Домашние задания по общей и неорганической химии 8 страница

Вариант 1

1. Дать названия следующим комплексным соединениям и указать внутреннюю и внешнюю сферы: , .

2. Написать уравнения реакций:

3. Описать химическую связь в комплексных ионах и с позиции метода ВС и указать геометрию комплексного иона и его магнитные свойства.

4. На основе представлений ТКП распределить по - и -орбиталям в сильном и слабом октаэдрических полях лигандов электроны центрального иона с конфигурацией . Привести примеры таких комплексов.

5. Рассчитать ЭСКП для комплексов, указанных в задании 4. Будут ли окрашены эти комплексные ионы?

6. Написать уравнения реакций приготовления реактива, используемого для проведения «реакции серебряного зеркала», из нитрата серебра. Написать уравнения реакций окисления этим реактивом формальдегида и глюкозы.

Вариант 2

1. Дать названия комплексным соединениям и . Указать ион-комплексообразователь и его к.ч.

2. Написать уравнения реакций:

3. Описать химическую связь в комплексном ионе и молекуле с позиции метода ВС и указать тип гибридизации орбиталей иона-комплексообразователя и геометрическую форму частиц.

5. Рассчитать ЭСКП для комплексов, указанных в задании 4. Будут ли окрашены эти комплексные ионы?

6. Написать не менее 3-х уравнений реакций, позволяющих перевести малорастворимый в воде CuI в раствор за счёт комплексообразования. Имеют ли окраску полученные соединения?

Вариант 3

1. Какие к.ч. наблюдаются для комплексов с центральным ионом, имеющим заряд +1, +2, +3? Привести примеры и дать названия комплексным соединениям.

2. Написать уравнения реакций:

3. Описать химическую связь в комплексных ионах и с позиции метода ВС и указать тип гибридизации орбиталей центрального иона и магнитные свойства комплексов.

4. Привести схему расщепления энергии d-орбиталей в тетраэдрическом поле лигандов. Как вычисляется ЭСКП в этом случае?

5. Среди приведённых комплексных ионов указать бесцветные: ; ; ; ; ; . Ответ аргументировать.

6. Написать уравнение качественной реакции на многоатомные спирты с щелочной взвесью на примере этиленгликоля. Написать не менее 2-х уравнений реакций разрушения полученного комплексного соединения.

Вариант 4

1. Дать названия следующим комплексным соединениям и указать внутреннюю и внешнюю сферы: ; .

2. Написать уравнения реакций:

3. Описать химическую связь в молекулах карбонилов и с позиции метода ВС и указать: тип гибридизации орбиталей центрального иона, геометрическую форму молекул и их магнитные свойства.

5. Рассчитать ЭСКП для комплексов, указанных в задании 4. Будут ли окрашены эти комплексные ионы?

6. Написать не менее 3-х уравнений реакций, позволяющих перевести малорастворимый в воде в раствор за счёт комплексообразования. Имеют ли окраску полученные соединения?

Вариант 5

1. Дать названия следующим комплексным соединениям и указать ион-комплексообразователь и его к.ч.: ; .

2. Написать уравнения реакций:

3. Описать химическую связь в комплексных ионах и с позиции метода ВС и указать тип гибридизации орбиталей центрального иона и геометрическую форму комплексов.

4. Какие к.ч. наблюдаются для комплексов с центральным ионом, имеющим степень окисления +4, +5, +6? Привести примеры и дать названия комплексным соединениям.

5. На основе представлений ТКП распределить по - и -орбиталям в сильном и слабом тетраэдрических полях лигандов электроны центрального иона с конфигурацией . Привести примеры таких комплексов.

6. Концентрированный водный раствор хлорида меди(II) имеет жёлто-зелёную окраску, а разбавленный раствор этой соли голубую окраску. Приливание к этому раствору водного раствора аммиака или этилендиамина приводит к очередным изменениям окраски раствора. Дать объяснение этим фактам с позиции представлений о комплексообразовании. Написать соответствующие уравнения.

10. ТЕПЛОВЫЕ ЭФФЕКТЫ ХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ

Пример 1. Вычислить стандартную энтальпию реакции

по следующим данным:

;

Решение. Согласно закону Гесса энтальпия процесса может быть вычислена через энтальпии образования (1-е следствие) или энтальпии сгорания участников реакции (2-е следствие). Воспользуемся вторым следствием из закона Гесса:

При этом обратим внимание, что в соответствии с уравнением

стандартная энтальпия сгорания равна стандартной энтальпии образования . Таким образом:

Пример 2. Вычислить стандартную энтальпию образования на основе следующих термохимических данных:

1) ;

2) ;

3) .

Решение. Стандартной энтальпии образования соответ-ствует следующее термохимическое уравнение:

Термохимические уравнения позволяют производить над собой алгебраические операции: сложение, вычитание, умножение и деление на постоянное число. Искомое уравнение получается сложением первого уравнения с удвоенным вторым уравнением и вычитанием из полученной суммы третьего уравнения:

Пример 3. Стандартные энтальпии образования и равны соответственно −285,8 и −770,9 кДж/моль. Энтальпии растворения и в воде с образованием раствора состава равны −67,0 и 12,5 кДж/моль. На основе этих термохимических данных вычислить стандартную энтальпию образования .

