Задача 1.

1. Рассчитайте количество вещества: а) азота массой 14 г; б) кислорода массой 48 г; в) железа массой 112 г; г) фосфора массой 31 г.

Решение:

Единицей измерения количества вещества в химии является 1 моль – это такое количество вещества, которое содержит NА = 6,02*1023 структурных единиц вещества (атомов, молекул, ионов). Масса одного моля вещества называется молярной (атомной) массой вещества, она численно равна сумме атомных масс всех элементов, входящих в соединение, измеряется в г/моль. Количество вещества в молях вычисляют по формуле:

n(В) =

где n(В) – количество вещества;

m(В) – масса вещества,г;

М(В) – молярная масса вещества, г/моль.

а) Молярная масса азота N2: М(N2) = 2*14 = 28 г/моль.

n(N2) = =

б) М(О2) = 2*16 = 32 г/моль

n(О2) = .

в) М(Fe) = 56 г/моль

n(Fe) = .

г) М(Р) = 31 г/моль

n(Р) = .

Ответ: а) n(N2) = 0,5 моль; б) n(O2) = 1,5 моль;

в) n(Fe) = 2 моль; г) n(Р) = 1 моль.


Задача 11.

Напишите электронные формулы атомов элементов с порядковыми номерами 9 и 28. Распределите электроны этих атомов по квантовым ячейкам. К какому электронному семейству относится каждый из этих элементов?

Решение:

Общее число электронов, входящих в состав атома элемента, равно порядковому номеру этого элемента в таблице Д.И. Менделеева.

Электронная формула отображает распределение электронов в атоме по энергетическим уровням и подуровням (атомным орбиталям). Электронная конфигурация обозначается группами символов nlх, где:

n – главное квантовое число, принимает значения 1, 2, 3… Максимальное значение n для элемента – число электронных уровней в атоме элемента, равно номеру периода, в котором находится элемент в таблице. Максимальное количество электронов на каждом уровне равно 2 n2.

l – орбитальное квантовое число, определяет форму, которую принимает электронное облако (в формуле вместо l записывают обозначения подуровней: s, p, d, f).

х - число электронов в данном подуровне (орбитали).

Для элементов главных подгрупп число электронов на внешнем (валентном) уровне равно номеру группы в таблице Менделеева.

При заполнении электронных уровней электрон занимает тот энергетический уровень, на котором он обладает наименьшей энергией – меньшая сумма (n + l) (Правило Клечковского).

Поэтому последовательность заполнения энергетических уровней и подуровней следующая, 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 5d1 4f14 5d2-10 6p6 7s2 6d1 5f14…

При распределении электронов по квантовым ячейкам по правилу Хунда в каждой ячейке может находиться не более двух элементов, различающихся своими магнитными квантовыми числами («спинами»). В пределах подуровня сначала в ячейки «заселяется» по одному электрону с одинаковыми магнитными числами, потом по второму с противоположными магнитными числами.

Электронное семейство элемента определяется тем подуровнем, на котором у данного элемента находятся «валентные» электроны, определяющие химическую природу атома.

1) Фтор 9F – элемент номер 9 таблицы Д.И. Менделеева. Общее количество электронов равно 9, количество энергетических уровней n = 2 (номер периода), относится к главной подгруппе VII группы, следовательно содержит на внешнем уровне 7 электронов. Электронная формула фтора: 9F 1s2 2s2 2p5.

Распределение электронов по квантовым ячейкам:


^v


^v


^v

^v

^


n = 1 S

n = 2 P

Валентные электроны находятся на заполняющемся р – подуровне, значит, фтор относится к р – электронному семейству.

2) Никель 28Ni – элемент номер 28. Общее количество электронов равно 28, распределены они на 4-х энергетических уровнях (относится к 4-ому периоду).

В соответствии с порядком заполнения орбиталей имеет электронную формулу: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d8 4s2.

^v


^v

^v

^v

^v


^v

^v

^v

^v

^v

^v

^v

^

^


^v


28Ni n=1 s

n=2 p

n=3 d

n=4 f

У никеля идёт заполнение 3d – подуровня, поэтому он относится к d – электронному семейству.


Задача 21.

Вычислить тепловой эффект реакции восстановления 1 моль Fe2O3 металлическим алюминием.

Решение:

При восстановлении протекает реакция Fe2O3 + 2Al > Al2O3 + 2Fe