ПОЗНАВАТЕЛЬНОЕ

Сила воли ведет к действию, а позитивные действия формируют позитивное отношение

Как определить диапазон голоса - ваш вокал

Игровые автоматы с быстрым выводом

Как цель узнает о ваших желаниях прежде, чем вы начнете действовать. Как компании прогнозируют привычки и манипулируют ими

Целительная привычка

Как самому избавиться от обидчивости

Противоречивые взгляды на качества, присущие мужчинам

Тренинг уверенности в себе

Вкуснейший "Салат из свеклы с чесноком"

Натюрморт и его изобразительные возможности

Применение, как принимать мумие? Мумие для волос, лица, при переломах, при кровотечении и т.д.

Как научиться брать на себя ответственность

Зачем нужны границы в отношениях с детьми?

Световозвращающие элементы на детской одежде

Как победить свой возраст? Восемь уникальных способов, которые помогут достичь долголетия

Как слышать голос Бога

Классификация ожирения по ИМТ (ВОЗ)

Глава 3. Завет мужчины с женщиной

Оси и плоскости тела человека - Тело человека состоит из определенных топографических частей и участков, в которых расположены органы, мышцы, сосуды, нервы и т.д.

Отёска стен и прирубка косяков - Когда на доме не достаёт окон и дверей, красивое высокое крыльцо ещё только в воображении, приходится подниматься с улицы в дом по трапу.

Дифференциальные уравнения второго порядка (модель рынка с прогнозируемыми ценами) - В простых моделях рынка спрос и предложение обычно полагают зависящими только от текущей цены на товар.

Строение атома и периодичность изменения по группам

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

И КОНТРОЛЬНЫЕ РАБОТЫ

ПО НЕОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ

(для студентов 1 курса факультета заочного обучения)

Пермь-2008

Общая и неорганическая химия в высших фармацевтических учебных заведениях является предметом, который определяет успешное усвоение других химических и специальных дисциплин: аналитической, органической, физколлоидной, биологической, фармацевтической химии.

Основным видом учебной работы студентов заочной формы обучения является самостоятельное изучение предмета по учебнику, решение задач и выполнение контрольных работ. Работу над курсом неорганической химии рекомендуется проводить равномерно в течение года в следующей последовательности.

1. Ознакомьтесь с основными вопросами программы, которые рассматриваются в контрольных работах 1 и 2.

2. Проработайте необходимые главы по учебным пособиям. Рекомендуем кратко законспектировать прочитанный материал (формулировки, примеры, выводы химических законов). Разберите несколько типовых задач по одному из рекомендуемых задачников. Проконтролируйте себя по сборнику тестовых заданий для самоконтроля и подготовки к экзамену.

3. Выполните две контрольные работы в сроки, оговоренные деканатом заочного факультета. Номер варианта, номера заданий и вопросов обеих контрольных работ присваиваются индивидуально каждому студенту на кафедре. Работа, выполненная не по своему варианту, возвращается студенту без проверки. Рекомендуем не отправлять сразу обе контрольных работы.

4. Каждая контрольная работа выполняется в школьной тетради, на лицевой стороне которой приводятся следующие сведения:

Неорганическая химия

Контрольная работа № ______ шифр ______ номер методички ______

студента 1 курса факультета заочного обучения ПГФА

________________________________________________

фамилия, имя, отчество

Домашний адрес_____________________________________

____________________________________________________

5. Перепишите текст задания, сохранив его нумерацию. Приведите ответ на вопрос (решение задачи), сопровождая краткими, но исчерпывающими пояснениями. Отвечая на теоретический вопрос, избегайте механического переписывания текста учебника. Используйте справочный материал, помещенный в приложении. Оставляйте поля для замечаний рецензента. В конце работы приведите список используемых учебников, поставьте дату, распишитесь.

6. Если контрольная работа не зачтена, то студент выполняет её снова.

Повторно рецензируется работа только в том случае, если к ней приложена рецензия на незачтенную работу.

Если работа зачтена, но рецензент сделал замечания, то с очередной

работой студент должен прислать работу над ошибками. Поэтому

желательно не присылать обе работы одновременно.

7. При затруднениях, возникших при выполнении контрольных работ, студент может обратиться в устной или письменной форме к рецензенту. К лабораторным работам и к сдаче экзамена допускается студент, получивший зачет по обеим контрольным работам.

Рекомендуемые учебные пособия.

1. В.И. Слесарев. Основы химии живого. СПб: Химиздат, 2000.

2. Ю.А. Ершов, В.А. Попков и др. Общая химия. Биофизическая химия. Химия биогенных элементов. М.: Высшая школа, 1993, 2000.

3. А.В. Суворов, А.Б. Никольский. Общая химия. СПб.: Химия, 1995.

4. Н.Л. Глинка. Общая химия. Л.: Химия, 1984.

5. Э.Т. Оганесян. Неорганическая химия. М.: Высшая школа, 1984.

6. Н.Б. Любимова. Вопросы и задачи по общей и неорганической химии. М.: Высшая школа, 1990.

7. Н.Л. Глинка. Сборник задач и упражнений по общей химии. Л.: Химия, 1995.

8. Р.А. Лидин, В.А. Молочко, Л.Л. Андреева. Задачи по неорганической химии. М.: Высшая школа, 1990.

9. О.С. Зайцев. Задачи и вопросы по химии. М.: Химия, 1985.

10. Т.И. Береснева, И.В. Федорова. Учебное пособие по неорганической химии (для студентов 1 курса факультета заочного обучения) .Пермь, 2006, 2007, 2008.

11. Тесты по общей и неорганической химии для самоконтроля и подготовки к экзаменам. Пермь, 2006, 2007, 2008.

Контрольная работа № 1

Контрольная работа начинается с вопросов об основных положениях

атомно-молекулярного учения и классов неорганических соединений.

Строение вещества – один из центральных разделов общей химии. Для

понимания химического поведения атомов необходимо знать, что состояние электронов (энергия, размер, форма и ориентация орбиталей, направление спина) определяется значением четырех квантовых чисел. На основании принципа Паули и энергетического правила Клечковского можно изобразить электронную конфигурацию любого атома, характеризовать свойства элемента.

