ЗАДАНИЯ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ. 1. Рассчитать молярные массы эквивалента кислот, если:

1. Рассчитать молярные массы эквивалента кислот, если:

1) 8,5 г серной кислоты нейтрализовано 4,86 г гидроксида калия,

2) 7,2 г серной кислоты нейтрализовано 5,88 г гидроксида натрия,

3) 10,3 г фосфорной кислоты нейтрализовано 16,7 карбоната натрия,

4) 15,2 мышьяковой кислоты нейтрализовано 6,64 г оксида натрия.

Написать формулы получившихся солей.

Ответы: 1) 98 г/моль, KHSO₄; 2) 49 г/моль, NaSO₄;

3) 32,66 г/моль, Na₃PO₄; 4) 70,95 г/моль, Na₂HAsO₄.

2. Рассчитать молярную массу эквивалентов оснований, если:

1) на нейтрализацию 7,4 г гидроксида кальция израсходовано 2,24 л HCl,

2) 35,20 г лантана (III) вступили в реакцию 4,15 л SO₂,

3) 5,6 г гидроксида алюминия прореагировало с 5,72 г SO₃,

4) 9,6 г гидроксида хрома (III) прореагировало с 2,08 л HBr.

Ответы: 1) 74 г/моль, 2) 95 г/моль, 3) 39 г/моль, 4) 103 г/моль.

3. Рассчитать молярные массы эквивалентов солей, если:

1) 16,2 г сульфата алюминия вступило в реакцию с 5,68 г NaOH;

2) 9,6 г сульфата алюминия прореагировало с 2,69 г гидроксида лития;

3) 11,8 г хлорида хрома(III) вступило в реакцию с 5,5 г гидроксида кальция;

4) 12,8 г хлорида меди прореагировало в воде с 5,90 г оксида натрия.

Ответы: 1) 114 г/моль, 2) 85,5 г/моль, 3) 79,4 г/моль, 4) 67,25 г/моль.

3. Рассчитать объем HBr, необходимый для выделения 8,2 л CO₂ из раствора соды.

Ответ: 16,4 л.

5. Рассчитать массу CuSO₄ ^. 5H₂O, которую надо добавить к 26,2 г BaCl₂

в воде для полного осаждения ионов бария.

Ответ: 31,5 г.

6. Рассчитать объем газа, который выделится:

1) при обработке 15,5 г сульфата аммония избытком щелочи;

2) при взаимодействии 18,6 г сульфита калия с избытком серной кислоты;

3) при взаимодействии 20,4 г сульфида калия с избытком фосфорной кислоты;

4) при взаимодействии 10,2 г карбоната кальция и 3,75 л HBr.

Ответы: 1) 5,26 л NH₃; 2) 2,63 л SO₂; 3) 4,15 л H₂S; 4) 1,87 л CO₂.

6. Рассчитать объем диоксида углерода, достаточный для перевода 30,6 г карбоната кальция в воде в гидрокарбонат кальция.

Ответ: 6,85 л CO₂.

8. Рассчитать:

1) массу серной кислоты, достаточную для взаимодействия с 26,0 г карбоната калия;

2) объем выделяющегося при этом газа;

3) массы получившихся сульфата натрия и воды.

Ответы: 1) 18,49 г; 2) 4,22 л; 3) 26,78 г Na₂SO₄, 3,39 г H₂O.

9. Для нейтрализации серной кислоты израсходовано 40 г едкого калия и 25 г карбоната калия. Рассчитать массу нейтрализованной кислоты.

Ответ: m(H₂SO₄) = 52,74 г.

10. Для нейтрализации кислоты израсходовано 35,5 г KOH. Рассчитать массу

гидроксида кальция, которая может быть использована для нейтрализации того же количества кислоты.

Ответ: m(Ca(OH)₂) = 23,45 г.

СТРОЕНИЕ АТОМА.

Состояние электрона в атоме описывается при помощи волновой функции. Параметрами волновой функции являются квантовые числа n, l, m_l и m_s.

n - главное квантовое число. Оно определяет общий запас энергии электрона, т.е. определяет номер энергетического уровня, на котором находится электрон. Главное квантовое число может принимать целочисленные положительные значения: 1, 2, 3, 4, 5 и т.д.

l – орбитальное (побочное) квантовое число. Оно определяет число узлов (точек, где функция обращается в нуль) волновой функции. Проще говоря, орбитальное квантовое число определяет форму орбитали. Если число узлов функции равно 0, то это орбиталь, не имеющая узлов – сферическая (s). Орбиталь, имеющая один узел, имеет форму гантели (р -орбиталь). d – орбиталь имеет 2 узла, и форма ее – лепестковая.

l принимает значения от 0 до n-1. Например, если главное квантовое число n равно 1, то l может быть равно только 0. Это и означает то, что на первом энергетическом уровне есть только подуровень s.

