Российской федерации
Скачать 1.83 Mb.
|
Пример 3.1. Чему равна эквивалентная масса металла, если при взаимодействии 3 г его оксида с серной кислотой образовалось 9 г сульфата? Решение: Составим уравнение реакции и для наглядности проставим под формулами оксида и сульфата их массы: М  еО + H2SO4 = MeSO4 + Н2ОЭквивалентная масса металла равна отношению его мольной массы ММе к валентности. Записав формулу оксида в виде МеО, мы тем самым определили, что валентность металла равна 2. Нам остается найти мольную массу металла. Для этого составим пропорцию: 3 г оксида так относится к 9 г сульфата, как мольная масса оксида относится к мольной массе сульфата (ММс + 16) г/моль (Мме + 96) г/моль Из этой пропорции получаем следующее равенство: (ММе + 16)*9 = (ММе + 96)*3. Откуда находим, что ММе=24 г/моль. Деля эту величину на найденную валентность, находим, что эквивалентная масса металла Мэ = 12 г/моль. Ответ: Мэ = 12 г/моль. Пример 3.2. При взаимодействии с водой некоторого количества металла с эквивалентной массой, равной 19,55 г/моль, выделилось 3 л водорода. Определить массу металла. Решение: Поскольку эквивалентный объем водорода известен (11,2 л/моль), составим пропорцию: 19,55 г/моль металла эквивалентны 11,2 л/моль водорода х г металла эквивалентны 3 л водорода Откуда:  г.Ответ: Масса металла равна 5,24 г Задачи 3.1. При сгорании 5,00 г металла образуется 9,44 г его оксида. Определить эквивалентную массу металла. 3.2. Определить эквивалентные массы металла и серы, если 3,24 г металла образует 3,48 г оксида и 3,72 г сульфида. 3.3. Вычислить атомную массу двухвалентного металла и определить, какой это металл, если 8,34 г металла окисляются при нормальных условиях 0,680 л кислорода. 3.4. Для растворения 16,8 г металла потребовалось 14,7 г серной кислоты. Определить эквивалентную массу металла и объем выделившегося водорода (условия нормальные). 3.5. 1,60 г кальция и 2,61 г цинка вытесняют из кислоты одинаковые количества водорода. Вычислить эквивалентную массу цинка, зная, что эквивалентная масса кальция равна 20,0 г/моль. 3.6. На нейтрализацию 2,45 г кислоты идет 2,00 г гидроксида натрия. Определить эквивалентную массу кислоты. 3.7. Сколько эквивалентных масс содержится в молярной массе ортофосфорной кислоты? 3.8. Найти отношение между эквивалентными массами серы в следующих ее соединениях: 1) SO2; 2) SO3; 3) H2S; 4) H2SО4. 3.9. Определить эквивалент серы в ее оксидах, содержащих 40 и 50 % серы. 3.10. На нейтрализацию 2,45 г кислоты израсходовано 2 г гидроксида натрия. Определить эквивалентную массу кислоты. 3.11. 1 г четырехвалентного элемента соединяется с 0,27 г кислорода. Определить, какой это элемент. 3.12. При сгорании 10,8 г металла расходуется 6,72 л кислорода при нормальных условиях. Определить эквивалентную массу металла. 3.13. Одно и то же количество металла соединяется с 4.8 г кислорода и с 48 г одного из галогенов. Какой это галоген? 3.14. При сгорании 5,4 г трехвалентного металла образовалось 10,2 г оксида. Какой взят металл? 3.15. 2,71 г хлорида трехвалентного металла взаимодействуют с 2 г гидроксида натрия. Назвать металл, входящий в состав соли. 3.16. Для растворения 5,4 г металла потребовалось 29,4 г серной кислоты. Определить эквивалентную массу металла и объем выделившегося при нормальных условиях водорода. 3.17. Определить валентность железа в хлоридах, если в одном содержится 34,5 % железа, а в другом - 44.1 %. 3.18. Одно и то же количество металла соединяется с 1 г кислорода и с 2 г другого элемента. Определить эквивалент этого элемента. 3.19. Определить эквивалент металла в следующих соединениях: 1) Mn2O7; 2) Mg2P2O7; 3) CrO3; 4) Ва(ОН)2; 5) Са3(РО4)2. 