Рассмотрите валентные возможности атомов хлора и фтора с точки зрения метода валентных связей.

ХИМИЯ

 

 

 

Исполнитель:

студент группы З2Б6С1 Гареев З.З. 31.01.2017

 

Руководитель:

преподаватель Абрамова П.В.

 

Томск - 2016

4, 25, 40, 55, 75, 90, 110, 125, 152, 160, 173, 189, 198, 213, 228, 243, 258, 283, 298, 313.

 

4. Сколько атомов в молекуле серы при 500⁰С и при 1160⁰С, если плотность паров серы по воздуху при этих температурах соответственно равна 6,55 и 2,2?

Решение:

t₁ = 500 ⁰C

t₂ = 1160 ⁰C

D₁ = 6,55

D₂ = 2,2

N_t1=? N_t2=?

 

При температуре 500 ⁰С:

M(S_N) = D_N2∙M(N₂);

M(S_N) = 6,55∙28 = 183,4 г/моль

При температуре 1160 ⁰С:

M(S_N) = D_N2∙M(N₂);

M(S_N) = 2,2∙28 = 61,6 г/моль

Ответ: S₆ и S₂

 

25. Составьте уравнения реакций взаимодействия с водой следующих оксидов: Na₂O, SO₃, CaO, P₂O₅. К какому классу соединений относятся полученные вещества? Назовите их.

Решение:

Na₂O + H₂O →2NaOH (гидроксид натрия, класс – основания)

SO₃ + H₂O →Н₂SO₄ (серная кислота, класс – кислоты)

CaO + H₂O → Сa(OH)₂ (гидроксид кальция, класс – основания)

P₂O₅ + 3H₂O → 2H₃PO₄ (фосфорная кислота, класс – кислоты)

 

40. Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить следующие превращения:

Ba → BaO → Ba(OH)₂

↓

Ba(OH)₂ → BaO

 

Решение:

2Ba + O₂ → 2BaO

BaO + H₂O → Ba(OH)₂

Ba + 2H₂O → Ba(OH)₂ + H₂↑

Ba(OH)₂ → BaO + H₂O (Реакция протекает при температуре 780-800 ⁰C)

 

55. Назовите элементы, имеющие по одному электрону на подуровне: а) 3d; б) 4p; в) 2s. Напишите электронные формулы атомов этих элементов, укажите их порядковые номера.

Решение:

a) Скандий

₂₁Sc 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹4s²

б) Галлий

₃₁Ga 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p¹

в) Литий

₃Li 1s²2s¹

 

75. Составьте электронные формулы атомов в указанных состояниях и графические схемы заполнения электронами валентных орбиталей: Ca⁺², C⁺⁴

Решение:

₂₀Ca⁰ 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²

Ca²⁺ 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶

(ушли 2 внешних электрона – 18е, конфигурация инертного газа аргона)

Са²⁺

 

 

С⁴⁺ 1s²

 

90. Элементы подгрупп 1 группы резко различаются по химическим свойствам. Чем это можно объяснить?

Решение:

Первая группа состоит из главной (щелочные металлы) и побочной (подгруппа меди) подгрупп, резко различающихся по свойствам входящих в них элементов.

Подгруппа меди характеризуется наличием переменной валентности у элементов вследствие незаполненности d-оболочки: так, например, медь обычно двухвалентна (реже- одновалентна), серебро – одновалентно (реже – двухвалентно) и золото – трехвалентно (реже одновалентно). Заметно различаются и ионные радиусы элементов этой группы. Так, для однозарядных ионов характерны следующие величины:

Элемент Cu⁺ Ag⁺ Au⁺

Ионный радиус 0,98 1,13 1,37

Малый радиус атомов объясняет также более высокие значения энергии ионизации металлов этой подгруппы, чем щелочных металлов. Это приводит к большим различиям в химических свойствах металлов обеих подгрупп. Элементы подгруппы меди - малоактивные металлы. Они с трудом окисляются, и, наоборот, их ионы легко восстанавливаются они не разлагают воду, гидроксиды их являются сравнительно слабыми основаниями, в ряду напряжений они стоят после водорода.

