Готовые решения задачи из методички Химия СамГТУ Н.И.Лисов, С.И.Тюменцева 2009 г. Самарский государственный технический университет

Готовые решения задачи из методички  Химия СамГТУ

Н.И.Лисов, С.И.Тюменцева 2009 г.

Самарский государственный технический университет

 

 

Все 307 задачи готовые, оформление подробное в Word.

 

*цена  1 шт. - 40 рублей

 

внизу предоставлены все задания с 50% решения


Инструкция как выкупить задачи;

1) напишите мне Вконтакт или на Почту Номера задач которые вам нужны

2) Вносите деньги на мой мобильный телефон

3) отсылаю вам готовые задачи


 

 

  • 1. Рассчитайте эквивалентную массу металла, зная, что его сульфид содержит 52% металла, а эквивалентная масса серы равна 16 г/моль.

Согласно закону эквивалентов:

1 эквивалент вещества реагирует с 1-м эквивалентом другого вещества или замещает 1 эквивалент другого вещества.

Для данных условий можно записать:

m(Ме) / Мэ(Ме) = m(S) / Mэ(S), где где m(Ме) – масса металла,

Мэ(Ме) – молярная масса эквивалента металла,

m(S)– масса серы,

Mэ(S)– молярная масса эквивалента серы.

  • 2. Один грамм некоторого металла реагирует с 1.78 г серы или 8.89 г брома. Вычислите эквивалентные массы брома и металла, если известно, что эквивалентная масса серы составляет 16 г/моль.

Число эквивалентов металла в реакции с бромом и в реакции с серой одинаково, следовательно, можно записать равенство:

m(Ме) / Мэ(Ме) = m(Br2)/Mэ(Br2) = m(серы) / Мэ(серы),

Где;

m(Ме) – масса металла,

Мэ(Ме) – молярная масса эквивалента металла,

m(Br2) – масса брома,

Mэ(Br2) – молярная масса эквивалента брома,

m(S)– масса серы,

Mэ(S)– молярная масса эквивалента серы.

Обозначив за х г/моль молярную массу эквивалента металла, за у г/моль молярную массу эквивалента брома, получим:

  • 3.Одно и то же количество металла соединяется с 0,2 г кислорода и с 3,173 г одного из галогенов. Определите эквивалент галогена.

Число эквивалентов металла в реакции с кислородом и в реакции с галогеном одинаково, следовательно, можно записать равенство:

m(Ме) / Мэ(Ме) = m(О2)/Mэ(О2) = m(hal) / Мэ(hal), 

Где;

m(Ме) – масса металла,

Мэ(Ме) – молярная масса эквивалента металла,

m(O2) – масса кислорода,

Mэ(О2) – молярная масса эквивалента кислорода,

m(hal)– масса галогена,

Mэ(hal)– молярная масса эквивалента галогена.

Молярная масса кислорода при образовании оксидов всегда равна Мэ(О2) = 8 г/моль.

Подставляя все данные, находим молярную массу эквивалента галогена:

  • 4. При разложении 0,4638 г оксида металла получено 0,4316 г металла. Определите эквивалентную массу металла.

Для данных условий можно записать:

m(Me) / Мэ(Me) = m(оксида)/Mэ(оксида),

Где;

m(Ме) – масса металла,

Мэ(Ме) – молярная масса эквивалента металла,

m(оксида) – масса оксида,

Mэ(оксида) – молярная масса эквивалента оксида.

Молярная масса эквивалента оксида равна сумме молярных масс эквивалентов металла и кислорода:

Мэ(оксида) = Мэ(Ме) + Мэ(О2)

  • 5. Сколько литров водорода (условия нормальные) потребуется для восстановления 112 г оксида металла, содержащего 71.43% металла? Каковы эквивалентная масса и эквивалент металла?

Эквивалентный объем водорода в реакциях восстановления металлов при н.у. всегда равен 11,2 л/моль.

Масса металла в оксиде равна:

m(Ме) = m(оксида)*ω(Ме) / 100% = 112*71,43 / 100 = 80 грамм.

Молярная масса эквивалента оксида равна сумме молярных масс эквивалентов металла и кислорода:

  • 7. Известно, что 0.432 г металла образуют 0.574 г хлорида. Вычислите эквивалентную массу металла, приняв эквивалентную массу хлора равной 35.5 г/моль.

Молярная масса эквивалента хлорида равна сумме молярных масс эквивалентов металла и хлора:

Мэ(хлорида) = Мэ(Ме) + Мэ(Cl2)

Подставляя все данные, находим молярную массу эквивалента металла:

m(Ме) / Мэ(Ме) = m(хлорида)/ (Mэ(Ме) + Мэ(Cl2))

  • 9.Вычислите эквивалентную массу ортофосфорной кислоты в реакциях с раствором КОН с образованием: а) дигидрофосфата калия: б) гидрофосфата калия; в) фосфата калия.

Эквивалент вещества – то его количество, которое реагирует или замещает в реакциях 1 моль атомов водорода.

При образовании дигидрофосфата калия по реакции:

H3PO4 + KOH = KH2PO4 + H2O з

замещается 1 атом водорода в молекуле кислоты, следовательно эквивалент кислоты равен 1, а молярная масса эквивалента равна

Мэ(Н3РО4) = М(Н3РО4) / Э =

  • 10.Некоторое количество металла, эквивалентная масса которого равна 27.9 г/моль, вытесняет из кислоты 700 мл водорода, измеренного при нормальных условиях. Определите массу металла.

Для данных условий можно записать:

m(Ме) / Мэ(Ме) = V(Н2) / Vэ(Н2), где m(Ме) – масса металла,

Мэ(Ме) – молярная масса эквивалента металла,

V(Н2) – объем водорода,

Vэ(Н2) – эквивалент водорода.

  • 11.Для растворения 16.8 г металла потребовалось 14,7 г серной кислоты. Определить эквивалентную массу металла и объем выделившегося водорода (условия нормальные).

Эквивалентный объем водорода в реакциях взаимодействия металлов с кислотами при н.у. всегда равен 11,2 л/моль.

