Учебное пособие задания на контрольную работу с методическими указаниями для студентов 1 курса направления: 20. 03. 01 (280700. 62) «Техносферная безопасность»
Скачать 1.71 Mb.
|
КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТАТемы работы:
Краткое содержание: определение типа химической связи, построение атомных электронных орбиталей, определение эквивалентов различных веществ, расчет произведения растворимости солей и растворимости различных ионов, определение уровня жесткости воды, определение водородного показателя при гидролизе, расстановка коэффициентов в окислительно-восстановительных реакциях методом электронного баланса. Краткое рассмотрение химии s-, p-, d-, f-элементов различных групп. ХИМИЧЕСКИЙ ЭКВИВАЛЕНТ, ЭКВИВАЛЕНТНАЯ И АТОМНАЯ МАССА МЕТАЛЛА Эквивалентом вещества называется такое его количество, которое соединяется без остатка с 1 молем атомов водорода или замещает то же количество атомов водорода в химических реакциях. Например, в соединениях HCl, H2S и NH3 эквивалент элементов хлора, серы и азота соответственно равен 1 моль, ½ моля и 1/3 моля. Масса одного эквивалента называется его эквивалентной массой или молярной массой эквивалента. Выражается в г/моль. Так, в приведенных примерах эквивалентные массы хлора, серы и азота легко подсчитать, используя атомные массы этих элементов, они соответственно равны: mэ(Cl) = 35,5 г/моль; mэ(S) = 32:2 = 16 г/моль; mэ(N) = 14:3 = 4,7 г/моль. Из разобранных примеров видно, что эквивалентная масса элемента находится из соотношения: Эквивалентная масса  или  Понятие об эквивалентах и эквивалентных массах распространяется также на сложные вещества. Эквивалентом сложного вещества называется такое его количество, которое взаимодействует без остатка с одним эквивалентом водорода или вообще с одним эквивалентом любого другого вещества. 1. Эквивалентная масса оксида складывается из значений эквивалентных масс составляющих оксид элементов. Например: а) ZnO, эквивалентные массы металла и кислорода, соответственно равны половине молярных масс атомов:  ,   б) SO3. Валентность серы в оксиде равна 6, следовательно,  ;  2. Эквивалентная масса кислоты равна её молярной массе, деленной на основность кислоты (число атомов водорода в молекуле кислоты). Примеры: а) HNO3. Молярная масса 63 г/моль. Кислота одноосновная, следовательно, эквивалентная масса равна 63 : 1 = = 63 г/моль. б) H3PO4. Молярная масса 98. Основность равна 3.  3. Эквивалентная масса основания равна его молярной массе, деленной на валентность металла; образующего основание. Пример: Mg(OH)2. Молярная масса его 58 г/моль. Эквивалентная масса равна 58 : 2 = 29 г/моль. 4. Эквивалентная масса соли равна отношению её молярной массы к произведению валентности металла на число его атомов в молекуле. Примеры: а) NaCO3. Молярная масса соли 106 г/моль. Валентность металла I, число его атомов 2. Эквивалентная масса Na2CO3: 106:( I х 2) = = 53 г/моль. б) Al2(SO4)3 Молярная масса 342 г/моль.  .5. Эквиваленты одних и тех же сложных веществ и их эквивалентные массы могут иметь различные значения, если их рассматривать не как отдельные вещества, а составные части химических реакций, в которых они участвуют. Так, в примерах:
эквивалент H2CO3 и его масса зависит от количества атомов водорода, участвующих в реакции и соответственно равны:
т.к. в реакции было замещено только две гидроксидных группы на кислотный остаток.
