- •Н.В. Ермакова химия: вопросы и задания для выполнения контрольной работы
- •Н.В. Ермакова Учебное пособие химия: вопросы и задания для выполнения контрольной работы
- •Содержание
- •Предисловие
- •Глава 1. Учебный материал курса и способы решения типовых задач
- •1. 1. Основные понятия, определения
- •И законы химии
- •Примеры решения задач
- •Основные стехиометрические законы химии
- •Законы газового состояния
- •1. 2. Классы неорганических соединений
- •Основания
- •Амфотерные оксиды и гидроксиды
- •Кислоты
- •Примеры решения задач
- •1. 3. Строение атома и периодическая система. Химическая связь. Комплексные соединения
- •Химическая связь
- •Виды химической связи
- •Комплексные соединения
- •Номенклатура комплексных соединений
- •Примеры решения задач
- •1. 4. Основы химической термодинамики
- •Примеры решения задач
- •1. 5. Химическая кинетика и катализ. Химическое равновесие
- •Закон действующих масс
- •Молекулярность и порядок реакций
- •Влияние температуры на скорость реакции Скорость химических реакций сильно зависит от температуры.
- •Влияние катализатора на скорость реакции
- •Необратимые и обратимые реакции. Химическое равновесие.
- •Уравнение закона действующих масс в общем виде.
- •Свободная энергия Гиббса и константа равновесия
- •Факторы, влияющие на равновесие. Принцип Ле-Шателье
- •Примеры решения задач
- •1.6. Дисперсные системы. Коллоидные растворы
- •Примеры решения задач
- •1.7. Растворы
- •Электролиты и неэлектролиты. Электролитическая диссоциация
- •Константа диссоциации
- •Диссоциация кислот, солей и оснований
- •Реакции ионного обмена
- •Правила составления ионных уравнений реакций
- •Условия необратимости реакций ионного обмена
- •Произведение растворимости
- •Ионное произведение воды
- •Водородный и гидроксильный показатели: рН и рОн
- •Расчеты рН сильных и слабых электролитов
- •Гидролиз солей
- •Коллигативные свойства растворов. Законы Рауля. Закон Вант-Гоффа
- •Понижение температуры (Δtзам) замерзания раствора:
- •Повышение температуры кипения (Δtкип) раствора:
- •Примеры решения задач
- •1.8. Окислительно-восстановительные реакции. Электрохимические системы. Коррозия металлов
- •Типы окислительно-восстановительных реакций
- •Метод электронного баланса
- •Электродный потенциал. Уравнение Нернста
- •Гальванический элемент
- •Электролиз
- •Электролиз расплавов солей
- •Электролиз водных растворов электролитов
- •Катодные процессы
- •Анодные процессы
- •Закон Фарадея
- •Выход по току
- •Коррозия металлов
- •Образование коррозионной гальванопары на примере латуни – сплава Zn – Cu
- •Электрохимическая коррозия при контакте двух металлов Al – Cu:
- •Классификация металлов по их термодинамической неустойчивости в наиболее распространённых коррозионных средах
- •Способы защиты металлов от коррозии
- •Примеры решения задач
- •1.9. Классы органических соединений. Полимеры и полимерные материалы
- •Виды изомерии органических соединений
- •Классификация органических соединений
- •Номенклатура органических соединений
- •Источники органических соединений
- •Биоорганические соединения
- •Полимеры и полимерные материалы
- •Применение полимеров и полимерных материалов
- •Примеры решения задач
- •Задача 2. Вычислите степень полимеризации полиэтилена, учитывая, что его средняя молекулярная масса равна 14000. Решение:
- •1.10. Химическая идентификация и анализ веществ
- •Химическая идентификация веществ
- •Чистота веществ
- •Химические методы качественного анализа
- •Химические методы количественного анализа
- •Гравиметрический метод
- •Титриметрический анализ
- •Примеры решения задач
- •Глава 2. Выполнение контрольной работы и подготовка к экзамену
- •2.1. Варианты и номера заданий для контрольной работы
- •2.2. Вопросы и задания для контрольной работы
- •Тема 1. Основные понятия, определения и законы химии
- •Тема 2. Классы неорганических соединений
- •Тема 3. Строение атома и периодическая система. Химическая связь. Комплексные соединения.
