матеріалу

Опрацювати розділи 5, 6, 7 підручника [6] та 2 посібника [3].

План вивчення розділу

1 Загальні поняття хімічної термодинаміки.

2 Термодинамічні функції. Закони термодинаміки.

3 Закон Гесса. Термохімічні рівняння.

4 Напрямок перебігу хімічних реакцій.

5 Основні поняття хімічної кінетики.

6 Швидкість хімічної реакції і чинники, що впливають на неї:

6.1 природа реагентів;

6.2 концентрація реагентів(тиск для реакцій у газовому стані);

6.3 температура;

6.4 каталізатор;

6.5 площа поверхні зіткнення (для гетерогенних       

          реакцій).

7 Хімічна рівновага, умови її зміщення.

8 Приклади розв’язання типових задач і виконання завдань.

9 Завдання для самоперевірки.

Приклади розв’язання типових задач і виконання        завдань

Приклад 1 Обчислити ентальпію конденсації водяної пари. Чи виділяється при цьому теплота?

Розв’язання. Під час конденсації водяної пари відбувається фазове перетворення газуватої води у рідку, тому можна записати термохімічне рівняння у вигляді

Взявши до уваги наслідок закону Гесса і використавши табличні дані ентальпій утворення рідкої та газуватої води (додаток Б), отримуємо такий вираз:

Оскільки , то процес конденсації водяної пари є ендотермічним, теплота поглинається.

Приклад 2 На підставі стандартних ентальпій утворення  і абсолютних ентропій утворення речовин (додаток Б) визначте: а) ,  і  хімічної реакції. Зробіть висновок щодо термодинамічної ймовірності перебігу реакції за стандартних умов; б) температуру рівноваги реакції (впливом температури на  і реакції знехтувати); В інтервал температур, в якому перебіг даної реакції термодинамічно ймовірний. Розрахунки провести за наведеним рівнянням хімічної реакції:

.

Розв’язання. Спочатку виписуємо довідникові значення стандартних ентальпій утворення і абсолютних ентропій утворення взаємодіючих речовин:

-813,99

0

-241,81

-296,9

156,90

31,92

188,72

248,07

а) на підставі наслідку закону Гесса розраховуємо тепловий ефект  хімічної реакції:

Оскільки ентропія є функцією стану, то її змінення внаслідок реакції визначається різницею між сумами      ентропій утворення продуктів реакції та сумами ентропій утворення реагентів з урахуванням стехіометричних коефіцієнтів. Розраховуємо  хімічної реакції:

Змінення енергії Гіббса  хімічної реакції є критерієм можливості самочинного перебігу процесу і тому визначається різницею між тепловим ефектом реакції () та зв’язаною енергією .

Розраховуємо  хімічної реакції, використовуючи отримані значення:  та  за формулою (під час цього розрахунку приведемо у відповідність розмірність вимірювання всіх термодинамічних функцій):

Від’ємне значення енергії Гіббса () свідчить про термодинамічну можливість самочинного перебігу прямої реакції за стандартних умов.

б) у стані рівноваги

 (або),

звідки температура рівноваги

в) термодинамічно можливим є самочинний перебіг реакції при температурах, для яких . Для екзотермічних реакцій (), що супроводжуються зменшенням ентропії (), умова  виконується при  Отже, при  можливий самочинний перебіг реакції.

Приклад 3 Тепловий ефект реакції горіння моля рідкого бензену з утворенням вуглекислого газу і водяної пари дорівнює –3135,58 кДж. Написати термохімічне рівняння і обчислити ентальпію утворення .

Розв’язання. Термохімічне рівняння має вигляд

Згідно із законом Гесса тепловий ефект цієї реакції

.

Користуючись довідковими даними щодо ентальпій утворення відповідних речовин, одержимо

Приклад 4 Визначити кількість теплоти, що поглинається при утворенні 11,2л  за стандартних умов, якщо реакція проходить відповідно до термохімічного рівняння

Розв’язання. Визначимо кількість моль газу в 11,2л :

З термохімічного рівняння видно, що

при утворенні 2 моль      поглинається    182,52 кДж;

при утворенні 0,5 моль    поглинається     х кДж.

З пропорції випливає:

Приклад 5 Скласти термохімічне рівняння реакції згоряння етанолу , якщо при спалюванні 4,6г  виділяється 136,7 кДж тепла.

Розв’язання. Згоряння етанолу відбувається за рівнянням

Визначимо кількість речовини

Складемо пропорцію.

при згорянні  1 моль      виділяється     х кДж;

при згорянні  0,1 моль     виділяється    136,7 кДж.

Термохімічне рівняння реакції має такий вигляд:

 Приклад 6 Визначити інтервал температур, за яких реакція  відбувається у прямому напрямку, а за яких – у зворотному.

Розв’язання. На основі довідкових даних щодо ентальпій та ентропій утворення відповідних речовин (додаток Б) обчислимо тепловий ефект реакції та змінення ентропії.

Згідно із законом Гесса тепловий ефект реакції дорівнює

Оскільки ентропія є функцією стану, її змінення  внаслідок хімічної реакції дорівнює

За стандартних умов () енергія Гіббса

, тому за стандартних умов самочинно відбувається пряма реакція.

Для визначення рівноважної температури, при якій відбувається змінювання знака енергії Гіббса, скористуємося умовою

Отже, при температурах, нижче  K, самочинно буде відбуватися пряма реакція, а вище  K – зворотна.

Приклад 7 Визначити, як зміниться швидкість прямої та зворотної реакцій , якщо загальний тиск у системі збільшити у 4 рази?

Розв’язання. Збільшення тиску у 4 рази призводить до зменшення об’єму системи в 4 рази, і як наслідок, відбувається збільшення концентрації реагуючих речовин у 4рази. За законом діючих мас швидкість прямої характеризується виразом

а після збільшення тиску

.

Швидкість зворотної реакції характеризується виразом

,

а після збільшення тиску

.

Розрахунки доводять, що при зростанні тиску у 4 рази швидкість прямої реакції збільшилася у 64, а швидкість зворотної – у 16 разів.

Приклад 8 Температурний коефіцієнт реакції дорівнює 3. Як зміниться швидкість реакції при зниженні температури на 400?

Розв’язання. Перетворимо рівняння Вант-Гоффа, розділивши ліву і праву частини на , і підставимо дані, вважаючи, що  (оскільки температура знижується):

Розв'язок показує, що швидкість реакції зменшиться у 81 раз.

Приклад 9 Складіть вираз константи рівноваги таких оборотних процесів:

а) ;

б) 

(воду взято у значному надлишку).

Розв’язання. У вираз константи рівноваги так само, як і у вираз швидкості реакції, не входять концентрації речовин, що утворюють конденсовані фази або наявні у значному надлишку, тому константи рівноваги мають такі вирази:

а) ; б) .

Приклад 10 У який бік зміститься рівновага реакцій:

1 

2 

а) при підвищенні температури; б) при зниженні    тиску?

Розв’язання: 1 а) У рівноважній системі

пряма реакція є ендотермічною, тому згідно з принципом Ле-Шательє при підвищенні температури рівновага зміститься у бік прямої реакції (ендотермічної);

б) при зниженні тиску рівновага в наведеній гетерогенній системі зміститься у бік прямої реакції, тобто в бік утворення більшої кількості газоподібних речовин.

2 а) У рівноважній системі

пряма реакція, навпаки, екзотермічна, тому при підвищенні температури рівновага зміститься у бік зворотної реакції (ендотермічної);

б) при зниженні тиску рівновага зміститься у бік зворотної реакції (у бік утворення більшої кількості газоподібних речовин).

Приклад 11 Під час синтезу амоніаку рівновага встановилася при таких концентраціях (моль/л) речовин: , , . Розрахуйте константу рівноваги  та вихідні концентрації азоту і водню.

Розв’язання. Відповідно до коефіцієнтів у рівнянні хімічної реакції  встановлюємо кількісні відношення речовин:

Із зіставлення коефіцієнтів випливає, що для утворення  амоніаку необхідно, щоб азоту прореагувало вдвічі менше, тобто , а водню – у 1,5 раза більше: . Після встановлення кількості реагуючих речовин можна визначити вихідні концентрації реагентів як суму рівноважних і «витрачених внаслідок реакції» концентрацій:

Для зручності під час розв’язання таких задач доцільно використовувати таблицю, в якій спочатку зазначити дані умови задачі, а потім зазначити отримані:

Рівняння реакції

Вихідні концентрації

 

4,3

7,2

0

Прореагувало

1,8

5,4

-

Рівноважні концентрації

2,5

1,8

3,6

Константу рівноваги обчислюємо за формулою

.

Приклад 12 При деякій температурі константа швидкості реакції  дорівнює 0,16, а вихідні концентрації (моль/л): ; . Обчислити початкову швидкість реакції. Як зміниться швидкість реакції, коли концентрація водню зменшиться до  0,03 моль/л?

Розв’язання. Відповідно до закону діючих мас початкова швидкість реакції дорівнює

До певного часу прореагувало водню

Зіставляючи коефіцієнти у рівнянні реакції, робимо висновок, що і йоду прореагувала така ж кількість, тому його концентрація набула значення

При цьому швидкість реакції стала такою:

Порівняно із початковою швидкість реакції зменшиться у

Приклад 13. Обчислити рівноважні концентрації речовин у системі  при  1023 К, якщо константа рівноваги , а початкові концентрації  

Розв’язання. Оскільки початкові концентрації продуктів не зазначені, то вважаємо, що вони дорівнювали нулю:

; .

Припустимо, що концентрація  у ході реакції збільшилася на х моль/л, тоді рівноважна концентрація . За рівнянням реакції видно, що на стільки ж збільшилася концентрація водню  і зменшилися концентрації вихідних речовин, тобто

і .

Підставимо рівноважні концентрації у рівняння закону діючих мас:

Звідки

Отже, рівноважні концентрації речовин у системі є такими:

; ;

;

Завдання для самоперевірки

Завдання № 1-20 мають чотири варіанти відповіді, з яких тільки одна правильна.

1 Яким терміном позначається сукупність взаємодіючих речовин, що фактично чи уявно відокремлені від оточуючого середовища:

А фаза; Б система; В асоціат; Г реакційне середовище?

2 Як називається термодинамічна система, яка обмінюється з навколишнім середовищем тільки енергією (наприклад, у вигляді теплоти):

А закрита; Б гетерогенна; В ізольована; Г відкрита?

3 Вставте пропущене слово у визначенні: «Фаза це гомогенна частина системи, що характеризується однаковими фізичними і хімічними властивостями та складом і відокремлюється від інших частин системи поверхнею розділу, при переході через який відбувається ... (яке?) змінювання властивостей»:

А поступове;  Б монотонне;

В непомітне;  Г стрибкоподібне.

4 Основною ознакою термодинамічних функцій є:

А поступове збільшення їх значень при підвищенні температури;

Б їх змінення не залежать від шляху (способу) переходу системи з початкового у кінцевий стан;

В їх значення не залежать від агрегатного стану речовини; Г їх обчислюють при .

5 Яке значення має змінення ентальпії при ендотермічних реакціях:

А ; Б ; В ; Г ?

6 Яка термодинамічна функція вимірюється у Дж/моль.К:

А внутрішня енергія;  Б ентальпія;

В ентропія;    Г енергія Гіббса?

7 Змінення якої термодинамічної функції є вичерпним критерієм, що доводить можливість самочинного перебігу процесу:

А ; Б ; В ; Г ?

8 Як змінюється ентропія при переході речовини з одного агрегатного стану в інший, а також при поліморфних перетвореннях:

А поступово збільшується;  Б поступово зменшується;

В практично не змінюється; Г змінюється стрибкоподібно?

9 Визначте кількість теплоти, що виділиться при утворенні 9г води, якщо термохімічне рівняння має вигляд:

А ; Б ; В ; Г .

10 Який вигляд має термохімічне рівняння реакції згоряння 1 моль етилового спирту, при якій виділилося теплоти:

А 

Б

В 

Г 

11 Для деякої хімічної реакції  і . Яким повинен бути тепловий ефект, щоб реакція самочинно проходила у прямому напрямку:

А  Б  В  Г 

12 Яким терміном позначається величина, що визначається кількістю молекул, що беруть участь в елементарному акті взаємодії:

А порядок реакції;

Б молекулярність;

В стехіометричний коефіцієнт;

Г індекс?

13 Що називається активованим комплексом:

А cукупніть молекул у системі, в якій проходить хімічна реакція;

Б молекули, що мають достатню енергію для вступу в хімічну реакцію;

В перехідний стан, при якому зв’язки у молекулах реагентів вже послаблені, але ще до кінця не зруйновані, а нові зв’язки вже намітилися, але ще не утворилися;

Г система, в якій відбувається хімічна взаємодія?

14 Який фізичний зміст має константа швидкості реакції:

А це величина, що дорівнює показнику ступеня, до якого слід піднести концентрацію реагенту, щоб теоретично обчислена швидкість збігалася з експериментальною;

Б це величина, що визначається стехіометричним коефіцієнтом перед формулою реагенту в рівнянні реакції;

В це величина, що визначається молекулярністю реакції;

Г це величина, що характеризує швидкість реакції за умов, при яких концентрації реагуючих речовин дорівнюють      1 моль/л.

15 Завдяки якому чиннику каталізатор прискорює перебіг реакції:

А підвищенню енергії активації;

Б зниженню енергії активації;

В збільшенню теплового ефекту;

Г зменшенню теплового ефекту?

16 Чим пояснити, що за незмінних зовнішніх умов  константа хімічної рівноваги, значення якої обчислюється на основі рівноважних концентрації, не залежить від самих концентрації:

А у стані рівноваги концентрації речовин залишаються постійними, тому їх відношення теж є постійною величиною;

Б константа рівноваги пов’язана з енергією Гіббса рівнянням ізотерми Вант-Гоффа;

В константа рівноваги обчислюється відповідно до закону діючих мас;

Г константа рівноваги залежить від температури і тиску в системі?

17 Хімічна реакція відбувається за рівнянням

.

Виберіть, який вираз є правильним для визначення швидкості даної хімічної реакції:

А     Б 

В     Г 

18 У скільки разів збільшується швидкість реакції при підвищенні температури на 200С, якщо температурний коефіцієнт реакції  дорівнює 3:

А у 6 разів; Б у 9 разів; В у 18 разів; Г у 27 разів?

19 У скільки разів збільшиться швидкість хімічної реакції

при збільшенні концентрації вихідних речовин у 4 рази:

А у 16 разів; Б у 32 рази; В у 64 рази; Г у 96 разів?

20 За допомогою якого чинника можна змістити рівновагу в системі

у бік перебігу прямої реакції:

А зниження температури;

Б підвищення тиску;

В зниження температури та підвищення тиску;

Г підвищення температури та зниження тиску?

Завдання № 21–26 мають чотири варіанти відповіді. Оберіть правильну відповідь (їх може бути декілька).

21 Які характеристики не належать до термодинамічних функцій:

А внутрішня енергія;

Б енергія Гіббса;

В робота;

Г теплота?

22 Назвіть речовини, для яких значення стандартної       ентальпії утворення дорівнює нулю:

А  Б  В  Г .

23 Які термодинамічні процеси проходять за умов незмінності кількості теплоти і при постійній температурі:

А адіабатичний;

Б ізохоричний;

В ізобаричний;

Г ізотермічний?

24 За яких умов прискорюється реакція

А підвищення температури; Б зменшення температури;

В подрібнення міді;    Г зниження тиску?

25 Виберіть фактори, від яких залежить константа рівноваги:

А властивості речовин; Б природа реагуючих речовин;

В температура; Г концентрація реагуючих речовин.

26 Виберіть фактори, які впливають на зміщення хімічної рівноваги:

А змінення температури; Б змінення концентрації;

В наявність каталізатора; Г змінення тиску.

Завдання № 27–34 мають на меті встановлення відповідності. До кожного рядка, позначеного цифрою, оберіть відповідь, позначену буквою.

27 Установіть відповідність між позначенням термодинамічної функції та її назвою:

Позначення термодинамічної функції

Назва термодинамічної функції

1 ;

А внутрішня енергія;

2 ;

Б ентальпія;

3 ;

В ентропія;

4 .

Г енергія Гіббса.

28 Установіть відповідність між типом термодинамічної системи та її ознаками:

Тип системи

Ознака системи

1 відкрита;

А відсутній обмін із навколишнім середовищем енергією та масою;

2 ізольована;

Б можлива тільки теплопередача у зовнішнє середовище;

3 гетерогенна;

В відбувається обмін з навколишнім середовищем енергією та масою;

4 закрита.

Г складається з однієї речовини, яка одночасно перебуває у твердому і рідкому агрегатному стані.

29 Установіть відповідність між типом системи та її описом:

Тип системи

Опис системи

1 закрита;

А термос із льодом;

2 гомогенна;

Б грілка з гарячою водою;

3 гетерогенна;

В пробірка, в якій проходить реакція, яка характеризується скороченим йонним рівнянням:

;

4 ізольована.

Г пробірка, в якій відбувається реакція, яка характеризується скороченим йонним рівнянням:

.

30 Установіть відповідність між назвою закону і його    формулюванням:

Закон

Формулювання закону

1 перший закон термодинаміки;

А тепловий ефект хімічної реакції за умов сталого тиску і сталої температури не залежить від шляху її протікання, а залежить лише від природи і фізичного стану вихідних речовин і продуктів реакції;

2 закон Гесса;

Б тепловий ефект зворотної реакції дорівнює тепловому ефекту прямої реакції з протилежним знаком;

3 перший 

наслідок закону Гесса;

В теплота, підведена до системи, витрачається на збільшення внутрішньої енергії та здійснення роботи;

4 другий

наслідок закону Гесса.

Г ентальпія хімічної реакції дорівнює сумі ентальпій утворення продуктів реакції, за винятком суми ентальпій утворення вихідних речовин з урахуванням відповідних стехіометричних коефіцієнтів.

31 Установіть відповідність між рівнянням реакції та кінетичним рівнянням прямої реакції:

Рівняння реакції

Кінетичне

рівняння

1 ;

А ;

2 ;

Б ;

3 ;

В ;

4 .

Г .

32 Установіть відповідність між температурним коефіцієнтом та інтервалом температур і зміненням швидкості реакції:

Температурний коефіцієнт та інтервал температур

Змінення швидкості реакції  

1 ;

А ;

2 ;

Б ;

3 ;

В ;

4 .

Г .

33 Установіть відповідність між рівноважною системою і чинником, який сприяє проходженню прямої реакції:

Рівноважна система

Чинник

1 ;

А зниження температури;

2 ;

Б підвищення

тиску;

3 ;

В зменшення

тиску;

4 .

Г збільшення

температури.

34 Встановіть відповідність між рівноважною системою і чинником, що прискорює перебіг зворотної реакції:

Рівноважна система

Чинник

1 ;

А зменшення тиску;

2 ;

Б збільшення тиску;

3 ;

В збільшення концентрації СО;

4 .

Г зменшення концентрації СО.

  1.  Властивості розчинів і йонообмінні        реакції в розчинах електролітів

Значення розділу:

З розчинами ми зустрічаємося на кожному кроці: в повсякденному житті, в природі, на виробництві, в хімічній лабораторії. Матеріали теж постійно контактують з розчинами, які можуть перебувати у газовому стані (повітря, газові суміші у двигунах внутрішнього згоряння, газові суміші на хімічних виробництвах тощо) або в рідкому (ґрунтова, морська, дощова вода тощо). У свою чергу, матеріали також у багатьох випадках являють собою розчини, наприклад сплави або фарби та лаки. Саме тому, для матеріалознавця важливими є знання про види розчинів, способи кількісного вираження їх складу, сутність процесу розчинення, особливості взаємодії електролітів у розчинах.

Цілі вивчення розділу:

- повторення і поглиблення таких понять, як дисперсні системи, істинні розчини, сильні і слабкі електроліти, ступінь дисоціації, насичені, ненасичені та пересичені розчини;

- поглиблення знань щодо розчинів шляхом розгляду механізму розчинення, чинників, що впливають на розчинність, колігативних властивостей розчинів;

- поглиблення знань про концентрації розчинів: молярну концентрацію, молярну концентрацію еквівалента, мольну частку, моляльну концентрацію;

- поглиблення знань щодо розчинів електролітів шляхом розгляду теорії електролітичної дисоціації, теорії сильних електролітів, закону розбавлення Оствальда, константи дисоціації;

- розгляд кислот і основ у світлі теорій Бренстеда і Льюїса;

- розгляд дисоціації води, водневого показника реакції середовища, дисоціації малорозчинних сполук;

- формування знань про гідроліз солей;

- формування вмінь проводити розрахунки з використанням закону розбавлення Оствальда, водневого показника реакції середовища, різних способів вираження кількісного складу розчину.

Результати вивчення розділу

Необхідно знати:

1 Основні поняття щодо дисперсних систем та істинних розчинів: дисперсійне середовище, дисперсна фаза, розчинник, розчинена речовина .

2 Класифікацію дисперсних систем за розміром частинок і за агрегатним станом; механізм утворення розчинів, змінення термодинамічних функцій під час утворення розчинів.

3 Способи вираження концентрації розчинів (масова частка, молярна концентрація, молярна концентрація еквівалента, мольна частка, моляльна концентрація).

4 Закони Рауля, Вант-Гоффа, Нернста-Шилова, колігативні властивості розчинів.

5 Розчинність, чинники, що впливають на розчинність, концентрований/розбавлений розчин, насичений/ненасичений/пересичений розчин, механізм розчинення.

6 Теорії кислот і основ Арреніуса, Бренстеда і Льюїса.

7 Ступінь і константа дисоціації слабких електролітів. Закон розбавлення Освальда.

8 Основи теорії сильних електролітів, активність і коефіцієнт активності.

9 Йонний добуток води, водневий показник (рН), добуток розчинності.

10 Гідроліз солей: випадки оборотного та необоротного гідролізу, чинники гідролізу, ступінь і константа гідролізу.

Необхідно вміти:

1 Розрізняти грубо-, середньо- і тонкодисперсні системи, їх ознаки, наводити їх приклади; розуміти механізми утворення розчинів, процес сольватації (гідратації) розчиненої речовини, поділ істинних розчинів на окремі типи за агрегатним станом;

2 Характеризувати молярну, еквівалентну, моляльну концентрації, мольну і масові частки (позначення, розмірність, розрахункова формула).

3 Проводити розрахунки з використанням різних способів вираження концентрації та розчинності речовини.

4 Аналізувати вплив різних чинників на розчинність речовин.

5 Прогнозувати розчинність речовин у воді, враховуючи їх природу, розрізняти неелектроліти, сильні та слабкі     електроліти.

6 Складати рівняння електролітичної дисоціації кислот, основ, солей (для багатоосновних кислот та багатокислотних основ ступінчастої), вираз константи дисоціації.

7 Пояснювати поняття: «позірний ступінь дисоціації», «активність», «коефіцієнт активності», «йонна сила розчину».

8 Пояснювати вплив температури, концентрації, введення одноіменних йонів на зміщення рівноваги в розчинах слабких електролітів.

9 Прогнозувати можливість повного перебігу реакцій йонного обміну.

10 Складати рівняння реакцій йонного обміну, зокрема реакцій гідролізу солей, в молекулярній та йонно-молекулярній формах; складати вираз добутку розчинності.

11 Розраховувати концентрацію катіонів Гідрогену і рН у розчинах слабких і сильних кислот та основ.

12 Проводити розрахунки за законом Рауля та його        наслідками і законом Вант-Гоффа.

Література для підготовки теоретичного матеріалу

Опрацювати розділи 9, 10 підручника [6] та 3.2 посібника [3].

План вивчення розділу

1 Дисперсні системи: визначення, класифікація, основні

поняття.

2 Механізм розчинення, розчинність та її чинники.

3 Концентрації розчинів.

4 Колігативні властивості розчинів.

5 Електролітична дисоціація:

5.1 теорія електролітичної дисоціації, елементи

теорій Бренстеда і Льюїса;

5.2 елементи теорії сильних електролітів;

5.3 електролітична дисоціація води.

6 Рівновага у розчинах електролітів:

6.1 зміщення рівноваги дисоціації слабких електро-

           літів;

6.2 добуток розчинності;

6.3 електролітична дисоціація води;

6.4 гідроліз солей.

7 Приклади розв’язання типових задач і виконання          завдань.

8 Завдання для самоперевірки.

Приклади розв’язання типових задач і виконання

завдань

Приклад 1 Коефіцієнт розчинності CuSO4 при 250С дорівнює 25 г. Скільки грамів солі міститься у 200 г насиченого розчину?

Розв’язання. Маса насиченого розчину складається з маси солі і маси води. Коефіцієнт рочинності CuSO4 показує, що 25 г солі розчиняється у 100 г води, тобто в такому випадку усього насиченого розчину утворюється 125 г. А далі складемо пропорцію:

125 г

розчину містить

25 г ;

200 г

розчину містить

x г .

Звідси маса  у 200г насиченого розчину

Приклад 2 Натрій гідроксид кількістю речовини  1,5 моль розчинили у 140 г води. Визначити масову частку NaOH у розчині.

Розв’язання. З урахуванням співвідношення

обчислимо масу :

Маса усього розчину складається з маси  і маси води:

Знайдемо масову частку натрій гідроксиду в розчині:

Приклад 3 Розрахуйте: а) молярну концентрацію; б) молярну концентрацію еквівалента; в) мольну частку розчиненої речовини 49% розчину  ().

Розв’язання: а) для зручності розрахунку беремо об’єм розчину таким, що дорівнює 1л. Розраховуємо масу 1л розчину:

Розраховуємо масу  в розчині:

Також розраховуємо масу води у розчині:

Розраховуємо молярну концентрацію :

б) розраховуємо молярну концентрацію еквівалента :

в) для розрахунку мольної частки  спочатку встановлюємо кількості компонентів розчину:

Розраховуємо мольну частку :

 Приклад 4 У трьох склянках міститься по 100 мл 0,1М розчину  з густиною 1,012 г/мл. До однієї з них додали 60 мл води, до другої – 10 г сухого , а з третьої випарили 20 г води. Як змінилася масова частка у кожному випадку?

Розв’язання. Для визначення масової частки вихідного розчину  спочатку необхідно обчислити масу розчину

і масу речовини , враховуючи обєм  і молярну масу солі :

Тоді масова частка вихідного розчину:

(або ).

Після того як у першу склянку долили воду, маса одержаного розчину збільшилися на масу води:

тобто маса першого розчину:

а масова частка  у ньому:

(або ).

Отже, у першій склянці масова частка зменшилась у:

У другій склянці після додавання 10 г  маса розчину становить:

а маса речовини в ньому:

Масова частка у другому розчині:

(або ).

Масова частка у другому розчині зросла у:

Маса розчину у третій склянці після випаровування 20 г води дорівнює:

Беручи до уваги, що маса речовини не змінилася, обчислимо масову частку у третьому розчині:

(або ).

Отже, у третьому розчині масова частка теж зросла у:

Приклад 5 При температурі 800С у 500 г води можна максимально розчинити 325 г . Визначити коефіцієнт розчинності .

Розв’язання. Складемо пропорцію:

у 500 г

розчиняється

325 г ;

у 100 г

розчиняється

x г .

Звідки знайдемо коефіцієнт розчинності:

Приклад 6 У 1,2 л розчину міститься 20,5 мг сахарози . Розрахуйте осмотичний тиск розчину при 220С.

Розв’язання. З урахуванням маси сахарози ( та її молярної маси  обчислимо молярну концентрацію розчину

При розв’язуванні задач, пов’язаних із знаходженням осмотичного тиску, слід пам’ятати, що одиницею його вимірювання є . З іншого боку,

Відповідно до закону Вант-Гоффа осмотичний тиск розчину становить:

 Приклад 7 У 250 мл розчину міститься 17 мг розчиненої речовини. Осмотичний тиск розчину при 270С становить 1,84 кПа. Визначте молярну масу речовини.

Розв’язання. Враховуючи, що

,

розраховуємо молярну масу речовини за формулою

 Приклад 8 Розрахуйте тиск пари води над розчином, що містить 45 г глюкози С6Н12О6 в 720 г води при 250С. Тиск пари води при 250С становить 3168 Па.

Розв’язання. Для даного випадку згідно з І (тонометричним) законом Рауля можна розрахувати тиск пари води над розчином за такою формулою:

де  - тиск пари води над розчином при 250С;

- тиск пари води при 250С;

- мольна частка води в розчині.

Спочатку знайдемо мольну частку води в розчині:

Тепер можна обчислити тиск насиченої пари розчинника над розчином:

 Приклад 9 Розрахуйте молекулярну масу речовини, якщо відомо, що водний розчин, у якому міститься 5,12 г у 100 г води, замерзає при -0,2800С; кріоскопічна стала води

Розв’язання. За наслідком закону Рауля зниження температури кристалізації (або замерзання) розчину порівняно з температурою кристалізації чистого розчинника пропорційно моляльній концентрації розчиненої речовини (). Якщо підставити в рівняння Рауля вираз моляльної концентрації, одержимо

звідки молярна маса речовини становить:

Оскільки відносна молекулярна маса чисельно дорівнює молярній масі, то маємо:

Приклад 10 Складіть рівняння електролітичної дисоціації таких речовин: а) хлоридної кислоти; б) ортоарсенатної кислоти; в) купрум(ІІ) гідроксиду; г) ферум(ІІІ) сульфату; д) кальцій дигідрогенортофосфату; е) гідроксокупрум(ІІ) хлориду.

Розв’язання. При виконанні подібних завдань ви маєте змогу перевірити заряди йонів у таблиці розчинності (додаток Д). У рівняннях дисоціації сильних електролітів замість знаку оборотності необхідно зазначати напрямок процесу за допомогою стрілочки.

а) хлоридна кислота – сильний електроліт, отже, дисоціює практично повністю:

;

б) ортоарсенатна кислота є слабким електролітом, піддається ступеневій дисоціації, причому на кожному ступені дисоціація проходить частково:

(за першим ступенем),

(за другим ступенем),

(за третім ступенем);

в) купрум(ІІ) гідроксид є слабким електролітом, теж дисоціює по всім ступеням неповністю:

(за першим ступенем),

(за другим ступенем),

г) ферум(ІІІ) сульфат – сильний електроліт, добре розчинна сіль, тому дисоціює в одну стадію повністю:

;

д) кальцій дигірогенортофосфат – кисла сіль, яка за першим ступенем дисоціює повністю, а з іншими – ні:

(за першим ступенем),

(за другим ступенем),

(за третім ступенем);

е) гідроксокупрум(ІІ) хлорид – основна сіль, яка за першим ступенем дисоціює повністю, а за другим – тільки частково:

(за першим ступенем),

(за другим ступенем).

Приклад 11 Складіть молекулярні рівняння можливих хімічних реакцій, які відбуваються при зливанні розчинів таких речовин: а) калій сульфіду та хлоридної кислоти; б) аргентум нітрату та калій ортофосфату; в) купрум(ІІ) гідроксиду та нітратної кислоти; г) натрій гідрогенкарбонату та сульфатної кислоти; д) барій гідроксиду та натрій гідроксиду.

Розв’язання. При виконанні подібних завдань дотримуються такого алгоритму:

  1.  Уявно прогнозують можливі продукти реакції обміну, аналізують їх з урахуванням умов перебігу реакцій йонного обміну до кінця (випадіння осаду, утворення слабкого електроліту, утворення леткої сполуки) і роблять висновок про можливість або неможливість перебігу хімічної реакції.
  2.  Якщо перебіг реакції можливий, складають її рівняння в молекулярному вигляді.
  3.  Потім складають рівняння реакції в повному йонному вигляді (формули неелектролітів та слабких електролітів записують у молекулярному вигляді, а формули сильних електролітів у йонному), встановлюють «йони-спостерігачі» ті, що не брали участі у реакції.
  4.  Записують скорочене йонне рівняння реакції, в якому наводять формули лише тих йонів і речовин, які взаємодіють.

а)          (молекулярне рівняння),

(повне йонне рівняння),

(скорочене йонне рівняння);

б)                 ,

,

;

в)                ,

,

;

г)          ,

;

д) якщо уявити можливість перебігу реакції між сильними електролітами  і , то можна очікувати утворення продуктів  і , які теж є сильними електролітами, завдяки чому перебувають в розчинах у вигляді йонів. Оскільки не виконується умова необоротності процесу, тобто не утворюються нерозчинні, леткі чи малодисоційовані сполуки, перебіг реакції між  і  неможливий.

Приклад 12 Складіть молекулярні рівняння хімічних реакцій за наведеними скороченими йонними:

а);

б) 

Розв’язання. При виконанні завдань такого типу необхідно спочатку проаналізувати схему реакції, а потім на підставі таблиці розчинності (додаток Д) та відомостей про сильні та слабкі електроліти запропонувати формули реагентів внаслідок дисоціації яких у розчині утворюються наведені йони.

а) очевидно, що катіони  утворюються під час дисоціації розчинних солей Феруму (III), а гідроксид-іони – при дисоціації лугів. Тому наведеному йонному рівнянню реакції може відповідати таке молекулярне:

;

б) можна зробити висновок, що катіони Н+ утворюються під час дисоціації розчинних сильних кислот, а карбонат-іони – при дисоціації розчинних карбонатів. Отже, наведеному йонному рівнянню реакції може відповідати таке молекулярне:

Приклад 13 Визначте  в  розчині . Відомо, що

Розв’язання. Оскільки  є слабким електролітом, то значенням константи дисоціації за другим ступенем можна знехтувати. За законом розбавлення Оствальда розраховуємо ступінь дисоціації :

.

Розраховуємо концентрацію гідроксид-іонів:

;

Приклад 14 Складіть рівняння гідролізу в йонному та молекулярному вигляді, зазначте реакцію середовища у розчинах таких солей: а)  б)  в)

Розв’язання: а)   сіль, утворена катіоном сильної основи  та аніоном слабкої кислоти , гідроліз відбувається по аніону за першим ступенем. Унаслідок цього утворюється слабка кислота  і накопичуються йони , тому реакція середовища лужна, :

б)   сіль, утворена катіоном слабкої основи  та аніоном сильної кислоти , гідроліз відбувається по катіону за першим ступенем. Унаслідок цього утворюється слабка основа  і накопичуються йони , тому реакція середовища кисла, :

в)  – сіль, утворена катіоном слабкої основи  та аніоном слабкої кислоти , тому гідролізується одночасно як за катіоном, так і за аніоном. Завдяки зв’язуванню йонів  і  у недисоційовані сполуки (осад і газ) гідроліз солі  проходить необоротно. Реакція середовища нейтральна,

Приклад 15 Чи утвориться осад барій хромату при зливанні 0,02 M розчину  та 0,01 M розчину однакового об`єму? Добуток розчинності  дорівнює

Розв’язання. Осад випадає за умови, що добуток концентрацій йонів перевищує їх добуток розчинності:  

1 Складаємо рівняння реакцій дисоціації реагентів і визначаємо концентрації катіонів Барію та дихромат-іонів у вихідних розчинах.

;

.

З рівняння дисоціації  видно, що початкова концентрація катіонів Барію у вихідному розчині дорівнює концентрації барій хлориду:

У свою чергу, з рівняння дисоціації  випливає, що початкова концентрація дихромат-іонів у вихідному розчині дорівнює концентрації калій дихромату:

2 При зливанні вихідних розчинів однакового обєму концентрація йонів зменшується вдвічі і набуває значень:

 

3 Знаходимо добуток концентрацій  катіонів Барію та дихромат-іонів, враховуючи, що

,

4 Порівнюємо значення добутку концентрацій  з довідковим значенням добутку розчинності . Встановлюємо, що

Порівняння згаданих величин доводить, що при зливанні названих розчинів осад випадає.

Завдання для самоперевірки

Завдання №1-21 мають чотири варіанти відповіді, з яких тільки одна правильна.

1 Дисперсна система, в якій дисперсною фазою і дисперсійним середовищем є рідина, – це...

А суспензія; Б емульсія;

В аерозоль; Г туман. 

2 Виберіть твердження, що характеризує розчин:

А речовина у рідкому стані;

Б хімічна сполука;

В однорідна суміш речовин;

Г гетерогенна система з кількох речовин.

3 Від якого чинника не залежить розчинність твердих речовин:

А властивостей розчинника;

Б температури;

В тиску;

Г природи розчиненої речовини?

4 Виберіть характеристику стану мінералу бішофіту, склад якого відповідає формулі MgCl2.6H2O:

А кристалогідрат;  Б насичений розчин;

В розведений розчин; Г пересичений розчин.

5 Як називається величина, що показує, скільки грамів речовини може максимально розчинитися у 100 г розчинника при даній температурі:

А масова частка;  Б молярність;

В коефіцієнт розчинності; Г добуток розчинності?

6 У розчині масою  міститься  розчиненої речовини, коефіцієнт розчинності якої за даної температури дорівнює  . До якого типу належить цей розчин:

А ненасиченого;  Б насиченого;

В пересиченного;  Г гомогенного.

7 У  розчину міститься  . Чому дорівнює молярна концентрація речовини в цьому розчині?

А  Б  В  Г 

8 Розчин натрій гідроксиду об’ємом  має густину . Якою є маса такого розчину:

А  Б  В  Г 101,3 г?

9 Виберіть твердження, що є помилковим:

А електроліти – провідники електрики другого роду;

Б у розчинах йони безперервно рухаються;

В процес дисоціації є оборотним;

Г неелектроліти у водних розчинах повністю дисоціюють на йони.

10 Виберіть твердження, що стосується електролітів:

А сполуки з неполярним зв’язком;

Б провідники першого роду;

В сполуки з йонним або ковалентним полярним зв’язком; Г сполуки з металічним зв'язком.

11 Виходячи із значень констант дисоціації, зазначте  найслабкішу кислоту:

А HIO3: K=1,6.10-1;

Б H2CO3: K1=4,4.10-7, K2=5,6.10-11;

В H2SO3: K1=1,7.10-2, K2=6,4.10-8;

Г CH3COOH: K=1,8.10-5.

12 Яка із зазначених кислот є найсильнішим електролітом:

А  Б  В  Г Н2СО3.

13 Які частинки завжди містяться у водних розчинах кислот:

А йони металу;   Б гідроксид-йони;

В йони гідроксонію;   Г гідрид-аніони?

14 Який з гідроксидів може дисоціювати як за типом основи, так і за типом кислоти:

А  Б  В  Г NH4OH.

15 Виберіть йони, які утворюються при дисоціації    сульфітної кислоти за ІІ ступенем:

А  i    Б  i  

В  i   Г  i

16 Яку речовину слід додати у розчин слабкої оцтової кислоти СН3СООН, щоб зменшити її ступінь дисоціації:

А  Б  В  Г КОН?

17 Розчини яких речовин необхідно взяти, щоб здійснити перехід :

А 

Б 

В 

Г Cr + H2O→?

18 У розчині якої речовини значення  найменше:

А 

Б 

В 

Г 0,01 M KOH?

19 На основі величини добутку розчинності визначте, у насиченому розчині якої солі концентрація  буде найбільшою:

А ; Б ;

В ; Г .

20 Внаслідок гідролізу якої солі водневий показник у розчині набуває значення :

А  Б  В  Г MgCl2?

21 Виберіть твердження щодо гідролізу за аніоном:

А концентрація солі не змінюється;

Б у розчині збільшується концентрація катіонів Гідрогену; В у розчині збільшується концентрація гідроксид-йонів;

Г у розчині зменшується концентрація гідроксид-йонів.

Завдання № 22–28 мають чотири варіанти відповіді. Оберіть правильну відповідь (їх може бути декілька).

22 Виберіть твердження щодо дисоціації фосфатної кислоти:

А проходить ступінчасто;

Б піддається повній дисоціації;

В при дисоціації утворюються йони Гідрогену;

Г кількість фосфат-іонів у розчині найбільша. 

23 Які частинки здатні незалежно існувати у водному розчині калій хлориду:

А молекули;   Б атоми;

В йони;    Г колоїдні частинки?

24 Розчинення яких речовин у воді супроводжується хімічною реакцією:

А гідроген хлорид;  Б сульфур (VI) оксид;

В карбон (IV) оксид; Г натрій хлорид?

25 Розчинення яких речовин супроводжується значним виділенням теплоти:

А амоній нітрат;  Б сульфатна кислота;

В натрій гідроксид;  Г натрій хлорид?

26 Виберіть твердження щодо ступеня гідролізу.

А зменшується у міру розведення солі;

Б не залежить від природи солі;

В не залежить від температури;

Г вимірюється у частках одиниці чи відсотках.

27 Яким чином можна посилити гідроліз солі :

А додати

Б додати

В підвищити температуру;

Г зменшити концентрацію солі?

28 Розчин якої солі внаслідок гідролізу утворює кислу реакцію середовища:

А  Б  В  Г Cr2(SO4)3?

Завдання № 29–34 мають на меті встановлення відповідності. До кожного рядка, позначеного цифрою, необхідно добрати відповідь, позначену буквою.

29 Установіть відповідність між масами компонентів і масовою часткою розчиненої речовини в утворених розчинах:

Маси компонентів

Масові частки

1 95 г Н2О і 5 г NaCl;

А ;

2 9 г Н2О і 1 г NaCl;

Б ;

3 75 г Н2О і 25 г NaCl;

В ;

4 40 г Н2О і 10 г NaCl.

Г .

30 Установіть відповідність між поняттям та його визначенням:

Поняття

Визначення

1 розчинність;

А максимальна маса речовини, що може розчинитися у 100 г розчинника при даній температурі;

2 коефіцієнт

розчинності;

Б відношення маси речовини до маси розчину;

3 масова

частка;

В відношення кількості речовини до об’єму розчину;

4 молярна

концентрація.

Г кількість речовини, що знаходиться в    1 л насиченого розчину при даній температурі.

31 Установіть відповідність між розчиненою речовиною та її характеристикою у водному розчині:

Розчинена речовина

Характеристика

1 натрій хлорид;

А електроліт середньої сили;

2 оцтова кислота;

Б сильний електроліт;

3 фосфатна кислота;

В слабкий електроліт;

4 метанол.

Г неелектроліт.

32 Установіть відповідність між складом наведених систем і формою існування їх у водних розчинах:

Склад системи

Форма існування системи у        водному розчині

1  і ;

А виключно у молекулярному    вигляді;

2  і ;

Б у вигляді молекул та йонів;

3  і ;

В тільки у вигляді йонів;

4  і .

Г переважно у молекулярному   вигляді.

33 Встановіть відповідність між скороченим йонним та молекулярним рівняннями реакцій:

Скорочене йонне рівняння реакції

Молекулярне рівняння реакції

1

А ;

2 ;

Б ;

3 ;

В ;

4 .

Г .

34 Установіть відповідність між формулою солі та типом гідролізу:

Формула солі

Тип гідролізу

1 ;

А гідроліз по катіону;

2 ;

Б гідроліз по аніону;

3 ;

В гідроліз по катіону і по аніону;

4 .

Г гідролізу не підлягає.

  1.  Окисно-відновні реакції та електрохімічні процеси

Значення розділу. Окисно-відновні та електрохімічні реакції є невід’ємною складовою практично всіх природних і виробничих процесів, зокрема, вони широко застосовуються для добування і синтезу речовин, що входять до складу сучасних матеріалів. Основною ознакою таких процесів є зміщення електронів до окисника (атома більш електронегативного елемента) або повне їх передавання. Причому на відміну від звичайних окисно-відновних реакцій, під час яких  відбувається безпосередня передача електронів від відновника до окисника, особливістю електрохімічних процесів є просторове розділення процесів окиснення та відновлення. Зауважимо також, що окисно-відновною є будь-яка хімічна реакція за участю металів – основних компонентів металічних матеріалів.

Наприклад, електрохімічними процесами є добування металів за допомогою електролізу та їх руйнування внаслідок електрохімічної корозії. З огляду на поширення та важливість окисно-відновних і електрохімічних процесів вивчення особливостей їх перебігу дозволить матеріалознавцю краще зрозуміти сутність як методів добування речовин, так і способів поліпшення якостей металічних матеріалів за рахунок їх захисту від корозії.

Цілі вивчення розділу:

- поглиблення знань про окисно-відновні реакції шляхом розгляду типових окисників та відновників, типів окисно-відновних реакцій та впливу характеру середовища на їх перебіг;

- формування сучасних уявлень про перетворення енергії під час перебігу електрохімічних процесів;

- формування понять про гальванічні елементи, електроліз, корозію та закони, відповідно до яких відбуваються електрохімічні процеси;

- закріплення і розвиток вмінь аналізувати вплив різних чинників на характер електродних процесів, обчислювати електродні потенціали металів і електрорушійну силу при роботі гальванічних елементів, виконувати кількісні розрахунки на підставі законів Фарадея.

Результати вивчення розділу

Необхідно знати:

1 Ступінь окиснення, правила його визначення. Типові окисники та відновники, речовини, які виявляють окисно-відновну двоїстість.

2 Метод електронного балансу, вплив середовища на перебіг окисно-відновних реакцій.

3 Електрохімічний ряд напруг металів.

4 Поняття: «електрохімічні процеси», їх типи, «електрохімічна система», «подвійний електричний шар», «електродні потенціали», «стандартний водневий електрод», «електроди порівняння»;

5 Рівняння Нернста. Електрорушійна сила (ЕРС) її зв’язок з енергією Гіббса.

6 Принцип роботи гальванічних елементів, електронні рівняння електродних процесів.

6 Закони Фарадея.

7 Електроліз у розплавах і розчинах електролітів, правила розрядки на катоді і аноді;використання електролізу.

8 Види корозії металів, механізм електрохімічної корозії.

9 Методи захисту від корозії.

Необхідно вміти:

1 Прогнозувати окисно-відновні властивості речовин, складати рівняння окисно-відновних реакцій, визначати тип окисно-відновної реакції (міжмолекулярні, внутрішньомолекулярні, диспропорціонування).

2 Пояснювати ознаки електрохімічних процесів, особливості утворення подвійного електричного шару і виникнення електродного потенціалу.

3 Обчислювати величину електродного потенціалу за рівнянням Нернста.

4 Прогнозувати можливість і напрямок перебігу електрохімічного процесу за заданих умов.

5 Складати схему гальванічного елемента і рівняння електродних процесів, обчислювати ЕРС гальванічного елемента.

6 Визначати послідовність перебігу процесів на електродах при електролізі, складати рівняння електролізу, виконувати необхідні обчислення на підставі законів Фарадея.

7 Складати електродні рівняння катодного і анодного процесів при корозії.

8 Встановлювати характер (катодний або анодний) металічного покриття, добирати протектор для захисту певного металу, пояснювати доцільність використання певного заходу боротьби з корозією залежно від реальних умов.

Література для підготовки теоретичного матеріалу

Опрацювати розділ 11 підручника [6] та 4 і 5.10 посібника [3].

План вивчення розділу

1 Типові окисники, відновники та речовини, що виявляють окисно-відновну двоїстість.

2 Типи окисно-відновних реакцій.

3 Загальні поняття електрохімії.

4 Хімічні джерела електричного струму. Гальванічні елементи.

5 Електроліз: правила розрядки на електродах, застосування. Закони Фарадея.

6 Корозія металів: визначення, види, механізм.

7 Методи  захисту від корозії.

8 Приклади розв’язання типових задач і виконання завдань.

9 Завдання для самоперевірки.

Приклади розв’язання типових задач і виконання

завдань

Приклад 1 Визначте ступені окиснення елементів у таких сполуках: а) ; б) ; в) ; г) ;   д) .

Розв’язання: а) за деяким винятком у більшості складних сполук ступінь окиснення атомів Оксигену  дорівнює -2. У молекулі  сумарне значення ступеня окиснення двох атомів  становить -4. З урахуванням електронейтральності речовини (алгебраїчна сума ступенів окиснення всіх атомів дорівнює нулю) зрозуміло, що ступінь окиснення атома Сульфуру повинен бути таким самим за абсолютною величиною (4), але протилежним за знаком, тобто дорівнювати +4:

б) ступені окиснення атомів  і  дорівнюють відповідно: –2 і +1. Оскільки у сполуці  сумарне значення ступенів окиснення чотирьох атомів Оксигену становить –8, а двох атомів Калію – +2, ступінь окиснення атома Сульфуру дорівнює +6:

в) як і в попередньому прикладі, ступені окиснення атомів  і  у складній сполуці  становлять відповідно: –2 і +1. Застосуємо розрахунковий метод обчислення, позначивши ступені окиснення атома Хрому через х. Запишемо суму ступенів окиснення атомів всіх елементів у молекулі:

2 (+1) + 2х + 7 (–2) = 0,

звідки 2х = +12, а х = +6,

тобто ступінь окиснення одного атому Хрому +6.