Так как серная кислота – двухосновная, то число эквивалентов равно 2, а молярная масса эквивалента равна:

Мэ(H2SO4) = М(H2SO4) / Э =

  • 12.Один оксид марганца содержит 22,56% кислорода, а другой - 50,50%, Вычислите эквивалентные массы марганца в этих оксидах и составьте их формулы.

По закону эквивалентов: 1 эквивалент вещества реагирует с 1 эквивалентом другого вещества.

Таким образом, при образовании оксидов марганца можно записать:

m(Mn)/Mэ(Mn) = m(O2)/Mэ(О2)

где

Мэ(Mn) - молярная масса эквивалента марганца.

Мэ(О2) – молярная масса эквивалента кислорода, которая во всех оксидах марганца постоянна и равна 8 г/моль.

Приняв массу каждого оксида за 100 грамм, находим массу кислорода и марганца:

а) m(О2) = m(оксида)*ω1(O2) / 100% =

  • 13.Вещество содержит 39,0% серы, эквивалентная масса которой 16,0, и мышьяк. Вычислите эквивалентную массу и валентность мышьяка. Составьте формулу этого вещества.

Таким образом, для образования сульфида мышьяка можно записать:

m(S)/Mэ(S) = m(As)/Mэ(As)

где

Мэ(S) - молярная масса эквивалента серы,

Мэ(As) – молярная масса эквивалента мышьяка.

Пусть масса сульфида равна 100 грамм, тогда массы серы и мышьяка соответственно равны:

m(S) = m(сульфида)*ω(S) / 100% = 100*39 / 100 = 39 грамм

  • 14.На нейтрализацию 0,943 г фосфористой кислоты H3PО3израсходовано 1,291 г КОН. Вычислите эквивалентную массу кислоты и ее основность.

Тогда, для данной реакции нейтрализации можно записать:

m(H3PO3)/Mэ(H3PO3) = m(KOH)/Mэ(KOH)

где

m – массы реагирующих веществ,

Мэ – молярные массы эквивалентов веществ.

Так как число эквивалентов КОН в реакциях нейтрализации равно 1 (Для оснований число эквивалентов равно числу гидроксогрупп в молекуле), то молярная масса эквивалента КОН равна его молярной массе:

Мэ(КОН) = М(КОН) = 56 г/моль.

Подставляя данные, найдем молярную массу эквивалента фосфористой кислоты:

Mэ(H3PO3) = m(H3PO3)*Mэ(KOH)/m(KOH)

  • 15.Во всех ли реакциях эквивалентная масса и эквивалент вещества имеют одно и то же значение? Чему равна эквивалентная масса серной кислоты в случае образования средней соли и в случае образования кислой соли? Ответ подтвердите уравнениями реакций и расчетами.

Так как в различных реакциях элемент может замещать различное число атомов водорода или в ОВР принимать или отдавать различное число электронов в зависимости от условий, то фактор эквивалентности вещества не является постоянной величиной, а зависит от конкретной реакции.

Так, при образовании средней соли, в молекуле серной кислоты замещается 2 атома водорода, например:

2KOH + H2SO4 = K2SO4 + 2H2O

то, число эквивалентов серной кислоты равно 2, молярная масса эквивалента соответственно равна:

Мэ(H2SO4) = М(H2SO4) / Э = 98 / 2 = 49 г/моль

  • 16.При сгорании серы в кислороде образовалось 12,8 г оксида cepы(IV). Сколько эквивалентных масс кислорода потребуется на эту реакцию? Чему равны эквивалентные массы серы и ее оксида?

Согласно закону эквивалентов: 1 эквивалент вещества взаимодействует с 1-м эквивалентом другого вещества или замещает 1 эквивалент другого вещества.

Тогда, для реакции горения серы:

S + O2 = SO2

Можно записать:

m(О2)/Mэ(О2) = m(SO2) / Мэ(SO2), где m(O2) – масса кислорода,

Mэ(О2) – молярная масса эквивалента кислорода,

m(SO2)– масса оксида серы (IV),

Mэ(SO2)– молярная масса эквивалента оксида серы (IV).

  • 17.При взаимодействии 3,24 г трехвалентного металла с кислотой выделяется 4,03 л водорода, измеренного при нормальных условиях. Вычислите эквивалентную массу и определите, с каким металлом реагировала кислота.

Для данных условий можно записать:

m(Ме) / Мэ(Ме) = V(Н2) / Vэ(Н2),

где m(Ме) – масса металла,

Мэ(Ме) – молярная масса эквивалента металла,

V(Н2) – объем водорода,

Vэ(Н2) – эквивалент водорода.

Эквивалентный объем водорода в реакциях взаимодействия металлов с кислотами при н.у. всегда равен 11,2 л/моль, тогда, подставляя все данные, находим молярную массу эквивалента металла:

3,24 / Мэ(Ме) = 4,03 / 11,2

  • 18. На нейтрализацию 1 г основания израсходовано 2,14 г соляной кислоты. Вычислите эквивалентную массу основания.

Для реакции нейтрализации основания соляной кислотой можно записать:

m(осн) / Мэ(осн) = m(HCl) / Мэ(HCl),

где

m(осн) – масса основания,

Mэ(осн) – молярная масса эквивалента основания,

m(HCl)– масса соляной кислоты,

Mэ(HCl)– молярная масса эквивалента соляной кислоты.

Так как соляная кислота – одноосновная, то в реакции нейтрализации ее эквивалент равен 1, а молярная масса эквивалента равна молярной массе кислоты:

Мэ(HCl) = М(HCl) / Э = 36,5 / 1 = 36,5 г/моль

  • 19.Оксид трехвалентного элемента содержит 31,58% кислорода. Вычислите эквивалентную и атомную массы элемента. Составьте уравнение реакции образования этого оксида.

Пусть масса оксида равна 100 грамм, тогда массы металла и кислорода равны:

m(О2) = m(оксида)*ω(О2) / 100% = 100*31,58 / 100 = 31,58 грамма.

m(Ме) = m(оксида) – m(О2) = 100 – 31,58 = 68,42 грамм.

