ПМ-18 Хімія

Виконані завдання надіслати на електронну пошту

nataliasuhina15@gmail.com до 16.05.2020

12.05.2020

Лекція (2 год.)

Тема 5.3. Підготовка до контрольної роботи.

Опрацювати: Хімія 11 клас (за посиланням «Підручники»),  с.224-231, 237-239, лекційний матеріал.

https://drive.google.com/open?id=1vaHLd7F4EvXzR_K8iTCHfcFO8SwUbTNt

Питання, що зустрічаються в тексті лекції увійдуть до контрольної роботи. Відповісти (письмово) на будь-які 20 питань (за власним вибором).

Атом — найменша електронейтральна частинка речовини, яка складається з позитивно зарядженого ядра і негативно заряджених електронів. У ядрі містяться протони і нейтрони.

Хімічний елемент — вид атомів із певним зарядом ядра (протонним числом).

Періодичний закон є основним законом хімії. Нині його формулюють так: властивості хімічних елементів, простих речовин, склад і властивості сполук перебувають у періодичній залежності від зарядів ядер атомів. Таку залежність спричиняє періодична зміна електронної будови атомів. Використовуючи періодичний закон, можна прогнозувати хімічний характер елементів, передбачати властивості речовин.

?

1. В ядрі якого атома немає нейтронів?

2. Для вказаного хімічного елемента визначте нуклонне число (А) і число протонів, електронів і нейтронів в атомі (N(p⁺) N(е^–) N(n⁰)): Na, Р, Mn

3. Охарактеризуйте склад атома Йоду. Запишіть символ цього елемента з відповідними протонним і нуклонним числами.

4. Як називають різновиди атомів елемента з неоднаковою масою? Кількість яких частинок у них різна — протонів, нейтронів, електронів?

5. Назвіть елементи й напишіть їхні символи, якщо заряди ядер атомів цих елементів становлять +26, +53, +80.

6. У чому полягає різниця між простою речовиною і хімічним елементом?

7. Сформулюйте періодичний закон.

8. Поступовою чи періодичною є зміна складу атомів (кількості протонів, нейтронів, електронів) зі зростанням заряду їхніх ядер?

9. Доведіть періодичність у зміні хімічного характеру елементів на прикладі елементів 2-го і 3-го періодів.

10. У якого елемента в кожній парі більш виражений металічний або неметалічний характер:

а) № 3 чи № 19;

б) № 14 чи № 16?

11. Спробуйте повторити передбачення Менделєєва щодо існування в природі елемента з порядковим номером 21. Вважайте відповідну клітинку в періодичній системі порожньою і назвіть:

а) числовий інтервал, у якому має перебувати значення відносної атомної маси елемента;

б) імовірний хімічний характер елемента (металічний, неметалічний);

в) характерне значення валентності елемента.

Електрони в атомі перебувають у ділянках простору, які називають орбіталями. За формою розрізняють s-, р-, d- і f-орбіталі. Електрони розміщуються в орбіталях так, щоб їхня енергія була мінімальною.

Згідно з моделлю атома, яка враховує енергію електронів, ці частинки розподіляють за енергетичними рівнями та підрівнями. Чим більший номер енергетичного рівня, тим вища енергія електрона.

В атомах елементів 1-го періоду електрони заповнюють 1s-орбіталь, в атомах елементів 2-го і 3-го періодів — 2s- і 2p-орбіталі або 3s- і 3p-орбіталі відповідно. В атомах елементів 4-го періоду електрони спочатку надходять у 4s-орбіталь, а потім заповнюються 3d- і 4p-орбіталі.

Зважаючи на тип орбіталі, в якій розміщений «останній» електрон атома, розрізняють s-, р-, d- і f-елементи.

Атоми металічних елементів мають 1—3 зовнішніх електрони, атоми неметалічних елементів — 4—8 зовнішніх електронів.

?