г) у складних сполуках (за винятком гідридів активних металів) атоми Гідрогену  виявлять ступінь окиснення +1. На відміну від розглянутих випадків щодо нейтральних молекул у йоні сума ступенів окиснення всіх атомів дорівнює не нулю, а заряду йона. Для йона амонію :

4 (+1) + х = +1, звідки х = –3.

Отже, ступінь окиснення Нітрогену дорівнює –3;

д) у попередньому прикладі встановлено, що ступені окиснення атомів елементів N і Н у йоні амонію  становлять відповідно: –3 і +1. Оскільки заряд йона  дорівнює +1, то зрозуміло, що заряд сполученого з ним нітрат-іона NO3 повинен дорівнювати –1. Тоді ступінь окиснення х атома N в NO3 дорівнює :

х + 3.( –2) = –1, звідки х = +5.

.

Приклад 2 Заповніть пропуски в наведених схемах, зазначте процеси окиснення та відновлення:                         а) ; б)

Розв’язання: а) У лівій і правій частинах схеми кількість атомів Сульфуру однакова, а ступінь окиснення зменшується на два. Зменшення ступеня окиснення відбувається за рахунок приєднання двох електронів у результаті процесу відновлення: 

б) у лівій частині схеми міститься два атоми Оксигену зі ступенем окиснення –2, тому сума їх ступенів окиснення становить –4. Схема показує віддавання чотирьох електронів, що відповідає процесу окиснення, внаслідок якого сумарне значення ступеня окиснення у атомів Оксигену підвищується до 0. Такий ступінь окиснення цей елемент має у простій речовині . Збільшення ступеня окиснення відбувається за рахунок втрати електронів у результаті процесу окиснення:

Приклад 3 За наведеними схемами визначте тип окисно-відновної реакції:

а) ; б) ;

в) .

Розв’язання: а) визначаємо ступені окиснення елементів і відмічаємо ті, які змінили свій ступінь окиснення:

Елемент-окисник (, оскільки його атоми знижують ступінь окиснення) та елемент-відновник (, ступінь окиснення підвищується) входять до складу різних речовин, що свідчить про належність наведеної окисно-відновної реакції до міжмолекулярного типу;

б) визначаємо ступені окиснення тих елементів, у атомах яких відбулося їх змінення:

.

Атоми елементів окисника () та відновника () входять до складу однієї речовини, отже, це внутрішньомолекулярна окисно-відновна реакція;

в) визначаємо ступені окиснення атомів елементів і відмічаємо ті, що змінилися:

.

Частина атомів Оксигену (), що входить до складу однієї сполуки, окиснюється (до ), а інша частина – відновлюється (до). Отже, це окисно-відновна реакція диспропорціонування.

Приклад 4 Які з наведених речовин:, ,  - можуть виявляти: а) тільки окисні властивості;               б) тільки відновні властивості; в) окисно-відновну двоїстість.

Розв’язання: а) визначаємо ступені окиснення атомів елементів у сполуці:

.

Елемент Mn перебуває у вищому ступені окиснення, який більше не може підвищуватися. Тому атоми Mn+7 не спроможні віддавати електрони, але здатні приєднувати їх, тобто речовина KMnO4 за рахунок Mn+7 може виявляти тільки окисні властивості;

б) визначаємо ступені окиснення елементів у сполуці:

.

Елемент Mn у сполуці MnO2 виявляє проміжний ступінь окиснення, тому він здатен як віддавати, так і приєднувати електрони. Отже, ця речовина за рахунок Mn+4 може виявляти окисно-відновну двоїстість;

в) визначаємо ступені окиснення елементів у сполуці:

.

Атоми елемента І знаходяться у нижчому ступені окиснення, тому не можуть знижувати його ще сильніше (за рахунок приєднання електронів), але здатні підвищувати ступінь окиснення внаслідок віддавання електронів. Таким чином, речовина КІ за рахунок І–1 може виявляти тільки відновні властивості.

Приклад 5 На підставі методу електронного балансу розставте коефіцієнти в наведених схемах окисно-відновних реакцій, зазначте окисник і відновник, процеси окиснення та відновлення:

а)

б)

Розв’язання. Для того щоб розставити коефіцієнти у рівнянні хімічної реакції методом електронного балансу, дотримуються такого алгоритму:

  1.  Визначають ступені окиснення елементів у речовинах і встановлюють, які елементи змінили свої ступені окиснення.
  2.  Складають схеми процесів окиснення і відновлення.
  3.  Підбираючи відповідні множники, зрівнюють кількість відданих та прийнятих електронів – складають електронний баланс.
  4.  Розставляють коефіцієнти в рівнянні хімічної реакції, спочатку зрівнюючи кількість атомів елементів, що змінили свій ступінь окиснення, потім елементів-металів, елементів-неметалів, серед яких, як правило, кількість атомів Оксигену зрівнюють в останню чергу.

а)            .

│3│ - процес окиснення,

                                  елемент-відновник;

│2│ - процес відновлення,

                                  елемент-окисник.

Розставляємо коефіцієнти перед формулами речовин, які містять атоми елементів, що змінили свій ступінь окиснення. При цьому враховуємо, що серед продуктів реакції є атоми N+4 і N+5, тобто не всі атоми Нітрогену (в лівій частині рівняння N+5) змінили свій ступінь окиснення, тому отриманий за балансом для Нітрогену коефіцієнт 2 ставимо лише перед формулою NO:

3PbS + HNO33S + 2NO + 3Pb(NO3)2 + H2O.

Після цього підраховуємо загальну кількість атомів Нітрогену у формулах нітрогеновмісних сполук правої частини рівняння (оскільки у цій частині рівняння коефіцієнти перед сполуками, що містять Нітроген, розставлені): 2NO, 3Pb(NO3)2; вона дорівнює 8. Ставимо цей коефіцієнт перед нітратною кислотою:

8

Видно, що кількість атомів Гідрогену у лівій частині рівняння дорівнює 8 (перед формулою HNO3). Отже, перед формулою H2O ставимо коефіцієнт 4:

4

Перевіряємо загальну кількість атомів Оксигену: у лівій і у правій частинах рівняння вона однакова і дорівнює 24. Коефіцієнти у рівнянні хімічної реакції розставлені правильно.

б) Аналіз схеми дозволяє зробити висновок, що ступені окиснення змінюються лише у атомів елемента Мангану, оскільки і в лівій, і в правій частинах рівняння реакції сульфат-іон  залишається незмінним, а елементи , ,  входять до складу складних речовин і виявляють постійні, характерні для них ступені окиснення (+1, –2 і +1 відповідно). Тому є необхідність визначати ступінь окиснення лише у елемента:

│2│ – процес відновлення,

                                 елемент-окисник;

 │3│ – процес окиснення,

                                  елемент-відновник.

Розставляємо коефіцієнти, починаючи зі сполук, що містять атоми елемента Mn, який змінив свій ступінь окиснення. У лівій частині схеми перед формулою , що містить , ставимо коефіцієнт 2, а перед формулою , що містить, коефіцієнт 3. Тоді у правій частині схеми перед формулою , що містить,) необхідно поставити коефіцієнт 5, який визначається сумою коефіцієнтів, отриманих в електронному балансі для процесів окиснення та відновлення (2 + 3 = 5):

235.

Наступним кроком є розстановка коефіцієнтів перед формулами речовин з рештою елементів. Перевіряємо загальну кількість атомів елемента-металу K у лівій і правій частинах схеми: вона однакова і дорівнює 2. Для оптимізації процесу розстановки коефіцієнтів доречно ті фрагменти формул, що не змінилися протягом реакції, розглядати блоками: у даному випадку – це сульфат-іони SO42–. Їх кількість у лівій частині схеми дорівнює 3 (3MnSO4). Однак у правій частині сульфат-іони містяться у двох сполуках (K2SO4, H2SO4). Щоб загальна кількість SO42– у названих речовинах дорівнювала 3, слід поставити коефіцієнт 2 саме перед формулою H2SO4, а не К2SO4, оскільки кількість атомів елемента K збільшувати не можна:

2.

Тепер підраховуємо кількість атомів Гідрогену: у правій частині схеми воно дорівнює 4 (2H2SO4). Отже, перед формулою H2O у лівій частині схеми ставимо коефіцієнт 2:

 2.

Перевіряємо загальну кількість атомів Оксигену без урахування числа тих атомів О, які входять до складу сульфат-іонів: у лівій (2KMnO4, 2H2O) і у правій (5MnO2) частинах рівняння вона однакова і дорівнює 10. Отже, коефіцієнти у рівнянні хімічної реакції розставлені правильно.

Приклад 6 Які процеси будуть спостерігатися, якщо шматочок натрію помістити у розчин мідного купоросу?

Розв’язання. Як випливає з ряду електрохімічних напруг металів, натрій  є набагато активнішим від міді, однак при його контакті з розчином мідного купоросу Na взаємодіє не з CuSO4, а з водою. Отже, буде спостерігатися виділення водню:

.

Крім того, натрій гідроксид, що при цьому утворюється, почне реагувати з купрум (ІІ) сульфатом, внаслідок чого випадає осад блакитного кольору:

.

Приклад 7 Складіть схеми двох гальванічних елементів, в одному з яких галієвий електрод був би катодом, а в іншому – анодом. Зазначте напрямок електричного струму в зовнішньому ланцюзі. Складіть рівняння окисно-відновних напівреакцій, що відбуваються на електродах, та сумарні рівняння ОВР, які відповідають роботі гальванічних елементів.

Розв’язання. Стандартний електродний потенціал галію дорівнює –0,529В (додаток Е). Для складання схеми гальванічного елемента, в якому галій був би анодом, за катод необхідно вибрати метал із більшим значенням електродного потенціалу, який в електрохімічному ряді розміщується праворуч від галію. Таким металом може бути мідь, оскільки  B.

В. Тоді схема гальванічного елемента має вигляд

Внаслідок замикання зовнішнього ланцюга в мідно-галієвому елементі відбуваються електродні процеси:

  анод:   

    катод: .

Отже, електричний струм у зовнішньому ланцюзі переміщується від галієвого анода у бік мідного катода.

Сумарне рівняння ОВР

 

Для складання гальванічного елемента, в якому галій був би катодом, для анода треба вибрати метал, потенціал якого має менше значення, ніж потенціал галію, наприклад берилій, оскільки  B.

Необхідно зазначити, що використовувати у ролі анода лужні чи лужноземельні метали, які мають найменші значення ε0, недоцільно, тому що завдяки високій хімічній активності вони взаємодіятимуть з розчином електроліту.

Схема гальванічного елемента

При замиканні зовнішнього ланцюга електричний струм проходить від берилію до галію, що відображається напівреакціями

  анод:

   катод: .

Сумарне рівняння ОВР

.

Приклад 8 Для гальванічного елемента

розрахуйте стандартну електрорушійну силу Е0, змінення енергії Гіббса  і ЕРС, що виникає при використанні розчинів електролітів концентрацій  

Розв’язання. Стандартна ЕРС берилієво-галієвого елемента визначається різницею між стандартними потенціалами катода і анода: (додаток Е):

Змінення енергії Гіббса пов’язане з ЕРС таким співвідношенням:

де z – загальна кількість електронів, що беруть участь у сумарному окисно-відновному процесі, де для розглянутого випадку n = 6; F стала Фарадея.

Від’ємне значення енергії Гіббса  підтверджує самочинний перебіг електродних процесів при роботі берилієво-галієвого елемента.

Для знаходження ЕРС, яка виникає при використанні зазначених розчинів електролітів, спочатку необхідно розрахувати значення електродних потенціалів за рівнянням Нернста

При заданих концентраціях електроліту електродні потенціали дорівнюють:

Тоді ЕРС елемента

Приклад 9 Які продукти і в якій послідовності утворюються на катоді при електролізі водного розчину, що містить суміш солей:

Розв’язання. Порівнюючи стандартні електродні потенціали відповідних систем (додаток Е) і беручи до уваги правила розрядки на катоді, відповідно до яких легше відновлюються катіони з вищим значенням стандартного електродного потенціала, можна визначити послідовність розрядки катіонів:

1

   2

    3

Після виділення перелічених металів розчин, який і спочатку мав кисле середовище внаслідок гідролізу солей

стає ще кислішим, тому наступним процесом буде відновлення йонів Гідрогену за схемою

4

Катіони натрію, значення електродного потенціалу якого становить 2,714 В, з водних розчинів відновлюватися не будуть.

Приклад 10 Для якого електроліту –  чи  – можна провести електроліз водного розчину, використовуючи: а) тільки інертні електроди; б) як інертний, так і розчинний аноди. Скласти схеми електролізу.

Розв’язання. З інертним анодом можна провести електроліз броміду калію. Оскільки калій належить до дуже активних металів, то на катоді відновлюється вода

У прикатодному просторі накопичуються йони  та , тому первинним продуктом електролізу на катоді є водень, а вторинним – .

На аноді окиснюються йони брому, які належать безоксигенній кислоті

Продуктом електролізу є рідкий бром.

Сумарне рівняння реакції електролізу

Як матеріал для розчинного анода при електролізі водного розчину солі  необхідно взяти бісмут. Тоді напівреакції, що відображають сутність катодного і анодного процесів, мають такий вигляд:

Електроліз цієї солі можна провести і на інертних електродах:

           │ 4

│ 3

У прианодному просторі накопичуються йони  i , тому вторинним продуктом електролізу є , а основними продуктами – вісмут і кисень.

Сумарне рівняння електролізу

Приклад 11 Складіть рівняння реакцій, що відбуваються на інертних електродах під час електролізу розчину  Розрахуйте, який об’єм газу (н. у.) виділиться на аноді при пропусканні через цей розчин електричного струму силою  протягом 0,5 години.

Розв’язання. Якщо  то на катоді відновлюються катіони металу. Електродний потенціал  тому на катоді відновлюються катіони. Електродний потенціал  

│ 2.

Згідно з правилами розрядки у розчинах на аноді аніони  не окиснюються, замість них окиснюються молекули води:

                    │ 1.

Сумарне рівняння електролізу водного розчину :

За законом Фарадея розраховуємо об’єм кисню, що виділився на аноді:

Приклад 12 Опишіть процеси, що відбуваються під час корозії цинку та нікелю, які контактують, зазначте катод та анод.

Розв’язання. Під дією окисника зовнішнього середовища кородує метал, який знаходиться в контакті з менш активною електропровідною сумішшю. Необхідною умовою кородування металу є вище значення потенціалу корозійного середовища порівняно з потенціалом металу:

Слід пам’ятати, що для води

а для вологого повітря

 

Із зіставлення взаємного розміщення металів у ряді стандартних електродних потенціалів випливає, що цинк активніший, ніж нікель, тому при контакті  і  у вологому повітрі виникає корозійний гальванічний елемент, схему якого записують так:

У даному корозійному гальванічному елементі роль анода відіграє більш активний цинк, він піддається окисненню. Катодом є менш активний нікель, на ньому проходить відновлення окисника із корозійного середовища, яким у даному прикладі є вологе повітря (О2, Н2О). Запишемо схеми процесів, що відбуваються при цьому:

             

Завдання для самоперевірки

Завдання 1-20 мають чотири варіанти відповіді,     з яких тільки одна правильна.

1 Виберіть характеристику відновника.

А речовина, атоми якої віддають електрони і підвищують ступінь окиснення;

Б речовина, атоми якої приєднують електрони і знижують ступінь окиснення;

В речовина, яка приймає електрони і при цьому відновлюється;

Г речовина, атоми якої приєднують електрони і підвищують свій ступінь окиснення.

2 Яке твердження стосується речовини, яка виявляє лише окисні властивості:

А тільки віддає електрони;

Б тільки приєднує електрони;

В не змінює ступеня окиснення елементів;

Г може як приєднувати, так і віддавати електрони?

3 Виберіть пару реагентів, реакція між якими є окисно-відновною:

А кислота і луг;            Б основний оксид і кислота;

В метал і кислота;        Г нерозчинна основа і кислота.

4 В якій сполуці Сульфур виявляє вищий ступінь окиснення:

А  Б  В  Г NaHSO3?

5 Виберіть рядок ступенів окиснення Нітрогену відповідно до послідовності сполук: NH3, N2O, NO2, N2O5:

А +3, +2, +2, +5;  Б -3, +2, +4, +2;

В -3, +1, +4, +5;  Г +3, -1, +5, +4.

6 Назвіть сполуку, в якій Бром може виявляти тільки відновні властивості:

А  Б  В   Г FeBr3.

7 Яка схема відображає процес відновлення:

А  Б  

В   Г V0V+3?

8 Замість крапок вставте пропущені символи:As+3As-3:

А  Б  В  Г

9 До якого типу належить окисно-відновна реакція

AgNO3  Ag + NO2 + O2:

А диспропорціонування;

Б внутрішньомолекулярна;

В міжмолекулярна;

Г самоокиснення-самовідновлення?

10 На основі електронного балансу розставте коефіцієнти у рівнянні окисно-відновної реакції і зазначте суму всіх коефіцієнтів:

А 26;  Б 24;  В 23;  Г 21.

11 Переважно за яким механізмом виникає подвійний електричний шар при зануренні нікелевої пластини у розчин солі NiSO4:

А адсорбційним;   Б дифузійним;

В йоногенним;    Г біоелектричним?

12 Виходячи зі значень стандартних електродних потенціалів, оберіть метал з найбільшою відновною активністю:

А   Б   В   Г 

13 Мідні пластини однакової маси занурені у розчини солей:  В якому випадку маса пластини збільшиться, якщо стандартні електродні потенціали дорівнюють:

А  Б  В  Г 

14 Обчисліть електродний потенціал цинку при 298 К і концентрації йонів цинку  якщо :

А –0,76 В; Б –0,70 В; В –0,819 В; Г –0,059 В.

15 Схема гальванічного елемента має вигляд

Яке значення може мати концентрація x (моль/л):

А  Б  В  Г 10-3?

16 В якій послідовності будуть відбуватися процеси відновлення на катоді при електролізі водного розчину, що містить суміш солей NaNO3, AgNO3, Pb(NO3)2:

А  

Б 

В 

Г H2, Ag, Na?

17 Яка маса речовини утворюється на катоді і який об’єм газу (н. у.) виділяється на аноді, якщо під час електролізу водного розчину  було витрачено 96500 Кл електрики:

А 

Б 

В 

Г 18,7 г Fe і 11,2 л Cl2?

18 Які процеси проходять на катодних ділянках при атмосферній корозії лудженого (покритого оловом) заліза при порушенні покриття:

А  

Б

В 

Г ?

19 Як називається корозійний процес, під час якого відбувається відновлення  на катодних ділянках у корозійному гальванічному елементі:

А корозія з водневою деполяризацією;

Б киснева корозія;

В корозія з кисневою деполяризацією;

Г фретинг-корозія?

20 Як називається метод захисту металу від корозії шляхом нанесення на його поверхню шару більш активного металу:

А катодне покриття;   Б протекторний захист;

В анодне покриття;  Г катодний захист?

Завдання № 21-27 мають на меті встановлення відповідності. До кожного рядка, позначеного цифрою, необхідно підібрати відповідь, позначену буквою.

21 Установіть відповідність між поняттям та твердженням про нього:

Поняття

Твердження щодо поняття

1 окисник;

А віддавання електронів;

2 відновник; 

Б приєднує електрони;

3 відновлення;

В приєднання електронів;

4 окиснення. 

Г віддає електрони.

22 Установіть відповідність між формулою сполуки та значенням ступеня окиснення Сульфуру в ній :

Формула сполуки

Значення ступеня окиснення

Сульфуру

1 ;

А 0;

2 ;

Б +6;

3 ;

В -2;

4 .

Г +4.

23 Установіть відповідність між поняттям та його визначенням:

Поняття

Визначення

1 електрод;

А сукупність усіх речовин, що беруть участь у конкретному електрохімічному процесі;

2 анод;

Б електрохімічна система, що виникає при контакті електронного та йонного провідників;

3 катод;

В електрод, на якому відбувається окиснення;

4 електрохімічна система.

Г електрод, на якому відбувається відновлення.

24 Установіть відповідність між речовиною, що виділяється на аноді, та системою, яка піддається електролізу:

Речовина

Система, що піддається електролізу

1 ;

A розчин Na2SO4;

2 ;

Б розчин ;

3 ;

В розплав ;

4 F2.

Г розплав NaFAlF3.

25 Установіть відповідність між методом захисту від корозії та його застосуванням:

Метод захисту від корозії

Застосування методу

1 катодне покриття;

А алюмінієвий виріб, сполучений з мідною пластиною;

2 анодний захист зовнішнім струмом;

Б внутрішня поверхня реактора, футурована гумою;

3 органічне покриття;

В нікельоване залізо;

4 анодний протекторний захист.

Г конструкція під’єднана до позитивного полюса джерела постійного струму.

26 Установіть відповідність між типом корозії та особливостями руйнування виробів:

Тип корозії

Особливості руйнування виробів

1 корозія у неелектролітах;

А корозія двигунів внутрішнього згоряння, деталей турбін, ракетних двигунів;

2 газова корозія;

Б руйнування внутрішньої поверхні нафтопровода;

3 корозія з водневою деполяризацією;

В атмосферна корозія оцинкованого заліза;

4 корозія з кисневою деполяризацією.

Г корозія нікельованої деталі при контакті з кислотою.

27 Установіть відповідність між поняттям та його визначенням:

Поняття

Визначення

1 хімічна корозія;

А процес, при якому відновлюються йони Гідрогену і виділяється водень;

2 корозія з водневою деполяризацією;

Б процес, що супроводжується поглинанням і відновленням кисню;

3 корозія з кисневою деполяризацією;

В руйнування металів у середовищах з йонною провідністю, при якому відбувається просторове перенесення електронів і виникнення електричного струму;

4 електрохімічна корозія.

Г процес самочинного руйнування металів у атмосфері окиснювальних газів за умов високих температур чи у середовищі рідких неелектролітів.

Завдання № 28-30 мають на меті розташування відповідей у певному порядку відповідно до запропонованого завдання.

28 Розташуйте гальванічні елементи у порядку зростання їх стандартної ЕРС, якщо:

А 

Б 

В 

Г 

29 Розташуйте солі у порядку розрядки на катоді при електролізі водних розчинів. Стандартні електродні потенціали відповідних металів дорівнюють:

A MnCl2 Б FeCl2; В  Г 

30 Розташуйте зразки речовин у порядку зменшення об’єму газу, що виділяється на аноді при електролізі водних розчинів за однакових умов проведення електролізу.

А   Б 

В   Г 0,05 моль CuSO4.

1.7 Огляд елементів - металів

Значення розділу. У наш час для виготовлення машин і приладів застосовують переважно металеві матеріали, до яких належать метали, сплави металів з іншими металами та металів з неметалами. Матеріалознавцю необхідно бути обізнаним у властивостях металів. Очевидно, що розглянути індивідуальні характеристики кожного окремого металу у межах даного навчального курсу неможливо, тому дуже важливого значення набувають знання таких загальних закономірностей, як періодичність змінювання властивостей металічних елементів та їх сполук, залежність властивостей металів від типів і особливостей хімічного зв’язку в металах і сплавах на їх основі. Згадані закономірності є предметом вивчення теми «Огляд хімії елементів-металів».

Цілі вивчення розділу:

- поглиблення знань щодо залежності властивостей речовин від їх будови на прикладі розгляду металів;

- розгляд загальних способів добування та очищення металів;

- формування знань про типові властивості                        s-, p-, d-металів;

- прогнозування можливих галузей застосування металів залежно від їх властивостей.

Результати вивчення розділу

Необхідно знати:

1 Особливості електронної будови елементів-металів, металічний зв’язок, елементи зонної теорії, а також типові для металів кристалічні ґратки.

2 Основні способи добування і очищення металів.

3 Загальну характеристику металів (типові фізичні і хімічні властивості), оксидів та гідроксидів металів.

4 Характеристику s-металів.

5 Характеристику p-металів.

6 Загальну характеристику d-металів.

7 Закономірності у змінюванні властивостей елементів-металів у групах та періодах та їх сполук.

Необхідно вміти:

1 Пояснювати розміщення елементів-металів у ПС залежно від електронної будови їх атомів і складати електронні формули атомів елементів-металів.

2 Складати рівняння хімічних реакцій, які ілюструють хімічні властивості та способи добування металів.

3 Пояснювати галузі використання металів залежно від їх властивостей.

4 Складати формули оксидів і гідроксидів, прогнозувати і пояснювати їх властивості (кислотні, основні, амфотерні).

Література для підготовки теоретичного матеріалу

Опрацювати розділ 12 підручника [6] та 5.1-5.6, 5.8 посібника [3].

План вивчення розділу

1 Хімічні елементи-метали: електронна будова, розміщення у ПС, типові сполуки.

2 Загальна характеристика металів: будова, фізичні і   хімічні властивості.

3 Способи добування і очищення металів.

4 Характеристика s-металів (лужні, лужноземельні, та ).

5 Характеристика p-металів (, , ).

6 Характеристика d-металів (IV періоду, IV-VIII груп, I та II груп).

7 Приклади розв’язання типових задач і виконання завдань.

8 Завдання для самоперевірки.

Приклади розв’язання типових задач і виконання        завдань

Приклад 1 Складіть рівняння хімічних реакцій, за допомогою яких можна здійснити такі перетворення: алюміній оксид  алюміній  алюміній сульфат  алюміній гідроксид  натрій гексагідроксоалюмінат. Рівняння реакцій йонного обміну напишіть в молекулярному та йонно-молекулярному вигляді.

Розв’язання: 

(молекулярне рівняння);

(повне йонне рівняння);

(скорочене йонне рівняння);

Приклад 2 Складіть рівняння хімічних реакцій, які ілюструють хімічні властивості натрію.

Розв’язання. Взаємодія з неметалами:

де    

Взаємодія з водою

Взаємодія з кислотами

Приклад 3 Схарактеризуйте властивості хімічного елемента Цирконію за таким планом: а) хімічні властивості металу, утвореного цим елементом (можливість та умови взаємодії з галогенами, киснем, сіркою, азотом, водою, кислотами, лугами); б) склад і характер вищого оксиду та гідроксиду елемента; в) спосіб добування металу; г) застосування сполук.

Розв’язання: а) у вигляді чистого компактного металу цирконій виявляє високу стійкість майже до всіх хімічних реагентів, що зумовлюється наявністю на його поверхні щільної оксидної плівки. У порошкоподібному стані реакційна здатність цирконію підвищується. За звичайних температур цирконій вступає в реакцію лише з  і розчиняється у суміші плавикової та нітратної кислот за схемами:

З нітратною і концентрованою (вище 50%) сульфатною кислотами, а також з царською водою взаємодія починається при температурі якнайменше :

При високих температурах порошок цирконію сполучається не тільки з галогенами, але і з сіркою, азотом, вугіллям, окиснюючись до ступеня окиснення +4 чи +3 і утворюючи відповідно галогеніди, сульфіди, нітриди, карбіди:

Поглинаючи водень, цирконій набуває ступеня окиснення +2 і утворює гідрид:

Порошок цирконію самозаймається на повітрі вже при :

б) Цирконій утворює вищій оксид складу , якому відповідає гідроксид . За високих температур  виявляє слабкі амфотерні властивості:

Для цирконій (IV) гідроксиду теж характерні амфотерні властивості, але все ж таки основний характер переважає:

Цирконій (IV) гідроксид підлягає розкладу при нетривалому прожарюванні:

в) у вільному вигляді цирконій одержують відновленням магнієм чи натрієм із хлоридів:

Особливо чисті зразки цирконію одержують шляхом термічного розкладання Цирконій(IV) йодиду на розжареній вольфрамовій дротині в умовах низького тиску:

г) практичне значення цирконію особливо велике у металургії спеціальних сталей – додавання всього 0,1%  підвищує твердість і в’язкість сталі, що є важливим для виготовлення броньованих плит і щитів. Як самостійний конструкційний матеріал цирконій застосовують при спорудженні атомних реакторів. Використовують його також у вигляді сплавів з  Сплав цирконію з залізом – фероцирконій – містить 1550 % . Порошок цирконію є складовою частиною патронних запалів, а у суміші  з  застосовується у світлових сигналах, які при згорянні дають багато світла майже без диму. Завдяки гідрофобним властивостям поверхні цирконій використовують в конденсаційних установках, а завдяки корозійній стійкості – в нейрохірургії для виготовлення кровозупинних затискачів, інструментів і ниток для накладання швів при операціях на мозку. Широке застосування мають і сполуки цирконію. Так,  – п’єзоелектрик у багатьох радіотехнічних приладах. Цирконій діоксид застосовують в освітлювальній техніці як стрижень накалювання. У промисловості виготовляють вогнеупори, керамічні вироби, скло і фарфор із додаванням

Зауважимо, що приклади типових завдань до розділу 1.7 ви також можете знайти, переглянувши відповідну рубрику у розділах 1.2 та 1.6.

Завдання для самоперевірки

Завдання № 1-20 мають чотири варіанти відповіді, з яких тільки одна правильна.

1 Виберіть рядок, в якому перелічені виключно металічні елементи:

А   Б 

В   Г 

2 Виберіть електронну формулу зовнішнього електронного шару атомів лужних металів:

А  Б   В  Г

3 Виберіть електронну формулу атома Феруму:

А  Б 

В  Г 

4 Виберіть самородні метали:

А золото і платина;   Б залізо і хром;

В калій і натрій;   Г магній і кальцій .

5 Назвіть тип кристалічних ґраток у лужних металів – калію, рубідію, цезію:

А обємноцентрована кубічна;

Б гексагональна щільна упаковка;

В гранецентрована кубічна;

Г різні кубічні модифікації.

6 Яка властивість металічного зв’язку забезпечує високу  теплопровідність металів:

А багатоцентровість;  Б багатоелектронність;

В ненасиченість;   Г ненапрямленість?

7 Виберіть сплав заліза з найбільшим вмістом вуглецю:

А чавун;

Б вуглецева сталь;

В легована сталь;

Г нержавіюча сталь.

8 Виберіть тип реакцій, які покладено в основу всіх металургійних процесів:

А розкладу; Б окисно-відновні; В обміну; Г сполучення.

9 Назвіть процес, за допомогою якого алюміній добувають у промисловості:

А металотермічний;  Б пірометалургійний;

В електрометалургійний; Г гідрометалургійний.

10 Виберіть твердження, яке характеризує атоми металів у реакціях.

А приймають електрони і відновлюються;

Б не змінюють ступінь окиснення;

В віддають електрони і окиснюються;

Г віддають електрони і відновлюються.

11 Виберіть характеристику лужних металів.

А мають найбільші значення електронегативності;

Б плавляться при кімнатній температурі;

В хімічно найактивніші;

Г в електрохімічному ряді напруг розміщені після водню.

12 Реакція відбувається за такою схемою:

Назвіть загальне (сумарне) число атомів у формульній одиниці продукту реакції, який містить елемент-метал:

А 7;  Б 3;  В 5;  Г 4.

13 Виберіть метал, для якого взаємодія з киснем найімовірніше відбувається за схемою

:

А   Б  В   Г Li.

14 Зазначте коефіцієнт перед формулою окисника у рівнянні хімічної реакції, що відбувається за такою схемою:

А 5;  Б 8;  В 9;  Г 10.

15 Виберіть формулу речовини, яка є найсильнішою основою:

А  Б  В  Г 

16 Визначте коефіцієнт перед формулою води у рівнянні хімічної реакції, що відбувається за такою схемою:

А 2;  Б 4;  В 6;  Г 8.

17 Метал утворює тільки два чистих (не змішаних) оксиди: MeO і MeO2, які при розчинені у надлишку лугу дають комплексні сполуки  і  відповідно. Назвіть метал:

А Ca;  Б Pb;  В Fe;  Г Cu.

18 Виберіть твердження, що відповідає властивостям заліза:

А реагує з концентрованою нітратною кислотою;

Б взаємодіє з киснем з утворенням солей;

В реагує з солями більш активних металів;

Г реагує з солями менш активних металів.

19 Утворення яких продуктів найвірогідніше внаслідок взаємодії  міді з розведеною нітратною кислотою:

А   Б 

В  Г ?

20 Назвіть метал, здатний брати участь у перетвореннях за схемою:

А   Б   В   Г 

Завдання № 21–29 мають на меті встановлення відповідності. До кожного рядка, позначеного цифрою, оберіть відповідь, позначену буквою.

21 Зясуйте відповідність забарвлення полумя катіонами металів.

Забарвлення полумя

Катіон металу

1 фіолетове;

А ;

2 зелене;

Б ;

3 червоне;

В ;

4 жовте.

Г .

22 Зясуйте відповідність катіонів металів електронним формулам.

Електронна формула

Катіон металу

1 ;

А ;

2 ;

Б ;

3 ;

В ;

4 .

Г .

23 Зясуйте відповідність металу його властивості.

Метал

Властивість металу

1 ;

А активно розчиняється в розчинах лугів;

2 ;

Б пасивується у концентрованій сульфатній кислоті;

3 ;

В активно реагує з водою за кімнатної температури;

4 .

Г за звичайних умов не окиснюється киснем.

24 Зясуйте відповідність металу та властивості його    сполуки.

Метал

Властивість сполуки

1 ;

А сульфат – нерозчинна у воді речовина;

2 ;

Б один із гідроксидів має характерне синє забарвлення;

3 ;

В оксид існує у вигляді плівки міцної та інертної;

4 .

Г вищий оксид має кислотні властивості.

25 Зясуйте відповідність металу та властивості його сполуки.

Метал

Властивість сполуки

1 ;

А гідроксид – луг;

2 

Б сполуки двовалентного металу є окисниками;

3 ;

В гідроксид – амфотерна сполука;

4 .

Г оксид дуже енергійно взаємодіє з водою.

26 Зясуйте відповідність катіона металу та реактиву для якісного визначення.

Катіон металу

Реактив

1 ;

А ;

2 ;

Б ;

3 ;

В ;

4 .

Г .

27 Зясуйте відповідність між реагентами і продуктами реакцій.

Реагенти

Продукти реакції

1 ;

А ;

2 ;

Б ;

3 ;

В ;

4 .

Г .

28 Зясуйте відповідність між реагентами і продуктами реакцій.

Реагенти

Продукти реакції

1 ;

А ;

2 ;

Б ;

3 ;

В ;

4 .

Г .

29 Зясуйте відповідність між складом сплаву та його   назвою.

Склад сплаву

Назва

1 ;

А бронза;

2 ;

Б монетний сплав;

3 ;

В латунь;

4 .

Г мельхіор.

Завдання № 30-34 мають на меті розташування відповідей у певному порядку згідно із запропонованим завданням.

30 Розташуйте метали за зростанням їх відновних властивостей у водних розчинах:

А  Б  В   Г.

31 Розташуйте гідроксиди металів у послідовності посилення основних властивостей:

А   Б  В  Г

32 Розташуйте метали у послідовності зменшення максимального ступеня окиснення у сполуках:

А  Б   В   Г

33 Розташуйте метали у послідовності зростання поширеності у земній корі:

А   Б ;  В   Г 

34 Розташуйте метали у послідовності зростання температури плавлення:

А   Б   В   Г 

1.8 Характеристика елементів - неметалів    IVА-групи

Значення розділу. Елементи IVА-групи Карбон, Силіцій є неметалами, а Германій вважається напівметалом. Важливість знань про ці елементи для матеріалознавця зумовлена практичною значущістю матеріалів, що виготовляються з їх сполук. Наведемо лише декілька прикладів щодо алотропних модифікацій Карбону: графіт використовується як матеріал для електродів, алмаз – як абразивний матеріал. Останніми роками продовжується інтенсивний пошук шляхів застосування фулеренів у різних галузях людської діяльності, вчені розглядають можливість їх використання як наноструктурних матеріалів. На основі інших елементів IVА-групи – Силіцію та Германію – виготовляються напівпровідникові матеріали.

Цілі вивчення розділу:

- розвиток уявлень про закономірності змінювання властивостей хімічних елементів у підгрупах на прикладі елементів IVА-групи;

- поглиблення знань про залежність властивостей речовин від їх будови на прикладі вуглецю, кремнію та германію;

- формування знань про властивості вуглецю, силіцію, германію;

- розгляд прикладів застосування матеріалів, що містять сполуки елементів Карбону, Силіцію, Германію.

Результати вивчення розділу

Необхідно знати:

1 Особливості електронної будови атомів елементів    IVА-групи і закономірності зміни їх властивостей.

2 Будову кристалічних ґраток графіту, алмазу, кремнію, германію, особливості будови карбіну та фулерену.

3 Характеристику алотропних модифікацій Карбону (властивості, застосування).

4 Характеристику кремнію (властивості, застосування).

5 Характеристику германію (властивості, застосування).

Необхідно вміти:

1 Порівнювати електронну будову атомів елементів    IVА-групи і закономірності зміни їх властивостей.

2 Описувати особливості будови кристалічних ґраток графіту, алмазу, кремнію, германію.

3 Складати рівняння хімічних реакцій, які ілюструють хімічні властивості вуглецю, кремнію, германію.

5 Пояснювати властивості та галузі використання сполук елементів IVА-групи , спираючись на їх властивості.

Література для підготовки теоретичного матеріалу

Опрацювати розділ 5.7 посібника [3].

План вивчення розділу

1 Характеристика елементів IVА-групи: електронна будова, розміщення у ПС, формули типових сполук.

2 Алотропні модифікації Карбону: кристалічна будова, фізичні властивості, хімічні властивості, застосування.

3 Силіцій та германій: будова, властивості, застосування.

4 Приклади розв’язання типових задач і виконання завдань.

5 Завдання для самоперевірки.

Приклади розв’язання типових задач і виконання        завдань

Приклад 1 Скласти рівняння хімічних реакцій, за допомогою яких можна здійснити такі перетворення:

діоксид силіцію  кремній  діоксид силіцію   натрій силікат  силікатна кислота

Розв’язання: 1) 

2) 

3) 

4) 

Приклад 2 Складіть по два рівняння хімічних реакцій, в яких вуглець є: а)відновником; б) окисником.

Розв’язання: а)

                        б) 

Приклад 3 Схарактеризуйте відношення силіцій(IV) оксиду до: а) води; б) кислот; в) лугів.

Розв’язання: а) cиліцій(IV) оксид є нерозчинним оксидом, тому не взаємодіє з водою;

б) оскільки  належить до кислотних оксидів, він не реагує з кислотами, окрім плавикової:

.

Однак практично з розчинів плавикової кислоти силіцій флуорид не виділяється, тому що починає одразу взаємодіяти з надлишком кислоти з утворенням осаду гексафлуоросилікатної кислоти:

в) завдяки міцній кристалічній ґратці та невисокій хімічній активності силіцій(IV) оксид виявляє стійкість до розчинів лугів, незважаючи на те, що належить до кислотних оксидів. Але при сплавленні за високих температур SiO2 реагує з лугами:

Приклад 4 Який об’єм 4,5 % розчину сульфатної кислоти ( г/мл) необхідний для взаємодії з 50 г технічного натрій карбонату, який містить 16% домішок, що не реагують з кислотами.

Розв’язання. Масова частка натрій карбонату у технічному зразку становить:

.

Тоді маса чистого натрій карбонату в зразку є такою:

Знаходимо кількість речовини натрій карбонату:

Складаємо рівняння хімічної реакції:

.

За рівнянням реакції встановлюємо, що:

Розраховуємо об’єм розчину сульфатної кислоти:

Завдання для самоперевірки

Завдання №1-15 мають чотири варіанти відповіді, з яких тільки одна правильна.

1 Виберіть електронну формулу Силіцію:

А  Б 

В   Г 

2 Виберіть тип гібридизації атомних орбіталей Карбону в алмазі:

А   Б   В   Г 

3 Виберіть хімічний елемент атом якого має найменший радіус:

А  Б   В   Г 

4 Яка кількість  - зв’язків міститься в молекулі :

А чотири; Б три;  В два;  Г жодного?

5 Назвіть формулу сполуки, в якій Карбон має негативне значення ступеня окиснення:

А  Б  В   Г 

6 Який тип кристалічної ґратки притаманний для сполуки SiO2:

А металічний; Б йонний; В атомний; Г молекулярний?

7 Яка властивість алмазу зумовлює його застосування як абразивного матеріалу:

А тугоплавкість; Б електрична провідність;

В теплопровідність; Г висока твердість.

8 Як можна розрахувати енергетичний перехід

А на підставі даних дослідження кристалічних ґраток графіту та алмазу;

Б на підставі даних про теплові ефекти згоряння графіту та алмазу;

В експериментально в калориметрі, шляхом вимірювання теплового ефекту переходу

Г на підставі порівняння густини графіту та алмазу.

9 Реакція відбувається за схемою: . Назвіть сумарне число всіх атомів у формульній одиниці продукту реакції, що містить Силіцій:

А 2;  Б 3;  В 5;  Г 6.

10 Реакція відбувається за схемою: . Назвіть сумарне число усіх атомів у формульній одиниці продукту реакції, що містить Германій:

А 9;  Б 15;  В 17;  Г 10.

11 Реакція відбувається за схемою: . Назвіть сумарне число усіх атомів у формульній одиниці продукту реакції, що містить Карбон:

А 2;  Б 3;  В 5;  Г 6.

12 Складіть рівняння хімічної реакції за наведеною схемою. . Назвіть суму всіх коефіцієнтів у рівнянні хімічної реакції:

А 10;  Б 9;  В 8;  Г 7.

13 Складіть рівняння хімічної реакції за наведеною схемою. . Назвіть суму коефіцієнтів у рівнянні хімічної реакції:

А 2;  Б 4;  В 6;  Г 8.

14 Назвіть формулу речовини, яка може бути використана для розпізнавання карбонатів:

А    Б 

В    Г 

15 Виберіть елемент, сполуки якого застосовують у сонячних батарейках, комп’ютерних чипах:

А   Б   В   Г

Завдання № 16-20 мають на меті встановлення відповідності. До кожного рядка, позначеного цифрою, необхідно добрати відповідь, позначену буквою.

16 Установіть відповідність між електронною формулою елемента та його ступенем окиснення:

Електронна формула

Ступінь окиснення

1 ;

А ;

2 ;

Б ;

3 ;

В ;

4 .

Г .

17 Установіть відповідність між тривіальними назвами та формулами сполук:

Тривіальна назва сполуки

Формула сполуки

1 питна сода;

А ;

2 кварц;

Б ;

3 каситерит;

В ;

4 кальцинована сода.

Г .

18 Установіть відповідність між речовиною та твердженням про неї:

Назва речовини

Твердження про речовину

1 графіт;

А «сухий лід»;

2 карбон(ІІ) оксид;

Б за наявності окисників розчиняється в лугах;

3 вуглекислий газ;

В провідник;

4 германій.

Г відновник.

19 Установіть відповідність між рівнянням реакції, в якому є карбон(ІІ) оксид і характеристикою карбон (ІІ) оксиду у реакції:

Рівняння хімічної реакції

Характеристика карбон (ІІ) оксиду

1 ;

А ліганд;

2 ;

Б відновник;

3 ;

В продукт реакції;

4 .

Г окисник.

20 Установіть відповідність між речовиною та використанням:

Назва речовини

Характер використання речовини

1 алмаз;

А матеріал електродів;

2 діоксид силіцію;

Б абразивний матеріал;

3 германій;

В кварцове волокно;

4 графіт.

Г напівпровідниковий матеріал.

Завдання № 21-25 мають на меті розташування відповідей у певному порядку згідно із запропонованим завданням.

21 Розташуйте елементи у послідовності зростання неметалічних властивостей:

А   Б   В   Г

22 Розташуйте оксиди у послідовності зростання кислотних властивостей:

А  Б  В  Г

23 Розташуйте елементи у послідовності збільшення атомного радіуса:

А   Б   В   Г

24 Розташуйте елементи у послідовності зростання поширеності у земній корі:

А   Б   В   Г 

25 Розташуйте речовини у послідовності зростання твердості кристалічної ґратки:

А карборунд;  Б кварц; В алмаз; Г графіт.

1.9 Основи знань про органічні сполуки і    полімерні матеріали

Значення розділу. Серед матеріалів, що набули широкого використання у різних галузях виробництва, значна роль належить полімерним. Властивості таких матеріалів дають змогу, по-перше, застосовувати їх для заміни природної сировини (металів, деревини, шкіри тощо); по-друге, використовувати їх у таких галузях, де є неможливим застосування природних матеріалів. Основними компонентами значної частини полімерних матеріалів є синтетичні або штучні органічні полімери. Для розуміння властивостей органічних полімерів доцільно спочатку розглянути закономірності залежності властивостей органічних сполук  від характеру карбон-карбонового зв’язку та від наявної функціональної групи у молекулі. Саме тому вивчення цього розділу розпочинається з особливостей найважливіших класів органічних сполук, які лежать в основі полімерних матеріалів і певною мірою визначають їх властивості. Відзначимо також, що значущість знань про органічні сполуки зумовлена тим, що вони є сировиною для виготовлення паливно-мастильних матеріалів, охолоджуючих та гідравлічних рідин.

Цілі вивчення розділу:

- узагальнення і систематизація знань щодо теорії будови, класифікації, номенклатури і типових властивостей основних класів органічних сполук;

- поглиблення знань про просторову будову органічних сполук і природу хімічного зв’язку в них, генетичний зв’язок між окремими класами органічних сполук;

- узагальнення, систематизація, поглиблення і розвиток знань про закономірності змінювання властивостей органічних речовин у гомологічному ряді, а також про залежність властивостей, притаманних органічним сполукам певного класу, від характеристичної групи;

- формування знань про способи добування, властивості та застосування органічних полімерів.

Результати вивчення розділу

Необхідно знати:

1 Основні положення теорії будови органічних сполук.

2 Види ізомерії.

3 Класифікацію органічних сполук за будовою карбонового ланцюга і наявною функціональною групою.

4 Гомологи, гомологічний ряд.

5 Характеристику алканів, алкенів, алкінів, аренів (визначення і загальна формула класу, формули типових представників, будова, властивості, розпізнавання, застосування).

6 Загальну характеристику похідних вуглеводнів (галогенопохідні, спирти, феноли, альдегіди, кетони, карбонові кислоти, аміни (визначення, формули типових представників, функціональна група).

7 Основні поняття хімії високомолекулярних сполук: «полімер», «мономер», «ступінь полімеризації», «структурна ланка», «молекулярна маса полімеру».

8 Класифікацію полімерів.

9 Способи добування полімерів: реакції полімеризації та поліконденсації.

10 Будову та структуру макромолекул полімерів, кристалічний та аморфний стан полімерів.

11 Властивості полімерів (хімічні, механічні, електричні)та їх застосування.

12 Характеристику окремих представників та груп полімерів

Необхідно вміти:

1 Встановлювати належність органічної сполуки до певного класу за будовою карбонового ланцюга та наявною функціональною групою.

2 Складати молекулярні та структурні формули типових представників різних класів органічних сполук і називати їх.

3 За молекулярною формулою сполуки складати формули ізомерів, визначати види ізомерії.

4 Прогнозувати типові властивості сполуки залежно від будови карбонового ланцюга та наявної функціональної групи.

5 Пояснювати закономірності змінювання властивостей органічних сполук у гомологічному ряді.

6 Складати рівняння хімічних реакцій, які ілюструють хімічні властивості і способи добування типових представників класів органічних сполук.

7 Пояснювати застосування органічних сполук, спираючись на їх властивості.

8 Пояснювати поняття: «полімер», «мономер», «ступінь полімеризації», «структурна ланка», «молекулярна маса полімеру».

9 Наводити приклади добування полімерів за допомогою реакцій полімеризації та поліконденсації і пояснювати їх.

10 Характеризувати кристалічний та аморфний (склоподібний, в’язкотекучий та високоеластичний) стан полімерів.

11 Характеризувати окремі полімери (поліетилен, поліпропілен, полівінілхлорид, політетрафлуоретилен, поліметилметакрилат) та групи полімерів (поліаміди, поліуретани, поліефіри, синтетичні каучуки, фенолоформальдегідні смоли).

Література для підготовки теоретичного матеріалу

Опрацювати розділ 14 підручника [5] та 6 посібника [3].

