Определите положение никеля в Периодической системе. Составьте его электронную формулу
Решение:
Никель находится в Периодической системе в 4-ом периоде, 8-й группе, побочной подгруппе, 3-й элемент триады.
Электронная формула определяется положением в Периодической системе:
1s22s22p63s23p64s23d8
12. Обоснуйте положение в периодической системе элемента, имеющего валентные электроны в состоянии 7s26d3.
Решение:
Главное квантовое число внешнего электронного слоя указанного элемента равно 7. Следовательно, это элемент 7-го периода.
Валентные электроны его располагаются на внешнем s- и предвнешнем d- подуровнях. Следовательно, это элемент побочной подгруппы.
Общее число валентных электронов данного элемента равно 5 (2 на s- и 3 на d-подуровнях). Следовательно, это элемент 5-й группы.
Какой из элементов: кислород, сера или бром является наиболее типичным неметаллом и почему?
Решение:
Неметаллические свойства тем ярче проявляются, чем выше и правее в Периодической системе находится элемент.
Кислород находится во 2-ом периоде, 6-й группе Периодической системы, что характеризует его как наиболее ярко выраженный неметалл из перечисленных.
Сера находится в 3 периоде, 6 группе, а бром в 4 периоде 7 группе.
14.Составьте формулы водородных соединений кремния, фосфора и теллура.
Решение:
Все перечисленные элементы имеют электроотрицательность больше, чем у водорода. При образовании гидридов связывающие электронные пары будут смещаться к более электроотрицательному элементу. Степень окисления элементов будет определяться числом электронов, присоединяющихся к атому.
Si – элемент 4-го периода. Он присоединяет при образовании гидрида четыре электрона.
Гидрид кремния SiH4.
Р – элемент 5-го периода. Он присоединяет при образовании гидрида три электрона.
Гидрид фосфора РH3.
Те – элемент 6-го периода. Он присоединяет при образовании гидрида два электрона.
Гидрид теллура ТеH2.
Приведите распределение электронов по орбиталям в основном и возбужденном состояниях атома углерода. Определите состояние гибридизации атома углерода в молекуле тетрахлорметана и ее геометрическое строение.
Решение:
Углерод находится во 2-м периоде, 4-й группе Периодической системы. В основном состоянии он имеет следующую электронную формулу: 1s22s22p2.
 |
В возбужденном состоянии один электрон с 2s-подуровня переходит на свободную орбиталь 2p-подуровня: 1s22s12p3.
Валентные орбитали атома углерода в молекуле тетрахлорметана (СН4 - валентность углерода равна 4) находятся в состоянии sp3-гибридизации.
Геометрическое строение тетрахлорметана определяется типом гибридизации атома углерода. sp3-гибридизации центрального атома соответствует тетраэдрическое строение молекул.
16.Дипольный момент молекулы сероводорода равен 1,1 Д. Определите геометрическую конфигурацию. Объясните полярность молекулы.
Решение:
Валентные электроны серы находятся на 3p-орбиталях:
1s22s22p63s23p4. р-орбитали в пространстве взаимно перпендикулярны. Они образуют две взаимно перпендикулярные s-связи с s-орбиталями двух атомов водорода. Поэтому молекула сероводорода имеет угол Н-S-Н близкий 90°.
Электроотрицательность серы 2,6, а водорода – 2,2. Следовательно, связь Н-S полярна.
Рассчитанная по правилу параллелограмма сумма дипольных моментов связей Н-S отличается от нуля. Следовательно молекула H2S полярна.
17. Используя метод молекулярных орбиталей, объясните устойчивость молекулы азота. Определите порядок связи в этой молекуле.
Решение:
Составим энергетическую диаграмму образования молекулы азота. В молекуле азота электроны заселяют только связывающие орбитали. Энергия молекулы меньше, чем сумма энергий двух атомов азота. Это объясняет высокую устойчивость молекулы азота. Порядок связи определяется по формуле и равен:
N = [n(св) + n(разр)]/2 = (6 – 0)/2 = 3.
Образцы решения задач из самостоятельных работ по темам 1-4
1. Составьте формулы оксидов и соответствующих им гидратов оксидов элементов Ва+2 и V+5.
Решение:
Оксидами называются вещества, состоящие из двух элементов, один из которых кислород. Кислород в оксидах всегда имеет валентность 2.
Гидроксиды можно рассматривать как продукт присоединения воды к молекуле оксида.
Оксид бария (II) имеет формулу BaO. Это основный оксид. Ему соответствует основание Ba(OH)2.
Оксид ванадия (V) имеет формулу V2O5. Это кислотный оксид. Ему соответствует метаванадиевая кислота HVO3.
2. Гидроксид олова (II) обладает амфотерными свойствами. Составьте уравнения реакций, подтверждающих его амфотерность.
Решение:
Амфотерными называются вещества, проявляющие, в зависимости от условий, свойства основания и кислоты. Для доказательства необходимо привести уравнения реакций взаимодействия его с кислотой и со щелочью.
Sn(OH)2 + 2HCl Þ SnCl2 + 2 H2O;
Учитывая, что гидроксид олова амфотерен, его формулу можно записать и в виде основания, и в виде кислоты:
Sn(OH)2 Û H2SnO2.
В уравнении реакции гидроксида олова со щелочью удобно исполь- зовать кислотную форму записи формулы амфотерного соединения.
H2SnO2 + 2KOH Þ K2SnO2 + 2H2O.
