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

Характеристики молекул и некоторые свойства воды и халькогеноводородов

	H2O	H2S	H2Se	H2Te
d ЭН, нм	0,096	0,133	0,146	0,169
НЭН, °	104,5	92,2
D Hf, кДж/моль	–286	–20	77,5
К 1 дисс.	1,8^.10^-^16	1^.10^-^7	1^.10^-^4	2^.10^-^3
Т пл,°С		–85,6	–65,7	–51,0
Т кип,°С		–60,8	–45,5	–1,8

 

Задание 13. В некоторых соединениях степень окисления р-элемента превышает номер группы. В каких кислотах серы это наблюдается? Дайте объяснение, исходя из структурных формул этих кислот.

Задание 14. Заполните таблицу 6, используя формулы известных кислот серы (таблица 3).

Таблица 6

Характеристики окислительно-восстановительных свойств кислот серы

 

Проявляют только окислительные свойства	Проявляют только восстановительные свойства	Проявляют и окислительные и восстановительные свойства

 

УЭ-5. р-Элементы VI группы в природе.

Задание 15. Кислород – сильный окислитель. Сера проявляет достаточно сильные окислительные и восстановительные свойства. Тем не менее, в природе много свободного кислорода и встречается свободная сера. Предложите объяснения.

Задание 16. По данным таблицы 7 вычислите молярную массу воздуха.

 

 

Таблица 7

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