Учебное пособие для студентов 1 го курса фен

25 
потенциале ионизации 
SO 
I
(SO
) = 12,11 эВ, которые мы будем 
использовать. Кроме того, нам необходимы потенциалы ионизации 
атомов 
S 
и О, т. е. 
I
(S
) = 10,36 эВ и 
I
(O
) = 13,62 эВ.
Из справочных данных следует, что самое низкое по энергии 
состояние –
это 
SO
, т. к. для отрыва электрона от 
SO (
I
(SO
)) и 
диссоциации 
SO 
на 
S + O (
D
(SO
)) требуются затраты энергии.
Как путь (а), так и путь (
b
), имеет две общие стадии:
1) 
ионизация
SO: SO = SO
+
+ e; 
2) 
диссоциация
SO: SO = S + O. 
Различия (
a
) и (
b): 
Стадия 3а): ионизация 
S: S = S
+
+ e, 
Стадия 3б): ионизация О:
О = О
+
+ е.
Из диаграммы видно изменение энергии для пути (а) и пути (
b): 
∆
E
(a) = 5,36 + 10,36 

12,11 = 3,61 эВ;
∆
E
(b) = 5,36 + 13,62 

12,11 = 6,87 эВ.
Вывод
: энергетически более выгодным является путь (а), 
т.к. 
I
(S) < 
I
(O). 
Задачи
 
2.1. 
Какая энергия требуется для образования ионов 
Rb
+
и 
I
–
из 
атомов?
2.2. 
Рассчитать потенциал ионизации молекулы Н
2
, зная энергии 
диссоциации Н
2
и
Н
2
+
. 
2.3. 
Исходя из полной энергии частицы H

(

14,35 
эВ), 
рассчитать сродство к электрону атома водорода.
2.4. 
Используя справочные данные, определить полную 
электронную энергию частицы Li
+
.
2.5. 
Рассчитать полную энергию и энергию межэлектронного 
отталкивания для частицы Ве
2+
. Для атома Ве потенциалы 
ионизации: 
I
1
= 9,3 эВ, 
I
2 
= 18,2 эВ, 
I
3
= 153,9 
эВ.
2.6. 
Рассчитать энергию разрыва молекулы HCl на ионы H
+
и Cl

, 
используя энергию связи HCl, потенциалы ионизации и сродства к 
электрону атомов. Изобразить энергетическую диаграмму системы.
2.7. 
Найти изменение энергии при распаде молекулы Н
2
на 
следующие частицы:
а
) H + H;
г
) 2H
+
+ 2e;

26 
б
) H
+
+ H

;
д
) H
2
+
+ e. 
в
) H + H
+
+ e;
Изобразить энергетические диаграммы систем.
2.8. 
Рассчитать сродство к электрону молекулы О
2
, если 
известны сродство к электрону атома кислорода, энергия связи О
2
и 
энергия диссоциации О
2

на О и О

. 
2.9. 
Используя данные об энергетических эффектах реакций
, 
построить энергетическую диаграмму системы
: 
Cl
2
+ e = Cl
2
–
–
2.4 
эВ
Cl + e = Cl
–
–
3,62 
эВ
Cl
2
= 2Cl 
2,5 
эВ
Cl
2
= Cl
+
2
+ e 11,5 
эВ
Cl = Cl
+
+ e 
13,0 эВ 
Вычислить энергию диссоциации частиц 
Cl
2
+
и 
Cl
2
–
. 
2.10. 
В 
реакции 
Cs
+
+ H = Cs + H
+
изменение 
энергии 

Е
= 9,7 
эВ. Найти потенциал ионизации атома Cs.
2.11. 
Рассчитать энергию диссоциации ионов SO
+
и CO
+
по 
наиболее энергетически выгодному пути.
2.12. 
Найти изменение энергии в реакции:
а
) 2Na + Cl
2
= 2Na
+
+ 2Cl

; 
б
) NO + Cl
2
= NO
+
+ Cl

+ Cl. 
2.13. 
Могут ли образовываться возбужденные атомы водорода 
(Н*) в реакциях:
а
) H
2
+
+ e = H + H*; 
б
) O
2
+
+ H

