Әр студент тапсырма нұсқасын оқытушының келісімімен (журналдағы тізім бойынша да болады) орындайды

 

₆С 2p²

 2s²

Бұған сәйкес көміртек екі валентті, өйткені ең қарапайым жағдайдағы валенттілік жұптаспаған электрондар санымен анықталынады. Бірақ көміртек атомында бос бір 2р-орбиталь бар, оған салыстырмалы түрдегі өте аз энергия жұмсалғанда бір 2s-электрон ауысады. Нәтижеде жұптаспаған электрондар саны төртке дейін артады (жетеді):

 

₆С*                   2p³  

 2s¹

Электронның 2р-орбитальға ауысуы үшін жұмсалатын энергиясы, қосымша екі байланыс пайда болған тұстағы бөлінетін энергиямен теңестіріледі.

1. Мына байланыстардың ішінде Сa – H, C – Cl, Br – Cl қайсысы ең полярлы және неге?

2. Неге фосфордың максимальды коваленттілігі 5-ке тең, ал азоттың мұндай валенттік күйі жоқ? Түсіндіріңіз.

3. Салыстырмалы электртерістілік мәнін пайдалана отырып, молекулалардағы байланыстың иондық дәрежесін анықтаңыз: а) CH₄, CCl₄, CO₂; б) NH₃, NO, Mg₃N₂; в) LiCl, LiI, Li₂O; г) HF, HCl, HBr; д) SO₂, SeO₂, TeO₂.

4. Мына байланыстардың ішінде K – S, H – S, Br – S, C – S қайсысы ең полярлы және неге?

5. H₂O, NaH, HI, CH₄ молекуласындағы электрондық тығыздық қай атомға қарай ығысады?

6. Қандай коваленттік байланыс полярлы деп аталады? Коваленттік байланыстың полярлығының сандық өлшемі ретінде не қызмет етеді? Мысал келтіріңіз. Қандай химиялық байланысты сутектік деп атайды? Ол қандай заттардың молекулаларының арасында түзіледі? Мысал келтіріңіз.

7. Қандай кристалдық құрылымдар иондық, атомдық, молекулалық және металдық деп аталады? Айтылған құрылымдар қай заттардың кристалында бар: алмаз, натрий хлориді, көміртегі диоксиді, мырыш?

8. Қандай химиялық байланысты иондық деп атайды? Оның түзілу механизмі қандай? Иондық байланыстың қандай қасиеті коваленттік байланыстан өзгеше етіп тұр? Типтік иондық қосылыстарға мысал келтіріңіз.

9. Молекулалық әрекеттесудің қандай күштерін бағытталушы, индукциялық және дисперсиялық деп атайды? Бұл күштер қай кезде пайда болады және олардың табиғаты қандай?

10. Жалпы атомдар немесе атомдық орбитальдар электронының қандай күйін валенттік деп атайды? Оттегі және күкірт, фтор және хлор атомдары үшін қанша валенттік күй мүмкін? Коваленттік байланыстың түзілуінің қандай тәсілі донорлы-акцепторлы деп аталады? NH және BF иондарында қандай химиялық байланыстар бар? Донор мен акцепторды көрсетіңіз.

11. Этилен мен ацетилен молекуласындағы байланыс энергиясы, сәйкесінше, 383,2 және 433,7 кДж/мольге тең. Қайсы молекуладағы байланыс өте мықты?

12. Бор хлориді мен аммиак молекуласының кеңістіктегі әртүрлі құрылымының себебі неде?

13. Қандай химиялық байланысты коваленттік деп атайды? Оның негізгі қасиеттерін сипаттаңыз. Неге коваленттік байланыс түзілу кезінде атомдар арасындағы арақашықтық дәлме-дәл белгілі? Ол қалай аталады?

14. Байланыстың еселілігі дегеніміз не? Байланыстың еселілігінің өсуі оның ұзындығы мен энергиясына қалай әсер етеді?

15. а) C₂H₆, C₂H₅OH, CH₃COOH, CH₃Cl молекулаларындағы көміртегінің; б) NaCl, NaClO₃, NaClO₄, Ca(ClO)₂ молекулаларындағы хлордың коваленттілігі мен тотығу дәрежесін анықтаңыз.