Подставляя все данные в закон эквивалентов, находим молярную массу эквивалента металла:

  • 20.Какова взаимосвязь эквивалентных и молярных масс для гидроксида кальция, ортофосфорной кислоты, сульфата железа (III), хлорида олова (IV)? Ответ подтвердите соответствующими расчетами.

Эквивалент вещества - это такое количество химического вещества, которое реагирует с 1 моль атомов водорода или вытесняет такое же количество водорода из его соединений. При образовании оксидов эквивалентом вещества будет такое его количество, которое взаимодействует с 8 г/моль атомов кислорода или ½ моль атомов кислорода. Молярная масса эквивалента кислоты или основания в реакциях ионного обмена равна отношению молярной массы к числу замещенных атомов водорода в кислоте или числу замещенных гидроксогрупп в основании.

Мэ = М / n(H) Мэ = М / n(OH)

Для вычисления молярных масс эквивалентов оксидов можно использовать соотношение: Мэ(оксида) = М(оксида) / валентность элемента.

  • 21.Приведите уравнения реакций получения указанных ниже солей из соответствующих кислот и оснований: фосфат хрома(II), гидрокарбонат бария, дигидроксосульфат алюминия

Фосфат хрома (II) образуется при действии фосфорной кислоты на гидроксид хрома (II):

3H3PO4 + 2Cr(OH)2 → Cr2(PO4)3↓ + 6H2O

Гидрокарбонат бария образуется при длительном пропускании углекислого газа в раствор гидроксида бария:

Ba(OH)2 + 2CO2(изб) → Ва(НСО3)2 Ba2+ + 2OH- + 2CO2(изб) → Ва2+ + 2НСО3-

  • 22. Напишите уравнения реакций, при помощи которых можно осуществить следующие превращения: Железо→сульфат железа (III)→гидроксид железа (III)→оксид железа (III)→хлорид железа(III)→дигидроксохлорид железа (III).

При действии горячей концентрированной серной кислоты на металлическое железо образуется сульфат железа

(III) t 2Fe + 6H2SO4 → Fe2(SO4)3 + 3SO2↑ + 6H2O

При действии раствора щелочи на раствор сульфата железа (III) образуется осадок гидроксида железа (III):

Fe2(SO4)3 + 6NaOH →2Fe(OH)3↓ + 3Na2SO4

  • 23.Скакими из перечисленныхвеществN2O5, Zn(OH)2,FeOреагируетгидроксид кальция. Составьте уравнениясоответствующихреакций.

Гидроксид кальция взаимодействует с оксидом азота (V),так как оксид азота (V) является кислотным солеобразующим оксидом.

При этом образуется нитрат кальция:

Ca(OH)2 + N2O5 → Ca(NO3)2 + H2O

  • 24. Напишите уравнение реакций, при помощи которых, исходя из четырех простых веществ–калия,серы, кислорода и водорода, можно получить три средние соли и три кислоты. Полученные соединения назовите.

При прямом взаимодействии серы и водорода образуется сероводород:

S + H2 → H2S

При сжигании водорода в кислороде образуется вода:

2H2 + O2 → 2H2O

При сжигании серы образуется диоксид серы:

S + O2 → SO2

При дальнейшем окислении SO2кислородом образуется оксид серы

(VI) 2SO2 + O2 → 2SO3

  • 25.Напишите уравнения всех возможных реакций между следующими веществами, взятыми попарно: оксид калия, оксид фосфора (V), гидроксид бария, серная кислота, йодид калия, нитрат свинца(II). Уравнения реакций, протекающихв растворах, изобразите в сокращенной ионной форме.

При взаимодействии оксида калия и оксида фосфора (V)образуется ортофосфат калия:

3K2O + P2O5 → 2K3PO4 При взаимодействии растворов гидроксида бария и серной кислоты образуется осадок сульфата бария:

Ba(OH)2 + H2SO4 → BaSO4↓ + 2H2O Ba2+ + 2OH- + 2H+ + SO42- → BaSO4↓ + 2H2O

При взаимодействии растворов йодида калия и нитрата свинца образуется осадок йодида свинца:

2KI + Pb(NO3)2 →PbI2↓ + 2KNO3

  • 26.С какими из указанных ниже веществ может взаимодействовать раствор гидроксида калия: йодоводородная кислота, нитрат меди(II), хлорид стронция, оксид серы (IV), оксид свинца (II). Напишите уравнения реакций в молекулярной и сокращенной ионной форме.

Раствор гидроксида калия взаимодействует со всеми веществами кроме хлорида стронция.

При взаимодействии с йодоводородной кислотой образуется йодид калия:

KOH + HI → KI + H2O K+ + OH- + H+ + I- → K+ + I- + H2O OH- + H+ → H2O

При взаимодействии с нитратом меди (II) образуется осадок гидроксида меди (II):

2KOH + Cu(NO3)2 → Cu(OH)2↓ + 2KNO3 2K+ + 2OH- + Cu2+ + 2NO3- → Cu(OH)2↓ + 2K+ + 2NO3-

  • 27. Напишите уравнения реакций при помощи которых можно получить гидроксохлорид алюминия, гидросульфид калия гидрокарбонат бария.

Гидроксохлорид алюминия образуется при обработке недостатком соляной кислоты гидроксида алюминия:

Al(OH)3 + 2HCl → AlOHCl2 + 2H2O Al(OH)3 + 2H+ + 2Cl- → AlOH2+ + 2Cl- + 2H2O Al(OH)3 + 2H+ → AlOH2+ + 2H2O

Гидросульфит калия образуется при действии избытка сернистой кислоты на гидроксид калия:

KОН + H2SО3 = KHSО3 + 2Н2О

  • 29.Как осуществить следующие превращения Zn→ZnSO4→Zn(OH)2, →Na2ZnO2→Zn(NO3)2→фосфат калия

При растворении цинка в серной кислоте образуется сульфат цинка:

Zn + H2SO4(разб) → ZnSO4 + H2↑

При действии раствора щелочи на раствор сульфата цинка образуется осадок гидроксида цинка:

ZnSO4 + 2KOH → Zn(OH)2↓ + K2SO4

При сплавлении гидроксида цинка с гидроксидом натрия образуется цинкат натрия:

  • 30.Как осуществить следующие превращения: Аl→ Аl2O3 → Аl(ОН)3 → Ва(АlO2)2→Al(NO3)3→Na3AlO3

При окислении алюминия кислородом образуется оксид алюминия:

4Al + 3O2 → 2Al2O3 Дальше, только в 2 стадии, в одну – никак.