Иначе обстоит дело со щелочными металлами. Элементы подгруппы щелочных металлов, включающей литий, натрий, калий, рубидий и цезий (франций встречается лишь в продуктах ядерных реакций и в обычных химических процессах редко сопровождает остальные элементы рассматриваемой группы) в водных растворах практически всех неорганических соединений присутствуют в форме однозарядных катионов. Их ионные радиусы закономерно и в заметной степени возрастают по мере увеличения порядкового номера элемента.

Строение внешних электронных оболочек атомов щелочных металлов ns¹. Поэтому они имеют низкие энергии ионизации, уменьшающиеся при переходе по подгруппе элементов сверху вниз. При этом ослабление связн электрона с ядром вызывается ростом радиуса атома (обусловленного увеличением главного квантового числа внешнего электрона) и экранированием заряда ядра предшествующими внешнему электрону оболочками. Поэтому данные элементы легко образуют катионы Э⁺, имеющие конфигурацию атомов благородного газа.

 

 

Рассмотрите валентные возможности атомов хлора и фтора с точки зрения метода валентных связей.

Решение:

Оба элемента F и Cl расположены в VIIА группе, являются электронными аналогами и имеют строение внешнего энергетического уровня ns²np⁵. Но у атома фтора внешним является второй энергетический уровень, имеющий только 2 подуровня: s- и p-, в то время как внешние электроны атома хлора занимают третий энергетический уровень, содержащий подуровень d-:

Валентность обоих элементов, определяемая числом неспаренных электронов, в невозбужденных атомах равна 1. Но при возбуждении электроны атома хлора могут переходить на свободные 3d-орбитали, и соответственно валентность данного элемента может быть равна 3,5,7:

125. Определите пространственную конфигурацию и тип гибридизации атомных орбиталей центрального атома в молекулах BeBr₂ и POCl₃. Ответ поясните.

Решение:

Для объяснения формы молекул в методе ВС необходимо определить тип гибридизации АО центрального атома. При переходе атома Be из основного состояния в возбужденное электрон с 2s- АО перемещается на незанятую 2p-АО:

В возбужденном состоянии атом бериллия имеет два неспаренных электрона, с которыми атомы фтора образуют две связи по обменному механизму. Гибридизации подвергается АО валентного уровня центрального атома (то есть атома Be), имеющие электроны. У атома бериллия это одна s-АО и одна p-АО, поэтому тип гибридизации – sp.Этому типу гибридизации соответствует валентный угол 180⁰С, вследствие чего молекула BeBr₂ линейна.

В молекуле POCl₃ (оксихлорида) центральным атомом является атом фосфора P, электронная конфигурация которого в основном состоянии такова: [Ne]3s²3p³. его 5 электронов внешнего уровня занимают 4 орбитали, гибридизация sp³, все 4 орбитали примут участие в образовании химической связи (4 вал. пары). Поэтому у POCl₃ тетраэдральная форма молекулы.

Структура POCl₃ – искаженный тетраэдр.

 

152. Газообразный этиловый спирт С₂Н₅ОН можно получить при взаимодействии газообразного этилена С₂Н₄ и водяных паров. Напишите термохимическое уравнение реакции.

Решение:

C₂H_4(г) + H₂O_(г) = C₂H₅OH_(г)

По следствию из закона Гесса:

ΔH⁰_х.р. = ΣΔH⁰_прод∙n_i - Σ ΔH⁰_исх∙n_i

ΔH⁰_х.р. = ΔH⁰(C₂H₅OH_(г)) - [ΔH⁰(C₂H_4(г)) + ΔH⁰(H₂O_(г)) = -235,31 – (52,28 – 241,83) = - 46,06 кДж

 

Ответ: Термохимическое уравнение: C₂H_4(г) + H₂O_(г) = C₂H₅OH_(г); ΔH⁰= - 46,06кДж