При твердении протекает реакция 2 страница
Мэ(Ме) = 15 г/моль.
Пример 7. В какой массе Са(ОН)2 содержится столько же эквивалентов, сколько в 312г А1(ОН)3?
Решение. Эквивалентная масса Аl(ОН)3 равна 1/3 его мольной массы, т.е. 78/3 = =26 г/моль. Следовательно, в 312 г А1(ОН)з содержится 312/26 =12 эквивалентов. Эквивалентная масса Са(ОН)2 равна 1/2 его мольной массы, т.е. 37 г/моль. Отсюда 12 эквивалентов составляют 37 г/моль · 12 моль =444 г.
Пример 8. Вычислите абсолютную массу молекулы серной кислоты в граммах.
Решение. Моль любого вещества (см. пример 1) содержит постоянную Авогадро NA структурных единиц (в нашем примере молекул). Мольная масса Н2SO4 равна 98,0 г/моль. Следовательно, масса одной молекулы 98 / (6,02•1023) = 1,63∙10-22 г.
Контрольные вопросы
1. Из 3,31 г нитрата металла получается 2,78 г его хлорида. Вычислите эквивалентную массу этого металла. Ответ: 103,6 г/моль.
2. Напишите уравнения реакций Fе(ОН)3 с хлороводородной (соляной) кислотой, при которых образуются следующие соединения железа: а) хлорид дигидроксожелеза; б) дихлорид гидроксожелеза; в) трихлорид железа. Вычислите эквивалент и эквивалентную массу Fе(ОН)3 в каждой из этих реакций.
3. Избытком гидроксида калия подействовали на растворы: а) дигидрофосфата калия; б) нитрата дигидроксовисмута (III). Напишите уравнения реакций этих веществ с КОН и определите их эквиваленты и эквивалентные массы.
4. В какой массе Сг(ОН)3 содержится столько же эквивалентов, сколько в 174,96 г Мg(ОН)2. Ответ: 174 г.
|
|
|
5. Избытком хлороводородной (соляной) кислоты подействовали на растворы: а) гидрокарбоната кальция; б) дихлорида гидроксоалюминия. Напишите уравнения реакций этих веществ с НС1 и определите их эквиваленты и эквивалентные массы.
6. При окислении 16,74 г двухвалентного металла образовалось 21,54 г оксида. Вычислите эквивалентные массы металла и его оксида. Чему равны мольная и атомная массы металла?
7. При взаимодействии 3,24 г трехвалентного металла с кислотой выделяется 4,03 л водорода (н.у.). Вычислите эквивалентную, мольную и атомную массы металла.
8. Исходя из мольной массы углерода и воды, определите абсолютную массу атома углерода и молекулы воды в граммах. Ответ: 2,0·10-23 г, 3,0·10-23 г.
9. На нейтрализацию 9,797 г ортофосфорной кислоты израсходовано 7,998г NaOH. Вычислите эквивалент, эквивалентную массу и основность Н3Р04 в этой реакции. На основании расчета напишите уравнение реакции. Ответ: 0,5 моль, 49 г/моль, 2.
10. На нейтрализацию 0,943 г фосфористой кислоты НзРОз израсходовано 1,291 г КОН. Вычислите эквивалент, эквивалентную массу и основность кислоты. На основании расчета напишите уравнение реакции. Ответ: 0,5 моль, 41 г/моль, 2.
11. Определите эквивалент и эквивалентную массу фосфора, кислорода и брома в соединениях РН3, Н2О, HBr.
|
|
|
12. В какой массе NaOH содержится столько же эквивалентов, сколько в 140 г КОН? Ответ: 100 г.
13. Из 1,35 г оксида металла получается 3,15 г его нитрата. Вычислите эквивалентную массу этого металла. Ответ: 32, 5 г/моль.
14. Из 1,3 г гидроксида металла получается 2,85 г его сульфата. Вычислите эквивалентную массу этого металла. Ответ; 9 г/моль.
15.Оксид трехвалентного элемента содержит 31,58% кислорода. Вычислите эквивалентную, мольную и атомную массы этого элемента.