т.к. произошло замещение всех трех гидроксогрупп. Известно несколько способов определения эквивалента. I. Прямое или непосредственное определение эквивалента из соединения элементов с водородом или кислородом. Пример. Рассчитать эквивалент железа в его оксиде FeO. Решение: Эквивалент кислорода по определению равен ½ моля атомов, эквивалентная масса кислорода равна 16 : 2 = 8 г/моль. В данном соединении на ½ моля атомов кислорода приходится столько же, т.е. ½ моля атомов железа. Следовательно, эквивалент железа в данном оксиде равен ½ моля, а его эквивалентная масса 56 : 2 = 28 г/моль. II. Определение эквивалента с помощью закона эквивалентов. Закон эквивалентов (эквивалентных масс), предложенный в 1803-1814 гг. Дальтоном и Рихтером: «Элементы и вещества соединяется друг с другом, а также замещают друг друга а химических реакциях в строго определенных весовых количествах, прямо пропорциональных их эквивалентам» Математическая запись закона такова:
где m1 и m2 – массы взаимодействующих элементов или веществ, г; mЭ1 и mЭ2 – соответственно эквивалентные массы этих веществ, г/моль. Пример. Определить эквивалентную и молярную массы 3-х валентного металла, зная, что 0,52 г его при окислении образуют 0,98 г оксида. Решение. В соответствии с законом эквивалентов:  Массу кислорода определим по разности масс оксида и металла mO = 0,98 – 0,52 = 0,46 г. Эквивалентная масса кислорода известна, она равна 8 г/моль. Тогда  г/мольТ.к. валентность металла равна 3, то его молярная масса A = mэ(Me)·В = 9,0·3 = 27 г/моль. Примеры решения задач Пример 1. Рассчитать эквивалент железа в его оксиде FeO. Решение: Эквивалент кислорода по определению равен ½ моля атомов, эквивалентная масса кислорода равна 16 : 2 = 8 г/моль. В данном соединении на ½ моля атомов кислорода приходится столько же, т.е. ½ моля атомов железа. Следовательно, эквивалент железа в данном оксиде равен ½ моля, а его эквивалентная масса 56 : 2 = 28 г/моль. Пример 2. Определить эквивалентную и молярную массы 3-х валентного металла, зная, что 0,52 г его при окислении образуют 0,98 г оксида. Решение. В соответствии с законом эквивалентов: Массу кислорода определим по разности масс оксида и металла mO = 0,98 – 0,52 = 0,46 г. Эквивалентная масса кислорода известна, она равна 8 г/моль. Тогда г/мольТ.к. валентность металла равна 3, то его молярная масса A = mэ(Me)·В = 9,0·3 = 27 г/моль. Пример 3. Вычислите эквивалентную массу металла, если в его хлориде массовая доля хлора 79,78 %, эквивалентная масса хлора 53,45 г/моль. Решение: Массовая доля Wметалла в хлориде равна W= 100 - 79,78 = 20,22%. Согласно закону эквивалентов отношение массы металла и массы хлора в соединении (20,22 : 79,78) должны быть равны отношению их эквивалентных масс:  , отсюда  г/моль.Пример 4. Элемент образует гидрид, где его массовая доля 75%. Опре- делите эквивалентную массу элемента. Решение: Эквивалентом элемента называется такое его количество, которое соединяется с одним молем атомов водорода или замещает его в хиических реакциях. Массу одного моля эквивалента элемента называют молярной массой эквивалента. Эта задача решается на основе закона эквивалентов, согласно которому химические элементы ( сложные вещества) соединяются между собой или замещают друг друга в количествах, пропорциональных их молярным массам эквивалентов. Вычислим массовую долю водорода в гидриде: ω(Э) = 100% - 75% = 25%. Согласно закону эквивалентов m (Э) / m (H) = M Э(Э) / M Э (H). При образовании 100 г гидрида 25 г водорода соединяются с 75 г элемента. Исходя из этого: MЭ(Э) = 1 г/моль × 75г / 25 г = 3 г/моль. Пример 5. На восстановление 3,6 г оксида двухвалентного металла израсходовано 1,7 л водорода (н. у.). Вычислить молярные массы эквивалента оксида и металла. Решение. Вычислим молярную массу эквивалента оксида металла (эквивалентную массу оксида металла) по закону химических эквивалентов, который математически может быть выражен следующей зависимостью: mМеО/ Мeq МеО = mH2/ Мeq H2 , где mМеО – масса оксида металла, mH2 – масса водорода, Мeq МеО – молярная масса эквивалента оксида металла, Мeq H2 – молярная масса эквивалента водорода. Так как водород находится в газообразном состоянии, то mH2/ Мeq H2 нобходимо заменить равным ему отношением VH2/Veq H2 , где VH2 – объем водорода при н. у. Тогда получим: mМеО/ Мeq МеО = VH2/ Veq H2. Из полученного уравнения следует: Мeq МеО = mМеО . Veq H2/ VH2. Зная, что эквивалентный объем водорода равен 11,2 л/моль, вычислим: Мeq МеО = 3,6 . 