= 2O + H*?
2.14. 
Сравнить, сколько и каких связей разрывается и образуется 
при процессе: 
С
7
Н
16
(г)
+ 
11О
2
(г)
= 
7СО
2
(г)
+ 
8Н
2
О(г)
.
2.15. 
Зная энергии атомизации этана (2810,0
кДж/моль) и 
пропана (3967,6
кДж/моль), рассчитать средние энергии связей С–С 
и С–Н в нормальных алканах.
2.16. 
Исходя из энергий связи молекул, рассчитать изменение 
энергии в реакциях:
а
) H
2
+ Cl
2
= 2HCl; 

27 
б
) N
2
+ 3H
2
= 2NH
3
. 
2.17. 
Рассчитать среднюю энергию связи C–Br, если в реакции 
C
6
H
6
+ 2Br
2
= C
6
H
4
Br
2
+ 
2HBr изменение энергии 

Е
= 

24,4 
кДж.
2.18. 
Рассчитать энергию связи С–I, если известно, что в реакции
CH
3
I + H
2
O = CH
3
OH + 
HI изменение энергии 

Е
= 0,57 
эВ.
2.19. 
Выгодны ли энергетически реакции:
а
) H
+
+ Li
+
= H + Li
2+
; 
б
) Cl
2
+ H = HCl + Cl? 
2.20. 
Выгодны ли энергетически реакции:
а
) C
2
H
5
F + H
+
= C
2
H
6
+ F
+
; 
б
) CH
3
I + H
+
= CH
4
+ I
+
? 
2.21. 
Используя величины энергий связи, сравнить возможность 
цепного галогенирования метана по схеме:
CH
4
+ X = CH
3
+ HX, 
CH
3
+ X
2
= CH
3
X + X, 
где Х равен:
а) F;
б) I.
2.22. 
В реакции 
H
+
+ NO = NO
+
+ H 
выделилось 4
,
3 эВ энергии. 
Рассчитать потенциал ионизации 
NO 
и построить энергетическую 
диаграмму системы.
2.23. 
В реакции 
H
+
+ Cl
–
= H + Cl 
образуются атомы 
Cl 
в 
основном состоянии и атомы Н в состояниях с квантовыми числами 
n = 
1 и 
n = 
2. Определить долю атомов Н в основном состоянии. 
Принять, что кинетическая энергия всех частиц равна нулю. 
Сродство к электрону атома хлора равно –3,61 эВ.
2.24. 
Потенциалы ионизации атома и молекулы кислорода равны 
1314 и 1165 кДж/моль, соответственно. Определить, какая из реакций 
О
3
+
= О
2
+
+ О
О
3
+
= О
2
+ О
+
является энергетически более выгодной и насколько? Изобразить 
энергетическую диаграмму системы. 
2.25. 
Для
реакции Н
+
+ Н
-
= Н
2
определена ΔЕ
реакции 
= 
–17,35 эВ. 
Рассчитать сродство к электрону атома водорода, если известно, что 
полная энергия молекулы Н
2
Е
полн
(Н
2
) = 
–31,68 эВ. Расчет 
проиллюстрировать энергетической диаграммой. 

28 
§ 3. Молекулы. Химическая связь
 
Атомы большинства элементов могут взаимодействовать между 
собой или с атомами других элементов с образованием химических 
связей. В результате возникают более сложные многоатомные 
частицы –
молекулы.
Рассмотрим, что происходит, когда два атома Н сближаются и 
образуют молекулу Н
2
. При сближении двух атомов Н два 
положительно заряженных ядра и два отрицательно заряженных 
электрона отталкиваются. Однако самым важным взаимодействием 
является притяжение каждого ядра к электрону другого атома. На 
Рис. 1 представлена кривая потенциальной энергии для молекулы 
Н
2
(
R
–
расстояние между ядрами).
Рис
. 
1
. Кривая потенциальной энергии 
Е(
R)
для молекулы Н
2
По мере сближения изолированных атомов и уменьшения 
R 
потенциальная энергия уменьшается из
-
за притяжения между 
ядрами и электронами, но затем при сильном сближении она 
возрастает из
-
за отталкивания ядер. В точке минимума притяжение 
и отталкивание уравновешиваются и молекула стабильна. 
Межъядерное растояние 
R
0
в минимуме потенциальной энергии 
соответствует длине химической связи. Глубина кривой в точке 
минимума представляет собой энергию химической связи (
Е
св
.
), т.е. 
энергию, которая выделяется при образовании химической связи.

жүктеу/скачать 6,53 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: