Химия.Шиманович. Решение типовых задач, программированные вопросы для самопроверки и контрольные задания для студентовзаочников инженернотехнических (нехимических) специальностей вузов

• Название: Решение типовых задач, программированные вопросы для самопроверки и контрольные задания для студентовзаочников инженернотехнических (нехимических) специальностей вузов
• Анкор: Химия.Шиманович.doc
• Дата: 27.03.2017
• Размер: 10.69 Mb.
• Имя файла: Химия.Шиманович.doc
• Тип: Решение; #4268
• страница: 2 из 6

ЛИТЕРАТУРА

Основная
Васильева З.Г., Грановская А.А., Таперова А.А. Лабораторные работы по общей и неорганической химии.— Л.: Химия, 1986.

Коровин H.B. Общая химия.— М.: Высшая школа, 1998.

Лабораторные работы по химии / Под ред. Н.В. Коровина.— М: Высшая школа, 1998.

Лучинский Г.П. Курс химии.— М: Высшая школа, 1985. Романцева Л.М., Лещинская З.Л., Суханова В.А. Сборник задач и упражнений по общей химии.— М.: Высшая школа, 1990.

Угай Я.А. Общая и неорганическая химия. — М.: Высшая школа, 1997.

Дополнительная

Глинка Н.Л. Общая химия.—Л.: Химия, 1977-1987.

Глинка Н.Л. Задачи и упражнения по общей химии.— Л.: Химия, 1985.

Гольбрайх З.Е., Маслов Е.И. Сборник задач и упражнений по химии - М: Высшая школа, 1997.

Краткий справочник физико-химических величин / Под ред. А.А. Равделя, A.M. Пономаревой.— Л.: Химия, 1983.

Свойства неорганических соединений: Справочник / А.И. Ефимов и др./.— Л.: Химия, 1983.

Фролов В.В. Химия.—М.: Высшая школа, 1986.

Харин А.Н., Катаева И.А., Харина А.Т. Курс химии.— М.: Высшая школа, 1983.

КОНТРОЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ

Каждый студент выполняет вариант заданий, обозначенный двумя последними цифрами номера студенческого билета (шиф­ра). Например, номер студенческого билета 98594, две последние цифры 94, им соответствует вариант контрольного задания 94.
КОНТРОЛЬНОЕ ЗАДАНИЕ № 1
Моль. Количество вещества эквивалента (эквивалент) и молярная масса эквивалента (эквивалентная масса) простых и сложных веществ. Закон эквивалентов
С 1 января 1963 г. в СССР введена Международная система единиц измерения (СИ), состоящая из шести основных единиц: метр (м) — длина, килограмм (кг) — масса, секунда (с) — время, ампер (А) — сила тока, кельвин (К) — термодинамическая температура, кандела (кд) — сила света. XIV Генеральная конференция по мерам и весам (1971) утвердила в качестве седьмой основной единицы Международной системы моль (моль) — единицу количества вещества. Моль равен количеству вещества системы, содержащей столько же структурных элементов, сколько содержится атомов в углероде 12 массой 0,012 кг. При применении моля структурные элементы должны быть спе­цифицированы и могут быть атомами, молекулами, ионами, электронами и другими частицами или специфицированными группами частиц. Моль вещества соответствует постоянной Авогадро N_A = (6,022045 ± 0,000031) 10²³ моль^-1 структурных элементов. При применении понятия «моль» следует указывать, какие структурные элементы имеются в виду, например, моль атомов Н, моль молекул Н₂, моль протонов, моль электронов и т.п. Так, заряд моля электронов равен 6,022- 10²³ ē и отвечает количеству электричества, равному 1 фараде (F). Масса моля атомов или масса моля молекул (молярная масса), выраженная в граммах (г/моль), есть грамм-атом данного элемента или

5. 
   Оксид трехвалентного элемента содержит 31,58% кис­лорода. Вычислите молярную массу эквивалента, молярную и атомную массы этого элемента.
   