Термохимия. Термохимия заңдары

Осы бөлімнің есептерін шығару кезінде заттардың термодинамикалық сипаттамасы берілген кестені пайдаланыңыз.

 

Мысал: егер 1,12 л (қ. ж.) ацетиленді жаққан кезде 67,5 кДж жылу бөлінетіндігі белгілі болғандағы, ацетиленнің жану реакциясының жылу эффектісін есептеңіз және осы реакцияның термохимиялық теңдеуін құрастырыңыңыз.

Шешуі: жалпы түрдегі теңдеуді құрастырамыз:

2С₂Н₂ + 5О₂ = 4СО₂ + 2Н₂О + Q кДж.

С₂Н₂ санын (мөлшерін) есептейміз:

Теңдеуден алынады, ол 2 моль С₂Н₂ жаққанда Q кДж бөлінеді.

Термохимиялық теңдеудің түрі:

2С₂Н₂ + 5О₂ =4СО₂+2Н₂О + 2700 кДж.

16. Мыс сульфаты (CuSO₄) мен мыс купоросының (CuSO₄·5H₂O) еру жылуы, сәйкесінше, -66,11кДж және 11,72 кДж-ге тең. Мыс сульфатының гидратация жылуын есептеңіз.

18. Этилен мен су буының әрекеттесуінің нәтижесінде газ тәріздес этил спиртін алуға болады. Осы реакцияның термохимиялық теңдеуін жазып, оның жылу эффектісін есептеңіз.

19. Нәтижесінде газ тәріздес метан мен су түзілетін, көміртегі (ІІ) оксиді мен сутегі әрекеттескендегі реакцияның термохимиялық теңдеуін жазыңыз. Егер көлемі 67,2 дм³ (қ. ж.) метан алынған кезде, реакция нәтижесінде қанша жылу бөлінеді?

20. Метил спиртінің жану реакциясы мына термохимиялық теңдеумен өрнектеледі:

CH₃OH_(с) + 3/2O_2(г) = CO_2(г) + 2H₂O_(с).

Осы реакцияның жылу эффектісін есептеңіз.

21. Газ тәріздес күкіртті сутек пен көміртегі диоксиді әрекеттескенде, су буы мен газ тәріздес күкіртті көміртегі (CS₂) түзіледі. Осы реакцияның термохимиялық теңдеуін жазыңыз және оның жылу эффектісін есептеңіз.

22. 1 моль сутегі мен 1 моль селен әрекеттескенде, 77,4 кДж жылу сіңірілді. Селенді сутектің түзілу энтальпиясын есептеңіз.

23. 2 моль мышьяк пен 3 моль сутегі әрекеттескенде, 370 кДж жылу сіңірілді. Арсиннің түзілу энтальпиясын есептеңіз.

24. 1 моль сутегі мен 1 моль хлор әрекеттескенде, 184 кДж жылу бөлінді. Хлорлы сутектің түзілу энтальпиясын есептеңіз.

25. Жай заттардан 1 моль су түзілгенде, 242 кДж жылу бөлінді. Судың түзілу энтальпиясы нешеге тең?

26. 1 моль азот пен 3 моль сутегі әрекеттескенде, 93 кДж жылу бөлінді. Аммиактың түзілу энтальпиясы нешеге тең?

27. Егер массасы 335,1 г темір алынған болса, темір (ІІІ) оксидінің металдық алюминиймен тотықсыздануы кезінде қанша мөлшерде жылу бөлінетінін есептеңіз.

28. Графитті жағу кезінде, массасы 8,86 г көміртегі диоксиді түзілді және 79,2 кДж жылу бөлінді. Көміртегі диоксидінің түзілу жылуын есептеңіз.

29. Магний карбонатының магний оксиді мен көміртегі диоксидіне ыдырауы кезінде 100,7 кДж жылу сіңіріледі. Магний карбонатының түзілу жылуын есептеңіз.

30. Массасы 11,5 г сұйық этил спиртінің жануы кезінде 308,71 кДж жылу бөлінді. Нәтижесінде су буы мен көміртегі диоксиді түзілетін реакцияның термохимиялық теңдеуін жазыңыз. C₂H₅OH_(с) түзілу жылуын есептеңіз.

31. Массасы 80,0 г темір (ІІІ) оксидінің алюминиймен (алюмотермия реакциясы) тотықсыздануы кезінде 426,3 кДж жылу бөлінеді. Массасы 5,4 г металдық алюминийдің жануы кезінде 167,3 кДж жылу бөлінеді. Осы мәліметтерді негізге ала отырып, темір (ІІІ) оксидінің түзілу жылуын есептеңіз.

32. Аммиактың жану реакциясы мына термохимиялық теңдеумен өрнектеледі:

4NH_3(г) + 3O_2(г) = 2N_2(г) + 6Н₂О_(с); ΔH⁰ = -1530,28 кДж.

Аммиактың түзілу жылуын есептеңіз.

33. Массасы 6,3 г темір күкіртпен әрекеттескенде, 11,31 кДж жылу бөлінді. Темір (ІІ) сульфидінің түзілу жылуын есептеңіз.

34. Көлемі 1 дм³ (қ. ж.) ацетиленнің жануы кезінде 56,053 кДж жылу бөлінеді. Нәтижесінде су буы мен көміртегі диоксиді түзілетін реакцияның термохимиялық теңдеуін жазыңыз. Газ тәріздес ацетиленнің түзілу жылуын есептеңіз.

35. Келесі термохимиялық теңдеулерге сүйене отырып, NO_(г) түзілу жылуын есептеңіз:

4NH_3(г) + 5O_2(г) = 4NO_(г) + 6H₂O_(с);  ΔH⁰ = -1168,80 кДж;

4NH_3(г) + 3O_2(г) = 2N_2(г) + 6H₂O_(с);  ΔH⁰ = -1530,28 кДж.

36. Келесі термохимиялық теңдеулерге сүйене отырып, газ тәріздес метанның түзілу жылуын есептеңіз:

H_2(г) + 1/2O_2(г) = H₂O_(с); ΔH⁰ = -285,84 кДж;

С_{(графит)} + O_2(г) = CO_2(г); ΔH⁰ = -393,51 кДж;

CH_4(г) + 2O_2(г) = 2H₂O_(с) + CO_2(г); ΔH⁰ = -890,31 кДж.

37. Реакциялардың ΔG⁰ табыңыз:

а) CO_(г) + 1/2O_2(г) = CO_2(г);

б) 1/2N_2(г) + 3/2H_2(г) = NH_3(г);

в) C₆H_6(с) + NH_3(г) = H_2(г) + C₆H₅NH_2(с).

38. Қандай температурада жүйенің тепе-теңдігі орнайды:

4HCl_(г) + O_2(г) = 2H₂O_(г) + 2Сl_2(г); ΔH⁰ = -114,42 кДж?

39. Fe₃O₄-ң көміртегі оксидімен тотықсыздануы мына теңдеу бойынша жүреді:

Fe₃O_4(кр) + CO_(г) = 3FeO_(кр) + СO_2(г).

ΔG⁰ есептеңіз және қалыпты жағдайдағы осы реакцияның өздігінен жүру мүмкіндігі туралы қорытынды жасаңыз. Осы реакцияның ΔS⁰ қаншаға тең?

40. Ацетиленнің жану реакциясының ΔG⁰ және ΔS⁰ табыңыз:

C₂H_2(г) + 5/2O_2(г) = 2СO_2(г) + H₂O_(с).

41. Қалыпты жағдайда экзотермиялық реакцияның мүмкін еместігін немен түсіндіруге болады:

H_2(г) + CO_2(г) = CO_(г) + H₂O_(с); ΔH⁰ = -2,85 кДж?

Сәйкес келетін заттардың ΔΗ⁰ және S⁰ стандартты мәндерін негізге ала отырып, осы реакцияның ΔG⁰ анықтаңыз.

42. Сәйкес келетін заттардың абсолютті стандартты энтропиясының және түзілу жылуының стандартты мәндеріне сүйене отырып, мына теңдеулер бойынша жүретін реакциялардың ΔG⁰ табыңыз:

а) CS_2(г) + 3O_2(г) = CO_2(г) + 2SO_2(г);

б) Al₂O_3(кр) + 2Cr_(кр) = Сr₂O_3(кр) + 2Al_(кр);

в) CaO_(кр) + CO_2(г) = CaCO_3(кр).