Периодический закон Д.И. Менделеева позволяет систематизировать представления о химических элементах и существующей между ними взаимосвязи. Периодичность изменения свойств элементов и их соединений является отражением периодичности в изменении электронных структур атомов.

Теория химической связи отвечает на вопросы о причине ее возникновения, о том, почему атомы соединяются друг с другом в определенных соотношениях и каковы эти соотношения для различных химических элементов, какова геометрическая форма ковалентных молекул и как она связана с электронной структурой образующих её атомов.

Другой большой раздел – теория химических процессов – должен ответить на следующие основные вопросы: почему одни вещества взаимодействуют друг с другом, а другие – нет, как определяется направление химических реакций, что такое энтальпия, энтропия, энергия Гиббса и как вычисляют эти величины. Сюда же относится понятие об обратимых и необратимых химических реакциях, закон действующих масс для обратимых реакций, константа химического равновесия, расчеты равновесных концентраций участников реакций.

Недостаточно доказать принципиальную возможность реакции, необходимо также иметь сведения о скорости её протекания. На скорость реакции очень сильно влияют концентрация реагирующих веществ и температура. На основании результатов измерения скорости реакции можно получить сведения о её механизме.

Следующий раздел контрольной работы посвящен растворам, их свойствам, основным типам химических реакций, протекающих в растворах. Разбавленные растворы неэлектролитов обладают рядом, так называемых, коллигативных свойств, количественное выражение которых зависит только от концентрации находящихся в растворе частиц. Таким свойством является, прежде всего, осмотическое давление, которое особенно важно для существования живых организмов. Любому фармацевту хорошо известна роль и значение гипо-, гипер- и изотонических растворов.

Ранее закон действующих масс был рассмотрен на примере газовых равновесий. Большое значение он имеет для объяснения ряда свойств электролитов. На основании этого закона вводится понятие водородного показателя (рН), применяя закон действующих масс к гетерогенным равновесиям, вводится важная величина – произведение растворимости (ПР). Использование этих понятий позволяет объяснить многие реакции, используемые в аналитической химии.

К важным ионообменным реакциям относятся реакции гидролиза. Количественные характеристики этого процесса (константа и степень гидролиза) также выводятся на основании закона действующих масс.

Тема № 1. Основные понятия и законы химии.

1. В состав человеческого тела входит в среднем (по массе) 65% кислорода,

18% углерода, 10% водорода,0,15% натрия и 0,15% хлора. Каких атомов

больше в человеческом теле?

2. В человеческом организме в общей сложности содержится примерно 25 мг

йода (входящего в состав различных соединений), причём половина всей

массы йода находится в щитовидной железе. Подсчитайте сколько атомов

йода находится:

а) в организме в целом; б) в щитовидной железе.

3. Массовая доля цинка, входящего в состав яда кобры, равна 0,5%. Сколько

атомов цинка потребуется кобре для производства 1 капли (30 мг) своего

яда?

4. Какое число атомов водорода находится в растворе борной кислоты, ис-

пользуемой при лечении отита, если в пузырьке с раствором находятся 4

моль воды и 12,4 г растворенного вещества Н₃ВО₃?

5. Масса 1 л озона при н.у. равна 2,143 г. Определите молярную массу

озона и его плотность по воздуху.

6. Будут ли равными значения относительной плотности по воздуху газооб-

разных веществ: N₂O; NO₂; N₂O₄; N₂O₅? Сделайте необходимые расчеты.

7. Рассчитайте молярную массу гемоглобина, исходя из того, что в одной

молекуле гемоглобина содержится 4 атома железа, а массовая доля железа

в гемоглобине составляет 0,335%.

8. Человек выдыхает за сутки от 1300 до 4400 г оксида углерода (IV). Какой

объем в литрах при н.у. займет этот газ?

9. После удаления кристаллизационной воды из 1,39 г кристаллогидрата

сульфата железа (II) получено 0,76 г безводной соли. Вычислите процент-

ное содержание воды в кристаллогидрате и выведите его формулу.

10. Сколько атомов содержит 1 моль Н₂О?

11. Сколько атомов азота содержится в 17 л аммиака?

12. Аспирин имеет состав 4,45% водорода, 35,55% кислорода, 60,00% угле-

рода. Молярная масса аспирина 180 г/моль. Какова истинная формула

аспирина?

13. Разбавленные водные растворы алюмокалиевых квасцов –

КAl(SO₄)₂^.12H₂O обладают кровоостанавливающим и противовоспали-

тельным действием.

Pассчитайте: количество (моль) и число атомов кислорода и водорода в

18,96 г алюмокалиевых квасцов.

14. Определите массу KOH (в граммах) необходимую для взаимодействия с

0,8 м³ хлора при нагревании.

15. «Свинцовая примочка», в состав которой входит Pb(CH₃COO)₂^.3H₂O, об-

ладает охлаждающим, вяжущим и противовоспалительным действием и

незаменима при ушибах. Рассчитайте количество (моль) и число атомов

кислорода и водорода в 379 г ацетата свинца.

Тема № 2. Классы неорганических соединений.

В данной теме следует обратить внимание на:

- правильное написание продуктов реакции при взаимодействии кислот и

оснований, взятых в различных молярных соотношениях;

- номенклатуру оксидов, кислот, солей (средних, кислых, основных), ком-

плексных соединений;

- лабораторные и промышленные способы получения веществ;

- характерные качественные реакции на ионы.

16. Как определить, какая кислота соответствует данному кислотному окси-

ду? Составьте соответствующие пары из нижеприведенных наборов

оксидов и кислот. Назовите все соединения.

а) As₂O₃, As₂O₅, Cl₂O, Cl₂O₇, Cl₂O₅, CrO₃, Cr₂O₃, H₂Cr₂O₇, H₃AsO₃, HClO₄,

HAsO₂, HCrO₂, H₂CrO₄, H₃AsO₄, HClO, HClO₃, H₃CrO₃, HAsO₃.

б) I₂O₅, Mn₂O₇, N₂O₅, P₄O₁₀, SO₃, MnO₂, I₂O₇, HPO₃, H₂SO₄, H₄P₂O₇, HNO₃,

HIO₃, H₃PO₄, HMnO₄, H₂S₂O₇, H₂MnO₃, H₅IO₆, H₄MnO₄.

