карточки с объяснением, примерами, и заданиями
методическая разработка по химии на тему

Карточка №1

Один моль – это порция вещества, в которой 602000000000000000000000 частиц

При этом важно помнить, что массу одного моля можно посчитать с помощью таблицы Менделеева. В таблице возле каждого элемента указана масса (внизу ячейки). Чтобы определить молярную массу нужно сложить массы всех атомов в молекуле:

Например, М(H2O) = 2*1+16 = 18 г/моль. Итак, масса одного моля воды или молярная масса М(Н2О) равна 18 г/моль.

Задачи для самостоятельного решения:

Определите массу одного моля хлорида натрия (соли) NaCl

Определите массу одного моля карбоната натрия (соды) Na2CO3

Определите молярную массу карбоната кальция (мела) CaCO3

Определите массу 602000000000000000000000 частиц серной кислоты Н2SO4

(после решения обратитесь к учителю)

Ответить на вопрос: «сколько вещества дано?» можно тремя способами:

Указать объем  V (измеряется в литрах)

Указать массу m  (измеряется в граммах)

Указать количество частиц. Поскольку число частиц очень велико, то указывают количество моль, то есть количество порций по 602000000000000000000000 частиц). Этот величина называется «количество вещества» n (измеряется в молях)

При этом важно помнить, что массу одного моля можно посчитать с помощью таблицы Менделеева.

Объем одного моля любого газа равен 22,4 литра.  Объем одного моля называется молярный объем и обозначается Vm.

Все эти характеристики между собой связаны. Зная одну из них можно найти другую по формулам:

Задача 1: Определите массу и объем 3 молей азота N2. Используем формулу (1). Решение:

Молярная масса азота М(N2) =14·2 = 28 г/моль

По формуле (1) m=28·3 = 84 грамм

По формуле (3):

Помним, что Vm всегда равен 22,4 литра

Тогда V=22,4·3 = 67,2 литра

Задачи для самостоятельного решения (не забудьте указать единицы измерения):

Определите массу 3 молей карбоната натрия (Na2CO3).

Определите количество вещества карбоната натрия в 3 граммах

Определите количество вещества углекислого газа (CO2) в 3 граммах

Определите массу 3 молей углекислого газа

Определите объем 3 молей углекислого газа

Определите количество вещества углекислого газа в 3 литрах.

Определите объем 3 г углекислого газа

Определите масс 3 литров углекислого газа

(после решения обратитесь к учителю)

Карточка 2

Вещества реагируют между собой в строго определенном соотношении: количества вещества реагентов соотносятся также, как коэффициенты в химической реакции.

Например, в реакции:

2НСl + Ca(OH)2 = CaCl2 + 2H2O

Если известно, что прореагировало 2 моля HCl,

то можно сказать:

количество прореагировавшего Са(ОН)2 1 моль

образовалось 2 моль Н2О

образовалось 1 моль СaCl2

Если прореагировало 10 моль HCl,

то можно сказать:

количество прореагировавшего Са(ОН)2 5 моль

образовалось 10 моль Н2О

образовалось 5 моль СaCl2

Если прореагировало 1,5 моль НСl,

то можно сказать:

количество прореагировавшего Са(ОН)2 0,75 моль

образовалось 1,5 моль Н2О

образовалось 0,75 моль СaCl2

И так для любой реакции.

Задания для самостоятельного решения:

Дана реакция:

Na2O + H2O = 2NaOH

Определите количество вещества всех участников реакции если

Прореагировало 3 моль оксида натрия Na2O

Прореагировало 0,5 моль оксида натрия Na2O

Прореагировало 3 моль воды H2O

Прореагировало 0,5 моль воды H2O

Образовалось 4 моль гидроксида натрия NaOH

Образовалось 3 моль гидроксида натрия NaOH

Образовалось 0,5 моль гидроксида натрия NaOH

Дана реакция: Н2 + 3N2 = 2NH3

Определите количество вещества всех участников реакции если

Прореагировало 3 моль водорода H2

Прореагировало 0,5 моль водорода H2

Прореагировало 3 моль азота N2

Прореагировало 0,5 моль азота N2

Образовалось 4 моль аммиака NH3

Образовалось 3 моль аммиака NH3

Образовалось 0,5 моль аммиака NH3

Зная количество вещества одного из участников реакции можно определить его массу или объем. Зная массу или объем можно определить количество вещества:

Например, в реакции:

2Н2 + O2 = 2H2O

Если известно, что прореагировало 2 моля H2,

то можно определить:

количество прореагировавшего О2 1 моль, тогда его масса равна m=1·M(О2)=1·32 = 32г

образовалось 2 моль Н2О, тогда ее масса равна m = 2·18=36 г

Если известно, что образовалось 9г Н2О,

То можно определить, что

Количество израсходованной воды равно по формуле (2)  моль.

Задачи для самостоятельного решения:

В реакции Na2O + H2O = 2NaOH

Определите массу гидроксида натрия (NaOH) и воды, если количество вещества оксида натрия (Na2O) – 3 моль.

Определите массу гидроксида натрия (NaOH) и воды, если масса оксида натрия (Na2O) – 3 грамма.

В реакции Н2 + 3N2 = 2NH3

Определите массу азота и водорода, если образовалось 4 моль аммиака

Определите количество вещества азота и водорода, если образовалось 4 г аммиака

Определите объем азота и водорода, если образовалось 4 моль аммиака

Определите объем азота и водорода, если образовалось 4 г аммиака.

Определите количество вещества аммиака и азота, если израсходовалось 3л Н2

Определите массу аммиака и азота, если израсходовалось 3 л водорода.

Определите объем азота и водорода, если израсходовалось 3 л аммиака

Вариант 1

I

Амфотерными бывают оксиды и гидроксиды. Амфотерные оксиды – это такие оксиды, которые могут проявлять свойства кислотных (т.е. взаимодействовать с основаниями) и свойства основных (т.е. взаимодействовать с кислотами). Аналогично амфотерные гидроксиды – это гидроксиды, которые могут проявлять свойства оснований (т.е. взаимодействовать с кислотами) и свойства кислот (т.е. взаимодействовать с основаниями).

Какие же элементы образуют амфотерные соединения? Это,

Во-первых, элементы, расположенные между металлами и неметаллами, они расположены по диагонали от водорода к астату: Be, Al…

Во-вторых, многие металлы побочных подгрупп (Zn, Fe, Cr…).

В основном, элементы, которые образуют амфотерные соединения, в виде простых веществ проявляют свойства металлов (Вспомните Al, Fe, Zn…).

Задание 1. Заполните таблицу:

II

При взаимодействии основных оксидов и оснований с кислотами происходит реакция обмена, в которой образуется соль этой кислоты и вода.

Чтобы записать реакцию амфотерного оксида или гидроксида с кислотой, нужно представить, что это основный оксид или основание.

Сравните:

Типичные основный оксид и основание:                 CaO + 2HCl = CaCl2 + 2H2O

               Ca(OH)2 + 2HCl = CaCl2 + 2H2O

Амфотерные оксиды и основания:                           Fe2O3 + 6HCl = 2FeCl3 + 3H2O

                                                                                      Fe(OH)3 + 3HCl = FeCl3 + 3H2O

При взаимодействии кислотных оксидов и кислот с основаниями происходит реакция обмена, в которой образуется соль, соответствующая оксиду или кислоте  и вода.

Чтобы записать реакцию амфотерного оксида или гидроксида с основанием, нужно представить, что это кислотный оксид или кислота.