При действии соляной кислоты на оксид алюминия образуется раствор хлорида алюминия:

Al2O3 + 6HCl → 2AlCl3 + 3H2O

При приливании раствора сульфида натрия к раствору хлорида алюминия протекает реакция совместного гидролиза и образуется осадок гидроксида алюминия:

  • 31.Напишите уравнения реакций получения нормальных (средних), кислых и основных солей никеля(II). используя гидроксид никеля и фосфорную кислоту. Кислые и основные соли превратите в нормальную соль.

При взаимодействии гидроксида никеля и фосфорной кислоты теоретически могут образоваться 4 соли:

3Ni(OH)2 + H3PO4 → (NiOH)3PO4+ 3Н2О – гидроксофосфат никеля, основная соль

3Ni(OH)2 + 2H3PO4 → Ni3(PO4)2 + 6Н2О –фосфат никеля, средняя соль

Ni(OH)2 + H3PO4 → NiHPO4+ 2Н2О – гидрофосфат никеля, кислая соль

  • 32. С какими из перечисленных веществP2О5,Sn(OH)2CoOAgNO3, H2S, Аl2O3 будет реагировать соляная кислота? Составьте ионные и ионно-молекулярные уравнения возможных реакций.

Соляная кислота взаимодействует со всеми веществами кроме сероводорода и оксида фосфора (V).

При взаимодействии с гидроксидом олова (II) образуется раствор хлорида олова (II):

Sn(OH)2 + 2HCl → SnCl2 + 2H2O Sn(OH)2 + 2H+ + 2Cl- → Sn2+ + 2Cl- + 2H2O Sn(OH)2 + 2H+ → Sn2+ + 2H2O

При взаимодействии с оксидом кобальта (II) образуется раствор хлорида кобальта

СоО + 2HCl → СоCl2 + 2H2O СоО + 2H+ + 2Cl- → Со2+ + 2Cl- + 2H2O СоО + 2H+ → Со2+ + 2H2O

  • 33.Какие из указанных газов вступают в химическое взаимодействие с раствором щелочи: НСlH2S, NO2, SO2, NH3, Cl2. N2? Напишите уравнения возможных реакций.

Cраствором щелочи (допустим КОН) взаимодействуют все газы, за исключением аммиака и азота.

При растворении хлороводорода в растворе КОН образуется хлорид калия:

KOH + HCl → KCl + H2O

При растворении диоксида азота образуется смесь нитрита и нитрата калия:

КОН + NO2 → KNO3 + KNO2 + H2O

При растворении диоксида серы образуется раствор сульфита калия:

2KОН + SО2 = K2SО3 + Н2О

  • 36.Составьте уравнения реакций, характеризующих химические свойства указанных ниже соединений а) оксид железа (III): б) оксид фосфора (III): в) гидроксид олова(II); г) оксид кремния(IV).

а) Оксид железа (III) – амфотерный оксид, не растворимый в воде, растворяющийся в кислотах, с образованием соответствующих солей железа (III) и реагирующий со щелочами при сплавлении:

Fe2O3 + 6HNO3 → 2Fe(NO3)3 + 3H2O – образуется нитрат железа

(III) Fe2O3 + 6H+ → 2Fe3+ + 3H2O Fe2O3 + 2NaOH → 2NaFeO2 + H2O – образуетсяферрат(III) натрия

б) оксид фосфора (III), растворяется в воде с образованием фосфористой кислоты:

P2O3 + 3H2O = 2H3PO3

Не взаимодействует с кислотами, растворяется в щелочах с образованием соответствующих солей – фосфитов:

  • 37.Составьте формулы нормальных (средних) н кислых солей калия и кальция, образованных: а) угольной кислотой, б) мышьяковистой кислотой. Напишите уравнения реакций их получения и приведите названия этих солей.

а) Калий с угольной кислотой может образовывать кислую соль - гидрокарбонат калия

KHCO3и среднюю соль – карбонат калия K2CO3

Гидрокарбонат и карбонат калия можно получить пропусканием углекислого газа в раствор гидроксида калия:

2КОН + CO2 → K2CO3 + H2O – карбонат калия

К2СО3 + СО2 + Н2О = 2КНСО3 – гидрокарбонат калия.

Кальция также образует кислую соль – гидрокарбонат кальция Са(НСО3)2 и среднюю соль – карбонат кальция СаСО3.

Обе соли можно получить аналогично солям калия:

  • 38.Составьте формулы нормальных и основных солей кальция и алюминия, образованных а) соляной кислотой: б) серной кислотой. Напишите названия этих солей.

а) Кальций и алюминий с соляной кислотой могут образовывать основные и средние соли состава:

СаСl2 – хлорид кальция (средняя соль)

СаОНСl – гидроксохлорид кальция (основная соль)

AlCl3 – хлорид алюминия (средняя соль)

AlOHCl2– гидроксохлорид алюминия (основная соль)

Al(OH)2Cl– дигидроксохлорид алюминия (основная соль)

  • 39.Составьте уравнения соответствующих реакций и определите, при каком соотношении основания и кислоты образуются гидроксосульфат, дигидроксосульфат и гидросульфат хрома(III)? Все указанные солипереведите в сульфат хрома(III)

При взаимодействии серной кислоты и гидроксида хрома (III) могут образовываться соли:

2Cr(OH)3 + H2SO4 = (Cr(OH)2)2SO4 + 2H2O

образуется дигидроксосульфат хрома

(III) 2Cr(OH)3 + 2H+ + SO42- = 2Cr(OH)2+ + SO42- + 2H2O 2Cr(OH)3 + 2H+ = 2Cr(OH)2+ + 2H2O Cr(OH)3 + H+ = Cr(OH)2+ + H2O

Соотношение основания и кислоты 2:1

  • 40.Напишите уравнения реакций, характеризующих химические свойства указанных соединений: оксид меди (II), оксид азота (V), гидроксид железа (III).