17. Из нижеприведенного набора веществ: гидроксид калия, алюминий, сер-

ная кислота, вода, оксид углерода (IV), оксид меди (II), сероводород,

получить девять солей. Назовите продукты реакций.

18. Составьте уравнения реакций, доказывающие амфотерные свойства:

а) Al(OH)₃, Sn(OH)₄, Zn(OH)₂;

б) Be(OH)₂, Pb(OH)₄, Cr(OH)₃.

Назовите продукты реакции.

19. В отдельных пробирках находятся растворы гидроксида натрия, хлорида

натрия, карбоната натрия, нитрата серебра и фосфорной кислоты. Какие

реакции возможны между веществами находящимися в пробирках? Со-

ставьте молекулярные и ионные уравнения реакций получения солей (не

менее шести). Назовите продукты реакции.

20. Составьте уравнения качественных реакций (молекулярная и ионная фор-

мы) на ионы, входящие в состав солей: сульфата меди (II), хлорида аммо-

ния, фосфата натрия, хлорида железа (III).

21. Какие типы солей образуются в нижеприведенных реакциях нейтрализа-

ции при изменении соотношения реагирующих веществ? Составьте необ-

ходимые уравнения реакций. Назовите продукты нейтрализации.

Ca(OH)₂ + H₂SO₄ = … CsOH + HNO₃ = …

а) KOH + H₃PO₄ = … б) Al(OH)₃ + HClO₄ = …

NaOH + HClO₃ = … Ba(OH)₂ + H₂O + CO₂ = …

22. Какие из нижеприведенных средних солей можно перевести в кислые?

Дайте обоснованный ответ и составьте необходимые уравнения, Назовите

продукты реакции.

CaSO₄, K₃PO₄, NaClO₃, CsNO₃, BaCO₃, Ca₃(PO₄)₂.

23. Какой оксид можно получить из каждой кислоты следующих рядов:

а) HClO₄, H₂MoO₄, H₂Cr₂O₇, H₄P₂O₇, H₃BO₃, H₂Cr₃O₁₀, H₆TeO₆, H₅IO₆,

HBO₂, H₃PO₄, H₂CrO₄;

б) HNO₂, HClO, H₃PO₃, H₂WO₄, H₃AsO₄, H₂B₄O₇, HAsO₃, HNO₃, H₂W₂O₇,

H₃BO₃, HBO₂.

Назовите все кислоты и оксиды.

24. Как получить оксиды CuO, CO₂, SO₂, P₂O₅, Fe₂O₃, MgO из сложных ве-

ществ? Используйте лабораторные и промышленные способы получения.

25. Учитывая кислотно-основные свойства оксидов, напишите реакции взаи-

модействия в следующих парах: Li₂O и N₂O₃; MgO и Cr₂O₃; Na₂O и BeO;

K₂O и ZnO; BaO и MnO₂; K₂O и Fe₂O₃; CaO и P₂O₅. Назовите продукты

реакций.

26. С какими из перечисленных веществ взаимодействует соляная кислота:

CaO, N₂O₃, AgNO₃, CuSO₄, Cr(OH)₃, Cu, SO₃, Pb(NO₃)₂, FeS, Fe₂O₃,

(CuOH)₂CO₃, Zn. Напишите уравнения реакций.

27. Напишите уравнения реакций, при помощи которых перечисленные кис-

лые и основные соли могут быть переведены в средние: (CuOH)₂SO₄,

Ca(HCO₃)₂, BiONO₃, [Al(OH)₂]₂SO₄, Ca(H₂PO₄)₂, FeOHSO₄.

Тема № 3. Периодическая системе элементов Д.И. Менделеева.

Строение атома и периодичность изменения по группам

и периодам основных свойств атомов. Химическая связь.

28. Напишите электронные формулы для атомов элементов с порядковыми

номерами 19, 32, 38, 43. Укажите значения квантовых чисел n и для

каждого внешнего электрона.

29. Какое квантовое число характеризует совокупность электронов, которую

называют электронным слоем? Сколько электронных слоев имеет атом,

если для его внешних электронов а) n = 3; б) n = 6? Напишите электрон-

ные формулы элементов с порядковыми номерами 17 и 83.

30. Дайте формулировку принципа Паули и укажите значения четырех кван-

товых чисел:

а) всех электронов атома азота; валентных электронов атома кальция;

б) всех электронов атома бора; валентных электронов атома скандия.

31. Как связано с принципом Паули определение емкости энергетических

уровней и подуровней? Какими формулами она выражается? Чему равна

емкость энергетических уровней, для которых n = 1, 2, 3, 4, 5, а также

подуровней, для которых m равно 5 и 7?

32. Какое значение имеет: а) орбитальное квантовое число для энергетиче-

ских подуровней, емкость которых равна 10 и 14; б) главное квантовое

число для энергетических уровней, емкость которых равна 32, 50, 72

электрона? Составьте электронную и электронно-графическую формулу

галогенов 4, 5, 6 периодов.

33. Что называют электронной и электронно-графической формулой атома,

иона? Какой вид они имеют для следующих атомов и ионов: Al и Al³⁺; S и

S^2-; K⁺ и Br^-? Какие из этих ионов имеют электронное строение атомов

Ne, Ar, Kr?

34. Атомы каких элементов имеют следующее строение наружного и предпо-

следнего электронных слоев? Составьте их полные электронные форму-

лы:

а) 3s²3p¹, 4d¹⁰5s⁰, 4s²4p⁵, 5s²5p⁶; б) 4d⁷5s¹, 3d³4s², 3s²3p⁶4s², 4s²4p².

35. Дайте формулировку правила Клечковского. Как оно определяет порядок

заполнения электронами атомных орбиталей (АО)? Какие АО имеют оди-

наковое значение (n+ ), равное 3, 4, 5, 6?

36. Правило Клечковского называют также правилом суммы (n+ ). Какие

сочетания главного и орбитального квантовых чисел возможны, если

n+ =5?

Привести электронные формулы элементов, у которых заполняются 3d,

4p, 5s-подуровни.