12. Однакову чи різну енергію мають електрони, які перебувають в одній орбіталі?

13. У якій орбіталі енергія електрона нижча:

а) 2s чи 2p; б) 1s чи 2s; в) 3p чи 2s?

14. В атомі якого елемента 2-го періоду найбільша кількість:

а) спарених електронів;

б) неспарених електронів?

15. Визначте кількість енергетичних рівнів з електронами в атомах елементів, що мають протонні числа 7, 14, 20.

16. Знайдіть у поданому переліку елемент із найбільшою кількістю електронів на зовнішньому енергетичному рівні: F, Mg, S. Запишіть електронну формулу його атома.

17. Назвіть елементи, атоми яких мають наведені нижче електронні формули:

а) [He]2s²2p¹; б) [Ne]3s²3p⁵; в) [Ar]4s².

18. Складіть електронну формулу атомів елементів:

а) Al; б) N.

19. Доведіть періодичність у зміні електронної будови атомів зі зростанням зарядів ядер на прикладі елементів 2-го періоду.

20. Чи завжди електрон на енергетичному рівні з більшим номером має вищу енергію, ніж електрон на енергетичному рівні з меншим номером? Відповідь підтвердьте прикладами.

21. Скориставшись періодичною системою, з’ясуйте, яких хімічних елементів більше — p-елементів чи d-елементів.

22. Які елементи — металічні або неметалічні — переважають:

а) серед s-елементів;

б) серед p-елементів?

Кількість неспарених електронів в атомі вказує на можливе значення валентності елемента. При збудженні атома кількість таких електронів збільшується за рахунок роз’єднання електронних пар. Цей процес відбувається при поглинанні атомом енергії та за наявності на останньому енергетичному рівні вільної орбіталі, в яку переходить електрон з електронної пари.

Завдяки збудженню атомів розширюються валентні можливості елементів та інтервал значень їх ступенів окиснення.

Значення валентності й ступенів окиснення елементів зі зростанням зарядів ядер атомів періодично повторюються.

?

23. У переліку Н, C, N, F, Si укажіть елементи:

а) атоми яких перебувають лише в основному стані;

б) для атомів яких збуджений стан є характерним.

24. Схема переходу атома Хлору в збуджені стани:

Cl → Cl* → Cl** → Cl***.

Запишіть скорочені електронні формули атома Хлору в кожному стані й зобразіть графічні варіанти цих формул.

25. Укажіть формули молекул, які утворює атом Хлору в збудженому стані: Cl₂O, SCl₄, HClO₃, Cl₂, Cl₂O₇, ClF₃.

26. Чому гази неон і аргон називають інертними?

27. Які значення валентності та ступені окиснення має Карбон у метані, етані, етені та етині?

28. Укажіть правильне закінчення речення «У простій речовині нульове значення...»:

а) мають валентність і ступінь окиснення елемента;

б) має лише валентність елемента;

в) має лише ступінь окиснення елемента.

29. Визначте ступені окиснення Фосфору в сполуках із формулами Ca₃P₂, PBr₅, HPO₃.

30. Берилій і Магній — елементи, ступінь окиснення яких у сполуках постійний і однаковий (який саме?). Обґрунтуйте таку їхню властивість.

Зі зростанням зарядів ядер атомів хімічний характер елементів періодично змінюється від металічного до неметалічного. Елементи, які перебувають на початку періодів, утворюють прості речовини метали, а ті, що розміщені в середині й кінці періодів, утворюють неметали.

Характерними для металічних елементів є основні оксиди та основи, а від неметалічних елементів походять кислотні оксиди та кислоти.

Основні властивості вищих оксидів і гідратів оксидів у періодах зліва направо послаблюються, а кислотні властивості посилюються. Для сполук цих типів, як і для простих речовин, існує періодичність змін властивостей зі зростанням зарядів ядер атомів елементів.

?

31. Які особливості електронної будови атомів зумовлюють металічний або неметалічний характер елементів?

