Цели и задачи модульной программы

МОДУЛЬНАЯ ПРОГРАММА

Р-ЭЛЕМЕНТЫ VI ГРУППЫ

 

 

 

МОДУЛЬ 0

ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ МОДУЛЬНОЙ ПРОГРАММЫ

 

 

Изучив данную программу, студент должен знать:

- электронное строение атомов р-элементов VI группы,

- важнейшие степени окисления р-элементов VI группы,

- валентность атомов в ковалентных соединениях,

- изменение в группе атомных характеристик (атомный радиус, энергия ионизации, сродство к электрону, электроотрицательность),

- нахождение в природе,

- физические и химические свойства простых веществ,

- получение и свойства соединений кислорода,

- получение и свойства соединений серы.

 

Изучив данную программу, студент должен уметь:

- выявлять и объяснять закономерности в изменении свойств простых веществ и важнейших соединений р-элементов VI группы,

- проводить лабораторные опыты по получению и изучению свойств кислорода, серы, и их важнейших соединений.

 

МОДУЛЬ 1

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА р-ЭЛЕМЕНТОВ VI ГРУППЫ

 

УЭ-0. Цели и задачи модуля.

Изучив данный модуль, студент должен знать:

- электронное строение атомов р-элементов VI группы, особенности строения атома кислорода,

- закономерности изменения в VIА группе следующих свойств атомов:

- радиус атома,

- энергия ионизации,

- сродство к электрону,

- относительная электроотрицательность,

- степени окисления и валентные состояния атомов, примеры соединений,

- зависимость кислотно-основных и окислительно-восстановительных свойств соединений от степени окисления элемента,

- нахождение р-элементов VI группы в природе.

 

Изучив данный модуль, студент должен уметь:

- исходя из электронного строения атомов объяснять наличие определенных степеней окисления и валентных состояний,

- объяснять закономерности изменения атомных характеристик в VIА группе,

- давать общую характеристику соединениям р-элементов VI группы, исходя из степеней окисления атомов,

- характеризовать важнейшие соединения кислорода – оксиды и гидроксиды,

- сопоставлять кислотно-основные и окислительно-восстановительные свойства соединений р-элементов VI группы в зависимости от степени окисления элемента и устойчивости соединений.

 

УЭ-1. Вводный контроль.

Задание 1. Изобразить электронно-графические формулы внешнего электронного уровня атомов р-элементов VI группы. Чем принципиально отличается электронное строение атома кислорода?

Задание 2. Как зависит атомный радиус от порядкового номера элементов в VIА группе? Какое влияние оказывает лантаноидное сжатие?

 

 

Таблица 1

Атомные характеристики р-элементов VI группы

	r орб., нм	I 1, эВ	E, эВ	ОЭ
O	0,045	13,61	1,47	3,5
S	0,081	10,36	2,08	2,5
Se	0,092	9,75	2,02	2,4
Te	0,111	9,01	1,97	2,1
Ро	0,121	8,43		2,0

 

Задание 3. В VIА группе наблюдается монотонное изменение энергии ионизации и электроотрицательности. В то же время в изменении сродства к электрону проявляется резкое отличие кислорода. Как это можно объяснить?

Задание 4. Первая энергия ионизации атома бора равна 8,30 эВ, атома бериллия 9,32 эВ. Сравните с энергией ионизации атома полония. Можно ли на основе этих данных отнести полоний к металлам?

 

УЭ-2. Степени окисления.

Задание 5. Почему так сильно отличается набор степеней окисления кислорода и серы? Приведите примеры соединений, соответствующих каждой степени окисления в таблице 2.

Таблица 2

Степени окисления кислорода и серы

Степени окисления кислорода	Примеры соединений	Степени окисления серы	Примеры соединений
+2		+6
+1		+5
		+4
–1		+3
–2		+2
		+1
		–1
		–2

 

Задание 6. Почему соединения с нечетными степенями окисления р-элементов VI группы являются неустойчивыми?

Задание 7. Нечетные, а также дробные степени окисления элементов образуются в соединениях, содержащих цепочки одинаковых атомов. Примером могут служить сульфаны H₂S_n. Какие степени окисления принимает сера в этих соединениях, если 2<n< 8?

 

 

УЭ-3. Валентность р-элементов VI группы.

