Методические указания и материалы по видам занятий

4.5.1. Вопросы для подготовки к тестам, контрольным и лабораторным работам по разделам содержания учебной дисциплины.

Строение атома. Периодический закон и периодическая система Д.И. Менделеева. Химическая связь.

1. Согласно периодическому закону свойства элементов являются периодическими функциями атомного номера элементов. Как проявляется периодичность элек­тронных конфигураций атомов элементов в зависимости от их атомного номера?

2. Объясните основные тенденции изменения атомных радиусов элементов в периодах и группах? Какое влияние на изменение атомных радиусов элементов оказывают значения квантовых чисел (n и l), число электронов, заполняющих один и тот же электронный подуровень, число парных и непарных электронов на подуровне, образование относительно устойчивых электронных конфигураций
р³, d⁵, f⁷?

3. Дайте определение энергии ионизации. В каких единицах СИ выражается энергия ионизации и каково соотношение между разными единицами? Что означают понятия «первая энергия ионизации», «вторая энергия ионизации» и т. д.?

4. Дайте определение сродства к электрону Е_е. Какими, положительными или отрицательными, значениями Е_е характеризуется при­соединение атомами разных элементов первого электрона, второго электрона?

5. Что выражает электроотрицательность элемента χ? Какую шкалу электроотрицательностей предложил Полинг? Какие иные методики рекомендованы для определения электроотрицательности? Как изменяются электроотрицательности элементов в периодах и группах? Где расположены в периодической таблице пози­ции для наиболее электроотрицательных и для наименее электроотрицательных («электроположительных») элементов?

6. Как можно использовать значения электроотрицательностей элементов для предсказания полярности связей, которые образуются между их атомами в хи­мическом соединении?

7. Дайте определение степени окисления элемента. Какие правила применяют для оп­ределения степеней окисления элементов в химических соединениях, включая мно­гоатомные ионы? Элементам в свободном состоянии приписывают нулевую сте­пень окисления. Могут ли иметь нулевую степень окисления элементы, входящие состав химических соединений?

8. Состав оксидов, как и других химических соединений, находится в периодической зависимости от атомного номера элементов. В частности, возможность образования оксида определенного состава зависит от устойчивости той или иной степени окисления конкретного элемента. Учитывая сказанное, сделайте прогноз относительно изменения состава и устойчивости оксидов s - и p-э лементов в периодах и группах.

9. Зная положение элемента в периодической таблице и его электроотрицательность, можно оценить кислотно-основные свойства образуемых им оксидов.
Дайте оценку изменения кислотно-основных свойств оксидов элементов в периодах и группах. Рассмотрите положение в периодической таблице элементов, оксиды которых обладают амфотерными свойствами. Как можно доказать амфотерный характер оксидов? Если оксиды образованы одним и тем же элементом в разных степенях окисления, то каковы тенденции изменения кислотно-основных свойств оксидов в зависимости от степени окисления элемента? Каким свойством отличаются индифферентные оксиды от оксидов других классов?

10. Дайте определение понятию «химическая связь». Что происходит с энергией системы при образовании химической связи? Какую роль играют электроны при образовании связи между атомами? Что происходит с электронами при образовании связи? Подведите общий итог взаимодействиям, определяющим баланс сил, за счет которого поддерживается оптимальное расстояние между связанными атомами.

11. Назовите три основных типа химических связей. Каковы особенности распреде­ления электронов между атомами в зависимости от типа связи между ними? Оп­ределите место в этой классификации полярной и координационной связей. Как можно предсказать тип возможной связи между атомами, зная значения электроотрицательности элементов?

12. Как образуется ковалентная связь? Приведите примеры молекулярных веществ, образованных за счет ковалентных связей. Чем отличается координационная (донорно-акцепторная) связь от ковалентной?

13. Основными характеристиками химической связи являются энергия, длина и по­лярность. Что выражает каждая из этих характеристик связи?

14. Охарактеризуйте одинарные, двойные и тройные связи. Какова корреляция между кратностью связей и их энергией, длиной?

15. Как можно оценить полярность химической связи, зная значения электроотрицательностей атомов элементов, образующих химическую связь? Что является мерой полярности молекул? В каких единицах выражается дипольный момент?

Вещество в различных фазовых состояниях.

1. Сопоставьте свойства газов, жидкостей и твёрдых тел. Охарактеризуйте состояние частиц (ионы, атомы, молекулы) и их взаимодействие в веществах различных фазовых состояниях. Обсудите особенности проявления таких свойств газов, жидкостей и твердых тел, как объём и форма тела или занимаемого пространства, плотность, сжимаемость. Чем отличаются кристаллические тела от аморфных?

 

2. Утверждают, что свойства жидкостей изотропны. Что это означает? Какие межмолекулярные взаимодействия проявляются в жидкостях и как они влияют на свойства жидкостей?

 

3. Выпишите математическую зависимость, выражающую правило фаз Гиббса, и проанализируйте её. Что означает каждая из величин, входящих в эту зависимость? Особое внимание уделите величине k – числу независимых компонентов равновесной системы. Если известно общее число компонентов системы, то как вычислить число независимых компонентов? Приведите сокращенное выражение правила фаз Гиббса для систем, состояние которых определяется изменением лишь температуры Т и давления Р.

 

4. Дайте определение фазовому превращению или фазовому переходу. В чем заключается различие фазовых переходов первого и второго рода? Приведите примеры фазовых переходов обоих родов.

 

5. Приведите схему фазовой диаграммы однокомпонентной системы (на примере воды). Что представляет собой «сверхкритическая вода» и какие возможности она открывает для технологических процессов?

 

6. Перечислите основные типы твёрдых тел. Из каких частиц и за счёт каких химических связей образуются твёрдые тела различных типов? Почему вещества, несмотря на подобие их структур, например структур типа алмаза, существенно различаются по свойствам? На основе каких принципов формируются структуры сплавов? Какие свойства и почему характерны для каждого типа твёрдых тел?

 

7. Что означает термин «энергия кристаллической решётки»? Какая реакция лежит в основе определения энергии решётки?

 

8. В чём состоит основное отличие сверхпроводников от обычных проводников электрического тока? Почему очень важной представляется проблема высокотемпературной проводимости? Какие виды керамики оказались высокотемпературными сверхпроводниками? Специалисты сформулировали некоторые требования к керамике, способствующие проявлению ею сверхпроводимости. Обсудите эти требования. Какие перспективы открывают высокотемпературные сверхпроводники для развития науки и техники?

 

9. Какие электролиты относятся к твердым электролитам? Какой тип проводимости является основным в твёрдых электролитах? Как можно охарактеризовать величину проводимости твёрдых электролитов? На какие два основных класса подразделяются твёрдые электролиты?

 

10. Чем замечательны жидкие кристаллы? Какие их разновидности известны? Какие особенности строения молекул проявляются у веществ, которые образуют жидкие кристаллы? Объясните, что даёт основание рассматривать жидкие кристаллы как переходное состояние между твёрдыми кристаллами и жидкостями? Как с помощью жидких кристаллов решается задача фиксирования изображений, воспроизведения их в цвете?