37. Термин «изоэлектронные частицы» обозначает «имеющие одинаковое

число электронов». Рассмотрите элементы в рядах периодической систе-

мы от бора до неона и от алюминия до аргона. Запишите для них элек-

тронные конфигурации основного состояния. Сколько электронов должен

получить азот, чтобы стать изоэлектронным неону? Каким атомам изо-

электронны ионы S^2-, Al³⁺. Выпишите три атома или иона, изоэлектрон-

ных О^2-. Какой заряд должен нести фосфор, чтобы быть изоэлектронным

иону Cl^-?

38. Сколько неспаренных электронов содержат атомы B, S. As, Cr в основном

и возбужденных состояниях?

39. Под каждым элементом второго периода (перечислите эти элементы) в

Периодической системе находятся их химические аналоги. Как называет-

ся такая вертикальная последовательность элементов? Что роднит эти

элементы с точки зрения строения атома?

40. Напишите электронные формулы еще не открытых элементов № 108 и

№ 113. Укажите, какое место они займут в Периодической системе.

41. Какие типы элементов, кроме s- и p-элементов, появляются, начиная с

четвертого периода, с шестого периода? В каких группах они расположе-

ны? Что роднит эти элементы с точки зрения строения атома?

42. Назовите элементы, положительные или отрицательные ионы которых

имеют следующие электронные конфигурации: Э²⁺ 1s²2s²2p⁰,

Э^3- 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶, Э⁴⁺ 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁰4s⁰, Э^3- [Ar]3d¹⁰4s²4p⁶,

Э²⁺ 1s²2s⁰. Определите их положения в Периодической системе элемен-

тов.

43. Многовариантная задача.

Ответьте на следующие вопросы (см. таблицу):

1. Напишите электронную конфигурацию по порядковому номеру эле-

мента в ПСЭ. Назовите элемент, период, номер группы, подгруппы.

2. Укажите валентные электроны для элемента с символом.

3. Назовите аналоги электронной структуры элемента. Укажите их общую

формулу.

4. Какие степени окисления имеет элемент. Укажите валентную и элек-

тронную структуру соответствующую каждой конкретной степени

окисления элемента.

5. Назовите элемент “n” периода, высший оксид которого имеет формулу

Э_хО_у, а с водородом образует или не образует соединение. Составить

электронную и электронно-графическую формулу атома этого элемен-

та. Какими кислотно-основными свойствами обладает высший оксид

этого элемента.

6. Сравните кислотно-основные и окислительно-восстановительные свой-

ства соединений элементов одной группы в указанных степенях окис-

ления (подтвердить уравнениями реакций).

После таблицы даны необходимые разъяснения на вопросы 1-6 на

примере варианта № 16.

Таблица

Решение (16).

1. Элемент с порядковым номером 75 имеет электронную конфигурацию

1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p⁶4d¹⁰4f¹⁴5s²5p⁶5d⁵6s². Он расположен в VI периоде в

побочной подгруппеVII группы. Это рений Re.

2.Для элемента с символом Rh валентные электроны … 4d⁷5s², а их распре-

деление на орбиталях:

3. 3d³4s² –это валентные электроны элемента ванадия (V). Он расположен в

V Б группе. Аналогами ванадия являются элементы Nb 4d³5s² и Ta 5d³6s².

Общая формула электронных аналогов V Б группы: (n – 1)d³ns².

4. Валентная формула теллура (Te) …5s²5p⁴. До устойчивого октета на внеш-

нем уровне атому недостает двух электронов. Принимая их, атом теллура

проявляет свойства окислителя Te + 2e ® Te^-2

5s²5p⁴ 5s²5p⁶

Переход электронов на свободный d-подуровень позволяет атому теллура

отдавать четыре или шесть электронов, проявляя свойства восстановителя.

5. В IV группе VI периода находятся элементы Hf и Pb, высший оксид кото-

рых имеет формулу ЭО₂: HfO₂ и PbO₂. С водородом газообразное соеди-

нение ЭН₄ не образует Hf. Значит ответ Hf. Его электронная формула

1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p⁶4d¹⁰4f¹⁴5s²5p⁶5d²6s², а электронно-графическая

Высший оксид HfO₂ – амфотерный, с преобладанием основных свойств.

Есть соли HfOSO₄, MgHfO₃, Mg₂HfO₄.

6. Сравнение кислотно-основных и окислительно-восстановительных свойств

соединений Ca⁺² и Zn⁺².

44. Приведите основные положения метода валентных связей и теории гиб-

ридизации. Ответьте на следующие вопросы, сопроводив ответ соответ-

ствующими геометрическими построениями.

1. Молекулы СГ₄ имеют форму тетраэдра, СОГ₂ и СSГ₂ – треугольника, а СО₂, СОS и CS₂ – линейные молекулы. Каково гибридное состояние валентных орбиталей атома углерода в этих молекулах? Объяснить, рассмотрев по одному примеру из каждой группы соединений.

2. Атом кислорода в молекуле ОF₂ и атом кремния в молекуле SiCl₄ имеют одинаковый тип гибридизации. Форма же молекул- различна. В чем причина такого различия? Изобразите пространственные структуры молекул.

3. На основании чего можно сделать выбор между плоскостной и пирамидальной структурами для молекул BF₃ и NF₃?

4. Установите вид гибридизации орбиталей атома углерода и структуру следующих соединений: CO₂ и CF₄. Полярны ли данные молекулы?

5. Молекула BeF₂ неполярна, а SO₂Cl₂ – полярна. Установите тип гибридизации орбиталей центральных атомов в этих молекулах и объясните различие в их полярности.

6. В молекулах Н₂О и NH₃ угол между связями близок к тетраэдрическому (109⁰). Какой вид гибридизации атомных орбиталей у атомов кислорода и азота? Представьте графически структуру молекулы Н₂О и NH₃.

7. Установите вид гибридизации орбиталей атома углерода и структуру следующих соединений: CH₄ и CS₂. Определите наличие дипольного момента у данных молекул.

8. Молекула COF₂ имеет плоскую структуру, а NF₃ – объемную (пирамидальную). Как теория гибридизации объясняет причину различия в строении молекул?