6. 
   Чему равен при н.у. эквивалентный объем водорода? Вычис­лите молярную массу эквивалента металла, если на восстанов­ление 1,017 г его оксида израсходовалось 0,28 л водорода (н.у.). Ответ: 32,68 г/моль.
   
7. 
   Вычислите в молях: а) 6,02 • 10²² молекул С₂Н₂; б) 1,80 · 10²⁴ атомов азота; в) 3,01 · 10²³ молекул NH₃. Какова молярная масса указанных веществ?
   
8. 
   Вычислите количество вещества эквивалента и молярную массу эквивалента Н₃Р0₄ в реакциях образования: а) гидрофос­фата; б) дигидрофосфата: в) ортофосфата.
   
9. 
   В 2,48 г оксида одновалентного металла содержится 1,84 г металла. Вычислите молярную массу эквивалента металла и его оксида. Чему равна молярная и относительная атомная масса этого металла?
   

10. 
    Чему равен при н.у. эквивалентный объем кислорода? На сжигание 1,5 г двухвалентного металла требуется 0,69 л кислорода (н.у.) Вычислите молярную массу эквивалента, молярную массу и относительную атомную массу этого металла.
    
11. 
    Из 3,31 г нитрата металла получается 2,78 г его хлорида. Вычислите молярную массу эквивалента этого металла. Ответ: 103, 6 г/моль.
    
12. 
    Напишите уравнение реакций Fe(OH)₃ с хлороводородной (соляной) кислотой, при которых образуются следующие соеди­нения железа: а) хлорид дигидроксожелеза; б) дихлорид гидрок-сожелеза; в) трихлорид железа. Вычислите количество вещества эквивалента и молярную массу эквивалента Fe(OH)₃ в каждой из этих реакций.
    
13. 
    Избытком гидроксида калия подействовали на растворы: а) дигидрофосфата калия; б) нитрата дигидроксовисмута (III). Напи­шите уравнение реакций этих веществ с КОН и определите коли­чество вещества эквивалентов и молярные массы эквивалента.
    

14. В каком количестве Сг(ОН)₃ содержится столько же
эквивалентов, сколько в 174,96 г Mg(OH)₂? Ответ: 205,99 г.

15. Избытком хлороводородной (соляной) кислоты подейст-
вовали на растворы: а) гидрокарбоната кальция; б) дихлорида
гидроксоалюминия. Напишите уравнения реакций этих веществ с
НС1 и определите количество вещества эквивалентов и молярные
массы эквивалента.






Пример 2. Составьте электронные формулы атомов элементов с порядковыми номерами 16 и 22. Покажите распределение электронов этих атомов по квантовым (энергетическим) ячейкам.
Решение. Электронные формулы отображают распределение электронов в атоме по энергетическим уровням, подуровням (атомным орбиталям). Электронная конфигурация обозначается группами символов nl^х, где n — главное квантовое число, l — орбитальное квантовое число (вместо него указывают соответствующее буквенное обозначение — s. р, d, f) х — число электронов в данном подуровне (орбитали). При этом следует учитывать, что электрон занимает тот энергетический подуровень, на котором он обладает наименьшей энергией — меньшая сумма n+l (правило Клечковского). Последовательность заполнения энергетических уровней и подуровней следующая:


Так как число электронов в атоме элемента равно его порядковому номеру в таблице Д.И. Менделеева, то для элементов № 16 (сера) и № 22 (титан) электронные формы имеют вид:


Электронная структура атома может быть изображена также в виде схем размещения электронов в квантовых (энергетических) ячейках, которые являются схематическим изображением атомных орбиталей (АО). Квантовую ячейку обозначают в виде прямоуго­льникам □ , кружка ○ или линейки — , а электроны в этих ячейках обозначают стрелками. В каждой квантовой ячейке может быть не более двух элементов с противоположными спинами:



В данном пособии применяют прямоугольники. Орбитали данного подуровня заполняются сначала по одному электрону с одинаковыми спинами, а затем по второму электрону с противо­положными спинами (правило Хунда):



Пример 3. Изотоп 101-го элемента — менделевия (256) был получен бомбардировкой α-частицами ядер атомов эйнштейния (253). Составьте уравнение этой ядерной реакции и напишите его в сокращенной форме.