16. Чему равен эквивалентный объем водорода? Вычислите эквивалентную массу металла, если на восстановление 1,017 г его оксида израсходовалось 0,28 л водорода (н.у.). Ответ: 32, 68 г/моль.
17. Выразите в молях: а) 6,02·1022 молекул С2Н2; б) 1,80·1024 атомов азота;
в) 3,01·1023 молекул NН3. Какова мольная масса указанных веществ?
18. Вычислите эквивалент и эквивалентную массу Н3Р04 в реакциях образования: a) гидрофосфата; б) дигидрофосфата; в) ортофосфата.
19. В 2,48 г оксида одновалентного металла содержится 1,84 г металла. Вычислите эквивалентные массы металла и его оксида. Чему равна мольная и атомная масса этого металла?
20. Чему равен при н.у. эквивалентный объем кислорода? На сжигание 1,5 г двухвалентного металла требуется 0,69 л кислорода (н.у.). Вычислите эквивалентную массу, мольную массу и атомную массу этого металла.
|
|
|
ТЕМА: Строение атома
Пример 1. Что такое квантовые числа? Какие значения они могут принимать?
Решение. Движение электрона в атоме носит вероятностный характер. Околоядерное пространство, в котором с наибольшей вероятностью (0,9—0,95) может находиться электрон, называется атомной орбиталью (АО). Атомная орбиталь, как любая геометрическая фигура, характеризуется тремя параметрами (координатами), получившими название квантовых чисел (n,ℓ,mℓ). Квантовые числа принимают не любые, а определенные, дискретные (прерывные) значения. Соседние значения квантовых чисел различаются на единицу. Квантовые числа определяют размер (n), форму (ℓ) и ориентацию (m1) атомной орбитали в пространстве. Занимая ту или иную атомную орбиталь, электрон образует электронное облако, которое у электронов одного и того же атома может иметь различную форму. Формы электронных облаков аналогичны АО. Их также называют электронными или атомными орбиталями. Электронное облако характеризуется четырьмя квантовыми числами (n, ℓ, mℓ и ms). Эти квантовые числа связаны с физическими свойствами электрона, и число n (главное квантовое число) характеризует энергетический (квантовый) уровень электрона; число ℓ (орбитальное) — момент количества движения (энергетический подуровень), число mℓ (магнитное) — магнитный момент, ms— спин. Спин электрона возникает за счет вращения его вокруг собственной оси. Электроны в атоме должны отличаться хотя бы одним квантовым числом (принцип Паули), поэтому в АО могут находиться не более двух электронов, отличающихся своими спинами (ms = ± 1/2).
|
|
|
Таблица 1. Значения квантовых чисел и максимальное число электронов на квантовых уровнях и подуровнях
| Квантовый | Магнитное квантовое число, ml
| Число квантов-ых состояний (орбиталей) | Максимальное число электро-нов | |||||
| уровень | подуровень | |||||||
| обозна-чение | главное квантовое число, n | обозна-чение | орбитальное квантовое число, l | в под-уровне (2l+1) | в уров-не n2 | в под-уровне (2l+1) | в уров-не n2 | |
| K | 1 | s | 0 | 0 | 1 | 1 | 2 | 2 |
| L | 2 | s | 0 | 0 | 0 | 4 | 2 | 8 |
|
|
| p | 1 | -1; 0; +1 | 3 |
| 6 |
|
| M |
| s | 0 | 0 | 1 |
| 2 |
|
|
|
| p | 1 | -1; 0; +1; | 3 | 9 | 6 | 18 |
|
|
| d | 2 | -2;-1; 0; +1; +2 | 5 |
| 10 |
|
| N | 4 | s | 0 | 0 | 1 |
| 2 |
|
|
|
| p | 1 | -1; 0; +1 | 3 |
| 6 |
|
|
|
| d | 2 | -2; -1; 0; +1; +2 | 5 | 16 | 10 | 32 |
|
|
| f | 3 | -3; -2; -1; 0; +1;+2; +3; | 7 |
| 14 |
|
Пример 2. Составьте электронные формулы атомов элементов с порядковыми номерами 16 и 22. Покажите распределение электронов этих атомов по квантовым (энергетическим) ячейкам.
