Задача № 35

В чем сходство и различие электронной структуры атомов, входящих в состав одной группы и одной подгруппы. Составить электронные формулы атомов Na и К.

Решение:

В соответствии с максимальным числом электронов на внешнем квантовом слое невозбужденных атомов эле­менты периодической системы подразделяются на восемь групп. Положение в группах s- и р-элементов определяется общим числом электронов внешнего квантового слоя. Например, фосфор (3s² Зр³), имеющий на внешнем слое пять электронов, относится к V группе, аргон (3s² Зр⁶) — к VIII, кальций (4s²) — ко II группе и т. д.

Положение в группах d-элементов обусловливается общим числом s-электронов внешнего и d-электронов предвнешнего слоев. По этому признаку первые шесть элементов каждого семейства d-элементов располагаются в одной из соответствующих групп: скандий (3d¹ 4s²) в III, марганец (3d⁵ 4s²) в VII, железо (3d⁶ 4s²) в VIII и т. д. Цинк (3d¹⁰ 4s²), у которого предвнешний слой завершен и внешними являются 45²-электроны, относится ко II группе.

По наличию на внешнем слое лишь одного электрона (за счет «про­вала» одного из 45-электронов в Sd-подслой) медь (3d¹⁰ 4 s¹), а также се­ребро (4d¹⁰ 5s¹) и золото (5d¹⁰ 6 s¹) относят к I группе. Кобальт (3d⁷ 4s²) и никель (3d⁸ 4s²), родий (4d⁸ 5s¹) и палладий (4d¹⁰), иридий (5d⁷ 6s²) и платину (5d⁹ 6s¹) вместе с Fe, Ru и Os обычно помещают в VIII группу.

Элементы групп подразделяются на подгруппы, s- и р- Элементы составляют так называемую главную подгруппу или подгруппу А, d-элементы — побочную или подгруппу В.

 

 

₁₁Na   1s²2s²2p⁶3s¹

					3s	↑
		2p	↑↓	↑↓	↑↓
	2s	↑↓
1s	↑↓

 

₁₉K  1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s¹

									4s	↑
						3p	↑↓	↑↓	↑↓
					3s	↑↓
		2p	↑↓	↑↓	↑↓
	2s	↑↓
1s	↑↓

Задача № 45

Укажите типы химической связи в молекулах F₂, KCl, H₂O, AlCl₃, N₂, NH₃. Ответ поясните.

Решение:

В зависимости от характера распределения электронной плотности в веществе различают три основных типа химической связи: ковалентную, ионную, металлическую.

1. Ковалентная связь – связь между атомами в молекуле, которая осуществляется за счет общих электронных пар. Выделяют ковалентную полярную и неполярную связи:

·                  ковалентная неполярная связь – связь, в которой нет смещения электронной плотности к одному  из атомов;

·                  ковалентная полярная связь – связь, в которой общие электронные пары смещены к более электроотрицательному атому.

2. Ионная связь – связь, которая осуществляется за счет электростатического притяжения разноименно заряженных частиц – ионов.

3. Металлическая связь - связь, которая осуществляется за счет электростатического притяжения между ионами металлов и свободными электронами. Характерна для металлов в твердом и жидком состоянии.

F₂ – ковалентная неполярная связь;

KCl – ионная связь;

H₂O – ковалентная полярная связь;

AlCl₃ – ковалентная полярная связь;

N₂ – ковалентная неполярная связь;

NH₃ – ковалентная полярная связь;

Задача № 65

Написать математическое выражение для скоростей следующих реакций:

3H₂ + N₂ = 2NH₃;

4NH₃ + 5O₂ = 4NO + 6H₂O;

2NO₂ + O₂ = 2NO₂.

Решение:

Скорость химической реакции – это изменение концентрации веществ во времени. Для химической реакции:

аА + bB ↔ cC + dD

она выражается в виде:

υ = к * [A]^a[B]^b

где:

υ – скорость реакции;

к – константа скорости реакции;

[A] и [B] – концентрации веществ А и В, соответственно, моль/л;

a и b – коэффициенты в уравнениях реакций.

Таким образом, для данных реакций математическое выражение скоростей будет выглядеть следующим образом:

а) 3H₂ + N₂ = 2NH₃;

υ = к * [H₂]³[ N₂]

б) 4NH₃ + 5O₂ = 4NO + 6H₂O;

υ = к * [NH₃]⁴[O₂]⁵

в) 5NO₂ + O₂ = 2NO₂.