Сравните:

Типичные кислотный оксид и кислота:                SO2 + 2NaOH = Na2SO3 + H2O

              H2SO3 + 2NaOH = Na2SO3 + 2H2O

Амфотерные оксиды и основания:                           Fe2O3 + 6NaOH = 2Na3FeO3 + 3H2O

                                                                                     H3FeO3 + 3NaOH = Na3FeO3 + 3H2O

Задание: а) Запишите реакции других амфотерных оксидов и гидроксидов с гидроксидом лития

                б) Запишите реакции оксида и гидроксида алюминия, а также оксида и гидроксида цинка с азотной кислотой

Вариант 2

I

Амфотерными бывают оксиды и гидроксиды. Амфотерные оксиды – это такие оксиды, которые могут проявлять свойства кислотных (т.е. взаимодействовать с основаниями) и свойства основных (т.е. взаимодействовать с кислотами). Аналогично амфотерные гидроксиды – это гидроксиды, которые могут проявлять свойства оснований (т.е. взаимодействовать с кислотами) и свойства кислот (т.е. взаимодействовать с основаниями).

Какие же элементы образуют амфотерные соединения? Это,

Во-первых, элементы, расположенные между металлами и неметаллами, они расположены по диагонали от водорода к астату: Be, Al…

Во-вторых, многие металлы побочных подгрупп (Zn, Fe, Cr…).

В основном, элементы, которые образуют амфотерные соединения, в виде простых веществ проявляют свойства металлов (Вспомните Al, Fe, Zn…).

Задание 1. Заполните таблицу:

II

При взаимодействии основных оксидов и оснований с кислотами происходит реакция обмена, в которой образуется соль этой кислоты.

Чтобы записать реакцию амфотерного оксида или гидроксида с кислотной, нужно представить, что это основный оксид или основание.

Сравните:

Типичные основный оксид и основание:                 CaO + 2HCl = CaCl2 + 2H2O

               Ca(OH)2 + 2HCl = CaCl2 + 2H2O

Амфотерные оксиды и основания:                           Fe2O3 + 6HCl = 2FeCl3 + 3H2O

                                                                                      Fe(OH)3 + 3HCl = FeCl3 + 3H2O

При взаимодействии кислотных оксидов и кислот с основаниями происходит реакция обмена, в которой образуется соль, соответствующая оксиду или кислоте.

Чтобы записать реакцию амфотерного оксида или гидроксида с основанием, нужно представить, что это кислотный оксид или кислота.

Сравните:

Типичные основный оксид и основание:                SO2 + 2NaOH = Na2SO3 + H2O

              H2SO3 + 2NaOH = Na2SO3 + 2H2O

Амфотерные оксиды и основания:                           Fe2O3 + 6NaOH = 2Na3FeO3 + 3H2O

                                                                                     H3FeO3 + 3NaOH = Na3FeO3 + 3H2O

Задание: а) Запишите реакции других амфотерных оксидов и гидроксидом калия

                б) Запишите реакции оксида алюминия и оксида цинка с фосфорной кислотой

Генетическая связь между классами неорганических соединений.

Ге́незис (греч. Γένεσις, Γένεση) — происхождение. Генетическая связь – это связь между родственниками. Среди классов неорганических соединений тоже есть близкие и дальние родственники. И также как родственники порождают друг друга, родственные соединения тоже могут превращаться друг в друга. Генетическая связь классов неорганических соединений отражает способы получения веществ одного класса из веществ другого класса.

Например, кислотные оксиды и кислородсодержащие кислоты – это близкие родственники, их можно получать друг из друга. Неметаллы и кислородсодержащие кислоты – дальние родственники, так как их можно получить друг из друга не менее, чем в две стадии. А вот основания и кислоты – не родственники, их никак нельзя получить друг из друга.

Ниже представлена генетическая схема, т.е. схема взаимосвязи всех неорганических соединений.

И на примере конкретных соединений.

Запишем соответствующие уравнения реакций.

1. металл → основный оксид

    Ca + O2 = CaO

2. основный оксид → основание

    СаO + H2O ↔ Ca(OH)2 

    С помощью такой реакции можно получить только щелочи и малорастворимые основания. Для малорастворимых оснований реакция протекает обратимо.

3. основание → основный оксид

    Ca(OH)2 ↔ H2O + CaO

    Данный тип реакций характерен только для нерастворимых и малорастворимых оснований. Малорастворимые разлагаются обратимо.

4. основание  → соль

Ca(OH)2 + 2HCl = CaCl2 + 2HOH

Это реакция ионного обмена, протекает при выполнении одного или нескольких из трех условий: выделение газа, выпадение осадка, образование малодиссоциирующего вещества.

5. неметалл → кислотный оксид

S + O2 = SO2

6. кислотный оксид → кислота

SO2 + Н2О ↔ Н2SO3

Данная реакция протекает для всех кислотных оксидов, кроме оксида кремния. Для сернистой и угольной кислоты протекает и в  прямую, и в обратную сторону при одних и тех же условиях.

7. кислота → кислотный оксид

    Н2SO3 ↔ SO2 + Н2О

Для всех кислот кроме угольной и сернистой такая реакция протекает при нагревании.

8. кислота → соль

Н2SO3 + BaCl2 = BaSO3 + 2HCl

Эта реакция происходит в том случае, если в продуктах выделяется газ или образуется осадок. Это реакция обмена. Нужно помнить, что газами являются SO2, СO2, H2S. Еще нужно помнить, что, если образуются угольная или сернистая кислота, то она распадается на соответствующий кислотный оксид и воду:

H2CO3 ↔ H2O + CO2

H2SO3 ↔ H2O + SO2

Способность вещества выпадать в осадок определяют по таблице растворимости.

9.  Металл + неметалл:

      Ca + S = CaS

10. кислотный оксид + основный оксид = соль соответствующей кислородсодержащей кислоты.

     СaO + SO2 = CaSO3

11.  кислотный оксид + щелочь = соль соответствующей кислородсодержащей кислоты и вода.

     Ca(OН)2 + SO2 = CaSO3 + Н2О

     Данна реакция протекает только для щелочей или малорастворимых оснований.

12. основный оксид + кислота = соль соответствующей кислородсодержащей кислоты и вода.

     СаO + H2SO3 = СаSO3 + Н2О

13.  основание + кислота = соль соответствующей кислородсодержащей кислоты и вода.

     Ca(OН)2  + H2SO3 = Na2SO3 + 2Н2О

14.  металл + кислота = соль соответствующей кислородсодержащей кислоты и водород.

В реакции могут участвовать только те металлы, которые располагаются до водорода в            электрохимическом ряду напряжения:

     Са + H2SO3 = СаSO3 + Н2

15. Металл + соль = металл + соль

Са + Ag2SO3 = СаSO3 + Ag

Более активный металл способен вытеснить менее активный из соли. Если металл стоит до магния в ряду напряжения металлов, значит, он взаимодействует с водой,  а с солью не взаимодействует. Поэтому предложенная выше реакция возможна только при сплавлении соли с металлом без участия воды.

Видно, что можно выделить два ряда родственников: металлсодержащие соединения и неметаллсодержащие соединения. При взаимодействии соединений из разных рядов всегда получается соль.

Задание (1-й вариант)

1. Зарисуйте генетическую схему для P и Na. Запишите все соответствующие уравнения реакций.

Примечание (бескислородная кислота фосфора H3P)

2. Зарисуйте генетический ряд для алюминия. Запишите все соответствующие уравнения реакций.

Задание (2-й вариант)

1. Зарисуйте генетическую схему для C и K.  Запишите все соответствующие уравнения реакций.

Примечание (бескислородная кислота углерода H4С)

2. Зарисуйте генетический ряд для цинка (валентность равна двум). Запишите уравнения реакций.

Задание (3-й вариант)

1. Зарисуйте генетическую схему для N2 и Mg. Запишите все соответствующие уравнения реакций. Примечание (бескислородная кислота азота H3N)

Принять, что при взаимодействии кислорода и азота получается оксид азота (III).