43. а) судың буға; б) графиттің алмазға айналуы кезінде энтропия төмендей  ме немесе жоғарлай  ма? Неге? Әр айналуға ΔS⁰ табыңыз. Фазалық және аллотропиялық айналу кезіндегі энтропияның өлшемдік өзгеруі туралы қорытынды жасаңыз.

44. Есептеуді орындамай-ақ, келтірілген процестердің қайсысында энтропияның өзгеруі оң болатынын көрсетіңіз:

а) MgO_(кр) + H_2(г) = Mg_(кр) + H₂O_(с);

б) C(графит) + CO2(г) = 2CO(г).

45. Есептеуді орындамай-ақ, келтірілген процестердің қайсысында энтропияның өзгеруі оң болатынын көрсетіңіз:

а) 4HCl_(г) + O_2(г) = 2Cl_2(г) + 2H₂O_(г);

б) NH₄NO_3(кр) = N₂O_(г) + 2H₂O_(г).

Химиялық реакциялардың жылдамдығы. Химиялық тепе-теңдік. Химиялық тепе-теңдіктің ығысуы

2NO + O₂ ↔ 2NO₂.

Тура және кері реакцияның жылдамдығы қалай өзгереді, егер қысымды 3 есе көтерсе, ал температураны тұрақты қалдырса? Реакция жылдамдығының бұл өзгерісі тепе-тендіктің ығысуын туындата ма?

Шешуі: қысымды көтергенге дейін азот (II) оксидінің, оттектің және  азот (IV) оксидінің тепе-теңдіктік концентрациялары келесідей болады делік:

[NO] = а;   [O₂] = b;   [NO₂] = с.

Мұндайда тура реакцияның жылдамдығы:

υ₁ = k₁∙а²b,

ал кері реакцияның жылдамдығы:

υ₂ = k₂∙с.

Қысымды 3 есеге жоғарылатқан кезде барлық реагенттердің концентрациялары сонша есе көбейеді:

[NO] = 3а;   [O₂] = 3b;   [NO₂] = 3с.

Ондайда тура реакцияның жылдамдығы болмақ:

υ₁ = k₁∙ (3а)²∙3b,

ал кері реакцияның жылдамдығы:

υ₂ = k₂∙(3с)² = k₂∙9с²-ге  тең болады.

Демек, тура реакцияның жылдамдығы 27 есеге, ал керінікі – 9 есеге өскені. Тепе-теңдік тура реакция жағына қарай ығысады, бұл Ле-Шателье ұстанымымен сәйкес.

46. Тура реакция жылдамдығының өрнектелуін жазыңыз:

б) N_2(г) + 3H_2(г) ↔ 2NH_3(г).

Бастапқы заттардың концентрациясын екі есе жоғарлатқанда, (а) және (б) тура реакциясының жылдамдығы қалай өзгереді?

47. Тура реакция жылдамдығының өрнектелуін жазыңыз:

а) CO_2(г) + С_(кp) ↔ 2CO_(г);

б) Fe₃O_4(кp) + 4СO_(г) ↔ 3Fe_(кp) + 4СO_2(г).

Бастапқы заттардың концентрациясын екі есе жоғарлатқанда, (а) және (б) тура реакциясының жылдамдығы қалай өзгереді?

48. Егер бастапқы заттардың концентрацияларын 2 есе жоғарлатса,

H_2(г) + Br_2(г) ↔2HBr_(г)

сутегі мен бромның әрекеттесу реакциясының жылдамдығы неше есе артады?

49. Егер жүйенің қысымын екі есе жоғарлатса,

4NH_3(г) + 5O_2(г) ↔ 4NO_(г) + 6H₂O_(г)

тура реакцияның жылдамдығы қалай өзгереді?

50. Егер жүйенің қысымын үш есе жоғарлатса,

2CO_(г) + O_2(г) ↔ 2CO_2(г)

тура реакцияның жылдамдығы қалай өзгереді?

51. Егер жүйенің көлемін 5 есе төмендетсе,

S_(г) + O_2(г) ↔ SO_2(г)

күкірттің жану реакциясының жылдамдығы қалай өзгереді?

