№1. Вычислите количество вещества, массу и число молекул

№1. Вычислите количество вещества, массу и число молекул для
CO2 и NH3, взятых в объёме 112 л и 1680 л (н.у.), соответственно.
Рассчитайте абсолютную массу молекул CO2 и NH3.
Решение
Вычислим количество вещества, массу, число молекул СО2, если его
объем равен 112л (н.у.), а также атомную массу молекулы СО2.
Mr(СО2)=2Ar(O)+Ar(C)=2*16+12=44
M(СО2)=44 г/моль
m(СО2)= n(СО2)* M(СО2)=5моль*44г/моль=220 г.
1 моль СО2 содержит 6,02*1023 молекул, следовательно
N(СО2)=5 моль*6,02*1023=3,01*1024 молекул
1а.е.м.=1,667*10-24г; рассчитаем абсолютную массу молекулы СО2:
1,667*10-24*44г=7,33*10-23г
Вычислим количество вещества, массу и число молекул NH3, если его
объем равен 1680 л (н.у.); а также абсолютную массу молекулы NH3:
Mr(NH3)=Ar(N)+3Ar(H)=14+3*1=17
M(NH3)= 17 г/моль
m(NH3)= n(NH3)* M(NH3)=75моль*17г/моль=1275 г.
1 моль NH3содержит 6,02*1023 молекул, следовательно
N(NH3)=75 моль*6,02*1023=4,51*1025 молекул
1а.е.м.=1,667*10-24г; рассчитаем абсолютную массу молекулы NH3:
1,667*10-24*17г=2,83*10-23г
Ответ: для заданного объема СО2 n=5моль, m=220г; N=3,01*1024
молекул; абсолютная масса молекулы 7,33*10-23г
для заданного объема NH3 n=75моль, m=1275 г; N=4,51*1025 молекул;
абсолютная масса молекулы 2,83*10-23г.
№ 21 Определите эквивалентное число ZB и вычислите молярную
массу эквивалентов Mэк(В) а) азота в соединениях N2O, NO, NO2; б)
простых веществ F2 и Mg; в) ионов Сr
3+
, СO3
2-
, г) сложных веществ
B2O3, Fe(OH)3, H2CO3, K2SO4, AlCl3, NaHSO3, (NH4)3PO4, Mg(OH)Cl.
Решение
а) определим эквивалентное число и вычислим молекулярную массу
эквивалентов в соединениях азота:
N2O: Mr(N2O)=2Ar(N)+Ar(O)=2*14+16=44
M(N2O)= 44 г/моль
Z=2 экв
Mэкв(N2O)= 44г/моль/2 экв=22г/ моль экв
NO: Mr(NO)=Ar(N)+Ar(O)=14+16=30
M(NO)= 30г/моль
Z=2 экв
Mэкв(N2O)= 30г/моль/2 экв=15г/ моль экв
NO2: Mr(NO2)= Ar(N)+ 2Ar(O)= 14+2*16=46
M(NO2)= 46г/моль
Z=4 экв
Mэкв (NO2)= 46г/моль/4 экв=11,5 г/ моль экв
б) определим эквивалентное число и вычислим молекулярную массу
эквивалентов для простых веществ.
F2: Mr(F2)=2Ar(F)=2*19=38
M(F2)= 38г/моль
Z=2 экв
Mэкв(F2)= 38 г/моль/2 экв=19 г/ моль экв
Mg: Ar(Mg)=24
M(Mg)= 24г/моль
Z=2 экв
Mэкв(Mg)= 24 г/моль/2 экв=12 г/ моль экв
в) определим эквивалентное число и вычислим молекулярную массу
эквивалентов для ионов.
Cr3+: M(Cr3+)=52 г/моль
Z=3 экв
Mэкв(Cr3)= 52 г/моль/3 экв=17,3 г/ моль экв
CO32-: M(CO32-)=60 г/моль
Z=2 экв
Mэкв(Cr3)= 60 г/моль/2экв=30 г/ моль экв
в) определим эквивалентное число и вычислим молекулярную массу
эквивалентов сложных веществ.