2. Зарисуйте генетический ряд для железа (валентность железа три). Запишите уравнения реакций.

Строение атома

Цели:

1. Давать определение понятий: атомное ядро (протоны и нейтроны), электроны, их заряд и масса. Современное определение понятия «химический элемент»

2. Уметь определять строение атома по периодической системе.

Слово «атом» переводится с древнегреческого как «неделим». Эксперименты 19-го века показали, что атом очень даже делим, т.е. состоит из других частиц, на которые его можно разделить. Согласно современным представлениям строение атома напоминает строение солнечной системы: как планеты движутся вокруг солнца, так и электроны двигаются вокруг ядра (смотрите рисунок).

Это удивительно!!!! – малюсенькие частички, из которых все состоит, выглядят так же, как огромные небесные тела – планеты и солнце!!!!

Такая модель атома была названа планетарной. Ядро атома в 100000 раз меньше атома, т.е. на 5 порядков. Размер атомов примерно 10-10м; размер ядра – 10-15м.а

Задание 1

а) Как называется модель атома, принятая сегодня. Почему она так называется?

б) Как отличаются размер ядра и размер атома.

Ядро атома имеет сложное строение. Ядро состоит из частиц двух видов: протонов и нейтронов (смотрите рисунок). Таблица основных характеристик атома:

При этом масса электрона не равна нулю, просто она гораздо меньше, чем масса протона и нейтрона, поэтому.

Задание 2

а) Выучите таблицу с характеристиками элементарных частиц.

б) Объясни, что обозначают верхний и нижний индекс слева от обозначений частиц, составляющих атом:

в) как ты думаешь, что означает черта сверху в символе электрона ē

г) как ты думаешь, как будет заряжено тело, если в нем будет электронов больше, чем протонов

д) Как будет заряжено тело, если в ним будет протонов больше, чем электронов?

Задание 3

Запомни следующее: Атом заряжен нейтрально. И число электронов равно числу протонов.

Число протонов равно числу электронов равно порядковому номеру атома:

Например, в составе атома водорода 1 протон и 1 электрон, так как атом водорода имеет порядковый номер 1; у атома лития 3 протона и 3 электрона.

Задание 4

а) Запомни формулу для определения числа протонов и электронов.

б) Определите число протонов и электронов в атоме углерода, в атоме кислорода и атоме алюминия. Объясните, как вы это сделали. (при зачете могут быть предложены другие элементы)

А как определить число нейтронов? Вы знаете, как определить массу атома: она указана в клеточке элемента в ПС. Из чего складывается эта масса?

Ar (элемента) = масса p атома + масса n атома + масса ē атома

Из таблицы с характеристиками частиц мы знаем, что масса электрона слишком мала, ею можно пренебречь. Тогда:

Ar (элемента) = масса всех p атома + масса всех n атома = число всех протонов + число всех нейтронов

Число протонов мы можем определить по порядкову номеру. Тогда число нейтронов легко определяется по следующей формуле:

число  = Ar (элемента) – число .

Например в атоме водорода

Ar(H) = 1

число р = 1

число n = 1-1 =0

Итак, Н: 11 и 0

В атоме лития

Ar (Li) = 7

Число p = 3

Число n = 7-3=4

Итак, Li: 3 3 и 4

Задание 5

Запомни формулу для определения числа нейтронов в атоме. Определите число нейтронов в атоме углерода, в атоме кислорода и атоме алюминия. Объясни, как ты это делал. (на зачете могут быть предложены  атом других элементов)

Электрон считается сегодня элементарной частицей, т.е. он больше не на что не делится. А вот нейтрон и протон элементарными не являются.

Задание 6

Дай определение понятию «элементарная частица».

Задание 7

а) Сформулируйте, что такое «атом». Чтобы выполнить задание - вспомните, из чего он состоит.

б) Запомните современное определение понятия «элемент»: вид атома с одинаковым зарядом ядра

Задание 9 (на зачете могут быть предложен аналогичные задания но с другими цифрами)

А) Сколько в атоме электронов, если его масса равна 50, и в нем 20 нейтронов.

Б) Каков заряд ядра, если известно, что его масса равна 70, и в атоме 34 электрона.

В) Определите массу атома, содержащего из 70 нейтронов и 40 электронов.

Строение электронной оболочки

Цель:

- Познакомиться с закономерностями распределения электронов вокруг ядра

- Научиться строить электронную оболочку атомов первого, второго и третьего периодов.        

Электронная оболочка – это совокупность всех электронов атома.

Раньше считалось, что атом неделим. Теперь говорят, что он «химически неделим». В химических процессах атомы не изменяются, точнее не изменяется ядро, а вот электронная оболочка может меняться. Значит, электронная оболочка особенно важна для химии. Раздел о строении электронной оболочки самый важный в данной теме. Вы знаете, что строение – причина свойств, так вот строение электронной оболочки – причина химических свойств.

Задание 1

Запомните определение электронной оболочки атома

Задание 2 (Подсказка: чтобы ответить на этот вопросы, вспомните строение атома).

а) Где электронная оболочка находится в атоме?

б) Что она «обволакивает»?

в) Как она заряжена?

Итак, электронная оболочка – это совокупность всех электронов атома. Она несет отрицательный заряд, противоположный по знаку и равны по модулю заряду ядра, так что суммарный заряд атома равен нулю.

А можно ли узнать, какое строение имеет электронная оболочка? Сколько электронов находится на первом, втором и других электронных слоях? Сколько всего электронных слоёв в атоме и как это узнать?

Электроны располагаются в атоме на разном расстоянии от ядра. Чем ближе к ядру расположены электроны, тем прочнее они связаны с ядром. Электроны, находящиеся на одинаковом расстоянии от ядра имеют одинаковую энергию. Совокупность таких электронов называется энергетический уровень или электронный слой.

Задание 3

Как вы поняли, что такое «энергетический уровень» - дайте определение своими словами

По мере прочтения следующего текста находите рассматриваемые в тексте атомы в периодической системе. Схемы строения электронных оболочек записывайте в тетрадь.

Ядро атома водорода имеет заряд +1. В атоме только один электрон и, естественно, один электронный слой. Строение атома водорода можно выразить схемами:

Эти записи содержат одинаковые сведения: химический знак элемента, заряд ядра его атома, число электронных слоёв и число электронов в каждом из них.

В ядре атома гелия два электрона:

Количество электронов, которое может находиться на энергетическом уровне ограничено. Максимальное число электронов можно посчитать по формуле 2n2, где n – число энергетических уровней. Так на первом уровне (если n=1) может находится максимум 2·12 =2 электрона. На втором – 8 электронов.

Если на энергетическом уровне находится максимально возможное число электронов, то он называется завершенным или заполненным. Если на энергетическом уровне электронов меньше максимума, то он – незавершенный, или незаполненный.

Задание 4

Используя формулу, докажите, что на втором уровне может поместиться не больше восьми электронов.

Задание 5

а) Запомните определение завершенного и незавершенного энергетического уровня.

б) Назовите завершенные энергетические уровни, если они имеются, для атомов водорода, гелия, лития, бериллия, бора (на зачете могут быть предложены атомы других элементов)

в) Назовите завершенные энергетические уровни, если они имеются, для атомов магния и алюминия. Ответ мотивируйте.

Обратите внимание! В первом периоде только два элемента: водород и гелий. Третьим элементом – литием – начинается следующий второй период. И!!!!! Именно с лития начинает заполняться второй энергетический уровень.

Задание 6

Запомните правило: «закончился период – и закончился электронный слой»

Задание 7

Проанализируйте, как построены схемы лития, бериллия и бора и постройте схемы а) углерода, б) кислорода, в) фтора и г) неона.