Решение. Электронные формулы отображают распределение электронов в атоме по энергетическим уровням, подуровням (атомным орбиталям). Электронная конфигурация обозначается группами символов, где n — главное квантовое число, ℓ — орбитальное квантовое числов (вместо него указывают соответствующее буквенное обозначение — s, p, d, f), х — число электронов в данном подуровне (орбитали). При этом следует учитывать, что электрон занимает тот энергетический подуровень, на котором он обладает наименьшей энергией — меньшая сумма n + ℓ (правило Клечковского). Последовательность заполнения энергетических уровней и подуровней следующая:
1s→2s→ 2р→ 3s→ 3р→ 4s→ 3d→ 4р→ 5s→ 4d→ 5р→ 6s→ 5d1 →4f→ 5d→ 6р→ 7s →6d1 →5f→ 6d→ 7р
Так как число электронов в атоме того или иного элемента равно его порядковому номеру в таблице Д.И. Менделеева, то для элементов № 16 (сера) и № 22 (титан) электронные формулы имеют вид 16S 1s2 2s2 2р63s23р4; 22Ті 1s22s22р63s23р63d24s2. Электронная структура 
атома может быть изображена также в виде схем размещения электронов в квантовых (энергетических) ячейках, которые являются схематическим изображением атомных орбиталей (АО). Квантовую ячейку обозначают в виде прямоугольника , кружка О или линейки ─, а электроны в этих ячейках обозначают стрелками ↑↓. В каждой квантовой ячейке может быть не более двух электронов с противоположными спинами. В данном пособии применяют прямоугольники . Орбитали данного подуровня заполняются сначала по одному электрону с одинаковыми спинами, а затем по второму электрону с противоположными спинами (правило Хунда).
Контрольные вопросы
21. Какие значения могут принимать квантовые числа n, l, ml и ms, характеризующие состояние электронов в атоме? Какие значения они принимают для последнего электрона атома магния?
22. Какие из электронных формул, отражающих строение невозбужденного атома некоторого элемента неверны: а)1s22s22р53s1 б)1s22s22р6 в)1s22s22р63s23р63d4 г)1s22s22р63s23р64s2 д) 1s22s22р63s23d2. Атомам, каких элементов отвечают правильно составленные электронные формулы?
23. Напишите электронные формулы атомов элементов с порядковыми номерами 24 и 33, учитывая, что у первого происходит "провал" одного 4s-электрона на Зd-подуровень. Чему равен максимальный спин d-электронов у атомов первого и р-электронов у атомов второго элементов?
24. Квантовые числа для электронов внешнего энергетического уровня атомов некоторого элемента имеют следующие значения: п =4; l=0; m1=0; ms= ±1/2. Напишите электронную формулу атома этого элемента и определите, сколько свободных 3d-орбиталей он содержит.
25. В чем заключается принцип Паули? Может ли быть на каком-нибудь подуровне атома р7- или d12-электронов? Почему? Составьте электронную формулу атома элемента с порядковым номером 22 и укажите его валентные электроны.
26. Составьте электронные формулы атомов, элементов с порядковыми номерами 32 и 42, учитывая, что у последнего происходит "провал" одного 5s-электрона на 4d-подуровень. К какому электронному семейству относится каждый из этих элементов?
27. Составьте электронные формулы атомов, элементов с порядковыми номерами 12 и 38. Какими четырьмя квантовыми числами можно описать последний электрон?
28. Составьте электронные формулы атомов, элементов с порядковыми номерами 17 и 53. Какими четырьмя квантовыми числами можно описать последний электрон?
29. Составьте электронные формулы атомов, элементов с порядковыми номерами 11 и 37. Какими четырьмя квантовыми числами можно описать последний электрон?
30. Каким элементам соответствуют следующие электронные формулы:
а) 1s22s22р63s23р64s2; б) 1s22s22р63s23р2? Распределите электроны по квантовым ячейкам. К каким электронным семействам они относятся?
31. Напишите электронные формулы атомов элементов с порядковыми номерами 9 и 28. Покажите распределение электронов этих атомов по квантовым ячейкам. К какому электронному семейству относится каждый из этих элементов?
32. Напишите электронные формулы атомов элементов с порядковыми номерами 16 и 26. Распределите электроны этих атомов по квантовым ячейкам. К какому электронному семейству относится каждый из этих элементов?
33. Какое максимальное число электронов могут занимать s-, р-, d- и f-орбитали данного энергетического уровня? Почему? Напишите электронную формулу атома элемента с порядковым номером 31.
34. Напишите электронные формулы атомов элементов с порядковыми номерами 25 и 34. К какому электронному семейству относится каждый из этих элементов?
35. Какие орбитали атома заполняются электронами раньше: 4s или 3d; 5s или 4р. Почему? Напишите электронную формулу атома элемента с порядковым номером 21.
36. Какие орбитали атома заполняются электронами раньше: 4d или 5s; 6s или 5р? Почему? Напишите электронную формулу атома элемента с порядковым номером 43.
37. Напишите электронные формулы атомов элементов с порядковыми номерами 14 и 40. Сколько свободных d-орбиталей у атомов последнего элемента?
38. Напишите электронные формулы атомов элементов с порядковыми номерами 15 и 28. Чему равен максимальный спин р-электронов у атомов первого и d-электронов у атомов второго элемента?
39. Напишите электронные формулы атомов элементов с порядковыми номерами 21 и 23. Сколько свободных d-орбиталей в атомах этих элементов?
40. Сколько и какие значения может принимать магнитное квантовое число ml при орбитальном числе L = 0, 1, 2 и З? Какие элементы в периодической системе называют s-, р-, d- и f-элементами? Приведите примеры.
ТЕМА: Периодическая система элементов Д.И. Менделеева
Пример 1. Какую высшую и низшую степени окисления проявляют мышьяк, селен и бром? Составьте формулы соединений данных элементов, отвечающих этим степеням окисления.
Решение. Высшую степень окисления элемента определяет номер группы периодической системы Д.И. Менделеева, в которой он находится. Низшая степень окисления определяется тем условным зарядом, который приобретает атом при присоединении того количества электронов, которое необходимо для образования устойчивой восьмиэлектронной оболочки (ns2np6).
Данные элементы находятся соответственно в VA, VIA, VIIA-группах и имеют структуру внешнего энергетического уровня s2p3, s2p4 и s2p5 . Ответ на вопрос см. табл. 2.
Таблица 2. Степени окисления мышьяка, селена, брома
| Элемент | Степень окисления Высшая Низшая | Соединения |
| As | +5 -3 | H3AsO4; H3As |
| Se | +6 -2 | SeO3; Na2Se |
| Br | +7 -1 | KBrO4; KBr |
Пример 2. У какого из элементов четвертого периода — марганца или брома — сильнее выражены металлические свойства?
Решение. Электронные формулы данных элементов
25Mn 1s22s22p63s23p63d54s2
35Br 1s22s22p63s23p63d104s24p5
Марганец — d-элемент VIIB-группы, а бром — р-элемент VIIA-группы. На внешнем энергетическом уровне у атома марганца два электрона, а у атома брома — семь. Атомы типичных металлов характеризуются наличием небольшого числа электронов на внешнем энергетическом уровне, и, следовательно, тенденцией терять эти электроны. Они обладают только восстановительными свойствами и не образуют элементарных отрицательных ионов. Элементы, атомы которых на внешнем энергетическом уровне содержат более трех электронов, обладают определенным сродством к электрону, а, следовательно, приобретают отрицательную степень окисления и даже образуют элементарные отрицательные ионы. Таким образом, марганец, как и все металлы, обладает только восстановительными свойствами, тогда как для брома, проявляющего слабые восстановительные свойства, более свойственны окислительные функции. Общей закономерностью для всех групп, содержащих р- и d-элементы, является преобладание металлических свойств у d-элементов. Следовательно, металлические свойства у марганца сильнее выражены, чем у брома.
Дата добавления: 2018-11-24; просмотров: 139; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!