11,2/1,7 = 23,72 г. Эквивалентная масса кислорода в оксидах равна 8 г/моль, то есть эквивалентная масса металла равна: Мeq Ме = 23,72 – 8 = 15,72 г. Пример 5. При сгорании 15 г металла образуется 28,32 г оксида металла. Вычислите эквивалентную массу металла. Решение: Эквивалентная масса кислорода MЭ (О) = 8 г/моль. Масса кислорода в оксиде m (O) = 28,32 - 15,00 = 13,32 г. Тогда согласно закону эквивалентов: MЭ(Ме) = МЭ(О) × m(Me) / m (O) = 8 г/моль × 15г / 13,32 г = 9 г/моль. Пример 6. Рассчитайте молярную массу эквивалента металла, если 1,168 г его вытеснили из кислоты 438 мл водорода, измеренного при 17оС и давлении 98642 Па. Решение: Приведем объем вытесненного водорода к нормальным условиям, воспользовавшись объединенным газовым уравнением: V0 = P × V × Т0 / P0 × Т = 98642 × 438 × 273 / 1,013 × 105 × 298 = = 401,5 мл. Эквивалентный объем водорода VЭ (H2) = 11,2 л/моль при нормальных условиях, поэтому m(Me) / V (H2) = MЭ (Ме) / VЭ (H2); MЭ (Me)= 1,168г × 11,2 г/моль /0,4015л = 32,58 г/моль. Пример 7. На нейтрализацию 0,471 г фосфористой кислоты израсходовано 0,644 KOH. Вычислите молярную массу эквивалента кислоты. Решение: Эквивалентная масса КОН равна ее молярной массе, так как основание содержит одну гидроксогруппу и составит MЭ (КОН) = 56 г/моль. Тогда согласно закону эквивалентов: m (кислоты) / m (КОН) = MЭ (кислоты) / MЭ (КОН); MЭ (кислоты) = 56 г/моль × 0,471 г / 0, 644 г = 40, 96 г/мол Пример 8. Рассчитать массу 3 л хлора, взятого при н.у. Решение: Т.к. молярная масса хлора (Cl2) равна 35,5 х 2 = 71 г/моль то из пропорции легко найти массу искомого объема: 1 моль Cl2 – 22,4 л – 71 г. 3 л – X г. Таким образом,  г.Пример 9. Сколько молей и сколько молекул содержится в 2,2 г углекислого газа? Какой объем они занимают при н.у.? Решение: Т.к. молярная масса углекислого газа (СО2) равна 44 г/моль, то 44 г – 1 моль – 6,02·1023 молекул 2,2 г –x моль – y молекул.  моль молекул.Найдем объем газа при н.у. 44 г – 22,4 л 2,2 г – V л  л.Число молекул в 1 моль любого вещества равно постоянной Авогадро. Следовательно, масса молекул газа (m) равна:  Первое следствие из закона Авогадро позволяет рассчитать объемы эквивалентных масс различных газов. Так, если эквивалентная масса водорода равна 1,008 г/моль, то её объем равен: 1 моль H2 – 22,4 л – 2,016 г. x л – 1,008 г. x = Vэ(H) = 11,2 л/моль. Подобным образом находится объем эквивалентной массы О2, который оказывается равным: 1 моль О2 – 22,4 л – 32 г. x л – 8 г. x = Vэ(O) = 5,6 л/моль. Пример10. При растворении 0,506 г металла в серной кислоте выделилось 100,8 мл водорода, измеренного при н.у. Определить эквивалентную массу металла. Решение: Задачу можно решить двумя способами: а) прямой, подстановкой данных в формулу (II).  г/мольб) используя формулу (I), откуда:  , где mэ(H) = 1,008 г/ моль.Для решения задачи в этом случав надо найти m(H). Согласно следствию из закона Авогадро: 1 моль Н2 - 22,4 л (22400 мл) - 2,016 г. 0,1008 л (100,8) – х г.  г.Теперь найденное значение m(H) подставим в формулу (I)  г/моль.Значения эквивалентных масс позволяют определить атомную массу металлов по формуле: A = тэ · В где В – валентность металла А – его атомная масса, в г/моль. Если же валентность металла неизвестна, то атомную массу можно определить через удельную теплоемкость. В данных расчетах используется правило Дюлонга и Пти: "Произведение удельной теплоемкости простого твердого вещества на его атомную массу для большинства элементов приблизительно одинаково". Полученная величина имеет среднее значение, равное 26,8 Дж/моль·К (6,3 кал/моль·град). Она носит название атомной теплоемкости металлов (СА) и представляет собой количество тепла, необходимого для нагревания 1 моля атомов металла на один Кельвин. Математически это правило имеет вид:
где С – удельная теплоемкость металла, Дж/г·К А – атомная масса взятого металла, г/моль Под удельной теплоемкостью понимается то количество тепла, которое необходимо затратить для нагревания 1 г вещества на 1 Кельвин. Пример11. При окислении 0,16 г металла образовалось 0,223 г оксида. Вычислить точную атомную массу металла, зная, что удельная теплоемкость 0,635 Дж/г·К. Решение: По правилу Дюлонга и Пти найдем приближенное значение атомной массы данного металла:  г/моль.По формуле (1) найдем эквивалентную массу этого металла. Масса кислорода: 0,223 г. – 0,16 г. = 0,063 г.  г/моль.Зная приближенную атомную массу металла и его эквивалентную массу, можно найти валентность этого металла. Полученное значение " В " округляем до целого числа.  .Точная молярная масса металла находится из соотношения:  г/моль.Контрольные задания
5. Чему равен при н.у. объем эквивалентов водорода? Вычислите молярную массу эквивалентов металла, если на восстановление 1,017 г его оксида израсходовалось 0,28 л водорода (н.у.).( Ответ: 11,2 л/моль; 32,68 г/моль.) 6. Выразите в молях: а) 6,02-1022 молекул С 2 Н2 ; б) 1,8 1024 атомов азота; в) 3,01 • 10 23молекул NH3 . Какова молярная масса указанных веществ? 7. Вычислите молярную массу эквивалентов Н3 Р04 в реакциях образования: а) гидрофосфата; б) дигидрофосфата; в) ортофосфата. 8. В 2,48 г оксида одновалентного металла содержится 1,84 г металла. Вычислите молярную массу эквивалентов металла и его оксида. Чему равна молярная масса этого металла.( Ответ: 23 г/моль;31 г/моль; 23 г/моль.) 9. Чему равен при н.у. объем эквивалентов кислорода? На сжигание 1,5 г двухвалентного металла требуется 0,69 л кислорода (н.у.) Вычислите молярную массу эквивалентов металла и его молярную массу.( Ответ: 5,6 л/моль; 12,17 г/моль;24,34г/моль.) 10. Из 3,31 г нитрата металла получается 2,78 г его хлорида. Вычислите молярную массу эквивалентов этого металла. (Ответ: 103,6 г/моль.) 11. Напишите уравнения реакций Fe(OH)3 с хлороводородной (соляной) кислотой, при которых образуются следующие соединения железа: а) хлорид дигидроксожелеза; б) дихлорид гидроксожелеза; в) трихлорид железа. Вычислите молярные массы эквивалентов Fe(OH)3 в каждой реакции. 12. Избытком гидроксида калия подействовали на растворы: ) дигидрофосфата калия; б) нитрата дигидроксовисмута (III). Напишите уравнения реакций этих веществ с КОН и определите их молярные массы эквивалентов. 13. В каком количестве Ст(ОН)3 содержится столько же эквивалентов, сколько в 174,96 г Mg(OH)2 ?( Ответ: 206 г.) 14. Избытком хлорводородной (соляной) кислоты подействовали на растворы: а) гидрокарбоната кальция; б) дихлорида гидроксоалюминия. Напишите уравнения реакций этих веществ с НС1 и определите их молярные массы эквивалентов. 15. При окислении 16,74 г двухвалентного металла образовалось 21.54 г оксида. Вычислите молярные массы эквивалентов металла и его оксида. Чему равна молярная масса металла? (Ответ: 27,9 г/моль; 35,9 г/моль; 55,8 г/моль.) 16. При взаимодействии 3,24 г трехвалентного металла с кислотой выделяется 4,03 л водорода (н.у.). Вычислите молярную массу эквивалентов и молярную массу металла. (Ответ: 9 г/моль; 27 г/моль.) 17. Исходя из молярной массы углерода и воды, определите абсолютную массу атома углерода и молекулы воды.( Ответ: 10 г; 310 г.) 18. На нейтрализацию 9,797 г ортофосфорной кислоты израсходовано 7,998 г NaOH. Вычислите молярную массу эквивалентов и основность Н3 Р 04 в этой реакции. На основании расчета напишите уравнение реакции.( Ответ: 49 г/моль) 19. На нейтрализацию 0,943 г фосфористой кислоты Н3 Р 03 израсходовано 1,291 г КОН. Вычислите молярную массу эквивалентов и основность кислоты. На основании расчета напишите уравнение реакции. (Ответ: 41 г/моль) 20. Вычислите абсолютную массу молекулы С 02 .( Ответ: 7,31 10~ г). 21. В какой массе Н2 0 содержится 10 молекул? (Ответ: 30 г.) 22. Сопоставьте число молекул, содержащихся в 1 г H2 S 04 с числом молекул, содержащихся в 1 г HN03 . В каком случае и во сколько раз число молекул больше? 