Repetitor_po_Khimii

						Таблица 20
			Типы кристаллических решеток твердых веществ
		Тип кристаллической	Молекулярная	Ионная	Атомная	Металлическая
		решетки
		Частицы, нахо-	Молекулы	Положительно и от-	Атомы	Атомы и положительно
		дящиеся в узлах		рицательно заряжен-		заряженные ионы
		решетки		ные ионы (катионы		металлов
				и анионы)
		Характер связи	Силы межмолеку-	Электростатические	Ковалентные	Металлическая связь
		между частицами	лярного взаимо-	ионные связи	связи	между ионами метал-
		кристалла	действия (в т. ч.			лов и свободными
	140		водородные связи)			электронами
		Прочность связи	Слабая	Прочная	Очень прочная	Разной прочности
		Отличительные	Легкоплавкие,	Тугоплавкие, твердые,	Очень тугоплавкие,	Разнообразны по свой-
		физические	небольшой твер-	многие растворимы	очень твердые,	ствам; имеют металли-
		свойства	дости, многие рас-	в воде. Растворы	практически	ческий блеск; обла-
		веществ	творимы в воде	и расплавы проводят	нерастворимы	дают электропровод-
				электрический ток	в воде	ностью (проводники
				(проводники II рода)		I рода) и теплопровод-
						ностью
		Примеры веществ	Йод I2, лед Н2О,	Хлорид натрия NaCl,	Алмаз С,	Медь Cu, калий К,
			«сухой лед»	гидроксид калия	кремний Si	цинк Zn
			(твердый СO2)	КОН, нитрат бария
				Ва(NО3)2

7.Что называется ионной связью? Между атомами каких элементов она образуется?

8.Какой заряд имеют ионы металлов? Как они называются?

9.В какие ионы превращаются атомы неметаллов при присоединении электронов?

10.Чем обусловлены ненаправленность и ненасыщаемость ионной связи?

11.Что находится в узлах кристаллической решетки металлов и что — между узлами?

12.Что называется металлической связью?

13.С атомами каких элементов атом водорода обычно образует водородные связи?

14.Какие виды взаимодействия обусловливают образование водородной связи?

15.В каких пределах варьируется энергия водородной связи?

16.Как называются силы, которые обусловливают притяжение между молекулами любого вещества в жидком и твердом агрегатных состояниях?

17.Назовите известные вам виды межмолекулярного взаимодействия.

18.Какие типы кристаллических решеток представлены в табл. 20?

19.Какие частицы находятся в узлах молекулярной, ионной, атомной и металлической кристаллических решеток?

20.Каков характер связи между частицами кристаллов в молекулярной, ионной, атомной и металлической кристаллических решетках?

21.Какова прочность связи между частицами кристаллов в молекулярной, ионной, атомной и металлической кристаллических решетках?

22.Охарактеризуйте отличительные физические свойства веществ, которые имеют: а) молекулярную кристаллическую решетку; б) ионную кристаллическую решетку; в) атомную кристаллическую решетку; г) металлическую кристаллическую решетку.

23.Приведите примеры веществ, которые в твердом состоянии имеют молекулярную, ионную, атомную и металлическую кристаллические решетки.

Задания для самостоятельной работы

1.Напишите электронные формулы атомов следующих элементов: 3Li, 38Sr, 35Br, 31Ga. Какие элементарные ионы могут образовать атомы этих элементов? Напишите уравнения процессов образования этих

ионов.

2.Допишите уравнения следующих процессов образования ионов:

141

а) Са0 – 2e = …;	б) S0 … = S2–;
в) Fe0 – 3e# = …;	г) Fe0 … = Fe2+.

3.Определите заряды ионов в следующих соединениях: AlF3, CsCl, Rb2O, СаBr2.

4.Какие из следующих веществ являются ионными соединениями: Н2,

КСl, N2, KH, CaF2, CH4? Почему? Напишите схемы образования этих соединений.

5, Какой атом является донором и какой — акцептором электронов при взаимодействии молекул NH3 и BF3 с образованием молекулярного соединения BF3 · NH3? Чему равны валентности бора и азота в образующемся соединении?

§ 3.10. Степени окисления элементов

Степень окисления является важной характеристикой состояния атома в молекуле.