9. Равны ли углы между связями в молекулах SO₃ и COCl₂? Какой вид гибридизации атомных орбиталей у атомов серы и углерода?

10. Молекула SnCl₂ имеет плоскую структуру, а POCl₃ – объемную (тетраэдр). Какой вывод можно сделать о характере расположения гибридных орбиталей в пространстве?

11. Молекула HCN – линейна, а POF₃ – тетраэдрическая. Докажите, какой тип гибридизации орбиталей реализуется у атомов углерода и фосфора.

12. Установите вид гибридизации атомных орбиталей бора и германия и структуру следующих молекул BI₃ и GeF₄. Полярны ли данные молекулы?

13. Молекула BeBr₂ имеет плоскую структуру, а AsCl₃- объемную. Как теория гибридизации объясняет причину различия в строении молекул?

14. Молекулы SF₂ и SeO₂ имеют плоские структуры при разных типах гибридизации атомных орбиталей серы и селена. Какой вывод можно сделать о характере расположения гибридных орбиталей в пространстве?

15. Молекула ТeO₂ имеет плоскую структуру, а SOCl₂ – объемную. Какой вид гибридизации атомных орбиталей у атомов теллура и серы? Представьте графически структуру молекул TeO₂ и SOCl₂.

16. Какой вид гибридизации имеют атомные орбитали в молекулах C₂H₄ и C₂H₂? Укажите величины углов (ÐHCH и ÐHCC) между связями. Изобразите пространственные структуры молекул.

Тема № 4.Учение о направлении химических реакций.

45. Каким образом определяется возможность и направление протекания хи-

мических реакций? Пользуясь таблицей № 1 методических указаний, вы-

числите изменения энергии Гиббса и приведите ответ на один из сле-

дующих вопросов.

1. Какое вещество лучше поглощает пары воды – СаО или Р₄О₁₀ (димер Р₂О₅)?

Ответ обоснуйте термодинамическими данными, предполагая сущест-

вование следующих равновесий:

а) СaO_(к) + Н₂О_(г) ® Са(ОН)_2(к)

б) Р₄О_{10 (к)} + 6Н₂О_(г) ® 4Н₃РО_4(к).

2. Глицерин – один из продуктов метаболизма, который превращается

окончательно в организме в CO_2(г) и Н₂О_(ж). Экзо- или эндотермическим

является процесс окисления глицерина? Вычислите DG этой реакции.

2C₃H₈O_3(ж) + 7O_{2 (г)} ® 6СO_2(г) + 8Н₂О_(ж)

3. Большинство солей аммония при нагревании разлагается без изменения степени окисления азота. Исключение составляет нитрат аммония. С помощью термодинамических расчетов покажите, какой процесс более вероятен? Какая реакция имеет наибольшее практическое значение и где она используется?

а) NH₄NO_3(к) ® NH_3(г) + HNO_3(г)

б) NH₄NO_3(к) ® N₂O _(г) + 2H₂O_(г)

в) NH₄NO_3(к) ® N_2(г) + ½O_2(г) + 2H₂О_(г)

4. Проверить, нет ли угрозы, что оксид азота (I), входящий в состав наркотической смеси (N₂O, O₂, эфир), будет окисляться кислородом до весьма токсичных оксидов NO, N₂O₃, NO₂ и N₂O₅, которые в водной среде могут образовывать также и кислоты (кроме NO). Рассчитать D G предложенных реакций и сделать соответствующие выводы.

а) 2N₂O_(г) + O_2(г) ® 4NO_(г)

б) N₂O_(г) + O_2(г) ® N₂O_3(г)

в) N₂O_(г) + O_2(г) + Н₂О_(ж) ® 2НNO_2(р)

5. В процессе усвоения углеводов в организме человека происходит гидролитическое расщепление полисахаридов до моносахаридов, которые далее окисляются до СО_2(г) и Н₂О_(ж). Рассчитайте изменения энтальпии системы, энтропии и энергии Гиббса (при 37^оС) реакции окисления кислородом сахарозы.

6. Рассчитать, по какому уравнению реакции при 37^оС организм избавляется от вредного влияния пероксида водорода – промежуточного продукта биохимического окисления некоторых субстратов.

а) H₂O_2(ж) ® Н_2(г) + О_2(г)

б) H₂O_2(ж) ® H₂O_(ж) + ½ О_2(г)

7. В организме человека реакция окисления этилового спирта протекает в

две стадии:

C₂H₅OH_(ж) + ½ О_2(г) ® СН₃СНО _(ж) + Н₂О_(ж)

CH₃СHО_(ж) + ½ О_2(ж) ® СН₃СООН _(ж)

Экзо- или эндотермической является суммарная реакция

C₂H₅OH_(ж) + О_2(г) ® СН₃СООН _(ж) + Н₂О_(ж) ?

Вычислить DG реакции окисления этилового спирта до уксусной кислоты при 37^оС и проанализировать полученные значения.

8. Рассчитайте стандартную энергию Гиббса образования газообразных галогенводородов (из простых веществ) при 298 К. Как изменяются химическая активность галогенов в свободном виде, термическая устойчивость и восстановительная способность галогеноводородов при увеличении порядкового номера галогенов?

9. Вычислить возможность протекания в организме (при 37^оС) реакций превращения глюкозы. Какая из этих реакций поставляет организму больше энергии?

а) С₆H₁₂O_6(к) ® 2С₂Н₅OH_(ж) + 2CO_2(г)

б) С₆H₁₂O_6(к) + 6О_2(г) ® 6СО_2(г) + 6Н₂О_(ж)

10. Вычислить D G⁰ образования солей из ионов и определить, какие галогенид-ионы можно, а какие нельзя использовать для обнаружения Ag⁺-ионов:

а) Ag + F ® AgF_(к) б) Ag + Сl ® AgCl_(к)

в) Ag + Br ® AgBr_(к) г) Ag + I ® AgI_(к)

11. Расположите карбонаты Be, Mg, Ca в порядке уменьшения их термической устойчивости на основании расчета D G⁰ реакций:

а) BeCO_3(к) ® ВeO_(к) + СO_2(г)

б) MgCO_3(к) ® MgO_(к) + СO_2(г)

в) CaCO_3(к) ® CaO_(к) + СO_2(г)

12.Определите протекают ли самопроизвольно в стандартных условиях

при 298 К следующие реакции:

а) 3Сl_2(г) + О_3(г) ® 3Сl₂O_(г)

б) 3Сl_2(г) + 4О_3(г) ® 6СlО_2(г)

в) Сl_2(г) + О_3(г) ® Сl₂O_(г) + О_2(г)

Возможно ли протекание этих реакций при повышенной температуре?

