Скачать 1.89 Mb.
|
Карапетьянц М.Х., Дракин С.И. Общая и неорганическая химия. – М.: Химия, 1993. – 558 с.Коровин В.Н. Общая химия. – М.: Высшая школа, 2000. – 557 с. Коровин Н.В., Масленникова Г.Н. и др. Курс общей химии. – М.: Высшая школа, 1990. – 445 с. Суворов А.В., Никольский А.Б. Общая химия. – СПб: Химиздат, 2001. – 512 с. Примеры решения типовых задач Задача 1. Распределите электроны по уровням, напишите электронную формулу атома Ca. Решение: заряд ядра атома определяем по порядковому номеру элемента; число уровней равно номеру периода, в котором находится элемент; максимальное число валентных электронов определяется номером группы, т.к. элемент расположен в главной подгруппе. На первых двух уровнях максимальное число электронов – 2 и 8 соответственно (определяем по формуле 2n2, где n – номер периода). Общее число электронов предпоследнего энергетического уровня просчитываем. Итак, электроны в атоме кальция распределяются по уровням следующим образом: +20 )2 )8 )8 )2. Электронная формула: 1s22s22p63s23p64s2 (валентные электроны). Задача 2. Напишите электронную формулу элемента № 82. Решение: № элемента 82, следовательно, у него 82 электрона. Воспользуемся принципами и схемой заполнения электронных состояний в атоме. Электронная формула атома Pb имеет вид: 1s22s22p63s23p64s23d104p65s24d105p66s24f145d106p2. Задача 3. Напишите электронную структуру элемента с номером 24, укажите его семейство и приведите аналоги. Решение: воспользуемся принципами и схемой заполнения электронных состояний в атоме. Электронная формула атома Cr имеет вид: 1s22s22p63s23p64s13d5. Поскольку последний электрон при заполнении перешел в d-состояние, то это d-элемент. Электронными аналогами его будут все элементы, имеющими конфигурацию ns1(n-1)d5. В случае хрома его электронным аналогом является молибден. Задача 3. Распределите электроны по уровням, напишите электронную формулу атома Fe в основном и возбужденном состоянии, укажите квантовые состояния его валентных электронов и распределите их по квантовым ячейкам. Решение: заряд ядра атома определяем по порядковому номеру элемента (+ 26); число уровней – по номеру периода (4). Так как железо расположено в побочной подгруппе, то валентные электроны его распределяются между s – подуровнем внешнего энергетического уровня и d – подуровнем предвнешнего уровня, общее число электронов равно 8 (номер группы). Так, если в 4s состоянии находятся 2 электрона, то в 3d-состоянии – 6 (номер группы минус 2). На первых двух уровнях максимальное число электронов – 2 и 8 соответственно (определяется удвоенным квадратом главного квантового числа – 2n2). Общее число электронов предпоследнего энергетического уровня атома железа просчитываем, оно равно 14. Итак, в невозбужденном атоме железа электроны распределяются следующим образом: +26 )2 )8 )14 )2. Электронная формула атома железа в невозбужденном состоянии имеет вид: 1s22s22p63s23p63d64s2 ( валентные электроны). Порядок заполнения квантовых ячеек подуровня электронами определяется правилом Гунда по принципу наибольшего суммарного спина: 3d 4s В возбужденном атоме железа один s – электрон переходит на 4р – подуровень. В возбужденном состоянии электроны распределяются по квантовым ячейкам следующим образом: Fе *: 1s22s22p63s23p63d64s14p1 или ... 3d64s14p1 3d 4s 4p1 Задача 4. Определите квантовые числа последнего состояния (электрона) в атоме железа. Решение. Электронная конфигурация железа: 1s22s22p63s23p64s23d6. 3d 4s ml= -2; -1; 0; +1; +2 Следовательно, последний электрон приходит на 3d-орбиталь, ему соответствует следующий набор квантовых чисел: n=3, l=2, ml= -2, ms = -1/2. Задача 2. Напишите электронные формулы ионов Mn2+, S2-, укажите число неспаренных электронов. Решение: 1. Распределение электронов по энергетическим уровням у атома Mn (d-элемент): 1s22s22p63s23p63d54s2 (валентные электроны). 3d 4s При образовании положительных ионов у d- элементов первыми всегда удаляются s-электроны внешнего слоя, т.е. для иона Mn+2 справедлива электронная формула: 1s22s22p63s23p63d54s0 (валентные электроны). 3d 4s Число неспаренных электронов равно 5. 2. При образовании отрицательных ионов происходит дальнейшее заполнение энергетических подуровней согласно правилу Клечковского, то есть для атома серы S: 1s22s22p63s23p4 (валентные электроны). 