Степень окисления элемента в данном соединении — это реальный или условный заряд, который имеет атом этого эле-

мента в этом соединении.

В соединениях с ионной связью степени окисления элементов равны зарядам ионов. Например:

+1 –1
NaCl	Степень окисления натрия = +1
	Степень окисления хлора = –1
+2 –1
CaF2	Степень окисления кальция = +2
	Степень окисления фтора = –1
+2 –2
MgO	Степень окисления магния = +2
	Степень окисления кислорода = –2

В соединениях с ковалентной неполярной связью (в молекулах простых веществ) степени окисления элементов равны нулю.

Например: H20, Сl20, О20, F20 …

Степень окисления элементов равна нулю во всех простых

соединениях: S0, С0, P0, Na0, Al0, Fe0 и др.

В соединениях с ковалентной полярной связью степень окисления элемента — это условный заряд его атома в молекуле, если считать, что молекула состоит из ионов, т. е. рассматривать ковалентные полярные связи как ионные связи.

142

При этом считают, что общие электронные пары полностью переходят к атомам элементов с бо@льшей ЭО.

Например, в молекуле хлороводорода НСl ковалентная полярная связь Н : Сl. Если общая электронная пара полностью перейдет к атому хлора (ЭОСl > ЭОН), то связь станет ионной. На атоме Н появится заряд +1, на атоме хлора будет заряд –1. Следовательно, степени окисления атомов в моле-

+1 –1

куле равны: НСl. (Степени окисления записывают над сим-

волами элементов.)

Любая молекула является электронейтральной, поэтому

алгебраическая сумма степеней окисления всех атомов в молекуле всегда равна нулю.

Некоторые элементы во всех сложных веществах имеют

постоянную степень окисления:

	Элементы с постоянной степенью окисления	Степень
		окисления
	а) Щелочные металлы (Li, Na, К, Rb, Cs, Fr)	+1
	б) Элементы II группы (кроме Hg): Be, Mg, Са, Sr,	+2
	Ba, Ra, Zn, Cd
	в) Алюминий Аl	+3
	г) Фтор F	–1

Водород и кислород в большинстве сложных веществ имеют постоянные степени окисления, но есть исключения:

Элемент	Степень окисления
	в большинстве	Исключения
	соединений
		Гидриды активных металлов:
Н	+1	+1–1 +1–1 +2–1
		NaH, KH, СаН2 и др.
		Пероксиды водорода и металлов:
		+1–1	+1 –1	+2–1
О	–2	Н2O2, Na2O2, CaO2
		Фторид кислорода: +2–1
				OF2

Все другие элементы в различных соединениях имеют раз-

ные степени окисления, т. е. являются элементами с пере-

менной степенью окисления.

143

Например, определим степени окисления углерода в различных соединениях. Одновременно напишем графические формулы этих соединений, чтобы показать валентность углерода.

х +1					х = –4
СН		4		х + 4(+1) = 0;
х +1					х = –3
С	Н		6	2х + 6(+1) = 0;
2
х +1					х = –2
С	Н		4	2х + 4(+1) = 0;
2

+1 х –2+1

Н С О Н х + 2(+1) + (–2) = 0; х = 0

+1 х –2–2 +1

Н С О О Н х + 2(+1) + 2(–2) = 0; х = +2

х –2		х + 2(–2) = 0;
СО	2		х = +4	О=С=О

Вы видите, что степень окисления углерода изменяется от –4 до +4, а валентность углерода во всех соединениях равна IV.

Степени окисления могут иметь и дробные значения. Например:

х +1			+1х
С3Н8			КO2
3х + 8(+1)	= 0;	8	2х + 1	= 0;	1
		х = –—			х = –—
		3			2

Необходимо знать, что:

1.Атомы металлов во всех сложных соединениях имеют

только положительные степени окисления.

2.Атомы неметаллов могут иметь и положительные, и отрицательные степени окисления. В соединениях с металла-

144

ми и водородом степени окисления неметаллов всегда отрицательные.

3.Высшая (максимальная) степень окисления элемента, как правило, равна номеру группы, в которой находится эле-

мент в периодической системе.