(на зачете могут быть предложены атомы других элементов)

Задание 8

Постройте схему натрия. Какие энергетические уровни заполняются у натрия? Почему? (на зачете могут быть предложены другие элементы)

Виды химической связи

Цель:

Сформировать представление о принципе образования химической связи.

а) рассмотреть принцип их образования связей, виды связей;

б) закрепить это представление на рабочих примерах;

(брать или не брать металлическую связь – посмотреть по 8 классу, проходили ли они ее там)

Для чего атомы связываются между собой, почему бы им не жить поодиночке? Вероятно потому, что атомам так выгоднее, энергетически выгоднее. Все процессы в мире представляют переход из менее выгодного состояния в более выгодное, из менее устойчивого в более устойчивое. 

Запомните эту мысль!

Есть всего шесть видов атомов, которые всегда существуют поодиночке и не любят образовывать связи с другими. Очевидно, для этих атомов одиночное состояние более выгодное. Что это за виды атомов? – это благородные газы: He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn. Их еще называют инертными газами.

Задание 1. Найдите в периодической системе (ПС) благородные газы. О чем говорит название «инертные»? (используйте википедию или другой любой источник информации. Необходимо объяснить общий смысл слова «инертные»)

Рассмотрим, что же это за выгодное устойчивое состояние, из которого благородные газы не хотят выходить. Рассмотрим также, что это за невыгодное неустойчивое состояние, из которого хотят выйти все остальные виды атомов, для чего и образуют связь. Для этого обратимся к строению атомов. Для химии очень важным параметром строения является число электронов на внешнем уровне атома, т.е. на самом дальнем расстоянии от ядра. Число этих электронов очень часто совпадает с номером группы в ПС. Другим важным параметром является общее число электронов, оно равно порядковому номеру.

Задание 2

а) Вспомните, как определить число электронов на вешнем энергетическом уровне и общее число электронов.

б) Чему равно число электронов на внешнем уровне у благородных газов?

Очевидно, что выгодное устойчивое состояние благородных газов – это восемь электронов на внешнем уровне. 8 электронов – это максимально возможное число электронов. (Исключение – атом гелия. У него два электрона.)  У всех остальных элементов количество электронов меньше восьми. И это – невыгодное, неустойчивое состояние. Получается, что атомы всех остальных (неблагородных) элементов связываются между собой для того, чтобы перейти в восьмиэлектронное устойчивое состояние, т.е. стать такими же, как «благородные». (Только водороду нужно не 8, а 2 электрона, как у благородного гелия.) Итак, все хотят быть похожими на благородных! Для этого атомы поступают по-разному: они отдают, принимают или обобществляют электроны, соответственно получаются разные виды связи.

Задание 3. Запишите, какое электронное строение стремятся приобрести все атомы. Какие атомы не образуют связей и почему?

Ионная связь

Задание 4. Вспомните, где находятся типичные металлы и неметаллы в периодической системе.

Запишите и запомните: Ионная связь образуется между атомами типичных металлов и типичных неметаллов. В ходе образования ионной связи одни атомы отдают электроны, другие принимают.

Пример:

Натрий – одиннадцатый элемент, значит у него всего 11 электронов. Натрий находится в первой группе, значит у него один электрон на внешнем уровне. Отдавая его, натрий переходит в устойчивое состояние благородного газа – Ne, у которого всего 10 электронов, из них 8 электронов на внешнем уровне. Отдавая отрицательный электрон, атом натрия приобретает положительный заряд и становится ионом натрия Na+.

У хлора 7 электронов на внешнем уровне, так как он в седьмой группе, принимая один электрон, он приобретает устойчивое состояние благородного газа – Ar. Принимая отрицательный электрон, атом натрия приобретает отрицательный заряд (электрон)  и становится ионом хлора Cl-.

Задание 5: Подумайте и запишите, чем ионы отличаются от атомов.

Задание 6: Запишите схему образования ионной связи в соединениях KF, CaS, Na2S, CaCl2. Подпишите катионы и анионы. Подпишите, строение каких благородных газов приобретают атомы при образовании связей.

Задание 7. Объясните, почему не бывает соединений KF2, Ca2S, NaS, CaCl

Ковалентная связь

Запомните: для образования ковалентной связи атомы объединяют свои электроны. Ковалентная связь образуется между атомами двух неметаллов. Если атомы одинаковые – это ковалентная неполярная связь, если разные – ковалентная полярная.

Ковалентная неполярная связь.

Электроны  внешнего уровня обозначены точками. До образования связи у каждого атома фтора по семь электронов, а после – по восемь, т.е. достигнуто устойчивое состояние.

     Ковалентная полярная связь

До образования связи у атома водорода один электрон, после – два. До образования связи у атома хлора 7 электронов – после – 8. Достигнуто устойчивое состояние.

Полярной связь называется по той причине, что общая пара из отрицательно заряженных электронов смещена к одному из атомов (в данном случае – к атому хлора). Соответственно над этим атомом образуется отрицательное поле, а над другим атом – положительное.

Задание 8: изобразите схему образования связей в молекулах Сl; H2; О2; N2; НBr; H2O; СО2 (Подсказка: атомы могут обобществлять не только два, но и четыре и шесть электронов, главное, чтобы получилось состояние благородного газа). Объясните, как вы выполнили это задание.

Как определить, к какому атому происходит смещение общей электронной пары? Способность притягивать электроны называется электроотрицательностью. Во всей периодической системе самая большая электроотрицательность у фтора, самая маленькая – у франция. При образовании ковалентной полярной связи электроны смещаются к более электроотрицательному атому.

Задание 9:

Укажите, к какому атому сместились электроны при образовании связи в соединениях из задания 8.

Чтобы проще было определить правильную формулу соединения, вводится понятие степени окисления. Степень окисления – это количество электронов, которые притягивает или отталкивает атом при образовании связи. Степень окисления может быть положительной (если электроны отдаются) и отрицательной (если электроны принимаются). Для одного и того же элемента в разных соединениях степень окисления может различаться. Например, в молекуле воды HСl, степень окисления водорода +1, так как он оттолкнул один электрон, а водорода - -1, так как он принял один электрон:

Задание 10. Определите степень окисления элементов в соединениях из заданий 7 и 8.

Атомы соединяются в молекулы в строго определенных соотношениях. Нельзя выбирать число атомов в молекуле произвольно. Например:

Чтобы проще было определить правильную формулу соединения, вводится понятие степени окисления.

Степень окисления – это количество электронов, которые притягивает или отталкивает атом при образовании связи. Степень окисления может быть положительной (если электроны отдаются) и отрицательной (если электроны принимаются). Для одного и того же элемента в разных соединениях степень окисления может различаться.

Алгоритм расстановки степеней окисления в соединениях:

1. Расставить степени окисления в кислороде, водороде, металлах главных подгрупп, используя правила № 1, 2, 3.

2. Используя правило 5, расставить степени окисления остальных элементов.

Например:

Дано соединение Са3(PO4)2

а) Известно, что в кислороде степень окисления всегда -2 по правилу №1

б) Известно по правилу №3, что степень окисления металлов главной подгруппы положительна и равна номеру группы:

в) Известно по правилу №5, что сумма степеней окисления всех элементов равна нулю. Тогда обозначим неизвестную степень окисления фосфора через х, тогда:

(-2)·3+х·2+(-2)·4·2 = 0

х=5

Ответ:

Задание 1

Расставьте степени окисления в следующих соединениях:

Na, Al(NO2)3, HI, Cu(OH)2, NO, H2, K2O, H2SO4 , CaO, O2, KMnO4, K2Cr2O7, HNO2, SO3, HF

Алгоритм составления формулы соединения по известным степеням окисления.

Допустим, нужно составить соединение из кислорода и алюминия, какова будет его формула?