а) оксид меди (II) - амфотерный оксид, не взаимодействует с водой, взаимодействует с кислотами с образованием соответствующих солей меди (II) CuO + H2SO4 = CuSO4 + H2O – образуется сульфат меди (II) CuO + 2H+ + SO42- = Cu2+ + SO42- + H2O CuO + 2H+ = Cu2+ + H2O

  • 41. Приведите по два примера, относящихся к р- и d-электронным семействам. Ответ мотивируйте строением внешних и предвнешних (для d-элементов) энергетических уровней атомов.

Тип электронного семейства элемента определяется по заполняемому у данного элемента электронному подуровню.

Так, к р-электронному семейству относятся элементы, у которых происходит заполнение р-подуровня, то есть те элементы, которые расположены в 3-8 группах главных подгруппах периодической системы.

К d-электронному семейству относятся элементы, у которых происходит заполнение d-подуровня, то есть те элементы, которые расположены в 1-8 группах побочных подгруппах периодической системы, за исключением лантаноидов и актиноидов. Например, р-элементами являются азот и бром, d-элементами – марганец и цирконий.

Покажем это на электронно-графических формулах внешних орбиталей данных атомов:

Азот – происходит заполнение 2р-подуровня: N [He] 2s2 2p3 Бром - происходит заполнение 4р-подуровня:

  • 42.Внешние энергетические уровни атомов имеют вид 3s1, 5s25p2; 4s24p6, 2s22p5. В каких периодах и в каких подгруппах находятся эти элементы. К каким электронным семействам они принадлежат?

Рассмотрим данные электронные формулы атомов элементов. а) 3s1.

Так как происходит заполнение 3s – подуровня, то элемент расположен в 3-м периоде. Так как на s-орбитали всего 1 электрон, то элемент расположен в первой группе, главной подгруппеи относится к s-электронному семейству.

Данный элемент – натрий, Na. б) 5s25p2.

Так как происходит заполнение 5-гоэнергетического уровня, то элемент расположен в 5-м периоде.

Так как происходит заполнение р-подуровня, и на нем имеется 2 электрона + 2 электрона на s-подуровне, то элемент расположен в четвертой группе, главной подгруппеи относится к р-электронному семейству. Данный элемент – олово, Sn.

  • 43.Сколько электронов находится на каждом энергетическом уровне и подуровне у атомов элементов с зарядом ядра +42; +28; +19? Составьте электронные формулы для атомов этих элементов.

Порядок заполнения электронами электронных орбиталей в атомах элементов следующий: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f14 5d10 6p6ит.д. Порядковый номер элемента равен заряду ядра, и, соответственно, равен числу электронов.

Следовательно, в атоме элемента с зарядом ядра +42 содержится 42 электрона.

На первом энергетическом уровне находятся 2 электрона: 1s2

На втором энергетическом уровне находятся 8 электронов, 2 на s-подуровне и 6 – на р-подуровне: 2s2 2р6 На третьем энергетическом уровне также находятся 8 электронов, 2 на s-подуровне и 6 – на р-подуровне: 3s2 3р6

  • 44. Какие из электронных конфигураций соответствуют основному, возбужденному или запрещенному (невозможному) состоянию: a) ls22s22p53s3: б) ls22s22p63s13p53d1; в) ls22s22p63s23p64s24p64d45s1; г) ls12s1 2p7.

Согласно принципу наименьшей энергии электроны заполняют энергетические подуровни в порядке увеличения их энергии. На каждом, энергетическом подуровне может быть только определенное максимальное число электронов:

На s-подуровне – 2 электрона, на р-подуровне – 6 электронов, на d-подуровне – 10 электронов, на f-подуровне – 14 электронов.

Рассмотрим данные состояния:

а) ls2 2s22p53s3. Так как на любом s – подуровне не может находиться 3 электрона (максимально 2), то данное состояние – невозможно.

  • 41.Напишите электронные формулы атомов элементов с порядковыми номерами 9 и 28. К какому электронному семейству относится каждый из этих элементов?

Элемент № 9. Порядковый номер элемента равен заряду ядра элемента и числу электронов в атоме.

Следовательно, в атоме элемента 9 электронов.

На первом энергетическом уровне находятся 2 электрона:

1s2 Оставшиеся 7 электронов находятся на втором энергетическом уровне, 2 на s-подуровне и 5 – на р-подуровне: 2s2 2р5 Таким образом, электронная формула элемента № 9 запишется: 1s2 2s2 2p5

Данный элемент – фтор F.

Так как в атоме фтора происходит заполнение р-подуровня, то фтор относится к семейству р-элементов.

  • 45. Напишите электронные формулы атомов фосфора, цезия и ванадия К какому электронному семейству относится каждый из этих элементов?

Фосфор. Расположен в 3-м периоде, 5-й группе, главной подгруппе. Электронная формула атома фосфора в основном состоянии запишется:

Р 1s2 2s2 2p6 3s2 3p3

Так как в атоме фосфора происходит заполнение р-подуровня, то он относится к семейству р-элементов. Цезий. Расположен в 6-м периоде, 1-й группе, главной подгруппе. Электронная формула атома цезия запишется:

Сs 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s1 Так как в атоме цезия происходит заполнение s-подуровня, то он относится к семейству s-элементов.

  • 47. Какие значения имеют квантовые числа n, m, lдля следующих атомных орбиталей a)4sб)2р,в)3d,г)4f

Главное квантовое число n определяет общую энергию электрона и степень его удаления от ядра (номер энергетического уровня); оно принимает любые целочисленные значения, начиная с 1 (n = 1, 2, 3, . . .)

Орбитальное (побочное или азимутальное) квантовое число l определяет форму атомной орбитали.

Оно может принимать целочисленные значения от 0 до n-1 (l = 0, 1, 2, 3,..., n-1).