B2O3: Mr(B2O3)=2Ar(B)+3Ar(O)=2*11+3*16=70
M(B2O3)= 70 г/моль
Z=6 экв
Mэкв(B2O3)= 70 г/моль/6 экв=11,7 г/ моль экв
Fe(OH)3: Mr(Fe(OH)3)=Ar(Fe)+3Ar(O) +3Ar(H)=56+3*16+3*1=107
M(Fe(OH)3)= 107г/моль
Z=3 экв
Mэкв(Fe(OH)3)= 107 г/моль/3 экв=35,7 г/ моль экв
H2CO3: Mr(H2CO3)=2Ar(H)+Ar(C) +3Ar(O)=2*1+12+3*16=62
M(H2CO3)= 62 г/моль
Z=2 экв
Mэкв(H2CO3)= 62 г/моль/2 экв=31 г/ моль экв
K2SO4: Mr(K2SO4)=2Ar(K)+Ar(S) +4Ar(O)=2*39+12+4*16=166
M(K2SO4)= 166 г/моль
Z=2 экв
Mэкв(K2SO4)= 166 г/моль/2 экв=83 г/ моль экв
AlCl3: Mr(AlCl3)=Ar(Al)+3Ar(Cl)=27+3*35,5=133,5
M(AlCl3)= 133,5 г/моль
Z=3 экв
Mэкв(AlCl3)= 133,5 г/моль/3 экв=44,5 г/ моль экв
NaHSO3:Mr(NaHSO3)=Ar(Na)+Ar(H)+Ar(S)+3Ar(O)=23+1+32+3*16=104
M(NaHSO3)= 104 г/моль
Z=1 экв
Mэкв(NaHSO3)= 104 г/моль/1 экв=104 г/ моль экв
(NH4)3PO4:Mr((NH4)3PO4)=3Ar(N)+12Ar(H)+Ar(P)+4Ar(O)=3*14+12*1
+31+4*16=149
M((NH4)3PO4)= 149 г/моль
Z=3 экв
Mэкв((NH4)3PO4)= 149 г/моль/3 экв=49,7 г/ моль экв
Mg(OH)Cl:Mr(Mg(OH)Cl)=Ar(Mg)+Ar(O)+Ar(H)+Ar(Cl)=24+16+1+35,5
=76,5
M(Mg(OH)Cl)= 76,5 г/моль
Z=1 экв
Mэкв(Mg(OH)Cl)= 76,5 г/моль/1 экв=76,5 г/ моль экв
№ 48. Сколько электронов может находиться на энергетическом
уровне с главным квантовым числом 4? Сколько электронов находится
на этом энергетическом уровне у атома меди? Напишите электронную и
электронно-графическую формулы атома меди.
Решение
Главное квантовое число определяет энергию электрона и степень его
удаления от ядра.
Если главное квантовое число n=4, элемент может содержать 2n2 =
2*42=32 электрона, из которых
2ē на 4s орбитали
6ē на 4p орбиталях
10ē на 4d орбиталях
14ē на f орбиталях
У атома меди Cu на 4 энергетическом уровне находится 1 электрон.
Cu
29ē 1s22s22p63s23p63d104s1.
4
↑
3
↑↓
↑↓
↑↓ ↑↓
2
↑↓
↑↓
↑↓ ↑↓
1
↑↓
s
p
↑↓ ↑↓
↑↓ ↑↓
d
↑↓
f
№ 61 Что такое энергия ионизации? В каких единицах она
выражается? Как изменяется энергия ионизации атомов s-элементов I
группы и p-элементов V группы ПСЭ с ростом порядкового номера. Как
меняются
окислительно-восстановительные
свойства
указанных
элементов?
Решение
Энергия, необходимая для удаления электрона от свободного атома,
называется энергией ионизации (J).
Энергия ионизации измеряется в кДж/моль.
При увеличении порядкового номера энергия ионизации атомов sэлементов I группы уменьшается. Окислительные свойства s-элементов
ослабевают, восстановительные усиливаются.
При увеличении порядкового номера энергия ионизации атомов pэлементов V группы уменьшается. Окислительные свойства p-элементов
ослабевают, восстановительные усиливаются.
№ 81. Какую химическую связь называют ковалентной? Чем
можно объяснить направленность ковалентной связи? Как метод
валентных связей (ВС) объясняет строение молекулы воды?
Решение
Ковалентная
связь
–
химическая
связь,
образованная
путем
обобществления пары электронов двумя атомами.
Если электроотрицательности атомов, образующих ковалентную связь,
равны, то такая связь называется неполярной, если различны - полярной.
Направленность связи обусловлена определенными ориентациями
атомных орбиталей в пространстве. В зависимости от направления
перекрывания атомных орбиталей различают σ-,π-,δ- связи. Сигма-связь –
связь,
образованная
соединяющей
ядра
перекрыванием
атомных
взаимодействующих
орбиталей
атомов.
по
линии,
Сигма-связь
может
возникать при перекрывании s-s, s-px, px-px, d-d, d-s, d-p, s-q, p-q, q-q
орбиталей (q –гибридная орбиталей. Пи-связь – связь, образованная
перекрыванием атомных орбиталей по обе стороны линии, соединяющей
ядра атомов (боковые перекрывания). Пи-связь может образовываться при
перекрывании p-p, p-d, d-d орбиталей . Дельта-связь – связь, образованная
перекрыванием d-орбиталей всеми четырьмя лепестками.
Углы между двумя связями называют валентными.
Рассмотрим образование химической связи по валентных связей в
молекуле воды — H2O.
Молекула состоит из одного атома кислорода O и двух атомов
водорода H.
Электронная формула атома кислорода 1s22s22p4. На внешнем
энергетическом уровне находятся 6 электронов. Подуровень 2s является
заполненным. На подуровне 2p на одной из p-орбиталей (положим, py,)
находится электронная пара, а на двух других (px и pz) — по одному
неспаренному электрону. Именно они и будут участвовать в образовании
химической связи.
Электронная формула атома водорода 1s1. У водорода один s-электрон,
форма орбитали которого - сфера, и он будет участвовать в перекрытии с pорбиталью кислорода, образуя химическую связь. Всего таких sp-перекрытий
в молекуле воды будет два. И структура молекулы будет выглядеть так:
Как видно из рисунка, в молекуле воды имеется две ковалентные
химические связи, направленные по осям Z и X. Следовательно, валентный
угол в этой модели равен 90оПоскольку атомы водорода друг от друга
заметно отталкиваются, угол между химическими связями (линиями,
соединяющими ядра атомов) водород - кислород не прямой (90°), а немного
больше - 104,5°, что согласуется с экспериментальными данными.