3s 3p Для иона S2– произойдет «достройка» 3р-подуровня: 1s22s22p63s23p6. 3s 3p Число неспаренных электронов равно 0. Задача 4. Укажите положение элемента в периодической системе (период, группу, подгруппу), если последний электрон в его атоме находится в состоянии: а) 3d6; б) 4p2. Ответ обоснуйте. Решение: а) последний электрон атома в d – состоянии, следовательно, это элемент побочной подгруппы. В атомах элементов побочных подгрупп последний валентный электрон попадает на d – подуровень предпоследнего энергетического уровня, из этого следует, что n=4. Величину главного квантового числа (4) определяет номер периода. Так как 4s-состояние заполняется электронами раньше, чем 3d, то общее число электронов, которые могут быть валентными, равно 4: 3d24s2. Значит, это элемент 4-го периода IV группы побочной подгруппы – титан (Ti). б) электрон в атоме в p – состоянии, следовательно, это элемент главной подгруппы. В атомах элементов главных подгрупп валентные электроны расположены на внешнем энергетическом уровне, отсюда величина главного квантового числа 4 (номер периода). Так как p -состояние внешнего уровня заполняется электронами после s – состояния, то общее число валентных электронов 4, что определяет номер группы. Следовательно, это элемент 4-го периода IV группы главной подгруппы – германий. Задача 5. Определите вид химической связи в веществах: CH4, Ar, Cа, RbF, Si, ZnSe. Какой тип кристаллической решетки они имеют в конденсированном состоянии? Укажите, какие частицы находятся в узлах их кристаллической решетки. Решение: для кристаллов метана и аргона характерна молекулярная решетка. В узлах первой кристаллической решетки находятся неполярные молекулы CH4, между которыми действуют дисперсионная составляющая ван-дер-ваальсовых сил. Дисперсионное взаимодействие проявляется и в кристаллах между одноатомными молекулами аргона. Кальций – металл, для него характерна металлическая решетка. Связь между катионами кальция, находящимися в узлах решетки, и обобществленными электронами – металлическая. В соединении RbF типичная ионная связь, так как ΔЭОRbF = 4,1 – 0,86 = 3,24. Для кристаллов RbF характерна ионная решетка, в узлах которой находятся положительные ионы Rb+ и отрицательные ионы F-. Кристаллический кремний (неметалл) имеет ковалентную кристаллическую решетку типа алмаза, в которой каждый атом кремния связан с четырьмя соседними атомами неполярной ковалентной связью. Между атомами цинка и селена, находящимися в узлах кристаллической решетки, действует полярная ковалентная связь, так как ΔЭОZnSe = 2,4 – 1,7= 0,7. Задача 6. Рассмотрите строение молекулы BCl3 с позиции метода валентных связей: укажите квантовые состояния валентных электронов в атомах, образующих связи в молекуле, форму и валентные углы между связями; нарисуйте модель молекулы BCl3 и определите полярна ли она. Решение: определяем валентные электроны в атомах, образующих связи, и распределяем их по квантовым ячейкам: В…2s22p1. Атом бора в молекуле BCl3 образует три химические связи, следовательно, он находится в возбуждённом состоянии: B*….2s12p2. Происходит гибридизация sp2 электронных орбиталей с образованием трех гибридных электронных облаков. В образовании связи у хлора участвует p-электрон: Cl…3s23p5. Связи B–Cl образованы перекрытием гибридного электронного облака атома В и p-электронного облака атома Cl. Направленность гибридных электронных облаков трехвалентного атома В определяет направленность связей и форму молекулы BCl3. Связи B–Cl направлены под углом 1200, молекула BCl3 имеет форму плоского треугольника. Схема образования связей в молекуле BCl3: Векторы дипольных моментов связей μсв>0 направлены в сторону атома с большей электроотрицательностью. Суммарный дипольный момент молекулы равен 0, т.