Обязательно ли для ответа на этот вопрос производить количествен-

ные расчеты? Ответ мотивируйте.

13.В организме человека продуктами окисления этилового спирта и глю-

козы являются углекислый газ и вода.

а) С₂Н₅OH_(ж) + 3О_2(г) ® 2СО_2(г) + 3Н₂О_(ж)

б) С₆Н₁₂O_6(к) + 6О_2(г) ® 6СО_2(г) + 6Н₂О_(ж)

Докажите возможность протекания этих реакций. Рассчитайте в каком

случае организм получит больше энергии: если выпить 25 г С₂Н₅ОН_(ж)

или съесть 50 г конфет (расчет на С₆Н₁₂O_6(к)).

14.Какая из приведенных ниже реакций будет идти при 298 К? Если реак-

ция при стандартных условиях не возможна, установить температуру,

при которой равновероятны оба направления реакции:

а) Fe₂O_3(к) + 3H_2(г) « 2Fe_(к) + 3Н₂О_(г)

б) СО_2(г) + С_(к) « 2СО_(г)

15. В ракетных двигателях в качестве топлива используется жидкий гид-

разин N₂H₄ или газообразный боран B₅H₉. Реакции протекают по урав-

нениям:

а) N₂H_4(ж) + О_2(г) ® N_2(г) + 2Н₂О_(г)

б) B₅H_9(г) + 6О_2(г) ®2,5В₂О_3(к) + 4,5Н₂О_(г)

Доказать возможность протекания этих реакций в стандартных усло-

виях. Какое топливо по его энергоемкости на 1 г лучше использовать в

ракетных двигателях?

Тема № 5. Кинетика химических реакций.

Химическое равновесие.

46. При некоторой температуре константа равновесия реакции

2NO_(г) + O_{2 (г)} « 2NO_{2 (г)} равна 2,5 л/моль и в равновесной газовой смеси

[NO₂] = 0,05 моль/л и [NO] = 0,04 моль/л. Вычислите начальные концен-

трации кислорода и NO, предполагая, что исходная смесь состояла только

из этих веществ.

47. Константа равновесия реакции

CH₃COOH + C₂H₅OH « CH₃COOC₂H₅ + H₂O

равна 1. Равновесные концентрации: [CH₃COOH] = 2 моль/л, [C₂H₅OH] =

= 8 моль/л. Вычислить равновесную концентрацию CH₃COOC₂H₅.

48. Химическая реакция при 10^оС заканчивается за 16 минут. При какой тем-

пературе она закончится за 1 минуту ( =2)?

49. В сосуде емкостью 8,5 л установилось равновесие

CO_(г) + Cl_{2 (г)} « СОСl_2(г).

Состав равновесной смеси: 11 г СО, 38 г Cl₂ и 42 г COCl₂. Вычислите кон-

станту равновесия реакции и исходные концентрации оксида углерода (II)

и хлора.

50. Реакцию CO_(г) + Cl_{2 (г)} « CОCl_{2 (г)} проводят в двух реакторах емкостью

20 л (первый) и 30 л (второй). Первый реактор содержит 2 моль СО и 4

моль Cl₂, а второй 6 моль СО и 3 моль Cl₂. Где реакция протекает быст-

рее и во сколько раз?

51. Разложение N₂O при 900^оС протекает по уравнению

2 N₂O_(г) ® 2 N_{2 (г)} + O_{2 (г)}

Константа скорости реакции при этой температуре равна 5^.10^-4

моль/л^.мин.

Начальная концентрация N₂O равна 3,2 моль/л. Определите начальную

скорость реакции и скорость в момент, когда разложится 25% N₂O.

52. При повышении температуры на 10^оС скорость некоторой химической

реакции возрастает в 2 раза. При 20^оС она равна 0,04 моль/л^.час. Какова

будет скорость при:

а) 40^оС; б) 10^оС; в) 0^оС?

53. Вычислите константу равновесия реакции С_(т) + СО_{2 (г)} « 2 СО_(г)

при начальной концентрации оксида углерода (IV) 3,25 моль/л и равно-

весной концентрации оксида углерода (II) 2 моль/л (исходная концентра-

ция оксида углерода (II) равна нулю).

54. В сосуд объемом 100 л введено 10 г водорода и 84 г азота. К моменту

достижения равновесия в системе образовалось 34 г аммиака. Определите

константу равновесия реакции – К_р.

3H_{2 (г)} + N_{2 (г)} « 2 NH_{3 (г)}

55. В каком направлении сместится равновесие реакции

FeCl₃ + 3KCNS « Fe(CNS)₃ + 3KCl,

если концентрацию хлорида железа увеличить с 0,1 до 0,3 моль/л, а кон-

центрацию хлорида калия с 0,4 до 1,2 моль/л.

56. Как изменится скорость реакции СО_(г) + Сl_{2 (г)} ® COCl_{2 (г)}, если объем

системы

а) уменьшить вдвое; б) увеличить втрое?

57. Как изменится скорость химической реакции 2А + 2В ® С, если концен-

трацию одного из реагирующих веществ увеличить в три раза, а темпера-

туру смеси понизить на 30^оС? Температурный коэффициент равен 2.

58. При 650^о С константа равновесия реакции СО_2(г) + Н_2(г) « СО_(г) + Н₂О_(г)

равна единице. В начальный момент времени концентрации СО₂ и Н₂ бы

ли соответственно равны 0,2 и 0,8 моль/л. Найдите равновесные концен-

трации всех участников реакции.

59. В сосуд емкостью 0,2 л поместили 0,3 и 0,8 г водорода и йода. После

установления равновесия в сосуде обнаружено 0,7 г НI. Вычислите кон-

станту равновесия реакции.