Решение. Превращение атомных ядер обусловливается их взаимодействием с элементарными частицами или друг с другом. Ядерные реакции связаны с изменением состава ядер атомов химических элементов. С помощью ядерных реакций можно из атомов одних элементов получить атомы других.

Превращение атомных ядер как при естественной, так и при искусственной радиоактивности записывают 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 ядерную реакцию выражают уравнением

Es+He= Md+n

Часто применяют сокращенную форму записи. Для приведенной реакции она имеет вид: ²⁵³Es (α, n) ²⁵⁶Md. В скобках пишут бомбардирующую частицу, а через запятую — частицу, образующуюся при данном процессе. В сокращенных уравнениях частицы He; H; D; n обозначают соответственно α, р, d, n.

Пример 4. Исходя из сокращенных уравнений ядерных реакций (табл. 2), напишите их полные уравнения.

Решение. Ответ на вопрос см. в табл. 2.




КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

21. 
    Напишите электронные формулы атомов элементов с порядковыми номерами 9 и 28. Покажите распределение элемен­тов этих атомов по квантовым ячейкам. К какому электронному семейству относится каждый из этих элементов?
    
22. 
    Напишите электронные формулы атомов элементов с порядковыми номерами 16 и 26. Распределите электроны этих атомов по квантовым ячейкам. К какому электронному семейству относится каждый из этих элементов?
    
23. 
    Какое максимальное число электронов могут занимать s - р- d- иf- орбитали данного энергетического уровня? Почему? Напишите электронную формулу атома элемента с порядковым номером 31.
    

21. 
    Напишите электронные формулы атомов элементов с порядковыми номерами 25 и 34. К какому электронному семейству относится каждый из этих элементов?
    

21. 
    Какие орбитали атома заполняются электронами раньше: 4s или 3d; 5sили 4p? Почему? Напишите электронную формулу атома элемента с порядковым номером 21.
    

21. 
    Изотоп никеля-57 образуется при бомбардировке α -частицами ядер атомов железа-54. Составьте уравнение этой ядерной реакции и напишите его в сокращенной форме.
    
22. 
    Какие орбитали атома заполняются электронами раньше: 4dили 5s; 6sили 5p? Почему? Напишите электронную формулу атома элемента с порядковым номером 43.
    

21. 
    Что такое изотопы? Чем можно объяснить, что у большинства элементов периодической системы атомные массы
    

выражаются дробным числом? Могут ли атомы разных элементов иметь одинаковую массу? Как называются подобные атомы?

29. 
    Изотоп кремния-30 образуется при бомбардировке α -частицами ядер атомов алюминия-27. Составьте уравнение этой ядерной реакции и напишите его в сокращенной форме.
    
30. 
    Напишите электронные формулы атомов элементов с порядковыми номерами 14 и 40. Сколько свободных З d -орбиталей у атомов последнего элемента?
    

29. 
    Изотоп углерода-11 образуется при бомбардировке протонами ядер атомов азота-14. Составьте уравнение этой ядерной реакции и напишите его в сокращенной форме.
    
30. 
    Напишите электронные формулы атомов элементов с порядковыми номерами 15 и 28. Чему равен максимальный спин
    

p-электронов у атомов первого и d -электронов у атомов второго элемента?

29. 
    Напишите электронные формулы атомов элементов с порядковыми номерами 21 и 23. Сколько свободных З d -орбиталей в атомах этих элементов?
    
30. 
    Сколько и какие значения может принимать магнитное квантовое число m_l при орбитальном числе l= 0, 1, 2 и 3? Какие элементы в периодической системе называют s- р- d- и f-элементами? Приведите примеры.
    