3.20. При нагревании 5 г металла получено 5,4 г оксида. Определить эквивалент металла. 3.21. Из 3,85 г нитрата металла получено 1,60 г его гидроксида. Вычислите молярную массу эквивалента металла. 3.22. В какой массе Сa(OH)2 содержится столько же эквивалентных масс, сколько в 312 г Al(OH)3? 3.23. Сколько металла, эквивалентная масса которого 12,16 г/моль, взаимодействуют с 310 см3 кислорода при нормальных условиях? 3.24. При взаимодействии 3,24 г трёхвалентного металла с кислородом выделилось 4,03 л водорода при нормальных условиях. Вычислить молярную массу эквивалента, молярную и относительную массы металла. 3.25. Из 3,31 г нитрата металла получено 2,78 г его хлорида. Вычислите молярную массу эквивалента этого металла. 4. ВЫВОД ХИМИЧЕСКИХ ФОРМУЛ СОЕДИНЕНИЙ. РАСЧЁТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ ФОРМУЛАМ И УРАВНЕНИЯМ Химическая формула соединения показывает, из каких химических элементов оно состоит, и в каких количественных соотношениях входят в его состав атомы этих элементов. Различают понятия молекулярной и простейшей формул сложного вещества. Наиболее полную информацию о составе молекулы химического соединения дает его молекулярная формула, в которой указано точное число атомов каждого вида (например, запись H2SO4 означает, что молекулу серной кислоты образуют 2 атома водорода, один атом серы и четыре атома кислорода). Простейшая формула выражает лишь наиболее простой атомный состав соединения, который соответствует отношениям масс атомов элементов, его образующих. Для вывода простейшей формулы химического соединения достаточно знать, из каких элементов состоит сложное вещество и каковы массы их атомов. Пример 4.1. Вывести простейшую формулу соединения, состоящего на 80 % из углерода и на 20 % из водорода. Решение: Обозначим число атомов углерода в формуле соединения через х, а число атомов водорода через у. Это означает, что формула соединения может быть записана как СхНy. Поскольку атомные массы углерода и водорода соответственно равны 12 и 1 а.е.м., то можно считать, что масса атомов углерода в молекуле соединения будет относиться к массе атомов водорода, как  . С другой стороны, по условию отношение этих масс равно  . Приравняв к , получаем соотношение  , откуда следует, что  . В общем виде этому соотношению числа атомов углерода и водорода могут отвечать соединения с формулами СН3, С2Н6, С3Н9 и т. д. Простейшая же формула - СН3. Ответ: Простейшая формула соединения - СН3. Чтобы найти молекулярную формулу сложного вещества, надо знать его относительную молекулярную массу. Продемонстрируем, как устанавливается молекулярная формула химического соединения. Пример 4.2. Найти молекулярную формулу соединения, молекулярная масса которого равна 98 и в котором водород составляет 3,06 %, фосфор — 31,63 % и кислород — 65,31 %. Решение: Обозначим искомую формулу как HxPyOz. Отношение масс атомов водорода, фосфора и кислорода в формуле:  .Откуда получаем: х: у: z = 3 : 1 : 4. Формула искомого соединения - Н3Р04. Ответ: Молекулярная формула соединения - Н3РО4. Задачи 4.1. Найти простейшую формулу соединения, содержащего (по массе) 43,4 % натрия, 11,3% углерода и 45,3 % кислорода. 4.2. Найти простейшую формулу вещества, в состав которого входят водород, углерод, кислород и азот в соотношении масс 1:3:4:7. 4.3. Найти простейшую формулу оксида ванадия, зная, что 2,73 г оксида содержат 1,53 г металла. 4.4. Вещество содержит (массовых процентов) 26,53 % калия, 35,37 % хрома и 38,10 % кислорода. Найти его простейшую формулу. 4.5. При взрыве смеси, полученной из 1 объема некоторого газа и 2 объемов кислорода, образуется 2 объема СО2 и 1 объем N2. Найти молекулярную формулу газа. 4.6. Вычислить массу азота, содержащегося в 1 кг: 1) калийной селитры KNO3; 2) аммиачной селитры NH4NO3; 3) аммофоса (NH4)2HP04. 