52. Егер жүйенің қысымы 2 есе жоғарласа,

2Al_(кр) + 3Cl_2(г) = 2AlCl_3(кр)

химиялық реакцияның жылдамдығы қалай өзгереді?

53. Егер температура 30° жоғарласа, ал температуралық коэффициент 3-ке тең болғанда, реакция жылдамдығы қанша есе артады?

54. Егер температураның а) 283 – 323 К дейін өсуі кезінде реакция жылдамдығының 16 есе артқандағы; б) 323 – 373 К дейін өсуі кезінде реакция жылдамдығы 1200 есе артқандағы, кейбір реакциялар жылдамдығының температуралық коэффициентін есептеңіз.

55. Егер жылдамдықтың температуралық коэффициенті 3-ке тең болғанда, реакция жылдамдығы 81 есе өсуі үшін температураны қанша градусқа жоғарлату керек?

56. Егер температураны 30 градусқа жоғарлатқанда, жылдамдық 27 есе артады, реакция жылдамдығының температуралық коэффициенті неге тең?

57. Егер γ = 2, температураны 50° жоғарлатқанда, реакция жылдамдығы неше есе өседі?

58. Жылдамдық 729 есе өсуі үшін реакцияның температурасын қанша градусқа жоғарлату керек (γ = 3)?

59. Реакция температурасы 60° жоғарлағанда, реакция жылдамдығы 64 есе өсті. Температуралық коэффициентті анықтаңыз (γ).

60. Температураны 20° жоғарлатқанда, реакция жылдамдығы 9 есе өсті. Осы реакцияның температуралық коэффициенті нешеге тең және температураны 30° және 100° жоғарлатқанда, оның жылдамдығы қанша есе артады?

61. Егер жүйедегі қысымды екі есе төмендетсе,

2CO_(г) + 2H_2(г) ↔ CH_4(г) + CO_2(г)

реакция тепе-теңдігі қай жаққа қарай ығысады?

62. Егер жүйенің көлемі үш есе жоғарлағанда,

CH_4(г) + H₂O_(г) ↔ CO_(г) + 3H_2(г)

реакция тепе-теңдігі қай жаққа қарай ығысады?

63. Мына реакцияның:

N₂ + 3H₂ ↔ 2NH₃

тепе-теңдік концентрациялары (моль/дм³): [N₂] = 0,3; [H₂] = 0,9; [NH₃] = 0,4.

         Егер   қысымды 5 есе жоғарлатса, тура реакцияның жылдамдығы қалай өзгереді? Сол кезде тепе-теңдік қай жаққа қарай ығысады?

64. Келесі гомогенді реакциялардың тепе-теңдігіне температура мен қысымның төмендеуі қалай әсер етеді:

а) 3O₂ ↔ 2O₃,  ΔH⁰ = +184,6 кДж;

б) 2CO + O₂ ↔ 2CO₂,  ΔH⁰ = -566,0 кДж;

в) N₂ + 3H₂ ↔ 2NH₃,  ΔH⁰ = -92,4 кДж?

65. Келесі гомогенді реакциялардың тепе-теңдігіне температура мен қысымның төмендеуі қалай әсер етеді:

а) N₂ + 3H₂ ↔ 2NH₃,  ΔH⁰ = -92,4 кДж;

б) 2SO₂ + O₂ ↔ 2SO₃,  ΔH⁰ = -196,6 кДж;

в) 4HCl + O₂ ↔ 2H₂O + 2Cl₂,  ΔH⁰ = -114,5 кДж?

66. Жүйеде:

CaCO_3(кр) ↔ CaO_(кр) + CO_2(г),  ΔH⁰ = +179 кДж

тепе-теңдік орнады. Температураны жоғарлатқанда, ол қай жаққа қарай ығысады?

67. Жүйеде:

3Fe₂O_3(кр) + H_2(г) ↔ 2Fе₃O_4(кр) + H₂O_(г)

тепе-теңдік орнады. Қысымды жоғарлатқанда, ол қай жаққа қарай ығысады?