1. Запишите степени окисления элементов, используя известные правила

2. Найди наименьшее общее кратное для степеней окисления

3. Поделить общее кратное на степени окисления, записать окончательную формулу соединения:

6:3 = 2; 6:2=3

Задание 2

Составьте формулы соединений из фосфора (+5) и кислорода; кислорода и кальция; натрия и серы (-2); калия и хлора (-1); натрия и брома(-1); хлора(+7) и кислорода; азота (-3) и водорода; кислорода и азота (+5); кальция и фтора (-1); кальция и азота (-3).

К правилам расстановки степеней окисления понадобится еще три:

1. чтобы определить степень окисления неметалла, нужно посмотреть сколько электронов должен принять или отдать элемент для приобретения состояния благородного газа. Полученная цифра равна степени равна высшей или низшей из возможных степеней окисления.

2. Если элементу нужно отдать электроны – степень окисления будет положительная; если принять – отрицательная.

3. Металлы могут только отдавать электроны. Неметаллы могут и отдавать и принимать электроны. Электроны принимает всегда более электроотрицательные элемент, то есть более близкий к фтору. Отдает электроны менее электроотрицательный элемент, который дальше от фтора и ближе к францию.

(!) На первой позиции записывать всегда элемент с положительной степенью окисления.

Задание 3

Составьте формулы соединений из мышьяка и хлора; кислорода и магния; калия и серы; натрия и брома; натрия и фтора; брома и кислорода; кислорода и калия; серы и бериллия; кальция и фтора; натрия и азота.

Тема1: Электролиты и электролитическая диссоциация

Рассмотрим эксперимент:

- если проверить, проводит ли ток сухая соль – выяснится, что не проводит

- если проверить, проводит ли ток чистая вода – выяснится, что не проводит

- если проверить, проводит ли ток раствор соли в воде – выяснится, что проводит!

- а вот сахар никогда не будет проводить ток, растворяй его или расплавляй, - ничего не выйдет. Почему???

Для того, чтобы объяснить эксперимент, нужно вспомнить, что такое электрический ток. Что это?

Это – направленное упорядоченное движение заряженных частиц. «Направленное» и «упорядоченное» – значит, эти частицы двигаются в одну сторону. Чтобы вещество или смесь веществ могли проводить ток, внутри у них должны быть заряженные частицы, которые могут свободно двигаться. Вещества и системы, в которых есть такие свободные заряженные частицы называются проводниками.

Заряженные частицы бывают двух видов

Заряженные частицы бывают двух видов: электроны и ионы. Ионы в свою очередь тоже бывают двух видов: катионы и анионы. Катионы – это положительно заряженные ионы. Анионы – отрицательно заряженные ионы.

Электроны проводят ток в металлах. Металлы называются проводниками первого рода. Ионы проводят ток в растворах и расплавах электролитов. Растворы и расплавы электролитов называются проводниками второго рода.

Получается, что в воде, сухой соли, сахаре, растворе сахара нет ни свободных электронов, ни свободных ионов – вот они ток и не проводят. А в растворе соли свободные ионы есть – вот он ток и проводит! Вещества, в растворах или расплавах которых есть свободные ионы, называются электролиты.

Задание 1. Перескажите эксперимент и объясните  его.

Задание 2.  

а) Дайте определение электрическому току и проводникам.

б) Что должно быть у вещества, или у смеси веществ, чтобы это вещество или эта смесь могли проводить электрический ток?

в) Где проводят ток электроны, а где – ионы? Какие бывают ионы?

г) Как вы думаете, человек проводит ток, потому что у него в крови, лимфе, клетках есть свободные электроны или свободные ионы?

Тема 2: Процессы при растворении электролитов

Что происходит при растворении электролитов в воде? Почему соль и вода по-отдельности не могут проводить ток, а если их смешать – проводят? Оказывается, вода разрывает молекулы и кристаллы электролитов на ионы.

Например, молекула электролита – соляной кислоты состоит из водорода и хлора, ее формула HCl (формулы и названия всех кислот есть на отдельном листочке). А если HCl поместить в воду, то вода разорвет молекулы HCl на катионы H+ и анионы Cl–. Этот процесс схематически изображается следующим образом:

HCl → H+ + Cl–.

При этом растворы некоторых электролитов проводят ток лучше, других – хуже. Почему? Потому что в растворах некоторых электролитов каждая их молекула распадается на ионы, а в растворах других – только часть молекул. Следовательно, у электролитов первого типа больше ионов, а электролитов второго типа – меньше. Электролиты первого типа – это сильные электролиты. Электролиты второго типа – слабые электролиты. Ниже приведен список слабых электролитов. Все электролиты, которые не перечислены в этом списке, являются сильными.

Особенностью слабых электролитов является то, что не только их молекулы могут распадаться на ионы, но и получившиеся ионы могут назад соединяться в молекулы. В итоге в растворе происходит и распад (диссоциация) молекул на ионы и объединение (ассоциация) ионов назад в молекулы. Говорят, что диссоциация у слабых электролитов обратима. Обратимость отражается в уравнениях диссоциации слабых электролитов с помощью знака обратимости – стрелочки в обе стороны:

H2SO3 ↔ 2H+ + SO32–

Данная запись означает, что молекула сернистой кислоты распадается на 2 катиона водорода и один сульфит-анион, и наоборот: два катиона водорода и один сульфит-анион объединяются в одну молекулу сернистой кислоты.

Задание 3.

а) Что происходит при растворении электролитов в воде?

б) Почему соль и вода по-отдельности не могут проводить ток, а если их смешать – проводят?

в) что происходит в растворах слабых электролитов и не происходит в растворах сильных электролитов?

Задание 4. Опишите, что обозначают записи:

HNO3 → H+ + NO3–                H2S ↔ 2H+ + S2–

Задание 5. Что происходит в растворах слабых и сильных электролитов? Дайте определения сильным и слабым электролитам.

Тема 3. Какие бывают электролиты и как их молекулы распадаются на ионы?

К электролитам относятся кислоты соли и щелочи (щелочи – это растворимые основания).

Кислоты – это такие электролиты, при диссоциации которых образуется один или несколько катионов водорода и один анион кислотного остатка. Заряд катиона водорода всегда равен +1, записывается «+». Заряд кислотного остатка равен количеству отщепившихся катионов водорода.

Например, при диссоциации соляной кислоты и азотной кислоты – образуется один катион водорода, а при диссоциации серной и сероводородной – два катиона водорода:

HNO3 → H+ + NO3–                HCl → H+ + Cl–                 H2S ↔ 2H+ + S2–         H2SO4 → 2H+ + SO42–

Задание 6: запишите уравнения диссоциации всех оставшихся кислот из имеющегося у вас списка.

Щелочи – это такие электролиты, при диссоциации которых образуется одна или несколько гидроксид-анионов и один катион металла. Заряд гидроксид-аниона всегда равен –1, записывается просто «–». Заряд катиона металла равен количеству отщепившихся гидроксильных групп.

Например, при диссоциации гидроксида натрия образуется один катиона натрия и один гидроксид-анион:

NaOH → Na+ + OH–

А при диссоциации гидроксида кальция – катион кальция и два гидроксид-аниона:

Сa(OH)2 ↔ Сa2+ + 2OH–

Задание 7: запишите уравнения диссоциации следующих щелочей: Ba(OH)2; LiOH, KOH. Прочитайте, полученные вами записи (опишите, что они обозначают).

Соли – электролиты, при диссоциации которых образуется один или несколько катионов металла и один или несколько анионов кислотного остатка. Заряд катионов металлов и анионов кислотного остатка можно посмотреть в таблице растворимости. Например,

Сa(NO3)2 → Сa2+ + 2NO3–                 Na2S → 2Na+ + S2–                 Al2(SO4)3 → 2Al3+ + 3SO42–

Данные записи означают, что нитрат кальция распадается с образованием одного катиона кальция и двух нитрат-анионов; сульфид натрия распадается с образованием двух катионов натрия и одного сульфид-аниона, сульфат алюминия распадается с образованием двух катионов алюминия и трех сульфат-анионов.

Для всех электролитов, в частности, для солей, работает правило: общий заряд ионов, на которые диссоциирует частица, равен нулю. Например,

Fe2(SO4)3 → 2Fe3+ + 3SO42–

Заряд одного катиона железа +3, а катионов железа – две штуки; заряд одного сульфат-аниона 2-, и таких анионов – три штуки. Суммарный заряд равен: 3∙2 + (-2)∙3 = 0.

Задание 8. Запишите уравнения диссоциации следующих солей: CaCl2, Na2SO4, Li3PO4, Ba(NO3)2, FeCl2, FeCl3, K3PO4, K2CO3, Fe2(SO4)3, Al2(SO4)3, MgBr2, CuSO4. Прочитайте, полученные вами записи (опишите, что они обозначают).

Тема 4. Реакции ионного обмена.

Реакции ионного обмена – это реакции между ионами в растворе.

Что будет, если вы в стакане воды растворит электролит? – он распадется на ионы. А что будет, если в одном и том же стакане воды растворить два электролита? – они оба продиссоциируют на ионы, и получится раствор, в котором четыре типа ионов.

Например, растворим в воде соляную кислоту HCl и гидроксид натрия NaOH. Тогда у нас получится раствор, в котором плавают H+, Cl–, Na+, OH–. Потому что и соляная кислота и гидроксид натрия – это сильные электролиты, и они при растворении в воде полностью распадутся на ионы:

HCl → H+ + Cl–                 NaOH → Na+ + OH–

Но мы знаем, что если вдруг в растворе имеются ионы, которые образуют слабый электролит, то эти ионы ассоциируются, т.е. соединяются.

Давайте внимательно посмотрим на раствор, который у нас получился. Ионы H+ и Cl– не могут объединяться, так как HCl – сильный электролит; ионы Na+ и OH– тоже не могут, так как NaOH – тоже сильный электролит. Na+ и Cl– тоже не могут объединяться, так как NaCl – сильный электролит. А вот H+ и OH– могут объединиться, потому что они, соединившись, образуют воду, а вода – слабый, очень слабый электролит.

H+ + ОН–  ↔ H2O

Итак, если в полученном растворе, есть ионы, которые могут образовать слабый электролит, то они соединяются. В этом случае говорят: реакция идет. Если таких ионов нет (все комбинации соответствуют сильным электролитам), то говорят, что реакция не идет.

Чтобы узнать, образуется слабый электролит или нет, нужно посмотреть в список слабых электролитов и в таблицу растворимости. Если образуется нерастворимое соединение или газ, то реакция идет (это – слабые электролиты).

Задание 9 

а) Расскажите, что может происходить в растворе, в котором растворили два электролита?

б) В каком случае процесс происходит, а в каком – нет?

в) Как определить, образуется слабый электролит, осадок или газ или нет?

Тема 5: Составление уравнений электролитической диссоциации.

Рассмотрим, что происходит, и как это записывается, если растворить в воде Ba(OH)2 и HCl

1. Записывают уравнение реакции в молекулярном виде.

Для этого слева записывают формулы электролитов, которые растворили в воде, а справа – формулы  веществ, которые получатся, если электролиты поменяются ионами:

Задание 10 а) Запишите аналогично для электролитов H2SO4 и BaCl2, H3PО4 и AgNO3

1а. Расставляем индексы у тех соединений, которые мы сами нарисовали.

Сначала BaCl. Смотрим в таблицу растворимости. У Ba2+ - два плюса, а у хлорид-аниона – только один минус. Значит, чтобы уравнять плюсы и минусы, и в сумме получился ноль, нужно взять на один барий два хлора.

Теперь проверим воду. У катиона водорода заряд +1, а у гидроксид-аниона - –1. В сумме ноль получается, поэтому никакие индексы не нужны. Тогда имеем:

Задание 10 б) Запишите аналогично для электролитов из задания 10а

2а. Теперь расставим коэффициенты – т.е. уравняем количество всех ионов слева и справа.

Сначала барий. Слева один барий и справа один барий – значит, барии итак уравнены.

Далее – гидроксид-анионы. Слева две гидроксильные группы, а справа – одна – значит справа перед молекулой воды нужно поставить коэффициент два, тогда слева и справа станет одинаково. Нужно помнить, что коэффициент перед молекулой воды относится как катиону, так и к аниону. Т.е., поставив два перед водой, мы получили справа не только два гидроксид-аниона, но и два катиона водорода.

Теперь уровняем водороды. Слева – один водород, справа – два (так как перед водой стоит коэффициент 2). Чтобы было одинаково, слева поставим два.

Теперь уровняем хлоры. Слева два и справа два, т.е. хлоры уравнены. Имеем окончательное уравнение с коэффициентами:

Мы получили уравнение реакции ионного обмена в молекулярной форме. Оно означает, что при взаимодействии одной молекулы гидроксида бария и двух молекул соляной кислоты образуется одна молекула хлорида бария и две молекулы воды.

Задание 10 в) Запишите аналогично для электролитов из задания 10а

2. Проверяем, образуется ли слабый электролит.

Сначала проверим BaCl2

Для этого смотрим в таблицу растворимости и листочек со списком слабых электролитов. Находим в таблице растворимости BaCl2 на пересечении Ba2+ и Сl–. Видно, что BaCl2 – это сильный электролит, потому что он растворим. В осадок он не выпадает.

Теперь проверим воду. Вода – слабый электролит, это нужно помнить. Значит, процесс происходит.

Задание 10 г) Проверьте аналогично для электролитов из задания 10а

3.  Запишем полное ионное уравнения. Для этого будем писать не формулы веществ, а формулы ионов, на которые эти вещества распадаются:

Вспомним для всех электролитов:

Ba(OH)2 → Ba2+ + 2OH–         HCl → H+ + Cl–         BaCl2 → Ba2+ + 2Cl–        

А диссоциацию воды писать не будем, потому что она – слабый электролит и в растворе присутствуют молекулы.

Тогда получается

Ba2+ + 2OH– + 2H+ + 2Cl– → Ba2+ + 2Cl– + 2H2O

Мы получили уравнение реакции ионного обмена в ионной форме.

Задание 10 д) Запишите аналогично для электролитов из задания 10а

4. И последнее, нужно научиться записывать сокращенные ионные уравнения. Для этого посмотрим на полное ионное уравнение и заметим, какие ионы слева уравнения и справа повторяются. Если обозначения повторяются, значит, в ходе реакции с этими частицами ничего не произошло. Вычеркнем их.

Ba2+ + 2OH– + 2H+ + 2Cl– → Ba2+ + 2Cl– + 2H2O

То, что осталось – будет сокращенное ионное уравнение.

2OH– + 2H+ → 2H2O

OH– + H+ → H2O

10 е) Запишите аналогично для электролитов из задания 10а

Задание 11. Запишите реакции ионного обмена в молекулярной, полной ионной и сокращенной ионной форме для следующих пар электролитов. Прочитайте уравнения, которые у вас получились. (на зачете могут быть предложены другие уравнения реакций)

Вспомним, как с помощью периодической системы определить строение атома.

Порядковый номер элемента обозначает заряд ядра, количество протонов и общее количество электронов в атоме.

Чтобы определить количество нейтронов нужно из относительной атомной массы вычесть число протонов.

Номер группы обозначает количество электронов на внешнем энергетическом уровне.

Номер периода показывает количество энергетических уровней, которые у данного атома заполнены электронами.

Число электронов на первом уровне равно количеству элементов в первом периоде, т.е. максимум 2. Число электроном на втором уровне не более количества элементов во втором периоде, т.е. не более 8.

Например, атом хлора имеет порядковый номер 17. Это значит, что в ядро хлора входит 17 протонов, а вокруг ядра располагаются 17 электронов. Количество нейронов равно 35 – 17 и равно 18.

Поскольку хлор в третьем периоде, то у него заполняется три энергетических уровня. Поскольку хлор в седьмой группе – то на внешнем энергетическом уровне находится 7 электронов.

Аналогичным образом построены следующие схемы:

Итак, в периодической системе (ПС) элементы расположены точно в соответствии со строением их атомов.

Задание 1

Д.И. Менделеев не знал, строение атома, однако расположил элементы точно в соответствии со строением. Как такое возможно?

Менделеев выводил последовательность элементов, опираясь на их свойства и свойства, образуемых этими элементами соединений. Задача настоящего урока – наоборот, по положению в периодической системе вывести эти свойства.

Ниже приведен список свойств, которые нужно уметь описывать, ориентируясь на положение элемента в ПС.

1. Максимальная и минимальная степень окисления
2. Формула высшего оксида
3. Формула летучего водородного соединения
4. Формула гидроксида
5. Сравнить характеристики атома элемента и его соединений с характеристиками соседних по группе и периоду.

Пример:

Возьмем литий и охарактеризуем его по выше предложенному плану.

1. три электрона в атоме лития компенсируют положительный заряд ядра. В таком состоянии степень окисления равна 0. (см. рисунок слева)

Литий – это металл. Значит, он способен только отдавать электроны. Причем отдавать ровно столько электронов, чтобы приобрести устойчивое электронное состояние благородного газа. Если литий отдаст один электрон, то он приобретет устойчивую электронную конфигурацию благородного гелия. В этом состоянии на три положительных заряда в ядре будет приходиться только два отрицательных электрона, и степень окисления будет +1 (см. рисунок справа)

Итак, максимальная степень окисления +1, а минимальная 0.

2. Оксиды – это соединения, состоящие из двух элементов, одним из которых является кислород в степени окисления -2.  Очевидно, что если степень окисления кислорода отрицательная, то у лития она будет положительная. А у лития возможно только одна положительная степень окисления - +1. Значит, формула оксида лития , где два атома лития компенсируют отрицательный заряд кислорода. 2×(+1) -2=0
3. Металлы не образуют летучих водородных соединений.
4. Гидроксильная группа несет заряд «-1». Тогда нужно взять один катион лития с зарядом +1, чтобы компенсировать заряд гидроксильной группы .
5. Атом лития имеет меньший радиус, чем атом натрия, следовательно, литию сложнее отщеплять электрон с внешнего энергетического уровня. Следовательно, металлические свойства лития выражены в меньшей степени, чем у натрия. Следовательно, оксид натрия более основный, чем оксид лития, и основные свойства гидроксида натрия выражены ярче, чем основные свойства гидроксида лития.

Атом лития имеет меньший заряд ядра, чем атом бериллия, следовательно, литию проще отщеплять электроны с внешнего уровня, следовательно, литий - более ярко выраженный металл, чем бериллий. Следовательно, основные свойства оксида и гидроксида лития выражены ярче, чем основные свойства оксида и гидроксида бериллия.

Пример:

Рассмотрим атом серы.

1. Сера – это неметалл. Значит, она может принимать и отдавать электроны для того, чтобы перейти в устойчивое состояние благородного газа. Если сера примет два электрона, то она приобретет устойчивое электронное состояние аргона (рисунок справа). В этом случае степень окисления серы будет -2. Сера может также отдать шесть электронов, тогда она приобретет устойчивое состояния неона. Тогда степень окисления серы будет +6.

Итак, высшая степень окисления серы +6, а низшая -2.

2. Поскольку в оксиде степень окисления кислорода -2, то степень окисления серы будет положительна. Самая большая из положительных +6. Значит, высший оксид серы имеет формулу

+6 -2×3=0

3. В летучем водородном соединении серы степень окисления водорода +1. Тогда нужно взять серу с отрицательной степенью окисления. Для серы это - 2. Тогда формула летучего водородного соединения

+1×2-2=0

4. Гидроксид серы – это кислородсодержащая кислота на основе серы, где степень окисления серы +6. H2SO4.

5. Сера имеет больший радиус, чем кислород и меньший, чем селен. Следовательно, сера сложнее, чем кислород  и легче, чем селен притягивает электроны. Сера меньший неметалл, чем кислород и больший, чем селен. Значит кислотные свойства оксида и гидроксида серы выражены ярче, чем у селена.

Сера имеет меньший радиус, чем фосфор и больший, чем хлор. Следовательно, сера больший неметалл, чем фосфор и меньший неметалл, чем хлор. Следовательно, кислотные свойства оксида и гидроксида серы выражены более ярко, чем у оксида и гидроксида фосфора, но в меньшей степени, чем оксида и гидроксида хлора.

Задание

Опишите по указанному плану

Перед характеристикой элементов по указанному плану зарисуйте его схему, указав число электронов на внешнем энергетическом уровне и заряд ядра.

K, Al, N, Cl

Ниже дан текст и задания к нему. За урок нужно прочитать и понять предложенный текст и выполнить задания. Если понять текст не получается, дождитесь учителя. Пока учитель не подошел – пытайтесь мысленно пересказать содержание текста. Все задания выполняются письменно.

Степень окисления (с.о.). Окислительно-восстановительные реакции (ОВР).

Цель: сформировать и закрепить понятие о с.о. на базе представления о видах связи. Сформировать представление об ОВР

а) рассмотреть правила расставления с.о. с позиций представлений о типах связи

б) закрепить умение расставлять с.о.

в) сформировать и закрепить умение отличать ОВР от неОВР.

Степень оксисления – количество электронов которые оттолкнул или притянул атом при образовании связи с другим атом.

Задание 1. Запишите тему и определение понятия «степень окисления» в тетрадь.

В отличие от заряда степень окисления – это характеристика атома, а не группы атомов!!!

Задание 2. Читая правила расстановки степеней окисления попробуйте догадаться, почему возникло это правило. Далее проверьте свою догадку, прочитав текст под правилом. (выполняется устно!)

Правила расстановки степеней окисления:

1. С.о. кислорода почти всегда равна -2 (исключения: фторид кислорода,  пероксиды, например).

Это происходит потому, что кислород находится в шестой группе, следовательно, ему не хватает до устойчивого восьмиэлектронного состояния двух ē. Принимая два ē, он приобретает с.о. -2. В отличие от других элементов шестой группы, он ближе всех к фтору – главному неметаллу. Последнее означает, что кислород любит принимать ē и редко их отдает. Т.е. его с.о. практически всегда отрицательна.

2. С.о. водорода почти всегда равна +1 (исключения: соединения водорода с металлами, например, );

Водород находится в первой группе, значит у него одни ē на внешнем уровне. Чтобы приобрести устойчивое состояние, ему нужно либо отдать один ē, либо принять один ē. Водород – неметалл, однако не очень ярко выраженный. Значит, в соединении с более яркими неметаллами он будет отдавать ē, приобретая с.о. +1, а в соединении с металлами – принимать, приобретая с.о. -1.

3. С.о. атомов металлов всегда положительная, ее максимальное значение равно номеру группы. Исключения – металлы побочных подгрупп;

Атомы металлов никогда не принимают ē, а всегда только отдают при образовании связи. Поэтому их с.о. либо 0 (в простых соединениях), либо положительная (в сложных соединениях). Отдавая все свои ē с внешнего уровня (а их число равно номеру группы), металлы приобретают с.о., равную номеру группы. Число валентных ē у металлов побочных подгрупп может отличаться от номера группы, следовательно, и с.о. может отличаться, хотя она все равно положительная.

