Материал: 3755

Тема 3. Химическая связь

При изучении этой темы следует уяснить современные представления о природе химической связи. Так, механизм образования химической связи удобнее рассмотреть с позиций методы валентных связей. На основе современных представлений о строении атома объяснить свойства химической связи: энергию, длину, насыщаемость, направленность, полярность. Разберитесь в особенностях ионной, металлической и водородной связи.

3.1.По какому механизму образования ковалентной связи построены молекулы J2 и NH3?

3.2.По какому механизму образования ковалентной связи построены молекулы F2, H2O? В какой из молекул связь является полярной? Почему?

3.3.На основании сравнения величин относительной электроотрицательности для р-элементов, проследите как изменяется полярность связи в молекулах

NH3 и РН3.

3.4.Приведите схему образования молекулы N2 (с учетом перекрывания электронных облаков соединяющихся атомов). Сколько сигма- и пи-связей в молекуле азота?

3.5.Молекулы H2О и СО2 содержат по две полярные связи каждая. Почему молекула Н2О полярная, СО2 – неполярная?

3.6.По какому механизму образования ковалентной связи построен ион аммония NH4+?

13

3.7.Используя значения относительной электроотрицательности, укажите и объясните направление общей электронной пары для соединений HF и CF.

3.8.Дипольные моменты H2O и H2S равны 1,84 Д и 0,93 Д соответственно. В какой молекуле связь более полярна?

3.9.Сколько сигма- и писвязей в молекулах O2, N2, Br2?

3.10.Исходя из метода валентных связей, сделайте вывод о возможных валентностях серы в стационарном и возбужденном состоянии.

3.11.Дипольный момент СО2 равен нулю, а H2O – 1,84 Д. Как построены эти молекулы?

3.12.По какому механизму образования ковалентной связи построен ион оксония H3O+?

3.13.Приведите примеры молекул, между атомами которых возникает водородная связь. Как влияет водородная связь на свойства веществ?

3.14.Какие атомные орбитали участвуют в образовании химической связи сероводорода H2S? Полярная ли эта молекула?

3.15.Какой тип связи в галогенидах щелочных металлов? Почему?

3.16.Почему молекула Cl2 неполярна, а JCl полярна?

3.17.Объясните в каких молекулах CO, CO2, HBr, Br2 связь полярная, в каких неполярная?

3.18. По какому механизму образования ковалентной связи построены молекулы N2, HCl, H2O?

3.19. В каких молекулах возникает ионная связь? Приведите примеры.

3.20.Чем отличается металлическая связь от ковалентной?

3.21.Приведите схему образования молекулы O2 (с учетом перекрывания электронных облаков соединяющихся атомов)? Какие связи в молекуле кислорода?

3.22.По какому механизму образования ковалентной связи построены молекулы Br2 и PH3?

3.23.Молекулы H2O и CO2 содержат по две полярные связи каждая. Почему молекула H2O полярна, а CO2 – неполярна?

3.24.Дипольный момент CO2 равен нулю, а H2S – 0,93 Д. Как построены эти молекулы?

3.25.В каких случаях возникает водородная связь? Приведите примеры.

14

Тема 4. Концентрация растворов

Состав раствора количественно выражают чаще всего через массовую долю, молярную и эквивалентную (нормальную) концентрацию, а также титр.

Массовая доля – это отношение массы компонента В к массе раствора. Обычно ее выражают в процентах.

Например, 5 % раствор хлорида натрия означает, что в 100г раствора содержится 5 г NaCl.

Молярная концентрация – это отношение количества растворенного вещества В к объему раствора:

Одномолярный раствор – это раствор, содержащий 1 моль вещества в 1 дм3 раствора. Для обозначения молярной концентрации используют символ М, например, 1М – одномолярный (с = 1 моль/дм3); 0,1 М – децимолярный (с = 0,1 моль/дм3); 0,01 М – сантимолярный (с = 0,01 моль/дм3); 0,001 М – миллимолярный (с = 0,001 моль/дм3).

Молярная концентрация эквивалента (нормальная концентрация) –

это отношение количества вещества эквивалента к объему раствора:

Эквивалентом называют реальную или условную частицу вещества, которая может замещать, присоединять, высвобождать или быть какимлибо другим способом равноценна по химическому действию одному иону

15

водорода в кислотно-основных или ионно-обменных реакциях или одному электрону в окислительно-восстановительных реакциях.

Формула эквивалента для вещества В имеет вид 1/z В, где 1/z называют фактором эквивалентности (его еще обозначают fэкв), а z – эквивалентным числом. Например, для H2SO4 фактор эквивалентности равен ½, эквивалентное число равно 2, при условии, что оба иона водорода будут участвовать в химической реакции.

Молярная и нормальная концентрация связаны между собой формулой с(1/z В) = z c (B).

Титр – это отношение массы растворенного вещества (в г) к объему его раствора (в см3).

Зная титр раствора, можно вычислить молярную и нормальную концентрацию:

Плотность раствора (ρ) – это отношение массы раствора к его объему:

mV (г/см3 ) . (4.10)

Соотношение между массовой долей (в%), плотностью и молярной (или нормальной) концентрацией следующее:

Пример 1. Определите массовую долю (в%) азотной кислоты в 4,3 М растворе HNO3, плотность которого составляет 1,14 г/см3.

Решение. Из формулы 4.11 находим выражение массовой доли ω

16

с(В)М(В) . 10

Молярная масса азотной кислоты равна 63,0 г/моль,

Пример 2. Определите массу хлорида бария, необходимую для приготовления 2 дм3 децинормального раствора.

Решение. Фактор эквивалентности BaCl2 равен ½, эквивалентная масса равна половине молярной массы:

Из формулы 4.6 находим выражение массы:

m(BaCl2) = c(1/2BaCl2) M(1/zBaCl2)V = 0,1 ∙ 104,1 ∙ 2 = 20,8 г.

4.1.Раствор с массовой долей КОН 15% имеет плотность ρ = 1,14 г/см3. Рассчитаете его молярную концентрацию.

4.2.Определите массу NaCl, которая требуется для приготовления 2 дм3 0,1 М раствора.

4.3.Определите массу BaCl2, которая требуется для приготовления 500 см3: а) 0,2 н. раствора; б) 0,1 М раствора.

4.4.Какова молярная концентрация 0,15 н. раствора H3PO4?

4.5.Какова молярная концентрация раствора с массовой долей H3PO4

14,6% (плотность ρ = 1,08 г/см3)?

4.6.Какова эквивалентная (нормальная) концентрация серной кислоты с массовой долей 8% (плотность ρ = 1,055 г/см3)?

4.7.В 200 см3 раствора находится 0,166 г иодида калия. Рассчитайте молярную концентрацию и титр этого раствора.

4.8.В 200 см3 раствора содержится 1 г NaOH. Вычислите молярную концентрацию и титр этого раствора.

4.9.1,825 г хлороводорода содержится в 500 см3 раствора. Определите молярную концентрацию и титр этого раствора.

4.10.Титр раствора NaCl составляет 0,0058 г/см3. Какова его молярная концентрация?