Каждому значению l соответствует орбиталь особой формы. Орбитали с l = 0 называются s-орбиталями,

  • 49. Сколько и какие значения может принимать магнитное квантовое число m при орбитальном квантовом числе l= 0, 1, 2 и 3? Какие элементы в Периодической системе носят названия s, р, dиfэлементов. Приведитепримеры.

Магнитное квантовое число ml определяет ориентацию орбитали в пространстве относительно внешнего магнитного или электрического поля.

Его значения изменяются от +l до -l, включая 0.

Магнитное квантовое число определяет количество орбиталей определенного подуровня на энергетическом уровне.

Исходя из этого, можно сказать:

Для l= 0, ml = 0, для l= 1, ml = -1, 0, +1; для l= 2, ml = -2,-1, 0, +1, +2; для l= 3, ml = -3, -2, -1, 0, +1, +2, +3;

Соответственно, s-элементы – те элементы, магнитное квантовое число которых для формирующего электрона равно 0. Это, например, литий, барий.

  • 50.Какие значения мот принимать квантовые числа n, l,mlиmsхарактеризующие состояние электронов в атоме. Какие значения они принимают для внешних электронов атома фосфора?

Положение электрона в атоме можно описать набором 4 квантовых чисел.

n, l, ml, ms

где

n – главное квантовое число, которое характеризует энергию и размер орбитали, и показывает заполняемый в данный момент энергетический уровень. Оно совпадает с номером периода. l – побочное квантовое число. Характеризует геометрическую форму орбитали.

0 - s орбиталь; 1 – р-орбиталь; 2 – d-орбиталь, 3 – f-орбиталь. ml – магнитное квантовое число.

Характеризует направление орбитали в пространстве. Для l = 0 ml = 0; l = 1 ml = -1 0 +1; l = 2 ml = -2 -1 0 +1 +2 и так далее.

ms – магнитное спиновое число. Характеризует вращение электрона вокруг собственной оси. Имеет 2 значения : +½ , - ½

  • 51.Приведите по два примера относящихся к s-, р- и d-электронным семействам. Ответ мотивируйте строением внешних и предвнешних (для d-элементов) энергетических уровней атомов.

Тип электронного семейства элемента определяется по заполняемому у данного элемента электронному подуровню.

Так, к р-электронному семейству относятся элементы, у которых происходит заполнение р-подуровня, то есть те элементы, которые расположены в 3-8 группах главных подгруппах периодической системы.

К d-электронному семейству относятся элементы, у которых происходит заполнение d-подуровня, то есть те элементы, которые расположены в 1-8 группах побочных подгруппах периодической системы, за исключением лантаноидов и актиноидов. Например, р-элементами являются азот и бром, d-элементами – марганец и цирконий. Покажем это на электронно-графических формулах внешних орбиталей данных атомов:

Азот – происходит заполнение 2р-подуровня:

N [He] 2s2 2p3 Бром - происходит заполнение 4р-подуровня:

  • 52.Внешние энергетические уровни атомов имеют вид 3s1, 5s25p6; 4s24p6, 2s22p5. В каких периодах и в каких подгруппах находятся эти элементы. К каким электронным семействам они принадлежат?

Рассмотрим данные электронные формулы атомов элементов. а) 3s1. Так как происходит заполнение 3s – подуровня, то элемент расположен в 3-м периоде. Так как на s-орбитали всего 1 электрон, то элемент расположен в первой группе, главной подгруппеи относится к s-электронному семейству. Данный элемент – натрий, Na. б) 5s25p2. Так как происходит заполнение 5-гоэнергетического уровня, то элемент расположен в 5-м периоде. Так как происходит заполнение р-подуровня, и на нем имеется 2 электрона + 2 электрона на s-подуровне, то элемент расположен в четвертой группе, главной подгруппеи относится к р-электронному семейству. Данный элемент – олово, Sn.

  • 53.Сколько электронов находится на каждом энергетическом уровне и подуровне у атомов элементов с зарядом ядра +42; +28; +19? Составьте электронные формулы для атомов этих элементов.

Порядок заполнения электронами электронных орбиталей в атомах элементов следующий: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f14 5d10 6p6ит.д. Порядковый номер элемента равен заряду ядра, и, соответственно, равен числу электронов. Следовательно, в атоме элемента с зарядом ядра +42 содержится 42 электрона. На первом энергетическом уровне находятся 2 электрона: 1s2 На втором энергетическом уровне находятся 8 электронов, 2 на s-подуровне и 6 – на р-подуровне: 2s2 2р6

  • 54.Какие из электронных конфигураций соответствуют основному, возбужденному или запрещенному (невозможному) состоянию:

Согласно принципу наименьшей энергии электроны заполняют энергетические подуровни в порядке увеличения их энергии. На каждом, энергетическом подуровне может быть только определенное максимальное число электронов: На s-подуровне – 2 электрона, на р-подуровне – 6 электронов, на d-подуровне – 10 электронов, на f-подуровне – 14 электронов. Рассмотрим данные состояния: а) ls2 2s22p53s3. Так как на любом s – подуровне не может находиться 3 электрона (максимально 2), то данное состояние – невозможно.

  • 55.Пользуясь правилом Гунда, распределите электроны по орбиталям, отвечающим высшему энергетическому состоянию атомов фосфора, алюминия, кремния и никеля. Сколько неспаренных электронов в атомах этих элементов в основном и возбужденном состояниях?