План вивчення розділу

1 Теорія хімічної будови.

2 Класифікація і номенклатура органічних сполук.

3 Загальна характеристика класів органічних сполук.

4 Основні поняття хімії високомолекулярних сполук.

5 Класифікація полімерів.

6 Реакції полімеризації і поліконденсації.

7 Характеристика окремих полімерів.

8 Приклади розв’язання типових задач і виконання завдань.

9 Завдання для самоперевірки.

Приклади розв’язання типових задач і виконання

завдань

Приклад 1 Складіть рівняння хімічних реакцій, за допомогою яких можна отримати з ацетилену: а) бутадієновий каучук; б) полівінілхлорид?

Розв’язання: а) при каталітичному гідруванні ацетилену утворюється етилен:

гідратація етилену при нагріванні дає етанол:

за реакцією Лебедєва за наявності відповідних каталізаторів при нагріванні етанолу отримують бутадієн:

внаслідок полімеризації бутадієну одержують бутадієновий каучук:

б)               

Приклад 2 Складіть рівняння хімічних реакцій, які є характерними для пропену.

Розв’язання. Пропен є представником алкенів, в його молекулі міститься один подвійний зв’язок . Отже, типовими для цієї речовини є реакції приєднання за місцем розриву -зв’язку, окиснення за місцем розриву  - зв’язку, полімеризації.

Рівняння реакцій приєднання:

- гідрування

- галогенування

- гідрогалогенування відповідно до правила Марковникова

- гідратація теж проходить за правилом Марковникова

Рівняння реакції окиснення:

3CH2=CH2+2KMnO4+4H2O→3CH2-CH-CH3+2MnO2↓+2KOH.

           │        │

          OH    OH

Рівняння реакції полімеризації: 

     

     СН3.

Також для пропену характерним є горіння і алільне заміщення:

- горіння 

- алільне заміщення

Приклад 3 Визначити середній ступінь полімеризації у зразку бутадієнового каучуку, якщо його середня молярна маса становить 100000 г/моль. Склаcти схему реакції полімеризації і вказати у ній мономер та структурну ланку полімеру.

Розв’язання. Складаємо схему реакції полімеризації:

мономер – 1,2 - бутадієн                структурна ланка.

Кожна структурна ланка має формулу  і молярну масу 54 г/моль. Розраховуємо ступінь полімеризації (n) бутадієнового каучуку:

Приклад 4 Розрахуйте масу бутадієнового каучуку, яку можна отримати з 200 кг 96 % етанолу, якщо вихід реакції Лебедєва становить 60 %, а реакції полімеризації – 80%?

Розв’язання. Складаємо рівняння хімічних реакцій:

- рівняння реакції Лебедєва (1):

- схема реакції полімеризації бутадієну (2):

Розраховуємо кількість етанолу:

моль.

За співвідношенням речовин у рівнянні реакції (1) визначаємо кількість мономеру :

За співвідношенням речовин у рівняння реакції (2) визначаємо, що кількість структурних ланок бутадієнового каучуку дорівнює кількості мономеру і становить 2087 моль. Отже, теоретично повинно утворитися 2087 моль структурних ланок бутадієнового каучуку. Враховуючи вихід продуктів реакцій обох реакцій () та (), розраховуємо кількість структурних ланок бутадієнового каучуку (БК), що може утворитися практично:

З урахуванням молярної маси структурної ланки полімеру обчислимо практичну масу каучуку:

Завдання для самоперевірки

Завдання № 1-24 мають чотири варіанти відповіді, з яких тільки одна правильна.

1 Виберіть правильне твердження щодо гомологів:

А мають однакові значення відносної молекулярної маси;

Б містять однакову кількість груп ;

В мають подібну будову молекул і подібні хімічні властивості;

Г мають однаковий склад, але відрізняються за будовою і властивостями.

2 Виберіть правильне твердження щодо ізомерів:

А мають різні значення відносної молекулярної маси;

Б мають однаковий склад, проте різні властивості;

В мають подібну будову молекул, відрізняються за складом на одну або декілька груп ;

Г містять у своєму складі структурну ланку, яка багаторазово повторюється.

3 Виберіть загальну формулу алкінів:

А  Б  В  Г 

4 Визначте кількість  - зв’язків в молекулі пропіну:

А 1;  Б 2;  В 3;  Г 4.

5 Назвіть сполуку за номенклатурою IUPAC:

       

           

 

                    

                      

                    

А 4-ізопропіл-2-метил-6-октен;

Б 5-ізопропіл-7-метил-2-октен;

В 2-метил-4-ізопропіл-6-октен;

Г 5-ізобутил-7-метил-2-гептен.

6 Визначте кількість  - зв’язків, яку утворює атом Карбону в -гібридному стані:

А 4;  Б 3;  В 2;  Г 1.

7 Виберіть рядок, у якому перелічені тільки ізомери:

А 2,3-диметилбутан, 2-метилпентан, 3-метилгексан;

Б 2,2,3,3-тетраметилбутан, 2,2-диетилпентан, 2,3,4-три-метилгексан;

В 2-метилгексан, 3-метилгептан, 3-етилгексан;

Г 2,2,3,3-тетраметилбутан, 2,3-диметилгексан, 3,4-ди-метилгексан.

8 Складіть рівняння хімічної реакції горіння за наведеною схемою: . Визначте суму коефіцієнтів у рівнянні хімічної реакції:

А19;  Б 20;  В 21;  Г 22.

9 Виберіть реакцію, яка не є реакцією заміщення:

А 

Б 

В 

Г 

10 Виберіть реакцію електрофільного заміщення:

А 

Б 

В 

Г 

11 Реакція відбувається за схемою:

. Виберіть формулу основного продукту реакції:

А  Б  

В  Г

12 Виберіть реагент, який дає якісну реакцію на подвійний зв’язок в алкенах:

А  Б  В  Г 

13 Реакція відбувається за схемою:

 .

Виберіть назву основного продукту реакції:

А 2-бромо-2,2-диметилбутан;

Б 2,2-дибромо-3,3-диметилбутан;

В 1-бромо-3,3-диметилбутан;

Г 2-бромо-3,3-диметилбутан;

14 Назвіть основний продукт взаємодії при нагріванні       2-бромобутану з калій гідроксидом, розчиненим в етиловому спирті:

А 1-бутен; Б 2-бутанол; В 2-бутен; Г 1-бутанол;

15 Назвіть основний продукт перетворень (речовину А), що відбуваються за схемою:

А 2-нітробутан ; Б 2,2,3,3-тетраметил-1-нітробутан;

В 1-нітробутан; Г 2,3-диметилбутан.

16 Назвіть суфікс, яким за номенклатурою IUPAC позначається наявність альдегідної групи:

А –ан;  Б -ен;  В –ол;  Г –аль.

17 Визначте клас сполук, до складу яких входить карбоксильна група:

А естери;   Б альдегіди;   В карбонові кислоти;   Г спирти.

18 Виберіть формулу структурної ланки бутадієнового каучуку:

А   Б 

В   Г 

19 Назвіть сполуки, які входять до складу нафти:

А алкани, алкіни;          Б арени, алкіни, алкадієни;

В алкани, циклоалкани, арени;   Г алкани, алкени, алкіни.

20 Назвіть сполуку, яка здатна вступати в реакцію полімеризації:

А стирен; Б етан; В толуен; Г бензен.

21 Визначте тип реакції, за допомогою якої добувають бутадієнстиреновий каучук:

А піроліз;   Б поліконденсація;

В полімеризація;  Г співполімеризація.

22 Яка з наведених ВМС належить до термопластичних:

А епоксидна смола;  Б фенолоформальдегідна смола;

В поліетилен;  Г ебоніт?

23 Виберіть правильне твердження щодо молекули мономеру для реакції поліконденсації:

А містить кратний зв’язок;

Б має циклічну будову;

В містить не менше трьох атомів Карбону;

Г містить не менше двох функціональних груп .

24 Визначте назву полімерів, які за стандартних умов характеризуються високоеластичним станом:

А термопласти;  Б реактопласти;

В еластоміри;  Г пластики.

Завдання № 25-29 мають на меті встановлення відповідності. До кожного рядка, позначеного цифрою, необхідно добрати відповідь, позначену буквою.

25 Установіть відповідність між назвою сполуки та її класом:

Назва сполуки

Клас сполуки

1 2-метилбутан;

А алкени;

2 2-метил-2-бутен;

Б альдегіди;

3 2-метилбутанова кислота;

В алкани;

4 2-метилбутаналь.

Г карбонові кислоти.

26 Установіть відповідність між рівнянням (схемою) реакції та її типом:

Рівняння хімічної реакції

Тип хімічної реакції

1 ;

А заміщення;

2 ;

Б горіння;

3 ;

В крекінгу;

4 .

Г окиснення.

27 Установіть відповідність між назвами вуглеводнів та кількістю - і - зв’язків, що містяться в їх молекулах:

Назва речовини

Твердження про речовину

1 бутен;

А два -зв’язки та три-зв’язки;

2 пропадієн; 

Б один -зв’язок та одинадцять
-зв’язків;

3 етин;

В один -зв’язок та п’ять -зв’язків;

4 етен.

Г два -зв’язки та шість -зв’язків.

28 Установіть відповідність між станом полімерів та температурним інтервалом, в якому знаходиться полімер:

Стан полімеру

Температурний інтервал

1 склоподібний;

А температура вища, ніж температура текучості, та нижча, ніж температура розкладу;

2 деструкції;

Б температура нижча, ніж температура склування;

3 високоеластичний;

В температура вища, ніж температура склування, та нижча, ніж температура текучості;

4 в’язкотeкучий.

Г температура вища, ніж температура розкладу.

29 Установіть відповідність між назвою групи полімерних матеріалів та твердженням щодо них:

Назва полімерного     матеріалу

Твердження щодо полімерного матеріалу

1 полімерні плівки;

А до них відносять поліаміди, поліакрилонітрили;

2 волокна;

Б використовують як конструкційні матеріали;

3 пластмаси;

В використовують в якості електроізоляційного та пакувального матеріалу;

4 композити на основі полімерів.

Г містять полімер, який під час формування виробу перебуває у в’язкотекучому стані, а під час експлуатації – у склоподібному.

Завдання № 30-34 мають на меті розташування відповідей у певному порядку згідно із запропонованим завданням.

30 Розташуйте сполуки в порядку зростання температури кипіння:

А етанол; Б етан; В етен; Г пропан.

31 Установіть послідовність типів реакцій для здійснення такого перетворення:

алкан → алкен → галогенопохідна алкану → алкен → спирт:

А гідрогалогенування; Б гідратація;

В дегідрування;  Г дегідрогалогенування.

32 Установіть послідовність речовин відповідно до гібридизації атомів Карбону в їхніх молекулах

→  → →  і :

А пропін; Б етан; В етин; Г етен.

33 Розташуйте полімери в порядку зростання молекулярної маси структурної ланки:

А поліпропілен;  Б політетрафлуоретилен;

В полівінілхлорид;  Г полістирен.

34 Розташуйте полімери за зміною стану при підвищенні температури:

А деструкції;   Б в’язкотекучий;

В високоеластичний; Г склоподібний.

РОЗДІЛ 2                                                               ПІДГОТОВКА ДО ПРАКТИЧНИХ ЗАНЯТЬ

2.1 Практичне заняття 1                                     Основні закони хімії

Мета – сформувати вміння проводити типові розрахунки з використанням основних законів хімії.

Підготовка до заняття

Що необхідно зробити

Що необхідно знати і вміти

1

2

- повторити (вивчити) характеристику понять (хімічний елемент, атом, молекула, йон, речовина, проста речовина, бертоліди, дальтоніди, складна речовина, алотропія, хімічна реакція )

- знати визначення основних понять, наводити їх приклади, встановлювати зв’язки між цими поняттями, складати формули речовин, розставляти коефіцієнти у рівняннях хімічних реакцій

- повторити фізико-хімічні величини (відносну атомну масу, відносну молекулярну масу, масу, густину, відносну густину, молярну масу, молярний об’єм, об’єм, кількість речовини, еквівалент, молярну масу еквівалента, кількість еквівалентів)

- знати визначення, умовне позначення, одиниці вимірювання основних фізико-хімічних величин, знати розрахункові формули, вміти узгоджувати одиниці вимірювання різних фізико-хімічних величин

1

2

- повторити (вивчити) характеристику законів: збереження маси, Авогадро, сталості складу, об’ємних співвідношень; рівняння Менделєєва-Клапейрона та об’єднаного газового закону; вивчити закон еквівалентів

- знати формулювання законів і пояснювати їх значення, знати правила визначення еквівалента та еквівалентної маси речовин, записувати вираз закону еквівалентів для конкретних реакцій

- повторити (вивчити) алгоритми розв’язування типових розрахункових задач, розглянути приклади їх розв’язання;

- обдумати відповіді на запропоновані до заняття запитання;

- розв’язати домашні задачі ( 1-5 в переліку задач), переглянути умови задач (6-15), які будуть розглядатися під час практичного заняття

- вміти розв’язувати типові задачі

Запитання до практичного заняття

1 Порівняйте поняття: а) маса атома і відносна атомна маса; б) проста і складна речовина; в) бертоліди і дальтоніди.

2 Чому під час розрахунків за рівнянням хімічної реакції немає необхідності враховувати змінення енергії? Під час розрахунків за якими реакціями змінення енергії необхідно враховувати?

3 Якою інформацією про речовину необхідно володіти, щоб розрахувати її молярну масу? Наведіть не менше чотирьох варіантів відповідей.

4 Як можна розрахувати еквівалент і молярну масу еквіваленту: а) хімічного елемента у сполуці; б) оксиду, в) кислоти, г) основи, д) солі?

5 Які розрахунки можна провести за законом еквівалентів без використання запису рівняння хімічної реакції?

6 За яких умов можна для розрахунку за рівнянням хімічної реакції використовувати закон об’ємних співвідношень газів?

7 Як за рівнянням Менделєєва-Клапейрона розрахувати: а) масу; б) молярну масу; в) об’єм; г) густину газоподібної сполуки?

Задачі

1 Розрахуйте двома способами абсолютну масу молекули вуглекислого газу.

2 Розрахуйте, який об`єм за н. у. займатиме сірководень масою 128 г. Розрахуйте відносну густину сірководню за: а) воднем; б) повітрям.

3 Розрахуйте, яка кількість молекул рідкого бензену, а також число атомів Карбону містяться у порції речовини об`ємом 45,4 мл ().

4 Який об’єм за нормальних умов займатиме газ, об’єм якого при температурі 400С та тиску 80 кПа становить10 л?

5 Розрахуйте відносну молекулярну масу газу, якщо його зразок масою 0,085 г при температурі 250С та тиску 101,325 кПа займає об’єм 122 мл.

6 Маса газу об’ємом 2 л дорівнює 4,43 г. Газ перебуває при температурі 910С та тиску 166,2 кПа. Розрахуйте густину газу за нормальних умов та відносну густину газу за киснем.

7 Станум утворює два оксиди, масова частка елемента в яких становить відповідно 78,8 % та 88,1 %. Розрахуйте молярні маси еквівалентів Стануму в цих оксидах та складіть їх формули.

8 Масова частка металу в хлориді становить             20,22 %. Розрахуйте молярну масу еквівалента металу і визначте метал.

9 Метал масою 6 г  при взаємодії з кислотою витіснив водень масою 0,5 г. Розрахуйте молярну масу еквівалента металу та визначте, який метал було взято.

10 З оксиду металу масою 3 г можна добути нітрат цього металу масою 7,05 г. Розрахуйте молярну масу еквівалента металу та визначте метал.

11 Розрахуйте, який об’єм кисню необхідний для повного спалювання: а) 30 л сірководню; б) 15 л пропану ();  в) 6,2 г фосфору.

12 Яку масу цинку необхідно взяти для реакції з надлишком хлоридної кислоти, щоб утвореного в результаті реакції водню вистачило б для повного відновлення міді з 4 г купрум(ІІ) оксиду. Врахуйте, що для здійснення другої реакції необхідний двократний надлишок водню.

13 Розрахуйте масу заліза, яке може прореагувати з такою самою кількістю хлору, що й 2,4 г магнію.

14 При пропусканні вуглекислого газу через розчин барій гідроксиду утворився осад масою 9,85 г. Розрахуйте масу кальцій карбонату, щоб отриманого під час його розкладу вуглекислого газу вистачило б для утворення осаду. Врахуйте, що вихід реакції розкладу кальцій карбонату становить 90 %, а вихід реакції взаємодії вуглекислого газу з барій гідроксидом – 95 %.

15 Розрахуйте, яка маса ферум(ІІІ) хлориду теоретично може утворитися при взаємодії заліза масою 2,8 г з 1,792 л хлору (н. у.).

2.2 Практичне заняття 2                                     Будова електронних оболонок атома

Мета – сформувати системні знання про електронну будову атома.

Підготовка до заняття

Що необхідно зробити

Що необхідно знати і вміти

1

2

- вивчити характеристику квантових чисел (головного, орбітального, магнітного, спінового)

- знати визначення, умовне позначення квантових чисел;

- пояснювати їх фізичний зміст;

- описувати стан електрону в атомі за допомогою квантових чисел і навпаки

- повторити (вивчити) принцип мінімуму енергії,

- вивчити правила Клечковського, принцип Паулі, правило Гунда;

- ознайомитися з енергетичною шкалою послідовності розміщення електронів на орбіталях;

- знати напам’ять енергетичну шкалу послідовності розміщення електронів на орбіталях до 5s-підрівня, вміти складати її з використанням правила  Клечковського, складати електронні формули і електронно-графічні схеми атомів;

- вивчити поняття «провалу» електронів

- пояснювати причини «провалу» електронів на прикладі атомів хімічних елементів Хрому та Купруму

1

2

- вивчити, як визначати за електронною будовою металічний або неметалічний характер хімічного елемента, належність елемента до певної електронної родини (s, p, d, f)

- визначати металічний або неметалічний характер елемента за його електронною будовою, встановлювати належність елементу до електронної родини, прогнозувати валентні можливості хімічного елемента, встановлювати елементи –електронні аналоги

- ознайомитися з алгоритмами і прикладами виконання типових завдань;

- обдумати відповіді на запропоновані до заняття запитання;

- виконати домашні завдання (1-5 у переліку завдань), переглянути умови завдань (6-15), які будуть розглядатися під час практичного заняття

- виконувати типові завдання

Запитання до практичного заняття

1 Яку інформацію про стан електрона в атомі можна отримати за значенням певного квантового числа: а) головного n; б) орбітального l; в) магнітного m; г) спінового s?

2 Значення якого квантового числа необхідно знати, щоб визначити розміщення електрона: а) на енергетичному рівні; б) на енергетичному підрівні?

3 Як, використовуючи правило Клечковського, можна скласти енергетичну шкалу, яка відображає послідовність розміщення електронів в атомі?

4 Як можна визначити максимально можливе число електронів: а) на енергетичному рівні; б) на енергетичному підрівні; в) на орбіталі?

5 Які випадки «провалу» електронів на прикладі елементів IV періоду вам відомі? Як пояснюються ці випадки?

6 Як визначити належність елемента до певної електронної родини?

7 Як за електронною будовою атома хімічного елемента можна визначити, чи є елемент металом або неметалом?

8 Як за електронною будовою атома хімічного елемента можна спрогнозувати його валентні можливості?

9 Яких правил необхідно дотримуватися, щоб скласти електронну формулу та електронно-графічну схему атома хімічного елемента?

Завдання

1 За наведеними електронно-графічними схемами визначте належність елементів до певної електронної родини та зазначте які з них є неметалічними елементами: а); б) ; в) ; г) .

2 За наведеними електронно-графічними схемами визначте хімічні елементи і зазначте, які з них є електронними аналогами : а) ; б) ; в) ;              г) .

3 Складіть електронні формули елементів із порядковими номерами: 15, 24, 32, 94.

4 Складіть повну електронну формулу і електронно-графічну схему двох зовнішніх енергетичних рівнів атомів хімічних елементів з порядковими номерами: а) 7 та 15; б) 9 та 17. Спрогнозуйте валентні можливості цих елементів.

5 Наведіть можливі формули частинок: а) атома; б) катіона з зарядом ; в) аніона з зарядом ; г) катіона з зарядом , які мають таку електронну конфігурацію зовнішнього енергетичного рівня: .

6 Наведіть послідовність заповнення підрівнів, для яких сума (n+l) становить 2, 3, 4, 5.

7 Складіть електронні формули атомів елементів IV періоду – Калію, Скандію, Мангану, Цинку, Арсену та Криптону. До якої електронної родини належить кожний елемент?

8 Скільки вільних d-орбіталей є в атомах Титану та Ванадію? Складіть для них електронно-графічні схеми d-підрівнів.

9 Назвіть елементи IV періоду, атоми яких містять найбільше число непарних d-електронів. Напишіть електронно-графічну формулу d-підрівня.

10 Скільки вільних f-орбіталей міститься в атомах лантаноїдів від Церію до Самарію включно?

11 Складіть електронно-графічні схеми зовнішнього енергетичного рівня  таких частинок: а) ; б) ; в) ; г) ; д) .

12 Складіть електронно-графічні схеми двох зовнішніх енергетичних рівнів таких частинок: а) ; б) . Яка з наведених частинок є більш стійкою?

13 Які частинки, утворені з атомів Калію та Кальцію, мають однакову електронну конфігурацію зовнішнього енергетичного рівня? Наведіть електронно-графічну схему для цих частинок.

14 Знайдіть помилки, які зроблені у схемах розміщення електронів на зовнішніх рівнях атомів у незбудженому стані:

а) Бору

;

б) Нітрогену

;

в) Оксигену

.

15 Виберіть електронні формули, які належать атомам одного хімічного елемента в нормальному та збудженому стані та атомам різних хімічних елементів:                а)  та ; б)  та .

2.3 Практичне заняття 3                                 Періодичний закон і електронна природа      атомів

Мета – сформувати сучасні уявлення щодо Періодичного закону Д. І. Менделєєва та структури періодичної системи хімічних елементів.

Підготовка до заняття

Що необхідно зробити

Що необхідно знати і вміти

1

2

- вивчити періодичний закон

Д. І. Менделєєва, формулювання закону Мозлі;

- вивчити визначення понять: група, підгрупа, період;

- розглянути структуру короткої та довгої форм періодичної системи

- визначати період, групу

та підгрупу, в яких розміщений хімічний елемент, пояснювати розміщення у ПС s-, p-, d- та f- елементів, розрізняти ізотопи і за формулою ізотопу встановлювати число протонів, нейтронів, електронів в атомі

1

2

- вивчити визначення понять: атомний радіус, енергія йонізації, спорідненість до електрона, електронегативність;

- вивчити закономірності змінювання зазначених характеристик у періодах та підгрупах

- пояснювати, як змінюються: атомний радіус, енергія йонізації, спорідненість до електрона, електоронегативність, металічні/неметалічні властивості в періоді та головних і побічних підгрупах із зростанням заряду ядра

- вивчити закономірності змінювання властивостей вищих оксидів та відповідних гідроксидів, утворених хімічними елементами, в межах періоду підгрупи

- складати формули типових сполук хімічного елемента, визначати хімічний характер (кислотний, основний, амфотерний) оксидів та відповідних гідроксидів;

- пояснювати закономірності у змінюванні кислотно-основних властивостей оксидів та відповідних гідроксидів хімічних елементів у періоді та підгрупі

- ознайомитися з алгоритмами і прикладами виконання типових завдань;

- обдумати відповіді на запропоновані до заняття запитання;

- виконати домашні завдання (1-5 у переліку завдань), переглянути завдання        (6-14), які будуть розглядатися під час практичного заняття

- виконувати типові завдання

Запитання до практичного заняття

1 Чому у запропоноване Д. І. Менделєєвим формулювання періодичного закону з часом було внесено зміни?

2 Як можна пояснити випадки розміщення деяких хімічних елементів у ПС з порушенням закономірності щодо зростання їх атомної маси (Калій / Аргон, Кобальт / Нікель, Телур / Йод)?

3 Де у ПС розміщені s-, p-, d- та f-елементи?

4 Які періоди називаються короткими, а які - довгими?

5 Які елементи утворюють головні підгрупи, а які – побічні?

6 В яких групах ПС знаходяться елементи, що утворюють леткі сполуки з Гідрогеном?

7 Яких елементів у ПС більше: металів чи неметалів?

8 Як змінюються металічні властивості елементів у головних підгрупах і періодах?

9 Чому у d- та f- елементів значення атомних радіусів мають близькі значення?

Завдання

1 Визначте період, групу та підгрупу, в яких знаходяться хімічні елементи з порядковими номерами 14, 24, 52, 63, 76.

2 Визначте порядковий номер хімічного елемента, який знаходиться: а) у IV періоді, 4 ряді, ІІІ групі; б) у VІ періоді, 8 ряді, V групі; в) у V періоді, 6 ряді, ІІ групі.

3 Визначте хімічні елементи, йонам (або атомам у певних ступенях окиснення) яких відповідають електронні формули:

а) R(+4): ; б) R(+4): ;

в) R(-4): ; г) R(-4): ;

д) R(+3): ; е) R(+2): .

4 У якого елемента: а) Калію чи Кальцію; б) Кальцію чи Цинку більш виражені металічні властивості? Відповідь поясніть.

5 Користуючись ПС, складіть формули вищих оксидів елементів Мангану, Ванадію, Германію. Назвіть хімічний характер оксидів. 

6 Назвіть елемент за такими даними: а) елемент четвертого періоду, має формулу вищого оксиду R2O7, утворює з Гідрогеном летку сполуку, формула вищого оксиду ; б) елемент п’ятого періоду, має формулу вищого оксиду RO2, з Гідрогеном леткої сполуки не утворює; в) елемент четвертого періоду, має формулу вищого оксиду , з Гідрогеном утворює солеподібну сполуку .

7 Назвіть елементи, які мають по одному електрону на таких підрівнях: а) ; б) ; в) . Складіть електронні формули атомів цих елементів і зазначте їх розміщення у ПС. 

8 Скільки вільних d-орбіталей є в атомах Титану та Ванадію? Складіть електронно-графічні схеми їх d-підрівнів.

9 Чому елементи Сульфур і Хром знаходяться в одній групі? Визначте: а) хімічний характер простих речовин, утворених цими елементами; б) хімічний характер вищих оксидів та відповідних гідроксидів, утворених цими елементами 

10 Назвіть найтиповіший неметалічний та металічний елементи. Відповідь поясніть.

11 Чому властивості хімічних елементів змінюються періодично, хоча заряд атомів зростає лінійно? 

12 Як змінюються кислотні властивості в ряді: ? Відповідь поясніть.

13 Як змінюються основні властивості в ряді: ? Відповідь поясніть.

14 У якого з елементів значення енергії йонізації є більшим: а) Літію чи Берилію; б) Берилію чи Бору; в) Нітрогену чи Оксигену? Відповідь поясніть.

2.4 Практичне заняття 4                                     Ковалентний зв’язок. Метод валентних зв’язків (МВЗ)

Мета – сформувати сучасні уявлення про ковалентний зв’язок.

Підготовка до заняття

Що необхідно зробити

Що необхідно знати і вміти

1

2

- вивчити визначення ковалентного зв`язку, основні положення МВЗ, обмінний та донорно-акцепторний механізми утворення ковалентного зв`язку

- визначати сполуки з ковалентним зв`язком, складати їх електронні та структурні формули, пояснювати на конкретних прикладах обмінний та донорно-акцепторний механізми  утворення ковалентного звязку

- пояснювати реакційну здатність сполуки, використовуючи значення таких характеристик, як енергія, довжина, кратність звязку

1

2

- вивчити характеристики ковалентного звязку: енергію, довжину, кратність, полярність, напрямленість у просторі, валентний кут, поляризованість

- визначати кратність зв’язку, полярність, напрямленість у просторі (σ- та π-зв’язки), визначати та пояснювати характер зміни енергії, довжини, кратності зв’язку в аналогічних сполук

- вивчити основні положення концепції гібридизації атомних орбіталей

- визначати тип гібридизації центрального атома, кількість незв’язувальних електронних пар і на цій підставі прогнозувати просторову будову молекул

- вивчити основні положення ММО

- з позиції ММО пояснювати: утворення ковалентного зв’язку на прикладі гомоядерних сполук (Х2), визначати кратність зв’язку і можливість існування сполуки або молекулярного йона

- ознайомитися з алгоритмами і прикладами виконання типових завдань;

- обдумати відповіді на запропоновані до заняття запитання;

- виконати домашні завдання (1-6 у переліку завдань), переглянути завдання        (7-16), які будуть розглядатися під час практичного заняття

- виконувати типові завдання

Запитання до практичного заняття

1 Який зв’язок називається ковалентним?

2 Що спільного і відмінного в обмінному та донорно-акцепторному механізмах утворення ковалентного зв`язку?

3 Яка залежність існує між: а) кратністю та енергією зв’язку; б) довжиною та енергією зв`язку; в) довжиною та кратністю?

4 Сформулюйте основні положення концепції гібридизації.

5 Схарактеризуйте , , , - види гібридизації за таким планом: а) кількість і вид вихідних орбіталей; б) кількість і вид утворених гібридних орбіталей; в) розміщення гібридних орбіталей у просторі; г) просторова форма молекули за умови відсутності незв’язувальних електронних пар.

6 Як визначається кратність звязку за МВЗ?

7 За яких умов за наявності полярних звязків молекула є неполярною?

8 Сформулюйте основні положення методу молекулярних орбіталей.

Завдання

1 Назвіть серед наведеного переліку формул , , , , , ,  сполуки: а) з ковалентним неполярним зв`язком; б) з ковалентним полярним зв`язком.

2 Складіть електронні та структурні формули таких сполук: , , , , , , . На структурних формулах зазначте σ-та π-зв’язки.

3 Визначте послідовність зростання електричного моменту диполя зв’язків: , , , , , .

4 Яку просторову форму мають такі молекули: , , , , , , , , ?

5 Складіть електронну формулу та електронну схему за ММО для молекули , визначте кратність зв’язку, поясніть наявність у молекули парамагнітних властивостей.

6 Складіть електронні формули та електронні схеми за ММО для таких частинок: а); б) ; в) ; г) ; д) . Які з наведених частинок можуть існувати?

8 Для молекули дибромоетану існує дві ізомерні структури: цис - дибромоетан та транс - дибромоетан. Яка із зазначених структур є полярною?

9 Спрогнозуйте просторову форму таких молекул: , , , , . Які з цих молекул є полярними?

10 Поясніть значення дипольних моментів для таких молекул: а) ; б) ; в) ; г) ; д) .

11 Як змінюється міцність зв’язку в ряді: ? Відповідь поясніть.

12 Опишіть з позиції МВЗ електронну будову молекули  та йона .

13 Порівняйте способи утворення ковалентних зв’язків в молекулах ,  та йоні . Чи можуть існувати йони  та ? Відповідь поясніть.

14 Як змінюється полярність зв’язку в ряді: ? Відповідь поясніть.

15 Скільки σ- та π-зв’язків міститься в таких молекулах: а) ; б) ; в) ?

16 Визначить порядок зв’язку та магнітні характеристики таких частинок: , , , , , , .

2.5 Практичне заняття 5                                     Йонний та металічний зв’язки.                         Вандерваальсові взаємодії, водневий зв’язок. Типи кристалічних ґраток

Мета – сформувати сучасні уявлення про йонний та металічний зв’язки, вандерваальсові взаємодії та водневий зв’язок.

Підготовка до заняття

Що необхідно зробити

Що необхідно знати і вміти

1

2

- вивчити визначення і характерні ознаки йонного та металічного зв’язків

- визначати сполуки з йонним та металічним зв’язками, пояснювати їх властивості

- розглянути: вандерваальсові взаємодії (орієнтаційні, індукційні, дисперсійні), водневий зв`язок

- пояснювати на конкретних прикладах види вандерваальсових взаємодій, водневого зв’язку та їх вплив на фізичні властивості речовин

- розглянути аморфний та кристалічний стан твердої речовини, поняття: «координаційне число», «енергія кристалічної ґратки»

- характеризувати аморфний та кристалічний стан твердої речовини, пояснювати поняття: «координаційне число» та «енергія кристалічної ґратки», знати кубічну та гексагональну кристалічні структури;

- визначати тип кристалічної ґратки за структурними частинками

1

2

- вивчити особливості атомної, йонної, молекулярної, металічної кристалічних ґраток

- характеризувати залежність фізичних властивостей речовин (температури плавлення та кипіння, теплопровідність, електропро-відність, розчинність у воді і неполярних розчинниках) від типу кристалічної ґратки

- ознайомитися з положеннями зонної теорії кристалів, розглянути особливості будови реальних кристалів

- пояснювати з позиції зонної теорії будови кристалів існування провідників, напівпровідників, діелектриків

- ознайомитися з алгоритмами і прикладами виконання типових завдань;

- обдумати відповіді на запропоновані до заняття запитання;

- виконати домашні завдання (1-5 в переліку завдань), переглянути завдання (6-12), які будуть розглядатися під час практичного заняття

- виконувати типові завдання

Запитання до практичного заняття

1 Наведіть визначення водневого зв’язку. Які види водневого зв’язку вам відомі? Наведіть приклади.

2 Які види вандерваальсових взаємодій ви знаєте? Охарактеризуйте кожен із них. Який вид вандерваальсових взаємодій характеризується найбільшим значенням енергії?

3 Які основні типи кристалічних ґраток ви знаєте? Наведіть приклади сполук з відповідними кристалічними ґратками.

4 Як впливає тип кристалічної ґратки на фізичні властивості речовин? Наведіть приклади.

5 Чим кристалічні речовини відрізняються від аморфних?

6 З позиції зонної теорії кристалів поясніть електропровідність металів.

7 Яка роль водневих зв’язків у формуванні структури льоду? Які дані свідчать про те, що в рідкій воді є асоціати молекул із водневими звязками?

Завдання

1 Визначте, які види вандерваальсових сил існують в рідких . Відповідь поясніть.

2 Поясніть закономірності змінювання температур кипіння в ряді: , , .

3 Які види міжмолекулярних сил діють в таких речовинах: а) ; б); в); г)?

4 Схематично зобразіть водневі зв’язки в таких системах: а) рідкий етанол; б) розчин етанолу у воді; в) оцтова кислота; г) рідкий амоніак.

5 Визначте характер хімічного зв’язку в кристалічних структурах твердих речовин: а) ; б) ; в) ; г) ; д) . Відповідь поясніть.

6 Чи може один й той самий елемент утворювати у різних сполуках: а) металічний та йонний зв’язки; б) металічний та ковалентний зв’язки; в) йонний, ковалентний полярний і ковалентний неполярний зв’язки? Наведіть приклади.

7 З використанням зонної теорії кристалів поясніть відмінність між електропровідністю в металах та напівпровідниках.

8 Який тип кристалічної ґратки мають такі сполуки: а) ; б) ; в) ; г) ; д) ; е) ?

9 Поясніть, чому йод гарно розчиняється у етиловому спирті і погано – у воді, а натрій нітрат гарно розчиняється у воді і не розчиняється у етиловому спирті.

10 Поясніть, чому мідь пластична і гарно проводить електричний струм, а цукор непластичний і не проводить електричний струм.

11 Виберіть з наведеного переліку формул речовин , , , , ,  такі, між молекулами яких існує явно виражений водневий зв’язок.

12 Який вид взаємодії між частинками приводить до переходу у конденсований стан таких речовин: , , , , , .

  1.  Практичне заняття 6                                     Електролітична дисоціація

Мета – сформувати сучасні уявлення про розчини електролітів

Підготовка до заняття

Що необхідно зробити

Що необхідно знати і вміти

1

2

- вивчити (повторити) поняття: «електроліт», «неелектроліт», «електролітична дисоціація», «ступінь дисоціації»,

- вивчити основні положення ТЕД

- визначати електроліти і неелектроліти, складати рівняння електролітичної дисоціації солей, кислот, лугів, пояснювати механізм дисоціації

1

2

- розглянути елементи теорії сильних електролітів, поняття: «йонна атмосфера», «активність»,     «коефіцієнт активності»

- визначати сильні і слабкі електроліти, пояснювати поведінку сильних електролітів у розчині, знати їх   формули

- вивчити (повторити) загальні властивості кислот, солей, основ у світлі ТЕД

- складати рівняння реакцій, які характеризують загальні властивості кислот, солей, основ у світлі ТЕД у молекулярному та йонному вигляді, складати молекулярні рівняння реакцій за наведеними йонними рівняннями, знати умови перебігу реакцій йонного обміну до кінця

- ознайомитися з визначеннями кислот та основ у світлі теорій  Бренстеда і Льюїса

- пояснювати кислотно-основні властивості сполук у світлі теорій Бренстеда і Льюїса

- ознайомитися з алгоритмами і прикладами виконання типових завдань;

- обдумати відповіді на запропоновані до заняття запитання;

- виконати  домашні завдання (1-5 у переліку завдань), переглянути завдання (6-10), які будуть розглядатися під час практичного заняття

- виконувати типові завдання

Запитання до практичного заняття

1 Сформулюйте основні положення ТЕД.

2 Наведіть визначення кислот, солей, основ у світлі ТЕД.

3 Як можна розрахувати ступінь дисоціації? Які чинники впливають на неї? Як класифікують електроліти за ступенем дисоціації?

4 Якими є умови повного перебігу реакцій йонного обміну?

5 Які загальні властивості характерні для кислот, солей, основ?

6 У чому полягає відмінність у механізмі дисоціації речовин із ковалентним та йонним зв’язком?

7 Як визначають кислоти та основи з позиції теорій Бренстеда-Лоурі та Льюїса?

Завдання

1 Складіть рівняння повної електролітичної дисоціації для сильних електролітів та ступінчастої – для слабких: а) сульфатної кислоти; б) кальцій гідроксиду; в) ортофосфатної кислоти; г) алюміній сульфату; д) карбонатної кислоти.

2 Складіть рівняння хімічних реакцій, які можуть відбутися при зливанні розчинів таких речовин:

а)  і ; б)  і ; в)  і ; г)  і ; д)  і .

3 Складіть молекулярні рівняння хімічних реакцій за наведеними скороченими йонними:

а); б) ;

в); г) .

4 Чи можливе одночасне перебування у розчині таких пар речовини: а)  і ; б)  і ; в)  і ; г)  і ? Відповідь поясніть.

5 Складіть молекулярні та йонні рівняння реакцій взаємодії купрум(ІІ) хлориду з представниками таких класів неорганічних речовин: а) кислот; б) лугів; в) солей.

6 Складіть рівняння електролітичної дисоціації таких електролітів: , , , , , , .

7 Складіть рівняння хімічних реакцій, які відбуваються між такими речовинами: а) і ; б) і ; в)  і ; г)  і .

8 Складіть молекулярні рівняння хімічних реакцій за наведеними скороченими йонними:

а) ;

б) ;

в) ;

г) .

9 Складіть молекулярні та йонні рівняння реакцій взаємодії барій гідроксиду з представниками таких класів неорганічних речовин: а) кислот; б) амфотерних гідроксидів; в) кислотних оксидів; г) солей.

10 Складіть молекулярні та йонні рівняння реакцій взаємодії хлоридної кислоти з представниками таких класів неорганічних речовин, як: а) луги; б) амфотерні гідроксиди; в) метали; г) солі; д) основні оксиди.

  1.  Практичне заняття 7                                  Рівновага в розчинах електролітів

Мета – сформувати сучасні уявлення про йонні рівноваги в розчинах слабких електролітів

Підготовка до заняття

Що необхідно зробити

Що необхідно знати і вміти

1

2

- вивчити закон розведення Оствальда, константу рівноваги електролітичної дисоціації – константу дисоціації, фактори, від яких вона залежить

- проводити розрахунки за законом розведення Оствальда, за табличними значеннями констант дисоціації порівнювати силу електролітів, складати вираз константи дисоціації для конкретних електролітів, пояснювати вплив різних факторів на зміщення рівноваги в розчинах слабких електролітів

- вивчити поняття йонного добутку води, водневого показника (рН) розчину, добутку розчинності важкорозчинних сполук

- вміти розраховувати водневий показник (рН) розчину, складати вираз добутку розчинності важкорозчинних сполук;

- прогнозувати можливість випадіння осаду, користуючись табличними значеннями добутку розчинності

1

2

- вивчити різні випадки гідролізу солей, фактори, що впливають на нього, випадки необоротного гідролізу, кількісні характеристики гідролізу - ступінь і константу

- за формулою солі прогнозувати можливість перебігу реакції її гідролізу і передбачати реакцію середовища в її розчині, складати рівняння реакцій гідролізу в йонному та молекулярному вигляді, пояснювати випадки необоротного гідролізу

- ознайомитися з алгоритмами і прикладами виконання типових завдань;:

- обдумати відповіді на запропоновані до заняття запитання;

- виконати  домашні завдання (1-5 у переліку завдань), переглянути завдання (6-10 у переліку завдань), які будуть розглядатися під час практичного заняття

- виконувати типові завдання

Запитання до практичного заняття

1 Сформулюйте закон розведення Оствальда.

2 Від яких чинників залежить константа дисоціації? Яка характеристика щодо сили електроліту є більш інформативною: ступінь чи константа дисоціації? Відповідь поясніть.

3 Що називається гідролізом солей? Які солі підлягають гідролізу, а які ні? Наведіть приклади.

4 Які фактори впливають на гідроліз?

5 Як можна посилити гідроліз солі, який відбувається за катіоном?

6 Яка реакція середовища встановлюється в розчині солі, що гідролізується за аніоном?

7 Якими є умови випадіння і розчинення осаду важкорозчинного електроліту?

Завдання

1 Визначте, при якій концентрації розчину    (моль/л) ступінь дисоціації  становитиме 20% ()?

2 Розрахуйте ступінь дисоціації фторидної кислоти , якщо масова частка кислоти становить 2%            ( г/см3), а .

3 Розрахуйте добуток розчинності барій карбонату, якщо розчинність солі становить моль/л при 250С.

4 Для таких солей: а) кальцій нітрит; б) хром(ІІІ) нітрат; в) натрій сульфід; г) купрум(ІІ) хлорид складіть рівняння гідролізу за першим ступенем у молекулярному та йонному вигляді і назвіть реакцію середовища.

5 При змішуванні розчинів хром(ІІІ) сульфату та натрій сульфіду утворюється осад хром(ІІІ) гідроксиду. Складіть рівняння цієї хімічної реакції у молекулярному та йонному вигляді.

6 При якій концентрації розчину (моль/л) ступінь дисоціації кислоти становитиме 3%? Константа дисоціації кислоти дорівнює .

7 Розрахуйте концентрацію катіонів Гідрогену (моль/л) у 0,02 М розчині сульфітної кислоти (), дисоціацією кислоти за другим ступенем можна знехтувати.

8 Чи утвориться осад при змішуванні 0,005 М розчину  та 0,003 М розчину  однакових об`ємів? Добуток розчинності  дорівнює .

9 Для таких солей: а) алюміній сульфат; б) цинк хлорид; в) калій карбонат; г) амоній ціанід складіть рівняння гідролізу за першим ступенем у молекулярному та йонному вигляді і назвіть реакцію середовища.

10 При змішуванні розчинів алюміній хлориду та амоній сульфіду утворюється осад алюміній гідроксиду. Складіть рівняння цієї хімічної реакції у молекулярному та йонному вигляді. 

  1.  Практичне заняття 8                                Окисно-відновні реакції

Мета – сформувати сучасні уявлення про окисно-відновні реакції

Підготовка до заняття

Що необхідно зробити

Що необхідно знати і вміти

1

2

- вивчити (повторити) визначення понять: «ступінь окиснення», «процес окиснення», «процес відновлення», «окисник», «відновник»;

- вивчити (повторити) правила визначення ступеня окиснення елементів у сполуках

- визначати ступінь окиснення елементів у формулах речовин та йонів;

- визначати: окисники та відновники, процеси окиснення та відновлення, складати схеми цих процесів

1

2

- вивчити типи окисно-відновних реакцій

- визначати тип окисно-відновної реакції (міжмолекулярні, внутрішньомолекулярні, диспропорціонування)

- ознайомитися з алгоритмами і прикладами виконання типових завдань;

- обдумати відповіді на запропоновані до заняття запитання;

- виконати домашні завдання ( 1-5 у переліку завдань), переглянути завдання (6-12), які будуть розглядатися під час практичного заняття

- виконувати типові завдання

Запитання до практичного заняття

1 Дайте визначення поняття «ступінь окиснення». Сформулюйте основні правила визначення ступеня окиснення елементів у сполуках?

2 Схарактеризуйте процеси окиснення та відновлення. Наведіть приклади цих процесів.

3 Дайте визначення понять «окисник» та «відновник». Наведіть приклади типових окисників та відновників.

4 Як змінюється ступінь окиснення елемента в результаті: а) приєднання електронів; б) віддавання електронів?

5 Які речовини здатні вступати у реакції диспропорціонування?

6 Які речовини здатні підлягати внутрішньомолекулярним окисно-відновним реакціям?

Завдання

1 Визначте ступені окиснення елементів у таких сполуках: , ; , , , , , , , , , .

2 Визначте, які з наведених рівнянь хімічних реакцій є окисно-відновними:

а) ;

б) ;

в) ;

г) .

3 Заповніть пропуски в наведених схемах, назвіть процеси окиснення та відновлення:

а) ;  б) ;

в) ;  г)

4 За наведеними схемами рівнянь хімічних реакцій визначте типи окисно-відновних реакцій:

а) ;

б) ;

в) ;

г) .

5 Які з наведених речовин: , , , , , , ,  можуть виявляти:   а) тільки окисні властивості; б) тільки відновні властивості; в)окисно-відновну двоїстість? Відповідь поясніть.

6 Визначте ступені окиснення елементів у таких сполуках: , , , , , , , , , , , , , , .

7 Заповніть пропуски в наведених схемах, назвіть процеси окиснення та відновлення:

а) ;  б) ;

в) ;  г)

8 За наведеними схемами рівнянь хімічних реакцій визначить типи окисно-відновних реакцій:

а) ;

б) ;

в) ;

г) .

9 Які з наведених речовин: , , ; , , , ;  можуть виявляти: а)тільки окисні властивості; б) тільки відновні властивості; в)окисно-відновну двоїстість? Відповідь поясніть.

10 До якого ступеня окиснення відновлюється Манган у складі калій перманганату: а) у кислому середовищі; б) у нейтральному середовищі; в) у лужному середовищі? Складіть схеми названих процесів, напишіть формули відповідних сполук Мангану.

11 Які максимальні і мінімальні значення ступенів окиснення є характерними для таких елементів: , , , , , , ? Відповідь поясніть.

12 Які з перелічених йонів здатні виявляти відновні властивості: , , , , , , ? Відповідь поясніть.

2.9 Практичне заняття 9                                     Зрівнювання рівнянь окисно-відновних          реакцій

Мета  сформувати вміння зрівнювати рівняння окисно-відновних реакцій методом електронного балансу.

Підготовка до заняття

Що необхідно зробити

Що необхідно знати і вміти

- повторити правила визначення ступеня окиснення елементів у сполуках, типи окисно-відновних реакцій

- визначати окисники та відновники, процеси окиснення та відновлення, складати схеми цих процесів

- повторити (вивчити) правила методу електронного балансу

- розставляти коефіцієнти в рівняннях окисно-відновних реакцій методом електронного балансу

- ознайомитися з алгоритмами і прикладами виконання типових завдань;

- обдумати відповіді на запропоновані до заняття запитання;

- виконати домашні завдання (1 у переліку завдань), переглянути завдання (2-4), які будуть розглядатися під час практичного заняття

- виконувати типові завдання

Запитання до практичного заняття

1 Охарактеризуйте метод електронного балансу.

2 На яких припущеннях ґрунтується метод електронного балансу?

Завдання

1 Розставте коефіцієнти у схемах рівнянь хімічних реакцій методом електронного балансу, визначте тип ОВР:

а) ;

б) ;

в) ;

г) ;

д) ;

е) ;

ж) ;

з) ;

и) ;

к) ;

л) ;

м) ;

н) ;

о) ;

п) ;

р) ;

с) .

2 Розставте коефіцієнти у схемах рівнянь хімічних реакцій методом електронного балансу, визначте тип ОВР:

а) ;

б) ;

в) ;

г) ;

д) ;

е) ;

ж) ;

з) ;

и) ;

к) ;

л) ;

м) .