При n = 2 l = 0,1 (s,p)

n = 3 l = 0,1,2 (s,p,d)

n = 4 l = 0,1,2,3 (s,p,d,f).

m_l – магнитное квантовое число. Оно определяет положение орбитали относительно внешнего магнитного поля (характеризует проекцию орбитального момента количества движения электрона на ось z). Количество значений магнитного числа определяет количество вариантов расположения орбитали в пространстве (число «ячеек» в данной орбитали в электронно-графической схеме атома). Магнитное квантовое число принимает значения от l до + l. Для s-орбитали l =0, и m_l =0 (одно значение), т.е. у s -орбитали есть один вариант расположения в пространстве, ведь это сфера с центром в начале координат – и одна ячейка в электронно-графической схеме:

s

Для р – орбитали l = 1, а m_l = 1, 0, +1. Это три значения, значит р – орбиталь может иметь три варианта расположения в пространстве – р_х, р_у, р_z (три ячейки в электронно-графической схеме):

р_х р_z р_y

-1 0 +1

При l = 2, а m_l = -2, -1, 0, +1, +2. Всего 5 значений – 5 ячеек для d – орбитали. Так же как и р –орбитали, d - орбитали в зависимости от расположения относительно осей координат имеют свои индивидуальные названия: d_xy, d_xz, d_yz, , .

-2 -1 0 +1 +2

Наконец, для f -орбитали l = 3, m_l = -3, -2, -1, 0, +1, +2, +3.

m_s – спиновое квантовое число. Оно принимает значения +1/2 или

-1/2.

Состояние электрона можно описать, задав набор четырех квантовых чисел. Например, если n = 4, l = 1, m_l =0, m_s = +1/2, то этот электрон находится на четвертом уровне, подуровне р, в «средней» ячейке:

4р

Электронная формула атома или иона – это описание распределения его электронов по уровням и подуровням, например:

С: 1 s² 2 s ²2 р ².

Верхний символ показывает чисто электронов на данном подуровне.

Электронно-графическая формула – это описание, при котором орбитали обозначаются не символами (2 s, 2 р), а рисуются в виде ячеек. Электроны обозначают стрелочками, направленными вверх или вниз, в зависимости от спина электрона.

Существуют принципы и правила, которыми следует руководствоваться при составлении электронных и электронно-графических формул атомов и ионов.

Первый из них - принцип минимума энергии: электроны в атоме располагаются относительно ядра таким образом, чтобы связь с ядром была максимальной, а энергия электрона минимальной. Выражения «более выгодное состояние» и «наименьшее по энергии состояние» эквивалентны между собой.

Второй, менее общий – принцип Паули: в атоме не может быть электронов, обладающих полностью одинаковым набором всех квантовых чисел (должны различаться хотя бы спиновые).

Правило Хунда: более выгодно такое состояние атома, при котором суммарный спиновый момент всех электронов максимален.

Правило Клечковского помогает объяснить, почему ns – орбитали заполняются раньше (а значит, они ниже по энергии), чем (n-1)d –орбитали, т.е. d -орбитали предыдущего уровня. Именно из-за такого распределения орбиталей по энергии d -элементы (элементы, в атомах которых заполняется

d -подуровень) находятся в периодической системе не после р – элементов, только после s – элементов следующего периода. Правило Клечковского заключается в следующем: заполнение орбиталей электронами происходит в соответствии с увеличением суммы главного и орбитального квантовых чисел (n+l). При равенстве этих сумм заполнение происходит от меньшего n к большему. Действительно, для орбитали 4s (n+l) = 4+0 =4, а для орбитали 3d (n+l) = 3+2 = 5, и она заполняется следующей.

Если выстроить электронные подуровни по величине возрастания суммы (n+l), получается ряд, полностью отражающий реальное (подтвержденное экспериментально) распределение их по энергиям, то есть по порядку заполнения. Убедиться в точности этого ряда можно, проследив последовательность появления семейств s, p, d и f элементов в периодах:

1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p, 5s, 4d, 5p, 6s, 4f, 5d, 6p, 7s, 5f, 6d, 7p.

«Провал электрона» - это отступление от общей для большинства элементов последовательности заполнения электронных подуровней, наблюдаемое у атомов некоторых переходных элементов, когда один или два электрона ns -подуровня располагаются на (n-1)d подуровне. Такая измененная конфигурация имеет место, например у атома Cr: вместо ожидаемой 4s²3d⁴ электронная конфигурация этого атома - 4s¹3d⁵. Это связано с особой устойчивостью состояния, при котором d-оболочка заполнена полностью (10 электронов) или наполовину (5 электронов). Такое же явление наблюдается у атомов Cu (4s¹3d¹⁰ вместо 4s²3d⁹) и некоторых других: Nb, Mo, Ru, Rh, Pd, Ag, Pt, Au.

Электронная формула иона строится с учетом того, что при ионизации атома электроны покидают внешний (высший по энергии) уровень. Например, у иона Na⁺ с внешнего электронного уровня уходит единственный электрон, и электронная формула валентного слоя иона натрия – 3s⁰. При построении электронных формул ионовпереходных металлов надо учитывать, что при ионизации такого атома первыми покидают атом электроны внешнего s-подуровня, а потом электроны d-подуровня. Например, электронная формула иона Сr³⁺ - 3d³ 4s⁰.

ВОПРОСЫ ДЛЯ ПОВТОРЕНИЯ

1. Какие квантовые числа Вам известны?

2. Каков их физический смысл и возможные значения?

3. Сформулируйте основные принципы, в соответствии с которыми идет заполнение орбиталей электронами.

4. Почему s – элементы появляются в периодической системе раньше, чем d – элементы, заполняющие d – орбиталь предыдущего энергетического уровня?

5. Что такое «провал электрона»?

ХИМИЧЕСКАЯ СВЯЗЬ

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: