Задачи

Задача 1

Вычислите в молях: а) 6,02 молекул С₂Н₂; б) 1,80 атомов азота; в) 3,01 молекул NH₃.

Решение:

а) 6,02 молекул С₂Н₂.

Определим количество вещества (моль)

Ѵ= = =0.1 (моль)

б) 1,80 атомов азота:

Ѵ= = 0.3 (моль)

в) 3,01 молекул NH₃:

Ѵ= = (моль)

Задача 2

При взаимодействии 3,24 г трехвалентного металла с кислотой выделится 4,03 л водорода (н. у.). Вычислите молярную массу эквивалента, молярную и относительную атомную массы металла.

Решение:

Определим молярную массу эквивалента металла по закону эквивалентов:

где:  - масса вещества 1, г;

молярная масса эквивалента вещества 1, г/моль;

 - объем вещества 2, л;

эквивалентный объем вещества 2, л/моль, в нашем случае = 11,2 г/моль.

Определим молярную массу металла:

где: М - молярная масса вещества, г/моль;

Z - эквивалентное число, в нашем случае это валентность металла.

M = * 3 = 9 * 3 = 27 (г/моль)

Молярная масса металла равна относительной атомной массе металла, т.е. Аr (Ме) = 27.

Ответ: Мэ (Ме) = 9 г/моль; М (Ме) = 27 г/моль; Аr (Ме) = 27.

Задача 3

Какие орбители атома заполняются электронами раньше 4d или 5s; 6s или 5р. Почему? Напишите электронную формулу атома элемента с порядковым № 43.

Решение:

Заполнение электронами орбиталей в атоме происходит по правилу Клечковского: орбитали в атоме заполняются в порядке возрастания суммы (n+l), а при одинаковом значении этой суммы в порядке возрастния n (n - главное квантовое число, l - орбитальное квантовое число).

Для орбитали 4d: n = 4, l = 2; n + l = 6 Для орбитали 5s: n = 5, l = 0; n + l = 5 Значит 5s заполнится раньше, чем 4d.

Для орбитали 6s: n = 6, l = 0; n + l = 6 Для орбитали 5p: n = 5, l = 1; n + l = 6 Значит 5p заполнится раньше, чем 6s.

Элемент № 43 - технеций. Электронная формула: 43Tc 1s22s22p63s23p63d104s24p64d55s2.

орбиталь = 0, p-орбиталь= 1, d-орбиталь= 2, f-орбиталь= 3

Задача 4

Напишите электронные формулы атомов элементов с порядковыми номерами 24 и 33, учитывая, что у первого происходит "провал" одного 4s-электрона на 3-d-подуровень. Чему равен максимальный спин d-электронов у атомов первого и p-электронов у атомов второго элементов?

Решение:

Состояние атома с полностью или наполовину заполненным подуровнем (т.е. когда на каждой орбитали имеется по одному неспаренному электрону) является более устойчивым.

Этим объясняется "провал" электрона. Так, устойчивому состоянию атома хрома соответствует следующее распределение электронов:

Cr: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s 3d5, а не 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d4,т.е. происходит "провал" электрона с 4s-подуровня на 3d-подуровень.

Элемент с порядковым номером 33 - это мышьяк (As), его электронная формула выглядит так:

s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p3.

ДОРЕШЕНИЕ

Спиновое квантовое число характеризует вращение электрона вокруг своей оси, которое может происходить в двух противоположных направлениях, следовательно, это квантовое число принимает только два значения. Они равны +1/2 и - 1/2.

У хрома на d-орбиталях в устойчивом состоянии 5 неспаренных электронов, т.е. спины: +1/2, +1/2, +1/2, +1/2, +1/2. Сумма = 5/2.

На p-орбиталях мышьяка 3 электронов, число квантовых ячеек = 3, т.е. максимальный спин 1/2 + 1/2 + 1/2 = 3/2.

Спин (от англ. spin - вертеть [-ся], вращение) - собственный момент импульса элементарных частиц, имеющий квантовую природу и не связанный с перемещением частицы как целого. Спином называют также собственный момент импульса атомного ядра или атома; в этом случае спин определяется как векторная сумма (вычисленная по правилам сложения моментов в квантовой механике) спинов элементарных частиц, образующих систему, и орбитальных моментов этих частиц, обусловленных их движением внутри системы.

Спин измеряется в единицах ħ (приведённой постоянной Планка, или постоянной Дирака) и равен где J - характерное для каждого сорта частиц целое (в том числе нулевое) или полуцелое положительное число - так называемое спиновое квантовое число, которое обычно называют просто спином (одно из квантовых чисел).

В связи с этим говорят о целом или полуцелом спине частицы.

Задача 5

Какой из элементов четвертого периода - ванадий или мышьяк обладает более выраженными металлическими свойствами? Какой из элементов образует газообразные соединения с водородом? Ответ мотивируйте, исходя из строения атомов данных элементов.

Решение:(ванадий) и As (мышьяк) находятся в одной группе (V) периодической системы, в одном периоде (IV), но в разных подгруппах.

Число протонов ванадия составляет 23 - элемент, который находится в побочной подгруппе пятой группы. Запишем на основании этого электронную формулу:

+23V 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d 3 4s2

V - неметалл, d - элемент.

Электронная формула мышьяка:

+33As 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p3

- неметалл, p - элемент.

• Определение молярной массы эквивалента металла методом вытеснения водорода