В соответствии с правилом Хунда: На одном подуровне электроны располагаются так: чтобы абсолютное значение суммы спиновых квантовых чисел (суммарный спин электронов) было максимальным. Это соответствует устойчивому состоянию атома. Тогда для атома фосфора Р низшее энергетическое состояние будет: Р 1s2 2s2 2p6 3s23p3 Высшее энергетическое состояние Р 1s2 2s2 2p6 3s13p3 3d1 Как видно, в низшем энергетическом состоянии в атоме фосфора 3 неспаренных электрона, в высшем – 5 электронов. Алюминий Al. низшее энергетическое состояние

  • 56. Определите значения всех квантовых чисел для электронов атомов а) лития: 6) бора: в) азота: г) фтора

Положение электрона в атоме можно описать набором 4 квантовых чисел. n, l, ml, ms где n – главное квантовое число, которое характеризует энергию и размер орбитали, и показывает заполняемый в данный момент энергетический уровень. Оно совпадает с номером периода. l – побочное квантовое число. Характеризует геометрическую форму орбитали. 0 - s орбиталь; 1 – р-орбиталь; 2 – d-орбиталь, 3 – f-орбиталь. ml – магнитное квантовое число. Характеризует направление орбитали в пространстве. Для l = 0 ml = 0; l = 1 ml = -1 0 +1; l = 2 ml = -2 -1 0 +1 +2 и так далее. ms – магнитное спиновое число. Характеризует вращение электрона вокруг собственной оси. Имеет 2 значения : +½ , - ½ а) Литий. Электронная формула лития запишется: Li 1s2 2s1 наборы квантовых чисел для всех электронов запишутся: Для 1s – электронов: 1, 0, 0, +½ и 1, 0, 0, -½ Для 2s-электрона: 1, 0, 0, +½ б) бор. Электронная формула бора запишется: В 1s2 2s2 2р1 наборы квантовых чисел для всех электронов запишутся: Для 1s – электронов: 1, 0, 0, +½ и 1, 0, 0, -½ Для 2s-электронов: 2, 0, 0, +½ и 2, 0, 0, -½ Для 2р – электрона:

  • 57.Напишите электронные формулы атомов элементов с зарядом ядра: а) +46, 6) +105; в) +114 и в) еще не открытого элемента с зарядом ядра +120. К каким электронным семействам относятся эти элементы?

Порядок заполнения электронами электронных орбиталей в атомах элементов следующий: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f14 5d10 6p6ит.д. Порядковый номер элемента равен заряду ядра, и, соответственно, равен числу электронов. Следовательно, в атоме элемента с зарядом ядра +46 содержится 46 электронов. На первом энергетическом уровне находятся 2 электрона: 1s2 На втором энергетическом уровне находятся 8 электронов, 2 на s-подуровне и 6 – на р-подуровне: 2s2 2р6 На третьем энергетическом уровне также находятся 8 электронов, 2 на s-подуровне и 6 – на р-подуровне: 3s2 3р6 На четвертом энергетическом уровне находятся 18 электронов. Из них первые 2 - на 4s подуровне, 10 – на предвнешнем 3d подуровне и 6 электронов находятся на 4р-подуровне. Оставшиеся 12 электронов находятся на 5-м энергетическом уровне. Из них: 2 электрона на 5s-подуровне и 10электронов на предвнешнем 4d подуровне, общая электронная формула элемента запишется: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4р6 5s24d10 Данный элемент – кадмий Cd.Так как в атоме кадмия происходит заполнение d-подуровня, то он относится к семейству d-элементов. Аналогично рассматриваем оставшиеся элементы.

  • 58.В электронных оболочках атомов трех элементов содержатся а) 21 р-электрон: б)15 d-электронов: в) 20 f-электронов Напишите полные электронные формулы этих элементов и назовите их Какие степени окисления они могут проявлять в химических соединениях?

Запишем порядок заполнения электронных орбиталейв атомах элементов: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f14 5d10 6p67s2 5f14 6d10 7p6ит.д. Рассмотрим данные элементы. а) Так как в атоме элемента всего 21 р-электрон, то 6 из них находятся на 2р-подуровне, 6 – на 3р-подуровне, 6-на 4р-подуровне и оставшиеся 3 – на 5р подуровне. Тогда, полная электронная формула запишется: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p3 Данный элемент расположен в 5-м периоде, 5-й группе, главной подгруппе. Это сурьма Sb. Сурьма в химических соединениях может проявлять три степени окисления: низшую:

  • 59.Какие орбитали атома заполняются электронами раньше: a) 4sили 3d,б) 5sили 4р. в)5р или 4d Почему? Составьте электронные формулы атомов элементов с зарядом ядра +53 и +80.

Согласно принципу наименьшей энергии электроны заполняют энергетические подуровни в порядке увеличения их энергии. По первому правилу Клечковского энергия подуровня равна сумме главного и побочного квантовых чисел: n + l. Для s, p, d, подуровней побочные квантовые числа соответственно равны: 0, 1, 2. Находим энергии орбиталей: а) Е4s = 4 + 0 = 4 >E3d = 3 + 2 = 5. То есть первой будет заполняться 4s орбиталь. б) Е5s = 5 + 0 = 5 = E4p = 4 + 1 = 5. Согласно 2-му правилу Клечковского при равенстве сумм n+l, энергия той орбитали меньше, у которой главное квантовое число меньше. Так как 4, то меньшей энергией обладает 4р орбиталь, следовательно, она заполняется раньше чем 5s.

  • 60.Энергетическое состояние внешнего электрона атома описывается следующими значениями квантовых чисел: n= 3. l - 0, m - 0. Атомы каких элементов имеют такой электрон? Составьте электронные формулы атомов этих элементов.

Главное квантовое число n определяет общую энергию электрона и степень его удаления от ядра (номер энергетического уровня); оно принимает любые целочисленные значения, начиная с 1 (n = 1, 2, 3, . . .) Орбитальное (побочное или азимутальное) квантовое число l определяет форму атомной орбитали. Оно может принимать целочисленные значения от 0 до n-1 (l = 0, 1, 2, 3,..., n-1). Каждому значению l соответствует орбиталь особой формы. Орбитали с l = 0 называются s-орбиталями, l = 1 – р-орбиталями (3 типа, отличающихся магнитным квантовым числом m), l = 2 – d-орбиталями (5 типов), l = 3 – f-орбиталями (7 типов). Магнитное квантовое число ml определяет ориентацию орбитали в пространстве относительно внешнего магнитного или электрического поля.

  • 61. Какую низшую степень окисления проявляют хлор. сера, азот и углерод? Почему? Образование ионов покажите схемами присоединения соответствующего количества электронов, имеющего место в валентном слое атомов указанных элементов. Составьте формулы соединений алюминия с данными элементами и назовите их.