υ = к * [NO₂]²[O₂]

Задача № 105

Какие из следующих солей будут подвергаться гидролизу. Составить молекулярные и ионные уравнения гидролиза. K₂CO₃, NaNO₂, NH₄HCOO, CuCl₂, NaCl.

Решение:

Из перечисленных солей гидролизу подвергаются: K₂CO₃, NaNO₂, NH₄HCOO, CuCl₂.

K₂CO₃:

K₂CO₃ ↔ 2К⁺ + СО₃^2-

1 стадия:

СО₃^2- + Н₂О ↔ НСО₃^- + ОН ^-

K₂CO₃ + Н₂О ↔ КНСО₃ + КОН

2 стадия:

НСО₃^- + Н₂О ↔ Н₂СО₃ + ОН ^–

                          Н₂О   СО₂

КНСО₃ + Н₂О ↔ КОН + Н₂О + СО₂ ↑

NaNO₂:

NaNO₂ ↔ Na⁺ + NO₂^-

NO₂^- + + Н₂О ↔ HNO₂ + ОН ^–

NaNO₂  + Н₂О ↔ HNO₂ + KОН

 

NH₄HCOO:

NH₄HCOO ↔ NH₄⁺ + HCOO^-

NH₄⁺ + HCOO^- + Н₂О ↔ NH₄ОН + HCOOН

                                          NH₃ ∙ Н₂О

NH₄HCOO + Н₂О ↔ NH₃ ∙ Н₂О + HCOOН

CuCl₂:

CuCl₂ ↔ Cu²⁺ + 2Cl

1 стадия:

Cu²⁺ + Н₂О ↔ CuОН⁺ + Н⁺

CuCl₂ + Н₂О ↔ CuОНCl + НCl

2 стадия:

CuОН⁺ + Н₂О ↔ Cu(ОН)₂+ Н⁺

CuОНCl + Н₂О ↔ Cu(ОН)₂ + НCl

Задача № 125

Написать формулы сульфатов металлов 2-й группы периодической системы и указать наиболее труднорастворимые.

Решение:

BeSO₄ – сульфат бериллия;

MgSO₄ – сульфат магния;

CaSO₄ – сульфат кальция;

SrSO₄ – сульфат стронция (наиболее труднорастворимый);

BaSO₄ – сульфат бария (наиболее труднорастворимый);

RaSO₄ – сульфат радия (наиболее труднорастворимый).

Задача № 135

Назвать следующие комплексные соединения, определить степень окисления комплексообразователя и координационное число. Написать выражение для константы их нестойкости.

Na₂ [PbI₄];

[Cr (NH₃)₄]PO₄.

Решение:

а) Na₂⁺ [Pb⁺I₄^-] – тетрайодоплюмбонат натрия.

координационное число = 4.

комплексообразователь - Pb⁺

Na₂ [PbI₄] ↔ 2Na⁺ + [Pb⁺I₄^-]^2-

PbI₄^2- ↔ Pb²⁺ + 4I^-

б) [Cr (NH₃)]₄PO₄ – фосфат тетрааминхрома.

координационное число = 4.

комплексообразователь – Cr.

[Cr (NH₃)₄]PO₄ ↔ [Cr (NH₃)₄]³⁺ + PO₄^3-

Cr (NH₃)₄³⁺ ↔ Cr³⁺ + 4NH₃

Задача № 225

Определить рН растворов, в которых концентрация ионов водорода равна: 10^-2, 10^-9, 10^-5.

Решение:

pH = -lg[H⁺]

[H⁺] = 10^-2,         pH = -lg10^-2 = 2;

[H⁺] = 10^-9,         pH = -lg10^-9 = 9;

[H⁺] = 10^-5,         pH = -lg10^-5 = 5.

Список используемой литературы

1.                Ахметов Н.С. Общая и неорганическая химия: Учебник для вузов. – М.: Высшая школа, 1981.

2.                Вовченко Г.Д. Третьяков Ю.Д. Общая химия, 1980

3.                Глинка Н.Л. Общая химия, 2000

4.                Зайцев О.С. Задачи, упражнения и вопросы по химии - М.: Химия, 1996

5.                Зубович И.А. Неорганическая химия: Учебник для технол. спец. вузов. – М.: Высшая школа, 1989.