3. Составьте уравнения реакций:
а) SrO + H3PO4 Þ …
б) Al(OH)3 + H2SeO4 Þ …
Решение:
а) 3SrO + 2H3PO4 Þ Sr3(PO4)2¯ + 3H2O
3SrO + 6H+ + PO43- Þ Sr3(PO4)2¯ + 3H2O;
б) 2Al(OH)3¯ + 3H2SO4 Þ Al2(SO4)3 + 6H2O
2Al(OH)3¯ + 6H+ + 3SO42- Þ 2Al3+ + 3SO42- + 6H2O
2Al(OH)3¯ + 6H+ Þ 2Al3+ + 6H2O
4.Составьте формулы всех солей, которые могут получиться при взаимодействии гидроксида бария и угольной кислоты. Назовите образующиеся соли.
Решение:
В результате взаимодействия двухкислотного гидроксида бария и двухосновной угольной кислоты, в зависимости от соотношения исходных веществ, могут образоваться средняя, кислая и основная соль.
Средняя соль – продукт полного замещения гидроксогрупп и ионов водорода в молекулах основания и кислоты:
Вa(OH)2 + H2СO3 Þ ВaСO3 + 2H2O
ВaСO3 – карбонат бария.
Кислая соль – продукт неполного замещения ионов водорода в молекуле кислоты.
Вa(OH)2 + 2H2СO3 Þ Вa(НСO3)2 + 2H2O
Вa(НСO3)2 – гидрокарбонат бария.
Основная соль – продукт неполного замещения ионов гидроксида в молекуле основания.
2Вa(OH)2 + H2СO3 Þ (ВaОН)2СO3 + 2H2O
(ВaОН)2СO3 – гидроксокарбонат бария
5.Составьте молекулярные и графические формулы оксида алюминия и соответствующего ему гидроксида.
Решение:
В графической формуле указывается порядок соединения атомов в молекуле, где каждая связь обозначается черточкой. В неорганических кислородсодержащих соединениях атомы различных элементов соединяются между собой преимущественно через кислородные мостики.
O=Al-O-Al=O H¾O¾Al¾O¾H
Оксид алюминия ÷
O¾H
Гидроксид алюминия
6. Рассчитайте молярную массу эквивалента SiO2. Назовите соединение. К какому классу относится указанное вещество.
Решение:
SiO2 – оксид кремния (IV) относится к классу оксидов. Молярная масса эквивалента оксида определяется как сумма молярных масс эквивалентов элементов.
МЭ(.SiO2) = Э(Si) + Э(O) = 28/4 + 16/2 = 7 + 8 = 15 г/моль
7. Фторид некоторого элемента содержит 48 % фтора. Определите молярную массу эквивалента элемента.
Решение:
Фториды – это сложные вещества, состоящие из двух элементов, один из которых фтор.
Процентный состав вещества указывает на то, что в 100 г данного вещества содержится 48 г фтора и 52 г другого элемента (X). Молярная масса эквивалента фтора известна и равна его атомной массе (фтор в соединениях всегда одновалентен). Согласно закону эквивалентов, массы реагирующих веществ прямо пропорциональны молярным массам их эквивалентов. Следовательно:
Э(X) = m(X)×Э(F)/m(F) = 52×19/48 = 20 г/моль
8. Рассчитайте количество молекул в 64 г газообразного кислорода.
Решение:
Один моль любого вещества содержит число Авогадро молекул.
(NA =6,02×1023 моль-1). Чтобы определить число молекул в какой-либо массе вещества, необходимо определить количество вещества, соответствующее данной массе.
n(O2) = m(O2) / M(O2) = 64 г/32 (г/моль) = 2 моль
На основании этого можно получить ответ на вопрос задачи:
1 моль вещества содержит NA молекул;
2 моль вещества содержит N = 2NA молекул.
Следовательно, N = 2×6,02×1023 молекул.
9. Относительная плотность газа по водороду равна 15. Найдите молярную массу газа и массу 10 л его при нормальных условиях.
Решение:
Относительная плотность одного газа по другому равна отношению молярных масс этих газов. Следовательно,
М(газа) = D(газ/Н2)×М(Н2) = 15×2 = 30 г/моль.
Моль любого газа при нормальных условиях (Н.У.) занимает объем 22,4 л. Следовательно, 10 л газа при тех же условиях имеют массу:
m(газа) = V(газа)×M(газа) / VM(газа) = 10 л×30 (г/моль)/22,4 л/моль = 13,4 л
10. При 25 оС и 780 мм рт. ст. 10 г газа занимают объем 5,2 л. Найдите молярную массу газа.
Решение:
Воспользуемся уравнением состояния идеальных газов Менделеева - Клапейрона.
pV = nRT = mRT/M .
Отсюда, применяя R = 62400 мм×мл/моль К и переводя температуру в абсолютную шкалу, имеем:
M=mRT/(pV)=10 г×62400(мм×мл/моль×К)×298. К / (780 мм×5200 мл)=46 г/моль
11. Газообразный гидрид состава ЭН2 (где Э - некоторый элемент) имеет плотность по водороду 65. Определите формулу и молярную массу эквивалента его высшего оксида.
Решение:
Определим молекулярную массу гидрида, учитывая, что относительная плотность одного газа по другому определяется отношением молекулярных масс газов:
D(газа/Н2) = M(газа)/M(Н2)
Тогда М(газа) = D(газа/Н2)×M(Н2) = 65×2 = 130.
Следовательно, атомная масса элемента равна разности молекулярной массы гидрида элемента и двух атомных масс водорода:
М(Э) =М(ЭН2) – М(2Н) = 130 – 2 = 128.
Учитывая, что гидрид газообразный, делаем вывод, что это гидрид неметалла. Следовательно, это элемент 6-й группы - Te.
Высший оксид неметалла 6-й группы Te имеет формулу TeО3.
Молярная масса эквивалента оксида равна:
МЭ(ЭО3) = М(ЭО3)/(n(Э)×В(Э)) = 176/3×2 = 29,3 г/моль,
где n(Э) – число атомов элемента;