32. Якби для елемента № 118 вдалося добути просту речовину, вона була б металом чи неметалом? Чому?

33. Чи є періодичною зміна агрегатного стану простих речовин елементів 2—3-го періодів? Відповідь прокоментуйте.

34. Кислотними чи основними властивостями володіють вищі оксиди елементів 3-го періоду?

35. Запишіть формули вищих оксидів і летких сполук з Гідрогеном для елементів 2-го періоду.

36. Запишіть формули гідратів оксидів елементів у межах ІІ групи періодичної системи. Як змінюються властивості цих гідроксидів?

Йонний зв’язок виникає між протилежно зарядженими йонами. Із частинок цього типу складаються основні й амфотерні оксиди, основи, солі.

Йонний зв’язок міцний. Для сполук йонної будови характерні досить високі температури плавлення. Багато йонних сполук розчиняється у воді; вони перебувають у розчині в дисоційованій формі.

?

37. Напишіть хімічні та електронні формули простих йонів Оксигену та Калію.

38. На які йони можуть перетворитися атоми Гідрогену, Брому, Феруму? Втратить чи приєднає електрони кожний атом і яку кількість?

39. Допишіть у наведені схеми знаки «плюс» або «мінус» і відповідні кількості електронів:

а) S …e– → S^2–; б) Al …e– → Al³⁺; в) Fe³⁺ … e– → Fe²⁺.

40. Чому елементи-галогени утворюють прості аніони, а не катіони?

41. Дайте означення основам і солям, які ґрунтуються на будові сполук.

42. Серед наведених формул укажіть ті, які належать йонним речовинам: BaCl₂, SO₃, CH₄, Mg(OH)₂, HNO₃, ZnO, (CH₃COO)₂Ca, C₂H₅OH.

43. Складіть формули солей, утворених такими йонами: Li⁺, Ba²⁺, Cr³⁺, NO^3–, HCOO^–, SO₄^2–.

44. Чому йонні речовини не мають запаху?

45. Температура плавлення якої сполуки має бути вищою:

а) літій оксиду чи натрій сульфіду;

б) калій фториду чи кальцій оксиду?

Відповіді аргументуйте й підтвердьте їх інформацією з інтернету.

46. Як можна пояснити те, що розчинних у воді хлоридів значно більше, ніж розчинних фторидів?

Ковалентний зв’язок утворюється між атомами внаслідок формування спільних електронних пар. Вони з’являються за рахунок об’єднання неспарених електронів обох атомів (обмінний механізм) або зміщення неподіленої електронної пари одного атома у вільну орбіталь іншого (донорно-акцепторний механізм).

Ковалентний зв’язок вирізняється достатньою міцністю. Він існує в речовинах молекулярної та атомної будови, а також у складних йонах.

Для ковалентного зв’язку зазначають кратність (розрізняють простий, подвійний, потрійний зв’язок), полярність чи неполярність.

Речовини молекулярної та атомної будови істотно різняться за фізичними властивостями.

?

47. Серед наведених формул укажіть ті, що відповідають речовинам із ковалентним зв’язком: MgI₂, CH₄, SO₂, SiCl₄, Na₂S.

48. Охарактеризуйте хімічний зв’язок у молекулі хлороводню. Зобразіть перекривання відповідних орбіталей атомів, укажіть кратність зв’язку. Полярним чи неполярним є зв’язок між атомами Гідрогену і Хлору? Відповідь обґрунтуйте.

49. У формулах речовин Cl₂O і NH₃ із ковалентними полярними зв’язками підкресліть атом більш електронегативного елемента й зазначте заряди на атомах, використавши літеру δ.

50. Складіть графічну формулу молекули гідроген пероксиду Н₂О₂. Який зв’язок у цій молекулі є неполярним? Які значення валентності та ступеня окиснення має кожний елемент у сполуці?