Решение. Запишем данные по энтальпиям растворения в виде термохимических уравнений:

Обратим внимание, что энтальпии этих процессов, строго говоря, не являются стандартными величинами! Как видно, вычитание второго уравнения из первого ведёт к следующему термохимическому уравнению:

;

Значение же энтальпии реакции образования кристаллогидрата из безводной соли и воды позволяет, пользуясь первым следствием из закона Гесса, определить искомую величину:

Отсюда:

Пример 4. Вычислите стандартную среднюю энтальпию связи азот-кислород в молекуле диоксида азота по следующим данным:

1) ;

2) ;

3) ;

4) .

Решение. Для нахождения искомой величины необходимо знать энтальпию реакции

половинное значение которой и есть стандартная средняя энтальпия связи азот–кислород в диоксиде азота. Энтальпию написанного термохимического уравнения (и само уравнение) можно получить, комбинируя приведённые уравнения или пользуясь следствием из закона Гесса, что по существу одно и то же. Продемонстрируем это.

Искомое термохимическое уравнение можно получить, складывая половину первого уравнения с половиной второго и вычитая из этой суммы половину третьего уравнения и четвёртое уравнение:

С другой стороны, энтальпии процессов 3) и 4) есть удвоенные (с обратным знаком) энтальпии образования атомарного азота и кислорода. Иными словами,

А сумма реакций 1) и 2) даёт термохимическое уравнение

Энтальпия этого процесса есть ни что иное, как удвоенная (с обратным знаком) стандартная энтальпия образования , т. е

или

По первому следствию из закона Гесса энтальпия искомой реакции равна:

В результате получили то же выражение, что написано выше.

Таким образом,

Пример 5. Вычислить стандартную энтальпию растворения в воде безводного хлорида алюминия на основе следующих термохимических данных:

;

Решение. Искомую величину можно определить, зная стандартные энтальпии образования и этого же соединения в растворе.

Стандартную энтальпию образования находим, используя приведённое термохимическое уравнение образования кристаллогидрата из безводной соли и воды, а также следствие из закона Гесса:

;

Стандартная энтальпия образования хлорида алюминия в растворе аддитивно складывается из стандартных энтальпий образования ионов:

С другой стороны, эта величина равна сумме стандартных энтальпий образования и растворения этой соли в воде с образованием бесконечно разбавленного раствора (стандартное состояние):

Из двух последних уравнений находим искомую величину стандартной энтальпии растворения в воде безводного кристаллического хлорида алюминия:

Пример 6. Вычислить энтальпию растворения в воде с образованием полуторомоляльного раствора по следующим данным:

раствора состава равна –420,46 кДж/моль (KCl); [ ];

раствора состава равна –419,50 кДж/моль; [ ];

Решение. Энтальпия образования данного соединения в растворе определённой концентрации (или энтальпия образования раствора этой концентрации) равна стандартной энтальпии образования этого соединения (жидкого, газообразного или кристаллического) плюс энтальпия растворения соединения в растворителе с образованием раствора названной концентрации. Величины относят к 1 моль растворяемого вещества.

Определим моляльности растворов состава и :

; ;

; .

Интерполяцией между величинами энтальпий образования растворов моляльности 1,11 и 2,78 находим энтальпию образования полуторомоляльного раствора KCl:

раствора моляльности 1,5 = раствора моляльности 1,11 +

или

раствора моляльности 1,5 = раствора моляльности 2,78 +

Находим искомую величину:

с образованием раствора моляльности 1,50 =

= раствора моляльности 1,5 –

Вариант 1

1. Вычислить стандартную энтальпию образования по следующим данным:

;

(−74,8 кДж/моль)

2. Определить стандартную энтальпию реакции

используя следующие термохимические данные:

1) ;

2) .

(−161,8 кДж)

3. Энтальпии растворения и в воде с образованием раствора состава равны соответственно −4,4 и 77,7 кДж/моль. На основе этих данных рассчитать энтальпию реакции:

(−82,1 кДж)

4. Вычислить стандартную энтальпию связи углерод–кислород в молекуле оксида углерода(II) по следующим данным:

1) ;

2) ;

(1074,7 кДж/моль связи)

5. Зная величины

;

определить стандартную энтальпию образования .

(−436,6 кДж/моль)

6. Вычислить энтальпию растворения в воде с образованием одномоляльного раствора по следующим данным:

(−57,4 кДж/моль)

Вариант 2

1. Вычислить стандартную энтальпию реакции

по следующим данным:

;

(−137,2 кДж)

2. Определить стандартную энтальпию образования жидкой воды, используя следующие термохимические данные:

1) ;

2) ;

3) .

(−285,8 кДж/моль)

3. Энтальпии растворения в воде с образованием раствора состава равна −11,8 кДж/моль, а энтальпия реакции

составляет −30,8 кДж. Рассчитать энтальпию растворения в воде кристаллогидрата с образованием раствора состава . (19,0 кДж/моль)

4. Вычислить стандартное значение средней энтальпии связи азот-водород в молекуле аммиака по следующим данным:

1) ;

2) ;

(391,0 кДж/моль связи)

5. Зная величины

;

определить стандартную энтальпию образования иона в водном растворе. (−240,4 кДж/моль)

6. Вычислить энтальпию образования водного раствора серной кислоты состава , если энтальпии образования водных растворов моляльности 1,11 и 0,556 равны соответственно −887,2 и − 887,8 кДж/моль. (−887,5 кДж/моль)