4.7. К раствору, содержащему 10 г H2SO4, прибавили 9 г NaOH. Какое из веществ останется после реакции в избытке? 4.8. Раствор, содержащий 34,0 г AgNO3, смешивают с раствором, содержащим такую же массу NaCl. Весь ли нитрат серебра вступит в реакцию? Сколько граммов AgCl получилось в результате реакции? 4.9. К раствору, содержащему 0,20 моля FeCl3, прибавили 0,24 моля NaOH. Сколько молей Fe(OH)3 образовалось в результате реакции и сколько молей FeCl3 осталось в растворе? 4.10. Сколько граммов NaCl можно получить из 265 г Na,CO3? 4.11. Смешали 7,3 г НС1 и 4,0 г NH3. Сколько граммов NH4C1 образуется? Найти массу оставшегося после реакции газа. 4.12. К раствору, содержащему 6,8 г А1С13, прилили раствор, содержащий 5,0 г КОН. Найти массу образовавшегося осадка. 4.13. При разложении СаСО3 выделилось 11,2 л СО2. Чему равна масса КОН, необходимая для связывания выделившегося газа в карбонат? 4.14. Вычислить отношение масс элементов в оксиде железа Fe2O3. 4.15. Вычислить массовые доли (в %) элементов в оксиде меди СuО. 4.16. Вывести формулу соединения, в котором массовые доли составляют: 1,58 % водорода, 22,22 % азота и 76,20 % кислорода. 4.17. Соединение состоит из 42,07 % натрия, 18,91 % фосфора и 39,02 % кислорода. Вывести его формулу. 4.18. Массовые доли магния, фосфора и кислорода в соли соответственно составляют 21,83, 27,85 и 50,32 %. Вывести формулу соли. 4.19. При обезвоживании 4,3 г кристаллической соды Na2CO3*xH2O осталось 1,6 г вещества. Вывести формулу кристаллогидрата. 4.20. При соединении 6,2 г фосфора с кислородом получено 5,19 г оксида фосфора. Вывести его формулу. 4.21. Найдите формулу соединения, имеющего состав: калия 26,53%, хрома 35,37%, кислорода 38,10%. 4.22. Основной рудой, из которой получают хром, является хромистый железняк, в котором хром находится в трёхвалентном, а железо – в двухвалентном состоянии. Процентный состав хромистого железняка следующий: Fe - 25%, Cr - 46,43%, O -28,57%. Напишите формулу хлористого железняка в виде произведения оксидов. 4.23. Состав азотного удобрения следующий; С – 20,00%, О – 26,67%, N - 46,67%, Н – 6,67%. Выведите формулу этого удобрения. 4.24. Cостав слюды мусковит следующий: К – 9,80%, Н – 0,50%, Al - 20,35%, Si - 21,11%, О – 48,24%. Найдите формулу мусковита. Напишите формулу этого минерала в виде произведения оксидов. 4.25. При сварке и резке металлов в качеств флюса применяется соединение бора следующего состава: Н – 4,84%, В -17,74%, О – 77,42%. Найдите формулу этого соединения. Как оно называется? 5. ЭЛЕКТРОННАЯ СТРУКТУРА АТОМОВ И ПЕРИОДИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ХИМИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ Д.И.МЕНДЕЛЕЕВА Как было установлено в первой половине XX века, состояние электрона в атоме (его энергия, форма, размер и ориентация орбиты при движении вокруг ядра, а также вращение электрона вокруг собственной оси) характеризуется определенными значениями четырех квантовых чисел - n, l, т и s. Главное квантовое число п, принимающее целочисленные значения 1, 2, 3, и т. д., «задает» (квантует) энергию электрона в атоме (Е ~ п2) и размер электронного облака: с ростом п обе названные характеристики увеличиваются. Состояние электрона с определенным значением главного квантового числа называют энергетическим уровнем. При этом различают первый энергетический уровень (n = 1), второй (п = 2) и т. д. Электроны, отвечающие одинаковым значениям п, образуют электронные облака примерно одинаковых размеров, которые принято называть электронными слоями или электронными оболочками. В зависимости от величины п (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7) различают