3 Розставте коефіцієнти методом електронного балансу у схемах рівнянь хімічних реакцій, в яких три елементи змінюють свій ступінь окиснення:

а) ;

б) ;

в) ;

г).

4 Розставте коефіцієнти методом електронного балансу у схемах рівнянь хімічних реакцій, в яких беруть участь органічні речовини.

а) ;

б) ;

в) .

2.10 Практичне заняття 10                                     Електроліз

Мета – сформувати уявлення про процеси, які відбуваються під час електролізу

Підготовка до заняття

Що необхідно зробити

Що необхідно знати і вміти

1

2

- вивчити визначення поняття «електроліз»; вивчити правила електролізу (катодного відновлення та анодного окиснення)

- вміти складати схеми катодного та анодного процесів і сумарне рівняння електролізу розплавів лугів та солей, розчинів

- вивчити закони Фарадея

- знати рівняння, які характеризують закони Фарадея, пояснювати фізичний зміст сталої Фарадея; проводити розрахунки за законом Фарадея

- ознайомитися з застосуванням електролізу у промисловості

- пояснювати застосування електролізу для добування речовин, отримання гальванічного покриття, електрохімічного захисту металів

1

2

- ознайомитися з алгоритмами і прикладами виконання типових завдань;

- обдумати відповіді на запропоновані до заняття запитання;

- виконати домашні завдання (1-5 у переліку завдань), переглянути завдання (6-13), які будуть розглядатися під час практичного заняття

- виконувати типові завдання

Запитання до практичного заняття

1 Наведіть формулювання першого і другого законів Фарадея та запис об’єднаного рівняння цих законів. Який фізичний зміст сталої Фарадея?

2 Які розрахунки можна провести за законом Фарадея?

3 Наведіть визначення понять: «електроліз», «процес окиснення», «процес відновлення».

4 Сформулюйте правила відновлення на катоді.

5 Сформулюйте правила окиснення на аноді.

6 Поясніть галузі застосування електролізу у промисловості.

Завдання

1 У яких випадках під час електролізу водних розчинів солей: а) на катоді виділяється водень; б) на аноді виділяється кисень; в) склад електроліту не змінюється. Для кожного випадку наведіть по 2-3 приклади солей.

2 Складіть схеми катодного та анодного процесів і рівняння електролізу розплавів: а) калій хлориду; б) калій гідроксиду; в) алюміній хлориду.

3 Складіть схеми катодного та анодного процесів і рівняння електролізу розчинів: а) калій хлориду; б) калій нітрату; в) аргентум нітрату; г) купрум(ІІ) сульфату.

4 Розчин містить катіони , , ,  в однаковій концентрації. В якій послідовності під час електролізу ці катіони будуть відновлюватися з суміші. Відповідь поясніть.

5 Розрахуйте об’єм кисню (н. у.), який виділиться при пропусканні електричного струму силою 6 А протягом 30 хвилин крізь водний розчин калій гідроксиду.

6 У яких випадках під час електролізу водних розчинів солей на катоді: а) відновлюються катіони металу;      б) відновлюються катіони металу та катіони Гідрогену води. Для кожного випадку наведіть по 2-3 приклади солей.

7 Складіть схеми катодного та анодного процесів і рівняння електролізу розчинів: а) кальцій броміду;            б) натрій сульфату; в) купрум(ІІ) нітрату; г) цинк хлориду.

8 Розчин містить катіони , , ,  в однаковій концентрації. В якій послідовності під час електролізу ці катіони будуть відновлюватися з суміші? Відповідь поясніть.

9 Розрахуйте об’єм водню (н. у.), який виділиться при пропусканні електричного струму силою 3 А протягом 1 години крізь водний розчин сульфатної кислоти

10 Під час електролізу розчину хром(ІІІ) сульфату струмом силою 2 А маса катоду збільшилася на 8г. Протягом якого часу проводили електроліз?

11 Під час проходження електричного струму крізь розчин солі тривалентного металу струму силою 1,5 А протягом 30 хвилин на катоді виділилося 1,071 г металу. Визначте, який метал виділився на катоді.

12 Розрахуйте об’єм хлору (н. у.), що виділився на аноді з розчину натрій хлориду за 10 годин за наявності струму силою 30 А при виході хлору за струмом 90%.

13 Розрахуйте масу цинку, яка виділилася на катоді з розчину цинк сульфату через 15 хвилин після початку проведення електролізу за наявності струму силою 26,8 А при виході цинку за струмом 55%.

РОЗДІЛ 3                                                             ПІДГОТОВКА ДО ЛАБОРАТОРНИХ ЗАНЯТЬ

Лабораторний практикум є важливою складовою курсу хімії. Виконання робіт лабораторного практикуму допомагає засвоїти основні закони хімії, закріпити знання про властивості, способи добування речовин, ознайомитися з лабораторним обладнанням, хімічним посудом і оволодіти технікою проведення основних хімічних операцій.

До кожної роботи наведено теоретичний вступ, посилання на відповідні розділи підручника, контрольні запитання і вправи, опис методики проведення дослідів.

Доцільно підготовку до виконання роботи проводити за таким планом:

  1.  Опрацювати відповідний розділ підручника, конспект лекції.
  2.  Опрацювати теоретичний вступ до роботи.
  3.  Дати відповіді на контрольні запитання і вправи в письмовій формі у лабораторному журналі.
  4.  У лабораторному журналі зазначити тему і мету роботи, лабораторне обладнання і реактиви, назви дослідів; стисло описати методику їх проведення.
  5.  Підготуватися до пояснення хімічної сутності дослідів.

Студенти, які не підготувалися до лабораторної роботи, не допускаються до її виконання.

Під час виконання роботи у лабораторному журналі обов’язково слід зазначити результати спостережень, скласти рівняння проведених хімічних реакцій і зробити висновки. Записи, зроблені у лабораторному журналі, є звітом студента про виконану роботу.

Під час проведення дослідів необхідно чітко дотримуватися правил техніки безпеки, виконувати досліди за описаною методикою, дбайливо ставитися до лабораторного обладнання, не витрачати зайвої кількості реактивів.

  1.  Лабораторна робота 1                                     Визначення ентальпії нейтралізації

Теоретична частина

 Тепловий ефект реакції, яка відбувається за умови сталого тиску , є кількісною мірою вимірювання ентальпії .

Для екзотермічних реакцій, що супроводжуються виділенням тепла, ентальпія системи зменшується (), для ендотермічних реакцій, що супроводжуються поглинанням тепла, ентальпія системи збільшується ().

За законом Гесса тепловий ефект реакції залежить лише від початкового та кінцевого стану системи і не залежить від проміжних стадій процесу. Згідно із законом Гесса тепловий ефект реакції дорівнює сумі теплот утворення продуктів реакції за винятком суми теплот утворення реагентів (з урахуванням коефіцієнтів, що стоять у рівнянні реакції перед формулами відповідних речовин). Наприклад, тепловий ефект реакції

можна розрахувати за таким рівнянням:

,

де  - теплота утворення речовини;

с, d, a, b - число молів речовин C, D, A, B у рівнянні реакції.

Згідно з теорією електролітичної дисоціації реакції між розчинами сильних кислот та основ обмежуються взаємодією між йонами Гідрогену і гідроксид-йонами, тому цю взаємодію можна виразити загальним для них термохімічним рівнянням нейтралізації

Теплоти нейтралізації слабких електролітів відрізняються від теплот нейтралізації сильних електролітів, їх  значення не є сталою величиною, воно залежить від природи взятих речовин.

Експериментальне визначення теплових ефектів реакцій називають калориметрією, яку проводять у спеціальних приладах – калориметрах.

Калориметр є теплоізольованою посудиною, в якій проводиться та чи інша реакція. Завдяки теплоті, що виділяється внаслідок реакції, у реакційному середовищі відбувається підвищення температури, яка вимірюється термометром.

Контрольні запитання і вправи

1 Що називається ентальпією нейтралізації?

2 Скласти рівняння реакцій нейтралізації в молекулярному та йонному вигляді при взаємодії таких сильних електролітів: а) KOH та HCI; б) NaOH та H2SO4; в) Ba(OH)2 та HNO3.

3 Який знак має  реакції, якщо внаслідок неї теплота виділяється ()?

4 Розрахуйте  реакції:, якщо відомо, що , а  Яка кількість теплоти виділиться в розрахунку на 1 г ?

Практична частина

Мета роботи – визначити ентальпію нейтралізації реакції:

.

Обладнання і реактиви: калориметр, термометр (ціна поділки 0,10), мірні циліндри (100 мл), лійка, мішалка, технохімічні терези, набір важків, розчини: натрій гідроксиду (0,1 M), хлоридної кислоти (0,1 M).

 Перед початком роботи необхідно ознайомитися з правилами зважування на технохімічних терезах:

  1.  Терези не можна переносити з одного місця на інше.
  2.  Поводитися з терезами потрібно дуже обережно.
  3.  На початку роботи необхідно перевірити:

а) за виском – чи горизонтально встановлені терези; неправильність положення усувається за допомогою установлювальних гвинтів;

б) за відхиленням стрілки від середини шкали в обидва боки при відкритому аретирі – чи перебувають терези в рівновазі; якщо відхилення неоднакові, звернутися до лаборанта.

  1.  На шальки терезів не можна ставити гарячі або брудні предмети.
  2.  Класти на терези важки і предмети, які зважуються, а також знімати їх із шальок можна лише при аретованих терезах.
  3.  Предмет, який зважується, потрібно класти на ліву шальку терезів. Хімічні реактиви зважують на годинниковому склі, в бюксі або на папері.
  4.  Важки необхідно ставити на праву шальку терезів і ніколи не класти поряд із предметом, який зважують
  5.  Важки можна брати тільки пінцетом; вони повинні знаходитися або на шальці терезів, або на своїх місцях у коробочці для зберігання.
  6.  Під час виконання однієї роботи всі зважування необхідно проводити на одних і тих самих терезах із одним набором важків.
  7.  Під час зважування важки необхідно ставити на шальку, починаючи з найбільшої і поступово переходячи до найменшої.
  8.  Після закінчення зважування записати ціну всіх покладених на шальку терезів важків і порахувати їх суму. Після цього покласти важки у коробочку для зберігання.

ДОСЛІД 3.1.1 Визначення ентальпії нейтралізації

Спрощений калориметр складається з двох хімічних стаканів. У більший стакан помістити стакан меншого розміру. Стінки стаканів не повинні стикатися. Для того щоб зменшити втрати теплоти крізь стінки внутрішнього стакана, між ними помістити прокладки. Внутрішній стакан закрити кришкою з трьома отворами, в які опустити термометр, мішалку, лійку для вливання розчинів.

Зважити внутрішній стакан на технохімічних терезах і налити в нього 50 мл розчину лугу, відміряного мірним циліндром; поставити стакан у калориметр. Відміряти іншим мірним циліндром 50 мл розчину кислоти і залишити поряд з калориметром на 3-4 хвилини для вирівнювання температури. Визначити початкову температуру калориметра ().

При постійному помішуванні швидко долити крізь лійку розчин кислоти до розчину лугу. Відмітити найвищу температуру, яку показує термометр, після змішування розчинів (). Розрахувати різницю . Розрахувати теплоту , яка виділилася в калориметрі, за формулою

,

де  – теплоємність системи.

Теплоємність системи можна розрахувати за формулою

,

де  – питома теплоємність скла, яка дорівнює ;  - маса калориметричного стакана;  – питома теплоємність розчину, яку беруть такою, що дорівнює ; – маса розчину.

Маса розчину ,

де  – об’єм розчину кислоти; - густина розчину кислоти, що дорівнює 1,02 г/см3;  – об’єм розчину лугу;  – густина розчину лугу, що дорівнює 1,04 г/см3.

Тепловий ефект реакції нейтралізації, Дж/моль, розрахувати за формулою

.

Результати досліду записати в таблицю за такою формою:

Система

Маса калориметричного стакана m1,г

Маса розчину

m2, г

t1

t2

t=t2-t1

q=∆tcm, кДж

Дж/моль

кДж/моль

Порівняти отримані результати  з табличним значенням ентальпії нейтралізації, що дорівнює               56,9 кДж/моль, розрахувати відносну похибку досліду.

Література для оформлення роботи і підготовки

теоретичного матеріалу

Опрацювати підрозділи 5.1-5.3 підручника [6] та 2.1.1 і 2.1.2 посібника [3].

  1.  Лабораторна робота 2                                     Швидкість хімічних реакцій

Теоретична частина

 Швидкість гомогенної хімічної реакції  визначається за зміною концентрації реагуючих речовин або продуктів реакції за одиницю часу () при сталому об`ємі реакційної системи.

Швидкість реакції залежить від: 1) концентрації реагуючих речовин; 2) природи реагуючих речовин; 3) температури реакційної суміші; 4) наявності каталізатора у системі.

Якщо один із реагентів перебуває у твердій фазі, то швидкість хімічної реакції залежить від загальної поверхні твердої речовини (або від ступеня його подрібненості). Під час перебігу реакції у газовій фазі швидкість реакції визначається парціальним тиском реагентів.

Вплив концентрації реагентів на швидкість хімічної реакції можна описати за допомогою закону діючих мас, відкритого К.М. Гульдбергом та П. Вааге в 1864-1867рр. Для елементарних реакцій він має таке формулювання: швидкість хімічної реакції при даній температурі прямо пропорційна добутку концентрацій реагентів, взятих у степенях, що дорівнюють стехіометричним коефіцієнтам у рівнянні реакції. Для реакції у загальному вигляді  швидкість згідно із законом діючих мас
можна виразити спі
ввідношенням

,

де  та  – молярні концентрації реагентів А та В;
– константа швидкості даної реакції, яка чисельно дорівнює , якщо концентрації реагентів дорівнюють од
иниці.

Вплив температури на швидкість хімічної реакції можна описати за допомогою правила Вант-Гоффа.

Згідно із правилом Вант-Гоффа при підвищенні (зниженні) температури на 100 С швидкість хімічної реакції зростає (зменшується) в 2-4 рази:

 або  ,

де та  – швидкості хімічної реакції при відповідних температурах;та  – час перебігу хімічної реакції при відповідних температурах; - температурний коефіцієнт Вант-Гоффа, який може набувати значення в інтервалі 2-4.

Каталізом називають зміну швидкості хімічної реакції, яка відбувається за наявності каталізаторів. Каталізатори – речовини, які змінюють швидкість хімічної реакції внаслідок багаторазової участі у проміжній хімічній взаємодії з реагентом реакції, проте після кожного циклу проміжної взаємодії відновлюють свій хімічний склад. Розрізняють гомогенний і гетерогенний каталіз. У гомогенному каталізі каталізатор і реагуючі речовини перебувають в одній фазі, а при гетерогенному – у різних фазах.

Контрольні запитання і вправи

1 Які фактори і яким чином впливають на швидкість хімічної реакції?

2 Розрахуйте, у скільки разів збільшиться швидкість хімічної реакції при підвищенні температури на 400С, якщо температурний коефіцієнт реакції дорівнює 3.

3 У 10 л міститься 4 моль речовини А та 5 моль речовини В. Якою буде концентрація цих речовин через 4 с, якщо середня швидкість реакції становить

Практична частина

Мета роботи – вивчити вплив концентрації, температури, каталізатора та величини поверхні реагуючих речовин на швидкість хімічної реакції.

Обладнання і реактиви: секундомір, термостат (три стакани місткістю 200 мл), термометр на 500С, електрична плитка, колба з термостійкого скла, бюретки (100мл), фільтрувальний папір, скляні палички, пробірки; розчини: натрій тіосульфату (0,5 Н), сульфатної кислоти (2 Н), хлоридної кислоти (ρ=1,19г/см3), ферум(ІІІ) хлориду (0,5 Н), амоній тіоціонату (0,5 Н), купрум(ІІ) сульфату(0,5 Н).

ДОСЛІД 3.2.1 Вплив концентрації реагуючих речовинна швидкість хімічної реакції

Залежність швидкості хімічної реакції від концентрації реагуючих речовин можна вивчати на прикладі реакції взаємодії розчину натрій тіосульфату та сульфатної кислоти

при різних концентраціях натрій тіосульфату. Швидкість реакції вимірюється часом від початку зливання розчинів до появи у всіх дослідах однакової опалесценції від утвореної сірки.

Спочатку провести якісний дослід: у пробірку внести 5-10 крапель розчину натрій тіосульфату та 3-5 крапель розчину сульфатної кислоти (додавати сульфатну кислоту потрібно так, щоб її краплі одразу потрапили в розчин натрій тіосульфату, а не стікали по стінках пробірки). Спостерігати появу помутніння внаслідок утворення сірки.

Приготувати три розчини натрій тіосульфату різної концентрації. Для цього в три сухі пробірки внести: в першу – 5 крапель розчину натрій тіосульфату та 10 крапель води, у другу – 10 крапель розчину натрій тіосульфату та 5 крапель води, в третю – 15 крапель розчину натрій тіосульфату. Першу та другу пробірки обережно струснути. Таким чином, концентрація  становитиме у першій пробірці С, у другій пробірці – 2С, у третій пробірці 3С.

У першу пробірку додати одну краплю розчину сульфатної кислоти, відмітити час за секундоміром від початку потрапляння краплі у пробірку і до появи помітної опалесценції. Провести аналогічні досліди в другій та третій пробірках.

За даними дослідів розрахувати величини, пропорційні швидкості хімічної реакції. Результати записати в таблицю за такою формою:

Номер

пробірки

Об’єм,

кількість крапель

Концентрація

розчину

Na2S2O3

Час до початку помутніння, с

Величина,

пропорційна

швидкості,

Na2S2O3

H2O

H2SO4

1

5

10

1

С

2

10

5

1

3

15

-

1

Побудувати графік залежності швидкості хімічної реакції від концентрації Na2S2O3, відкладаючи на осі абсцис концентрацію Na2S2O3, а на осі ординат – величину, пропорційну швидкості. На підставі отриманого графіка зробити висновок про вплив концентрації на швидкість хімічної реакції. Скласти рівняння реакції і вираз закону діючих мас.

ДОСЛІД 3.2.2 Вплив температури на швидкість хімічної реакції

Дослідження впливу температури на швидкість хімічної реакції також можна провести на прикладі реакції між натрій тіосульфатом та сульфатною кислотою. Приготувати три розчини натрій тіосульфату однакової концентрації. Для цього в три сухі пробірки внести в кожну по       5 крапель розчину натрій тіосульфату та 10 крапель води і обережно струснути.

А Відмітити кімнатну температуру. В одну пробірку з розчином натрій тіосульфату додати 1 краплю сульфатної кислоти і відмітити час від потрапляння краплі в розчин до появи опалесценції.

Б Приготувати термостат: змішати у хімічному стакані воду кімнатної температури з гарячою водою, щоб температура стала вища за кімнатну на 100С, і поставити в неї пробірку з розчином натрій тіосульфату. Через 5 хвилин додати в пробірку 1 краплю сульфатної кислоти і відмітити час перебігу реакції при даній температурі. Вийняти цю пробірку зі стакана.

В Провести дослід, аналогічний досліду Б, змішуючи воду у термостаті таким чином, щоб її температура була вища за кімнатну на 200С.

Результати дослідів записати в таблицю за такою формою:

Дослід

Температура

досліду t ,0C

Час перебігу реакції τ, c

Температурний

коефіцієнт γ

А

Б

В

Розрахувати температурний коефіцієнт швидкості реакції γ:

,   ,   .

Зробити висновок про вплив температури на швидкість хімічної реакції.

ДОСЛІД 2.2.3 Вплив каталізатора на швидкість          хімічної реакції

У пробірку налити 1 мл розчину амоній тіоціонату та долити розчин ферум(ІІІ) хлориду до появи криваво-червоного забарвлення. Розлити отриманий розчин порівну у дві пробірки. В одну пробірку додати 10 крапель натрій тіосульфату і за допомогою секундоміра встановити час, необхідний для повного знебарвлення її вмісту. В другу пробірку додати 10 крапель натрій тіосульфату і одночасно одну краплю розчину купрум(ІІ) сульфату. За допомогою секундоміра встановити час, необхідний для повного знебарвлення її вмісту. Відмітити спостереження. Скласти рівняння хімічних реакцій: а) взаємодії ферум(ІІІ) хлориду з амоній тіоціонатом, внаслідок якого утворюється Fe(SCN)3 червоного кольору; б) відновлення феруму(ІІІ) до феруму(ІІ) натрій тіосульфатом, що відбувається за рівнянням:

Яке забарвлення має ? Яка речовина є каталізатором у цьому досліді? Зробити висновок про вплив каталізатора на швидкість хімічної реакції.

ДОСЛІД 2.2.4 Вплив величини поверхні реагуючих

речовин на швидкість хімічної реакції у гетерогенній системі

Взяти два маленьких приблизно однакових шматочки крейди. Один із них покласти на фільтрувальний папірець і скляною паличкою подрібнити до порошкоподібного стану. Отриманий порошок помістити у пробірку. Інший шматочок крейди помістити в іншу пробірку. В обидві пробірки одночасно додати однакову кількість (1 мл) хлоридної кислоти (ρ=1,19 г/см3). Відмітити час повного розчинення крейди в кожному випадку за секундоміром.

Скласти рівняння відповідної хімічної реакції. Зробити висновок про вплив поверхні реагуючих речовин на швидкість хімічної реакції у гетерогенній системі.

Література для оформлення роботи і підготовки

теоретичного матеріалу

Опрацювати підрозділи 6.1.1-6.1.4 підручника [6] та 2.2.1-2.2.4 посібника [3].

  1.  Лабораторна робота 3                                     Хімічна рівновага

Теоретична частина

 Хімічна рівновага – це такий стан системи, при якому швидкості прямої і зворотної реакцій однакові, а концентрації всіх речовин у системі залишаються незмінними.

В оборотних хімічних реакціях рівновага встановлюється у той момент, коли відношення добутку концентрацій продуктів, взятих у степенях, що дорівнюють їх стехіометричним коефіцієнтам, до добутку концентрацій реагентів, також піднесених до відповідних степенів, дорівнює певній сталій величині, яка називається константою хімічної рівноваги.

Для оборотної реакції

константа хімічної рівноваги

.

Константа хімічної рівноваги залежить від природи реагуючих речовин та від температури. Концентрації, при яких встановлюється рівновага,  називаються рівноважними. Зміна зовнішніх умов (концентрації, температури, тиску) призводить до зміщення хімічної рівноваги у системі і переходу її до нового стану.

Напрямок зміщення хімічної рівноваги визначається принципом Ле Шательє - Брауна: якщо на систему, що перебуває у стані хімічної рівноваги, подіяти ззовні (змінювати концентрацію, тиск, температуру), то в цій системі з більшою швидкістю відбуваються процеси, які послаблюють надану дію.

Контрольні запитання і вправи

1 Що називається хімічною рівновагою? Які фактори впливають на зміщення хімічної рівноваги?

2 В який бік зміститься хімічна рівновага в системах:

а)

б)

в) .

а) при підвищенні температури; б) при підвищенні тиску?

3 Константа рівноваги реакції

при 4940 С дорівнює 2,2. У стані рівноваги            моль/л,  моль/л. Розрахуйте вихідну концентрацію кисню.

Практична частина

Мета роботи – вивчити вплив різних факторів на встановлення та зміщення хімічної рівноваги.

Обладнання і реактиви: шпатель, пробірки, амоній хлорид; розчини: калій дихромату (0,5 Н), сульфатної кислоти (0,5 Н), калій гідроксиду (0,5 Н), ферум(ІІІ) хлориду (0,0025 Н, насичений ), амоній роданіду (0,0025 Н, насичений ).

ДОСЛІД 3.3.1 Вплив концентрації реагуючих речовин на зміщення хімічної рівноваги

 Реакція між ферум(ІІІ) хлоридом та амоній тіоціонатом відбувається за рівнянням

.

Різне забарвлення реагентів та продуктів реакції дає змогу спостерігати зміщення хімічної рівноваги залежно від концентрації речовин. Утворений у результаті реакції ферум(ІІІ) тіоціонат має криваво-червоне забарвлення. За зміною інтенсивності забарвлення розчину можна робити висновок щодо його концентрації. Якщо при зміні умов червоне забарвлення розчину посилюється, то рівновага зміщується вправо. При зменшенні інтенсивності забарвлення рівновага зміщується вліво.

У пробірку на 1/4 налити 0,0025 Н розчин ферум(ІІІ) хлориду і долити такий самий об’єм 0,0025 Н розчину амоній роданіду. Отриманий розчин розлити порівну у чотири пробірки. Одну пробірку зберігати для порівняння результатів досліду. В інші пробірки додати такі реактиви: у першу – 1 краплю насиченого розчину ферум(ІІІ) хлориду, у другу – 1 краплю насиченого розчину амоній роданіду, у третю декілька кристаликів амоній хлориду. Порівняти інтенсивність забарвлення отриманих розчинів з інтенсивністю забарвлення еталону. Результати досліду записати в таблицю за такою формою:

Номер пробірки

Формула речовини, яку доѴавали

Висновок про

зміну інтенсивності забарвлення

Напрямок зміщення рівноваги (вправо, вліво)

1

2

3

4

Пояснити результати досліду, виходячи з принципу Ле Шательє - Брауна. Скласти вираз константи рівноваги даного процесу. Користуючись цим виразом, пояснити зміну забарвлення в кожній пробірці. Зробити висновок про вплив зміни концентрації речовин на хімічну рівновагу.

ДОСЛІД 3.3.2 Вплив середовища на зміщення хімічної рівноваги

 Солі хромової кислоти – хромати – мають жовте забарвлення, а солі дихромової кислоти – дихромати – оранжеве. У розчинах цих солей встановлюється рівновага

               хромат-іон

 дихромат-іон

          (жовтий)

 (оранжевий),

яка легко зміщується при зміні концентрації йонів Гідрогену.

У пробірку налити 1 мл розчину калій дихромату і долити такий самий обєм розчину калій гідроксиду. Спостерігати перехід забарвлення. Потім до цього ж розчину додавати розчин сульфатної кислоти до того часу, поки забарвлення розчину не стане таким, яким було спочатку. Пояснити результати досліду, виходячи з принципу         Ле Шательє - Брауна.

Література для оформлення роботи і підготовки

теоретичного матеріалу

Опрацювати розділ 7 підручника [6] та підрозділ 2.2.6 посібника [3].

  1.  Лабораторна робота 4                               Розчинність речовин. Властивості розчинів

Теоретична частина

 Здатність речовини розподілятися в іншій речовині у вигляді атомів, йонів або молекул з утворенням термодинамічно стійкої системи змінного складу називається розчинністю.

Розчином називають гомогенну систему змінного складу, що складається з двох або більшого числа компонентів.

Концентрація насиченого розчину є мірою розчинності речовини, яку виражають масою речовини, що міститься у 100 г розчинника при даній температурі. Розчин називається насиченим, якщо він перебуває в термодинамічній рівновазі з осадом розчиненої речовини .

Якщо в рідині розчинена нелетка речовина, то тиск насиченої пари над розчином менше, ніж над чистим розчинником. Одночасно зі зниженням тиску пари над розчином спостерігається зміна його температури кипіння та замерзання; температури кипіння розчинів підвищуються, а температури замерзання знижуються порівняно з температурами, які характеризують чисті розчинники.

Відносне зниження температури замерзання або відносне підвищення температури кипіння  розчину пропорційне його концентрації:

,

де  – константа розчинника (кріоскопічна  або ебуліоскопічна ); –моляльна концентрація розчину.

Оскільки , де  - маса речовини (г) в 1000 г розчинника;  – молярна маса, наведене рівняння можна подати у вигляді:

,  .

Отже використовуючи табличне значення величини  для розчинника, визначаючи масу речовини та  у приладі, можна розрахувати розчиненої речовини.

Молярна маса розчиненої речовини може бути також визначена способом вимірювання осмотичного тиску розчину (π) та розрахована за рівнянням Вант-Гоффа:

,  .

Контрольні запитання і вправи

1 Які фактори впливають на розчинність речовин?

2 Які види міжмолекулярної взаємодії містить в собі процес розчинення: а) амоніаку у воді; б) сірки у бензені?

3 Температура кипіння водного розчину сахарози  дорівнює 101,40 С . Розрахуйте моляльну концентрацію сахарози і температуру замерзання її розчину (; ).

Практична частина

Мета роботи ознайомитися з фізико-хімічною природою процесу розчинення, розчинністю речовин, різними видами розчинів.

Обладнання і реактиви: шпатель, пробірки, термометр, нагрівний прилад, етиловий спирт, тетрахлорометан, бензен, йод; натрій гідроксид, амоній нітрат, натрій ацетат, гліцерин, охолоджувальна суміш солі з льодом.

ДОСЛІД 3.4.1 Утворення сольватів та гідратів

Увага! Досліди проводити у витяжній шафі!

А У чотири пробірки налити по 1 мл: у першу – етиловий спирт, у другу – дистильовану воду, у третю – тетрахлорометан, у четверту – бензен. У кожну пробірку внести невеличку кількість кристаликів йоду, третю і четверту пробірки одразу закрити пробками і збовтати пробірки. Відмітити колір та інтенсивність забарвлення розчинів  залежно від розчинника.

 Б Декілька кристаликів йоду помістити у велику пробірку і нагріти. Звернути увагу на колір парів йоду, порівняти його із забарвленням розчинів. Чим пояснюється відмінність забарвлення пари йоду порівняно із забарвленням його розчинів?

ДОСЛІД 3.4.2 Теплові ефекти при розчиненні

А Пробірку на 1/4 заповнити водою і виміряти її температуру. Внести у пробірку 1-2 мікрошпателі натрій гідроксиду. Ретельно збовтати пробірку і виміряти температуру розчину.

Б Провести аналогічний дослід із амоній нітратом.

Зробити висновок про теплові ефекти при розчиненні твердих речовин.

ДОСЛІД 3.4.3 Пересичені розчини

 Пересичений розчин натрій ацетату готують з розрахунку трьох обємних частин солі на одну обємну частину води.

У велику пробірку помістити кристали натрій ацетату і додати відповідний об’єм води. Вміст пробірки нагріти на слабкому полум’ї до повного розчинення  солі. Охолодити пробірку під струменем холодної води. Додати до розчину декілька крапель гліцерину, що сприятиме утворенню кристалів більшого розміру. Внести декілька кристалів натрій ацетату в охолоджений розчин і спостерігати процес кристалізації розчиненої речовини. Відмітити тепловий ефект процесу.

Повторно нагріти вміст пробірки до повного розчинення солі і охолодити розчин. Викликати кристалізацію розчину за рахунок тертя скляною паличкою по стінці пробірки.

Зробити висновок про спосіб приготування пересиченого розчину та тепловий ефект процесу кристалізації.

Література для оформлення роботи і підготовки

теоретичного матеріалу

Опрацювати підрозділи 9.1, 9.3-9.5 підручника [6] та підрозділи 3.2.1, 3.2.2 посібника [3].

  1.  Лабораторна робота 5                                     Приготування розчинів

Теоретична частина

 Від концентрації залежить багато властивостей розчинів. У найбільш загальному вигляді концентрація може бути виражена через число частинок в одиниці об`єму або як відношення числа частинок даного виду до загального числа частинок у розчині. Вміст розчиненої речовини і розчинника може вимірюватися в одиницях маси, об`єму або в молях.

Склад розчину виражають за допомогою таких величин: безрозмірних – масової і молярної частки та розмірних – молярної концентрації, молярної концентрації еквівалента, моляльності тощо.

 Масова частка показує, яку частину від даної маси розчину  становить маса розчиненої речовини. Ця безрозмірна величина виражається в частках одиниці або у відсотках. Якщо позначити масову частку через, формули для її розрахунку можна подати у такому вигляді:

 або .

 Моляльність показує кількість розчиненої речовини , яка припадає на 1000 г розчинника (моль/кг):

,

де  – маса розчинника в даній порції розчину;  – маса розчиненої речовини;  – молярна маса розчиненої речовини.

Молярна концентрація показує кількість розчиненої речовини , яка міститься в 1 л розчину (моль/л):

,

де V – обєм розчину, л.

 Молярна концентрація еквівалента показує кількість еквівалентів речовини, яка міститься в 1 л розчину, моль/л:

,

де - кількість еквівалента речовини;  – молярна маса еквівалента речовини X.

За законом еквівалентів об`єми реагуючих розчинів обернено пропорційні їх молярним концентраціям:

.

У лабораторній практиці часто виникає необхідність приготування розчинів різних речовин заданого складу – певної молярної концентрації або масової частки розчиненої речовини. Для цього як вихідні беруть тверді речовини або їх концентровані розчини і розчинник (найчастіше – воду).

Необхідну масу твердої речовини зважують на технохімічних (за необхідності – на аналітичних) терезах, а обєми води чи іншого розчинника або розчину відміряють за допомогою чистого мірного посуду.

Контрольні запитання і вправи

1 Якими способами можна виразити концентрацію розчиненої речовини в розчині?

2 Яку масу (г) 15% розчину кальцій хлориду можна приготувати, маючи 170 мл води?

3 Який об`єм (мл) 94 % розчину сульфатної кислоти (ρ=1,857г/мл) потрібно взяти для приготування 1 л 20% розчину (ρ=1,143г/мл)? 

Практична частина

Мета роботи сформувати навички приготування розчинів заданої концентрації.

Обладнання і реактиви: шпатель, хімічний стакан, скляна паличка з гумовим наконечником, шпатель, мірний циліндр, технохімічні терези, набір важків, промивалка з дистильованою водою, набір ареометрів, калій дихромат.

 Перед виконанням роботи повторіть правила зважування на технохімічних терезах.

ДОСЛІД 3.5.1 Приготування розчину заданої концентрації

 Отримати у викладача індивідуальне завдання на приготування 50 г розчину калій дихромату з певною масовою часткою солі.

Зробити необхідні для приготування розчину розрахунки: розрахувати масу солі та обєм води. Зважити сіль на технохімічних терезах і відміряти об’єм води у мірному циліндрі. Пересипати в хімічний стакан сіль і додати воду. Розмішувати сіль скляною паличкою до повного її розчинення.

За значеннями, наведеними у таблиці 3.1, встановити теоретичне значення густини отриманого розчину і вибрати відповідний ареометр.

Таблиця 3.1 – Густина водних розчинів

Концентрація розчину, %

Густина, г/см3

Концентрація розчину, %

Густина, г/см3

1

1,0052

6

1,0408

2

1,0122

7

1,0481

3

1,0193

8

1,0554

4

1,0264

9

1,0628

5

1,0336

10

1,0703

Промити невеликою кількістю приготованого розчину циліндр. Заповнити циліндр приготованим розчином і за допомогою ареометра виміряти густину розчину (ареометр - прилад, що складається зі скляної трубки, нижня частина якої має більший діаметр і закінчується шариком, заповненим дрібним дробом. Верхня тонка трубка має поділки з позначеннями густини рідини, г/см3. Ареометр поміщується в циліндр із рідиною тим глибше, чим менша її густина).

Порівняти отримане значення густини розчину з теоретичним. Розрахувати відносну похибку густини приготованого розчину.

Використавши отримані значення маси та густини розчину, розрахувати молярну концентрацію розчину, молярну концентрацію еквівалента, моляльну концентрацію.

Література для оформлення роботи і підготовки

теоретичного матеріалу

Опрацювати підрозділ 9.2 підручника [6] та підрозділ 3.2.2 посібника [3].

  1.  Лабораторна робота 6                                     Електролітична дисоціація

Теоретична частина

 Процес розпаду електроліту на йони під дією полярних молекул розчинника (наприклад, води) називають електролітичною дисоціацією. Наслідком електролітичної дисоціації є електрична провідність розчинів електролітів (кислот, основ, солей).

Електролітична дисоціація – процес оборотний, і в розчинах встановлюється рівновага  між йонами та молекулами. Відношення числа молекул, що розпалися на йони (), до загальної кількості розчинених молекул () електроліту називається ступенем дисоціації :

.

Ступінь дисоціації електроліту визначається експериментально і виражається в частках одиниці або у відсотках. Ступінь дисоціації залежить від природи електроліту, його концентрації, природи розчинника, наявності в розчині однойменних йонів.

За ступенем дисоціації електроліти поділяють на сильні, середні та слабкі. До сильних електролітів відносять ті, що в 0,1 М розчині мають . Сильними електролітами є практично всі солі, багато мінеральних кислот (      та ін.), основи лужних та лужноземельних металів. У електролітів середньої сили  в 0,1 М розчинах; до таких відносять, наприклад,    . У слабких електролітів  в 0,1 М розчинах; до таких відносять, наприклад,         та ін., а також більшість багатокислотних основ та  і .

Багатоосновні кислоти та багатокислотні основи дисоціюють ступінчасто.

Крім ступеня дисоціації, стан слабких електролітів характеризує константа дисоціації  (константа рівноваги процесу дисоціації). Наприклад, для :

.

дає більш загальну характеристику електроліту, ніж ступінь дисоціації, вона  залежить від температури, природи електроліту і природи розчинника.

Між константою і ступенем дисоціації слабкого електроліту існує взаємозв`язок, який при невеликих розведеннях має вигляд  і є математичним виразом закону розведення Оствальда.

Зміщення йонної рівноваги, яке приводить до збільшення або зменшення ступеня дисоціації слабкого електроліту, здійснюється за принципом Ле Шательє- Брауна. Введення в розчин однойменного йона, тобто збільшення концентрації одного з продуктів реакції, приводить до зміщення йонної рівноваги в бік утворення молекул або до зменшення ступеня дисоціації електроліту. Навпаки, зв’язування одного з йонів у малодисоційовану сполуку приводить до підвищення ступеня дисоціації електроліту.

Контрольні запитання і вправи

1 Як зміниться концентрація катіонів Гідрогену в розчинах кислот при введенні в них однойменних аніонів: а) ; б) ; в) ; г) ?

2 Складіть рівняння ступінчастої дисоціації для слабких електролітів:    

3 Розчини яких речовин необхідно взяти, щоб отримати осад аргентум ортофосфату? Складіть молекулярне та йонне рівняння цього процесу.

4 При якій концентрації  у водному розчині , якщо ?

Практична частина

Мета роботи дослідити характер електролітичної        дисоціації розчинів електролітів і її залежність від різних факторів.

Обладнання і реактиви: мікрошпатель, пробірки, натрій ацетат, амоній хлорид; індикатори: метиловий оранжевий, фенолфталеїн, розчини: калій гідроксиду (0,5 Н), хлоридної кислоти (2 Н, 0,5 Н, 0,1 Н), оцтової кислоти (2 Н,       0,1 Н), магній хлориду (0,5 Н), алюміній хлориду (0,5 Н), натрій силікату (0,5 Н), нікель(ІІ) сульфату (0,5 Н), цинк сульфату (0,5 Н), амоній гідроксиду (0,1Н).

ДОСЛІД 3.6.1 Характер дисоціації гідроксидів

 Пронумерувати 5 пробірок і внести по 1мл таких розчинів: у першу пробірку , у другу – , у третю – , у четверту – , у пяту – . У пробірки під номерами 1, 2, 4, 5 додавати по краплях розчин калій гідроксиду до появи осадів, у пробірку під номером 3 – розчин хлоридної кислоти. Отримані осади поділити на дві частини. До першої частини осадів долити надлишок розчину калій гідроксиду, а до другої частини осадів долити розчин хлоридної кислоти. В яких випадках відбувається розчинення того чи іншого осаду? Скласти рівняння проведених хімічних реакцій. Зробити висновок про кислотно-основні властивості гідроксидів: назвати  серед них основи, амфотерні гідроксиди та кислоти. Заповнити таблицю за такою формою:

Назва гідроксиду

Формула гідроксиду

Хімічні

властивості

Схема

дисоціації

(без ступенів)

Магній

гідроксид

Алюміній

гідроксид

Силіцій

гідроксид

Яка кількість електронів на зовнішньому енергетичному рівні йонів  та атома ? Як впливає зростання заряду йонів (ступеня окиснення атомів) на характер хімічних властивостей гідроксидів?

Радіуси йонів та атома  відповідно дорівнюють (за Полінгом) 0,065; 0,50 та 0,041 нм. Як впливає зростання радіуса йона на характер хімічних властивостей гідроксидів?

Скласти таблицю за такою формою:

Йон,

гідроксид якого

розглядається

Радіус йона, нм

Зовнішня електронна оболонка

Хімічні властивості гідроксидів

Схема дисоціації (без ступенів)

0,065

0,069

0,071

Як впливає зовнішня оболонка йонів на характер дисоціації гідроксидів, якщо відомо, що більш сильна основа, ніж ?

Зробити загальний висновок щодо впливу радіуса, заряду та зовнішньої оболонки на характер дисоціації гідроксидів.

При складанні схем дисоціації амфотерних гідроксидів урахувати, що в лужних розчинах вони переходять в комплексні гідроксойони. Наприклад, схему дисоціації амфотерного цинк гідроксиду записують так:

                                 у кислому

                                середовищі

        у лужному

        середовищі

ДОСЛІД 3.6.2 Порівняння хімічної активності кислот

 У першу пробірку налити 1 мл розчину хлоридної кислоти (2 Н), у другу пробірку -1 мл розчину оцтової кислоти (2 Н), вибрати два приблизно однакових за розміром шматочки крейди і кинути по одному в кожну пробірку. Який газ виділяється? В якій пробірці процес відбувається більш енергійно? Скласти молекулярні та йонні рівняння хімічних реакцій. Від концентрації яких йонів залежить швидкість виділення газу? У розчині якої кислоти концентрація катіонів Гідрогену більша? Зробити висновок про силу досліджуваних кислот.

ДОСЛІД 3.6.3 Зміщення рівноваги дисоціації слабких електролітів

А У пробірку налити 2 мл розчину оцтової кислоти (0,1 Н) і додати 1 краплю метилового оранжевого. Під впливом яких йонів метиловий оранжевий набув рожевого забарвлення? Вміст пробірки розлити порівну у дві пробірки. Одну пробірку з оцтовою кислотою залишити як контрольну, а в іншу внести 2-3 мікрошпателі натрій ацетату і ретельно збовтати пробірку. Порівняти забарвлення отриманого розчину із забарвленням розчину у контрольній пробірці. На зміну концентрації яких йонів вказує зміна забарвлення метилового оранжевого? Скласти рівняння дисоціації оцтової кислоти і вираз константи її дисоціації. Пояснити, як зміщується рівновага дисоціації кислоти при  додаванні до неї натрій ацетату. Як змінюється при цьому ступінь дисоціації оцтової кислоти і концентрація катіонів ?

 Б У пробірку налити 2 мл розчину амоній гідроксиду (0,1 Н) і додати 1 краплю фенолфталеїну. Під впливом яких йонів фенолфталеїн набув малинового забарвлення? Вміст пробірки розлити порівну у дві пробірки. Одну пробірку з амоній гідроксидом залишити як контрольну, а в іншу внести 2-3 мікрошпателі амоній хлориду і ретельно збовтати пробірку. Порівняти забарвлення отриманого розчину із забарвленням розчину у контрольній пробірці. Про зміну концентрації яких йонів свідчить зміна забарвлення фенолфталеїну? Скласти рівняння дисоціації амоній гідроксиду і вираз константи його дисоціації. Пояснити, як зміщується рівновага дисоціації амоній гідроксиду при  додаванні до нього амоній хлориду. Як змінюється при цьому ступінь дисоціації амоній гідроксиду і концентрація катіонів ?

Література для оформлення роботи і підготовки

теоретичного матеріалу

Опрацювати підрозділи 10.1-10.5 підручника [6] та підрозділи 3.2.3- 3.2.5 посібника [6].

  1.  Лабораторна робота 7                                     Гідроліз солей

Теоретична частина

 Гідролізом солі називається процес обмінної взаємодії йонів солі з йонами води, який приводить до зміни реакції середовища розчину. Внаслідок зв`язування йонів солі з йонами води в малодисоційовані сполуки (молекули, йони) порушується рівновага дисоціації води в бік її посилення і накопичення в розчині йонів Гідрогену або гідроксид-іонів,  розчину при цьому змінюється.

Гідролізу підлягають солі, які в своєму складі містять йони слабкого електроліту: основи або кислоти. Таким чином, розрізняють гідроліз солі за: 1) катіоном (сіль містить катіон слабкої основи); 2) аніоном (сіль містить аніон слабкої кислоти); 3) катіоном і аніоном (сіль містить катіон слабкої основи і аніон слабкої кислоти). В останньому випадку гідроліз проходить найсильніше.

Солі, утворені багатозарядними йонами, гідролізуються ступінчасто з утворенням малодисоційованих гідроксокатіонів або гідрогеноаніонів. При кімнатній температурі, як правило, гідроліз відбувається за першим ступенем. Розглянемо приклади запису рівнянь гідролізу.

1 Гідроліз за катіоном:

а) сіль містить однозарядний катіон ():

,

;

б) сіль містить багатозарядний катіон ():

( за першим ступенем),

.

Гідроліз за катіоном приводить до зв`язування гідроксид-іонів води і накопичення катіонів Гідрогену, середовище кисле, .

2 Гідроліз за аніоном

а) сіль містить однозарядний аніон ():

,

;

б) сіль містить багатозарядний аніон ():

( за першим ступенем),

.

Гідроліз за аніоном приводить до зв’язування катіонів Гідрогену води і накопичення гідроксид-іонів, середовище лужне, .

3 Гідроліз за катіоном і аніоном.

Як правило, він спостерігається при змішуванні розчинів солей слабкої основи і слабкої кислоти:

.

Солі, які гідролізуються і за катіоном, і за аніоном у розчині, як правило, не існують, оскільки вони повністю розкладаються водою, утворюючи слабку основу і слабку кислоту.

Дослідження явищ, повязаних із гідролізом, можна проводити за допомогою індикаторів.

 

Контрольні запитання і вправи

1 Який процес називається гідролізом солей? Які є типи гідролізу солей?

2 Які з перелічених солей K3PO4, Al2(SO4)3, NaNO3, CaCO3, Cr2S3,: а) не підлягають гідролізу; б) гідролізуються за катіоном; в) гідролізуються за аніоном; г) гідролізуються за катіоном і аніоном?

3 В який бік зміститься рівновага гідролізу натрій ортофосфату, якщо до розчину додати луг?

4 Яка речовина випадає в осад при змішуванні розчинів натрій карбонату та алюміній сульфату? Складіть рівняння хімічної реакції.

Практична частина

Мета роботи дослідити реакції гідролізу солей різного типу та фактори, які впливають на гідроліз.

Обладнання і реактиви: мікрошпатель, пробірки, промивалка з дистильованою водою, натрій ацетат, натрій карбонат, амоній хлорид, алюміній сульфат, мідний купорос, універсальний  індикаторний  папір, фенолфталеїн,         метиловий оранжевий, розчини: натрій карбонату (0,5 Н), натрій сульфіту (0,5 Н), алюміній хлориду (0,5 Н).

ДОСЛІД 3.7.1 Визначення характеру середовища в

розчинах солей

 Налити у чотири пробірки по 1 мл дистильованої води і в кожну пробірку насипати по одному мікрошпателю солей: у першу – натрій ацетату, у другу – натрій карбонату, у третю – амоній хлориду, у четверту – алюміній сульфату.

Визначити  розчинів: у першій і третій пробірках за допомогою універсального індикаторного паперу, в другій – за допомогою фенолфталеїну, в четвертій – за допомогою лакмусу. Потім у першу пробірку додати             1-2 краплі фенолфталеїну, а в третю – 1-2 краплі лакмусу. Чи зміниться забарвлення розчинів у першій та третій пробірках? Заповнити таблицю за такою формою:

Номер

пробірки

Формула солі

Реакція середовища

Рівняння реакцій гідролізу в молекулярній та йонній формах

Висновок про причину перебігу гідролізу

При складанні рівнянь ступінчастого гідролізу записувати рівняння лише для першого ступеня.

ДОСЛІД 3.7.2 Необоротний гідроліз

 Налити у пробірку по 1мл розчину алюміній хлориду і додати такий самий об’єм розчину калій карбонату. Спостерігати утворення осаду алюміній гідроксиду і виділення газу.

Скласти рівняння реакції необоротного гідролізу. Чому не утворився алюміній карбонат? Зробити висновок про те, які солі гідролізуються необоротно.