4.Низшая (минимальная) степень окисления металлов равна нулю. Низшая степень окисления неметаллов обычно равна: – (8 — номер группы, в которой находится элемент).

5.Значения степеней окисления элемента между высшей

и низшей степенями окисления называются промежуточ-

ными.

Например, элемент-неметалл азот (V группа) может иметь следующие степени окисления:

–3	–2	–1	0	+1	+2	+3	+4	+5
Низшая								Высшая
степень		Промежуточные степени окисления						степень
окис-								окис-
ления								ления
–3	–2	–1	0	+1	+2	+3	+4	+5
NH3	N2H4	NH2OH	N2	N2O	NO	N2O3	NO2	N2O5

Примеры соединений

Знание степеней окисления элементов позволяет делать выводы о химических свойствах веществ, в состав которых входят эти элементы.

Вопросы для контроля

1.Чему равны степени окисления элементов в соединениях с ионной связью?

2.Чему равны степени окисления элементов в соединениях с неполярной ковалентной связью (в молекулах простых веществ)?

3.Что такое степень окисления элемента в соединениях с полярной ковалентной связью?

4.Чему равна алгебраическая сумма степеней окисления всех атомов в молекуле? Почему?

5.Какие элементы имеют постоянную степень окисления во всех сложных веществах?

6.Какие степени окисления имеют водород и кислород в большинстве сложных веществ? Какие вы знаете исключения?

7.Какие степени окисления (положительные или отрицательные) имеют атомы металлов и неметаллов в сложных веществах?

145

8.Чему равны высшие и низшие степени окисления элементов?

9.Какие степени окисления называются промежуточными?

Упражнения для самостоятельной работы

1.Определите степени окисления и валентности:

а) фосфора в: РН3, Р2О3, Н3РО4, Mg3P2; б) брома в: NaBr, HBrO, КBrО3, Br2О5;

в) хрома в: Cr2О3, К2CrО4, Н2Cr2О7, Cr(ОН)3; г) марганца в: MnО, КMnО4, MnСl2, Н2MnО4; д) серы в: CaS, SO3, H2SO3, BaSO4;

е) хлора в: НСlО, HClO2, BaCl2, Cl2O7;

ж) железа в: Fe2O3, Fe2S3, FeSO4, H2FeO4;

Модель выполнения задания 1

Соединения	Степень	Графические формулы	Валентность
	окисления		азота
	азота
+1 –2		Н—О—N=О
HNO2	+3		III
+1 –2
NH3	–3	Н	III
		H—N—H
N0	0	N N	III
2
+2		Са=N—Са—N=Са
Ca3N2	–3		III

2.Чему равны высшие и низшие степени окисления следующих эле-

ментов: а) хлор 17Cl; б) марганец 25Mn; в) сера 16S; г) кремний 14Si;

д) хром 24Cr; е) фосфор 15Р; ж) свинец 82Рb; з) бром 35Br?

Модель выполнения задания 2

Элемент	№ группы	Металл или	Низшая степень	Высшая степень
		неметалл	окисления	окисления
6C	IV	неметалл	–4	+4
23V	V	металл	0	+5

Тест № 4 по теме: «Химическая связь.

Степени окисления элементов»

(Число правильных ответов — 9)

Вариант I

1.В каких молекулах существует неполярная ковалентная связь?

.	2	.	2 .	3	. 2	.	2
А I		Б CO	В NH		Г H	O Д O

146

2. Как изменяется полярность связей в ряду молекул:

.	Н2О H2S H2Se H2Te?
	не изменяется	.
А		Б увеличивается
.	уменьшается
В

3.Чему равна валентность кремния 14Si (…3s23p2) в основном

ив возбужденном состояниях?

.А I .Б II .В III .Г IV .Д V 4. Чему равна низшая степень окисления серы 16S?

.А –6 .Б –4 .В –2 .Г 0 .Д +6 5. Чему равна степень окисления фосфора в соединении

Mg3P2?

.А +3 .Б +2 .В 0 .Г –2 .Д –3

6.Какие элементы имеют постоянную степень окисления +1?

.А 1Н .Б 3Li .В 29Cu .Г 37Rb .Д 47Ag

Вариант II

1.В каких молекулах существуют полярные ковалентные связи?

.А КBr .Б НBr .В Br2 .Г РBr3 .Д CsBr 2. Как изменяется полярность связей в ряду молекул:

PH3 H2S HCl?

.	не изменяется	.
А		Б увеличивается
.	уменьшается
В

3.Чему равна валентность фосфора 15P (…3s23p3) в основном

ив возбужденном состояниях?

.А I .Б II .В III .Г IV .Д V

4. Чему равна высшая степень окисления марганца 25Mn?

.А –1 .Б 0 .В +7 .Г +4 .Д +2 5. Чему равна степень окисления хлора в соединении

Са(СlО)2?

.А +1 .Б +1 .В 0 .Г –1 .Д –2 6. Какие элементы могут иметь степень окисления —1?

.А 1Н .Б 12Mg .В 35Br .Г 26Fe .Д 19K

147

Раздел 4

КЛАССИФИКАЦИЯ ХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ И ЗАКОНОМЕРНОСТИ ИХ ПРОТЕКАНИЯ

Главным предметом изучения в химии является химическая реакция. Глубокое знание сущности и закономерностей протекания химических реакций дает возможность управлять ими и использовать для синтеза новых веществ. Усвоение общих закономерностей протекания химических реакций необходимо для последующего изучения свойств неорганических

иорганических веществ.

Вданном разделе рассматриваются классификация химических реакций, сущность окислительно-восстанови- тельных реакций, тепловые эффекты реакций, их скорости, состояние химического равновесия для обратимых реакций и условия его смещения, а также показаны правила составления различных типов уравнений химических реакций.

§4.1. Окислительно-восстановительные реакции. Важнейшие окислители

ивосстановители

Все химические реакции можно разделить на два типа:

1) Реакции, которые протекают без изменения степеней окисления элементов: степени окисления всех элементов

в молекулах исходных веществ равны степеням окисления этих элементов в молекулах продуктов реакции. Например:

+1–1	+1–2+1	+1 –1	+1–2
НСl + NaOH = NaCl + H2O				(4.1.1)

2) Реакции, которые протекают с изменением степеней окисления элементов: степени окисления всех или некоторых элементов в молекулах исходных веществ не равны

148

степеням окисления этих элементов в молекулах продуктов реакции. Например:

		0	0	+2 –2
		2Mg + O2 = 2MgO			(4.1.2)
+7	–1	+2		0
2КMnО4 + 16НСl = 2MnСl2 + 5Сl2 + 2КСl + 8Н2О					(4.1.3)

Реакции второго типа называются окислительно-вос- становительными.

• Окислительно-восстановительные реакции (ОВР) — это химические реакции, при протекании которых степени окисления элементов изменяются.

Изменение степеней окисления в ходе ОВР обусловлено полным или частичным переходом электронов от атомов од-

ного элемента к атомам другого элемента.

Так, в реакции 4.1.2 каждый атом магния отдает 2 электрона:

Mg0 = Mg+2 + 2e# (или: Mg0 – 2e# = Mg+2)

(4.1.4)

Эти электроны переходят к молекуле кислорода. Каждый атом кислорода в молекуле О2 присоединяет 2 электрона, поэтому молекула кислорода присоединяет 4 электрона:

О2 + 4e# = 2О–2

(4.1.5)

В реакции 4.1.3 атомы хлора, которые в молекулах НСl имеют степень окисления –1, отдают по одному электрону и превращаются в нейтральные атомы хлора, которые соеди-

няются попарно и образуют молекулы хлора Сl2:
Сl–1 = Сl0 + e#;		Сl0 + Сl0 = Сl2
или суммарно:	2Сl–1 = Сl2 + 2e#		(4.1.6)

Атом марганца, который в исходном веществе (КMnО4) имеет степень окисления +7, присоединяет 5 электронов и превращается в атом марганца со степенью окисления +2 (такую степень окисления он имеет в молекуле продукта

реакции MnCl2):
Mn+7+5e# = Mn+2	(4.1.7)

Рассмотренный выше механизм ОВР объясняет, почему эти реакции называют реакциями с переносом электро-

нов. Реакции, при протекании которых степени окисления не изменяются, называются реакциями без переноса

электронов.

149