68. Қысымды өзгерту арқылы келесі реакциялардың өнімінің шығуын қалай жоғарлатуға болады:

а) 2NO_(г) + O_2(г) ↔ 2NO_2(г);

б) N₂O_4(г) ↔ 2NO_2(г);

в) 2SO_2(г) + O_2(г) ↔ 2SO_{3( г)}? 

69. Қысымды өзгерту арқылы келесі реакциялардың өнімінің шығуын қалай жоғарлатуға болады:

а) 2SO_2(г) + O_2(г) ↔ 2SO_{3( г)};

б) PCl_5(г) ↔ PCl_3(г) + Сl_2(г);

в) CO2(г) + С(графит) ↔ 2CO(г)?

70. Қандай факторлардың әсерімен келтірілген реакциялардың тепе-теңдігін оң жаққа қарай ығыстыруға болады:

а) C_{(графит)} + H₂O_(г) ↔ CO_(г) + H_2(г),      - 129,89 кДж;

б) N₂O₄ ↔ 2NO₂,        - 54,47 кДж;

в) 2SO₂ + O₂ ↔ 2SO₃,      + 192,74 кДж?

71. Егер концентрациялары [CO₂] = 0,30 моль/дм³; [H₂] = 0,02 моль/дм³; k = 1 болса,

CO_(г) + H₂O_(г) ↔ CO_2(г) + H_2(г)

кері реакцияның жылдамдығы қаншаға тең?

72. Жүйедегі:

CO_(г) + Cl_2(г) ↔ CОCl_2(г)

бастапқы заттардың алғашқы концентрациялары (моль/дм³): [CO] = 0,3; [Cl₂] = 0,2. Егер CO концентрациясын 0,6 моль/дм³ дейін, ал Cl₂ концентрациясын 1,2 моль/дм³ дейін жоғарлатса, реакция жылдамдығы неше есе артады?

73. NO₂ түзетін NO және O₂ концентрациялары, сәйкесінше, 0,03 және 0,05 моль/дм³ тең. Реакция жылдамдығы неге тең?

74. Реакцияға қатысып жатқан заттардың:

N_2(г) + 3H_2(г) ↔ 2NH_3(г),

бастапқы концентрациялары (моль/дм³): [N₂] = 1,5; [H₂] = 2,5; [NH₃] = 0. Аммиактың концентрациясы 0,5 моль/дм³ тең болған кезеңде, азот пен сутегінің концентрациялары қандай болды?

75. Реакцияның жүруінің алғашқы кезеңінде:

CO_(г) + H₂O_(г) ↔ CO_2(г) + H_2(г)

концентрациялар (моль/дм³): [CO] = 0,30; [H₂O] = 0,40; [CO₂] = 0,40; [H₂] = 0,05 болды. 50% су әсер еткен кезеңдегі, барлық заттардың концентрацияларын табыңыз.

Сұрақтар:

2. Валенттік бұрыш дегеніміз не?

3. Дипольдік момент дегеніміз не? Ол қандай өлшем бірлігімен өлшенеді?

4. Қатты металдардың жылуөткізгіштігі мен электрлік өткізгіштігін немен түсіндіруге болады?

5. Термодинамиканың екінші басының теңдеуі қандай тәуелділікті өрнектейді?

6. Судың қатуы кезінде энтальпияның өзгеруінің белгісі қандай?

7. Қарапайым жағдайда көміртегінің – алмаз немесе графитке қандай түр өзгеруі көбіне тұрақты болып келеді?

8. Процестің энтальпиясының өзгеруі мен ішкі энергияның өзгеруінің арасында қандай айырмашылық бар?

9. Химиялық реакцияның жылдамдығы қандай факторларға тәуелді?

10. Активтендіру энергиясы деп нені айтады? Ол химиялық реакцияның жылдамдығына қандай фактордың әсерін сипаттайды?

3 №3 есеп-сызба жұмысы. Ерітінділер және электрохимия

№3 есеп-сызба жұмысының мақсаты: ерітінділердегі алмасу және тотығу-тотықсыздану реакцияларын қарастыру, сондай-ақ тотығу және тотықсызданудың (электрохимиялық процестер) бөлек жүруін оқып үйрену, себебі бұл процестер кеңінен тараған және ғылым мен техника үшін үлкен маңызы бар [әдеб. – 1-10].