Минимальная (низшая) степень окисления элемента равна 8 – номер группы в которой находится данный элемент, так как 8 – это максимальное число электронов на внешнем слое, разница показывает сколько электронов может принять атом элемента. Тогда, минимальная степень окисления углерода равна -4 С-4; азота -3 N-3; серы -2 S-2; хлора -1 Cl Образование данных ионов происходит путем присоединения недостающего числа электронов до полного электронного октета: Атом углерода имеет строение валентных орбиталей: С 1s2 2s2 2p2 Образование иона С-4 происходит за счет присоединения 4-х электронов на 2р – подуровень: С-4 1s2 2s2 2p6 Атом азота имеет строение валентных орбиталей: N 1s2 2s2 2p3 Образование иона N-3 происходит за счет присоединения 3-х электронов на 2р – подуровень:

  • 62.У какого из р-элементов пятой группы Периодической системы - фосфора или сурьмы - сильнее выражены металлические свойства? Почему? Какое из водородных соединений данных элементов является более энергичным восстановителем'' Ответ мотивируйте строением атомов этих элементов.

В группе элементов в главной подгруппе неметаллические свойства элементов уменьшаются с увеличением числа электронных слоев и с увеличением радиуса атома, то есть сверху вниз. Таким образом, у фосфора будут сильнее выражены неметаллические свойства. Запишем электронные формулы данных элементов: Р 1s2 2s2 2p6 3s2 3p3 Sb 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p3 Очевидно, что радиус атома сурьмы намного больше радиуса атома фосфора, следовательно, сила притяжения электронов внешнего слоя у сурьмы намного меньше чем у фосфора, а,

  • 63 Внешние уровни атомов имеют вид 2s22р1; 4s2 4p3; 5s2 5p4; 6s1; 7s27р2. В каких периодах и в каких подгруппах находятся эта элементы? К каким электронным семействам они принадлежат?

Рассмотрим данные электронные формулы атомов элементов. а) 2s22р1. Так как происходит заполнение 2 –го энергетическогоуровня, то элемент расположен во 2-м периоде. Так как происходит заполнение р-подуровня, и на нем имеется 1 электрон + 2 электрона на s-подуровне, то элемент расположен в третьей группе, главной подгруппеи относится к р-электронному семейству. Данный элемент – бор, В. б)4s2 4p3.Так как происходит заполнение 4-гоэнергетического уровня, то элемент расположен в 4-м периоде. Так как происходит заполнение р-подуровня, и на нем имеется 3 электрона + 2

  • 64. Составьте формулы оксидов н гидроксидов элементов третьего периода Периодической системы, отвечающих их высшей степени окисления. Как изменяется химический характер этих соединений при переходе от натрия к хлору?

В третьем периоде расположены элементы: Na – натрий, Mg – магний, Al – алюминий, Si – кремний, Р – фосфор, S – сера, Cl – хлор, Ar – аргон. Высшая степень окисления всех элементов, за исклочением аргона, так как он является инертным газом, равна номеру группы. Составляем формулы оксидов элементов в высшей степени окисления: Na2O – оксид натрия, MgO – оксид магния, Al2O3 – оксид алюминия, СО2 – оксид углерода (IV), SO3 – оксид серы (VI), Cl2O7 – оксид хлора (VII). Кислотно-основной характер оксидов, то есть их способность проявлять кислотные или основные свойства меняется от оксида натрия к оксиду хлора в сторону усиления кислотных свойств и ослабления основных.

  • 66. Что такое энергия ионизации? В каких единицах она выражается? Как изменяется восстановительная активность sи р-элементов в группах Периодической системы с увеличением порядкового номера? Почему?

Энергия ионизации (Iион) – энергия, необходимая для отрыва электрона от свободного невозбужденного атома. В результате ионизации атомы превращаются в положительно заряженные ионы. Чем ниже значение энергии ионизации, тем выше восстановительная способность атома.

  • 67. Внешний и предвнешний уровни атомов элементов имеют следующий вид: 4s24p64d25s2и 5d10 6s2 6p1. В каком периоде и в какой подгруппе находятся каждый из указанных элементов? К каким электронным семействам они относятся? Какова их высшая степень окисления? Составьте формулы оксидов, отвечающих высшей степени окисления этих элементов.

Рассмотрим данные электронные формулы атомов элементов. а) 4s24p64d25s2. Так как происходит заполнение 5 –го энергетическогоуровня (имеются 5s электроны), то элемент расположен в 5-м периоде. Так как происходит заполнение предвнешнего 4d-подуровня, и на нем имеется 2 электрона + 2 электрона на 5s-подуровне, то элемент расположен в четвертой группе, побочной подгруппеи относится к d-электронному семейству. Данный элемент – цирконий,Zr. Высшая степень окисления циркония равна номеру группы, то есть +4. Соответствующий оксид имеет формулу ZrO2 – оксид циркония (IV).

  • 69. С атомами каких элементов сходны по электронному строению ноны Cr+3, Al+3,S+4. Приведите схемы заполнения электронами энергетических уровней и подуровней валентного слоя указанных ионов

Покажем распределение электронов на валентных энергетических уровнях атомов данных элементов: Хром: Cr [Ar] 4s1 3d5 Алюминий: Al [Ne] 3s2 3p1 Сера: S [Ne] 3s2 3p4 Образование ионов хрома, алюминия и серы происходит за счет «удаления» трех электронов у атомов хрома и алюминия и 4-х электронов у атома серы с валентных энергетических уровней: Катион хрома:

  • 70.Что такое электроотрицательность? Как изменяется электроотрицательность р-элементов в периодах и группах Периодической системы с увеличением порядкового номера?

Электроотрицательность – количественная характеристика энергии ядер атомов в молекулах притягивать к себе электронную пару. Чем выше электроотрицательность, тем сильнее притягивается пара, тем сильнее выражены неметаллические или окислительные свойства атома. В периодах у р-элементов электроотрицательность возрастает

 

 

Продолжение в документе

50-resheniya.doc [879,5 Kb]