Закономерности химических процессов

Х И М И Я

Методические указания и контрольные задания

для студентов заочной формы обучения

Екатеринбург

УДК 54 (076.1)

Составители: С. Д. Ващенко, Е. А. Никоненко, М. П. Колесникова, Н. М. Титов

Научный редактор – проф., д-р хим. наук М. Г. Иванов

ХИМИЯ: методические указания и контрольные задания для студентов

/С.Д. Ващенко, Е.А. Никоненко, М.П. Колесникова, Н.М. Титов. Екатеринбург: ФГАОУ ВПО УРФУ, 2010. 49 с.

Работа содержит контрольные задания по основным разделам курса химии в соответствии с государственными образовательными стандартами специальностей. Приведены образцы решения примеров, необходимые данные и таблицы, а также список литературы. Методические указания содержат рекомендации для самостоятельной работы студентов первого курса заочной формы обучения университета.

Библиогр.: 8 назв. Табл.16. Прил. 1.

Подготовлено кафедрой «Общая химия и природопользование».

ОБЩИЕ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

Химия является не только общетехнической, но и общеобразовательной наукой, поэтому любой специалист должен обладать достаточными знаниями в её области.

Основной вид занятий студентов-заочников – самостоятельная работанадучебным материалом. По курсу химииона слагаетсяиз следующих элементов: изучения материала по учебникам и учебным пособиям; выполнения контрольной работы (последний срок сдачи 1 декабря). В период экзаменационной сессии студенты посещают лекции, выполняют лабораторный практикум, сдают зачет или экзамен. К лабораторному практикуму допускаются только те студенты, которые сдали в срок домашнюю контрольную работу.

Контрольную работу студенты пишут в тетради и сдают для регистрации в деканат. На обложке тетради необходимо указать фамилию, имя, отчество, номер группы, номер варианта, название специальности. Нужно в обязательном порядке полностью переписать условия заданий, иначе работа не будет проверена. Вариант задания соответствует последним двум цифрам номера зачетной книжки (или студенческого билета) студента (номера вариантов и соответствующих заданий на с. 39 – 40).

Образец выполнения домашнего задания

Строение атома

Задание 1. а) Укажите численные значения главного и орбитального квантовых чисел данных подуровней, рассчитайте последовательность их заполнения: 5 p, 7 p, 7 s.

Решение. 5 p 7 p 7 s

Значение n 5 7 7

Значение l 1 1 0

Сумма (n + l) 6 8 7

Последовательность заполнения (на основании правил Клечковского):

1 – 5 p; 2 – 7 s; 3 – 7 p.

б) Распределите по квантовым ячейкам валентные электроны 2 s ² 2 p ⁴, определите химический элемент и его положение в системе Д.И. Менделеева (номер периода, группа, подгруппа).

Решение. Валентныеэлектроны по квантовым ячейкам распределены следующим образом: 2 s ²2 p ⁴

Предложенный элемент кислород расположен во втором периоде, шестой группе, главной подгруппе Периодической системы Д.И. Менделеева.

в) Напишите электронные формулы атомов и ионов, укажите положение их в системе Д.И. Менделеева (номер периода, группа, подгруппа): K, Zn²⁺.

Решение. Электронная формула химического элемента калия следующая: 1 s ²2 s ²2 p ⁶3 s ²3 p ⁶4 s ¹. Он расположен в четвертом периоде, первой группе, главной подгруппе Периодической системы Д.И. Менделеева. Электронная формула катиона Zn²⁺: 1 s ²2 s ²2 p ⁶3 s ²3 p ⁶3 d ¹⁰. Химический элемент цинк расположен в четвертом периоде, второй группе, побочной подгруппе.

Аналогично оформлять решение всех заданий.

СТРОЕНИЕ АТОМА

В Периодической системе Д. И. Менделеева (табл. П.4) представлены все известные элементы. Она состоит из семи периодов (1-3 - малые, 4-7 - большие), 8 групп. Каждая группа разделена на главную и побочную подгруппы. Главная подгруппа содержит элементы малых и больших периодов, а побочная – только больших.

Пример 1. Укажите в Периодической системе Д.И. Менделеева положение (номер периода, номер группы, главная или побочная подгруппа) атома элемента с зарядом ядра 85.

Решение. Элемент (₈₅At) находится в 6-м периоде, 7-й группе, главной подгруппе.

Атомы элементов состоят из положительно заряженного ядра (протонов и нейтронов) и электронов. Количество электронов равно порядковому номеру элемента. Состояние электрона в атоме характеризуется квантовыми числами n,l, m_l и m_s, которые называются соответственно главное, орбитальное, магнитное и спиновое.