слои (или оболочки), обозначаемые буквами K, L, M, N, O, P, Q. Как и энергия электрона в атоме, форма его облака тоже не может быть любой (она определяется величиной орбитального квантового числа l). Число l может принимать значения от 0 до п-1. Это значит, что при заданном значении главного квантового числа орбитальное квантовое число может принимать п разных значений, иначе говоря, возможно п различных вариантов формы электронного облака. Как оказалось, энергия электрона зависит не только от п, но и от l. По этой причине состояния электрона, отвечающие определенным значениям орбитального квантового числа, называют энергетическими подуровнями. Для электронов разных энергетических подуровней введены особые обозначения: s, p, d, f, которым отвечают значения l, равные, соответственно, 0, 1,2,3. Самой низкой энергией при заданном главном квантовом числе обладают s-электроны, затем следуют p-электроны, затем - d- и f-электроны. Состояния электрона с заданными значениями главного и орбитального квантовых чисел записывают следующим образом: 2р, 3d, 4f. Считается, что электронное облако s-электронов имеет сферическую форму, у р-электронов - ган-телевидную, у d- и f-электронов - еще более сложную. Форма электронного облака важна с точки зрения образования химических связей. Ориентация электронного облака в пространстве квантуется магнитным квантовым числом т. Это квантовое число принимает все целочисленные значения в пределах от - l до + l, т. е. при заданном l возможно (2l+1) значение т. С этим квантовым числом связывают магнитный момент, возникающий при орбитальном движении электрона в атоме. Состояния электрона с заданными значениями n, l и т называют электронной орбиталью. Для s-электронов т=0, следовательно, нет никакого квантования ориентации сферически симметричного электронного облака в пространстве. Для p-электронов существует 3 различных ориентации облака, для d-электронов - 5, для f-электронов - 7. В многоэлектронных атомах энергия электрона зависит и от значения магнитного квантового числа. Cпиновое квантовое число s принимает два значения (  и  ) и квантует вращение электрона вокруг собственной оси в двух взаимно противоположных направлениях.В соответствии с принципом Паули, у многоэлектронного атома не может быть двух электронов, у которых одинаковыми были бы все четыре квантовых числа. Это значит, что любая электронная орбиталь может быть занята только двумя электронами, спиновые квантовые числа которых имеют противоположные знаки. Два таких электрона называются спаренными, но на некоторых орбиталях могут располагаться неспаренные электроны. Орбиталь с двумя спаренными электронами, обладающими противоположно направленными спинами, обозначается клеточкой с двумя взаимно противоположными стрелками внутри нее. Порядок заполнения атомных орбиталей электронами подчиняется правилам Клечковского: заполнение происходит в порядке увеличения суммы п+l (1-е правило), а при одинаковых значениях этой суммы - в порядке увеличения главного квантового числа п (2-е правило). При постоянном значении l (т. е. в пределах подуровня) электроны заполняют максимально возможное число орбиталей (правило Хунда). Это означает, что стабильным будет такое состояние атома, при котором суммарное значение спина максимально (т. е. когда спины всех электронов, находящихся на данном подуровне, параллельны). В соответствии с этими правилами, заполнение электронами электронных орбиталей многоэлектронных атомов происходит в следующем порядке:   . Одной и двумя чертами подчеркнуты случаи, когда в точном соответствии со 2-м правилом Клечковского заполняются сначала орбитали предыдущего уровня: 3d, а не 4p; 4d, а не 5p; 4f, a не 5d; 