Методичка СТРОЕНИЕ АТОМА. Строение атома методические указания к практическим занятиям по курсу общей и неорганической химии для студентов химических и нехимических специальностей дневной и вечерней форм обучения Нижний Новгород 2007

• Название: Строение атома методические указания к практическим занятиям по курсу общей и неорганической химии для студентов химических и нехимических специальностей дневной и вечерней форм обучения Нижний Новгород 2007
• Анкор: Методичка СТРОЕНИЕ АТОМА.doc
• Дата: 15.05.2018
• Размер: 321.5 Kb.
• Имя файла: Методичка СТРОЕНИЕ АТОМА.doc
• Тип: Методические указания; #19272
• страница: 3 из 4

б) о восстановительной способности атомов элементов главной и побочной подгрупп?
ЗАДАНИЕ 16

1. Что такое атомная орбиталь? Какими квантовыми числами она характеризуется?

2. Между какими энергетическими подуровнями одного и того же атома разница в энергии больше: а) 1s и 2s или 2s и 3s; б) 2p и 3p или 3p и 4p?

3. Что характеризует электроотрицательность элемента? Объясните изменение электроотрицательности в ряду элементов третьего периода.

4. Напишите электронные формулы элементов №51 и №55 в основном и возбужденном состоянии. Распределите валентные электроны по атомным орбиталям в основном и возбужденном состоянии и определите суммарный спин. Определите место элементов в периодической системе. К какому семейству они
22


относятся ? Какие квантовые числа характеризуют электрон, завершающий электронную формулу элемента №55?

5. На основании электронной конфигурации атома …3d¹⁰4s¹ определите место элемента в периодической системе (период, группа, подгруппа). Напишите электронную конфигурацию его электронных аналогов и назовите их. К металлам или неметаллам они относятся? Кислотными, основными или амфотерными свойствами обладают их оксиды и как они изменяются по группе?

6. Для элемента, находящегося в 6-м периоде IV группе побочной подгруппе, напишите электронную конфигурацию атома в основном и возбужденном состоянии. Какие степени окисления может проявлять этот элемент? Какими свойствами обладают его оксиды? Напишите электронные конфигурации возможных ионов для этого элемента, а также электронный переход от атома к этим ионам.
ЗАДАНИЕ 17

1.Что называется электронной структурой атома и электронной конфигурацией? Что означает порядковый номер элемента?

2. Понятие эффективного заряда. Что называется проникающей способностью электрона и какие электроны обладают ею в большей степени? Как эффект проникновения влияет на заряд ядра?

3. Как изменяется электроотрицательность элементов периодической системе (в группах, периодах)? Сохраняется ли неизменной величина электроотрицательности элемента при переходе его из одного соединения в другое? Какое свойство элемента характеризует электроотрицательность?

4. Напишите электронные формулы элементов №32 и №48 в основном и возбужденном состоянии. Распределите валентные электроны по атомным орбиталям и определите суммарный спин. Определите место элементов в периодической системе. Какие
23


квантовые числа одинаковы для электронов, завершающих их электронную формулу?

5. На основании электронной конфигурации атома …4s² определите место элемента в периодической системе (период, группа, подгруппа). Напишите электронную конфигурацию его электронных аналогов и назовите их. К металлам или неметаллам они относятся? Кислотными, основными или амфотерными свойствами обладают их оксиды и гидроксиды. Какие степени окисления характерны для этих элементов? Что является количественной характеристикой восстановительной способности этих элементов?

6. Для элемента, находящегося в 5-м периоде V группе главной подгруппе, распределите валентные электроны по атомным орбиталям в основном и возбужденном состоянии. Напишите электронную конфигурацию ионов в максимальной и минимальной степени окисления, а также электронный переход от атома к этим ионам. Определите, как меняется радиус частицы при этом. Используя справочные данные, определите, как меняются радиусы атомов элементов главной подгруппы V группы с увеличением порядкового номера.

ЗАДАНИЕ 18

1. Сформулируйте основные положения квантовой механики. Какое уравнение является основным уравнением квантовой механики?

2. Что называется электронным подуровнем? Чему равно максимальное число электронов на s-, p-, d- и f- подуровнях? Чем отличаются электроны разных подуровней данного энергетического уровня?

3. Как изменяются свойства оксидов и гидроксидов s- и p- элементов в периоде? Объясните причину и покажите различие в свойствах гидроксидов первого и предпоследнего элемента
24

третьего периода.

4. Напишите электронные формулы элементов №39 и №83 и определите их место в периодической системе. Распределите их валентные электроны по атомным орбиталям и определите суммарный спин. Какими квантовыми числами отличаются два последних электрона у элемента №39? Какие свойства являются характерными признаками металла? Как эти признаки проявляются у элементов III группы главной подгруппы? Почему степень окисления +5 не характерна для висмута, и какими свойствами обладают соединения, в состав которых входит Bi⁺⁵?

5. На основании электронной конфигурации атома …5d¹6s² определите место элемента в периодической системе (период, группа, подгруппа), и к какому семейству относится этот элемент. Напишите электронную конфигурацию его электронных аналогов и назовите их. Как изменяются радиусы атомов и величины энергии ионизации элементов III группы главной и побочной подгруппы с увеличением порядкового номера элемента? Чем это объясняется? Как изменяются восстановительные свойства элементов по подгруппе?

6. Для элемента, находящегося в 6-м периоде II группе главной подгруппе, распределите валентные электроны по атомным орбиталям в основном и возбужденном состоянии. Напишите электронную конфигурацию иона с устойчивой степенью окисления и электронный переход от атома к этому иону. Как изменится радиус частицы при этом? На основании электронного строения охарактеризуйте химические свойства этого элемента и его гидроксида.
ЗАДАНИЕ 19
1.Что характеризует орбитальное квантовое число ℓ? Какую симметрию имеют атомные орбитали при ℓ=0? Сколько разрешенных положений в пространстве имеют такие атомные орбитали?
25


2. Какие электроны являются валентными у s-, p-, d-элементов и почему?

3. В чем заключается эффект экранирования ядра электронами? Какие электроны (s-, p-, или d-) обладают наибольшей экранирующей способностью?

4. Напишите электронные формулы элементов №4 и №22 и определите их место в периодической системе. Распределите их валентные электроны по атомным орбиталям и определите суммарный спин. Какие квантовые числа характеризуют валентные электроны этих элементов?

5. На основании электронной конфигурации атома …3s²3p¹определите место элемента в периодической системе, к какому семейству относится элемент и какие степени окисления для него возможны? Напишите электронную конфигурацию его электронных аналогов и назовите их. Как изменяются основные свойства элементов по подгруппе? Что общего и отличного в электронном строении атомов этого элемента и элемента №21?

6. Для элемента, находящегося в 6-м периоде IV группе главной подгруппе, напишите электронную конфигурацию атома. Распределите валентные электроны по атомным орбиталям в основном состоянии. Какие степени окисления характерны для этого элемента? Напишите электронную конфигурацию ионов со степенью окисления +2 и +4 и электронный переход от атома к этим ионам. Изменится ли размер частицы при этом?
ЗАДАНИЕ 20

1. Сколько s-, p-, d- и f- орбиталей может быть в различных электронных слоях атома?


2. Существует ли связь между числом валентных электронов и положением элементов в периодической системе?

3. На основании размера атома, энергии ионизации и электроотрицательности объясните ослабление металлических и усиление неметаллических свойств в ряду элементов второго
26

периода с увеличением порядкового номера элемента.

4. Напишите электронные формулы элементов №13, №77 и определите их место в периодической системе. Распределите их валентные электроны по атомным орбиталям и определите суммарный спин. Какими квантовыми числами отличаются два последних электрона у элемента №13?

5. Какие элементы называются лантаноидами? Что характерно для их электронного строения? Сколько их в периоде? Какие элементы называются актиноидами? Что характерно для их электронного строения? Сколько их в периоде? Чем можно объяснить близость их свойств? На основании электронной конфигурации атома …4f¹⁴5d¹6s² определите место элемента в периодической системе, к какому семейству относится этот элемент и какие электроны для него валентные. Чем объясняются восстановительные свойства этого элемента?

6. Для элемента, находящегося в 5-м периоде IV группе главной подгруппе, распределите валентные электроны по атомным орбиталям в основном и возбужденном состоянии. Напишите электронную конфигурацию его ионов со степенью окисления +2 и +4 и электронный переход от атома к этим ионам. Какие свойства, кислотные или основные, проявляет диоксид олова и его гидроксид? Как изменяется восстановительная способность атомов элементов в подгруппах? Чем объяснить, что соединения Ge²⁺и Sn²⁺ являются сильными восстановителями, а соединения Pb⁴⁺ - сильные окислители?
ЗАДАНИЕ 21
1. Пользуясь принципом Паули, найдите максимальное число электронов, находящихся на первом, втором, третьем и четвертом энергетическом уровне атома.


2. Какие из электронов s-, p-, d- и f- могут находиться на внешней оболочке атомов?

3. Как изменяется устойчивость степени окисления для p- и d-
27


элементов по подгруппе?

4. Напишите электронные формулы элементов №12, №41 и определите их место в периодической системе. Распределите их валентные электроны по атомным орбиталям и определите суммарный спин. Какие квантовые числа характеризуют валентные электроны элемента №41?

5. На основании электронной конфигурации атома …5s²5р¹ определите место элемента в периодической системе, к какому семейству относится элемент и какими свойствами обладает. Напишите электронную конфигурацию его электронных аналогов и назовите их. Какие степени окисления характерны для этих элементов? Чем объяснить, что степень окисления +1 для In менее характерна, чем для TI ?

6. Для элемента, находящегося в 4-м периоде II группе побочной подгруппе, напишите электронную конфигурацию атома и распределите валентные электроны по атомным орбиталям в основном и возбужденном состоянии. Напишите электронную конфигурацию его иона в устойчивой степени окисления и электронный переход от атома к этому иону. Как изменяются радиусы атомов и величины энергии ионизации элементов II группы главной и побочной подгрупп с увеличением порядкового номера элемента? Чем объясняется неодинаковый характер изменения этих величин в подгруппах?
ЗАДАНИЕ 22
1. Какова современная формулировка периодического закона? Как периодический закон иллюстрирует закон перехода количества в качество?

2. Какие энергетические уровни не имеют: р-, d-, f- подуровней? Возможно ли отсутствие s-подуровня? Назовите атомы каких элементов не имеют электронов на р- и d- подуровнях?

3. На примере элементов 4-го периода покажите и объясните, почему максимальная степень окисления d-элементов сначала
28

возрастает, а затем уменьшается? Какие d - элементы имеют


постоянную степень окисления?

4. Напишите электронные формулы элементов №34, №48 и определите их место в периодической системе. Распределите их валентные электроны по атомным орбиталям и определите суммарный спин. Какие квантовые числа одинаковы для электронов, завершающих электронные формулы этих элементов?

5. На основании электронной конфигурации атома …4d⁴5s²определите место элемента в периодической системе, к какому семейству он относится и какими свойствами обладает этот элемент и его оксид в высшей степени окисления. Напишите электронную конфигурацию его электронных аналогов и назовите их. Объясните с точки зрения строения атома максимальную температуру плавления этих элементов.

6. Для элемента, находящегося в 4-м периоде VII группе побочной подгруппе, напишите электронную конфигурацию атома и распределите валентные электроны по атомным орбиталям в основном и возбужденном состоянии. Какие степени окисления может иметь этот элемент? Для каждой степени окисления напишите формулу соответствующего оксида и гидроксида. Покажите, как изменяются свойства и характер этих соединений с увеличением степени окисления? Напишите электронную конфигурацию иона этого элемента со степенью окисления +2 и электронный переход от атома к этому иону. Как изменяется радиус частицы при этом?
ЗАДАНИЕ 23

1. Возможно ли наличие одинакового количества электронов на внешнем квантовом слое для элементов одного периода? Почему?

2. Чем объясняется наличие максимума и минимума на кривой зависимости первых потенциалов ионизации от порядкового
29


номера элемента? Почему величины ионизационных потенциалов являются наиболее низкими у элементов I группы?

3. Каков характер изменения атомного радиуса в ряду K-Mn-Zn ? Чем объяснить изменение значения первой энергии ионизации в этом ряду?

4. Напишите электронные формулы элементов №15, №24 и определите их место в периодической системе. Распределите их валентные электроны по атомным орбиталям и определите суммарный спин. Какие квантовые числа будут одинаковы для электронов, завершающих электронные формулы этих элементов? Напишите формулы гидроксидов элемента №24 со степенями окисления +2, +3, +6. Какие свойства для них характерны? Ответ подтвердите соответствующими реакциями.

5. На основании электронной конфигурации атома …2s²2р¹ определите место элемента в периодической системе, к какому семейству он относится, какими свойствами обладает этот элемент, его оксид и гидроксид и возможна ли для этого элемента отрицательная степень окисления? Напишите электронную конфигурацию его электронных аналогов и назовите их. Что называют «диагональным сходством» элементов? Приведите пример и дайте объяснения. С каким из элементов бор имеет химическое сходство?

6. Для элемента, находящегося в 3-м периоде VII группе главной подгруппе, напишите электронную конфигурацию атома и распределите валентные электроны по атомным орбиталям в основном и возбужденном состоянии. Какие степени окисления может иметь этот элемент? Напишите электронную конфигурацию его иона с низшей степенью окисления и электронный переход от атома к этому иону. Как изменится радиус частицы при этом? В каких степенях окисления d-элементы проявляют определенное сходство с p-элементами той же группы? Покажите это на примере элементов VII группы.


30

ЗАДАНИЕ 24
1. В чем заключаются правила Клечковского? В атомах каких элементов начинают формироваться d- и f- подуровни? Как идет заполнение этих подуровней?

2. Почему в основном состоянии хром и молибден обладают электронными конфигурациями nd⁵(n+1)s¹ а не nd⁴(n+1)s²? Что такое проскок электрона?

3. Как изменяются свойства элементов главной подгруппы по периодам и в пределах одной группы? Что является причиной этих изменений? Назовите два резко отличающихся по свойствам элемента а) одного и того же периода; б) одной и той же группы.

4. Напишите электронные формулы элементов №38, №57 и определите их место в периодической системе. Распределите их валентные электроны по атомным орбиталям и определите суммарный спин. Какие квантовые числа будут одинаковы для электронов, завершающих электронные формулы этих элементов?

5. На основании электронной конфигурации атома …6s²6р² определите место элемента в периодической системе. Напишите электронную конфигурацию его электронных аналогов и назовите их. Какими свойствами обладают эти элементы, их оксиды и гидроксиды? Какие степени окисления для них характерны и возможна ли отрицательная степень окисления? Как изменяются кислотно-основные и окислительно-восстановительные свойства у этих элементов?

6. Для элемента, находящегося в 4 периоде IV группе побочной подгруппе, напишите электронную конфигурацию атома и

распределите валентные электроны по атомным орбиталям в основном и возбужденном состоянии. Какие степени окисления может проявлять этот элемент? Напишите электронную конфигурацию его ионов с этими степенями окисления и электронный переход от атома к этим ионам. Как изменится радиус частиц при этом? Что общего и отличного в электронном
31


строении элементов главной и побочной подгрупп IV группы?
ЗАДАНИЕ 25
1. Какое состояние атома называется нормальным или основным? Какое состояние атома называется возбужденным? Какими способами можно перевести атом в возбужденное состояние?

2. На примере элементов 2-го периода III группы объясните изменения радиусов атомов, ионизационных потенциалов, сродства к электрону и электроотрицательности элементов внутри периода и группы.

3. Какие из р-элементов в виде простых веществ являются: а) газообразными неметаллами; б) металлами? Какие из них образуют амфотерные оксиды или гидроксиды?

4. Напишите электронные формулы элементов №42 и №35. Распределите валентные электроны по атомным орбиталям и определите суммарный спин. Назовите элементы, обоснуйте их место в периодической системе (период, группа, подгруппа, семейство). Определите их возможные положительные и отрицательные степени окисления, принадлежность к классам металлов, неметаллов. Какие квантовые числа совпадают для электронов, завершающих электронную формулу этих элементов?

5. На основании электронной конфигурации атома …3s²3р³ определите место элемента в периодической системе. Напишите электронную конфигурацию его электронных аналогов и назовите их. К металлам или неметаллам они относятся, какие степени окисления возможны для этих элементов? Как изменяются кислотно-основные свойства гидроксидов этих элементов, а также окислительно-восстановительные свойства элементов в подгруппе, и что является характеристикой окислительно-восстановительной способности этих атомов в газовой фазе?

6. Для элемента, находящегося в 4-м периоде IV группе главной
32

подгруппе, напишите электронную конфигурацию атома и распределите валентные электроны по атомным орбиталям в основном и возбужденном состоянии. Какие степени окисления может проявлять этот элемент? Напишите электронную конфигурацию его иона со степенью окисления +2 и электронный переход от атома к иону. Как изменяется при этом радиус частиц?