Материал: Ананева Сборник тестов и задач по курсу кхимии 2014

Как можно увидеть из примера, если в соединении все химические связи ковалентные полярные или ионные, то атом элемента с положительной степенью окисления непосредственно связан с атомом элемента с отрицательной степенью окисления и т.д.

Пример 18.1.4. Определите степени окисления элементов в соединениях Са3(РО4)2, Al(OH)2Cl, K2O2. Составьте их структурные формулы. Для каждой химической связи с использованием таблицы электроотрицательности элементов (см. табл. Приложения 4) укажите, к какому атому смещена электронная плотность химической связи. Определите тип химической связи между атомами в указанных соединениях, укажите, какая связь наиболее ионная.

86

Тип каждой химической связи в молекуле условно определяют по абсолютной величине разности относительных электроотрицательностей двух химически связанных атомов χ (по абсолютной величине), составляющих молекулу.

Принята следующая шкала, отражающая взаимосвязь между χ и типом связи:

χ = 0 0,4 ковалентная неполярная связь;

χ = 0,4 2 ковалентная полярная связь;χ 2 ионная связь.

Электронная плотность химической связи смещена в сторону атома, обладающего большей электроотрицательностью (в структурной формуле смещение электронной плотности обозначается стрелкой).

Химическая связь, обладающая большей разностью электроотрицательностей, является более полярной, т.е. характеризуется большей степенью ионности. Так, в соединении Са3(РО4)2 большую степень ионности имеет связь Са – О, в соединении Al(OH)2Cl – связь Al – O , а в K2O2 – связь K – O.

87

18.2. Ионно-молекулярные уравнения химических реакций

Пример 18.2.1. Допишите уравнения реакций, протекающих в водных растворах. Расставьте коэффициенты и запишите уравнения в ионно-молекулярной форме:

Решение. Согласно теории электролитической диссоциации С. Аррениуса, реакции в водных растворах электролитов протекают между ионами. Уравнения таких реакций принято записывать в ионно-молекулярном виде.

Для того чтобы ионно-молекулярные уравнения правильно отражали механизм процесса, необходимо придерживаться следующей формы их записи:

1.Малорастворимые, малодиссоциирующие, газообразные вещества и оксиды записывают в виде молекул.

2.Растворимые сильные электролиты, как полностью диссоциированные, записывают в виде ионов.

3.Сумма электрических зарядов ионов левой части уравнения должна быть равна сумме электрических зарядов правой части.

Вводных растворах к сильным хорошо растворимым электролитам относят следующие соединения:

1.Сильные кислоты: НNO3, HCl, HBr, HI, HClO4, HМnO4, H2SO4 и т.д.

2.Сильные основания, т.е. гидроксиды щелочных и щелочноземельных металлов: LiOH, KOH, NaOH, Ba(OH)2 и др.

3.Все хорошо растворимые в воде средние соли (NaCl, KNO3, Na2SO4, FeCl2 и др.).

Кислые (KHCO3, Na2HPO4, NaHS и др.) и основные (ZnOHCl, Al(OH)2NO3, CrOHSO4 и др.) соли диссоциируют в водных растворах по первой ступени как сильные электролиты. В ионно-молекулярных уравнениях кислые и основные соли записываются в виде ионов, которые образуются в результате диссоциации по первой ступени:

NaHS Na+ + HS–;

ZnOHCl ZnOH+ + Cl–.

88

Как слабые электролиты в водных растворах ведут себя следующие соединения:

1. Слабые органические кислоты (CH3COOH, H2C2O4, HCOOH и

др.), а также неорганические (HF, H2S, H2SO3, HCN, H2CO3, HClO,

НNO2, H2SiO3, H3BO3 и др.).

2. Все малорастворимые в воде основания (Be(OH)2, Mg(OH)2,Cu(OH)2, Cr(OH)3, Fe(OH)2, Fe(OH)3, Al(OH)3 и др.), а также хорошо растворимый гидроксид аммония NH4OH.

3. К слабым электролитам относятся H2O и H2O2.

Почти все малорастворимые соли, хотя и относятся к сильным электролитам, так как их растворимая часть полностью диссоциирована, в ионных уравнениях записывают в молекулярной форме. Из-за малой растворимости концентрация ионов в растворе ничтожна, и ионной формой этих соединений можно пренебречь по сравнению с молекулярной.

Методику составления ионно-молекулярных уравнений рассмотрим на следующем примере:

1. Составляем уравнение реакции в молекулярной форме и расставляем стехиометрические коэффициенты;

а) Fe(NO3)3 + 3NaOH Fe(OH)3 + 3 NaNO3.

2. Перепишем уравнение в полной ионно-молекулярной форме, учитывая, что Fe(NO3)3, NaOH и NaNO3 являются сильными электролитами и в водном растворе полностью диссоциируют на ионы, а Fe(OH)3 – малорастворимое соединение, выпадающее в осадок:

Fe3+ + 3 NO3¯ +3Na+ + 3 ОН¯ Fe(OH)3 +3Na+ +3 NO3¯.

При составлении ионно-молекулярного уравнения следует использовать табл. Приложения 12.

3. Исключаем из обеих частей уравнения одинаковые количества одноименных ионов (они подчекнуты) и записываем уравнение в сокращенной ионно-молекулярной форме:

Fe3+ +3ОН¯ Fe(OH)3 .

Как видно из этого уравнения, сущность реакции сводится к взаимодействию ионов Fe3+ и ОН¯, в результате которого образуется осадок Fe(OH) 3 .

Аналогично для остальных реакций получаем:

89

в) Al(OH)3 + 3НCl AlCl3 + 3H2O Al(OH)3 + 3H+ + 3Cl- Al3+ +3Cl- + 3H2O Al(OH)3 + 3H+ Al3+ + 3H2O.

18.3 Расчеты по стехиометрическим формулам веществ и уравнениям реакций

Пример 18.3.1. При проведении анализа найдено, что в веществе А содержится (массовая доля , %): кислорода – 56,93, углерода – 14,23 и магния – 28,82. Определите эмпирическую формулу вещества и назовите его.

Решение. Массовая доля показывает долю какой-либо структурной единицы, выраженную в процентах, содержащуюся в общей массе вещества. Например, массовая доля кислорода в соединении НхЭOy

где y – число атомов кислорода в молекуле вещества, 16 – атомная