60. Константа скорости реакции А + 2В « 3С равна 0,6 л² моль² сек.

Начальные концентрации: С_А = 2,0 и С_В = 2,5 моль/л. В результате реак-

ции концентрация вещества В оказалась равной 0,5 моль/л. Вычислите

какова концентрация вещества А а также начальную и конечную скорость

прямой реакции.

Тема № 6. Растворы.

Способы выражения концентрации растворов.

Для определения ряда фармпрепаратов используют титрованные рас-

творы кислот, щелочей, солей различных концентраций. Объясните, что

такое:

- массовая доля;

- молярная концентрация;

- фактор эквивалентности;

- молярная концентрация эквивалента;

- закон эквивалентов;

- титр раствора.

61. На основании этих понятий решите задачи.

1. Какой объем концентрированной серной кислоты (w = 98%, r = 1,84

г/мл) необходимо взять для приготовления 200 мл раствора, титр кото-

рого 0,0245 г/мл?

2. Какой объем соляной кислоты (w = 14%, r = 1,070 г/мл) необходим для

приготовления 200 мл раствора НСl, С(HCl) = 0,1 моль/л? Определить

титр полученного раствора.

3. 18 мл 48%-ного раствора серной кислоты (r = 1,38 г/мл) смешали с 2 мл её 20%-ного раствора (r = 1,14 г/мл). Определить массовую долю (w, %), молярную концентрацию, молярную концентрацию эквивалента в реакции с NaOH (образуется Na₂SO₄) и титр полученного раствора, если его плотность равна 1,36 г/мл.

4. Какой объем раствора азотной кислоты (w = 40%, r = 1,25 г/мл) потребуется для приготовления 400 мл раствора с молярной концентрацией эквивалента 0,5 моль/л? Определить титр полученного раствора.

5. 15 мл концентрированной серной кислоты (w = 98%, r = 1,84 г/мл) прилили к 500 мл воды. Определите молярную концентрацию эквивалента и титр полученного раствора, если его плотность равна 1,03 г/мл.

6. Как приготовить 500 мл 3%-ного раствора пероксида водорода

(r = 1 г/мл) из 30%-ного (r = 1,2 г/мл)? Чему равна молярная концен-

трация исходного и полученного растворов?

7. Какой объем раствора фосфорной кислоты(w = 40%, r = 1,25 г/мл) потребуется для приготовления 3 л раствора с молярной концентрацией эквивалента 0,15 моль/л? Определить титр полученного раствора.

8. Какой объем раствора с молярной концентрацией эквивалента 1 моль/л можно приготовить из:

а) 1 кг раствора HNO₃, w (HNO₃) = 63%;

б) 20 мл раствора HCl, w (НСl) = 20%, r = 1,1 г/мл;

в) 120 мл раствора H₃PO₄, w (H₃PO₄)= 30%, r = 1,19 г/мл?

9. Какой объем раствора NaOH с молярной концентрацией эквивалента 8 моль/л можно приготовить из:

а) 1 кг раствора NaOH, w (NaOH)= 42%;

б) 1 л раствора NaOH, w (NaOH)= 42%, r = 1,45 г/мл?

10. Сколько литров раствора H₂SO₄ с молярной концентрацией эквивален-

та 0,1 моль/л можно приготовить из 70 мл раствора H₂SO₄ (w = 50%,

r = 1,40 г/мл)? Определить титр полученного раствора.

11.При некоторых заболеваниях в кровь вводят 0,9% раствор хлорида на-

трия ( физиологический раствор). Вычислить:

а) молярную концентрацию, молярную концентрацию эквивалента и

титр этого раствора;

б) массу соли, введенную в организм при вливании 400 мл физиологи-

ческого раствора (плотность раствора 1 г/мл).

12. Как приготовить 100 мл 3%-ного раствора хлорида кальция (r = 1 г/мл)

из кристаллогидрата CaCl₂^.6H₂O? Вычислить молярную концентра-

цию, молярную концентрацию эквивалента и титр этого раствора.

13. В биохимическом анализе для определения сахара в крови необходим

0,45%-ный раствор сульфата цинка, который готовят разбавлением во-

дой исходного 45%-ного раствора. Какая масса воды и кристаллогид-

рата ZnSO₄^.7H₂O требуется для приготовления 2 кг исходного раство-

ра? Какую массу исходного раствора нужно взять для приготовления

100 г 0,45%-ного нового раствора? Вычислить молярную концентра

цию и молярную концентрацию эквивалента 0,45%-ного раствора

сульфата цинка (плотность раствора 1 г/мл), титр раствора.

14. Рассчитайте объемы 2,5%-ного раствора KMnO₄ и воды, которые нуж-

но взять для приготовления 40 мл 0,05%-ного раствора. Плотность

0,05%-ного раствора равна 1,003 г/мл, а 2,5%-ного – 1,017 г/мл. Вы-

числить молярную концентрацию и молярную концентрацию эквива-

лента нового раствора (считать, что раствор KMnO₄ используется в

качестве титранта в окислительно- восстановительной реакции в

кислой среде).

15. 66,8 г серной кислоты растворено в 133,2 г воды. Плотность получен-

ного раствора равна 1,25 г/мл. Определить:

а) массовую долю;

б) молярную концентрацию;

в) молярную концентрацию эквивалента.

Какой объем этого раствора требуется для приготовления 50 мл рас-

твора с молярной концентрацией эквивалента 2 моль/л?

62. Международная система единиц – СИ (System internation) представляет

собой единую универсальную систему единиц, внедренную во все отрас-

ли науки, техники, народного хозяйства. Результаты лабораторных ис-

следований также выражают в СИ. Единицей количества вещества уста-

новлен моль. В таблице приведены некоторые биохимические показатели

крови, выраженные в старых единицах. Перевести концентрации этих

ионов или молекул в моль/л. Во всех случаях плотность сыворотки крови

принять равной 1,025 г/мл. Кратные приставки: м (милли) – 10^-3, мк

(микро) – 10^-6 и н (нано) – -10^-9.

Осмос. Осмотическое давление.

При решении задач данного раздела обратите внимание на следующие

указания.

- Использовать в расчетах размерность осмотического давления Па или

кПа.