ДОСЛІД 3.7.3 Вплив сили кислоти і основи, які утворюють сіль, на ступінь гідролізу

А Налити у дві пробірки по 1 мл розчинів натрій сульфіту і натрій карбонату. В кожну пробірку додати по одній краплі фенолфталеїну. В розчині якої солі забарвлення фенолфталеїну більш інтенсивне? В розчині якої солі концентрація гідроксид-іонів більша? Ступінь гідролізу якої солі більший? Чому?

Б Налити у дві пробірки по 1 мл розчинів магній хлориду і алюміній хлориду. В кожну пробірку додати по одній краплі метилового оранжевого. В розчині якої солі забарвлення метилового оранжевого більш інтенсивне? В розчині якої солі концентрація катіонів Гідрогену більша? Ступінь гідролізу якої солі більший? Чому?

Скласти рівняння реакцій гідролізу солей. Зробити загальний висновок про вплив сили кислоти і основи, якими утворена сіль, на ступінь її гідролізу.

ДОСЛІД 3.7.4 Вплив температури на ступінь гідролізу

 Налити у пробірку 1/4 її об’єму дистильованої води і внести в неї 1-2 мікрошпателі натрій ацетату. В пробірку додати одну краплю фенолфталеїну. Яке забарвлення набув фенолфталеїн у розчині цієї солі? Чому? Скласти рівняння гідролізу цієї солі.

Нагріти пробірку. Спостерігати зміну інтенсивності забарвлення фенолфталеїну. Як змінюється концентрація гідроксид-іонів у розчині солі при нагріванні? В якому напрямку зміщується рівновага процесу? Охолодити пробірку під струменем холодної води . Чи відбувається зміщення рівноваги гідролізу?

Зробити висновок про вплив температури на ступінь гідролізу солі. Назвати причини цього впливу.

Література для оформлення роботи і підготовки

теоретичного матеріалу

Опрацювати підрозділ 10.8 підручника [6] та підрозділи 3.2.6, 3.2.7 посібника [3].

  1.  Лабораторна робота 8                                     Комплексні сполуки

Теоретична частина

 Комплексними називають сполуки, у вузлах кристалічних ґраток яких містяться комплексні йони, що зберігаються при розчиненні або розплавленні сполуки. Реакції, у результаті яких утворюються комплексні сполуки, називаються реакціями комплексоутворення, наприклад:

,

.

У водних розчинах комплексні сполуки дисоціюють як сильні електроліти з утворенням комплексних йонів:

.

Комплексні йони дисоціюють оборотно: .

Дисоціацію комплексних йонів можна охарактеризувати константою рівноваги, яка називається константою нестійкості . Чим менша константа нестійкості, тим більш міцним є комплексний йон. Для йона вираз константи нестійкості має такий вигляд:

Найбільш поширеною є класифікація комплексних сполук за видом координованих лігандів. За цією ознакою розрізняють аквакомплекси, в яких лігандами є молекули води, наприклад: ; ацидокомплекси, в яких лігандами є аніони кислотних залишків, наприклад: , гідроксокомплекси, в яких лігандами є гідроксид-аніони, наприклад: , амінокомплекси, в яких лігандами є молекули амоніаку, наприклад , тощо.

Контрольні запитання і вправи

1 З яких частинок складається комплексна сполука? Які частинки є комлексоутворювачами в комплексному йоні? Що показує координаційне число в комплексному йоні?

2 Визначити ступінь окиснення та координаційне число комплексоутворювача в таких сполуках: , ,  .

3 Який із наведених комплексних йонів є найбільш стійким:

а) , ;

б), .

Практична частина

Мета роботи: отримати комплекси різного типу, дослідити їх властивості.

Обладнання і реактиви: мікрошпатель, пробірки, порцелянова чашка, нагрівний прилад, промивалка з дистильованою водою, мідний купорос, сіль Мора, кобальт(ІІ)     хлорид гексагідрат, олово гранульоване, розчини: натрій гідроксиду (0,5 Н), хлоридної кислоти (2 Н), сульфатної кислоти (2 Н), купрум(ІІ) сульфату (0,5 Н), алюміній сульфату (0,5 Н), барій хлориду (0,5 Н), цинк сульфату (0,5 Н), натрій хлориду(0,5 Н), калій гексаціаноферату(ІІ) (0,5 Н), амоній гідроксиду (25%), аргентум нітрату (0,1 Н), натрій тіосульфату (0,5 Н).

ДОСЛІД 3.8.1 Добування і дослідження комплексної сполуки тетраамінкупрум(ІІ) сульфату

 Налити у три пробірки по 1 мл розчину купрум(ІІ) сульфату. У першу пробірку долити розчин барій хлориду до появи осаду. Який колір осаду? Про наявність якого йона в розчині купрум(ІІ) сульфату свідчить поява осаду?

У другу пробірку внести шматочок гранульованого олова, через 5-10 хвилин спостерігати виділення червоного нальоту на поверхні олова. Про наявність якого йона в розчині купрум(ІІ) сульфату свідчить поява осаду?

У третю пробірку по краплях додавати розчин амоній гідроксиду. Спочатку спостерігати утворення осаду купрум(ІІ) гідроксосульфату, а потім розчинення цього осаду при утворенні тетраамінкупрум(ІІ) сульфату. Отриманий розчин розлити порівну у дві пробірки і провести в них досліди, аналогічні проведеним із купрум(ІІ) сульфатом. Чи випадає осад при додаванні барій хлориду? Чи виділяється мідь на поверхні олова?

Скласти рівняння всіх проведених хімічних реакцій. Порівняти відношення середньої та комплексної солей купруму(ІІ) до кожного з реактивів, які додавали. За результатами дослідів скласти рівняння електролітичної дисоціації середньої та комплексної солей купруму(ІІ).

ДОСЛІД 3.8.2 Властивості аквакомплексів

А У порцелянову чашку помістити 1-2 мікрошпателі мідного купоросу. Обережно прожарити вміст порцелянової чашки. Звернути увагу на зміну кольору кристалів. Коли порцелянова чашка охолоне, додати 1-2 краплі води, відмітити зміну забарвлення розчину. Скласти рівняння реакцій.

 Б У пробірку насипати 1-2 мікрошпателі               кобальт(ІІ) хлориду гексагідрату, обережно нагріти. Спостерігати зміну забарвлення, що відповідає реакції відщеплення води:

.

Охолодити пробірку і додати декілька крапель розчину натрій гідроксиду. Записати спостереження.

ДОСЛІД 3.8.3 Добування і властивості ацидокомплексів

А У пробірку налити 0,5 мл розчину натрій хлориду і додати розчин аргентум нітрату (0,5 Н). Спостерігати утворення осаду. Потім по краплях додавати розчин натрій тіосульфату до повного розчинення осаду. Скласти рівняння реакції добування дитіосульфатаргентату натрію (координаційне число йона дорівнює 2).

Б У пробірку налити 0,5 мл розчину купрум(ІІ) сульфату і додати такий самий об’єм калій гексаціаноферату(ІІ). Відмітити колір утвореного осаду і скласти рівняння хімічних реакцій.

ДОСЛІД 3.8.4 Утворення гідроксокомплексів

У три пробірки налити по 1 мл розчинів: у першу – цинк сульфату, у другу – хром(ІІI) сульфату, у третю – алюміній сульфату. У кожну з них по краплях додавати розчин натрій гідроксиду до випадіння осадів. Потім долити надлишок лугу, спостерігати розчинення осадів. Скласти рівняння проведених реакцій. Врахувати, що при розчиненні осадів утворюються гідроксокомплекси, які містять такі йони:, , .

Література для оформлення роботи і підготовки

теоретичного матеріалу

Опрацювати розділ 13 підручника [6] та структурно-логічну схему 3.7 (стор.260-270) посібника [3].

  1.  Лабораторна робота 9                                     Окисно-відновні реакції

Теоретична частина

 Окисно-відновними (ОВР) називають реакції, які відбуваються зі зміною ступеня окиснення атомів реагентів. Зміна ступеня окиснення пов`язана з переходом електронів або зміщенням електронних пар до найбільш електронегативного атому. Процес віддачі електронів атомом, молекулою, йоном називається окисненням, а процес приєднання електронів – відновленням. Атоми, молекули або йони, які віддають електрони, називаються відновниками, а ті, що приєднують, – окисниками.

Стан атомів у молекулі характеризує його ступінь окиснення. Ступінь окиснення – це умовний заряд атома в молекулі, розрахований виходячи з припущення, що молекула складається з йонів. Ступінь окиснення може мати позитивне, негативне та нульове значення. Атоми одного й того ж самого елемента в різних сполуках виявляють різні значення ступеня окиснення. Розглянемо приклади ступенів окиснення Карбону в таких сполуках:

, , , , .

До типових окисників відносять кисень, галогени, а також сполуки, що містять у своєму складі атоми у вищому ступені окиснення, наприклад , , , , . До типових відновників відносять водень, метали і сполуки, що містять у своєму складі атоми у нижчому ступені окиснення, наприклад , , . Речовини, які у своєму складі містять атоми у   проміжному ступені окиснення, наприклад , , , залежно від реагента, з яким вступають у взаємодію, здатні виявляти як окисні, так і відновні властивості.

Окисно-відновні реакції поділяють на: міжмолекулярні, внутрішньомолекулярні та диспропорціонування.

До міжмолекулярних відносять такі, в яких елементи окисника та відновника входять до складу різних речовин, наприклад:

,

До внутрішньомолекулярних відносять такі, в яких елементи окисника та відновника входять до складу однієї речовини, наприклад:

.

До реакцій диспропорціонування відносять такі, в яких частина атомів одного й того ж елемента окиснюється, а інша частина – відновлюється, наприклад:

,

.

Контрольні запитання і вправи

1 Які реакції називають окисно-відновними? Назвіть типи окисно-відновних реакцій?

2 Які з перелічених речовин:  , ,  – здатні виявляти як окисні, так і відновні властивості? Відповідь поясніть.

3 У наведених схемах реакцій розставте коефіцієнти методом електронного балансу і зазначте тип ОВР:

а) ;

б) ;

в)

Практична частина

Мета роботи дослідити окисно-відновні властивості речовин.

Обладнання і реактиви: мікрошпатель, пробірки, промивалка, натрій сульфіт, калій нітрит, калій бромід, калій йодид, купрум(ІІ) нітрат тригідрат, розчини: етилового спирту (95%), калій гідроксиду (0,5 Н), сульфатної кислоти (1,89 г/см3, 2 Н), калій гексаціаноферату(ІІ) (0,5 Н), калій дихромату (0,5 Н), калій перманганату (0,5 Н), калій йодиду (0,5 Н), купрум(ІІ) сульфату(0,5 Н).

ДОСЛІД 3.9.1 Характер відновлення калій перманганату залежно від реакції середовища

 Налити у три пробірки по 1 мл розчину калій перманганату, потім у кожну пробірку налити по 1 мл: у першу – сульфатної кислоти (0,5 Н), у другу – дистильованої води, у третю – калій гідроксиду. В кожну пробірку насипати по одному мікрошпателю натрій сульфіту. Спостерігати зміну забарвлення у кожній пробірці.

Скласти рівняння реакцій між калій перманганатом та натрій сульфітом у кислому, нейтральному, лужному середовищах, розставити в них коефіцієнти методом електронного балансу. Зробити висновок про вплив середовища на окисні властивості калій перманганату.

ДОСЛІД 3.9.2 Відновні властивості галогені дів

Увага! Дослід необхідно виконувати у витяжній шафі!

 У дві пробірки насипати по 1 мікрошпателю: у першу - калій броміду, у другу – калій йодиду. В кожну  пробірку додати по декілька крапель концентрованої сульфатної кислоти. Спостерігати за зміною забарвлення у пробірках, звернути увагу на запах газів, що виділяються ( сірчистий газ та сірководень).

Скласти рівняння хімічних реакцій, розставити в них коефіцієнти методом електронного балансу. Зробити висновок про відновну активність галогенідів.

ДОСЛІД 3.9.3 Окисно-відновні властивості елементів у проміжному ступені окиснення

 Налити в одну пробірку 1 мл розчину калій перманганату, підкислити його розбавленим розчином сульфатної кислоти і додати 1 мікрошпатель калій нітриту. Спостерігати знебарвлення розчину.

У другу пробірку налити 1 мл розчину калій йодиду, підкислити його розбавленим розчином сульфатної кислоти і додати 1 мікрошпатель калій нітриту. Спостерігати зміну забарвлення розчину та виділення газу.

Як пояснити явища, що спостерігаються? В якому випадку нітрит-іони виявляють відновні, а в якому – окисні властивості?

Скласти рівняння хімічних реакцій, розставити в них коефіцієнти методом електронного балансу. Врахувати, що в даному досліді при відновленні нітрит-іонів виділяється азот, а при їх окисненні утворюються нітрат-іони. Зробити висновок про причини і умови прояву окисно-відновної двоїстості калій нітриту.

ДОСЛІД 3.9.4 Комплексні сполуки в окисно-відновних реакціях

Налити в одну пробірку 1 мл розчину калій перманганату, підкислити його розбавленим розчином сульфатної кислоти і додавати розчин калій гексаціаноферату(ІІ) до знебарвлення розчину.

Скласти рівняння хімічної реакції, розставити в ньому коефіцієнти методом електронного балансу. Зробити висновок про причини прояву відновних властивостей калій гексаціаноферату(ІІ).

ДОСЛІД 3.9.5 Органічні сполуки в окисно-відновних реакціях

Увага! Дослід необхідно виконувати у витяжній шафі! 

Налити в пробірку 1 мл розчину калій дихромату, долити 0,5 мл розчину концентрованої сульфатної кислоти і додати 5-10 крапель етилового спирту. Обережно збовтати пробірку. Спостерігати за зміною забарвлення і запаху.

Скласти рівняння хімічної реакції, розставити в ньому коефіцієнти методом електронного балансу. Зробити висновок про окисно-відновні  властивості органічних сполук.

ДОСЛІД 3.9.6 Внутрішньомолекулярні окисно-відновні реакції

Увага! Дослід необхідно виконувати у витяжній шафі!

У пробірку внести декілька кристаликів купрум(ІІ) нітрат тригідрату (). Закріпити пробірку у штативі і обережно нагрівати. Спостерігати за зміною кольору кристаликів і за кольором газу, який виділяється.

Скласти рівняння хімічної реакції розкладу купрум(ІІ) нітрату, враховуючи забарвлення можливих продуктів реакції: безводний – білий,  – не існує,  – чорний,  – червоний, , ,  -– безбарвні гази,  - бурий. Розставити коефіцієнти методом електронного балансу, вказати окисник та відновник у складі купрум(ІІ) нітрату.

Література для оформлення роботи і підготовки

теоретичного матеріалу

Опрацювати підрозділи 11.1, 11.8 підручника [6] та підрозділи 4.1, 4.2 посібника [3].

  1.  Лабораторна робота 10                                     Гальванічні елементи

Теоретична частина

 Окисно-відновний потенціал металу називають електродним потенціалом , оскільки метал виконує функцію електрода. Найчастіше його вимірюють відносно стандартного водневого електрода, потенціал якого умовно беруть за такий, що дорівнює нулю (). Різницю потенціалів у ланцюгу

при активності металу, що дорівнює 1 моль/л, і при температурі 250 С називають стандартним електродним потенціалом металу ().

 Якщо на металічному електроді відбувається процес окиснення, його електродний потенціал має негативне значення (). Якщо на металічному електроді відбувається процес окиснення, його електродний потенціал має позитивне значення ().

Розташовуючи метали у порядку зростання стандартних електродних потенціалів, отримують електрохімічний ряд напруг металів :

Чим менше значення , тим сильніше виражена відновна здатність металів і тим слабкіше виражені окисні властивості їх йонів.

Електродний потенціал металу можна розрахувати за рівнянням Нернста:

(при 250 С),

де  - молярна концентрація йонів металу у розчині; - заряд йона металу.

Гальванічний елемент – це джерело електричної енергії, яка утворюється за рахунок окисно – відновного процесу. Реакція окиснення відбувається на одному електроді (аноді), а реакція відновлення – на іншому (катоді). Роль катода виконує метал з меншим значенням електродного потенціалу ().

У кадмієво-цинковому гальванічному елементі

,

де  – анод, негативно заряджений електрод, джерело електронів;  – катод, позитивно заряджений електрод.

В елементі відбувається реакція:

,

(анод)  (окиснення),

(катод)  (відновлення).

ЕРС () гальванічного елемента дорівнює різниці електродних потенціалів катода та анода:

.

Стандартна ЕРС гальванічного елемента дорівнює  В.

Гальванічний елемент може бути складений не лише з електродів, що представлені різними металами, але й з електродів одного металу, занурених у розчини одного й того ж електроліту, проте з різною концентрацією йонів. Такий гальванічний елемент називається концентраційним.

Контрольні запитання і вправи

1 Розрахуйте електродний потенціал срібла, поміщеного в розчин його солі з концентрацією 0,001 моль/л ( В).

2 Складіть схеми двох елементів, в одному з яких свинець є анодом, а в іншому – катодом. Складіть рівняння електродних процесів і розрахуйте стандартні ЕРС цих елементів.

3 Розрахуйте ЕРС концентраційного гальванічного елемента, складеного з двох мідних електродів, один з яких поміщений в розчин 0,001 М купрум(ІІ) сульфату, а інший – в 1 М розчин купрум(ІІ) сульфату.

Практична частина

Мета роботи  визначити ЕРС гальванічних елементів.

Обладнання і реактиви: мілівольтметр, U-подібний електролітичний місток, хімічні стакани, пробірки, пластинки міді, заліза, свинцю, цинку, сіль Мора; розчини: калій хлориду (насич.), купрум(ІІ) сульфату (1 М), цинк                 сульфату (1 М, 0,01 М), плюмбум(ІІ) нітрату (0,5 Н),       аргентум нітрату (0,1 М).

ДОСЛІД 3.10.1 Порівняльна активність металів

 Налити у 5 пробірок по 1 мл розчинів солей: у першу – цинк сульфату, у другу – розчину солі Мора, у третю плюмбум(ІІ) нітрату, у четверту – купрум(ІІ) сульфату, у п’яту – аргентум нітрату. Помістити в розчини пластинки металічного цинку. Відмітити спостереження. Повторити досліди із залізними, свинцевими та мідними пластинками. З розчинів яких солей витісняються метали? Записати метали в порядку зменшення їх відновної активності. Порівняти експериментальний ряд металів з їх положенням в електрохімічному ряді напруг.

ДОСЛІД 3.10.2 Вимірювання ЕРС гальванічного    елемента

 Скласти гальванічний елемент за схемою

.

Для цього в стакани з розчинами солей металів занурити пластинки відповідних металів, замкнути півелементи соляним містком і сполучити електроди за з мікровольтметром. Виміряти ЕРС після встановлення стаціонарного значення напруги на шкалі приладу.

Записати схему гальванічного елемента, показати напрямок руху електронів у зовнішньому ланцюгу, скласти рівняння електродних процесів і сумарне рівняння реакції, в результаті якої утворюється електричний струм, розрахувати теоретичне значення ЕРС. Порівняти отримане значення ЕРС з розрахованим теоретично. Визначити відносну похибку вимірювання.

ДОСЛІД 3.10.3 Концентраційний гальванічний елемент

Занурити пластинки відповідних металів у стакани з розчинами солей цинку різної концентрації: перший стаканчик – 1 М , другий – 0,01 М . Замкнути півелементи соляним містком і сполучити електроди з мікровольтметром. Виміряти ЕРС після встановлення стаціонарного значення напруги на шкалі приладу.

Записати схему гальванічного елемента, показати напрямок руху електронів у зовнішньому ланцюгу , скласти рівняння електродних процесів, розрахувати теоретичне значення ЕРС. Порівняти отримане значення ЕРС з розрахованим теоретично. Визначити відносну похибку вимірювання.

Література для оформлення роботи і підготовки

теоретичного матеріалу

Опрацювати підрозділи 11.2 - 11.4 підручника [6] та підрозділи 4.3 - 4.5 посібника [3].

  1.  Лабораторна робота 11                                     Корозія металів

Теоретична частина

Корозія  це гетерогенний окисно-відновний процес, що самочинно відбувається на межі поділу двох фаз: металгаз чи металрозчин і поєднує, як правило, хімічну взаємодію та електрохімічні явища.

Залежно від механізму перебігу процесу розрізнюють хімічну та електрохімічну корозію.

Хімічна корозія  це процес самочинного руйнування металів у атмосфері окиснювальних газів за умов високих температур чи у середовищі рідких неелектролітів.

Хімічній корозії притаманні певні ознаки:

безпосереднє передавання електронів атомами металів окиснику, що знаходиться у зовнішньому середовищі;

відсутність у системі електричного струму.

Залежно від умов перебігу хімічна корозія поділяється на типи:

 газова, яка виникає при високих температурах у атмосфері сухих агресивних газів ( F2, Cl2, SO2, NO2, H2S тощо), наприклад: корозія двигунів внутрішнього згоряння, деталей турбін, ракетних двигунів;

 корозія у неелектролітах  струмонепровідних рідинах (Br2, нафта і нафтопродукти).

Наведемо схему корозії металу в атмосфері кисню:

.

 Електрохімічна корозія  це руйнування металів у середовищах з йонною провідністю, при якому відбувається просторове перенесення електронів і виникнення електричного струму.

Як випливає із визначення, процеси йонізації атомів металу і відновлення окиснювального компонента із корозійного середовища відбуваються хоч і одночасно, однак не в єдиному акті (на різних ділянках), а їх швидкості залежать від  величин електродних потенціалів металу.

Сутність електрохімічної корозії полягає в анодному розчиненні металу () на тих ділянках, яким відповідає більш від’ємне значення електродного потенціалу, і катодному відновленні окисника  із навколишнього середовища () на тих ділянках, де електродний потенціал має більш додатне значення, завдяки чому самі катодні ділянки зберігають свою цілісність.

Окисниками при електрохімічній корозії найчастіше бувають О2 і Cl2 у вологому повітрі, йони Н+, Fe3+, NO3 тощо. Взагалі середовищем електрохімічної корозії може бути: електроліт (водні розчини кислот, солей, лугів, морська вода); вологий газ; вологий ґрунт.

Здебільшого на катодних ділянках спостерігається йонізація (відновлення) кисню відповідно до схем:

– у нейтральному чи лужному середовищі:

    В;

– у кислому середовищі:

   В;

а також виділення водню:

Корозійний процес, що супроводжується поглинанням і відновленням газового кисню, називається корозією з кисневою деполяризацією.

Корозійний процес, при якому відновлюються йони Гідрогену і виділяється газуватий водень, називається корозією з водневою деполяризацією.

Поряд з електрохімічними процесами під час корозії відбуваються вторинні хімічні реакції, наприклад, взаємодія йонів металу з гідроксильними йонами:

Утворена основа протягом часу може піддаватися поступовій дегідратації:

Корозійні електрохімічні процеси подібні до тих, що відбуваються у гальванічних елементах. Однак на відміну від звичайних гальванічних елементів у корозійних гальванічних елементах відсутній зовнішній ланцюг, а електрони переходять безпосередньо з анода на катод без участі сполучного електронного провідника.

Захист від корозії – це комплекс заходів, спрямованих на збільшення працездатності та надійності металів і конструкційних матеріалів за умов їх експлуатації.

Вибір конкретного методу захисту зумовлюється його ефективністю та економічною доцільністю. Залежно від специфіки всі методи поділяються на три великі групи: дія на метал, дія на корозійне середовище та електрохімічні методи.

Контрольні запитання і вправи

1 Складіть схеми корозійного гальванічного елемента, утвореного залізом, що контактує з міддю в кислому середовищі. Складіть рівняння реакцій, що відбуваються на катодній та анодній ділянках елемента.

2 Поясніть сутність процесів корозії, покритого цинком, і заліза, покритого оловом. Складіть рівняння відповідних реакцій.

3 Який метал у парі залізо-нікель буде розчинятися в розбавленому розчині оцтової кислоти? З поверхні якого металу буде виділятися водень?

Практична частина

Мета роботи ознайомитися з процесами електрохімічної корозії металічних виробів і методами захисту їх від корозії.

Обладнання і реактиви: штатив для пробірок, пробірки, скляна паличка, наждак, хімічний стакан (50 мл) цинк (гранули), мідний дріт, смужка оцинкованого заліза, смужка лудженого заліза, цинкова пластина, свинцева пластина, розчини: сульфатної кислоти (10%), нітратної кислоти (конц.), оцтової кислоти (10%), калій гексаціаноферату(ІІІ) (0,1 М), калій йодиду (0,5М).

ДОСЛІД 3.11.1 Вплив гальванічної пари на процес розчинення металу

Налити у пробірку 1 мл сульфатної кислоти і помістити гранулу цинку. Спостерігати виділення водню. Пояснити можливість перебігу реакції. Доторкнутися мідним дротом до гранули цинку. З поверхні якого металу спостерігатиметься виділення водню? Складіть схему утвореного мідно-цинкового гальванічного елемента.

ДОСЛІД 3.11.2 Корозія оцинкованого та лудженого заліза

 Наповнити наполовину дві пробірки дистильованою водою, додати в кожну пробірку 2-3 краплі розчину калій гексаціаноферату(ІІІ) (гексаціаноферат(III) - іон утворює з катіонами  сполуку, яка має інтенсивне синє забарвлення). Перемішати розчини скляною паличкою. В одну пробірку помістити смужку оцинкованого заліза, в іншу – лудженого. В якій пробірці спостерігається поява синього забарвлення у розчині навколо металевої пластинки? Пояснити причину появи у розчині катіонів . Скласти рівняння реакцій, що відбуваються на катодній та анодній ділянках гальванічних пар:  та .

ДОСЛІД 3.11.3 Протекторний захист

 У два стакани налити розчин оцтової кислоти. В один стакан додати декілька крапель розчину калій йодиду (- іони утворюють з катіонами  малорозчинну сполуку  жовтого кольору) і помістити в нього цинкову та свинцеву пластини, так, щоб вони торкалися одна одної. В інший стакан із розчином оцтової кислоти помістити тільки свинець. У якому випадку швидше утвориться плюмбум(ІІ) йодид? Пояснити результати спостережень, скласти рівняння відповідних реакцій. Який метал відіграє роль протектора?

ДОСЛІД 3.11.4 Пасивація металів, роль захисних плівок у процесі корозії

Увага! Досліди з концентрованими розчинами кислот необхідно виконувати у витяжній шафі!

У дві пробірки на 1/3 налити розчин сульфатної кислоти. Очистити наждаком два стальних цвяхи. Один цвях пасивувати, помістивши його в пробірку з концентрованим розчином нітратної кислоти. Сполоснути цвях водою і знову помістити в нітратну кислоту. Промити цвях.

В одну пробірку з розчином сульфатної кислоти помістити цвях, який піддали пасивації, в іншу – цвях, який не піддавали пасивації. Звернути увагу на швидкість виділення водню з поверхні заліза в обох пробірках.

Пояснити результати спостережень, відзначити роль оксидної плівки відносно корозії. Скласти рівняння відповідних хімічних реакцій.

Список літератури для оформлення роботи і підготовки

теоретичного матеріалу

Опрацювати розділ 11.5 підручника [6] та 5.10 посібника [3].

  1.  Лабораторна робота 12                                     Дослідження властивостей елементів                 ІІА-групи та їх сполук

Теоретична частина

 Елементи Берилій Be, Магній Mg, Кальцій Ca, Стронцій Sr, Барій Ba складають ІІА-групу періодичної системи хімічних елементів Д. І. Менделєєва. Зазначені елементи є s-елементами, атоми яких мають ns2-конфігурацію валентного енергетичного рівня. У хімічних сполуках вони виявляють ступінь окиснення +2. Ці елементи мають невеликі значення стандартних електродних потенціалів (дещо вищі, ніж у лужних металів), що характеризує їх високу хімічну активність у розчинах, і виявляють сильні відновні властивості ().

За зовнішнім виглядом вони є металами сріблясто-білого кольору. Виявляючи високу хімічну активність, метали ІІА-групи утворюють бінарні сполуки в результаті  взаємодії з киснем – оксиди МеО, з воднем – гідриди МеН2, з галогенами галогеніди MeГ2, з азотом – нітриди Ме3N2, з сіркою – сульфіди MeS, з вуглецем – карбіди, склад яких для лужних металів відповідає загальній формулі MeC2, а для Магнію і Берилію – Mg3C4 і Be2C. При гідролітичному розкладанні карбіди лужних металів дають ацетилен, а карбіди Магнію і Берилію – відповідно пропін (С3Н4) і метан (СН4). Кальцій, стронцій, барій реагують з водою за звичайної температури з утворенням лужних розчинів: Me + 2H2O = Me(OH)2 +H2, тому вони мають групову назву – лужноземельні метали. Берилій з водою не взаємодіє; магній реагує з киплячою водою.

Берилій гідроксид виявляє амфотерні властивості, магній гідроксид є слабкою основою, а гідроксиди кальцію, стронцію, барію належать до сильних основ. Розведений прозорий розчин Ca(OH)2 називають вапняною водою, насичений – вапняним молоком, а розчин Ва(ОН)2 – баритовою водою. Магнію гідроксид розчиняється  в солях амонію завдяки утворенню розчину амоніаку:

Карбонати, сульфати і фосфати Кальцію, Стронцію, Барію мало розчинні у воді; їх кислі солі розчинні гарно, що підтверджує загальне правило про зростання розчинності при переході від середніх солей до кислих. Розчинні солі Магнію та Кальцію надають природній воді твердості.

Контрольні запитання і вправи

1 Що мають спільного в будові зовнішніх електронних оболонок атоми металів ІІ А-групи?

2 Чому при розгляді властивостей елементів ІІ А-групи виокремлюють Берилій і Магній, а інші елементи називають лужноземельними?

3 Скласти рівняння реакцій, за допомогою яких можна здійснити такі перетворення:

а) Ca→CaO→Ca(OH)2→CaCO3→Ca(HCO3)2→CaCO3→CaO;

                                              ↓

                                           CaCI2

б) Mg→MgCI2→Mg(OH)2→MgCI2→MgSO4→MgCO3

                                                                                ↓

                                                                            Mg(NO3)2.

4 До розчину, що містить солі Кальцію, Берилію і Магнію, додали надлишок їдкого натру. Скласти рівняння всіх реакцій, які при цьому відбулися.

Практична частина

Мета роботи дослідити хімічні властивості магнію, лужноземельних металів та їх сполук.

Обладнання і реактиви: штатив для пробірок, пробірки, порцелянова чашка, ніхромовий дріт, скляна паличка, пінцет, тигельні щипці, пробіркотримач, сухе пальне, нагрівний прилад, магній (стрічка), кальцій, дистильована вода, розчини: фенолфталеїну, натрій гідроксиду (2 Н, 40%), хлоридної кислоти (2 Н, ρ=1,19г/см3), нітратної               кислоти (2 Н), магній хлориду (2 Н), амоній хлориду (насичений), кальцій хлориду (насичений), барій хлориду (насичений), стронцій хлориду (насичений).

ДОСЛІД 3.12.1 Забарвлення полум’я солями лужноземельних металів

Ніхромовий дріт, ретельно очищений від домішок, помістити в насичений розчин кальцій хлориду, а потім перенести у полум’я. Відмітити забарвлення полум’я. Повторити дослід із розчинами солей Cтронцію та Барію. Описати спостереження.

(Очищення ніхромового дроту: помістити в розчин концентрованої хлоридної кислоти, після цього прожарити у полум’ї, чистий дріт не повинен забарвлювати полум’я).

ДОСЛІД 3.12.2 Взаємодія магнію з водою

 Взяти шматочок магнієвої стрічки (0,5-1 см) та очистити її поверхню від нальоту оксиду. В пробірку налити   1 мл дистильованої води і помістити в неї очищений магній. Відмітити відсутність перебігу реакції при кімнатній температурі. Нагріти пробірку у полум’ї. Що спостерігається? Додати до утвореного розчину одну краплю фенолфталеїну. Про утворення яких йонів у розчині свідчить поява забарвлення фенолфталеїну? Описати спостереження. Відповісти на запитання, скласти рівняння хімічної реакції взаємодії магнію з водою.

ДОСЛІД 3.12.3 Взаємодія магнію з кислотами

 У дві пробірки помістити по невеличкому шматочку магнієвої стрічки. В одну пробірку налити 1 мл 2 Н розчину хлоридної кислоти, в іншу – таку ж саму кількість 2 Н розчину нітратної кислоти. Що відбувається з магнієм? Який газ виділяється: при взаємодії магнію: а) з хлоридною кислотою; б) з нітратною кислотою? Дати відповіді на запитання, скласти рівняння хімічних реакцій взаємодії магнію з кислотами.

ДОСЛІД 3.12.4 Добування магній гідроксиду і його взаємодія з водою

 Взяти тигельними щипцями 1 см магнієвої стрічки і запалити її у полум’ї. Після того як магній загориться, винести його з полум’я та тримати над порцеляновою чашкою. Магній оксид, що утворився, помістити у порцелянову чашку, налити у неї 2 мл дистильованої води, розмішати скляною паличкою і перелити вміст чашки у пробірку. Чому утворений розчин каламутний? Довести утворення в розчині магній гідроксиду,  додавши одну  краплю фенолфталеїну.

Скласти рівняння хімічних реакцій утворення магній оксиду при горінні магнію та взаємодії магній оксиду з водою.

ДОСЛІД 3.12.5 Добування магній гідроксиду та його розчинність в кислоті, солях амонію

 У пробірку з розчином солі магнію додавати по краплях розчин лугу до утворення саду. Осад розділити на три частини і помістити у пробірки. У першу додавати по краплях концентрований розчин лугу, у другу – концентровану хлоридну кислоту, у третю – насичений розчин амоній хлориду. В яких пробірках спостерігається розчинення осаду? Пояснити, чим зумовлене розчинення осаду саме у цих пробірках. Про які властивості магній гідроксиду це свідчить? Дати відповіді на запитання, скласти рівняння хімічних реакцій.

ДОСЛІД 3.12.6 Взаємодія кальцію з водою

 Налити у пробірку до 1/3 об’єму дистильованої води і внести у неї пінцетом маленький шматочок металічного кальцію. Який газ виділяється? Чому вода стає каламутною? Довести утворення лугу в розчині, додавши у нього краплю фенолфталеїну. Що спостерігається? Чому? Дати відповіді на запитання, скласти рівняння хімічної реакції взаємодії кальцію з водою.

Список літератури для оформлення роботи і підготовки

теоретичного матеріалу

Опрацювати розділ «Головна підгрупа другої групи» посібника [1] і 5.5 посібника [3].

  1.  Лабораторна робота 13                                     Дослідження властивостей алюмінію та сполук Алюмінію

Теоретична частина

 До металів ІІІА-групи, крім Алюмінію , належать також елементи підгрупи Галію – Галій Ga, Індій In, Талій TI, їх атоми мають ns2np1- конфігурацію валентного рівня. У сполуках усі елементи головної ІІІА-групи виявляють ступінь окиснення +3. Проте вони можуть виявляти нижчий ступінь окиснення +1; ця здатність посилюється від Бору до Талію. Для Талію найстійкішими є сполуки зі ступенем окиснення +1.

Найбільше практичне значення з усіх елементів     ІІІ А-групи має Алюміній. Алюміній – це сріблястий метал із температурою плавлення 6600 С, густиною 2,7 г/см3. Алюміній м’який і пластичний метал, добре кується, витягується у дріт. На повітрі він вкривається дуже тонкою (~10-5 мм) плівкою Al2O3, яка характеризується високою міцністю і щільністю. 

Про високу відновну активність алюмінію свідчать значення його стандартних електродних потенціалів у кислому та лужному середовищах:

Алюміній легко взаємодіє з водою після видалення з його поверхні оксидної плівки, витісняє водень з хлоридної і розбавленої сульфатної кислот, за кімнатної температури завдяки пасивації виявляє стійкість до дуже концентрованих розчинів нітратної і сульфатної кислот, легко розчиняється у розчинах лугів з утворенням аніонного комплексу .

Алюміній широко використовується в електротехніці завдяки високій електро- і теплопровідності. Оскільки він є легким металом, тому широко застосовується у конструкціях, власна маса яких має вирішальне значення(ракети, літаки), для виготовлення побутових речей, тари. Застосовують як чистий алюміній, так і його сплави: дюралюмін, електрон, силумін, магналій. Дюралюмін – основний матеріал у літакобудуванні. Велика кількість алюмінію витрачається на виготовлення проводів. Порошкоподібний алюміній використовують як сріблясту фарбу.

Оксид і гідроксид Алюмінію є амфотерними сполуками з перевагою основних властивостей.

Солі алюмінію, утворені сильними кислотами, підлягають гідролізу у  водних розчинах і мають кислу реакцію середовища. Солі слабких кислот (АI2S3, AI2(CO3)3 та ін.) гідролізуються необоротно.

У комплексних сполуках, утворених йоном АІ3+, його координаційне число дорівнює 4 і 6 (наприклад Na[AI(OH)4] і Na3 [AI(OH)6]).

Контрольні запитання і вправи

1 Скласти рівняння хімічних реакцій за наведеними схемами. В результаті яких реакцій виділяється водень:

a) Al + NaOH →;

б) Al + H2O →;

в) Al + HNO3(розб)→;

г) Al + H2SO4(розб)→?

2 Якщо на розчини алюміній сульфату однакової концентрації подіяти невеликими кількостями розчинів калій гідроксиду і амоній гідроксиду, то випадають білі осади. При подальшому додаванні надлишків KOH і NH4OH один із осадів розчиняється. Зазначити, в якому саме. Скласти рівняння хімічних реакцій.

3 Які перетворення можна здійснити, використовуючи натрій гідроксид:

a) алюміній оксид → натрій метаалюмінат;

б) алюміній → водень;

в) алюміній → алюміній нітрат;

г) алюміній → алюміній гідроксид.

Скласти рівняння хімічних реакцій.

4 Яку однакову речовину можна використати для перетворень за такими схемами:

a) алюміній → водень;

б) алюміній карбід→ метан?

Скласти рівняння хімічних реакцій.

5 Яка речовина випадає в осад у результаті таких реакцій:

a) алюміній сульфід + вода→;

б) алюміній карбонат + вода→?

Скласти рівняння хімічних реакцій.

Практична частина

Мета роботи  дослідити хімічні властивості алюмінію та сполук Алюмінію.

Обладнання і реактиви: штатив для пробірок, пробірки, пробіркотримач, нагрівний прилад, сухе пальне, порцелянова ступка з товкачиком, лійка, фільтр, піпетка, алюміній (порошок, фольга або дріт), йод кристалічний, дистильована вода, розчини: фенолфталеїну, фуксину, натрій гідроксиду (2 Н), хлоридної кислоти (2 Н, ρ=1,19 г/см3),           сульфатної кислоти (2 Н, ρ=1,84 г/см3), нітратної              кислоти (ρ=1,4 г/см3), алюміній хлориду (0,5 Н), алюміній сульфату (0,5 Н), купрум(ІІ) сульфату (0,5 Н), купрум(ІІ) хлориду (0,5 Н).

ДОСЛІД 3.13.1 Взаємодія алюмінію з кислотами

А На підставі положення алюмінію в електрохімічному ряді напруг металів зробити висновок про можливість його взаємодії з розбавленими розчинами хлоридної і сульфатної кислот.

Перевірити правильність висновку на досліді, для цього у дві пробірки помістити невеличку кількість алюмінієвого порошку і добавити в одну пробірку 2 Н розчин   хлоридної кислоти, а в другу – 2 Н розчин сульфатної кислоти. Порівняти активність взаємодії алюмінію з цими кислотами за кімнатної температури і при нагріванні. Скласти рівняння хімічних реакцій.

Увага! Досліди з концентрованими розчинами кислот необхідно виконувати у витяжній шафі!

Б У дві пробірки помістити по невеличкому шматочку алюмінієвої фольги. В одну пробірку налити 0,5 мл концентрованої нітратної кислоти, в другу – 0,5 мл концентрованої сульфатної кислоти. Чи відбувається розчинення алюмінію в концентрованих розчинах кислот?

Обережно нагріти пробірки. Що спостерігається? Скласти рівняння реакцій взаємодії алюмінію з концентрованими нітратною та сульфатною кислотами при нагріванні. Зробити висновок про особливості взаємодії алюмінію з кислотами.

ДОСЛІД 3.13.2 Взаємодія алюмінію з лугом

У пробірку помістити декілька шматочків алюмінієвої фольги і долити розчин натрій гідроксиду. Що спостерігається? Скласти рівняння хімічної реакції.

ДОСЛІД 3.13.3 Взаємодія алюмінію з розчинами солей

У дві пробірки помістити по шматочку алюмінієвої фольги. В першу пробірку налити 1 мл розчину купрум(ІІ) сульфату, а в другу – 1 мл розчину купрум(ІІ) хлориду і залишити в штативі на 5 хвилин. Через зазначений проміжок часу відзначити, як змінилася поверхня алюмінію. Описати спостереження, пояснити їх. Скласти рівняння реакцій.

ДОСЛІД 3.13.4 Взаємодія алюмінію з неметалами

Увага! Дослід необхідно виконувати у витяжній шафі!

У порцелянову ступку помістити по одному мікрошпателю порошку йоду і порошку алюмінію. Ретельно перемішати і розтерти суміш. Добавити до суміші 1-2 краплі дистильованої води. Накрити суміш скляним стаканом. Що спостерігається? Навіщо до реакційної суміші добавляють воду? Пояснити результати спостережень, скласти рівняння хімічної реакції.

ДОСЛІД 3.13.5 Добування і властивості алюміній       гідроксиду

А До розчину солі алюмінію у пробірці приливати по краплях розчин натрій гідроксиду до утворення осаду. Що являє собою осад, який він має колір? Скласти рівняння хімічної реакції в молекулярному та йонному вигляді.

Б Розділити утворений осад на дві пробірки. В одну пробірку налити розбавлену хлоридну кислоту, а в іншу – розчин лугу. Що спостерігається? Зробити висновок про хімічний характер алюміній гідроксиду. Скласти рівняння хімічних реакцій в молекулярному та йонному вигляді, враховуючи, що утворюється комплексний йон [AI(OH)6]3-. Як зміщується рівновага дисоціації алюміній гідроксиду при додаванні надлишку лугу, надлишку кислоти?

В Отримати осад алюміній гідроксиду, відфільтрувати його та промити осад на фільтрі дистильованою водою. Пропустити крізь фільтр з осадом розбавлений розчин органічного барвника – фуксину. Як змінюється забарвлення фільтрату? Про які властивості алюміній гідроксиду свідчить цей дослід?

Список літератури для оформлення роботи і підготовки

теоретичного матеріалу

Опрацювати розділ «Головна підгрупа третьої групи» посібника [1] , 5.6.2 (стор.435-439) посібника [3].

  1.  Лабораторна робота 14                                     Дослідження властивостей заліза та сполук   Феруму

Теоретична частина

Ферум Fe разом із Кобальтом Co та Нікелем Ni належать до d-металів і становлять тріаду елементів          VIIIВ-групи четвертого періоду, яку називають родиною Феруму.

Для Феруму характерними є ступені окиснення +2,+3, але сполуки зі ступенем окиснення +3 є більш стійкими.

Залізо - сріблястий пластичний метал. Він піддається куванню, прокатуванню та іншим видам механічної обробки. При температурах понад 7680 С залізо виявляє парамагнітні властивості, а нижче 7680 С – феромагнітні.

Залізо відносять до металів середньої хімічної активності. У вологому повітрі залізо підлягає корозії, утворюючи крихку плівку, що легко відшаровується:

Залізо при нагріванні взаємодіє з багатьма неметалами, наприклад, з CI2, S, N2, C і т.д., утворюючи бінарні сполуки.

При температурі ~7000 С реагує з водяною парою:

Залізо розчиняється в хлоридній кислоті будь-якої концентрації та у розбавленій сульфатній кислоті з виділенням водню.

У концентрованих розчинах сульфатної кислоти  окиснюється до:

Проте у сульфатній кислоті, концентрація якої наближається до 100%, залізо пасивується внаслідок утворення на його поверхні оксидної плівки.

У розбавлених і помірно концентрованих розчинах нітратної кислоти залізо розчиняється:

При високих концентраціях  розчинення уповільнюється і залізо також пасивується.

Оксид та гідроксид феруму(ІІІ) практично не розчиняються у воді, виявляють амфотерні властивості із значною перевагою основних.

Оксид і гідроксид Fe(II) виявляють основні властивості.

Ферум схильний до утворення комплексних сполук, в яких координаційне число переважно дорівнює 6 (наприклад ().

Крім ступенів окиснення +2 і +3, Ферум здатен виявляти ступінь окиснення +6. Під дією сильних окисників на Fe(OH)3 у лужному середовищі утворюються ферати,  наприклад:

.

Ферати дуже сильні окисники, сильніші, ніж KMnO4, тому вони погано зберігаються, особливо у розчиненому стані.

Контрольні запитання і вправи

1 Скласти рівняння хімічних реакцій дисоціації таких солей:

а) (CoOH)2SO4; б) ;

в) K3[Fe(CN)6].

2 Дописати рівняння хімічних реакцій і розставити коефіцієнти:

a)

б)

3 До яких ступенів окиснення окиснюється залізо:

а) розбавленою і концентрованою НСІ;

б) розбавленою і концентрованою H2SO4;

в) розбавленою HNO3?

Скласти рівняння хімічних реакцій.

4 Скласти формули комплексних сполук Феруму: калій гексаціаноферату(ІІ) і калій гексаціаноферату(ІІІ). Для обох сполук розподілити електрони атома Феруму по квантових комірках при утворенні комплексів. Яка з цих сполук є парамагнітною, чому?

Практична частина

Мета роботи дослідити хімічні властивості заліза та його сполук, вивчити якісні реакції на  та

Обладнання і реактиви: лабораторний штатив, штатив для пробірок, пробірки, пробіркотримач, нагрівний прилад, сухе пальне, залізо (порошок, ошурки), сіль Мора, дистильована вода, сірководнева вода, бром, розчини: натрій    гідроксиду (2 Н), калій гідроксиду (2 Н), хлоридної            кислоти (2 Н), сульфатної кислоти (2 Н, ρ=1,84 г/см3),    нітратної  кислоти (2 Н), ферум(ІІІ) хлориду (0,5 Н),      амоній роданіду (0,5 Н), калій перманганату (0,5 Н), калій дихромату (0,5 Н), калій йодиду (0,5 Н), калій гексаціаноферату(ІІІ) (0,5 Н), калій гексаціаноферату(ІІ) (0,5 Н), барій хлориду (0,5 Н), гідроген пероксиду (3%).

ДОСЛІД 3.14.1 Якісні реакції на Fe2+ та Fe3+

А Приготувати у пробірці розчин солі Мора () і долити 1 краплю розчину калій гексаціаноферату(ІІІ) (червоної кров’яної солі). Відмітити колір утвореного осаду (турнбулева синька), зазначити назву і формулу утвореної речовини.

Б Налити у пробірку 1 мл розчину ферум(ІІІ) хлориду і додати 1 краплю розчину калій гексаціаноферату(ІІ) (жовтої кров’яної солі). Що спостерігається? Відмітити колір утвореного осаду (берлінська блакить), зазначити назву і формулу утвореної речовини.

В Налити у пробірку 1 мл розчину ферум(ІІІ) хлориду і додати 1 краплю розчину амоній роданіду. Що спостерігається? Провести такий самий дослід із розчином солі Мора. Що спостерігається? Скласти молекулярні та йонні рівняння проведених хімічних реакції. Зробити висновок про способи визначення йонів Fe2+ та Fe3+ у розчині. При написанні формули солі Мора можна обмежитися застосуванням формули діючої речовини: FeSO4.

ДОСЛІД 3.14.2 Взаємодія заліза з кислотами

Увага! Дослід з концентрованим розчином кислоти необхідно виконувати у витяжній шафі!

У чотири пробірки налити по 10 крапель розчинів кислот: у першу – розбавленої хлоридної, у другу – розбавленої сульфатної, у третю – розбавленої нітратної, у четверту – концентрованої сульфатної. У кожну пробірку помістити невеличку кількість залізної стружки. Пробірку з концентрованою сульфатною кислотою обережно нагріти. Спостерігати за процесами, що відбуваються у пробірках. Потім у кожну пробірку добавити по 1 краплі амоній роданіду. Що спостерігається у кожній пробірці? У розчинах яких кислот залізо окиснюється до Fe2+, а яких - до Fe3+? Скласти рівняння проведених хімічних реакцій. Які йони є окисниками в кожній із цих реакцій? Зробити висновок про особливості взаємодії заліза з кислотами.

