Продолжение. Начало см. в № 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20/2005

ТЕМА 5. ХИМИЧЕСКАЯ СВЯЗЬ И СТРОЕНИЕ ВЕЩЕСТВА
(окончание)

Урок 28. Кристаллические и аморфные вещества

1. Вещества в твердом состоянии, как правило, имеют кристаллическое строение со строго определенным расположением частиц в пространстве. Модель, учитывающую относительное расположение частиц, называют

2. В зависимости от характера частиц, находящихся в узлах, различают следующие кристаллические решетки:

3. Некоторые вещества в твердом состоянии имеют неупорядоченное строение составляющих их частиц. Такие вещества называют

4. Сгруппируйте по типам кристаллических решеток следующие вещества: О₂, алмаз, СаСl₂, кремний, Fe, CuО, Н₂О, СО₂, Al, и добавьте по два своих примера.

Кристаллические решетки:

ионная – ………………………………………………………………… ;

атомная – ……………………………………………………………….. ;

молекулярная – ………………………………….…………………… ;

металлическая – ………………………………………………….….. .

5. Поваренная соль NaCl кристаллизуется в форме кубической ионной кристаллической решетки.

Напишите три формулы сходных соединений (различия по катиону или аниону), предположительно имеющих такую же кубическую решетку.

Кристаллическая структура хлорида натрия

6. Тугоплавкие вещества-неметаллы с большой вероятностью имеют атомные кристаллические решетки. Какие из перечисленных неметаллов (в скобках приведены их температуры плавления в °С) имеют атомные кристаллические решетки, а какие – молекулярные?

7. Какие вещества – молекулярного или немолекулярного строения – имеют постоянный качественный и количественный состав?

8. Вещества переменного состава описывают формулами с переменными индексами: Fe_0,95–1S, TiO_1,9–2,0. В каких пределах находятся массовые доли серы и кислорода в этих соединениях?

Урок 29. Комплексные соединения

Многие положительно заряженные ионы (Cu²⁺, Ag⁺) обладают способностью присоединять ионы противоположного знака (Сl^–, СN^–) или полярные молекулы (NН₃, Н₂О). Образующиеся частицы
(Сu(СN)₄^2-, Аg(NН₃)₂⁺) называют комплексными ионами. Соединения, в состав которых входят комплексные ионы, – это комплексные соединения.

Примеры комплексных соединений:

K₂[Cu(CN)₄], [Аg(NН₃)₂]Cl, [Ni(NH₃)₆]Cl₂, K₂[HgI₄], [Cr(H₂O)₆]Cl₃.

Центральное положение в комплексном соединении занимает ион металла – комплексообразователь, или центральный ион. Вокруг центрального иона располагаются (координируются) молекулы или кислотные остатки – лиганды. Число лигандов вокруг центрального иона – это координационное число. Так, в приведенных выше аммиачном комплексе никеля(II) и аквакомплексе хрома(III) координационные числа равны шести, в цианидном комплексе меди и йодидном комплексе ртути координационные числа равны четырем.

Центральный ион и окружающие его лиганды составляют внутреннюю сферу комплекса, ее обозначают квадратными скобками: [Fe(CN)₆]^3–. Противоионы комплексного соединения расположены во внешней сфере комплекса: К₃[Fe(CN)₆], [Co(NH₃)₆]Cl₃.

Два соединения с одинаковой общей формулой могут содержать в координационных сферах различные лиганды. Например, вещество СrСl₃(Н₂О)₆ существует в трех формах: [Cr(H₂O)₆]Cl₃,
[Cr(H₂O)₅Cl]Cl₂•H₂O и [Cr(H₂O)₄Cl₂]Cl•2H₂O. Первое соединение окрашено в фиолетовый цвет, второе и третье – в зеленый. Во втором и третьем соединениях молекулы воды вытеснены хлорид-ионами за пределы внутренней сферы.

1. Выберите химические формулы комплексных соединений:

K[Ag(CN)₂], MgCl₂, BaSO₄, Ba[Pt(CN)₄], [Cu(NH₃)₄]SO₄, Fe₂(SO₄)₃.

2. Напишите уравнения диссоциации на ионы комплексных соединений K[Ag(CN)₂], [Ni(NH₃)₆]Cl₂ и двойных солей KMgCl₃, KCr(SO₄)₂.

3. На примере комплексного соединения К₃[Fe(CN)₆] укажите:

1) ион-комплексообразователь; 2) координационное число;

3) лиганды; 4) внутреннюю и внешнюю сферы комплекса;

5) заряд комплексного иона.

4. Укажите степени окисления центральных ионов в комплексных соединениях:

К₂[PtCl₆], [Co(NH₃)₆]Cl₃, [Mn(NH₃)₆]Cl₃,

    I
[Cu(NH₃)₂Cl], K[AuCl₄], [Аg(NН₃)₂]Cl.

5. Каково координационное число центрального атома в каждом из следующих соединений:

а) [Zn(NH₃)₄]Cl₂; б) [Co(NH₃)₃Cl₃]; в) K₂[FeCl₄];

г) Na₂[Ni(CN)₄]; д) K₃[CoF₆]?