- Осмотическое давление крови человека при температуре 310 К (37^оС)

считать равным 740-780 кПа.

- При расчете осмотического давления растворов электролитов учиты-

вать изотонический коэффициент, зависящий от степени диссоциации и

числа ионов, на которое распадается электролит.

- После решения задачи сделать вывод: гипотоническим, гипертониче-

ским или изотоническим является раствор по отношению к плазме кро-

ви (там, где это возможно).

63. Рассчитать осмотическое давление раствора при 25^оС, содержащего 225 г

сахарозы в 5 л раствора. Каким будет этот раствор (гипо-, гипер-, изотони-

ческим) по отношению к плазме крови?

64. Почему не обнаруживаются эритроциты при помещении капли крови в

4% раствор хлорида натрия, имеющего плотность 1,027 г/мл, и степень

диссоциации равную 0,86 при температуре 37^оС?

65. Какова степень электролитической диссоциации (a) раствора хлорида

кальция, используемого для приготовления глазных капель, если его мо-

лярная концентрация равна 0,12 моль/л? При 25^оС этот раствор имеет

осмотическое давление 760 кПа.

66. Осмотическое давление крови в норме равно 740-780 кПа. Вычислите

молярную концентрацию крови при 37^оС, приняв изотонический коэф-

фициент крови равным 1,92.

67. Глазные капли можно приготовить растворением 0,3 г иодида калия в 10

мл воды. Определить осмотическое давление такого раствора при 25^оС.

Степень диссоциации иодида калия равна 0,86.

68. Что произойдет с эритроцитами при 37^оС в 2%-ном растворе глюкозы

(r = 1,006 г/мл)?

69. Осмотическое давление раствора иодида натрия , используемого для

приготовления глазных капель, при 25^оС равно 913 кПа. Определить

молярную концентрацию раствора, приняв a = 0,83. Чему равна масса

иодида натрия, необходимого для приготовления 10 мл раствора?

70. Раствор «Дисоль» (хлорид натрия и ацетат натрия) применяется в меди-

цинской практике в качестве плазмозамещающего раствора. Какова сте-

пень электролитической диссоциации в водном растворе, в котором С

(NaCl + CH₃COONa) равна 0,127 моль/л, если при 37^оС этот раствор соз-

дает осмотическое давление 607,96 кПа?

71. Гемолиз эритроцитов крови человека начинается в 0,4%-ном растворе

хлорида натрия, а в 0,34%-ном растворе разрушаются все эритроциты.

Степень диссоциации хлорида натрия (a) равна 0,86. Каково осмотиче-

ское давление этих растворов при 37^оС?

72. Каким (гипо-, гипер- или изотоническим) является 20%-ный раствор глю-

козы (r = 1,08 г/мл) при 37^оС, применяемый для внутривенного введения

при отеке легких?

73. Какова степень электролитической диссоциации (a) дихлоруксусной

кислоты в водном растворе, в котором С (СНCl₂COOH) = 0,01 моль/л, ес-

ли при 25^оС этот раствор создает осмотическое давление 43,6 кПа?

74. Осмотическое давление инфузионного раствора гидрокарбоната натрия

740-780 кПа. Вычислить молярную концентрацию растворов при 37^оС,

считая степень диссоциации соли равной 0,75.

75. Рассчитать осмотическое давление раствора хлорида калия при 37^оС, в

котором молярная концентрация KCl равна 0,01 моль/л и степень диссо-

циации (a) 0,96. Каким будет этот раствор по отношению к плазме крови?

76. Осмотическое давление крови в норме равно 740-780 кПа. Какова моляр-

ная концентрация глюкозы в растворах изотоничных крови при 37^оС?

77. Раствор «Трисоль», состоящий их хлорида натрия, хлорида калия и гид-

рокарбоната натрия, применяется в медицинской практике в качестве

плазмозаменяющего раствора. Какова степень электролитической диссо-

циации (a) такого раствора, в котором С (NaCl + KCl + NaHCO₃) равна

0,16 моль/л? При 37^оС этот раствор создает осмотическое давление 766,6

кПа.

Условия необратимого протекания реакций. Ионные уравнения.

78. Составить в молекулярной и ионной форме уравнения следующих реак-

ций и указать в каждом случае то соединение, образование которого вы-

зывает смещение равновесия вправо.

1. CaCO₃ HCl = … BiCl₃ + H₂S = … Al(OH)₃ + NaOH = …

2. MnS + HCl = … Ca(HCO₃)₂ + NaOH = … HgI₂ + KI = …

3. Fe(OH)₃ + H₂SO₄ = … Na₂SiO₃ + HCl = … Cd(OH)₂ + NH₃ = …

4. FeS + HCl = … Ba(NO₃)₂ + H₂SO₄ = … Zn(OH)₂ + NaOH = ..

5. Cu(OH)₂ + HCl = … NaH₂PO₄ + NaOH = … AgCl + Na₂S₂O₃ = …

6. SrCO₃ + HCl = … Ca(OH)₂ + CO₂ = … Cr(OH)₃ + NaOH =...

7. BaCO₃ + HCl = … Hg(NO₃)₂ + KI = … Sb(OH)₃ + KOH = …

8. Zn(OH)₂ + HNO₃ = … Na₃PO₄ + AgNO₃ = … AgCl + NH₃ = …

9. Pb(NO₃)₂ + KI = … Ca(HCO₃)₂ + HCl = … Sn(OH)₂ + KOH = …

10.Cr(OH)₃ + HCl = … ZnCl₂ + Na₂S = … Be(OH)₂ + NaOH =

11.AlCl₃ + H₃PO₄ = … (CaOH)₂SO₄ + H₂SO₄ = … Pb(OH)₂ + NaOH =

12. NaOH + HNO₃ = … CaCl₂ + Na₃PO₄ = … Co(OH)₃ + NH₃ = …

13 NaOH + CH₃COOH = … Pb(NO₃)₂ + Na₂S = … Cu(OH)₂ + NH₃ = …

14.NH₄OH + HNO₃ = … Ni(OH)₂ + HCl = … BiI₃ + KI = …

15.NH₄OH + CH₃COOH = … CuSO₄ + Na₂S = … Sn(OH)₄ + NaOH =