- •Тема 4. Основы химической термодинамики
- •Тема 5. Химическая кинетика и катализ. Химическое равновесие
- •Тема 6. Дисперсные системы. Коллоидные растворы
- •Тема 7. Растворы. Электролитическая диссоциация. Реакции ионного обмена. Гидролиз солей.
- •Тема 8. Окислительно-восстановительные реакции. Электрохимические системы. Коррозия металлов
- •Тема 9. Классы органических соединений. Полимеры и полимерные материалы
- •Тема 10. Химическая идентификация и анализ веществ
- •2.3. Вопросы к экзамену
- •Литература
Комплексные соединения
Образование многих химических соединений происходит в соответствии с валентностью атомов. Такие соединения называются простыми или соединениями первого порядка. Вместе с тем, известно очень много соединений, образование которых невозможно объяснить исходя из правил валентности. Они образуются путем сочетания простых соединений. Такие соединения называются соединениями высшего порядка, комплексными или координационными соединениями. Примеры простых соединений: Н2О, NH3, AgCl, CuSO4. Примеры комплексных соединений: AgCl • 2NH3, Co (NO3)3 • 6NH3, ZnSO4 • 4H2O, Fe (CN)3 • 3KCN, PtCl2 • 2KCI, PdCl2 • 2NH3.
Ионы некоторых элементов обладают способностью присоединять к себе полярные молекулы или другие ионы, образуя сложные комплексные ионы. Соединения, в которые входят комплексные ионы, способные существовать как в кристалле, так и в растворе, называются комплексными соединениями.
Количество известных комплексных соединений во много раз превышает число привычных для нас простых соединений. Комплексные соединения были известны уже более полутора веков назад. До тех пор, пока не была установлена природа химической связи, причины их образования, эмпирические формулы соединений записывали так, как мы указали в приведенных выше примерах. В 1893 г. швейцарский химик Альфред Вернер предложил первую теорию строения комплексных соединений, получившую название координационной теории. Комплексные соединения составляют наиболее обширный и разнообразный класс неорганических веществ. К ним принадлежат также многие элементоорганические соединения. Исследование свойств и пространственного строения комплексных соединений породило новые представления о природе химической связи.
В молекуле комплексного соединения различают следующие структурные элементы: ион-комплексообразователь, координированные вокруг него присоединенные частицы - лиганды, составляющие вместе с комплексообразователем внутреннюю координационную сферу, и остальные частицы входящие во внешнюю координационную сферу. При растворении комплексных соединений лиганды остаются в прочной связи с ионом-комплексообразователем, образуя почти недиссоциирующий комплексный ион. Число лигандов называется координационным числом (к. ч.).
Рассмотрим K4[Fe(CN)6] – комплексное соединение, образующееся при взаимодействии:
4KCN+Fe(CN)2=K4[Fe(CN)6]
При растворении комплексное соединение диссоциирует на ионы:
K4[Fe(CN)6]↔4K++[Fe(CN)6]4-
Характерные комплексообразователи: Fe2+, Fe3+, Co3+, Cr3+, Ag+, Zn2+, Ni2+.
Характерные лиганды: Cl-, Br-, NO2-, CN-, NH3, H2O.
Заряд комплексообразователя равняется алгебраической сумме зарядов составляющих его ионов, например, [Fex(CN)6]4-, x+6(-1)=-4, x=2.
Входящие в состав комплексного иона нейтральные молекулы оказывают влияния на заряд. Если вся внутренняя сфера заполнена только нейтральными молекулами, то заряд иона равен заряду комплексообразователя. Так, у иона [Cux(NH3)4]2+, заряд меди x=+2.
Заряд комплексного иона равен сумме зарядов ионов, находящихся во внешней сфере. В K4[Fe(CN)6] заряд [Fe(CN)6] равен -4, так как во внешней сфере находится 4K+, а молекула в целом электронейтральна. Возможно взаимное замещение лигандов во внутренней сфере при сохранении одного и того же координационного числа, например, [Co(NH3)5NO2]Cl2, [Co(NH3)4(NO2)2]Cl, [CoCl (NH3)3(NO2)2]. Заряд иона кобальта равен +3.