Задача № 17
При взаимодействии 3,24 г трехвалентного металла с кислотой выделяется 4,03 л водорода (н. у.). Вычислите молярную масса эквивалента, молярную и относительную атомную массы металла.
Решение:
1. Определим молярную массу эквивалента металла по закону эквивалентов:
,
где: m1 – масса вещества 1, г;
Мэк (1) – молярная масса эквивалента вещества 1, г/моль;
V2 – объем вещества 2, л;
Vэк (2) – эквивалентный объем вещества 2, л/моль, в нашем случае Vэк (Н2) = 11,2 л/моль.
г/моль.
2. Определим молярную массу металла:
,
где: М – молярная масса вещества, г/моль;
Z – эквивалентное число, в нашем случае это валентность металла.
г/моль.
3. Молярная масса металла равна относительной атомной массе металла, т.е. Аr (Ме) = 27.
Ответ: Мэк (Ме) = 9 г/моль; М (Ме) = 27 г/моль; Аr (Ме) = 27.
Задача № 34
Сколько и какие значения может принимать магнитное квантовое число m при орбитальном числе l = 0, 1, 2 и 3? Какие элементы в периодической системе называются s-, p-, d- и f-элементами? Приведите примеры.
Решение:
m – магнитное квантовое число; задает ориентацию орбиталей в пространстве, которая определяет количество возможных орбиталей данной симметрии. Принимает значения – вся гамма значений от –l через 0 до +l.
l = 0
l = 1
l = 2
l = 3
m = 0
m = -1
m = 0
m = +1
m = -2
m = -1
m = 0
m = +1
m = +2
m = -3
m = -2
m = -1
m = 0
m = +1
m = +2
m = +3
одна s-орбиталь
три p-орбитали
пять d-орбиталей
семь f-орбиталей
В зависимости от того, какой подуровень последним заполняется электронами, все элементы делятся на четыре типа (семейства).
1. s-Элементы: заполняется электронами s-подуровень внешнего уровня. К ним относятся первые два элемента каждого периода, например, натрий, магний.
2. p-Элементы: заполняется электронами р-подуровень внешнего уровня. Это последние 6 элементов каждого периода (кроме первого и седьмого). Например, алюминий, селен.
3. d-Элементы: заполняется электронами d-подуровень второго снаружи уровня, а на внешнем уровне остается один или два электрона. К ним относятся элементы вставных декад больших периодов, расположенных между s- и p- элементами. Например, титан, железо.
4. f-Элементы: заполняется электронами f-подуровень третьего снаружи уровня, а на внешнем уровне остается два электрона. Это лантаноиды и актиноиды.
Задача № 59
Какую низшую и высшую степени окисления проявляют углерод, фосфор, сера и йод? Почему? Составьте формулы соединений данных элементов, отвечающих этим степеням окисления.
Решение:
Высшая положительная степень окисления проявляется тогда, когда в образовании связи принимаю участие все валентные электроны атома. Численно она равна номеру группы периодической системы (за редким исключением). Наименьшее значение степени окисления элемента, которое встречается в его соединениях (водородные соединения), принято называть низшей степенью окисления. Численно она равна 8 минус количество электронов на внешнем уровне (отличается от высшей степени окисления на 8 единиц).
Углерод - элемент IV группы, следовательно, высшая степень окисления: +4, например, в соединении СO2.
6С 1s22s22p2 – четыре электрона на внешнем уровне, следовательно, низшая степень окисления углерода: -4, например, в соединении Al4C3.
Фосфор – элемент V группы, следовательно, высшая степень окисления: +5, например, в соединении P2O5.
15P 1s22s22p63s23p3 - 5з на внешнем уровне, следовательно, низшая степень окисления фосфора: -3, например, в соединении PH3.
Сера – элемент VI группы, следовательно, высшая степень окисления: +6, например, в соединении SO3.
16S 1s22s22p63s23p4 - 6з на внешнем уровне, следовательно, низшая степень окисления серы: -2, например, в соединении H2S.
Йод – элемент VII группы, следовательно, высшая степень окисления: +7, например, в соединении HIO4.
53I 1s22s22p63s23p63d104s24p64d105s25p5 - 7з на внешнем уровне, следовательно, низшая степень окисления йода: -1, например, в соединении HI.
Задача № 76
Нарисуйте энергетическую схему образования молекулярного иона Н2- и молекулы Н2 по методу молекулярных орбиталей. Где энергия связи больше? Почему?