Пример решения задания 3.2

Сравнить физические свойства следующих веществ:

а) CS₂; б) Na₂SO₄; в) Cu; г) SiC.

а). Атомы углерода и серы являются неметаллами, между ними образуется ковалентная полярная связь. Структурными частицами сероуглерода (CS₂) являются неполярные молекулы: S=C=S. Образующийся при определенных условиях кристалл сероуглерода относится к молекулярному типу. Между неполярными молекулами CS₂ … CS₂ возникают только дисперсионные взаимодействия, характеризующиеся незначительной энергией. Поэтому, следует ожидать, что сероуглерод имеет относительно невысокие температуры кипения (46^оС) и плавления (-109^оС). При стандартных условиях это летучая жидкость, сероуглерод неэлектропроводен, не растворяется в воде, но хорошо растворяется и растворяет малополярные (жиры) и неполярные вещества (фосфор, серу, йод).

б). Сера и кислород являются неметаллами, между ними возникает ковалентная полярная связь. Они образуют молекулярный анион SO₄^2-. Натрий является металлом и с неметаллами образует ионную связь. Сульфат натрия, таким образом, состоит из ионов Na⁺ и SO₄^2-, и образует ионный кристалл. Между структурными частицами сульфата натрия – ионами Na⁺ и SO₄^2- - возникает прочная ионная химическая связь. Поэтому сульфат натрия должен характеризоваться высокими температурами плавления (884^оС) и кипения (1430^оС). При стандартных условиях это твердое, хрупкое, солеобразное кристаллическое вещество. Сульфат натрия не проводит электрический ток в твердом состоянии, в жидком – в расплаве или в растворе – является электролитом. Сульфат натрия, как ионное соединение, хорошо растворим в воде, но не растворим в органических растворителях.

в). Медь является металлом и между атомами меди возникает металлическая химическая связь, образуется металлический кристалл. Особые свойства металлической связи определяют особые свойства металлов. Медь, как и все металлы, обладает характерным блеском, высокой тепло- и электропроводностью, пластичностью, ковкостью. Она нерастворима ни в каких растворителях за счет физического процесса. При стандартных условиях медь – твердое вещество с довольно высокой температурой плавления (1083^оС) и кипения.

г). Монокарбид кремния – SiC – состоит из атомов неметалла, между которыми возникает прочная малополярная химическая связь. И кремний и углерод характеризуются высокой валентностью, каждый из атомов может образовать по четыре связи. Поэтому в монокарбиде кремния реализуется ковалентная каркасная структура, построенная из структурных частиц - атомов неметаллов Si и C, связанных прочной ковалентной химической связью. Для монокарбида кремния следует ожидать очень высокой температуры плавления (≥2600^оС) и кипения. Монокарбид кремния характеризуется высокой твердостью, является диэлектриком, нерастворимым ни в каких растворителях.

СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1.Ахметов Н.С. Общая и неорганическая химия.- М.: Высшая школа, 2002.-743 с.

2.Глинка Н.Л., Ермаков А.И. Общая химия.-М.: Интеграл-пресс, 2004 - 728 с.

3.Карапетъянц М.Х., Дракин С.И. Общая и неорганическая химия.- М.: Химия, 2000 – 532 с.

4. Лидин Р.А., Андреева Л.Л., Молочко В.А. Справочник по неорганической химии – М.: Химия, 1987 – 320 с.

Задание №2

По теме: «ТЕРМОХИМИЯ.

НАПРАВЛЕНИЕ ХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ»

ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ

ВЫЧИСЛЕНИЕ СТАНДАРТНЫХ ТЕПЛОТ ОБРАЗОВАНИЯ ВЕЩЕСТВ И ТЕПЛОВЫХ ЭФФЕКТОВ ХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ

Расчет стандартной теплоты образования веществ

Пример. Вычислите стандартную теплоту образования этана, если известна теплота его сгорания: ΔН^о_сгор.= –1560 кДж/моль.

Решение. Напишем уравнение реакции таким образом, чтобы перед формулой этана стехиометрический коэффициент был равен 1:

С₂Н₆ + 3,5О₂ = 2СО₂ + 3Н₂О

ΔН^о_обр. 0 2·(–393)· 3·(–286)

ΔН^о_сгор.= ΔН^о_р. = (–286)·3+ (–393)·2 – ΔН^о_обр. = –1560 кДж/моль,

ΔН^о_обр. = 1560 – 286·3 – 393·2 = –84 кДж/моль.

Пример. Определите стандартную теплоту образования этилового спирта, если теплоты сгорания углерода, водорода и этилового спирта соответственно равны:

–393,51; –285,84; –1366,91 кДж/моль.

Решение. Стандартная теплота образования вещества равна теплоте реакции образования одного моля этого вещества из простых веществ при стандартных условиях.

Образование этилового спирта из простых веществ можно представить так: 2С + 3Н₂ + ¹/₂О₂ = С₂Н₅ОН. Углерод сгорает до СО₂, водород – до Н₂О, а этиловый спирт–до СО₂ и Н₂О. Следовательно, для определения стандартной теплоты образования C₂H₅ОH составим следующий цикл Гесса:

1. 2С + 2О₂ = 2СО₂ –393,51·2

2. 3Н₂+ ³/₂О₂ = 3Н₂О –285,84·3

3. 2СО₂+ ЗН₂О = С₂Н₅ОН + 3О₂ +1366,91

(1) + (2) + (3)

2С + 3Н₂ + ¹/₂О₂ = С₂Н₅ОН –277,6 кДж/моль

–393,51·2 –285,84·3 + 1366,91 = –277,6

Стандартная теплота образования этилового спирта равна:

ΔН^о₂₉₈ = –277,6 кДж/моль.

Расчет теплового эффекта реакции по стандартным теплотам образования реагирующих веществ

Пример. Определите количество теплоты, выделяющееся при гашении

100 кг извести водой, если стандартные теплоты образования реагирующих веществ равны (кДж/моль): ΔН^о (СаО_(к))= –635,1; ΔН^о (Са(ОН)_2(к))= –986,2;

ΔН^о (Н₂О_(ж)) = –285,84.

Решение. Реакция гашения извести: СaO + H₂О = Са(ОН)₂. Тепловой эффект реакции равен

∆Hº_p = Σ∆Hº_{обр.(прод.)} – Σ∆Hº_{обр.(исх..)}

ΔН^о_р. = ΔН^о (Са(ОН)_2(к)) –[ΔН^о (СаО_(к))+ ΔН^о (Н₂О_(ж))]

= –986,2+635,1 +285,84 = –65,3 кДж/моль.

Тепловой эффект реакции рассчитан на 1 моль СаО, т.е. на 56 г СаО. При гашении 100 кг СаО выделяется тепловая энергия:

56 г СаО — (–65,3) кДж

100 000 г СаО — х кДж

х = (100 000·(–65,3)) /56 = –1,16·10⁵ кДж.