ДОСЛІД 3.14.3 Утворення гідроксидів феруму(ІІ) і     феруму(ІІІ)

А До розчину солі Мора добавити розчин лугу до утворення осаду ферум(ІІ) гідроксиду, який швидко окиснюється киснем, що присутній у розчині, до ферум(ІІІ) гідроксиду.

Б До розчину солі феруму(ІІІ) добавити розчин лугу, спостерігати утворення осаду Fe(OH)3. Записати спостереження і скласти рівняння хімічних реакцій.

ДОСЛІД 3.14.4 Відновні властивості сполук Феруму(ІІ)

А У пробірку налити 1 мл розчину калій перманганату, підкислити розбавленою сульфатною кислотою і налити розчин солі Мора. Як змінилося забарвлення? В утвореному розчині визначити наявність йону Fe3+ якісною реакцією з NH4SCN. Описати спостереження і скласти рівняння хімічних реакцій.

Б Налити у пробірку 1 мл розчину калій дихромату, підкислити розбавленою сульфатною кислотою і долити по краплях розчин солі Мора.

В У пробірку налити 1 мл солі Мора і долити 2-3 краплі 2 Н розчину сульфатної кислоти і 2-3 краплі розчину гідроген пероксиду.

Описати спостереження і скласти рівняння хімічних реакцій.

ДОСЛІД 3.14.5 Окисні властивості сполук Феруму(ІІІ)

У дві пробірки налити по 1 мл розчину солі ферум(ІІІ) хлориду. В першу пробірку налити розчин калій йодиду, в другу – сірководневої води H2S. Записати спостереження, пояснити їх і скласти рівняння хімічних реакцій.

ДОСЛІД 3.14.6 Сполуки Феруму(VI) – ферати

Увага! Дослід необхідно виконувати у витяжній шафі!

У пробірку налити 10-15 крапель концентрованого розчину лугу, долити 4-5 крапель розчину ферум(ІІІ) хлориду і 1-2 краплі брому. Пробірку обережно нагріти. Спостерігати фіолетово-червоний колір розчину, властивий фератам. Отриманий розчин вилити у стаканчик з невеличкою кількістю дистильованої води і долити 2-3 краплі розчину BaCI2. Яка речовина випала в осад? Скласти рівняння хімічних реакцій.

Список літератури для оформлення роботи і підготовки

теоретичного матеріалу

Опрацювати розділ «Родина Феруму» посібника[1], 5.6.4 посібника [3].

  1.  Лабораторна робота 15                                     Дослідження властивостей міді та сполук      Купруму

Теоретична частина

До ІВ-групи, крім Купруму Cu, належать також елементи Аргентум Ag та Аурум Au. Вони є                       d-елементами, атоми яких мають (n-1)d10ns1- конфігурацію валентних рівнів. Ці елементи є металами з невисокою хімічною активністю: на відміну від більшості металів вони характеризуються позитивними значеннями стандартних електродних потенціалів.

У своїх сполуках Купрум виявляє ступені окиснення +1, +2, більш характерними для нього є сполуки зі ступенем окиснення +2.

Мідь – метал світло-рожевого кольору, легко піддається прокатуванню в тонкі листи. Він має гарну тепло - та електропровідність, поступаючись у цих властивостях лише сріблу.

У хімічному відношенні мідь є малоактивним металом. Проте з галогенами вона реагує вже за кімнатної температури. У сухому повітрі мідь вкрита тонкою плівкою оксидів (вони надають їй більш темного забарвлення), яка забезпечує для міді гарний захист від подальшого окиснення. У присутності вологи та вуглекислого газу поверхня міді вкривається зеленуватим нальотом купрум(ІІ) дигідроксид карбонату При нагріванні в температурному інтервалі від 2000 С до 3750 С мідь окиснюється до купрум(ІІ) оксиду, а при більш високих температурах на її поверхні утворюється суміш купрум(І) та купрум(ІІ) оксидів.

Мідь не витісняє водень з кислот, оскільки знаходиться в ряді напруг металів після водню. В дуже концентрованій хлоридній кислоті мідь може бути розчинена з утворенням комплексної сполуки:

У концентрованій сульфатній кислоті при нагріванні та концентрованій і розбавленій нітратній кислотах мідь розчиняється, окиснюючись при цьому до +2.

Гідроксиди  характеризується слабовираженими амфотерними властивостями.

Для  характерно утворення комплексних сполук як катіонного, так і аніонного типу. Координаційні числа в комплексних сполуках такі: для – 2 (наприклад ), для  - 4 (наприклад ).

 

Контрольні запитання і вправи

1 Що є спільного в будові електронних оболонок атомів елементів ІВ-групи? Скласти електронні формули Купруму, Аргентуму, Ауруму.

2 У чому можна розчинити прості речовини, утворені елементами підгрупи Купруму? Скласти відповідні рівняння хімічних реакцій.

3 Скласти схему електролізу розчину купрум(ІІ) сульфату на інертних електродах.

4 Купрум(ІІ) гідроксид розчиняється в розчинах кислот і в розчині амоніаку. Чи є однотипними ці реакції? Скласти рівняння відповідних хімічних реакцій у молекулярному та йонному вигляді.

Практична частина

Мета роботи дослідити хімічні властивості міді та сполук Купруму.

Обладнання і реактиви: лабораторний штатив, штатив для пробірок, пробірки, пробіркотримач, нагрівний прилад, сухе пальне, мідь, купрум(ІІ) оксид, розчини: натрій        гідроксиду (2 Н), хлоридної кислоти (2 Н, ρ=1,19 г/см3),          сульфатної кислоти (2 Н, ρ=1,84 г/см3), нітратної              кислоти (2 Н, ρ=1,4 г/см3), амоніаку (2 Н), калій йодиду (0,5 Н), натрій тіосульфату (0,5Н), купрум(ІІ)                   сульфату(0,5 Н), натрій сульфіту (0,5 Н).

ДОСЛІД 3.15.1 Відношення міді до кислот

А У три пробірки помістити по невеличкому шматочку мідного дроту і долити по 0,5 мл 2 Н розчинів кислот: у першу – хлоридної, у другу – сульфатної, у третю – нітратної. Чи з’явилося у пробірках синьо-блакитне забарвлення, характерне для йона Cu2+?

Увага! Дослід необхідно виконувати у витяжній шафі!

Б Дослід, аналогічний А, провести з концентрованими кислотами без нагрівання та при обережному нагріванні. Що спостерігається? Скласти рівняння хімічних реакцій, ураховуючи, що при взаємодії міді з розбавленою нітратною кислотою утворюється нітроген(ІІ) оксид. Зробити висновок про особливості взаємодії міді з кислотами.

ДОСЛІД 3.15.2 Взаємодія купрум(ІІ) оксиду з кислотами

У дві пробірки внести 2-3 мікрошпателі купрум(ІІ) оксиду і долити по 1 мл 2 Н кислот, у першу пробірку – хлоридної, у другу – сульфатної. Збовтати пробірки, поставити їх у штатив на 5 хвилин. Через зазначений час розглянути забарвлення розчинів у пробірках.

Скласти рівняння реакцій взаємодії купрум(ІІ) оксиду з кислотами. Зробити висновок про хімічний характер оксиду.

ДОСЛІД 3.15.3 Добування купрум(ІІ) гідроксиду і дослідження його властивостей

У пробірку налити 1 мл розчину купрум(ІІ) сульфату і долити 2 Н розчин лугу. Визначити колір осаду, що утворився. Осад розділити на частини у три пробірки. Обережно нагріти першу пробірку. Як змінюється колір осаду при нагріванні? Чому? Скласти рівняння реакцій утворення купрум(ІІ) гідроксиду та його розкладу.

У другу пробірку налити 1 мл 2 Н розчину сульфатної кислоти. У третю – 1 мл 2 Н розчину лугу. В якому випадку відбувається розчинення осаду? Зробити висновок про властивості купрум(ІІ) гідроксиду. Скласти рівняння хімічних реакцій.

ДОСЛІД 3.15.4 Добування основного купрум(ІІ) карбонату

У пробірку налити 1 мл розчину купрум(ІІ) сульфату, долити 2 мл розчину натрій карбонату. Що спостерігається? Чому при взаємодії солей купруму з розчином натрій карбонату в осад не випадає середня сіль купрум(ІІ) карбонат? Скласти рівняння реакції взаємодії купрум(ІІ) сульфату з натрій карбонатом за участю води.

ДОСЛІД 3.15.5 Добування купрум(І) йодиду

У пробірку налити по 1 мл розчину купрум(ІІ)    сульфату та калій йодиду. Відмітити утворення осаду і забарвлення вмісту пробірки у жовтий колір. За допомогою йодкрохмального паперу довести, що поява жовтого забарвлення зумовлена утворенням йоду.

Для визначення кольору осаду купрум(І) йодиду необхідно перевести вільний йод, який має жовте забарвлення, у безбарвний йодид-іон. Для цього необхідно до вмісту пробірки додавати по краплях розчин натрій сульфіту до зникнення жовтого забарвлення. Який колір має купрум(І) йодид? Залишити пробірку для проведення іншого досліду. Скласти рівняння хімічних реакцій: а) взаємодії купрум(ІІ) сульфату з калій йодидом; б) взаємодії йоду з натрій сульфітом. Чим пояснюється стійкість купрум(І) йодиду?

ДОСЛІД 3.15.6 Комплексні сполуки Купруму(І) та (ІІ)

 А У пробірку з осадом, отриманим у досліді 3.15.5, додати декілька крапель розчину натрій тіосульфату. Спостерігати   повне  розчинення  осаду. Чим  пояснюється розчинення купрум(І) йодиду у розчині натрій тіосульфату? Скласти рівняння хімічної реакції, враховуючи, що йони  є монодентатними лігандами, а координаційне число – йону дорівнює 2. 

Увага! Дослід необхідно виконувати у витяжній шафі!

 Б У пробірку налити 0,5 мл розчину купрум(ІІ) сульфату. Потім по краплях добавляти розчин амоніаку до повного розчинення осаду основної солі , що утворюється під час додавання перших крапель розчину амоніаку. Відзначити колір вихідного розчину купрум(ІІ) сульфату і розчину, що утворився після розчинення осаду . Які йони зумовлюють забарвлення вихідного та утвореного розчинів? Скласти рівняння реакцій:       а) утворення основного купрум (ІІ) сульфату внаслідок взаємодії купрум (ІІ) сульфату з розчином амоніаку; б) розчинення основного купрум(ІІ) сульфату в надлишку амоніаку з одночасним утворенням комплексної солі і комплексної основи купруму(ІІ); в) дисоціації комплексних сполук    купруму(ІІ).

Список літератури для оформлення роботи і підготовки

теоретичного матеріалу

Опрацювати розділ посібника «Підгрупа Купруму»[1].

  1.  Лабораторна робота 16                                     Дослідження властивостей вуглецю та сполук Карбону

Теоретична частина

До ІVА-групи періодичної системи хімічних елементів Д. І. Менделєєва, крім Карбону С, входять також Силіцій Si, Германій Ge, Станум Sn і Плюмбум Pb. Загальна електронна формула валентного енергетичного рівня атомів цих елементів ns2np2, їх типовими ступенями окиснення цих елементів у сполуках є +2, +4. Елементи С та Si  відносять до неметалів, а Ge, Sn, Pb – до амфотерних елементів, металічні властивості яких посилюються при зростанні порядкового номера.

Карбон утворює чотири алотропні модифікації: алмаз, графіт, карбін і фулерен. Найбільш стійкою модифікацією є графіт.

Вуглець у вигляді коксу застосовують у металургії як сильний відновник, який окислюється до СО та СО2. Це дає змогу отримати у вільному вигляді метали з їх оксидів.

У сполуках Карбон виявляє ступені окиснення від   –4 до +4. Для всіх сполук, в яких ступінь окиснення Карбону нижче, ніж +4, характерні відновні властивості.

Карбон утворює два оксиди: СО та СО2. СО є несолетворним оксидом з відновними властивостями. Молекула СО за рахунок неподіленої електронної пари атома Карбону виявляє здатність до реакцій приєднання, зокрема з d-металами, утворюючи при цьому комплекси – карбоніли: [Cr(CO)6], [Fe(CO)5], [Ni(CO)4] та ін. Карбон(ІІ) оксид називають чадним газом, він є токсичною речовиною завдяки здатності легко приєднуватися до атома Феруму в гемоглобіні крові, руйнуючи гемоглобін. Концентрація СО у приміщенні не повинна перевищувати 0,03 мг/л.

СО2 є кислотним оксидом, йому відповідає слабка двохосновна карбонатна кислота. Вона утворює два типи солей: середні (карбонати) і кислі (гідроген карбонати). Карбон діоксид не є токсичною речовиною, проте при зростанні його концентрації у повітрі до 4% викликає подразнення дихальних шляхів, головний біль.

Контрольні запитання і вправи

1 На яких властивостях ґрунтується застосування активованого вугілля у фільтруючих протигазах і при харчових отруєнннях у вигляді таблеток «карболен»?

2 Що спостерігається: а) при короткочасному пропусканні СО2 крізь розчин кальцій гідроксиду; б) при тривалому пропускання СО2 крізь розчин кальцій гідроксиду? Скласти рівняння хімічних реакцій.

3 Скласти рівняння хімічних реакцій добування карбон(ІІ) оксиду трьома різними способами. Як можна відділити вуглекислий газ від чадного газу? Скласти рівняння хімічних реакцій

4 Як буде відбутися у водному розчині реакція натрій карбонату з кальцій хлоридом, купрум(ІІ) хлоридом, алюміній хлоридом? Скласти рівняння хімічних реакцій в молекулярному та йонному вигляді.

Практична частина

Мета роботи – дослідити хімічні властивості вуглецю та сполук Карбону.

Обладнання і реактиви: лабораторний штатив, штатив для пробірок, пробірки, пробки з газовідвідними трубками пробіркотримач, нагрівний прилад, лійка, фільтр, деревне вугілля (порошок), фуксин, купрум(ІІ) оксид, натрій гідрогенкарбонат, купрум(ІІ) гідроксокарбонат, кальцій карбонат, мурашина кислота, вапняна вода, дистильована вода, розчини: лакмусу, хлоридної кислоти (ρ=1,19 г/см3), сульфатної кислоти (ρ=1,84 г/см3).

ДОСЛІД 3.16.1 Відновні властивості вуглецю

А На фільтрувальному папері змішати приблизно однакові маси купрум(ІІ) оксиду і порошку вугілля. Приготовану суміш висипати в суху пробірку, яку закріпити горизонтально у штативі. Суміш нагрівати протягом 10 хвилин. Після охолодження пробірки її вміст висипати на аркуш білого паперу, відмітити колір утвореної речовини. Спостерігати утворення червоного нальоту на стінках пробірки. Скласти рівняння хімічної реакції і пояснити спостереження.

Б У пробірку помістити 2-4 краплі концентрованої сульфатної кислоти і маленький шматочок вуглецю. Закріпити пробірку в лапці штатива і обережно нагрівати на невеличкому полум’ї. Що спостерігається? За  запахом визначити один із газів, що виділяється. Скласти рівняння хімічної реакції, врахувавши, що продуктом окиснення вуглецю є вуглекислий газ. Зробити висновок про відновні властивості вуглецю.

ДОСЛІД 3.16.2 Адсорбційні властивості вугілля

Приготувати злегка забарвлений розчин фуксину. Налити його у дві пробірки по 2-4 мл. В одну пробірку внести невеличку кількість подрібненого деревного вугілля, а іншу залишити для порівняння. Збовтувати пробірку з деревним вугіллям протягом 2-3 хвилин. Дати розчину відстоятися і відфільтрувати його, порівняти колір фільтрату з кольором розчину фуксину у пробірці без деревного вугілля. Зробити висновок про адсорбційні властивості вугілля.

ДОСЛІД 3.16.3 Добування і відновні властивості           карбон(ІІ) оксиду

 Увага! Дослід необхідно виконувати у витяжній шафі!

У пробірку налити 0,5 мл концентрованої сульфатної кислоти і 2 мл мурашиної кислоти. Пробірку закрити пробкою з газовідвідною трубкою. Суміш обережно нагріти. Підпалити газ, що виділяється. Що спостерігається? Скласти рівняння хімічних реакцій добування і горіння карбон(ІІ) оксиду.

Припинити на деякий час нагрівання пробірки із сумішшю до припинення горіння карбон(ІІ) оксиду. У вигнуте коліно газовідвідної трубки насипати купрум(ІІ) оксид. Почати нагрівати частину трубки, в якій міститься . Потім злегка нагріти пробірку з реакційною сумішшю. Як тільки виділення чадного газу стане помітним, знову розпочати нагрівання газовідвідної трубки з купрум(ІІ) оксидом. Наприкінці відновлення  дати газовідвідній трубці охолонути, не припиняючи при цьому пропускання чадного газу. Висипати утворену мідь на фільтрувальний папір. Скласти рівняння хімічної реакції відновлення купрум(ІІ) оксиду. Зробити висновок про відновні властивості вуглецю.

ДОСЛІД 3.16.4 Добування карбон(ІV) оксиду і його розчинення у воді

У пробірку налити розчин лакмусу (5-6 крапель). У пробірку покласти 3-4 маленьких шматочки мармуру. Закріпити пробірку вертикально у лапці штатива і внести у неї 5 крапель води і 10 крапель концентрованої хлоридної кислоти. Швидко закрити колбочку пробкою з газовідвідною трубкою. Отвір трубки опустити у пробірку з нейтральним розчином лакмусу і пропускати газ протягом 2-3 хвилин. Відмітити зміну забарвлення лакмусу.

Скласти рівняння хімічної реакції добування карбон(ІV) оксиду і схему рівноваги, що встановлюється у водному розчині карбон(ІV) оксиду. Як зміститься ця рівновага при додаванні в розчин лугу, кислоти? Зазначити причину зміщення рівноваги у кожному випадку.

ДОСЛІД 3.16.5 Термічний розклад солей карбонатної кислоти

У три пробірки з вигнутою газовідвідною трубкою помістити невеличкі кількості солей кальцій карбонату, натрій гідрогенкарбонату, купрум(ІІ) гідроксокарбонату. Пробірки закріпити в штативі горизонтально, спрямувавши отвір газовідвідної трубки у вапняну воду, і нагріти. Описати спостереження. Скласти рівняння реакцій розкладу солей карбонатної кислоти. Зробити висновок про особливості розкладу солей карбонатної кислоти.

Список літератури для оформлення роботи і підготовки

теоретичного матеріалу

Опрацювати розділ «Карбон» посібника [1] та 5.7.1, 5.7.2 (стор.486-470), 5.7.3, 5.7.4 посібника [3].

  1.  Лабораторна робота 17                                     Добування і дослідження властивостей           аліфатичних вуглеводнів

Теоретична частина

 Вуглеводні, молекули яких мають незамкнений (відкритий) карбоновий ланцюг, називаються аліфатичними (ациклічними). Аліфатичні вуглеводні з одинарними зв’язками між атомами Карбону називаються насиченими (алканами), а з подвійними або потрійними зв’язками між атомами Карбону – ненасиченими.

Алкани, або парафінові вуглеводні (від лат.parum affinis – позбавлений спорідненості), мають загальну формулу . У гомологічних рядах алканів, як і в гомологічних рядах інших вуглеводнів, із зростанням молекулярної маси відбувається закономірна зміна фізичних властивостей гомологів. Наприклад, у гомологічному ряді метану спостерігається зростання температур кипіння і плавлення: нижчі гомологи метану  є газами, проміжні  – рідинами, вищі ( і більше) – твердими речовинами за стандартних умов. Густина насичених вуглеводнів зростає зі збільшенням розмірів молекул, проте всі вони легші за воду. Газоподібні та тверді алкани не мають запаху, рідкі – мають характерний «бензиновий» запах.

Алкани – достатньо інертні сполуки, що зумовлено високою міцністю σ-зв’язків  ( кДж/моль) та  ( кДж/моль), а також їх неполярністю. Для розриву цих зв’язків та ініціювання реакції потрібні достатньо жорсткі умови (висока температура, дія ультрафіолетового опромінювання, дія активних вільних радикалів тощо). Завдяки насиченості алкани не вступають в реакції приєднання, не реагують з кислотами та лугами, не окиснюються типовими окисниками. Зв’язки  та  можуть розриватися під дією активних вільних радикалів. Отже, для алканів характерними є реакції, що відбуваються за ланцюговим радикальним механізмом, в яких атоми Гідрогену заміщуються на інші атоми чи групи атомів. Найважливішими реакціями радикального заміщення з розривом зв’язків  є галогенування при нагріванні або освітленні та нітрування під дією розбавленої нітратної кислоти. Серед реакцій з розривом зв’язків  найбільше значення мають ізомеризація і крекінг (термічний і каталітичний).

Аліфатичні вуглеводні загального складу  з одним подвійним зв’язком називаються алкенами (етиленовими вуглеводнями). Подвійний зв’язок  являє собою поєднання σ-зв’язку, утвореного sp2-гібридними орбіталями, та π-зв’язку, утвореного 2р-негібридними орбіталями атома Карбону. Наявність подвійного зв’язку в молекулах алкенів зумовлює їх високу реакційну здатність. Для алкенів типовими є реакції за місцем розриву π-зв’язку: приєднання (гідрування, галогенування, гідратації, гідрогалогенування), окиснення, полімеризації.

Реакції окиснення відбуваються під дією водного розчину калій перманганату (м’яке окиснення, реакція Вагнера) або при нагрівання з кислими розчинами калій перманганату чи дихромату (жорстке окиснення). Під час м’якого окиснення (реакція Вагнера) руйнується лише π-зв’язок і утворюються двохатомні спирти:

Внаслідок жорсткого окиснення алкенів відбувається повний розрив подвійного зв’язку з утворенням суміші кетонів, карбонових кислот або карбон(IV) оксиду. Якісними реакціями на алкени є знебарвлення бромної води або розчину калій перманганату.

Добування алкенів ґрунтується на реакціях елімінування алкенів, спиртів чи галогенопохідних (відщеплення). Атоми Карбону при елімінуванні переходять з sp3-гібридного в sp2-гібридний стан. Основними реакціями елімінування є дегідрогалогенування, дегідратація, дегалогенування, дегідрування. У лабораторних умовах для добування етилену застосовують реакцію дегідратації етилового спирту при нагріванні з концентрованою сульфатною кислотою.

Аліфатичні вуглеводні з одним потрійним зв’язком називаються алкінами (ацетиленовими вуглеводнями), вони мають загальну формулу . Потрійний зв’язок  являє собою поєднання σ-зв’язку, утвореного sp- гібридними орбіталями, та двох π-зв’язків, утворених 2р-негібридними орбіталями атома Карбону. Таким чином, алкіни подібно до алкенів виявляють високу реакційну здатність і вступають в реакції приєднання, багато з яких відбуваються у дві стадії: на першій відбувається приєднання до потрійного зв’язку з утворенням подвійного, а на другій – приєднання до подвійного зв’язку з утворенням одинарного.

Алкіни, які містять потрійний зв’язок на початку карбонового ланцюга , виявляють слабкі кислотні властивості. Атом Гідрогену при потрійному зв’язку здатен до заміщення на метал під дією сильних основ (NaH, NaNH2), амоніакових розчинів - аргентум(І) оксиду або купрум(І) хлориду.

Якісними реакціями на алкіни є знебарвлення бромної води або розчину калій перманганату; утворення білого осаду з амоніаковим розчином аргентум(І) оксиду у випадку кінцевого розміщення потрійного зв’язку.

Загальний спосіб добування алкінів – дегідрогалогенування. Найпростіший із алкінів – ацетилен – отримують термічним крекінгом метану або гідролізом кальцій карбіду.

Аліфатичні вуглеводні добре горять на повітрі або в кисні з утворенням карбон(IV) оксиду та води, їх горіння супроводжується виділенням значної кількості теплоти, наприклад, ацетиленово-кисневе полум’я має температуру 28000 С. Характер горіння вуглеводнів залежить від вмісту Карбону: зі збільшенням масової частки Карбону зростає яскравість полум’я і з’являється кіптява. Слід пам’ятати, що суміші газоподібних вуглеводнів, а також пара рідких вуглеводнів з киснем або повітрям є вибухонебезпечними.

Контрольні запитання і вправи

1 Як класифікують вуглеводні?

2 Які вуглеводні називають: а) алканами; б) алкенами; в) алкінами?

3 Поясніть, чому для алкенів і алкінів типовими є реакції приєднання, а для алканів – заміщення.

4 Які загальні фізичні властивості характерні для вуглеводнів?

5 Складіть рівняння реакцій: а)горіння; б) хлорування; в) нітрування; г) крекінгу; д) ізомеризації для          н-гексану. Назвіть продукти реакцій.

6 Складіть рівняння реакцій: а) горіння; б) хлорування; в) гідратації; г) гідробромування; д) окиснення водним розчином калій перманганату для пропену і пропіну. Назвіть продукти реакцій.

7 Які реакції можна застосувати для визначення: а) алканів, б) алкенів, в) алкінів?

8 У трьох пробірках, закритих пробками, містяться метан, етилен, ацетилен. Як визначити, в якій пробірці міститься кожен з газів? Складіть план розпізнавання і відповідні рівняння хімічних реакцій.

Практична частина

Мета роботи – дослідити хімічні властивості аліфатичних вуглеводнів і ознайомитися з лабораторними способами добування етилену та ацетилену.

Обладнання і реактиви: лабораторний штатив, штатив для пробірок, пробірки,  гумові пробки, пробки з газовідвідними трубками, нагрівний прилад, сірники, конічна колба (100 мл), хімічний стакан (50 мл), градуйована конічна пробірка, звичайний циліндр, кристалізатор, скляна пластинка, порцелянова пластинка, кип’ятильні камінці, ложечка для спалювання речовин, довга тонка скіпка, товстостінна банка, калій перманганат (крист.), етиловий спирт, гексан, розчини: бромної води, калій                      перманганату (0,5 Н), хлоридної кислоти (ρ=1,19 г/см3), сульфатної кислоти (ρ=1,84 г/см3).

Увага! Всі досліди необхідно виконувати у витяжній шафі!

ДОСЛІД 3.17.1 Властивості гексану

Налити у дві пробірки по 0,5 мл гексану. У першу пробірку до гексану додати 0,5 мл бромної води, закрити її пробкою і збовтати. Що спостерігається?

У другу пробірку до гексану додати 0,5 мл розчину калій перманганату, закрити її пробкою і збовтати. Що спостерігається?

У ложечку для спалювання речовин налити декілька крапель гексану, підпалити його. Яким полум’ям горить гексан?

Зробити висновки про фізичні та хімічні властивості гексану. Скласти рівняння реакції горіння гексану.

ДОСЛІД 3.17.2 Добування і властивості етилену

Зібрати прилад для добування газів, перевірити його на герметичність (Для цього опустіть кінець газовідвідної трубки у воду, пробірку затисніть у долоні, якщо прилад герметичний, то повітря, яке розширилося від нагрівання, виходитиме через воду, а при охолодженні приладу вода буде втягуватися в трубку).

В одну пробірку налити 2 мл бромної води, а в іншу – 2 мл розчину калій перманганату.

Приготувати суміш етилового спирту (1 мл) та концентрованої сульфатної кислоти (3 мл), охолодити її, перелити у пробірку. Помістити у реакційну суміш кип’ятильні камінці, закрити пробірку пробкою з газовідвідною трубкою. Закріпити пробірку у лапці штатива похило під кутом 45-600. Почати обережно нагрівати пробірку з реакційною сумішшю. Коли розпочнеться реакція, газ, що виділяється, пропустити у пробірку з бромною водою, зануривши газовідвідну трубку до дна пробірки (рис. 3.1) (для зручності пробірку з бромною водою можна поставити у стакан). 

 Потім пропустити етилен у пробірку з розчином калій перманганату.

Звичайний циліндр наповнити водою і накрити його отвір скляною пластинкою Перевернути циліндр догори дном, підтримуючи скляну пластинку, і внести його у кристалізатор з водою. Під водою зняти скляну пластинку.

Зібрати етилен у циліндр методом витіснення води (спрямувати газовідвідну трубку в циліндр). Чому етилен можна збирати методом витіснення води? Після повного заповнення циліндра етиленом закрити його отвір скляною пластинкою і вийняти з кристалізатора. Зняти скляну

пластинку з отвору циліндра і підпалити етилен. Повільно наливати в циліндр воду до припинення горіння етилену. Яким полум’ям горить етилен?

Вийняти газовідвідну трубку з води і, повернувши її отвором угору, підпалити етилен.

Внести у полум’я

Рисунок 3.1 - Добування етилену:

1 - спиртівка; 2 - реакційна суміш; 3 - лапка лабораторного штатива; 4 - пробка з газовідвідною трубкою; 5 - пробірка з бромною водою

порцелянову пластинку. Зробити висновки про хімічні властивості етилену та лабораторні способи його добування. Скласти рівняння реакцій дегідратації етанолу, горіння етилену, взаємодії етилену з бромною водою та окиснення етилену калій перманганатом.

ДОСЛІД 3.17.3 Добування і властивості ацетилену

А Зібрати прилад для добування газів і перевірити його на герметичність. В одну пробірку налити 2 мл бромної води, а в іншу – 2 мл розчину калій перманганату. У пробірку приладу для добування газів налити 4 мл води і помістити 2-3 кусочки кальцій карбіду розміром з невеличку горошину, закрити пробірку пробкою з газовідвідною трубкою і закріпити пробірку у лапці штатива. Коли розпочнеться реакція, газ, що виділяється, пропускати протягом 2 хвилин у пробірку з бромною водою, зануривши газовідвідну трубку до дна пробірки. Що спостерігається? Пояснити, чому ацетилен взаємодіє з бромною водою повільніше, ніж етилен.

Потім пропускати ацетилен у пробірку з розчином калій перманганату. Що спостерігається?

Б У конічну колбу помістити 2-3 мікрошпателі кристалічного калій перманганату, додати декілька крапель концентрованої хлоридної кислоти. Закрити колбу пробкою. Що спостерігається? Через 1,5-2 хвилини відкрити конічну колбу і спрямувати у неї отвір газовідвідної трубки, через яку виділяється ацетилен. Що спостерігається?

В Вийняти газовідвідну трубку з конічної колби і, повернувши її отвором вгору, підпалити ацетилен. Яким полум’ям горить ацетилен?

Зробити висновки про хімічні властивості            ацетилену та лабораторні способи його добування. Скласти рівняння хімічних реакцій добування ацетилену, горіння ацетилену, взаємодії ацетилену з бромною водою, взаємодії ацетилену з хлором, окиснення ацетилену калій перманганатом.

Список літератури для оформлення роботи і підготовки

теоретичного матеріалу

Опрацювати розділи 14.1-14.4 підручника [6] і 6.1, 6.2 посібника [3].

  1.  Лабораторна робота 18                                     Галогенопохідні алканів

Теоретична частина

 Внаслідок заміщення одного або декількох атомів Гідрогену у вуглеводнях на інші атоми або групи атомів – функціональні групи – отримують похідні вуглеводнів: галогенопохідні, спирти, альдегіди, кетони, карбонові кислоти та ін.

Формулу галогенопохідного вуглеводню можна подати у вигляді  (де  – Галоген, n – число атомів Галогену). Внаслідок полярності зв’язку  Галоген відносно легко заміщується на інші атоми або функціональні групи, тому галогенопохідні вуглеводнів широко використовуються в органічному синтезі. Міцність зв’язку  зростає в ряді , тому флуоровуглеводні мають високу хімічну стійкість. Галогенопохідні вуглеводнів широко застосовують в техніці. Так, дихлорометан , тетрахлорометан , дихлороетан  використовуються як розчинники.

Внаслідок високої теплоти випаровування, негорючості, нетоксичності та хімічної інертності флуоровуглеводні і змішані галогенопохідні застосовуються як робочі тіла в холодильних пристроях – хладони (фреони), наприклад  (хладон 12),  (хладон 12В1). Хладони також використовують під час гасіння пожеж.

Галогенопохідні ненасичених вуглеводнів, наприклад   є мономерами для отримання цінних полімерів (полівінілхлориду, флуоропласту).

Фізичні властивості галогеновуглеводнів  залежать від природи і кількості атомів Галогену в молекулі. Нижчі і середні галогеноалкани – безбарвні гази або рідини зі своєрідним солодкуватим запахом. Температури кипіння галогеновуглеводнів з однаковим вуглеводневим радикалом зростають зі збільшенням атомної маси Галогену. Вищі гомологи, а також деякі полігалогенопохідні – безбарвні кристалічні речовини. Перехід від одного Галогену до іншого закономірно позначається на зміні відносної густини речовин. Монозаміщені хлоралкани легші за воду, бромо- та йодопохідні – важчі. Полійодопохідні мають найбільшу густину.

Галогеновуглеводні – полярні сполуки, проте вони практично не розчинні у воді, ймовірно , внаслідок того, що не здатні утворювати міцні водневі зв’язки з молекулами води. Вони розчинні в спиртах та інших органічних розчинниках.

Для отримання галогенопохідних використовують такі способи: галогенування насичених вуглеводнів, приєднання галогенів до ненасичених вуглеводнів, гідрогалогенування ненасичених вуглеводнів, дегідрогалогенування  дигалогеноалканів, заміщення гідроксогрупи в спиртах на галоген тощо.

Трихлорометан (хлороформ)  (tкип=61,20 С, ρ=1,483 г/см3) – безбарвна важка рідина з солодкуватим запахом. Негорюча речовина, змішується з органічними розчинниками, погано розчинна у воді (w=0,32%), добре розчиняє жири, смоли, каучук. Хлороформ має наркотичну дію, у наш час його застосування  як наркотичного засобу обмежено внаслідок високої токсичності. Використовують його для екстрагування (від лат. extraho – витягаю, вилучаю) речовин з рослинної сировини.

Брометан  (tкип=38,40 С, ρ=1,456 г/см3) розчиняється у спирті, ефірах, ацетоні, бензені, погано – у воді (0,914 г в 100 г при 200 С ), зі спиртом утворює азеотропну суміш. Подразнює слизові оболонки, має наркотичну  та анестезувальну  дію, використовується   як компонент вогнегасних сумішей.

 

Контрольні запитання і вправи

1 Які сполуки називають галогенопохідними вуглеводнів?

2 Охарактеризуйте хлороформ та брометан за такими критеріями: а) будова молекули; б) фізичні властивості (температура кипіння, колір, запах, густина, розчинність у полярних та неполярних розчинниках); в) фізіологічна дія на організм людини; г) правила зберігання та поводження з ними; д) хімічні властивості; е) практичне використання.

3 Які реакції використовують для виявлення Хлору, Брому, Йоду в органічних сполуках? У чому полягає суть цих реакцій?

4 Порівняти зв’язки  та  за довжиною, енергією, полярністю, реакційною здатністю.

5 Скласти рівняння хімічних реакцій за наведеною схемою:

                  C2H5NH2

                       ↑                                 

C2H5OH→ C2H5CI→C4H10 

                    ↓   ↑

                    C2H4 →C2H4CI2,

зазначити умови перебігу хімічних реакцій, їх тип і назви речовин.

Практична частина

Мета роботи дослідити властивості галогенопохідних алканів і ознайомитися з лабораторними способами їх добування.

Обладнання і реактиви: лабораторний штатив, штатив для пробірок, пробірки, гумові пробки, колба Вюрца (100мл), ділильна лійка, нагрівний прилад, сірники, конічна пробірка, градуйовані конічні пробірки, хімічний стакан (50 мл), пінцет, скальпель, фільтрувальний папір, тигельні щипці, мікрошпатель, технохімічні терези, льод, універсальний індикаторний папір, металічний натрій, натрій хлорид (крист.), калій бромід (крист.), етиловий спирт, толуен, бромна вода, соняшникова олія, розчини: сульфатної кислоти (ρ=1,84 г/см3), нітратної кислоти (2 М), аргентум нітрату (0,1 М).

Увага! Всі досліди необхідно виконувати у витяжній шафі!

ДОСЛІД 3.18.1 Властивості хлороформу

А У три пробірки налити по 1 мл: у першу – дистильованої води, у другу – етилового спирту, у третю – толуену. В кожну пробірку додати декілька крапель хлороформу, закрити їх пробками, ретельно збовтати і поставити в штатив на півхвилини. Через зазначений час подивитися на вміст пробірок. Що спостерігається? Зробити висновок про розчинність хлороформу у полярних і неполярних розчинниках.

Б У три пробірки налити по 1 мл хлороформу і одразу закрити їх пробками. У першу пробірку до хлороформу додати 1 мл бромної води, у другу – декілька крапель соняшникової олії, у третю – декілька кристаликів натрій хлориду. Закрити пробірки пробками, ретельно збовтати їх і поставити у штатив на півхвилини. Через зазначений час розглянути вміст пробірок. Зробити висновок про розчинність у хлороформі речовин полярної і неполярної будови.

В Налити в пробірку 0,5 мл хлороформу. Кінець мідного дроту зігнути петелькою або у вигляді спіралі діаметром 1-2 мм. Прожарювати дротину у полум’ї до того часу, поки полум’я не перестане забарвлюватись, охолодити її. Внести дротину в хлороформ , який міститься у пробірці, і знову – в полум’я. Що спостерігається? Зелене забарвлення полум’я свідчить про наявність атома Галогену у складі хлороформу. З якою метою можна використовувати проведену реакцію?

Г Налити в пробірку 0,5 мл хлороформу і 3-4 мл етилового спирту, додати шматочок очищеного натрію завбільшки з невеличку горошину. Що спостерігається? Після повного розчинення натрію і припинення виділення водню розбавити суміш однаковим об’ємом дистильованої води і підкислити розчином нітратної кислоти до кислої реакції (перевірити за допомогою універсального індикаторного паперу). Додати у суміш декілька крапель розчину аргентум нітрату. Що спостерігається? З якою метою можна використовувати проведену реакцію? Пояснити результати досліду, скласти рівняння відповідних реакцій.

ДОСЛІД 3.18.2 Добування і властивості брометану

Приготувати суміш, яка складається з 10 мл концентрованої сульфатної кислоти та 10 мл етилового спирту. Що спостерігається при змішуванні цих речовин? Чому? Який запах має утворена суміш? Про що це свідчить? Охолодити суміш. Закріпити колбу Вюрца в лапці штатива і налити в неї приготовану суміш. Налити також в реакційну колбу 5 мл дистильованої води і насипати 5-7 г калій броміду (наважку зважити на технохімічних терезах). Закрити колбу пробкою. У конічну пробірку-приймач налити 2мл дистильованої води, помістити її в хімічний стакан з льодом. Отвір газовідвідної трубки, сполученої з реакційною колбою, занурити у пробірку-приймач (рис. 3.2 ).

Почати обережно нагрівати реакційну колбу на невеличкому полум’ї. Через декілька хвилин спостерігати появу маслянистих крапель брометану у пробірці-приймачі під шаром води. Коли у пробірку-приймач перестануть потрапляти краплі брометану, вийняти газовідвідну трубку з приймача, а потім припинити нагрівання реакційної колби.

За допомогою ділильної лійки відділити брометан.

Дослідити розчинність брометану в різних розчинниках та його розчинювальну здатність (див. дослід 3.18.1).

Зробити висновки про розчинність брометану у неполярних та полярних розчинниках, а також його розчинювальну здатність.

Довести наявність Брому у складі брометану двома способами (див. дослід 3.18.1).

Пояснити результати досліду, скласти рівняння відповідних реакцій.

Рисунок 3.2 - Синтез брометану:

1 - нагрівний прилад; 2 - реакційна суміш;
3 - колба Вюрца; 4 - пробірка-приймач;
5 - ох
олоджувальна суміш

Список літератури для оформлення роботи і підготовки

теоретичного матеріалу

Опрацювати розділ  14.4 підручника  [6] та 6.3.1 посібника [3]

  1.  Лабораторна робота 19                                     Визначення молекулярної маси полімеру         віскозиметричним методом

Теоретична частина

В’язкість – властивість рідин та газів чинити опір переміщенню однієї їх частини відносно іншої під час зсуву та інших видів деформацій. Кількісною характеристикою в’язкості є динамічна в’язкість. Розбавлені розчини оцінюють характеристичною в’язкістю [η]. У розчинах високомолекулярних сполук значення характеристичної в’язкості значно перевищує таке для відповідного чистого розчинника і пропорційне зміні молекулярної маси полімеру. Тому для систем полімер-розчинник можна застосувати віскозиметричний метод визначення молекулярної маси, який є найпростішим і не потребує значних витрат часу.

Середньов’язкісну молекулярну масу полімеру (M) визначають за рівнянням Марка-Куна-Хаувінка:

 (3.1),

де K – константа, яка залежить від природи розчинника і полімеру;

α – константа, яка характеризує форму макромолекул.

Вимірювання в’язкості проводять у спеціальних приладах – віскозиметрах, наприклад, у віскозиметрі ВПЖ-1. За допомогою цього приладу визначають час витікання розчинника та час витікання розчинів полімеру з різними концентраціями.

Беручи до уваги, що густина розведеного розчину полімеру і густина розчинника мають приблизно однакові значення, можна розрахувати питому в’язкість за формулою

ηпит= d - τ0 d0)/ τ0 d0=( τ - τ0)/τ0,        (3.2)

де τ0 і τчас витікання розчинника і час витікання розчину;

d0 і  d – густина розчинника і розчину.

Отримані значення використовують для розрахунку зведеної в’язкості за формулою

        .               (3.3)

Після цього будують графік залежності зведеної в’язкості від концентрації полімеру ηприв= f(w) (рис. 3.3). Екстраполяцією прямої до нульової концентрації на осі ординат відсікають відрізок, значення якого дорівнює характеристичній в’язкості. У рівнянні, яке описує пряму y=ax+b, x - масова частка ПВС у розчині (w); b - характеристична в’язкість розчину ПВС [η].

Логарифмуючи рівняння (1), отримують

lg[η] = lg K+ α lgM,  звідки lgM = (lg [η]- lg K)/α,   (3.4)

і молекулярну масу полімеру знаходять як антилогарифм величини lgM.

Рисунок 3.3 - Залежність зведеної в’язкості від концентрації розчину полімеру

Контрольні запитання і вправи

1 Дати визначення понять «полімер», «мономер», «структурна ланка», «ступінь полімеризації».

2 Що означає поняття характеристична в’язкість полімеру в розчині, як вона пов’язана з молекулярною масою полімеру? 

3 Як обчислити питому, зведену, характеристичну в’язкість розчину ВМС?

4 Скласти формулу структурної ланки полівінілового спирту, описати його властивості, галузі використання.

5 Полівінілацетат підлягає гідролізу. Один із продуктів цієї реакції – полівініловий спирт. Скласти схему зазначеної реакції.

6 Поліетилен з відносною молекулярною масою близько 500 є в’язкою рідиною. Обчислити ступінь полімеризації цього поліетилену.

Практична частина

Мета роботи визначити в’язкість розчинів полівінілового спирту з різними масовими частками полімеру і обчислити його молекулярну масу.

Обладнання і реактиви: лабораторний штатив, віскозиметр ВПЖ-1, гумова груша, гумова трубка, затискувачі, секундомір, водні розчини полівінілового спирту               (w = 0,25 %, 0,35 %, 0,65 %, 0,85 %).

Віскозиметр (рис. 3.4) обережно закріпити в лапці лабораторного штатива у вертикальному положенні. Налити у віскозиметр дистильовану воду через трубку так, щоб її рівень встановився між мітками М3 та М4. На отвори трубок (2), (3) натягнути гумові трубки, причому перша з них обладнана затискувачем, а друга – затискувачем з гумовою грушею. За допомогою гумової груші, вставленої в гумову трубку, втягнути дистильовану воду в трубку (2) вище мітки М1. Вийняти гумову грушу з трубки і спостерігати за тим, як дистильована вода витікає через капіляр (5) у резервуар  (6)  віскозиметра. При цьому необхідно звертати увагу на те, щоб до моменту підходу рівня рідини до мітки М1 у резервуарі (6) встановився висячий рівень, а в капілярі не було бульбашок повітря. У момент, коли нижній меніск води досягне мітки М1, ввімкнути секундомір, а коли

він досягне мітки М2 – вимкнути секундомір. Зафіксувати час витікання води. Провести подібне вимірювання       тричі (результати   вимірювань    повинні   відтворюватися

з точністю до 0,2-0,4 с) і за ними встановити середнє значення

часу витікання. Починаючи з розчину з найменшою масовою часткою полімеру, визначити час витікання розчинів полівінілового спирту з різними масовими частками так само, як це робили для дистильованої води.

Перед початком вимірювання нового розчину полімеру промити цим розчином віскозиметр.

Рисунок 3.4 - Віскозиметр    ВПЖ-1:

1,2,3 - трубки; 4 - вимірювальний резервуар; 5- капіляр; 6,7,8 - резервуари; М1, М2, М3, М4- мітки

Обробка експериментальних даних

Результати усіх вимірювань занести до таблиці за такою формою:

Пор.

номер

W розчинів

ПВС

Час витікання, с

ηпит

Ηзв

τ1

τ2

τ3

τсер

1

-

2

0,25

3

0,35

4

0,65

5

0,85

Розрахувати питому в’язкість за формулою (3.2) і зведену в’язкість за формулою (3.3). Результати розрахунків занести в таблицю. Побудувати графік залежності зведеної в’язкості від концентрації розчину полімеру. За графіком визначити характеристичну в’язкість. Розрахувати молекулярну масу полімеру за формулою (3.4), скориставшись табличними значеннями констант для системи полівініловий спирт-вода K = 2∙10-4, а α = 0,77. Отримане значення М порівняти з довідковими даними, за якими значення молекулярної маси полівінілового спирту становить 8,5∙103-1700∙103.

Список літератури для оформлення роботи і підготовки

теоретичного матеріалу

Опрацювати розділи 14.5.1-14.5.4 підручника [6] та 6.5.1 - 6.5.3, 6.6.1 посібника[3].

  1.  Лабораторна робота 20                                     Дослідження властивостей термопластичних пластмас

Теоретична частина

Пластмаси – це матеріали, створені на основі полімерів, які здатні під впливом нагрівання і тиску набирати певної форми (формуватися) і зберігати її. Стосовно температури всі полімери поділяють на термореактивні і термопластичні. Термопластичність зумовлена тим, що між макромолекулами полімеру існують лише відносно слабкі міжмолекулярні зв’язки. Ці зв’язки, як відомо, легко розриваються при нагріванні і також легко відновлюються під час охолодження. З гранул термопластичних полімерів після нагрівання і розм’якшення можна виготовляти виріб заданої форми. На основі поліетилену, поліпропілену, поліметилметакрилату, політетрафлуоретилену, полістиролу виготовляють термопласти.

Термореактивність зумовлена тим, що макромолекули полімерів із сітчастою структурою не можуть обернено розм’якшуватися і тверднути, оскільки на розрив їх хімічних зв’язків необхідні значно більші витрати енергії. Якщо полімер нагріти до такої температури, коли наявні хімічні зв’язки почнуть розриватися, то спочатку він набуває певної рухливості, а потім починається або повна його деструкція, або він вдруге полімеризується з утворенням більш міцних і жорстких структур. На основі фенолоформальдегідних, епоксидних та інших смол виготовляють реактопласти.

Хімічні властивості полімерів залежать від складу, молекулярної маси і структури полімерів. Для них характерні реакції сполучення макромолекул поперечними зв’язками, взаємодії функціональних груп одна з одною та низькомолекулярними речовинами, деструкції. Під час деструкції відбувається розрив зв’язків у головному ланцюгу макромолекули, внаслідок якого зменшується молекулярна маса, змінюються фізичні і хімічні властивості полімерів. Залежно від деструктивного агента розрізняють хімічну і фізичну деструкції. Залежно від характеру утворених продуктів розрізняють деструкцію за законом випадку і деполімеризацію. Деструкція за законом випадку відбувається шляхом випадкового розриву макромолекул з утворенням значних уламків. Деполімеризація є реакцією послідовного відриву мономерних ланцюгів від кінця ланцюга. За своїм механізмом ця реакція є оберненою росту ланцюга під час полімеризації. Термічній деполімеризації, наприклад, підлягають поліетилен, політетрафлуоретилен, полістирол, поліметилметакрилат.

