Задача № 5
Оксид трехвалентного элемента содержит 31,58 % кислорода. Вычислите эквивалентную, мольную и атомную массы этого элемента.
Решение. По закону эквивалентов:
,
где: m1 и m2 – масса веществ 1 и 2, г;
Мэк (1) и Мэк (2) – молярная масса эквивалентов веществ 1 и 2, г/моль.
Если массу оксида принять за 10 г, то масса кислорода в нем равна 3,158 г, а масса трехвалентного элемента: (10 – 3,158) = 6,842 г.
Эквивалентная масса О2- равна 16 / 2 = 8 г/моль. Подставляя данные значения в формулу, имеем
; г/моль.
Атомная масса трехвалентного элемента равна: , данный трехвалентный элемент – хром. Мольная масса хрома равна его атомной массе, равна 51,996 г/моль.
Задача № 26
Изотоп никеля-57 образуется при бомбардировке б-частицами ядер атомов железа-54. Составьте уравнение этой ядерной реакции и напишите его в сокращенной форме.
Решение. Превращения атомных ядер записываются в виде уравнений ядерных реакций. При этом следует помнить, что суммы массовых чисел (цифры, стоящие у символа элемента вверху слева) и алгебраические суммы зарядов (цифры, стоящие у символа элемента внизу слева) частиц в левой и правой частях равенства должны быть равны. Данную реакцию выражают уравнением
Fe + He = Ni + n
Часто применяют сокращенную форму записи. Для приведенной реакции она имеет вид: Fe(б, n)Ni.
Задача № 52
Исходя из положения металла в периодической системе, дайте мотивированный ответ на вопрос: какой из двух гидроксидов более сильное основание: Ba(OH)2 или Mg(OH)2; Сa(OH)2 или Fe(OH)2; Cd(OH)2 или Sr(OH)2?
Решение. Сила оснований зависит от прочности и полярности связи Э–О. Полярность связи определяется разностью электроотрицательностей компонентов, размерами и эффективными зарядами атомов. Чем больше размер атома и меньше эффективный заряд атомного ядра элемента, образующего гидроксид, тем прочность связи Э–О меньше и тем сильнее основание.
Барий и магний находятся в одной группе периодической системы. В группе с увеличением порядкового номера увеличивается атомный радиус элементов, так как увеличивается число энергетических уровней. Следовательно, связь Mg–О будет прочнее связи Ва–О, т.е. Ba(OH)2 более сильное основание, чем Mg(OH)2.
Кальций и железо, кадмий и стронций находятся в одном периоде. В периоде с увеличением порядкового номера атомный радиус элементов уменьшается, так как увеличивается эффективный заряд атомного ядра. Следовательно, связь Fe–О будет прочнее связи Cа–О, а связь Cd–О прочнее Sr–О, т.е. Сa(OH)2 более сильное основание, чем Fe(OH)2, а Sr(OH)2 более сильное основание, чем Cd(OH)2.
Задача № 64
Как метод валентных связей (ВС) объясняет линейное строение молекулы BeCl2 и тетраэдрическое СН4?
Решение. Теория валентных связей (ВС) предполагает участие в образовании ковалентных связей не только «чистых» атомных орбиталей, но и «смешанных», так называемых гибридных, АО. При гибридизации первоначальная форма и энергия орбиталей (электронных облаков) взаимно изменяются и образуются орбитали (облака) новой одинаковой формы и одинаковой энергии. Число гибридных орбиталей равно числу исходных.
При образовании молекулы хлорида бериллия атом бериллия переходит в возбужденное состояние, сопровождающееся разъединение спаренных электронов, т.е. распадом двухэлектронного облака (2s2) на одноэлектронные. Схематически это можно изобразить так:
s
n = 1
^v
p
n = 2
^v
4Ве 1s22s2
s
n = 1
^v
p
n = 2
^
^
4Ве* 1s22s12p1
В образовании связи в молекуле BeCl2 участвуют один s- и один p-электрон центрального атома, т.е. бериллия. В этом случае происходит sp-гибридизация орбиталей. Две гибридные орбитали ориентируются под углом 1800 друг к другу, т.е. молекула BeCl2 имеет линейную форму – все три атома расположены на одной линии.
При образовании молекулы метана атом углерода переходит в возбужденное состояние, сопровождающееся разъединение спаренных 2s-электронов, т.е. распадом двухэлектронного облака на одноэлектронные:
s
n = 1
^v
p
n = 2
^v
^
^
6С 1s22s22р2
s
n = 1
^v
p
n = 2
^
^
^
^
6С* 1s22s12p3
При образовании молекулы метана у атома углерода подверглись гибридизации орбитали одного s- и трех p-электронов и получились четыре одинаковые гибридные орбитали. Такая гибридизация называется sp3-гибридизацией. Валентный угол между осями гибридных орбиталей составляет 109,50 друг к другу, т.е. молекула СН4 имеет тетраэдрическую форму.
Задача № 98
При взаимодействии 6,3 г железа с серой выделилось 11,31 кДж теплоты. Вычислите теплоту образования сульфида железа FeS.