5.2 Примеры решения типовых задач

Задача 1. Изобразите структурную формулу молекулы СО₂.

Решение. Для изображения структурной формулы воспользуемся методом валентных связей (ВС).

1. Изображаем энергетические диаграммы исходных атомов, образую-щих молекулу. У периферийных атомов р-элементов можно не изображать s-орбиталь.

2. Определяем количество связей, которое может дать центральный атом и периферийные атомы по отдельности по двум механизмам.

3. Если количество связей, образуемых по обменному механизму (спаривание) различается, возбуждаем атом. В первую очередь проверяем возможность увеличения количества неспаренных электронов у централь-ного атома. Если это невозможно, то уменьшаем количество неспаренных электронов у периферийных атомов.

4. Рассчитываем общее количество связей, образованных по двум механизмам, и устанавливаем их принадлежность к - или . Число -связей равно сумме атомов в молекуле минус единица.

5. Определяем тип гибридизации центрального атома. В гибридизации участвуют все орбитали с электронами, кроме тех, которые идут на образо-вание -связей. Углерод в молекуле СО₂ находится в sp-гибридизации. Моле-кула имеет линейную структуру.

6. Изображаем гибридную энергетическую диаграмму центрального атома.

5.3 Задания для самостоятельного решения

1. Как изменяется характер химической связи в ряду NaCl – MgCl₂ – AlCl₃ – SiCl₄ – PCl₅ и как это отражается на химических свойствах хлори-дов?

2. Чему равны валентность и степень окисления азота в ионе NO₃^?

3. Объясните, почему молекула а) BF₃ – плоская, а NF₃ – объемная; б) Н₂О – угловая, а ВеН₂ – линейная?

4. Пользуясь таблицей относительных электроотрицательностей, вы-числить их разность для связей K – Cl, Ca – Cl_, Fe – Cl_, Ge – Cl. Какая из свя-зей характеризуется наибольшей степенью ионности?

5. Изменится ли конфигурация частиц при переходе от NO₂ к NO₂^?

6. Какие типы гибридизации атомных орбиталей углерода соответст-вуют образованию молекул СН₄, С₂Н₆, С₂Н₄,С₂Н₂?

7. В молекулах SO₂ и SO₃ атом серы находится в sp²-гибридизации. По-лярны ли эти молекулы? Какова их пространственная структура?

8. BaCl₂ в водных растворах диссоциирует полностью, а HgCl₂ почти не диссоциирует. Объясните это различие в свойствах солей.

9. Какой вид взаимодействия между частицами приводит в конденси-рованное состояние Nе, N₂, HJ, Cl₂, BF₃, H₂O?

Тема 6. Равновесия в растворах электролитов

6.1 Рекомендации к изучению теоретического материала

6.1.1 Слабые электролиты. Константа и степень диссоциации

Электролиты, диссоциирующие в растворах не полностью, называются слабыми электролитами. Для них степень диссоциации  меньше 30%. В их растворах устанавливается равновесие между недиссоциированными молеку-лами и продуктами их диссоциации – ионами. Поскольку электролитическая диссоциация является равновесным процессом, подчиняющимся закону действия масс, то для слабых электролитов этот процесс можно описать с по-мощью константы равновесия, называемой константой диссоциации. Между константой диссоциации ( К_д), степенью диссоциации () и началь-ной концентрацией (С₀) слабого электролита существует взаимосвязь, уста-новить которую можно следующим образом:

Концентрации, С_М (моль/л)

Исходные С₀ - -

В диссоциации С₀ mC₀ nC₀

Равновесные С₀(1-) mC₀ nC₀

Записываем выражение константы диссоциации и подставляем в него равновесные концентрации:

Для бинарного электролита типа АК (m = n = 1) это уравнение имеет вид: . Чтобы определить , необходимо решить квадратное уравнение С² + К - К = 0 ( , где  принимает только положительные значения). Если отношение концентрации слабого электролита к его константе диссоциации составляет: , то  в этом случае стремится к нулю и взаимосвязь между этими величинами может быть представлена в виде: К_Д = С  ² (закон разбавления Оствальда в его приближенном варианте). Отсюда . Это соотношение показывает, что при разбавлении раствора (т.е. при уменьшении концентрации электро-лита С) степень диссоциации электролита возрастает. Если электролитом является слабая кислота НА, то концентрации ионов Н⁺ и А^ равны [H⁺] = [A^] = C =

В растворах многоосновных кислот устанавливается несколько равно-весий, каждое из которых отвечает определенной ступени диссоциации мно-гоосновной кислоты и характеризуется соответствующей константой. Так, трем ступеням ортофосфорной кислоты отвечают три константы диссоци-ации:

Н₃РО₄ ⇄ Н⁺ + Н₂РО₄^ (К₁ = 7,6 10^3)

Н₂РО₄^ ⇄ Н⁺ + НРО₄^2 (К₂ = 6,2  10^8)

НРО₄^2 ⇄ Н⁺ + РО₄^3 (К₃ = 1,3  10^12).

Поскольку К₁  К₂  К₃, то в наибольшей степени протекает диссоциация по первой ступени, а при переходе к каждой последующей стадии степень диссоциации, как правило, резко уменьшается.