Пластмаси поряд з високомолекулярною сполукою містять інші речовини: наповнювачі, пластифікатори, стабілізатори, барвники та інші добавки. Пластифікатори надають пластмасам еластичності; піноутворювачі – поруватості; стабілізатори й антиоксиданти – термо-, світло-, хімічної стійкості; антистатики запобігають наелектризованості. З метою поліпшення механічних властивостей та здешевлення матеріалів до складу пластмас вводять наповнювачі: кварц, крейду, волокна тощо.

Пластмаси є найважливішими сучасними матеріалами багатотоннажного виробництва, що застосовуються в техніці, сільському господарстві, побуті. Це визначається властивостями, які роблять використання пластмас економічно вигідним і зручним. До таких властивостей належать: низька густина (коливається в межах від 0,9 до 2,2г/см3), низька теплопровідність, діелектричні властивості, хімічна стійкість (за хімічною стійкістю пластмаси значно перевищують метали), здатність до забарвлення, високі оптичні якості, а також можливість змінювати ці властивості в широких межах унаслідок зміни структури полімерів. Фізичні і хімічні властивості деяких полімерів, які широко використовують у виробництві пластмас, наведені у табл. 3.2 і 3.3.

Таблиця 3.2 – Фізичні властивості деяких полімерів

Властивість

Полімер

полі-етилен

полістирол

полівінілхлорид

поліметил-

метакрилат

Густина, г/см3

0,91-0,97

1,04-1,05

1,35-1,43

1,19

Температура склоутворення, 0С

102-137*

82-95

75-80

115-120

Межа міцності при роз-тягненні, МПа

7-45

40-50

40-60

≥78

Питомий

електричний опір, Ом.см

1017-1018

1014-1016

1014-1016

1011-1012

Діелектрична проникність

2,2-2,4

2,5-2,6

3,5-4,5

2,8-3,5

*- Температура плавлення

До експлуатаційних недоліків пластмас відносять крихкість, низьку термостійкість, горючість. Вони легко займаються, виділяючи під час горіння багато отруйних газів.

Таблиця 3.3 – Хімічні властивості деяких полімерів

Властивість

Полімер

полі-етилен

полі-

стирол

полівініл-хлорид

поліметил-

метакрилат

Стійкість до дії:

а) розчинів

кислот

Стійкий

Стійкий у слабких розчинах

Стійкий

Стійкий у мінеральних кислотах

б) розчинів лугів

Стійкий

Стійкий у слабких розчинах

Стійкий

Стійкий

в) окисників

Старіє

Стійкий

Стійкий

Стійкий

Розчинність у вуглеводнях:

а)аліфатичних

Набрякає

Набрякає

Не розчиняється

Стійкий

б) ароматичних

Розчиняється при нагріванні

Розчиняється

Не розчиняється

Розчиняється

Розчинники

Бензен при нагріванні

Спирти, ефіри, стирол

Тетрагідрофуран, дихлор-етан

Дихлоретан, кетони

Контрольні запитання і вправи

1 Які пластмаси називають термопластичними, а які – термореактивними? Яким чином будова полімеру впливає на ці властивості?

2 Які речовини є складовими пластмас? Яких властивостей надають пластмасам різні добавки? 

3 Напишіть рівняння реакцій полімеризації: а) пропену; б) стирену; в) метилметакрилату; г) тетрафлуоретилену.

4 Опишіть галузі використання: а) поліетилену; б) полівінілхлориду; в) фенолоформальдегідних смол.

5 Поясніть, чому політетрафлуоретилен називають «органічною платиною».

6 Який з полімерів є більш стійким до старіння: флуоропласт чи поліетилен? Чому?

7 У якого з двох полімерів вища електропровідність: поліпропілену чи полівінілхлориду? Чому?

Практична частина

Мета роботи – Температура плавлення ознайомитися з властивостями термопластичних пластмас.

Обладнання і реактиви: лабораторний штатив, штатив для пробірок, пробірки, пробіркотримач, пробки з газовідвідними трубками, жерстяна пластинка, тигельні щипці, скляна паличка, хімічний стакан, синій лакмусовий папір, льод, зразки пластмас: поліетилен, полівінілхлорид, полістирол, поліметилметакрилат, бромна вода, розчини: аргентум нітрату (0,1 Н), калій перманганату (0,1 Н).

Увага! Всі досліди необхідно виконувати у витяжній шафі!

ДОСЛІД 3.20.1 Відношення пластмас до нагрівання

Жерстяну пластинку зі шматочком поліетилену потримати за допомогою тигельних щипців над полум’ям. Провести нагрівання зразка протягом декількох секунд і спробувати за допомогою скляної палички змінити його форму і витягнути нитки. Після охолодження знову нагріти зразок і спробувати змінити його форму. Дослідити відношення до нагрівання інших зразків пластмас.

ДОСЛІД 3.20.2 Горіння пластмас

Зразок поліетилену внести, тримаючи тигельними щипцями, в полум’я. Після займання зразка вийняти його з полум’я і потримати над жерстяною пластинкою. Чи продовжує горіти зразок, якщо його винести з полум’я? Яким полум’ям горить поліетилен?

Дослідити горіння інших зразків пластмас, звернувши увагу на колір полум’я, наявність запаху, здатність зразка горіти як у полум’ї, так і поза ним.

ДОСЛІД 3.20.3 Дослідження продуктів розкладу           пластмас

У суху чисту пробірку помістити декілька гранул поліетилену, закрити пробірку пробкою з газовідвідною трубкою і закріпити її похило в лапці штатива, почати нагрівати пробірку. Коли з’являться ознаки розкладу поліетилену, помістити газовідвідну трубку у пробірку з бромною водою на 1-2 хвилини, а потім - у пробірку з розчином калій перманганату на такий самий час.

У суху чисту пробірку помістити декілька гранул полівінілхлориду, закрити пробірку пробкою з газовідвідною трубкою і закріпити її похило в лапці штатива, почати нагрівати пробірку. Коли з’являться ознаки розкладу полівінілхлориду, піднести до отвору газовідвідної трубки синій лакмусовий папір, змочений водою. Після цього занурити газовідвідну трубку у пробірку з розчином аргентум нітрату на декілька секунд.

У суху чисту пробірку помістити декілька гранул полістиролу, закрити пробірку пробкою з газовідвідною трубкою і закріпити похило в лапці штатива. Газовідвідну трубку опустити в пробірку-приймач, яку помістити у хімічний стакан з охолоджувальною сумішшю. Почати нагрівати пробірку і спостерігати за утворенням і конденсацією парів мономера у пробірці-приймачі. Зібрати приблизно 1 мл мономера. Розглянути отриманий мономер, зробити припущення про ступінь його чистоти. Розділити зразок на дві частини. До однієї частини додати декілька крапель бромної води, закрити пробкою і збовтати пробірку. До другої частини зразка додати декілька крапель розчину калій перманганату, закрити пробкою і збовтати пробірку.

Дослідити продукти розкладу поліметилметакрилату так само, як продукти розкладу полістиролу. Що спостерігається? 

Пояснити результати дослідів, скласти схеми відповідних хімічних реакцій. Результати спостережень занести в таблицю за такою формою:

Пор.

номер

Пластмаса

Структурна ланка

Відношення до нагрівання

Характер горіння

Реакція на продукти розкладу

1

2

3

4

Зробити висновки про властивості пластмас.

Список літератури для оформлення роботи і підготовки

теоретичного матеріалу

Опрацювати розділи 14.5.3 -14.5.5 підручника [6] та 6.6.1 – 6.6.3 посібника [3].

РОЗДІЛ 4                                                              ЗАВДАННЯ ДЛЯ ІНДИВІДУАЛЬНОЇ                   ДОМАШНЬОЇ РОБОТИ

Кожне домашнє завдання містить типові розрахункові задачі і вправи. Виконання завдань вимагає від студента застосування теоретичних знань на конструктивному та творчому рівнях. Для успішного виконання завдань доцільно спочатку опрацювати необхідний теоретичний матеріал за підручником, посібником, конспектом лекцій тощо, потім розглянути приклади розв’язання задач і вирішення вправ, після цього розпочати виконання завдання. У разі виникнення ускладнень під час розв’язання задач або вправ звернутися за консультацією до викладача.

При оформленні завдань слід дотримуватися таких правил: виконання кожного завдання починати з нової сторінки, обов’язково записувати умову завдання, наводити його розв’язок і відповідь. Завдання необхідно здавати вчасно. У разі незарахування виконаного завдання його необхідно переробити і подати разом із попереднім.

Вчасне і самостійне виконання індивідуальних завдань сприяє формуванню глибоких знань і навичок, дозволяє студентові орієнтуватися у рівні підготовки і визначати питання, які потребують доопрацювання.

Подібний набір завдань дозволяє викладачеві за результатами виконання домашнього завдання об’єктивно оцінити рівень засвоєння студентами навчального матеріалу.

Завдання 1

За поданою умовою визначити певні характеристики для газоподібної речовини (незаповнені графи).

Варіант

Формула

газу

Маса газу,

г

Об’єм газу, л

Абсолютна

маса однієї молекули

Кількість

речовини,

моль

Кількість

молекул

Густина за зазначених

умов

за

T = 290 K,

P=100 кПа

За н. у.

1

O2

8

2

H2

11,2

3

CI2

14,2

4

CH4

44,8

5

F2

3.1023

6

SO2

0,25

7

H2S

2.1023

8

SiH4

8

9

NO

5,6

10

N2O

0,5

11

NO2

1,5.1023

12

PH3

2,41

13

CO

0,2

14

CO2

6,02

15

N2

5,6

16

C2H6

2,8

17

H2

1,5

18

C3H8

0,6.1023

19

NH3

4,82

20

C2H2

6,5

21

C2H4

1,5

22

Ar

2

23

He

0,5.1023

24

HCl

1,12

25

HBr

16,2

Завдання 2

Складіть рівняння хімічних реакцій за наведеними схемами, не змінюючи коефіцієнтів. Визначте еквіваленти кислоти та основи і розрахуйте молярні маси їх еквівалентів.

Варіант

Схема реакції

Схема реакції

1

2Al(OH)3 + H2SO4

Ca(OH)2 + 2H2CO3

2

Ni(OH)2 + HCI→

2NaOH + H3PO4

3

2Co(OH)2 + H2SO4

3NH4OH + H3AsO4

4

Fe(OH)3 + 2HNO3

KOH + H2S→

5

Mn(OH)2 + HBr→

Ca(OH)2 + 2H2SiO3

6

Sn(OH)2 + 2HNO3

Zn(OH)2 + 2H2SO4

7

NaOH + H2SO4

Ca(OH)2 + H2CO3

8

Al(OH)3 + H2SO4

Pb(OH)2 + 2H2SO4

9

Cr(OH)3 + 2HCI→

Mn(OH)2 + 2H2S→

10

2Zn(OH)2 + H2SO4

3KOH + H3PO4

11

Be(OH)2 + HI→

3Cu(OH)2 + 2H3AsO4

12

2Mg(OH)2 + H2CO3

NaOH + H2SiO3

13

2Cu(OH)2 + H2SO4

2KOH + H2SO3

14

Sb(OH)2 + HCI→

2Cr(OH)3 + 3H2SO4

15

Ni(OH)2 + 2HCI→

Ba(OH)2 + 2H2SO3

16

2Fe(OH)3 + H2SO4

Ca(OH)2 + 2HMnO4

17

Co(OH)2 + 2HBr→

Sr(OH)2 + 2H3PO4

18

Mn(OH)2 + 2HNO3

Ca(OH)2 + 2H2S→

19

Pb(OH)2 + HCI→

3Cu(OH)2 + 2H3AsO3

20

2Cr(OH)3 + 3H2SO4

Ba(OH)2 + 2H2SO3

21

Zn(OH)2 + HNO3

KOH + H2SiO3

22

2Sn(OH)2 + H2SO4

Fe(OH)2 + HNO3

23

Be(OH)2 + HCI→

Al(OH)3 + 3H2SO4

24

Mg(OH)2 + H2S→

NaOH + H2CO3

25

Cu(OH)2 + HI→

Sn(OH)2 + 2HCI→

Завдання 3

Розрахуйте задачу за наведеною умовою.

1 Метал масою 0,432 г при взаємодії із хлором утворює хлорид масою 0,574 г. Розрахуйте молярну масу еквівалента металу і визначте метал.

2 При реакції металу масою 10,8 г із сіркою утворився сульфід металу масою 30 г. Розрахуйте молярну масу еквівалента металу і визначте метал.

3 Для відновлення оксиду металу масою 22,3 г необхідний водень об’ємом 2,24 л (н. у.). Розрахуйте молярну масу еквівалента оксиду металу і визначте метал.

4 Метал масою 6 г при взаємодії з кислотою витіснив водень масою 0,5 г. Розрахуйте молярну масу еквівалента металу і визначте метал.

5 Для окиснення металу масою 4 г витрачається кисень об’ємом 1,12 л (н. у.). Розрахуйте молярну масу еквівалента металу і визначте метал.

6 Який об’єм водню (н. у.) виділяється при розчиненні в хлоридній кислоті 20 г металу, молярна маса еквівалента якого становить 9 г/моль. Визначте метал.

7 На нейтралізацію кислоти масою 4,9 г витратили розчин, який містить 5,6 г калій гідроксиду. Визначте молярну масу еквівалента кислоти.

8 На нейтралізацію кислоти масою 2,45 г витратили розчин, який містить 2 г натрій гідроксиду. Визначте молярну масу еквівалента кислоти.

9 На нейтралізацію ортофосфатної кислоти масою 4,9 г витратили розчин, який містить 6 г натрій гідроксиду. Визначте молярну масу еквівалента кислоти, її основність у цій реакції. На підставі проведеного розрахунку складіть рівняння хімічної реакції.

10 Фосфітна кислота масою 3,78 г була нейтралізована розчином калій гідроксиду масою 5,16 г. Визначте молярну масу еквівалента кислоти та її основність. На підставі проведеного розрахунку складіть рівняння хімічної реакції.

11 Аналіз сполуки Хлору з Оксигеном показав, що оксид хлору масою 18,3 г містить Хлор масою 7,1 г. Розрахуйте молярну масу еквівалента Хлору в оксиді і складіть його формулу.

12 Сульфат металу масою 15,1 г утворив гідроксид металу масою 8,9 г. Розрахуйте молярну масу еквівалента металу і визначте метал.

13 Метал масою 3,04 г при взаємодії з кислотою витіснив водень об’ємом 2,8 л (н. у.). Розрахуйте молярну масу еквівалента металу і визначте метал.

14 При нагріванні металу масою 20,06 г на повітрі було отримано 21,66 г його оксиду. Розрахуйте молярну масу еквівалента металу і визначте метал.

15 При взаємодії металу масою 7,2 г із хлором утворилося 28,2 г його хлориду. Розрахуйте молярну масу еквівалента металу і визначте метал.

16 Хлорид металу містить 72,08 % Хлору. Розрахуйте молярну масу еквівалента металу, визначте метал, складіть формулу хлориду.

17 Сульфід металу містить 36,4 % Сульфуру. Розрахуйте молярну масу еквівалента металу, визначте метал, складіть формулу сульфіду.

18 Оксид металу містить 50,45 % Оксигену. Розрахуйте молярну масу еквівалента металу, визначте метал, складіть формулу оксиду.

19 Для розчинення металу масою 16,8 г знадобилося 14,7 г сульфатної кислоти. Розрахуйте молярну масу еквівалента металу, визначте метал, складіть формулу утвореного сульфату.

20 На відновлення 1,80 г оксиду металу було витрачено 756 мл (н. у.) водню. Розрахуйте молярну масу еквівалента металу, визначте метал.

21 На відновлення 3,045 г оксиду металу було витрачено 883 мл (н. у.) водню. Розрахуйте молярну масу еквівалента металу, визначте метал.

22 Залізо реагує з киснем, утворюючи оксиди різного складу залежно від умов експерименту. Масова частка Феруму в них становить 77,78 % та 68,9 %. Визначте молярні маси еквівалентів Феруму в цих оксидах, складіть формули оксидів.

23 Відомо, що 1,00 г металу реагує з 1,143 г кисню, утворюючи оксид. Обчисліть молярну масу еквівалента металу, визначте метал, складіть формулу оксиду.

24 На підставі обчислень молярної маси еквівалента елемента визначте формулу утвореної ним бінарної сполуки, в якій масова частка Гідрогену становить 5,88 %.

25 Метал утворює хлорид, в якому масова частка Хлору становить 74,7 %. Розрахуйте молярну масу еквівалента металу, визначте метал, складіть формулу хлориду.

Завдання 4

Для наведених у таблиці елементів: а) складіть електронні формули атомів в основному та збудженому станах; б) складіть електронно-графічні (за допомогою квантових комірок) схеми розміщення електронів на двох зовнішніх енергетичних рівнях в основному стані; в) запишіть набір квантових чисел для формуючого електрона, назвіть електронну родину, до якої входить елемент; г) опишіть розміщення елемента в періодичній системі (період, група, підгрупа) на підставі електронної формули; д) спрогнозуйте головні хімічні властивості елемента (метал чи неметал, типові ступені окиснення, формули і характер оксидів і гідроксидів).

Варіант

Елементи

Варіант

Елементи

1

Sr, P

14

Ga, Be

2

K, N

15

AI, Se

3

Mn, B

16

Sb, Cd

4

Te, Sc

17

Bi, Ba

5

C, Mo

18

In, Ag

6

O, Zn

19

Sn, V

7

Ti, F

20

Hg, Cl

8

Cr, Si

21

F, Ra

9

S, Fe

22

P, Tc

10

As, Co

23

Zn, S

11

Se, Ni

24

Cd, Br

12

Br, Ca

25

Na, Te

13

Pb, I

Завдання 5

З позицій методу валентних зв’язків поясніть геометричну форму сполуки, назвіть тип гібридизації орбіталей центрального атома (додаток А), наявність σ- та                 π- зв’язків. Складіть графічну формулу сполуки.

Варіант

Формула сполуки

Геометрична

форма

Варіант

Формули сполуки

Геометрична форма

1

2

3

4

5

6

1

AlCl3

плоский

трикутник

14

SnCl4

тетраедр

2

BeF2

лінійна

15

CS2

лінійна

3

CF4

тетраедр

16

COS

лінійна

4

AsH3

тригональна

піраміда

17

WF6,

октаедр

5

СO2

лінійна

18

OF2

кутова

1

2

3

4

5

6

6

SCl2

кутова

19

GeH4

тетраедр

7

HСN

лінійна

20

C2H2

лінійна

8

PCl3

тригональна

піраміда

21

SO3

плоский

трикутник

9

SiH4

тетраедр

22

H2S

кутова

10

PF5

тригональна

біпіраміда

23

BіH3

тригональна

піраміда

11

ZnCl2

кутова

24

VF5

тригональна

біпіраміда

12

PH3

тригональна

піраміда

25

HOF

кутова

13

BBr3

плоский

трикутник

Завдання 6

Виконайте завдання за наведеною умовою.

1 Сірководень за стандартних умов є газом, а вода – рідиною, незважаючи на те, що H2S майже вдвічі важчий, ніж Н2О. Чим можна пояснити цю різницю у властивостях?

2 Нижче наведені температури кипіння благородних газів:

He Ne Ar Kr Xe Rn

 4,3 27,2 87,3 119,9 165,0 211,2

Чим пояснюється підвищення температури кипіння із зростанням порядкового номера благородного газу?

3 Яка природа сил Ван-дер-Ваальса? Який вид взаємодії між частинками приводить до переходу в конденсований стан речовин Ne, N2, HI, Cl2, BF3, H2O?

4 Температури кипіння NF3, PF3  та AsH3 відповідно дорівнюють 144, 178, 336 К. Поясніть закономірність, що спостерігається у змінюванні температур кипіння даних сполук.

5 Температури кипіння BF3, BCl3, BBr3 та BI3 відповідно дорівнюють 172, 286, 364, 483 К. Поясніть закономірність, що спостерігається у змінюванні температур кипіння даних сполук.

6 Порівняйте способи утворення ковалентних зв’язків у молекулах CH4, NH3 та в йоні NH4+. Чи можуть існувати йони CH5+, NH5+?

7 Поясніть механізм утворення зв’язків у йоні  з позиції методу ВЗ.

8 Поясніть здатність оксидів NO та NO2 утворювати димерні молекули з позиції методу ВЗ.

9 Опишіть електронну будову молекул CO та CN з позиції методів ВЗ та МО. Яка з молекул має більшу кратність зв’язку?

10 Як змінюється кратність та енергія зв’язку в ряді молекул: N2, O2, F2? Відповідь поясніть з позиції методу МО.

11 Поясніть з позиції методу МО, чому неможливе існування молекули Be2?

12 Як змінюється довжина зв’язку, енергія дисоціації і магнітні властивості в ряді сполук:. Відповідь поясніть з позиції методу МО.

13 Яка з частинок NO+, NO, NO- характеризується найменшим значення довжини зв’язку. Відповідь поясніть з позиції методу МО.

14 Поясніть з позиції методів ВЗ та МО зміну енергії дисоціації, кДж/моль, молекул у ряду                     F2(155)-O2(493)-N2(945).

15 У молекулах N2 та CO енергії дисоціації мають високі значення і становлять відповідно 945 і 1071 кДж/моль. Поясніть цей факт з позиції методів ВЗ та МО.

16 У якій з молекул – H2S, H2Se чи H2Te – і чому валентний кут найбільше відхиляється від тетраедричного?

17 Як і чому змінюється валентний кут H-R-H молекул RH3,  утворених елементами VА - підгрупи, при переході від РН3 до SbH3?

18 На підставі чого можна зробити вибір між геометричною формою піраміди і площинного трикутника для молекул BF3 та NH3?

19 У парах PF5 має форму тригональної біпіраміди, а PCI5 у кристалічному стані складається з йонів PCl4+ та PCl6-. Які гібридні орбіталі атомів Фосфору утворюють зв’язки в одному та іншому випадках?

20 Чим пояснюється одноатомність молекул благородних газів? Чим викликана можливість утворення частинки Ne2+  при сильному збудженні атома Неону?

21 Поясніть з позиції методу МО, чому неможливе існування молекули Ne2?

22 Як змінюються кратність та енергія зв’язку в ряді молекул: B2, C2, N2 та молекулярних йонів: B2+, C2+, N2+? Відповідь поясніть з позиції методу МО.

23 Як змінюється кратність та енергія зв’язку в ряді молекулярних йонів: N2+, O2+, F2+? Відповідь поясніть з позиції методу МО.

24 Порівняйте кратність, енергію зв’язків, магнітні властивості частинок: СО+, СО, СО-. Відповідь поясніть з позиції методу МО.

25 Як змінюється довжина зв’язку, енергія дисоціації і магнітні властивості в ряді сполук . Відповідь поясніть з позиції методу МО.

Завдання 7

За наведеною формулою сполуки складіть її назву, а за назвою – формулу. Зазначте комплексоутворювач, його ступінь окиснення, координаційне число, тип комплексу за знаком заряду та за видом лігандів.

Варіант

Формула сполуки

Назва сполуки

1

[Pt(NH3)2CI2]

дигідроксодиоксалатоманганат(IV)- іон

2

K[Ag(CN)2]

катіон триакватриамінкобальту(ІІІ)

3

K3[Fe(C2O4)3]

гексаціаноферат(ІІІ) - іон

4

Na3[SbS3]

трихлоротриамініридій

5

Na2[Sn(OH)6]

гексагідроксоплюмбат(IV) - іон

6

[Fe(CO)5]

тетранітратомеркурат(ІІ)-іон

7

[V(CO)6]

тетрахлородиаквакупрат(ІІ) – іон

8

Na[Co(NH3)4(SO3)2]

катіон нітратопентаамінхрому (ІІІ)

9

K[Au(CN)2Br2]

дигідроксотетрафлуоростибат(V) -іон

10

[Ni(NH3)6]CI2

катіон діамінаргентуму(І)

11

[Cr(H2O)4CI2]CI

ферум(ІІІ) гексаціаноферат(ІІ)

12

[Ag(NO2)2]-

берилій тетрагідридоборат(ІІІ)

13

[Ag(CN)2]-

калій пентахлороакваіридат(ІІІ)

14

Na3[Co(S2O3)3]

гексааміннікол(ІІ) гідроксид

15

[Co(H2O)4CI2]NO3

натрій тетрагідроксоскандат(ІІІ)

16

K4[CoF6]

калій гексафлуоромолібдат(ІІІ)

17

[Mn(H2O)6]Br3

натрій гексафлуороалюмінат

18

K3[Fe(CN)6]

калій гексахлороіридат(ІV)

19

Na3[Cr(OH)6]

катіон бромопентаамінхрома(ІІІ)

20

[Co(H2O)6]SO4

натрій гексафлурованадат(V)

21

[Co(NH3)5Br] SO4

натрій гексагідроксоалюмінат

22

[Cr(NH3)3(NCS)3]

амоній гексафлуорованадат(ІІІ)

23

K4[Ni(NO2)6]

амоній тетрахлороалюмінат(ІІІ)

24

K2[PtI4]

алюміній тетрагідроборат(ІІІ)

25

Na2[NiCI4]

калій гексанітратокобальтат(ІІІ)

Завдання 8

Для наведеного комплексу назвіть тип гібридизації атомних орбіталей комплексоутворювача, зазначте геометричну форму (додаток А), магнітні властивості, складіть рівняння вторинної дисоціації і вираз константи нестійкості.

Варіант

Комплексний йон

Варіант

Комплексний йон

1

[Ag(CN)2]-

14

[CoF6]3-

2

[MnCI4]2-

15

[Cr(CN)6]3-

3

[Co(NH3)6]3+

16

[Fe(NH3)6]2+

4

[FeF6]4-

17

[Ag(NH3)2]+

5

[Cu(NH3)2]+

18

[Mn(H2O)6]2+

6

[Co(NH3)6]2+

19

[Co(H2O)6]3+

7

[Ni(CN)4]2-

20

[Cr(OH)6]3-

8

[Cr(NH3)6]3+

21

[PtCI4]2-

9

[Fe(CN)6]4-

22

[HgI4]2-

10

[Ni(NH3)6]2+

23

[Cr(H2O)6]3+

11

[AgCI2]-

24

[Pt(NO3)4]2-

12

[NiCI4]2-

25

[Pd(CN)4]2-

13

[Zn(NH3)4]4+

Завдання 9

На підставі стандартних ентальпій утворення  і абсолютних ентропій утворення  речовин                 (додаток Б) визначте: ,  і  хімічної реакції. Зробіть висновок щодо термодинамічної ймовірності перебігу реакції за стандартних умов. Розрахунки проведіть за наведеним рівнянням хімічної реакції:

Варіант

Рівняння хімічної реакції

1

2

1

CO(г) + H2O(р)→CO2(г) + H2(г)

2

Fe3O4(к) + CO(г)→3FeO(к) + CO2(г)

3

2Н2(г) + 5O2(г)→4СO2(г) + 2Н2O(г)

4

Н2(г) + СО2 (г)→CO(г) + H2О(г)

5

CO(г) + 3H2(г)→CН4(г) + H2О(г)

6

C2Н4(г) + 3О2(г)→2CO2(г) +2H2О(г)

7

4NH3(г) + 5O2 (г)→4NO(г) + 6H2O(г)

8

NH3 (г) + HCI(г)→NH4CI(к)

9

2H2O2(p) → 2H2O(р)+ O2(г)

10

2SO2(г) + O2(г) →2SO3(г) 

11

SO2(г) + NO2 (г) → SO3(г) + NO(г)

1

2

12

CH4(г) + 4CI2 (г) →CCI4(p) + 4HCI(г)

13

SO2(г) + 2H2S(г) →3S(к) + 2H2O(p)

14

2H2S(г) + 3O2(г) →2H2O(г) + SO2(г)

15

CaO(к) + 3C(к) →CaC2(к) + CO(г)

16

4NH3(г) + 3O2 (г)→2N2 (г) + 6H2O(г)

17

CS2(p) + 3O2 (г)→CO2(г) + 2SO2(г)

18

Fe2O3(к) + 3CO(г)→2Fe(к) + 3CO2(г)

19

2H2S(г) + SO2(г) →3S(к) + 2H2О(г)

20

2CH3OH(p) + 3O2 (г)→2CO2(г) + 4H2O (г)

21

PbS(к) + 3PbSO4(к) → 4PbО(к) +4SO2(г)

22

2C2Н6(г) + 7О2(г)→4CO2(г) +6H2О(г)

23

CH4(г) + 2О2(г)→ CO2(г) +2H2О(г)

24

4HCI(г) + О2(г)→ 2H2О(p) + 2CI2(г)

25

2PH3(г) + 4О2(г) →P2O5(к) + 3H2О(г)

Завдання 10

Розрахуйте, як зміниться швидкість прямої та зворотної реакцій, якщо об’єм газової суміші змінити в n разів:

Варіант

Рівняння хімічної реакції

Зміна об’єму газової суміші

1

2SO2 + O2 ↔ 2SO3

збільшити у 3 рази

2

2NO + O2  2NO2

збільшити у 3 рази

3

3H2 + N2 ↔ 2NH3

зменшити у 3 рази

4

2NO + CI2 ↔ 2NOCI

збільшити у 4 рази

5

CO + H2O(г) CO2 + H2

зменшити у 3 рази

6

2N2 + O2 ↔ 2N2O

збільшити у 3 рази

7

4NH3 +5O2 ↔ 4NO+ 6H2O

зменшити у 2 рази

8

4NH3 + 3O2 ↔ 2N2 + 6H2O

зменшити у 2 рази

9

N2O4 ↔ 2NO2

збільшити у 4 рази

10

4HCI + O2 ↔ 2H2O + 2CI2

збільшити у 2 рази

11

2H2S + 3O2 ↔ 2H2O + 2SO2

збільшити у 2 рази

12

3O2 ↔ 2O3

збільшити у 3 рази

13

CI2 + CO ↔ COCI2

збільшити у 4 рази

Розрахуйте, як зміниться швидкість прямої та зворотної реакцій, якщо тиск змінити в n разів:

Варіант

Рівняння хімічної реакції

Зміна тиску газової суміші

14

2NO2  2NO + O2

зменшити у 3 рази

15

2SO3  2SO2 + O2

зменшити у 3 рази

16

2NH3  3H2 + N2

збільшити у 3 рази

17

2NOCI ↔ 2NO + CI2

зменшити у 4 рази

18

2N2O ↔ 2N2 + O2

збільшити у 3 рази

19

4NH3+3O2  2N2 + 6H2O(г)

зменшити у 2 рази

20

4NH3+5O2 ↔ 4NO + 6H2O(г)

зменшити у 2 рази

21

2H2S + 3O2  2H2O(г) + 2SO2

зменшити у 2 рази

22

4HCI + O2  2H2O(г) + 2CI2

збільшити у 2 рази

23

COCI2  CI2 + CO

зменшити у 4 рази

24

2O3  3O2

зменшити у 3 рази

25

2NO2  N2O4

зменшити у 2 рази

Завдання 11

Складіть вираз константи рівноваги оборотної реакції, наведеної в таблиці. Визначте, в який бік зміститься рівновага оборотної реакції: а) при підвищенні температури (р=const); б) при підвищенні тиску (T=const).

Варіант

Рівняння хімічної реакції

1

2

3

1

COCI2  CO + CI2

112,5

2

CO + 2H2  CH3OH(г))

193,3

3

2N2O  2N2 + O2

-163,1

4

2NO +CI2  2NOCI

-73,6

5

3O2  2O3

184,6

6

CO +H2O(г)  CO2 + H2

-41,2

7

H2 + I2  2HI

51,9

8

N2 + O2  2NO

180,7

9

2H2 + O2  2H2O(г)

-483,7

10

2CO +O2  2CO2

-566

1

2

3

11

N2O4  2NO2

58

12

2NO +O2  2NO2

-113

13

2SO3 2SO2+O2

196,6

14

3H2 + N2  2NH3

-92,5

15

2HBr ↔ H2 + Br2(г)

72,5

16

4HCI + O2  2H2O(г)+ 2CI2

-114,5

17

C2H4 +H2  C2H6

-136,9

18

C + H2O(г) CO + H2

131

19

2NH3  N2 + 3H2

92,5

20

2SO2 +O2  2SO3

-196,6

21

2NOCI ↔ 2NO+CI2

73,6

22

H2 + CO2  CO + H2O(г)

41,2

23

CI2 + CO  COCI2

-112,5

24

2NO2  N2O4

-58

25

2H2S + 3O2  2H2O + 2SO2

-561,1

Завдання 12

Розрахуйте: а) масову частку розчиненої речовини; б) молярну концентрацію; в) молярну концентрацію еквівалента; г) мольну частку розчиненої речовини розчинів, утворених при розчиненні речовин у воді (густину розчинів див. у додатку В):

Варіант

Розчинена речовина

Об’єм води, мл

формула

маса, г

1

2

3

4

1

H3PO4

18

282

2

KOH

56

144

3

HNO3

108

192

4

H2SO4

24

376

5

NaOH

24

276

6

HCI

60

240

7

H3PO4

40

160

8

KOH

42

258

9

HNO3

48

252

10

H2SO4

60

340

1

2

3

4

11

NaOH

66

234

12

HCI

60

540

13

H3PO4

80

120

14

KOH

36

114

15

HNO3

24

176

16

H2SO4

132

168

17

NaOH

160

240

18

HCI

60

140

19

H3PO4

60

140

20

KOH

21

329

21

HNO3

120

80

22

H2SO4

36

564

23

NaOH

25

475

24

HCI

30

170

25

H3PO4

25

475

Завдання 13

Зробіть розрахунок за наведеною умовою.

1 Розрахуйте осмотичний тиск при 270С розчину сахарози С12Н22О11, 1 л якого містить 91 г розчиненої речовини.

2 Чому дорівнює при температурі –7,50С осмотичний тиск розчину, в 1,5 л якого міститься 276 г гліцерину С3Н8О3?

3 Розрахуйте осмотичний тиск 0,25 М розчину сахарози С12Н22О11 при 380С. 

4 При якій температурі осмотичний тиск розчину, в 1 л якого міститься 45 г глюкози С6Н12О6, становитиме 607,8 кПа?

5 Скільки грамів сахарози С12Н22О11 міститься в 250 мл розчину, осмотичний тиск якого при 70С становить      283,6 кПа?

6 Розрахуйте осмотичний тиск 1% розчину сахарози С12Н22О11 при 300С. Густину розчину вважати такою, що дорівнює 1.

7 Розрахуйте осмотичний тиск 25% розчину сахарози С12Н22О11 при 150С. Густина розчину становить 1,105 г/мл.

8 Скільки грамів глюкози С6Н12О6 міститься в 200 мл розчину, осмотичний тиск якого при 370С становить 810,4 кПа?

9 Осмотичний тиск розчину, в 25 мл якого міститься 0,66 моль сечовини, становить 111,1 кПа при 330С. Розрахуйте молярну масу сечовини.

10 Осмотичний тиск деякого розчину при –30С становить 2735 кПа. При якій температурі осмотичний тиск становитиме 3040 кПа?

11 Розрахуйте тиск пари 10% розчину сахарози С12Н22О11 при 1000С.

12 Тиск пари води при 250С становить 3167 Па. Розрахуйте для цієї ж температури тиск пари розчину, в 450 г якого міститься 90 г глюкози С6Н12О6.

13 Тиск пари води при 200С становить 2338 Па. Скільки грамів сахарози С12Н22О11 необхідно розчинити у 720 г води для отримання розчину, тиск пари якого на 18,7 Па менший за тиск пари води?

14 Тиск пари води при 100С становить 1228 Па. В якому об’ємі води необхідно розчинити 23 г гліцерину С3Н8О3 для отримання розчину, тиск пари якого становить 1200 Па за цієї ж самої температури?

15 Осмотичний тиск водного розчину гліцерину С3Н8О3 при 00С становить 567,3 кПа. Вважаючи густину розчину такою, що дорівнює 1, розрахуйте тиск пари розчину при 00С, якщо тиск пари води при цій температурі становитиме 610,6 Па?

16 Розрахуйте температуру кипіння 5% розчину сахарози С12Н22О11 у воді.

17 Розрахуйте температуру кипіння розчину, одержаного при розчиненні 100 г сахарози С12Н22О11 у 750 г води. (Ке2О)=).

18 Скільки грамів глюкози С6Н12О6 необхідно розчинити у 260 г води для отримання розчину, температура кипіння якого перевищує температуру кипіння чистого розчинника на 0,050С? (Ке2О)= ).

19 У якому об’ємі води слід розчинити 23 г гліцерину С3Н8О3, щоб отримати розчин з температурою кипіння 100,1040С? е2О)= ).

20 Розрахуйте температуру кристалізації водного розчину карбаміду СO(NH2)2, у якому на 100 моль          води припадає 1 моль розчиненої речовини      (Kk(H2O)= ).

21 Розрахуйте відсотковий вміст сахарози С12Н22О11 у водному розчині, температура кристалізації якого дорівнює –0,410С (Kk(H2O)= ).

22 У якому об’ємі води слід розчинити 0,5 кг гліцерину С3Н8О3, щоб отримати розчин з температурою кристалізації –30С? (Kk(H2O)= ).

23 При розчиненні 0,4 г деякої речовини в 10 г води температура кристалізації розчину знижується на 1,240С. Розрахуйте молекулярну масу розчиненої речовини. (Kk(H2O)= ).

24 Температура кипіння ацетону 56,10С, а його ебуліоскопічна стала дорівнює 1,73 К. кг/моль. Розрахуйте температуру кипіння 8% розчину гліцерину С3Н8О3 у воді.

25 Температура кипіння етеру 34,60С, а його ебуліоскопічна стала дорівнює 2,16 К. кг/моль. Розрахуйте молекулярну масу бензойної кислоти, якщо відомо, що 5% розчин бензойної кислоти в етері кипить при температурі 35,530С.

Завдання 14

Розрахуйте рН і рОН розчину електроліту зазначеної концентрації (з урахуванням дисоціації слабкого електроліту за першим ступенем). Для розрахунку використовуйте довідкові значення Кдис слабких електролітів         одаток Г).

Варіант

Формула речовини

Молярна концентрація, моль/л

Варіант

Формула речовини

Молярна концентрація,

моль/л

1

CH3COOH

0,025

14

CH3COOH

0,5

2

NH4OH

0,1

15

H3PO4

0,015

3

HNO2

0,075

16

HNO2

0,01

4

H3BO3

0,01

17

H2SO3

0,01

5

H2S

0,005

18

H2CO3

0,02

6

NH4OH

0,02

19

HCN

0,065

7

H3PO4

0,035

20

CH3COOH

0,17

8

NH4OH

0,015

21

H3BO3

0,08

9

HNO2

0,003

22

HNO2

0,1

10

HCN

0,02

23

NH4OH

0,01

11

H2SO3

0,1

24

H2S

0,1

12

NH4OH

0,06

25

H2CO3

0,001

13

HCN

0,1

Завдання 15

За наведеними схемами складіть рівняння хімічних реакцій: а) у молекулярному та йонно-молекулярному вигляді; б) у молекулярному вигляді. Для виконання завдання користуйтесь таблицею розчинності кислот, основ, солей у воді (додаток Д).

Варіант

а

б

1

2

3

1

KHSO3 + KOH →

KCN + H2SO4

HSO3-+OH- → SO32- + H2O

Cr(OH)2++2H+ → Cr3+ + 2H2O

2

MgOHCI + HCI →

Zn(OH)2 + KOH →

NO2-+H+ → HNO2

Pb2++2I- → PbI2

3

Ba(H2PO4)2 + Ba(OH)2

NaOH + H3PO4

Ag++I- → AgI

Cu(OH)2 + 2H+ → Cu2+ + 2H2O

4

[Fe(OH)2 ]2SO4 + H2SO4

LiOH+ HBr →

CO32- + 2H+ → H2CO3

Mg2+ + 2OH- → Mg(OH)2

5

KHS+KOH →

Na2SO3 + HCI →

Zn2+ + 2OH- → Zn(OH)2

Ba2+ + SO42- → BaSO4

6

Ba(HSO3)2 +Ba(OH)2

K2CO3 + HCI →

SiO32- + 2H+ → H2SiO3

Ni2+ + 2OH- → Ni(OH)2

7

Fe(OH)2NO3 + HNO3

Sr(OH)2 + H2SO4

Ag+ + Br- → AgBr

CaOH+ + H+ → Ca2++H2O 

8

Ca(HS)2 +Ca(OH)2

AI(OH)3 + NaOH →

3Ca2+ + 2PO43- → Ca3(PO4)2

NiOH+ + H+ → Ni2++H2O 

9

KH2PO4 + KOH →

Ca(OH)2 + H2SO4

Mn2+ + S2- → MnS

HS- + OH-→S2- + H2O 

10

NaH2PO4+ NaOH →

Cu(OH)2 + HNO3

Cr3+ + 3OH-→ Cr(OH)3

Ge(OH)2 + 2H+ → Ge2++ H2O

11

NaHSO4 + NaOH →

LiOH + HCI →

S2- + 2H+ → H2S

CO32- + 2H+ → CO2 + H2O

12

(CaOH)2SO4 + H2SO4

Pb(OH)2 + NaOH →

Mn2+ + 2OH- → Mn (OH)2

HCO3- + OH- → CO32- + H2O

13

(BaOH)3PO4+ H3PO4

AI(OH)3+ NaOH →

Pb2+ + SO42- → PbSO4

FeOH2+ + H+ →Fe3++H2O

14

SrOHNO3+ HNO3

Cd(OH)2 + HCI →

Ba2+ + CO32- → BaCO3

MgOH+ + H+ →Mg2+ + H2O

15

Ca(HCO3)2 + Ca(OH)2

Be(OH)2 + KOH →

Pb2+ + 2Br- → PbBr2

Sr2+ + SO42- → SrSO4

16

CuOHNO3 + HNO3

Fe(OH)2 + HCI →

HCO3- + H+→ CO2 + H2O

Ba2+ + CrO42- → BaCrO4 

17

MnOHCI+ HCI →

Cr(OH)3 + KOH →

HS- + H+ → H2S

2Ag+ + SO42- → Ag2SO4 

18

CaHPO4 + Ca(OH)2

Cu(OH)2 + HNO3

SO32- + 2H+→ SO2 + H2O

Mg2+ + CO32- → MgCO3

19

KH2PO4 + KOH →

NH4CI + NaOH →

Cd2+ + S2-→ CdS

Pb(OH)2 + 2H+→ Pb2+ 2H2O

1

2

3

20

PbOHNO3 + HNO3

Cu(OH)2 + H2SO4

CH3COO- + H+ → CH3COOH ZnOH+ + OH- → Zn(OH)2

21

NH4H2PO4 + NH4OH →

MnOHCI + HCI →

PO43- + 3H+ → H3PO4 

2Ag+ + CrO42- → Ag2CrO4

22

Ba(HCO3)2 + Ba(OH)2

Ca(OCI)2 + HCI →

MgOH+ + OH- → Mg(OH)2

AI3+ + PO43- → AIPO4

23

CaCO3 + HCI →

K2[Zn(OH)4] + H2SO4

Fe3+ + 3OH- → Fe(OH)3

Zn(OH)2 + 2OH- → [Zn(OH)4]2-

24

CuOHCI + HCI→

Cr(OH)3 + HNO3

AI(OH)3 + 3OH- → [AI(OH)6]3-

NH4+ + OH- → NH4OH

25

KHS + KOH→

(NH4)2SO4 + NaOH →

Pb2+ + CrO42- → PbCrO4

Be(OH)2 + 2OH- →[Be(OH)4]2-

Завдання 16

За наведеними схемами складіть рівняння реакцій гідролізу в молекулярному та йонно-молекулярному вигляді зазначте реакцію середовища і рН у розчині кожної солі.

Варіант

Схема реакції

Варіант

Схема реакції

1

2

3

4

1

K2CO3 + H2O →

AICI3 + Na2CO3 + H2O →

14

Cr2(SO4)3 + H2O →

NaCN + H2O→

2

AI2(SO4)3 + H2O →

K2S+H2O→

15

FeCI2 + H2O→

Na2S + H2O→

3

Pb(NO3)2 + H2O→

CH3COONH4 + H2O→

16

K3PO4 + H2O→

AI2(SO4)3 + Na2S + H2O→

4

CH3COOK + H2O →

ZnSO4 + H2O →

17

CrCI3 + H2O →

K2CO3 + H2O→

5

AI(NO3)3 + H2O→

Na2S + H2O →

18

Cu(NO3)2 + H2O→

Na2SO3 + H2O →

6

K2CO3 + H2O→

Fe2(SO4)3 + H2O →

19

Pb(NO3)2 + H2O →

CrCI3 + Na2SO3 + H2O→

7

AICI3 + H2O →

NH4CN + H2O →

20

Cr(NO3)3 + H2O →

Fe2S3 + H2O→

1

2

3

4

8

CuSO4 + H2O 

K2CO3 + H2O 

21

FeCI3 + H2O→

NaNO2 + H2O 

9

CuSO4 + H2O→

ZnCI2 + Na2CO3 + H2O→

22

FeCI2 + H2O 

KCN + H2O 

10

Fe2(SO4)3 + H2O→

Cs2CO3 + H2O→

23

ZnCI2 + H2O 

AICI3 + K2CO3 + H2O 

11

CuCI2 + H2O 

Na2CO3 + H2O→

24

AI2(SO4)3 + H2O 

K3AsO4 + H2O 

12

Cr2(SO4)3 + H2O→

Na2S + H2O 

25

Co(NO3)3 + H2O 

FeCI3 + Na2CO3 + H2O 

13

NiCI2 + H2O→

K2SO3 + H2O 

Завдання 17

За наведеними схемами складіть рівняння хімічних реакцій і розставте в них коефіцієнти методом електронного балансу, зазначте окисник і відновник, процеси окиснення та відновлення, визначте тип окисно-відновної реакції.

Варіант

Схеми рівнянь реакцій

1

2

1

KClO2  KClO3 + KCl

KMnO4 + KNO2 + H2SO4  KNO3 + …

2

N2O5  NO2 + O2

KClO3 + KI + HCl KCl + …

3

CrO3  Cr2O3 + O2

K2Cr2O7 + KNO2 + H2SO4  Cr2(SO4)3 + …

4

Si + HNO3 + HF → H2[SiF6] + NO + H2O

Na2SO3 + H2S + H2SO4  S + …

5

Br2 + K3[Cr(OH)6] + KOH → KBr + K2CrO4+ H2O

H2O2 + FeSO4 + H2SO4  Fe2(SO4)3 + …

6

Zn + NaOH + H2O → Na[Zn(OH)3] + H2

K2Cr2O7 + H2O2 + H2SO4  O2 + …

7

Au + HCl + HNO3 → H[AuCl4] + NO + H2O

Cl2 + NaOH NaClO3 + …

1

2

8

Nb + HNO3 + HF → H2[NbF7] + NO + H2O

KBrO3  +  KBr  +  H2SO4      Br2  +  . . . . .