Задание 8. Понимая под валентностью число ковалентных химических связей (число поделенных электронных пар), определите валентность серы в оксидах серы (IV) и (VI).

Задание 9. Сколько валентных электронов в атоме кислорода? Чему равна максимальная валентность кислорода?

 

УЭ-4. Общая характеристика свойств соединений р-элементов VI группы.

Задание 10. Как правило, чем выше степень окисления элемента в кислоте, тем более сильным электролитом является кислота. Выполняется ли это правило для серосодержащих кислот?

Таблица 3

Константы диссоциации некоторых серосодержащих кислот

Формула	Степень окисления серы	К 1	К 2
H2SO4		>> 1	10^–2
H2SO3		10^–2	10^–7
H2SO5			10^–10
H2S2O8		>> 1
H2S2O6		>> 1
H2SnO6 (n = 20-13, 6, 5, 4, 3)		>> 1
H2S2O3		>> 1	10^–2
H2S2O4		0,5	10^–3
H2S		10^–7	10^–14
H2S4		10^–4	10^–7
H2S5		10^–4	10^–6

 

Задание 11. От серы к полонию наблюдается усиление основных свойств оксидов и гидроксидов. Подтверждается ли это правило данными таблицы 4?

Таблица 4

Константы диссоциации некоторых серо-, селен- и теллурсодержащих кислот

	H2SO3	H2SeO3	H2TeO3	H2SO4	H2SeO4	H6TeO6
К 1	10^-^2	10^-^3	10^-^3	10^3	10^3	10^-^8
К 2	10^-^8	10^-^9	10^-^8	10^-^2	10^-^2	10^-^11

 

Задание 12. По данным таблицы 5 сделайте выводы, как меняется в ряду Н₂О–Н₂Те: а) длина связи, б) угол между связями, в) энтальпия образования, г) константа диссоциации, д) температуры плавления и кипения. По каким свойствам Н₂О резко отличается?

Таблица 5

Состав атмосферы

 

Газ	Доля, %
Объемная	Массовая
N2	78,09	75,5
O2	20,95	23,10
Ar	0,932	1,286
CO2	0,032	0,046
Ne	1,8∙10^–3	1,3∙10^–3
He	4,6∙10^–4	7,2∙10^–5
Kr	1,1∙10^–4	2,9∙10^–4
N2O	5∙10^–5	7,7∙10^–5
H2	5∙10^–5	7,6∙10^–5
O3	2∙10^–7	3,3∙10^–6

 

МОДУЛЬ 2

ПРОСТЫЕ ВЕЩЕСТВА

 

УЭ-0. Цели и задачи модуля.

Изучив данный модуль, студент должен знать:

- лабораторные методы получения кислорода,

- важнейшие физические свойства кислорода и серы,

- важнейшие химические свойства кислорода и серы.

 

Изучив данный модуль, студент должен уметь:

- получать в лаборатории кислород и серу.

- проводить лабораторные опыты по изучению свойств кислорода и серы.

 

 

УЭ-1. Вводный контроль.

Задание 1. Аллотропные модификации элемента отличаются структурой и свойствами. Опишите строение молекулы О₂, используя метод молекулярных орбиталей, и молекул О₃, S₈ с помощью метода валентных связей.

 

Таблица 8

МОДУЛЬ 3

СОЕДИНЕНИЯ КИСЛОРОДА

 

УЭ-0. Цели и задачи модуля.

Изучив данный модуль, студент должен знать:

- особенности физических и химических свойств воды,

- получение и свойства кристаллогидратов,

- классификацию оксидов по химическим свойствам,

- химические свойства пероксида водорода и пероксида бария.

 

Изучив данный модуль, студент должен уметь:

- объяснять особые физические свойства воды наличием водородной связи,

- пользоваться диаграммой состояния воды,

- проводить лабораторные опыты по изучению свойств воды, пероксидов и различных оксидов.

 

УЭ-1. Вводный контроль.

Задание 1. Заполните таблицу 9 формулами оксидов элементов первого, второго и третьего периодов.

Таблица 9

Классификация оксидов

Кислотные	Основные	Амфотерные	Несолеобразующие

Задание 2. Молекула воды имеет угловую структуру. Угол между связями больше прямого, но меньше тетраэдрического. Объясните этот факт тремя способами: а) связи образованы р-орбиталями атома кислорода, б) орбитали кислорода участвуют в sp³-гибридизации, в) наблюдается отталкивание неподеленных электронных пар.

