Часть б со свободным ответом 11 (8 ). составьте схему образования соединений, состоящих из элементов: а магния и фтора. б. селена и водорода. укажите тип связи в каждом соединении 12 (4 ). какую форму имеет молекула соединения с ковалентной связью из 11? 13 (8 ). расположите соединения, формулы которых сн2с1соон, с6н5он, сн3соон, с2н5он, в порядке возрастания кислотных свойств. объясните ответ. 14 (6 ). составьте структурные формулы не менее трех возможных изомеров веществ состава с4н6. назовите эти вещества. 15 (4 ). какой объем кислорода потребуется для полного сгорания 1 кг этилена (этена)? !
. . . . . . . . . .
А) : F · + Mg + · F : ⇒ [ : F : ]⁻ + [ Mg ]²⁺ + [ : F : ]⁻ =
· · · · . . . .
= F⁻ - Mg²⁺ - F⁻ = F - Mg - F = MgF₂
Тип связи - ионный
. . . . . .
Б) H · + · Se · + · H ⇒ H · · Se · · H ⇒ H : Se : H =
· · · · · ·
= H → Se ← H = H - Se - H = H₂Se
Тип связи - ковалентный полярный
12. Какую геометрическую форму имеет молекула соединения с ковалентной связью из задания 11?
Форма молекулы H₂Se - угловая (как и у молекулы воды H₂O):
.· ·.
Se
/ \
H H
На первый взгляд, молекула H₂Se должна быть линейна. Она и была бы линейной, если бы не наличие двух неподеленных электронных пар у атома селена (обозначены двумя парами точек . · и · .), которые отталкиваются и друг от друга, и от электронных пар, образующих связи Se - H (обозначены черточками). А поскольку связи Se - H тоже отталкиваются и друг от друга, и от неподеленных пар, самая выгодная конфигурация - угловая. В таком состоянии неподеленные пары и связи максимально "разведены" друг от друга и меньше взаимодействуют между собой.
13. Расположите соединения, формулы которых СН₂СlСООН, С₆Н₅ОН, СН₃СООН, С₂Н₅ОН, в порядке возрастания кислотных свойств. Объясните ответ.
С₂Н₅ОН, С₆Н₅ОН, СН₃СООН, СН₂СlСООН
Спирты - более слабые кислоты по сравнению с водой. Из-за положительного индуктивного эффекта (+I -эффекта) алкильной группы атом кислорода в спирте получает избыточную электронную плотность (по сравнению с атомом кислорода в молекуле воды), и связь О - Н становится менее полярной по сравнению со связью О - Н в молекуле воды. Поэтому щелочные металлы реагируют со спиртом гораздо спокойнее, чем с водой, а щелочи со спиртами не реагируют вовсе.
Фенолы - более сильные кислоты, чем спирты. Из-за мезомерного эффекта ароматического кольца электронная плотность от атома кислорода частично переходит в ароматическую π-сопряженную систему, электронная плотность у атома кислорода ниже, чем в воде (и тем более в спиртах) . Поэтому фенолы более сильные кислоты, чем спирты и вода. Они реагируют не только с щелочными металлами, но и с щелочами. Поэтому фенол раньше называли карболовой кислотой.
Однако фенолы - более слабые кислоты по сравнению с карбоновыми кислотами. Так, в отличие от карбоновых кислот, фенолы (и тем более спирты) не вытесняют угольную кислоту из ее солей.
Сила карбоновых кислот определяется наличием двух атомов кислорода. Гидроксильный атом кислорода в карбоновых кислотах соединен не с алкильной группой, и даже не с фенильной (С₆H₅ - ), а с карбонильной группой C = O. В ней присутствует гораздо более электроотрицательный атом кислорода (по сравнению с углеродом). Он значительно оттягивает на себя электронную плотность от карбонильного атомам углерода. В свою очередь, карбонильный атом углерода оттягивает электронную плотность от гидроксильного атома кислорода. Это эффект p-π - сопряжения. По сравнению с ним положительный индуктивный эффект алкильной группы (как в спирте) незначителен.
Хлоруксусная кислота более сильная кислота, чем уксусная. Из-за отрицательного индуктивного эффекта (-I - эффекта ) электроотрицательного заместителя - хлора электронная плотность смещается от гидроксильного кислорода в сторону заместителя, связь O - H становится еще более полярной по сравнению с уксусной кислотой, отщепление протона облегчается, сила кислоты увеличивается.
Возьмем молекулу воды. Связь O - H в воде полярная, то есть электронная плотность смещена от водорода к кислороду. Будем считать это смещение эталонным. А смещение электронной плотности в этой связи под влиянием различных заместителей относительно этого эталона покажем символично стрелками. Чем больше смещение в сторону атома кислорода, тем больше полярность связи, тем сильнее вещество как кислота.
H ← O ← С₂H₅ спирты слабее воды
H - O - H вода
H → O → C₆H₅ фенолы сильнее воды
H ⇒ O ⇒ C - CH₃ кислоты сильнее фенолов
|↓
O
H ⇒ O ⇒С → CH₂ хлорзамещенные кислоты еще сильнее
|↓ ↓
O Cl
14. Составьте структурные формулы не менее трех возможных изомеров веществ состава С₄Н₆. Назовите эти вещества.
1) HC ≡ С - СH₂ - CH₃ бутин-1
2) H₃С - С ≡ С - CH₃ бутин-2
3) H₂C = СH - СH = CH₂ бутадиен-1,3
15. Какой объем кислорода потребуется для полного сгорания 1 кг этилена (этена)?
Уравнение полного сгорания этилена
С₂H₄ + 3 O₂ = 2 CO₂ + 2 H₂O
M(С₂H₄) = 2*12 + 4*1 = 24+4 = 28 г/моль
n(С₂H₄) = m(С₂H₄) / M(С₂H₄) = 1 кг / 28 г/моль = 1000 г/ 28 г/моль = 35,71 моль
По уравнению реакции на 1 моль С₂H₄ нужно 3 моль (3*22,4 л) O₂
Тогда на 35,71 моль С₂H₄ нужно х л O₂
С₂H₄ + 3 O₂ = 2 CO₂ + 2 H₂O
1 моль 3*22,4 л
35,71 моль x л
Пропорция:
13*22,4
35,71х
х = 35,71*3*22,4 / 1 = 2 400 л.
ответ: 2 400 л