9

Au + O2 + H2O + KCN → K[Au(CN)2]+ KOH

Cl2 + H2S + H2O H2SO4 + …

10

TiCl3 + O2 + H2O → [TiO]Cl2 + HCl

KMnO4 + Na2SO3 + H2O MnO2 + …

11

Zn + KClO3 + KOH + H2O → K2[Zn(OH)4] + KCl

KMnO4 + K2SO3 + KOH K2MnO4 + …

12

Na[Сr(OH)4] + NaOH + Br2 → Na2CrO4 + NaBr + H2O

NaMnO4 + Na2S + H2SO4  S + …

13

MnCO3 + KClO3 → MnO2 + KCl + CO2

KMnO4 + HBr Br2 + …

14

Cu(NO3)2 → CuO + NO2 + O2

KClO3 + FeSO4 + H2SO4  KCl + …

15

Ti + HNO3 + HF → H2[TiF6] + NO + H2O;

Na2Cr2O7 + FeSO4 + H2SO4  Cr2(SO4)3 + …

16

Zn + KOH + H2O → K2[Zn(OH)4] + H2

KMnO4 + FeSO4 + H2SO4  MnSO4 + …

17

K2[TaF7] + K → Ta + KF

HBrO3 + SO2 + H2O H2SO4 + …

18

Be + NaOH + H2O → Na2[Be(OH)4] + H2

KMnO4 + SO2 + KOH MnO2 + …

19

KOH + Cl2 → KCl + KClO3 + H2O

KNO2 + KI + H2SO4  NO + …

20

P + KOH + H2O → PH3 + KH2PO2

K2Cr2O7 + SnCl2 + HCl SnCl4 + …

21

KClO3 → KCl + KClO4

KMnO4 + K2SO3 + KOH K2MnO4 + …

22

HNO3  NO2 + O2 + H2O

KMnO4 + H2O2  O2 + …

23

Na23→Na2S+Na2SO4

H2O2 + CrCl3 + NaOH Na2CrO4 + …

24

Pt + HCl + HNO3 → H2 [PtCl6] + NO + H2O

HIO3 + H2O2  I2 + …

25

S + KOH → K2S + K2SO3 + H2O

NaClO + KI + H2SO4  NaCl + …

Завдання 18

Складіть схему гальванічного елемента, враховуючи значення стандартних електродних потенціалів металів (додаток E) та концентрації розчинів, в які занурені металічні пластинки, складіть рівняння катодного та анодного процесів і сумарне рівняння реакції, розрахуйте ЕРС для складеного гальванічного елемента:

Варіант

Метал/катіон (концентрація катіона, моль/л)

Варіант

Метал/катіон (концентрація катіона, моль/л)

першого

другого

першого

другого

1

Zn/Zn2+

(0,01)

Ag/Ag+

(0,02)

14

Pb/Pb2+

(0,05)

Ag/Ag+

(0,1)

2

Mg/Mg2+

(0,1)

Ag/Ag+

(0,01)

15

H2/2H+

(0,01)

Au/Au3+

(1)

3

Zn/Zn2+

(0,05)

Cd/Cd2+

(0,02)

16

H2/2H+

(1)

Cd/Cd2+

(0,1)

4

Cu/Cu2+

(0,002)

Cu/Cu2+

(0,2)

17

H2/2H+

(0,01)

Zn/Zn2+

(0,01)

5

Pb/Pb2+

(0,1)

Cu/Cu2+

(1)

18

Fe/Fe2+

(0,02)

Ag/Ag+

(0,2)

6

Ag/Ag+ (0,001)

Ag/Ag+

(1)

19

Mg/Mg2+

(2)

Mg/Mg2+

(0,01)

7

Zn/Zn2+

(0,01)

Ni/Ni2+

(0,01)

20

Cu/Cu2+

(0,2)

Au/Au3+

(1)

8

Fe/Fe2+

(0,1)

Cu/Cu2+

(0,01)

21

H2/2H+

(0,02)

Ag/Ag+

(0,01)

9

Mn/Mn2+

(0,02)

Ag/Ag+

(0,01)

22

H2/2H+

(1)

Ni/Ni2+

(0,1)

10

Fe/Fe2+

(0,1)

Cr/Cr3+
(0,1)

23

AI/AI3+

(0,01)

Cr/Cr3+

(0,5)

11

Ni/Ni2+

(0,05)

Cu/Cu2+

(0,1)

24

AI/AI3+

(0,05)

Cd/Cd2+

(0,5)

12

Sn/Sn2+

(0,02)

Cu/Cu2+

(0,2)

25

Cd/Cd2+

(0,001)

Co/Co2+

(0,01)

13

Mg/Mg2+

(0,05)

Cu/Cu2+

(0,5)

Завдання 19

Складіть схеми катодного та анодного процесів, що відбуваються під час електролізу водного розчину солі з інертними електродами. Розрахуйте масу (для газу – об’єм, виміряний за н. у.) речовини, що виділяється на катоді.

Варіант

Сіль

Сила

струму,

А

Час

Варіант

Сіль

Сила

струму,

А

Час

1

Na2SO4

6

1,5год.

14

AgNO3

0,6

20хв.

2

CuSO4

2

40хв.

15

FeCI2

3

10хв.

3

NiCI2

3

0,5год.

16

ZnSO4

5

1,2год.

4

CuCI2

2,5

25хв.

17

MnSO4

2

1,5год.

5

Pb(NO3)2

1

1год.

18

Co(NO3)2

0,8

50хв.

6

Ca(NO3)2

2

50хв.

19

Zn(NO3)2

0,5

2,5год.

7

FeCI3

1,5

30хв.

20

MgCI2

0,3

2год.

8

KNO3

3,5

45хв.

21

NaNO3

5,5

1,5год.

9

KCI

4

1,5год.

22

NaBr

4

1,1год.

10

Cr2(SO4)3

2,3

35хв.

23

K2SO4

3,5

40хв.

11

SnCI2

1,7

42хв.

24

BaCI2

5

10хв.

12

Cd(NO3)2

0,8

1,2год.

25

PtCI2

0,9

1год.

13

AICI3

1

1год.

Завдання 20

Дві пластинки, виготовлені з різних металів, контактують одна з одною у середовищі електроліту. Яка пластинка піддається корозії? Складіть схему корозійного гальванічного елемента (додаток E) і схеми анодного та катодного процесів.

Варіант

Метали,

з яких виготовлені пластинки

Склад електроліту

Варіант

Метали,

з яких виготовлені пластинки

Склад електроліту

1

Fe, Ag

вологе повітря

14

Fe, Cr

вологі пари HBr

2

Fe, Cu

pозчин HCI

15

Zn, Ag

морська вода

3

Fe, Zn

вологе

повітря з СО2

16

Cu, Sn

вода, насичена О2

4

Zn, Ag

pозчин H2SO4

17

Pb, Cr

pозчин H2SO4

5

Fe, Cu

pозчин CuSO4

18

Fe, Pb

кисле середовище

6

Fe, Sn

вологе повітря

19

Fe, Mg

вода, насичена О2

7

Fe, Sn

вода, насичена О2

20

Zn, Ag

вологе повітря

8

Fe, Ni

вода, насичена CO2

21

Zn, Pb

pозчин H2SO3

9

Cr, Cu

pозчин HCI

22

Pb, Cu

водний розчин ZnCI2

(гідроліз)

10

AI, Cu

pозчин CuCI2

23

Zn, Cr

pозчин H2S

11

Mg, Ag

морська вода

24

Pb, Ag

вологе повітря

12

Mg, Sn

вологе повітря з СО2

25

Zn, Ni

вода, насичена О2

13

Fe, Co

вологе повітря

Завдання 21

Складіть рівняння хімічних реакцій, за допомогою яких можна здійснити такі перетворення. Рівняння реакцій йонного обміну складіть в молекулярному ти йонно-молекулярному вигляді.

1

2

1

берилій хлорид → берилій гідроксид → натрій тетрагідроксо-берилат → берилій гідроксид → берилій хлорид

2

берилій хлорид → берилій гідрид → берилій сульфат → калій тетрагідроксоберилат → берилій гідроксид

3

берилій → натрій берилат → берилій гідроксид → берилій    флуорид → берилій

4

магній → магній оксид → магній сульфат → магній гідроксид → магній силікат

5

магній хлорид → магній гідроксид → магній нітрат → магній оксид → магній сульфат

6

магній сульфід → магній оксид → магній хлорид → магній нітрат → магній оксид

7

магній карбонат → магній хлорид → магній → магній нітрат → → магній оксид

8

мальцій → кальцій гідрид → кальцій гідроксид → кальцій       нітрат → кальцій оксид

9

барій хлорид → барій → барій гідроксид → барій карбонат →   → барій гідрогенкарбонат

10

мальцій хлорид → кальцій → кальцій гідрид → кальцій нітрат → → кальцій карбонат

11

кальцій → кальцій гідроксид → кальцій алюмінат → алюміній гідроксид → алюміній оксид

12

алюміній гідроксид → алюміній хлорид → алюміній → алюміній оксид → натрій алюмінат

13

натрій алюмінат → алюміній гідроксид → алюміній хлорид →
→ алюміній флуорид → кріоліт

14

алюміній оксид → калій алюмінат → алюміній сульфат → натрій гексагідроксоалюмінат → алюміній гідроксид

15

залізо → ферум(ІІ) хлорид → ферум(ІІ) гідроксид → ферум(ІІ) оксид → залізо

16

залізо → ферум(ІІІ) хлорид → ферум(ІІІ) гідроксид → ферум(ІІІ) сульфат → ферум(ІІІ) гідроксид сульфат

17

нікель(ІІ) гідроксид → нікель(ІІІ) гідроксид → нікель(ІІІ) сульфат → нікель → нікель тетракарбоніл

18

купрум(ІІ) хлорид → мідь → купрум(ІІ) нітрат→ купрум(ІІ)   оксид → купрум(ІІ) сульфат

19

купрум(ІІ) гідроксид → купрум(ІІ) оксид → купрум(ІІ)            хлорид → мідь → купрум(ІІ) сульфат

1

2

20

цинк → цинк нітрат → цинк гідроксид → калій   тетрагідроксоцинкат → цинк гідроксид

21

цинк оксид → натрій цинкат → цинк гідроксид → цинк           хлорид → цинк

22

ферум(ІІІ) оксид → залізо → ферум(ІІІ) хлорид → ферум(ІІ) хлорид → ферум(ІІ) гідроксид хлорид

23

плюмбум(ІІ) нітрат → плюмбум(ІІ) гідроксид → плюмбум(ІІ) гідроксид нітрат → натрій тетрагіроксоплюмбат → плюмбум(ІІ) сульфат

24

цинк → натрій тетрагідроксоцинкат → цинк гідроксид → цинк оксид → цинк хлорид

25

цинк → натрій тетрагідроксоцинкат → цинк гідроксид → цинк оксид → цинк хлорид

Завдання 22

Зробіть розрахунки за наведеною умовою.

1 Розрахуйте молярну концентрацію розчину станум(ІІ) хлориду, якщо відомо, що для осадження всього стануму(ІІ), що містився в 1,2 л цього розчину, витрачено 50 мл 0,2 М розчину калій дихромату за наявності хлоридної кислоти. 

2 Розрахуйте мінімальний об’єм 20% розчину HNO3, необхідний для розчинення 14,54 г «припою» (масові частки Sn та Pb у припої становлять відповідно 70% та 30%).

3 Якою була маса осаду алюміній гідроксиду, якщо для його розчинення витрачено 0,2 л 30% розчину HNO3 (ρ=1,18 г/мл)? Який об’єм 2,5 М розчину КОН потрібний для розчинення цієї маси алюміній гідроксиду?

4 При взаємодії 23,7 г олова з хлоридною кислотою виділився водень у кількості, достатній для добування  12,7 г міді при відновленні купрум(ІІ) оксиду. Визначте еквівалент та еквівалентну масу олова.

5 Який об’єм 1 М розчину натрій гідроксиду необхідно взяти для того, щоб перевести увесь AlCl3, що        міститься у 100 мл 30% розчину (ρ=1 г/мл), в натрій гексагідроксоалюмінат?

6 Яка маса калій дихромату знадобиться для приготування 2,5 л 0,2 Н розчину, що використовується для окисно-відновної реакції, в якій Cr2O72- відновлюється до Cr3+?

7 Визначте масу ванадію, який розчинився у концентрованій нітратній кислоті, якщо при цьому виділилося 11,2 л (н. у.) безбарвного газу.

8 Порошок мідно-алюмінієвого сплаву масою 1,45 г розчинили у 20% розчині хлоридної кислоти об’ємом       25 мл і густиною 1,1 г/мл. Внаслідок цього виділилося 0,672 мл (н. у.) газу. Обчисліть масові частки компонентів у сплаві.

9 До 0,1 М розчину барій хлориду об’ємом 50 мл додали 100 мл розчину сульфатної кислоти з масовою часткою 20% і густиною 1,14 г/мл. Розрахуйте масу осаду, що утворився.

10 Яку масу калій гідроксиду необхідно додати до 100 мл 0,1 М розчину хром(ІІІ) сульфату, щоб у результаті реакції утворилася розчинна сіль?

11 Які маси безводного купрум(ІІ) сульфату та мідного купоросу знадобляться для приготування 8% розчину купрум(ІІ) сульфату об’ємом 1 л (ρ=1,084 г/мл).

12 Який об’єм займатиме газ, що виділився при розчиненні 3,94 г золота в царській воді (суміш HCl і HNO3), при температурі 500С та тиску 1,5 атм?

13 На підставі стандартних ентальпій утворення  і абсолютних ентропій утворення  речовин (додаток Б) визначте ,  і  хімічної реакції

CuO(к)+H2(г)→Cu(к)+H2O(р).

Зробіть висновок щодо термодинамічної ймовірності перебігу реакції за стандартних умов.

14 У якому масовому співвідношенні необхідно взяти дві порції міді, щоб при їх роздільному розчиненні у розведеній та концентрованій нітратній кислоті виділилася однакова кількість (моль) газу?

15 На підставі стандартних ентальпій утворення  і абсолютних ентропій утворення  речовин (додаток Б) визначте ,  і  хімічної реакції

Fe2O3(к)+3H2(г)→2Fe(к)+3H2O(г).

Зробіть висновок щодо термодинамічної ймовірності перебігу реакції за стандартних умов.

16 Складіть схеми катодного та анодного процесів, що відбуваються під час електролізу з інертними електродами розчину солі CuSO4. Розрахуйте масу речовини, яка виділяється на катоді при проходженні електричного струму силою 2 А протягом 40 хвилин крізь розчин названого електроліту.

17 Складіть схеми катодного та анодного процесів, що відбуваються під час електролізу з інертними електродами розчину солі Pb(NO3)2. Розрахуйте масу речовини, яка виділяється на катоді при проходженні електричного струму силою 1 А протягом 1 години крізь розчин названого електроліту.

18 Установіть можливість відновлення діоксиду титану до вільного металу при температурі 298 К та 2500 К за схемою

TiO2(к) + 2C(графіт) ↔Ti(к) +2CO(г).

При розрахунках можна використовувати значення стандартних ентальпій утворення  і абсолютних ентропій утворення  речовин (додаток Б).

19 Константа рівноваги реакції

FeO(к) + CO(г)↔Fe(к) +CO2(г)

при певній температурі становить 0,5. Визначте рівноважні концентрації СО та СО2, якщо початкові концентрації їх такі:С0(СО)=0,05 моль/л; С0(СО2)=0,01 моль/л.

20 З наважки латуні масою 1,6645 г під час аналізу отримано 1,3466 г Cu(SCN)2 та 0,0840 г SnO2 . Розрахуйте масову частку міді, олова та цинку у взятому зразку.

21 При взаємодії 10 г амальгами натрію з водою отримали розчин натрій гідроксиду. Для нейтралізації цього розчину витратили 50 мл 0,5 Н розчину кислоти. Визначте масову частку натрію в амальгамі.

22 Який об’єм водню, виміряний при температурі 250С і тиску 755 мм. рт. ст., виділиться під час взаємодії з водою 1 г сплаву, який містить 30% калію та 70% натрію?

23 Залізо, яке міститься у 10 мл розчину у вигляді FeSO4, окиснено до Fe3+ і осаджено у вигляді ферум(ІІІ) гідроксиду. Маса прожареного осаду дорівнює 0,4132 г. Розрахуйте молярну концентрацію FeSO4 у вихідному розчині.

24 Який об’єм 30% розчину купрум(ІІ) хлориду (ρ=1,28 г/мл) знадобиться для приготування 600 мл 10% (ρ=1,09 г/мл) розчину?

25 Чому дорівнює маса безводного ферум(ІІ) сульфату, який міститься у 800 мл 10% розчину(ρ = 1,1 г/мл) солі?

Завдання 23

Охарактеризуйте властивості хімічного елемента за таким планом: а) положення у ПС і будова атома (електронна формула та електронно-графічна схема двох зовнішніх енергетичних рівнів); б) хімічні властивості металу, утвореного цим елементом (можливість та умови взаємодії з галогенами, киснем, сіркою, азотом, водою, кислотами, лугами); в) склад і характер вищого оксиду та гідроксиду елемента; г) спосіб добування металу; д) застосування металу.

Варіант

Елемент

Варіант

Елемент

Варіант

Елемент

1

2

3

4

5

6

1

Na

10

Zn

19

Ag

2

K

11

Cu

20

Hg

3

Sn

12

Co

21

Au

4

Cr

13

Mo

22

Pb

5

AI

14

Mg

23

Cd

6

Fe

15

Be

24

Ga

7

Mn

16

Ca

25

Li

8

V

17

Ni

9

W

18

Ti

Завдання 24

Виконайте завдання за наведеною умовою:

1 Напишіть структурні формули речовин, які мають молекулярну формулу С6Н14. Визначте первинні, вторинні, третинні, четвертинні атоми Карбону у кожному ізомері. Назвіть ізомери за номенклатурою IUPAC.

2 Напишіть структурні формули сполук, які містять такі групи: а) дві ізопропільні; б) одну ізобутильну; в) одну втор-бутильну; г) метильну, етильну, н-пропільну та втор-бутильну. Назвіть сполуки за номенклатурою IUPAC.

3 Розмістіть наведені вуглеводні у порядку зменшення їх температур кипіння: 3,3-диметилпентан, гептан, 3-метилгептан, н-пентан, 3-метилгексан. Поясніть відповідь. Складіть структурні формули названих речовин.

4 Яку будову має алкан з молекулярною масою 72, якщо під час монохлорування утворюється лише один продукт? Поясніть відповідь. Складіть структурні формули алкану і монохлоропохідного, назвіть їх за номенклатурою IUPAC.

5 Напишіть формули геометричних ізомерів: н-пентенів, монобромопропенів, ізопентенів. Назвіть сполуки за номенклатурою IUPAC.

6 Які алкени утворюються при дегідрогалогенуванні наведених сполук:

(СН3)2СHСІ-CH2-CH3; (СН3)2СН-СHBr-CH2-CH3? Напишіть рівняння відповідних реакцій. Назвіть усі речовини за номенклатурою IUPAC.

7 За допомогою яких простих хімічних реакцій можна розрізнити такі сполуки: а)пентадієн-1,3 та н-пентан; б) пентадієн-1,3 та пентин-1? Відповідь поясніть, складіть рівняння відповідних хімічних реакцій.

8 Напишіть структуру основного продукту або продуктів, які утворюються внаслідок приєднання 1моль НСІ до кожної з наведених сполук: а) бутадієн-1,3 та бутен-1; б) бутадієн-1,3 та пентадієн-1,4. Назвіть усі речовини за номенклатурою IUPAC.

9.Напишіть структури ізомерних гексинів та зазначте їх назви за номенклатурою IUPAC.

10 Опишіть прості хімічні реакції, за допомогою яких можна розрізнити етан, етилен, ацетилен.

11 Опишіть просторову будову молекул бутину-1, бутину-2, гептен-2-іну-5. Зазначте тип гібридизації кожного атома Карбону.

12 Напишіть структурні формули ізомерів гомологів бензену з молекулярною формулою С9Н12. Зазначте їх назви.

13 Опишіть прості хімічні реакції, за допомогою яких можна розрізнити: а) толуен та н-гептан; б) хлоробензен та етилбензен. 

14 Напишіть схеми реакції полімеризації: а) хлорвінілу; б) хлоропрену; в) тетрафлуоретилену.

15 Напишіть рівняння реакцій добування бромистого ізопропілу із пропану, пропену, пропіну, ізопропанолу.

16 Напишіть рівняння реакцій лужного гідролізу для таких галогенопохідних: 1-хлоробутану, 1,1- дихлоробутану, 3-метил-2,2-дихлоропентану. Назвіть отримані сполуки.

17 Напишіть рівняння реакції 2-метилпентану з бромом, а для отриманої монобромопохідної сполуки – зі спиртовим розчином калій гідроксиду.

18 Розмістіть за зменшенням кислотних властивостей сполуки: Н2О, С2Н2, С2Н5ОН, НСООН,                      СН3-СН2-СООН. Мотивуйте положення сполук у послідовному ряді.

19 Чому органічні сполуки мають порівняно низькі температури плавлення і кипіння? Поясніть, як впливає розгалуженість молекул на температури плавлення і кипіння алканів?

20 Як зміниться просторова будова молекули етилену в результаті його гідрування? Відповідь поясніть.

21 Як змінюватиметься просторова будова молекули ацетилену внаслідок його поступового гідрування? Відповідь поясніть.

22 Чи є гомологом бензену стирен? Відповідь поясніть. Як можна хімічним способом розрізнити стирен та бензен? Складіть рівняння відповідної реакції.

23 Як зміниться хімічна, електронна, просторова будова молекули бензену в результаті його гідрування? Відповідь поясніть.

24 Як можна хімічним способом розрізнити етан, етилен, ацетилен? Складіть рівняння відповідних реакцій.

25 Запропонуйте спосіб виділення кожної речовини з газової суміші, що складається з етану, етилену, ацетилену. Складіть рівняння відповідних хімічних реакцій.

Завдання 25

Складіть не менше п’яти неоднотипних рівнянь хімічних реакцій, які є характерними для запропонованої речовини, визначте умови їх перебігу. Зазначте тип хімічних реакцій і назвіть їх продукти. Складіть рівняння двох хімічних реакцій, за допомогою яких можна отримати названу речовину:

Варіант

Речовина

Варіант

Речовина

Варіант

Речовина

1

бензен

10

етен

19

н-пентан

2

пропен

11

етин

20

етилбензен

3

толуен

12

хлоретен

21

н-гексан

4

пропан

13

бутан

22

бутадієн-1,3

5

пропін

14

бутин-1

23

пентин-2

6

бутен-2

15

2-метилпропан

24

пропін

7

метан

16

бутин-2

25

бутен-1

8

стирен

17

гексен-2

9

брометан

18

пентен-1

Завдання 26

Складіть рівняння хімічних реакцій за наведеною схемою, визначте їх тип:

1

2

1

алюміній → метан → хлорометан → етан → етен → етанол

карбід                                                                     ↓

                                                                       поліетилен

2

метан → етин → хлоретен → хлоретан → бутан

                  ↓               ↓

вінілацетилен         полівінілхлорид

1

2

3

етанол → етен → 1,2-диброметан → етин → етаналь  

                                                               

          етандіол-1,2                            аргентум

                                                          ацетиленід

4

                                                      нітробензен      стирен

                                                             ↑                     ↑

1,1,2,2-тетраброметан←етин → бензен → етилбензен

                                                              

                                                      бромобензен.

5

кальцій карбід → етин → етен → хлоретан → бутан

                                                                               

                                                         етанол         етанова

                                                                              кислота

6

натрій ацетат → метан → етин → етаналь

                                                

                    карбон(IV)      хлоретен → полівінілхлорид

                         оксид

7

бутан → бутадієн-1,3 → полібутадієн

                    ↑                         ↓                                    

етен ← етанол            1,4-дихлорбутен-2

                                                ↓

                                   1,2,3,4-тетрахлоробутан

8

пропан → пропен → пропанол-2 → 2-хлоропропан

                                                                           

карбон(IV)    1,2-дихлоропропан      2,3-диметилбутан

оксид

9

гексан → бензен → толуен → 2-нітротолуен

                                                           

карбон(IV)    бромобензен        2- нітробензойна

оксид                                                  кислота

10

                                            2,3-диметилбутан   

                                                         ↑

пропанол-2 → пропен → 2-бромопропан

                                                                        

     поліпропілен    пропан → 2- нітропропан

11

етин → етен → брометан → бутан → ізобутан

                                                  

         етанол                            бутен

1

2

12

натрій → метан → бромометан → етан → нітроетан

ацетат          ↓

            ацетилен → хлороетен

13

                 етанол

                         

     бутан → бутадієн-1,3 → 1,4-дибромобутен-2

                                                  

ізобутан     полібутадієн   1,4-дибромобутан.

14

метан → етин → етан → етен → етанол →хлоретан                                                                 

                                              

                                1,2-дихлоретан

15

етен → хлоретан → бутан → 2-хлоробутан ← бутен-2

                                                                                     

                                             бутин-2 ← 2,3-дихлоробутан

16

етан → етен → етин → бензен → толуен

                                                                               

                               нітробензен        бензойна кислота

17

метан → ацетилен → вінілхлорид → полівінілхлорид

                                                            

хлорометан → етан

18

вуглець → метан → ацетилен → бензен → толуен

                                                                           

                                             гексахлоран       тринітротолуен

19

вапняк → кальцій оксид → кальцій карбід → етин

                                                                                

                        метилбензен ← хлоробензен ← бензен

20

н-пентан → ізопентан → ізопрен → ізопреновий

                                                               каучук

карбон(ІV)   2-бромопентан → 4,5-диметилоктан

оксид

21

етен → 1,2-дихлороетан → етин → етандіова кислота

                                                ↑         

етанол                          аргентум ацетиленід

22

           нітробензен

                    ↑  

гексан → бензен → толуен → 2-бромотолуен

                                                         

2-нітрогексан                    2- бромобензойна кислота

1

2

23

натрій ацетат → метан → бромометан → етан → нітроетан

                                                                       

                       ацетилен → брометен    

24

                          1,1,2,2-тетраброметан  

                                     ↑  

кальцій карбід → ацетилен → етилен → брометан

                                                                           

                                етаналь                           етанол

25

ацетилен → бензен → толуен → бензойна кислота

                                                                 

            нітробензен                   натрій бензоат → бензен

Завдання 27

Виконайте завдання за наведеною умовою.

Складіть схему реакції отримання запропонованої речовини, опишіть її застосування у зв’язку з властивостями (для варіантів 1-12):

Варіант

Назва речовини

Варіант

Назва речовини

1

поліетилен

7

поліметилметакрилат

2

поліпропілен

8

поліізопрен

3

поліізобутилен

9

полібутадієн

4

поліакрило-нітрил

10

політетра-флуоретилен

5

полівінілхлорид

11

полівінілацетат

6

полістирол

12

полівініловий спирт

13 Поясніть поняття: полімер, мономер, структурна ланка, ступінь полімеризації, ступінь поліконденсації на конкретних прикладах.

14 Опишіть, за якими ознаками і на які групи поділяють полімери.

15 Які найважливіші види полімерних матеріалів ви знаєте? Охарактеризуйте їх.

16 Дайте визначення реакції полімеризації. Які речовини можуть бути мономерами для таких реакцій? Поясніть механізм радикальної полімеризації.

17 Дайте визначення реакції поліконденсації. Які речовини можуть бути мономерами для таких реакцій? Наведіть схему поліконденсації фенолу із формальдегідом.

18 Охарактеризуйте силіційорганічні полімери.

19 Опишіть механічні властивості полімерів.

20 Опишіть електричні властивості полімерів.

21 Наведіть загальну характеристику поліамідів, поліуретанів, поліефірів.

22 Наведіть загальну характеристику синтетичних каучуків.

23 Назвіть основні галузі застосування феноло-формальдегідних смол. Як отримують феноло-формальдегідні смоли?

24 Чим пояснюється висока термічна стійкість     силіційорганічних полімерів? Які мономери використовують для отримання силіційорганічних полімерів?

25 Охарактеризуйте полімери за будовою (форма і структура макромолекул, кристалічний та аморфний стан).
ВІДПОВІДІ НА ЗАВДАННЯ ДЛЯ САМОПЕРЕВІРКИ

1.1 Основні поняття та стехіометричні закони хімії

1 Б.

8 Б.

15 Б; B; A; Г.

2 А.

9 А;

16 Б; A;Г; В.

3 В.

10 1- Б; 2-B; 3-A; 4-Г.

17 B; Б; A; Г.

4 Б.

11 1- Г; 2-А; 3-Б; 4-В.

18 12,04.1023.

5 А.

12 1- Б; 2-А; 3-Г; 4-В.

19 Н2.

6 Б.

13 1- Г; 2-B; 3-A; 4-Б.

20 1,2 моль-екв.

7 В.

14 1- Б; 2-Г; 3-A; 4-В.

1.2 Основи теорії будови речовини

1 Г.

15 Б.

29 Г; B; Б; A.

2 А.

16 Г.

30 В; Г; Б; А.

3 В.

17 В.

31 B; A; Г; Б.

4 А.

18 А.

32 B; Б; А; Г.

5 Б.

19 В.

33 B; Б; А; Г.

6 В.

20 1- В; 2-Б; 3-Г; 4-А.

34 А; Б; В; Г.

7 А.

21 1- Г; 2-В; 3-Б; 4-А.

35 Г; В; Б; А.

8 В.

22 1- В; 2-А; 3-Г; 4-Б.

36 А; В; Г; Б.

9 Б.

23 1- А; 2-Б; 3-В; 4-Г.

37 А; Б; В; Г.

10 Г.

24 1- Г; 2-А; 3-Б; 4-В.

38 Б; Г; А; В.

11 А.

25 1- Б; 2-Г; 3-В; 4-А.

39 Г; A; Б; В.

12 А.

26 1- В; 2-А; 3-Б; 4-Г.

40 B; A; Б; Г.

13 Г.

27 1- Б; 2-В; 3-А; 4-Г.

14 А.

28 1- Б; 2-В; 3-Г; 4-А.

1.3 Комплексні сполуки

1 А.

9 В.

19 Б;Г.

2 Г.

10 Г.

20 В; Г.

3 Б.

11 Г.

21 1- Б, 2-В, 3-Г, 4-.

4 А.

12 А.

22 1- Г, 2-В, 3-А, 4-Б.

5 Г.

13 Г.

23 1- Б, 2-В, 3-А, 4-Г.

6 А.

14 В.

24 1- Б, 2-В, 3-А, 4-Г.

7 А.

15 Г.

25 1- В, 2-Г, 3-Б, 4-А.

8 В.

16 Б; Г.

1.4 Основні закономірності перебігу хімічних реакцій

1 Б.

13 В.

25 А; Б; В.

2 А.

14 Г.

26 А; Б; Г.

3 Г.

15 Б.

27 1- В; 2-Г; 3-А, 4-Б.

4 Б.

16 А.

28 1- В, 2-А, 3-Г, 4-Б.

5 В.

17 А.

29 1- Б, 2-Г, 3-В, 4-А.

6 В.

18 Б.

30 1- В, 2-А, 3-Б, 4-Г.

7 В.

19 В.

31 1- Б, 2-В, 3-Г, 4-А.

8 Г.

20 Г.

32 1- Г, 2-А, 3-Б, 4-В.

9 Б.

21 В; Г.

33 1- Г, 2-А, 3-Б, 4-В.

10 Б.

22 Б; Г.

34 1- Б, 2-А, 3-Г, 4-В.

11 Г.

23 А; Г.

12 Б.

24 А; В.

1.5 Властивості розчинів і йонообмінні реакції в          розчинах електролітів

1 Б.

13 В.

25 Б; В.

2 В.

14 В.

26 Г.

3 В.

15 Б.

27 Б; B; Г.

4 А.

16 В.

28 Б; Г.

5 В.

17 В.

29 1- Б; 2-В; 3-Г; 4-А.

6 В.

18 Б.

30 1- Г; 2-А; 3-Б; 4-В.

7 Б.

19 Б.

31 1- Б; 2-В; 3-А; 4-Г.

8 В.

20 В.

32 1- Б; 2-А; 3-Г; 4-В.

9 Г.

21 В.

33 1- Г; 2-А; 3-Б; 4-В.

10 В.

22 А; В.

34 1- Г; 2-Б; 3-В; 4-А.

11 Б.

23 А; В.

12 В.

24 Б; В.

1.6 Окисно-відновні реакції та електрохімічні процеси

1 А.

11 В.

21 1-Б; 2-Г; 3-В; 4-А.

2 Б.

12 Г.

22 1- А; 2-Г; 3-Б; 4-В.

3 В.

13 В.

23 1- Б; 2-В; 3-Г; 4-А.

4 Б.

14 Г.

24 1- В; 2-А; 3-Б; 4-Г.

5 В.

15 В.

25 1- В; 2-Г; 3-Б; 4-А.

6 Г.

16 Б.

26 1- Б; 2-А; 3-Г; 4-В.

7 В.

17 Г.

27 1- Г; 2-А; 3-Б; 4-В.

8 Г.

18 Г.

28 В; А; Г; Б.

9 Б.

19 В.

29 В; Г; Б; А.

10 А.

20 В.

30 Б; А; В; Г.

1.7 Огляд елементів - металів

1 Г.

13 Б.

25 1- А; 2-Б; 3-Г; 4-В.

2 А.

14 В.

26 1- Г; 2-А; 3-Б; 4-В.

3 Б.

15 Г.

27 1- Б; 2-А; 3-Г; 4-В.

4 А.

16 В.

28 1- В; 2-Г; 3-Б; 4-А.

5 В.

17 Б.

29 1- В; 2-Г; 3-А; 4-Б.

6 Б.

18 Г.

30 Б; Г; А; В.

7 А.

19 А.

31 Г; А; В; Б.

8 Б.

20 В.

32 Б; А; Г; В.

9 В.

21 1- В; 2-Г; 3-Б; 4-А.

33 Б; А; В; Г.

10 В.

22 1- Г; 2-В; 3-Б; 4-А.

34 В; Б; А; Г.

11 В.

23 1- Б; 2-А; 3-В; 4-Г.

12 А.

24 1- Б; 2-В; 3-А; 4-Г.

1.8 Характеристика елементів – неметалів IVА-групи

1 Б.

10 Б.

19 1- Б, 2-Г, 3-А, 4-В.

2 В.

11 Б.

20 1- Б, 2-В, 3-Г, 4-А.

3 Г.

12 А.

21 Б, А, Г, В.

4 В.

13 В.

22 Г, В, А, Б.

5 А.

14 Г.

23 В, А, Г, Б.

6 В.

15 Г.

24 А, Г, В, Б.

7 Г.

16 1- Г, 2-В, 3-А, 4-Б.

25 Г, Б, А, В.

8 Б.

17 1- Б, 2-В, 3-Г, 4-А.

9 Г.

18 1- В, 2-Г, 3-А, 4-Б.

1.9 Основи знань про органічні сполуки і полімерні    матеріали

1 В.

13 Г.

25 1- В; 2-А; 3-Г; 4-Б.

2 Б.

14 В.

26 1- В; 2-Г; 3-А; 4-Б.

3 Г.

15 А.

27 1- Б; 2-Г; 3-А; 4-В.

4 Б.

16 Г.

28 1- Б; 2-Г; 3-В; 4-А.

5 Б.

17 В.

29 1- Г; 2-А; 3-В; 4-Б.

6 А.

18 Б.

30 В; Б; Г; А.

7 Г.

19 В.

31 В; А; Г; Б.

8 Б.

20 А.

32 В; Б; Г; А.

9 В.

21 Г.

33 А; В; Б; Г.

10 Г.

22 В.

34 Г; В; Б; А.

11 А.

23 Г.

12 Б.

24 А.

СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ

Використана література

  1.  Васильева З. Г. Лабораторные работы по общей и неорганической химии: учеб. пособие для вузов / З. Г. Васильева, А. А. Грановская,                         А. А. Таперова. – Л.: Химия, 1986. – 288 с.
  2.   Глинка Н. Л. Общая химия: учебное пособие для вузов / под ред. А. И. Ермакова. – М.: Інтеграл-Пресс, 2004. – 728 с.
  3.  Глинка Н. Л. Задачи и упражнения по общей химии: учеб. пособие для вузов / под ред. В. А. Рабиновича, Х. М. Рубиной. – Л.: Химия, 1988. – 272 с.
  4.  Гольбрайх З. Х. Сборник задач и упражнений по химии: учеб. пособие для хим.-технолог. спец. вузов / З. Х Гольбрайх,                   Е. И Маслов. – М.: Высш. шк., 1997. – 384 с.
  5.  Кириченко В. І. Загальна хімія: навч. посіб. – К.: Вища шк.,       2005. – 639 с.
  6.  Коровин Н. В. Общая химия: учеб. для технических направ. и спец. вузов. – М.: Высш. шк., 2006. – 557 с.
  7.  Тести. Хімія / І. М. Курмакова, Т. С. Куратова, С. В. Грузнова та ін. – Київ: Вид-во «Академія», 2007. – 278 с.
  8.  Лидин Р. А. Тестовые задания с решениями и ответами /                Р. А. Лидин, Е. В. Совинкино, Н. С. Рукк, Л. Ю. Аликберова. –   М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2004. – 230 с.
  9.  Основи загальної хімії / В. С. Телегус, О. І. Бодак, О. С. Заречнюк, В. В. Кінджибало; за ред. В. С. Телегуса. – Л.: Світ, 1998. – 424 с.
  10.  Практикум по общей и неорганической химии: пособие для студентов вузов / В. И. Фролов, Т. М. Курохтина, З. Н. Дымова и др.; под ред. Н.Н. Павлова, В. И. Фролова. – М.: Дрофа, 2002. – 304 с.
  11.  Рейтер Л. Г. Теоретичні розділи загальної хімії: підручник /          Л. Г. Рейтер, В. П Степаненко, О. М. Басов. – К.: Каравела,      2006. – 304 с.
  12.  Сборник задач и упражнений по общей и неорганической химии: пособие для вузов / Н. Н. Павлов, В. И. Фролов, С. В. Фролов и др.; под ред. Н. Н. Павлова. – М.: Дрофа, 2005. – 239 с.
  13.  Фролов В. В. Химия: учеб. пособие для машиностроит. спец. вузов. – М.: Высш. шк., 1986. – 543 с.

Рекомендована література

  1.  Глинка Н. Л. Общая химия: учебное пособие для вузов / под ред. А. И. Ермакова. – М.: Інтеграл-Пресс, 2004. – 728 с.
  2.  Глинка Н. Л. Задачи и упражнения по общей химии: учеб. пособие для вузов / под ред. В. А. Рабиновича, Х. М. Рубиной. – Л.: Химия, 1988. – 272 с.
  3.  Кириченко В. І. Загальна хімія: навч. посіб. – К.: Вища шк.,      2005. – 639 с.
  4.  Коровин Н. В. Общая химия: учеб. для технических направ. и спец. вузов / Н. В. Коровин. – М.: Высш. шк., 2006. – 557 с.
  5.  Основи загальної хімії / В. С. Телегус, О. І. Бодак, О. С. Заречнюк, В. В. Кінджибало; за ред. В. С. Телегуса. – Л.: Світ, 1998. – 424 с.
  6.  Рейтер Л. Г. Теоретичні розділи загальної хімії: підручник /          Л. Г. Рейтер, В. П Степаненко, О. М. Басов. – К.: Каравела,      2006. – 304 с.
  7.  Фролов В. В. Химия: учеб. пособие для машиностроит. спец. вузов. – М.: Высш. шк., 1986. – 543 с.

ДОДАТКИ

Додаток А

(обов’язковий)

Поширені типи гібридизації орбіталей і геометрична форма молекул та йонів

Тип

гібридизації

Кількість

електронних пар центрального атома

Склад молекули

Геометрична форма молекули або йона

Приклади

ЗП٭

НП٭

1

2

3

4

5

6

sp

2

0

AB2

лінійна

H–Be–H, HC≡CH

sp2

3

0

AB3

плоский

трикутник

H2C=CH2, BCl3

2

1

AB2Е

кутова

SnCl2

sp3

4

0

AB4

тетраедр

NH4+, CH4, CCl4 

Продовження додатка А

1

2

3

4

5

6

3

1

AB3Е

тригональна

піраміда

3, NF3

2

2

AB2Е2

кутова

H2O, Cl2O

dsp2

4

0

AB4

квадратна

[Ni(CN)4]2–, [PtCl4]2–,

dsp3 або

sp3d

5

0

AB5

тригональна

біпіраміда

PCl5

d2sp3 або

sp3d2

6

0

AB6

октаедр

[Fe(CN)6]3–, [CoF6]3–, SF6

ЗП٭ - зв’язувальні електронні пари;

НП٭ - незв’язувальні електронні пари

Додаток Б

(обов’язковий)

Стандартні ентальпії утворення H, стандартні ентропії утворення деяких неорганічних та органічних речовин при 298,15 К٭

Речовина і стан

,

кДж/моль

,

Дж/(моль. К)

1

2

3

C(к, графіт)

0

5,74

CCl4(р)

-135,4

214,4

CH3OH(р)

-239,45

126,6

CH4(г)

-74,81

186,31

CO(г)

-110,52

197,54

CO2(г)

-393,51

213,67

C2H2(г)

226,0

200,83

C2H4(г)

52,5

219,3

C2H6(г)

-84,7

229,5

CS2(р)

88,70

151,04

CaC2(к)

-60

70,0

CaO(к)

-635,1

38,1

Cl2(г)

0

222,98

HCl(г)

-92,31

186,79

Cu(к)

0

33,1

CuO(к)

-162,0

42,63

Fe(к)

0

27,15

FeO(к)

-265

60,8

Fe2O3(к)

-822

87

Fe3O4(к)

-1117,13

146,19

H2(г)

0

130,52

N2(г)

0

191,5

NH3(г)

-46,2

192,6

NH4Cl(к)

-314,2

95,81

NO(г)

90,2

210,6

NO2(г)

33,5

240,2

O2(г)

0

205,04

H2O(г)

-241,82

188,72

H2O(р)

-285,83

70,08

H2O2(р)

-187,78

109,5

P2O5(к)

-1507,2

140,3

Продовження додатка Б

1

2

3

PH3(г)

5,4

210,2

PbО(к)

-217,61

68,70

PbS(к)

-100

91,2

PbSО4(к)

-920,48

148,57

S(к)

0

31,9

SO2(г)

-296,90

248,07

SO3(г)

-395,8

256,7

H2S(г)

-20,9

205,69

H2SO4(р)

-814,2

156,9

Ti(к)

0

30,63

TiO2(к)

-943,9

50,33

٭Наведені у таблиці величини взято з довідника (Каткий справочник физико-химических величин / под ред. А.А. Равделя и А.М. Пономаревой. - Л.: Химия, 1983 г.изд-е 8. - С. 72-84)

Додаток В

(обов’язковий)

Густина розчинів неорганічних кислот та основ у воді

при 200С٭

Масова частка, %

ρ·10-3 кг/м3

НСl

HNO3

Н2SO4

H3PO4

КОН

4ОН

NаOH

1

2

3

4

5

6

7

8

1

1,003

1,004

1,005

1,0038

1,007

0,994

1,009

2

1,008

1,009

1,012

1,0092

1,016

0,989

1,020

4

1,018

1,010

1,025

1,0200

1,034

0,981

1,043

6

1,028

1,031

1,038

1,0309

1,053

0,973

1,065

8

1,038

1,043

1,052

1,0420

1,072

0,965

1,087

10

1,048

1,054

1,066

1,0532

1,090

0,957

1,109

12

1,057

1,066

1,080

1,0647

1,109

0,950

1,131

14

1,067

1,078

1,094

1,0764

1,128

0,943

1,153

16

1,078

1,090

1,109

1,0884

1,147

0,936

1,175

18

1,088

1,102

1,124

1,1008

1,166

0,929

1,197

20

1,098

1,115

1,139

1,1134

1,186

0,923

1,219

22

1,108

1,128

1,155

1,206

0,916

1,241

24

1,118

1,140

1,170

1,1395

1,226

0,910

1,263

26

1,129

1,154

1,186

1,246

0,904

1,285

Продовження додатка В

1

2

3

4

5

6

7

8

28

1,139

1,167

1,202

1,1665

1,267

0,898

1,307

30

1,149

1,180

1,218

1,1805

1,288

0,892

1,328

35

1,174

1,214

1,260

1,2160

1,341

0,879

1,320

40

1,198

1,247

1,303

1,2540

1,396

1,430

٭Наведені у таблиці величини взято з довідника (Каткий справочник физико-химических величин / под ред. А.А. Равделя и А.М. Пономаревой. - Л.: Химия, 1983 г.изд-е 8. - С. 19)

Додаток Г

(обов’язковий)

Константи дисоціації слабких електролітів у водних розчинах при 250С

Назва

електроліту

Формула

електроліту

Значення констант дисоціації

К1

К2

К3

оцтова

кислота

CH3COOH

борна

кислота

H3BO3

карбонатна

кислота

H2CO3

ціанідна

кислота

НСN

сульфідна

кислота

Н2S

нітритна

кислота

НNO2

ортофосфатна

кислота

H3PO4

сульфітна

кислота

Н23

амоній

гідроксид

NH4OH

Додаток Д

(обов’язковий )

Таблиця розчинності основ, кислот, солей у воді

Катіони

Аніони

H+

NH4+

Na+, K+

Ag+

Ba2+

Ca2+-

Mg2+

Zn2+

Cu2+

Pb2+

Fe2+

Fe3+

Co2+, Ni2+

Al3+

Cr3+

-

P

P

-

P

М

М

Н

H

Н

Н

Н

H

Н

Н

Р

Р

P

P

М

М

М

Р

Р

М

М

Н

Р

М

Р

Р

Р

Р

Н

Р

Р

Р

Р

Р

М

Р

Р

Р

Р

Р

Р

Р

Р

Н

Р

Р

Р

Р

Р

М

Р

Р

Р

Р

Р

Р

Р

Р

Н

Р

Р

Р

Р

-

М

Р

-

Р

Р

Р

Р

-

Р

Н

Р

#

#

Н

Н

Н

Н

#

Н

#

#

Р

Р

P

Н

М

М

Р

Р

-

М

М

-

М

-

-

Р

Р

Р

М

Н

М

Р

Р

Р

М

Р

Р

Р

Р

Р

Р

Р

Р

Р

Р

Р

Р

Р

Р

Р

Р

Р

Р

Р

Р

Р

Р

Р

Н

Н

Н

М

Н

#

Н

Н

Н

Н

Н

Н

Р

Р

Р

М

Н

Н

М

Н

#

Н

Н

-

М

-

-

Р

Р

Р

Р

Р

Р

Р

Р

Р

Р

Р

-

Р

Р

Р

Умовні позначення:

«Р» - розчинна речовина (розчинність понад 1 г речовини у 100г води);

«М» - малорозчинна речовина (розчинність від 0,001 г до 1г у 100 г  води);

«Н» - нерозчинна речовина (розчинність менше 0,001 г у 100 г води);

«-» - речовина не існує;

«#» - речовина реагує з водою

Додаток Е

(обов’язковий)

Стандартні електродні потенціали металічних

електродів

Метал

Е0, В

Li+/Li

-3,045

Rb+/Rb

-2,925

К+

-2,924

Cs+/Cs

-2,923

Ra2+/Ra

-2,916

Ва2+/Ва

-2,905

Sr2+/Sr

-2,888

Са2+/Са

-2,864

Na+/Na

-2,771

Mg2+/Mg

-2,370

Sc3+/Sc

-2,077

Be2+/Be

-1,847

Al3+/Al

-1,700

Ti3+/Ti

-1,208

Mn2+/Mn

-1,192

Cr2+/Cr

-0,852

Zn2+/Zn

-0,763

Ga3+/Ga

-0,560

Fe2+/Fe

-0,441

Cd2+/Cd

-0,404

Co2+/Co

-0,277

Ni2+/Ni

-0,234

Sn2+/Sn

-0,141

Pb2+/Pb

-0,126

H+/H2 

0,000

Bi3+/Bi

+0,317

Cu2+/Cu

+0,338

Hg22+/Hg

+0,796

Ag+/Ag

+0,799

Pd2+/Pd

+0,915

Pt2+/Pt

+0,963

Au+/Au

+1,691

PAGE  174


EMBED PBrush




1. РЕФЕРАТ дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата юридичних наук Львів ~ Дисер
2. Форма размеры движения Земли и их географические следствия 2 На территории азиатской части России нах
3. Реферат- Лечебная физкультура при заболеваниях сердечно-сосудистой системы
4. Петербургский миф в двадцатые годы ХХ века попытки эпилога
5. Bsic English
6. Средства для лечения больных хроническим колитом
7. Курсовая работа- Монтаж теплообменного аппарата
8. Философия как форма мировоззрения
9. Техногенные катастрофы
10. это формирование у них уважительного отношения к человеку обществу труду нормам правилам и традициям чел
11. темами и содержат элементы интерфейса буферные регистры дешифраторы адреса и вспомогательные узлы улуч
12. Биоритмы человека
13. тематизации и гармонизации
14. .14 300 м 33
15. Лабораторная работа 2 Проектирование многотабличных баз данных
16. Как учитель русского языка и литературы часто использую на своих уроках и во внеклассных мероприятиях игров.html
17. Особливості проходження адаптації студентів груп нового набору до умов навчання у ВНЗ ІІІ рівнів акредитації
18. Тори консерваторыКрупная оппозиционная партия Лейбористы Тони Блэр был её лидеромРезиденция премьерми.html
19. Значение Москвы в культурном развитии России XVIII века
20. Генри Перселл