Задание 3. Прочность связи пропорциональна кратности связи. Сравните прочность связи в молекуле О₂ и ионе О₂^2–, используя теорию молекулярных орбиталей.

 

УЭ-2. Свойства воды.

Опыт 9. Получение и свойства кристаллогидратов.

В фарфоровую чашку поместить около 1 г безводного сульфата меди (II) и добавить 2-3 капли воды. Полученную соль прокалить в пламени горелки.

Наличие какого иона придает медному купоросу голубой цвет?

Задание 4. Равновесие лед D вода при увеличении давления смещается в сторону жидкой воды. Объясните этот факт, используя диаграмму состояния воды.

УЭ-3. Пероксид водорода.

Опыт 9. Получение Н₂О₂.

В колбу вместимостью 50 мл налить 20 мл 5 %-ного раствора H₂SO₄ и охладить в смеси воды с льдом. Непрерывно взбалтывая содержимое колбы, добавить небольшими порциями около 1 г ВаО₂. Декантировать раствор и сохранить для следующего опыта. Какова температура смеси воды с льдом? С какой целью использовалось охлаждение?

Опыт 10. Окислительные свойства Н₂О₂.

К части полученного раствора Н₂О₂, содержащего серную кислоту, добавить несколько капель раствора KI. После изменения окраски добавить раствор крахмала.

Опыт 11. Восстановительные свойства Н₂О₂.

К другой части раствора, полученного в опыте 9, добавить несколько капель разбавленного раствора KMnO₄.

Опыт 12. Разложение Н₂О₂.

а) в пробирку налить концентрированный раствор Н₂О₂, оставить пробирку в штативе на несколько часов. Как объяснить образование пузырьков газа в пробирке? Назовите два фактора, определяющих неустойчивость Н₂О₂ в этих условиях;

б) к концентрированному раствору Н₂О₂ добавить немного MnO₂; какова роль диоксида марганца?

 

 

МОДУЛЬ 4

СОЕДИНЕНИЯ СЕРЫ

 

УЭ-0. Цели и задачи модуля.

Изучив данный модуль, студент должен знать:

- особенности физических и химических свойств концентрированного раствора серной кислоты,

- классификацию сульфатов по растворимости,

- окислительно-восстановительные свойства сульфитов,

- классификацию сульфидов по растворимости,

- восстановительные свойства сульфидов.

- получение и окислительно-восстановительные свойства тиосульфатов,

- отношение различных серосодержащих солей к гидролизу.

 

Изучив данный модуль, студент должен уметь:

- объяснять отличия свойств концентрированной и разбавленной серной кислоты,

- оценивать проявление окислительных или восстановительных свойств у различных соединений серы,

- объяснять отношение различных серосодержащих солей к гидролизу,

- проводить лабораторные работы по изучению свойств соединений серы.

 

УЭ-1. Свойства серной кислоты.

Опыт 13. (Тяга!) Взаимодействие серной кислоты с металлами и неметаллами.

Изучить взаимодействие разбавленной и концентрированной H₂SO₄ с а) металлами: Mg, Zn, Fe, Cu; б) неметаллами: S, C. При отсутствии видимого взаимодействия пробирку с серной кислотой осторожно подогреть. Результаты наблюдений внести в таблицу 10.

Таблица 10

МОДУЛЬНАЯ ПРОГРАММА

Р-ЭЛЕМЕНТЫ VI ГРУППЫ

 

 

 

МОДУЛЬ 0

ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ МОДУЛЬНОЙ ПРОГРАММЫ

 

 

Изучив данную программу, студент должен знать:

- электронное строение атомов р-элементов VI группы,

- важнейшие степени окисления р-элементов VI группы,

- валентность атомов в ковалентных соединениях,

- изменение в группе атомных характеристик (атомный радиус, энергия ионизации, сродство к электрону, электроотрицательность),

- нахождение в природе,

- физические и химические свойства простых веществ,

- получение и свойства соединений кислорода,

- получение и свойства соединений серы.

 

Изучив данную программу, студент должен уметь:

- выявлять и объяснять закономерности в изменении свойств простых веществ и важнейших соединений р-элементов VI группы,

- проводить лабораторные опыты по получению и изучению свойств кислорода, серы, и их важнейших соединений.

 

МОДУЛЬ 1