31. 
    Какие значения могут принимать квантовые числа п, l, т_lи m_s, характеризующие состояние электронов в атоме? Какие значения они принимают для внешних электронов атома магния?
    

29. 
    Какие из электронных формул, отражающих строение невозбужденного атома некоторого элемента неверны: а) 1S²2S²2р⁵3 S¹; б) 1S²2S²2p⁶в) 1S²2S²2p⁶3s²3p⁶3d⁴; г) 1S²2S²2p⁶3s²3p⁶4s²д) 1s²2s²2p^b3s²3d²? Почему? Атомам каких элементов отвечают правильно составленные электронные формулы?
    
30. 
    Напишите электронные формулы атомов элементов с порядковыми номерами 24 и 33, учитывая, что у первого происходит «провал» одного 4s-электрона на Зd-подуровень. Чему равен максимальный спин d-электронов у атомов первого и p-электронов у атомов второго элемента?
    

38. Квантовые числа для электронов внешнего энергетического
уровня атомов некоторых элементов имеют следующие значения:

n = 4; l = 0; m_l = 0; m_s: = ± . Напишите электронные формулы атомов этих элементов и определите сколько свободных 3d-орбиталей содержит каждый из них.

39. 
    В чем заключается принцип Паули? Может ли быть на каком-нибудь подуровне атома р⁷- или d¹²-электронов? Почему? Составьте электронную формулу атома элемента с порядковым номером 22 и укажите его валентные электроны.
    
40. 
    Составьте электронные формулы атомов элементов с порядковыми номерами 32 и 42, учитывая, что у последнего происходит «провал» одного 5s-электрона на 4d-подуровень. К какому электронному семейству относится каждый из этих элементов?
    

Периодическая система элементов Д.И. Менделеева
Пример 1. Какую высшую и низшую степени окисления проявляют мышьяк, селен и бром? Составьте формулы соединений данных элементов, отвечающих этим степеням окисления.

Решение. Высшую степень окисления элемента определяет, как правило, номер группы периодической системы Д.И. Менде­леева, в которой он находится. Низшая степень окисления определяется тем условным зарядом, который приобретает атом при присоединении того числа электронов, которое необходимо для образования устойчивой восьмиэлектронной оболочки (ns², nр⁶).


Данные элементы находятся соответственно в VA-, VIA-, VIIA-группах и имеют структуру внешнего энергетического уровня s²p³ s²p^{4 и} s²p⁵- Ответ на вопрос см. в табл. 3.

Пример 2. У какого из элементов четвертого периода— марганца или брома — сильнее выражены металлические свойства?

Решение. Электронные формулы данных элементов

₂₅Mn 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s²

₃₅Br 1s²2s²2p⁶ 3s²3p⁶ 3d¹⁰ 4s² 4p⁵

Марганец — d-элемент VIIB- группы, а бром — p-элемент VIIA-труппы. На внешнем энергетическом уровне у атома мар­ганца два электрона, а у атома брома — семь. Атомы типичных металлов характеризуются наличием небольшого числа элект­ронов на внешнем энергетическом уровне, а следовательно, тенденцией терять эти электроны. Они обладают только восста­новительными свойствами и не образуют элементарных отрица­тельных ионов. Элементы, атомы которых на внешнем энерге­тическом уровне содержат более трех электронов, обладают определенным сродством к электрону, а следовательно, приобре­тают отрицательную степень окисления и даже образуют элеме­нтарные отрицательные ионы. Таким образом, марганец, как и все металлы, обладает только восстановительными свойствами, тогда как для брома, проявляющего слабые восстановительные свой­ства, более свойственны окислительные функции. Общей законо­мерностью для всех групп, содержащих р- и d- элементы, является преобладание металлических свойств у d-элементов. Следо­вательно, металлические свойства у марганца сильнее выражены, чем у брома.