4. С.о. свободных атомов и атомов в простых веществах всегда равна 0; Например,

С.о. обозначает количество ē, которые сместились от одного атома к другому. Если же атомы одинаковые, то ē ни к какому атому не смещаются, и сохраняется электронейтральность.

5. Суммарная степень окисления атомов всех элементов в соединении равна 0. Например,

 ;

Один атом притягивает к себе ровно столько ē, сколько другой атом отдает. Невозможно же притянуть ē изнеоткуда, или отдать вникуда. В итоге число минусов равно числу плюсов.

6. Степень окисления в кислотных остатках всегда постоянна и сумма степеней окисления равна заряду иона этого кислотного остатка. А заряд иона можно найти в таблице растворимости. Например, . Из таблицы растворимости видно, что заряд PO4 – иона равен -3.

Заряд иона образуется по той же схеме, что и степень окисления.

Задание 3.

Расставьте степени окисления в следующих соединениях: Na, Al(NO2)3, Cu2SO3, Cu2S, HI, Zn3(PO4)2, Cu(OH)2, NO, H2, K2O, H2SO4 , CaO, O2, KMnO4, K2Cr2O7, VCl5, HNO2, CuSO3, Cu2SO4, SO3, CuSO4, HF

Существуют процессы, в ходе которых степени окисления атомов изменяются. Такие процессы называются окислительно-восстановительными. Большинство химических реакций  –  окислительно-восстановительные. ОВР играют огромную роль в природе и технике. Без этих реакций невозможна жизнь, потому что дыхание, обмен веществ, синтез растениями клетчатки из углекислого газа и воды – все это окислительно-восстановительные процессы.

Основные определения: возрастание степени окисления происходит за счет отдачи электронов. Атом, отдающий электроны, называется восстановитель. Отдавая электроны другому атому, т.е. восстанавливая другой атом, восстановитель окисляется. Процесс отдачи электронов называется окисление. Уменьшение степени окисления происходит за счет принятия отрицательных электронов. Атом, принимающий электроны, называется окислителем. Забирая электроны у другого атома, и тем самым окисляя его, окислитель восстанавливается. Процесс принятия электронов называется восстановление. В окислительно-восстановительных процессах всегда взаимодействуют окислители и восстановители между собой.

Например, в реакции: катионы меди забирают электроны, а анионы хлора отдают; значит катионы меди – окислители; анионы хлора – восстановители.

Задание 4:

Даны уравнения реакций:

2Ca+O2 = 2CaO                                KMnO4 + HCl → MnCl2 + KCl + Cl2;        

H2SO4 + Ca(OH)2 → CaSO4 + H2O;                Cu + H2SO4 → CuSO4 + SO2 + H2O;

HCl + HNO3 → Cl2 + NO + H2O;                 HCl + NaOH → NaCl + H2O;

Определите, являются ли данные процессы окислительно-восстановительными. Если да – укажите окислитель и восстановитель.

Задание 5

Определите, возможны ли следующие реакция? Ответ поясните:

Na2O + H2 = 2NaOH

H2SO4 + Na = Na2SO4 + H2O

Типичные окислители:

- неметаллы, прежде всего F2, O2

- соединения, в которых элементы, особенно неметаллы, имеют положительные с.о. Это:

концентрированные серная и азотная кислоты H2SO4, HNO3

KMnO4, K2Cr2O7, и др.

Типичные восстановители

- металлы

- соединения, в которых неметаллы находятся в отрицательных степенях окисления

Задание 6

Попытайтесь объяснить, по какому принципу те или иные соединения относят к окислителям и восстановителям.

Задание 7

Распределите нижеуказанные соединения на окислители, восстановители, и соединения со смешенными свойствами:

O2, Na, Cl2, H2S, F2, NH3, KMnO4, H2, Ca, Au.

Многие химические реакции уравниваются простым подбором коэффициентов. Но иногда возникают сложности. Посмотрите, например:

А ведь расставить  здесь коэффициенты не так и сложно… Если знать метод!

Тема: расставление коэффициентов методом электронного баланса

Сначала простой пример для разъяснения сути метода. Напишем уравнение реакции между алюминием и кислородом, и расставим степени окисления

В ходе процесса каждый атом алюминия лишился трех ē, т.е. выступил в качестве восстановителя:

Каждый атом кислорода принял по два ē, т.е. восстановился.

Количество электронов отданных восстановителем равно количеству электронов, принятых окислителем!!! – в этом главная фишка. Тогда на каждые 3 атома алюминия нужно взять два атома кислорода. Только в этом случае число отданных электронов  будет равно числу принятых электронов .

Запишем электронный баланс:

Цифры 2 и 3 записанные после черты означают, что на каждые 2 атома алюминия приходится 3 атома кислорода, и именно эти цифры позволяют определить коэффициенты в уравнении! Коэффициенты нужно расставит таким образом, чтобы сохранилось соотношение 2 Al на 3 О. Подбираем минимальные цифры из возможных; подходит 4Al на 6 O:

Еще один пример. Уже здесь не так просто расставить коэффициенты подбором:

1. Расставим степени окисления. Из всех элементов степень окисления меняется только у хлора и марганца.

2. Составим электронный баланс:

3. Итак, на каждый атом марганца приходится 5 атомов хлора. Расставим коэффициенты так, чтобы выполнилось это соотношение. Таким образом, сначала уравниваем Cl и Mn:

2KMnO4 + 10KCl + H2SO4 = 5Cl2 + 2MnSO4 + K2SO4 + H2O

4. Нам известны коэффициенты перед соединениями, содержащими калий справа, значит может уровнять калий. Посмотрев на левую часть уравнения мы видим, что атомов К слева 12, значит справа перед сульфатом калия нужно поставить коэффициент 6.

2KMnO4 + 10KCl + H2SO4 = 5Cl2 + 2MnSO4 + 6K2SO4 + H2O

Теперь нам известны коэффициенты, перед соединениями, содержащими серу слева, значит можем подобрать коэффициент в правую часть: слева 8 атомов серы, значит и справа ставим 8 перед серной кислотой.

2KMnO4 + 10KCl + 8H2SO4 = 5Cl2 + 2MnSO4 + 6K2SO4 + H2O

Осталось единственное соединение без коэффициента – вода. Считаем водороды и ставим 8.

Коэффициенты расставлены.

Задание: Расставьте коэффициенты методом электронного баланса в следующих уравнениях:

I.

1)  KClO3 = KCl + O2

2) CuO + NH3 = Cu + N2 + H2O

3) P + N2O = N2 + P2O5

4) PH3 + Cl2 = PCl3 + HCl

Обратите внимание! В следующей реакции не все атомы серы меняют степень окисления, т.е. участвуют в окислительно-восстановительной реакции. Часть атомов серы (очевидно, те, что перешли в сульфат-анион SO42-) не поменяли степень окисления.

5) Cu + H2SO4 = CuSO4 + SO2 + H2O

Уравнение 7 можно представить следующим образом:

Cu + аH2SO4 + бH2SO4= бCuSO4 + аSO2 + H2O

Где коэффициент а относится к сере, поменявшей степень окисления, а б – к сере, не поменявшенй степень окисления. Непосредственно из баланса можно будет определить только коэффициент а.

6) Cu + HNO3  = Cu(NO3)2 + NO2 + H2O

II.

1) KMnO4 + K2SO3 + H2SO4 = MnSO4 + K2SO4 + H2O

2) KMnO4 + H2S + H2SO4 = MnSO4 + K2SO4 + S + H2O

3) K2Cr2O7 + KI + H2SO4 = Cr2(SO4)3 + K2SO4 + I2 + H2O

4) KMnO4 + HCl = Cl2↑ + MnCl2 + KCl + H2O

Информация о домашнем задании

Параграф 3, вопросы после параграфа. Нужно будет чуток вспомнить схему генетической связи.