5f, а не 6d, хотя в двух последних случаях из-за близости энергий орбиталей 4f и 5d, с одной стороны, и орбиталей 5f и 6d, с другой стороны, заполнение f-орбиталей может приостанавливаться, и электронами могут заполняться d-орбитали. Это наблюдается, например, у гадолиния в ряду лантаноидов и для кюрия в ряду актинидов. Отчасти это объясняется тем, что наибольшей стабильностью, а значит, меньшей энергией, отличаются состояния с полностью или наполовину (гадолиний и кюрий) заполненными атомными орбиталями. Именно этим объясняется инертность благородных газов, у которых полностью заполненными являются не только внутренние, но и внешние (валентные) орбитали. Максимальное число электронов на энергетическом уровне равно 2n2.Электронная структура атома указывает последовательность заполнения атомных орбиталей по мере увеличения их энергии, а также число электронов на той или иной орбитали. Так, электронные структуры атомов азота, кислорода и фтора записываются, соответственно, следующим образом: 1s22s22p3 1s22s22p4 и 1s22s12p5. У всех этих трех атомов имеется по два электрона (указывается верхним индексом после обозначения орбитали) на орбиталях 1s и 2s, тогда как на орбитали 2р у азота 3 электрона, у кислорода - 4, а у фтора - 5. При ионизации (отрыв электрона от атома при сообщении последнему определенной энергии, называемой энергией ионизации) атом приобретает электронную конфигурацию своего предшественника, т. е. атома, расположенного в периодической системе на одну клеточку раньше. Энергия ионизации может быть определена при облучении атомов ускоренными в электрическом поле внешними электронами. При этом наименьшая разность потенциалов, при которой осуществляется ионизация атома, называется потенциалом ионизации. Поскольку образовавшийся в результате ионизации атома ион будет сильнее удерживать своим электростатическим полем оставшиеся электроны, потенциал каждой последующей ионизации всегда больше. В ряду элементов одной группы потенциал ионизации падает с ростом порядкового номера элемента, что обусловлено увеличением радиусов атомов и ионов, а, следовательно, уменьшением силы электростатического притягивания внешних электронов к ядрам атомов. Элементы с полностью или наполовину заполненными электронными подуровнями обладают повышенными потенциалами ионизации. |
Похожие:
 | Й федерации», «Статутами орденов Российской Федерации, положениями о знаках отличия Российской Федерации, медалях Российской Федерации,... |  | О праве граждан Российской Федерации на свободу передвижения, выбор места пребывания и жительства в пределах Российской Федерации... |
| Прокуратура Российской Федерации единая федеральная централизованная система органов, осуществляющих от имени Российской Федерации... | | Прокуратура Российской Федерации единая федеральная централизованная система органов, осуществляющих от имени Российской Федерации... |
| Закона Российской Федерации о поправке к Конституции Российской Федерации "о верховном Суде Российской Федерации и прокуратуре Российской... | | Указа Президента Российской Федерации от 13 марта 1997 г. N 232 "Об основном документе, удостоверяющем личность гражданина Российской... |
| Российской Федерации и (или) находящимися в их ведении бюджетными учреждениями, а также Центральным банком Российской Федерации бюджетных... | | Российской Федерации и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации и пунктом 53(52). 3 Положения о... |
| Российской Федерации и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации и пунктом 53(52). 3 Положения о... | | Указа Президента Российской Федерации от 13 марта 1997 г. N 232 "Об основном документе, удостоверяющем личность гражданина Российской... |