6. По названиям комплексных соединений напишите их формулы:

а) гексацианоферрат(II) калия;

б) хлорид гексамминкобальта(III);

в) хлорид гексаквахрома(III);

г) хлорид пентамминхлорокобальта(III);

д) гексахлороплатинат(IV) калия.

7. Известны две комплексные соли кобальта с одной и той же общей формулой CoClSO₄•5NH₃. Различие между ними проявляется в том, что раствор одной соли дает с хлоридом бария осадок сульфата бария, но не дает осадка с нитратом серебра. Раствор другой соли, наоборот, дает осадок с AgNO₃, но не дает осадка с ВaСl₂. Напишите формулы этих комплексных солей и укажите координационное число кобальта.

8. Координационное число двухвалентной меди равно четырем. Составьте формулы аммиачного и цианистого комплексных ионов меди(II). Напишите формулы солей, в состав которых входили бы эти комплексные ионы.

9. Составьте уравнения реакций по следующим словесным описаниям.

а) Осадок бромида серебра растворяется в водном растворе тиосульфата натрия Na₂S₂O₃.

б) Добавление аммиака к водному раствору CuSO₄ вызывает изменение бледно-голубой окраски иона [Cu(Н₂О)₄]²⁺ на темно-синюю окраску, характерную для иона [Cu(NН₃)₄]²⁺.

в) Нерастворимый в воде гидроксид цинка растворяется в растворе натриевой щелочи.

г) Розовый раствор Со(NO₃)₂ при добавлении концентрированной соляной кислоты становится темно-голубым.

Урок 30. Контрольные вопросы к теме 5

1. Допишите пропущенные слова (прилагательные), характеризующие виды кристаллических решеток.

В металлах и сплавах – ……………………………………………. ;

в кристаллических соединениях металлов (оксиды, основания, соли) –

………………………………………………… ;

в графите и алмазе – ………………………………………………… ;

в соединениях неметаллов (N₂, PCl₃, HNO₃) – ……………………… .

2. Сколько энергетических уровней в атомах Mg, Zn и Pb?

а) 2, 2 и 4; б) 3, 4 и 5; в) 3, 4 и 6; г) 3, 5 и 6.

3. В электронных формулах веществ (формулах Льюиса)

вместо обозначений Э¹, Э², Э³ могут быть химические символы:

a) H, N, O; б) Si, S, P; в) S, C, Fe; г) Cl, Na, B.

4. Определите вид химической связи в следующих соединениях:

Н₂, НСl, Н₂О … Н₂О, NаН.

а) Ионная; б) ковалентная неполярная;

в) ковалентная полярная; г) водородная.

5. Определите, какое строение – молекулярное или немолекулярное – у приведенных в таблице веществ, и припишите каждому одну из указанных ниже температур плавления.

Значения температур плавления: 801, –7,2, –86, 2800.

6. Из следующего перечня:

СН₄, NH₃•BF₃, CH₃Cl, NH₄OH, POCl₃, NH₄Cl –

выпишите формулы веществ с донорно-акцепторной связью.

7. Изобразите структурные формулы веществ (чистых и смесей), между молекулами которых возникает водородная связь (три различных случая).

8. Длина связей С–С – 0,154 нм, С–Н – 0,109 нм. Какова длина цепочки молекулы С₁₀Н₂₂ (в ней 10 атомов С связаны друг с другом, причем каждый внутренний атом С – еще и с двумя атомами Н, а концевые атомы С – еще с тремя атомами Н)? Варианты ответа, в нм:

а) 1,54; б) 1,604; в) 1,758; г) 2,476.

9. Энергии химических связей, в кДж/моль: Н–Н – 437, О=О – 495, Н–О – 463. Определите тепловой эффект Q (в кДж) реакции сгорания
2 моль водорода в кислороде: 2Н₂ + О₂ = 2Н₂О + Q.

Варианты ответа: а) 52; б) 483; в) 489; г) 926.

10. Какой тип гибридизации электронных орбиталей атома магния в хлориде магния MgСl₂ и форма молекулы в парообразном состоянии?

а) sp, линейная; б) sp, угловая; в) sp², линейная; г) sp², треугольная.

11. Из следующего перечня:

Н₂О, NaCl, Н₂, СаО, Н₂SО₄, MgSO₄, NaOH, Fe, СО₂ –

ионную кристаллическую решетку имеют:

a) Н₂О, Н₂, Н₂SО₄; б) NaCl, NaOH, Fe;

в) CaO, CO₂, H₂SO₄, MgSO₄; г) NaCl, CaO, MgSO₄, NaOH.

12. В комплексных соединениях:

К₄[Fe(CN)₆], К₃[Fe(CN)₆], Na[Al(OH)_4], Na₂[Zn(OH)₄] –

во внешней сфере находятся атомы ………………….. , центральными комплексообразующими ионами служат ионы ……………………… , координационные числа центральных ионов составляют ………………………. , в качестве лигандов выступают ………………………… .

a) K и Na, Fe²⁺, Fe³⁺, Al³⁺ и Zn²⁺, 6 и 4, CN и OH;

б) Fe, Al и Zn, K⁺ и Na⁺, 4, 3, 1 и 2, H₂O;

в) K и Fe, Na⁺, Al³⁺ и Zn²⁺, 7 и 5, H и O;

г) K и Mg, Fe²⁺ и Al³⁺, 4 и 3, H₂ и OH.