Порядок заполнения орбиталей электронами определяется следующими правилами В. Клечковского:

· заполнение происходит в порядке увеличения суммы (n + l);

· при одинаковых значениях этой суммы в первую очередь заполняется подуровень с меньшим значением главного квантового числа n.

Последовательность заполнения электронами энергетических уровней и подуровней в многоэлектронных атомах имеет вид

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

Пример 2. Используя правила Клечковского, рассчитайте, какой подуровень раньше заполняется электронами 4 р или 5 s.

Решение. Для 4 р -подуровня Sn + l = 4 + 1 = 5; для 5 s -подуровня Sn + l = 5 + 0 = 5. Так как сумма одинакова, то в первую очередь заполняется подуровень с меньшим значением n, т. е. 4 р.

Пример 3. По распределению валентных электронов - 3 d ⁵4 s ² определите, какой это элемент, укажите его символ и напишите полную электронную формулу.

Решение. Значению главного квантового числа последнего энергетического уровня соответствует номер периода, следовательно, элемент находится в 4-м периоде. Сумма валентных электронов показывает номер группы, в которой находится элемент, в данном случае номер группы 7. Так как валентные электроны находятся на d -подуровне, то это элемент побочной подгруппы: ₂₅Mn 1 s ²2 s ²2 p ⁶3 s ²3 p ⁶3 d ⁵4 s ².

Пример 4. Напишите полную электронную формулу атома элемента с зарядом ядра 22.

Решение. ₂₂Ti 1 s ²2 s ²2 p ⁶3 s ²3 p ⁶3 d ²4 s ².

Пример 5. Напишите полные электронные формулы ионов Fq, Sn²⁺.

Решение. При образовании отрицательно заряженного иона нейтральный атом элемента принимает электроны: F⁰+ 1 ē = Fq;электронная формула иона₉Fq1 s ²2 s ²2 p ⁶. Положительно заряженный ион получается, когда нейтральный атом элемента отдает электроны: Sn⁰- 2 ē = Sn²⁺; электронная формула иона ₅₀Sn²⁺1 s ²2 s ²2 p ⁶3 s ²3 p ⁶3 d ¹⁰4 s ²4 p ⁶4 d ¹⁰5 s ²5 p ⁰.

Задания к разделу 1

Каждое задание содержит три вопроса (а,б,в).

Номер зада-ния а)Укажите числен-ные значения главного и орбитального кван-товых чисел данных подуровней, рассчитайте последовательность их заполнения б)Распределите по квантовым ячейкам валентные электроны, определите химический элемент и его поло-жение в системе Д.И.Менделеева (номер периода, группа, под-группа) в)Напишите элек-тронные формулы предложенных ато-мов и ионов, укажите положе-ние их в системе Д.И.Менделеева (номер периода, группа, подгруппа)

3 p; 4 s; 2 p 3 d ¹ 4 s ² Fe, Na ⁺

3 d; 4 p; 3 p 3 d ² 4 s ² Co, Cl ^—

5 d; 4 p; 4 d 3 d ³ 4 s ² Ni, Ba ²⁺

3 d; 4 f; 5 s 3 d ⁵ 4 s ¹ Zn, Ca ²⁺

4 d; 4 s; 5 s 4 d ⁵ 5 s ² Sn, S ^2—

6 s; 4 p; 4 f 3 d ⁶ 4 s ² W, In ³⁺

3 d; 5 s; 7 p 3 d ⁷ 4 s ² S, La ³⁺

4 d; 6 s; 5 d 3 d ⁸ 4 s ² F, Tl ³⁺

4 p; 5 p; 4 f 3 d ¹⁰ 4 s ¹ Br, Zr ⁴⁺

3 d; 3 p; 2 s 3 d ¹⁰ 4 s ² Al, Hg ²⁺

5 d; 3 s; 6 s 4 s ² 4 p ¹ Pb, Au ³⁺

6 d; 4 f; 5 p 4 s ² 4 p ² Ge, Ag ⁺

5 d; 3 p; 4 d 4 s ² 4 p ³ Ga, Sb ³⁺

7 s; 6 p; 4 d 4 s ² 4 p ⁴ N, Bi ³⁺

5 d; 4 p; 3 d 4 s ² 4 p ⁵ Cl, Pb ²⁺

5 s; 6 s; 4 p 4 s ² 4 p ⁶ Y, Hf ⁴⁺

6 p; 5 f; 6 d 5 d ⁷ 6 s ² Zr, At ^—

5 d; 5 s; 4 f 5 d ¹⁰ 6 s ² Ta, Ga ³⁺

3 s; 4 d; 3 p 5 d ³ 6 s ² Cr, Se ^2—

5 f; 4 d; 4 s 5 d ⁵ 6 s ² Мо, Cu ²⁺

ЗАКОНОМЕРНОСТИ ХИМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