е. молекула неполярна, хотя все связи B-Cl полярны. Задача 7. Почему комплексный ион [Cu(NH3)2]+ имеет линейное строение? Решение: Линейное строение иона является следствием образования двух гибридных 4sp-орбиталей иона Cu+, которые акцептируют электронные пары молекул аммиака. Задача 8. Комплексный ион [Zn(NH3)4]2+ имеет тетраэдрическое строение. Какие орбитали комплексообразователя используются для образования связей с молекулами аммиака? Решение: Тетраэдрическое строение характерно для sp3-гибридных орбиталей. Ион Zn2+ имеет свободные 4s и 4p-орбитали, гибридизация которых приводит к образованию 4 sp3-орбиталей. Задача 9. Почему ион [NiCl4]2- парамагнитен (тетраэдр), а ион [Ni(CN)4]4- диамагнитен (плоский квадрат)? Решение: Ионы Cl- слабо взаимодействуют с ионами Ni2+. Электронные пары от Cl- поступают на орбитали с главным квантовым числом 4. При этом оставшиеся у иона никеля 3d-электроны остаются неспаренными и ион [NiCl4]2- – парамагнитен. В [Ni(CN)4]4 - вследствие sp2d-гибридизации происходит спаривание электронов никеля и комплексный ион становится диамагнитен. Ион [NiCl4]2- – внешнеорбитальный и высокоспиновый, так как электронные пары от хлора поступают на свободные орбитали с более высоким квантовым числом 4. Ион [Ni(CN)4]4- – внутриорбитальный и низкоспиновый, так как электронные пары акцептируются гибридной орбиталью, включающей «внутренние» 3d – подуровни атома никеля; все электроны спарены, при гибридизации образуется комплексный ион плоского строения. Задача 10. Константа нестойкости иона [Ag(CN)2]- составляет 1·10-21. Вычислите концентрацию ионов серебра в 0,05 М растворе К[Ag(CN)2], содержащем, кроме того, 0,01 моль/л KCN. Решение: Вторичная диссоциация комплексного иона протекает по уравнению: [Ag(CN)2]- ↔ Ag+ + 2CN- . В присутствии избытка ионов CN-, создаваемого в результате диссоциации KCN (которую можно считать полной), это равновесие смещено влево настолько, что количеством ионов CN- , образующимся при вторичной диссоциации, можно пренебречь. Тогда [CN-] = C KCN = 0,01моль/л. По той же причине равновесная концентрация ионов [Ag(CN)2]- может быть приравнена общей концентрации комплексной соли (0,05 моль/л). По условию задачи: Kн = [Ag+] · [CN-]2 / [Ag(CN)2]- = 1·10-21 Отсюда выражаем концентрацию ионов Ag+: [Ag+] = 1·10-21 · [Ag(CN)2]- / [CN-]2 . Подставив значения концентраций ионов CN- и [Ag(CN)2]-, получим: [Ag+] = 1·10-21 · 0,05/(0,01)2= 5·10-19 моль/л . Задачи и упражнения для самостоятельной работы Тема: Строение атома
а) 1s 22s 22р53s 1; б) 1s 22s 22р63s 23р63d4; в 1s 22s 22р63s 23р64s 2; г) 1s 22s 22p63s 23d2 ? Атомам каких элементов отвечают правильно составленные электронные формулы?
|
Реферат: Требования к оформлению дипломного исследования по педагогике... ... | Правила проведения вступительных испытаний в фгбоу впо «мгту» Мурманск... | ||
Перечень выпускаемых резинотехнических изделий на ООО «мсв-хтп» Альбом... | А., г. Мурманск Программные задачи Тип урока: Совершенствование знаний по теме «Снятие измерений, анализ измерений» | ||
Отчёт о работе муниципального бюджетного образовательного учреждения Мурманск, ул. Гаджиева, 6-а; тел/факс: 43-12-13; тел.: 43-22-14, электронный адрес | Реферат: защита выпускной квалификационной работы ... | ||
Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Педагогическая практика: Методическое пособие / Авт сост. Г. В. Коган. – Мурманск: мгпу, 2008 – 78 с | Годовой отчет о работе муниципального бюджетного образовательного... Мурманск, ул. Гаджиева, 6-а; тел/факс: 43-12-13; тел.: 43-22-14, электронный адрес | ||
Обеспечение регионального содержания образования № п/п Утков П. Ю. Национально-региональный компонент содержания государственного образовательного стандарта в начальной школе. Экспериментальный... | Материалы Всероссийской научно-практической конференции 22-23 ноября 2007 года Мурманск 2007 Р. И. Трипольский, доктор философских наук, профессор, ректор Мурманского государственного педагогического университета | ||
Методические рекомендации по изучению дисциплины для студентов 4... Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования | Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... ... | ||
Специальная педагогика. Инновационное образование детей с особыми... Тема и номер урока: «Техника безопасности на уроке химии», урок №1 в практикуме 1 | Учебно-методическое пособие для студентов педагогических вузов /... Рецензенты: С. В. Кускова, канд пед наук, доцент (ноу «Мурманский гуманитарный институт») | ||
Методические рекомендации мурманск 2012 Цель урока: развитие гражданской активности учащихся, политической убеждённости в том, что нужно учиться быть избирателем для того,... | Приказ №440 Мурманск По итогам проведения областного конкурса методических разработок по организации работы с детьми по безопасности дорожного движения... |