23. Масса 2,24 л газа (н.у.) равна 2,8 г. Чему равна молярная масса газа? (Ответ: 28 г/моль.) 24. Молярная масса эквивалентов металла составляет 56 г/моль. Вычислите процентное содержание металла в его кислородном соеди нении. (Ответ: 87,5 %.) 25. При сгорании 5 г металла образуется 9,44 г оксида металла. Вычислите молярные массы эквивалентов металла и его оксида. ( Ответ: 9 г/моль; 17 г/моль.) 26. Определите эквивалент и эквивалентную массу фосфора, кислорода и брома в соединениях PH3 , H 2O, HBr. 27. Некоторое количество металла, молярная масса эквивалента которого равна 27,9 г/моль, вытесняет из кислоты 0,35 л водорода, измеренного при н. у. Определить массу металла. 28. Мышьяк образует два оксида, из которых один содержит 65,2 % (масс.) Аs, а другой – 75,7 % (масс.) Аs. Определить молярные массы эквивалента мышьяка в обоих случаях. 29. 5,35 . 10–3 кг металла вытесняют из кислоты 5 . 10–3 м3 водорода (н. у.). Вычислить молярную массу эквивалента металла. 30. Определить массу металла, вытеснившего из кислоты 3,6 л водорода (н. у.), если молярная масса эквивалента металла равна 28 г/моль. 31. На восстановление 49 . 10–3 кг оксида двухвалентного металла израсходовано 30,5 . 10–3 м3 водорода (н. у.). Вычислить молярную массу эквивалента металла. 32. Оксид металла содержит 28,57 % (масс.) кислорода, а фторид того же металла – 48,72 % (масс.) фтора. Вычислить молярную массу эквивалента фтора. 33. Одно и то же количество металла соединяется с 0,6 г кислорода и 9,534 г галогена. Вычислить молярную массу эквивалента галогена. Строение атома. Химическая связь и строение молекул Ядро - составная часть атома. Частицы, входящие в состав ядра атома - протоны и нейтроны (нуклоны). Протон - положительно заряженная стабильная элементарная частица с массой в 1,67·10-27 кг, являющаяся ядром лёгкого изотопа водорода (протия) и входящая в состав всех атомных ядер. Нейтрон - нейтральная частица, заряд которой равен 0. Энергия ионизации атома (кДж/моль) - минимальная энергия, необходимая для отрыва одного наиболее слабо связанного электрона от нейтрального атома. Энергия, выделяющаяся при присоединении к атому одного электрона, называется сродством к электрону. Электроотрицательность - способность атома в соединении притягивать к себе электроны. Валентность элемента — способность атома данного элемента присоединять определённое число других атомов с образованием химических связей. Самопроизвольный распад атомов элементов, сопровождающийся испусканием излучения, называется радиоактивностью. Атомы одного элемента, которые имеют одинаковый заряд ядра, но разные массовые числа, называются изотопами. Периодический закон Д.И. Менделеева (1869 г.). Свойства химических элементов, а также формы и свойства их соединений находятся в периодической зависимости от величины заряда ядер их атомов. Пространство вокруг ядра, в котором наиболее вероятно нахождение электрона, называется орбиталью. Орбитали, имеющие форму шара -s- орбитали; форму гантели (объёмной восьмёрки) - p-орбитали; сложную форму — d- и f-орбитали. Два электрона, которые находятся на одной орбитали, называются спаренными (или неподелённой электронной парой). Каждый электрон в атоме занимает определённую орбиталь и образует электронное облако, которое является совокупностью различных положений быстро движущегося электрона. Квантовые числа - числа, описывающие состояние конкретного электрона в электронном облаке атома:
Совокупность орбиталей, имеющие одинаковое значение главного квантового числа, - энергетический уровень. Общее число электронов на энергетическом уровне N = 2п2 . Энергетические уровни состоят из энергетических подуровней. Энергетический подуровень - совокупность орбиталей, находящихся на одном энергетическом уровне и имеющих одинаковую форму. Совокупность электронов, находящихся на одном энергетическом уровне, - электронный слой. s-Элементы (элементы s-семейства) — элементы, в атомах которых электроны внешнего слоя находятся на s-орбитали. Элементы, в атомах которых электроны внешнего слоя находятся на p>орбиталях, называются p-элементами. Распределение электронов в атомах по энергетическим уровням, подуровням и орбиталям определяется тремя основными положениями: 1) принципом Паули, который устанавливает, что в атоме не может быть двух электронов с одинаковым значением всех четырёх квантовых чисел; 2) принципом наименьшей энергии (принципом минимума энергии). Последовательность заполнения электронами уровней и подуровней должна отвечать наибольшей связи электрона с ядром, т. е. электрон должен обладать наименьшей энергией; 3) правилом Хунда, согласно которому определяется порядок заполнения орбиталей. Орбитали в пределах энергетического подуровня сначала заполняются все по одному электрону, затем их занимают вторые электроны. Последовательность заполнения атомных электронных орбиталей в зависимости от значений главного п и орбитального l квантовых чисел определяется первым правилом Клечковского: при увеличении заряда ядра атома последовательное заполнение электронных орбиталей происходит от орбиталей с меньшим значением суммы главного и орбитального квантовых чисел (п+ l) к орбиталям с большим значением этой суммы. Порядок заполнения электронами энергетических подуровней определяется вторым правилом Клечковского: при одинаковых значениях суммы (п+l) заполнение орбиталей происходит последовательно в направлении возрастания значения главного квантового числа п. Валентные электроны - электроны (в атоме), которые могут участвовать в образовании химических связей. Ковалентная связь - химическая связь между двумя атомами, осуществляемая за счёт общей электронной пары. Если ковалентная связь образуется между двумя атомами элементов с одинаковой электроотрицателъностъю, то такая связь называется неполярной (Н2); с разной электроотрицателъностъю - полярной (НСl). Характерные свойства ковалентной связи - её длина, энергия, насыщаемость и направленность, Длина связи - это межъядерное расстояние. Химическая связь тем прочнее, чем меньше её длина. Мерой прочности связи является энергия связи. Энергия связи определяется количеством энергии, которое необходимо для разрыва связи. Насыщаемость ковалентной связи объясняется наличием у атома того или иного элемента определённого числа неспаренных электронов. Направленность ковалентной связи обусловливает пространственную структуру молекул, т. е. их геометрию (форму). Гибридизация атомных орбиталей - смешение атомных орбиталей (электронных облаков) различного типа, в результате которого образуются одинаковые по форме и энергии гибридные орбитали. Связь, образованная электронными облаками по линии, соединяющей ядра атомов, называется сигма-связью (σ). Одинарные связи всегда являются σ- связями. Связь, образованная перекрыванием электронных облаков по обе стороны от линии, соединяющей ядра атомов, называется пи-связью (π). Дельта-связь (σ) возникает при перекрывании d-облаков. Ковалентная связь, возникшая между двумя атомами за счёт неподелённой пары электронов одного атома (донора) и свободной орбиталью другого (акцептор), называется донорно-акцепторной или координационной. Ионная связь образуется между атомами, сильно отличающимися по электроотрицательности (как правило, между атомами типичных металлов и типичных неметаллов). Металлическая связь характерна для металлов. В узлах металлической решётки находятся свободные атомы и положительно заряженные ионы металлов. Связь осуществляется валентными электронами атомов металлов («электронным газом»), свободно перемещающимися в объёме решётки, обеспечивая связь. Водородная связь - вид химической связи, в основе которой лежит взаимодействие атома водорода, соединённого ковалентной связью с электроотрицательным атомом (S, О, N и др.), и неподелённой парой электронов другого атома (обычно О, N). Такая связь может быть межмолекулярной и внутримолекулярной Примеры решения задач Пример 1. Составить электронную формулу элемента с порядковым номером 82. По форме записи определить, в каком периоде и группе находится данный элемент и какому семейству он принадлежит. Составить графическую схему заполнения электронами валентных орбиталей атома этого элемента в нормальном и возбужденном состояниях. Решение. Согласно правилу Клечковского составляем электронную формулу элемента: 1s22s22p63s23p64s23d104p65s24d105p66s24f145d106p2. Этот элемент – Pb, находится в 6 периоде (n = 6), IV группе (на последнем уровне 4 электрона), принадлежит p-семейству (последние электроны заполняют p-подуровень). Валентные орбитали в этом атоме – орбитали внешнего (шестого) уровня, 6s26p2 – электроны, определяющие химические свойства и валентность элемента. В основном состоянии графическая схема их заполнения имеет вид: 6s2 6p2
В возбужденном состоянии один из 6s-электронов может быть переведен на вакантную 6p-орбиталь: 6s1 6p3
Пример 2. Пользуясь таблицей относительных электроотрицательностей, вычислить их разность для связей Н–О и О–Rb в гидроксиде RbОН и определить:
Решение. По данным табл. 1 вычисляем разность относительных электроотрицательностей для связей О–Н и О–Rb: О–Н = 3,5 – 2,1 = 1,4, О–Rb = 3,5 – 0,8 = 2,7. Связь О – Rb более полярна и характеризуется большей степенью ионности. Диссоциация на ионы в водных растворах будет осуствляться по наиболее ионной связи в соответствии со схемой: Rb(OH) Rb+ + OH–, то есть по типу оснований. Пример 3. Как изменяется прочность связи в ряду СO2–SiO2–GeO2–SnO2? Указать причины этих изменений. Решение. В указанном ряду размеры валентных электронных облаков элементов (C, Si, Ge, Sn) возрастают, что приводит к уменьшению степени их перекрывания с электронным облаком кислорода и к возрастающему удалению области перекрывания от ядра атома соответствующего элемента. Это вызывает ослабление притяжения ядер взаимодействующих атомов к области перекрывания электронных облаков, т. е. ослабление связи. С другой стороны, возрастающее экранирование ядер рассматриваемых элементов в ряду С–Si–Ge–Sn вследствие увеличения числа промежуточных электронных слоев также приводит к уменьшению прочности связи. Пример 4. Описать свойства атома индия и его положение в периодической системе элементов. Решение. Так как Z=49, заряд ядра атома Jn и общее количество электронов равны 49. Зная, что свойства атома определяет структура его валентных электронов, начнем с ее построения. Индий находится в 5 периоде III А группы, отсюда его валентные электроны имеют следующую структуру: 5s25p1. Наличие трех электронов на внешнем уровне и большой радиус атома (n=5) предполагают достаточную легкость отдачи электронов (небольшая энергия ионизации) и как следствие – металлические свойства и достаточно высокую химическую активность. Пример 5. Какую валентность, обусловленную неспаренными электронами (спин-валентность), может проявлять фосфор в нормальном и возбужденном* состояниях? Решение. Распределение электронов внешнего энергетического уровня фосфора …3s23p3 (учитывая правило Хунда, 3s23px3pу3pz) по квантовым ячейкам имеет вид: |
, 
, 
, 
, 
Похожие:
 | ... |  | Учебное пособие предназначено для студентов заочного отделения, обучающихся по направлению подготовки 43. 03. 03 Гостиничное дело.... |
| Ефремов С. В., Струйков г в. Оформление учебных документов для направления подготовки высшего образования «Техносферная безопасность».... | | Учебное пособие предназначено для студентов специальности 280102. 65 «Безопасность технологических процессов и производств» очной... |
| Разработано учебное пособие в соответствии с требованиями Программы дисциплины английский язык для направления 080 100. 62 «Экономика»... | | Данное учебное пособие прнедназначено для студентов 1 курса миу и является первой частью пособия по общему языку |
| Специальные дисциплины по магистерской программе «Экологический менеджмент в горном производстве» | | Учебное пособие предназначено для студентов педагогических вузов, изучающих дисциплину «Безопасность жизнедеятельности» |
| Требования к уровню подготовки, необходимому для освоения программы подготовки бакалавра 5 | | Программа разработана в соответствии с фгос впо по направлению 280700 «Техносферная безопасность» и примерной учебной программы представленной... |