51. Порівняйте обмінний і донорно-акцепторний механізми утворення ковалентного зв’язку. Поясніть назви обох механізмів.

52. Молекула BF₃ сполучається з йоном F^– завдяки утворенню ковалентного зв’язку за донорно-акцепторним механізмом. Запишіть формулу йона — продукту цієї взаємодії. Яка частинка є донором електронної пари, а яка — її акцептором? Яку орбіталь надає акцептор для розміщення електронної пари донора? Зважте на те, що атом Бору перебуває в молекулах і складних йонах у збудженому стані.

53. Які речовини серед наведених у переліку є молекулярними: пропан, негашене вапно, метанол, сірководень, срібло? Які ознаки вказують на це?

54. Чому карбон(IV) оксид і силіцій(IV) оксид мають різні фізичні властивості, хоча в них реалізується один тип хімічного зв’язку — ковалентний?

55. Бор — проста речовина елемента з такою самою назвою — плавиться за температури 2075 °С, вирізняється високою твердістю. Молекулярну чи атомну будову має бор?

Водневий зв’язок — це електростатична взаємодія між молекулами за участю атомів Гідрогену. Він утворюється, якщо ці атоми сполучені з атомами найбільш електронегативних елементів. Водневий зв’язок існує у воді, спиртах, кислотах, деяких інших сполуках, а також у їх водних розчинах. Це досить слабкий зв’язок, але він впливає на фізичні властивості речовин.

Металічний зв’язок — зв’язок між катіонами в металі, здійснюваний за участю делокалізованих електронів. Такі електрони надають металам здатність проводити електричний струм, зумовлюють металічний блиск, високу теплопровідність, а часто — й пластичність.

?

56. Які формули відповідають речовинам, молекули яких здатні сполучатися водневими зв’язками: CO₂, NH₃, SCl₄, CH₃OH, H₂SO₄, H₂, O₃?

57. Між атомами яких елементів можуть існувати водневі зв’язки в молекулах білків?

58. Розгляньте варіанти утворення водневих зв’язків між молекулою метанової кислоти і молекулою води. Зобразіть ці зв’язки, використавши структурні формули молекул.

59. Як пояснити те, що етан за звичайних умов є газом, а метанол —рідиною, хоча маса молекули вуглеводню майже така сама, що й молекули спирту?

60. Електрони в металі рухаються хаотично. За якої умови рух електронів стає спрямованим і виникає електричний струм?

61. Напишіть загальні формули катіонів, які можуть міститися в лужних і лужноземельних металах.

62. Чому, на вашу думку, металічний зв’язок не реалізується в неметалах?

63. Який неметал, що проводить електричний струм, ви знаєте?

Для твердих речовин існують кристалічний і аморфний стани. Кристал — самоутворене тверде тіло із плоскими гранями і прямими ребрами.

Модель будови кристала називають кристалічними ґратками. У кристалі атоми, молекули або йони розміщені в чіткому порядку, а в аморфній речовині — переважно хаотично.

Кристалічна речовина плавиться за певної температури, а аморфна — у відповідному інтервалі температур.

?

64. Які основні агрегатні стани речовин вам відомі? Наведіть 2—3 приклади речовин, які можуть існувати в кожному із цих станів. За потреби знайдіть відповідну інформацію в інтернеті.

65. Скільки йонів Cl^– оточує кожний йон Na⁺ у кристалі солі й скільки йонів Na⁺ оточує кожний йон Cl^–.

66. Лимонна кислота є кристалічною речовиною. Які частинки — атоми, молекули, йони — містяться в кристалі цієї сполуки?

67. Кристалічні ґратки яких типів відповідають барій гідроксиду, алюміній сульфату, графіту, фосфор(V) оксиду (істинна формула сполуки — P₄O₁₀)?

68. Уявімо, що твердий жир не містить домішок і є чистою речовиною. За певної температури чи в певному температурному інтервалі він має плавитись? Відповідь обґрунтуйте.

Розрізняють оборотні та необоротні хімічні реакції. Оборотні реакції одночасно відбуваються у протилежних напрямках: взаємодіють між собою і реагенти (пряма реакція), і продукти (зворотна реакція). Необоротна реакція відбувається лише між реагентами, тобто в одному напрямку.

?

69. Оборотною чи необоротною є реакція:

а) обміну між двома солями в розчині;

б) горіння органічної речовини;

в) полімеризації етену?

Якщо реакція оборотна, то за будь-яких умов чи в певному інтервалі значень температури?

70. Однією з оборотних реакцій між органічними сполуками є реакція естерифікації. Напишіть рівняння реакції між метанолом та етановою кислотою. Яка реакція є прямою, а яка — зворотною?

71. До водного розчину натрій хлориду додають розбавлену нітратну кислоту. Чи взаємодіятимуть речовини? Якщо реакція відбувається, то оборотна чи необоротна? Відповідь аргументуйте.

72. Назвіть можливі причини неповного перетворення речовин під час необоротної хімічної реакції.

73. Наведіть приклад оборотної реакції кислотного оксиду з водою й напишіть відповідне хімічне рівняння.

74. Взаємодія водню з киснем за дуже високої температури є оборотною реакцією. Для експерименту взято вдвічі більший об’єм водню, ніж кисню. Із часом виявлено, що половина водяної пари, що утворилася, розклалася на прості речовини. Обчисліть відносну густину за повітрям відповідної суміші трьох газів.

Під час перебігу оборотної реакції швидкість прямої реакції зменшується, а зворотної — збільшується. У певний момент швидкості обох реакцій зрівнюються й настає хімічна рівновага.

Хімічну рівновагу можна порушити, додавши в суміш речовин чи вилучивши з неї реагент або продукт, змінивши температуру чи тиск. Рівновага зміститься в бік тієї реакції, яка послаблює зовнішній вплив (принцип Ле Шательє).

?

75. Як класифікують реакції залежно від можливих напрямків їх перебігу?

76. Що таке хімічна рівновага? Чому її називають динамічною?

77. Назвіть чинники, які впливають на стан хімічної рівноваги. Чи завжди рівновага зміщується при зміні температури? Чому?

78. Чи призведе підвищення температури, зниження тиску до зміщення кожної з таких хімічних рівноваг (усі речовини в п. а перебувають у газуватому стані):

а) 2NO + O₂↔2NO₂; ΔН = –113 кДж;

б) 2NaHСO₃↔Na₂CO₃ + CO₂↑ + Н₂О↑; ΔН = +133,5 кДж?

Якщо рівновага зміститься, то в бік прямої чи зворотної реакції?

79. Як потрібно змінити температуру, щоб змістити рівновагу в суміші газів CO + Cl₂↔ COCl₂; ΔН < 0 у бік реакції розкладу? Чи вплине на рівновагу зміна тиску?

80. За деякої температури в закритому реакторі встановилася рівновага CaO + CO₂ ↔ CaCO3; ΔН < 0. Чи зміститься вона, якщо реактор відкрити, а температуру не змінювати? Якщо зміститься, то в бік прямої чи зворотної реакції? Відповідь обґрунтуйте.

Повноту хімічного перетворення характеризують відносним виходом продукту реакції. Його розраховують діленням добутої кількості речовини або маси продукту реакції на кількість речовини або масу продукту, що має утворитися згідно з хімічним рівнянням.

Задачі на обчислення чи використання відносного виходу продукту реакції розв’язують із залученням відповідних хімічних рівнянь.

?

81. Із 400 г кальцій броміду за реакцією з достатньою кількістю хлору добуто 280 г брому. Обчисліть відносний вихід брому.

82. При дії на цинк масою 3,25 г достатньої кількості розчину сульфатної кислоти добули 1064 мл водню (н. у.). Який відносний вихід цього газу?

83. Унаслідок реакції в суміші 9,2 г етанолу з достатньою кількістю етанової кислоти утворилося 11 г естеру. Обчисліть відносний вихід естеру.

84. Під час реакції купрум(ІІ) оксиду з воднем добуто 12,8 г міді. Відносний вихід металу становив 94 %. Яку масу оксиду було взято?

85. Знайдіть масу ферум(ІІІ) гідроксиду, яку добули із 8 г ферум(ІІІ) оксиду, якщо відносний вихід гідроксиду склав 87 %? Які реакції ви здійснили б у такому експерименті?

86. Яку масу хлоридної кислоти з масовою часткою хлороводню 35 % добуто в результаті реакції 1,17 кг натрій хлориду з достатньою кількістю концентрованої сульфатної кислоти, якщо відносний вихід хлороводню становив 80 %?

87. Під час пропускання кисню через спеціальний прилад (озонатор) частина цього газу перетворилася на озон О₃. Об’ємна частка озону в добутій суміші газів кисню й озону становила 8 %. Яким був відносний вихід озону?

88. Після реакції в суміші азоту з трикратним об’ємом водню і приведення добутої суміші газів до початкових умов зафіксовано зменшення об’єму на 15 %. Обчисліть відносний вихід амоніаку.

Гідроліз солі — реакція обміну солі з водою з утворенням сполуки основного характеру і сполуки кислотного характеру. З водою взаємодіють солі, які походять від слабких основ або/і слабких кислот. Середовище водних розчинів солей може бути кислим, лужним або нейтральним.

Гідроліз більшості солей — оборотна реакція; хімічна рівновага зміщена ліворуч, у бік утворення води.

?

89. У чому полягає суть гідролізу солі?

90. У наведеному переліку виберіть формули солей, що зазнають гідролізу: BaCl₂, KNO₃, HCOONH₄, Al₂(SO₄)₃, Na₂SO₃.

91. Укажіть правильну відповідь щодо кількості йонів у водному розчині ферум(ІІ) сульфату і поясніть ваш вибір:

а) катіонів Fe²⁺ менше, ніж сульфат-іонів;

б) сульфат-іонів менше, ніж катіонів Fe²⁺;

в) йонів Fe²⁺ та SO₄^2– — однакова кількість;

г) йонів H⁺ та OH^– — однакова кількість.

92. Який зовнішній ефект чи його відсутність свідчить про те, що йон СО₃^2– при гідролізі натрій карбонату сполучається з одним йоном Н⁺, а не з двома?

93. Запишіть замість крапок у йонно-молекулярних рівняннях формули відповідних йонів:

а) Al³⁺ + Н–ОН ↔… + … ;

б) PO₄^3– + Н–ОН ↔… + … .

94. Складіть по два молекулярних рівняння, які відповідають кожному йонно-молекулярному рівнянню:

а) F^– + H₂O ↔HF + OH^–;

б) S^2– + H₂O ↔HS^– + OH^–.

95. Складіть молекулярні та йонно-молекулярні рівняння гідролізу таких солей:

а) барій ацетату;

б) плюмбум нітрату.

96. Випишіть формули кількох солей, для яких не можна визначити розчинність через їх гідроліз (знайдіть у таблиці розчинності знаки «#»). Поясніть, чому кожна сіль взаємодіє з водою.

Пристрої, які виробляють електричний струм завдяки перебігу в них окисно-відновних реакцій, називають хімічними джерелами струму. До них належать гальванічні елементи. Головними їхніми складниками є активний метал, який виступає відновником, і деякі сполуки-окисники. Гальванічний елемент є основою батарейки.

Інший вид хімічного джерела струму — акумулятор. Завдяки перебігу оборотної окисно-відновної реакції його можна багаторазово заряджати.

Зростаюче використання хімічних джерел струму потребує налагодження сфери їх утилізації.