 |
задачи II-го уровня. Контрольные индивидуальные домашние задания для студентов очной и заочной форм обучения. Предпо. Следняя
|
|
|
|
Задачи II-го уровня
1. При электролизе водного раствора нитрата кальция – Са(NO3)2 на аноде (графитовые электроды) выделилось 820 см3 газа (н. у. ). Написать уравнения электродных процессов. Какое вещество и в каком количестве выделилось на катоде?
2. При электролизе водного раствора сульфата меди (II) – СuSO4 на аноде (графитовые электроды) выделилось 5600 cм3 газа (н. у. ). Написать уравнения электродных процессов. Какое вещество и в каком количестве выделилось на катоде?
3. Какие вещества и в каком количестве выделяются на электродах (графитовые), если проводить электролиз водного раствора сульфата калия – К2SO4 в течение 1 часа 20 минут при силе тока 2 А (н. у. ). Написать уравнения электродных процессов.
4. Определить эквивалент и название двухвалентного металла, если при прохождении через раствор его соли тока силой 5 А в течение 30 минут выделилось 2, 96 г металла. Написать уравнения электродных процессов, происходящих на электродах (графитовые) при электролизе водного раствора сульфата данного металла.
5. Определить эквивалент и название 2-х валентного металла, если для выделения 1 грамма этого металла из водного раствора его соли потребовалось 2966, 36 Кл электричества. Написать уравнения электродных процессов, происходящих на электродах (графитовые) при электролизе водного раствора хлорида данного металла.
ЧАСТЬ 2
КОНТРОЛЬНЫЕ ИНДИВИДУАЛЬНЫЕ ДОМАШНИЕ ЗАДАНИЯ ДЛЯ СТУДЕНТОВ ОЧНОЙ И ЗАОЧНОЙ ФОРМ ОБУЧЕНИЯ
Вариант индивидуального домашнего задания (ИДЗ) для студентов очной формы обучения и контрольной работы для студентов заочной формы обучения определяется двумя цифрами (предпоследней и последней) номера зачетной книжки (шифра), а номера задач выбираются по табли-це 1.
|
|
|
Таблица 1
Варианты ИДЗ и контрольных работ
|
Предпо следняя цифра шифра |
Последняя цифра шифра (номера зачетной книжки) | |||||||||
|
Н о м е р а з а д а ч | ||||||||||
I. Строение атома и систематика химических элементов.
Периодический закон и периодическая система
химических элементов Д. И. Менделеева
Типовые задачи и их решение
1. Главное квантовое число n = 3. Какие значения принимают орбитальное и магнитное квантовые числа? Какова емкость данного уровня?
Решение. Орбитальное квантовое число l принимает значения: 0, 1, 2, …, (n – 1), а магнитное ml: –l, …, 0, …, +l. Следовательно, при n = 3 орбитальное квантовое число будет иметь значения: 0, 1, 2, что отвечает трем под-уровням: s, p, d соответственно.
Магнитное квантовое число будет принимать значения при l = 0
(s-подуровень): ml = 0; при l = 1 (р-подуровень): ml = – 1, 0, +1; при l = 2
(d-подуровень), ml = – 2, – 1, 0, +1, +2.
Емкость третьего (М) энергетического уровня составляет: 2n2 или 2∙ 32 = = 18 электронов ( 3s2 3p6 3d10).
2. Написать электронную формулу и краткую электронную схему элемента с порядковым номером Z = 22. К какому электронному семейству, периоду, группе, подгруппе он принадлежит? Указать конкурирующие подуровни.
Решение. Элементом с порядковым номером 22 является титан (Ti). Электронная формула имеет вид:
|
|
|
22Ti 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d2.
Два первых квантовых уровня (K, L) полностью заполнены, поэтому электронную схему можно записать в кратком виде:
22Ti KL s p d
| ¯ | ¯ | ¯ | ¯ | | | |||||
| ¯ |
| |||||||||
Титан относится к d-семейству, т. к. у него заполняется d-подуровень. 4s 3d являются конкурирующими подуровнями. Он находится в четвертом периоде, т. к. заполняется четвертый энергетический уровень (максимальное n равно 4), в четвертой группе: сумма электронов на конкурирующих подуровнях равна 4 ( 4s2 3d2), в побочной подгруппе – заполняются внешний и предвнешний энергетические уровни.
3. Сколько валентных электронов содержит атом с порядковым номером Z = 15 в нормальном и возбужденном состояниях?
Решение. Элемент с порядковым номером Z = 15 – фосфор имеет электронную схему внешнего уровня:
15Р KL s p d
| ¯ | | | |
в нормальном состоянии.
Количество валентных (неспаренных) электронов равно 3.
В возбужденном состоянии:
15Р* KL s p d
| | | | | |
количество валентных электронов равно 5.
4. Представить электронную формулу элемента с порядковым номером Z = 29. Какая аномалия наблюдается в электронной структуре атома этого элемента, чем она объясняется? К какому электронному семейству принадлежит данный элемент?
Решение. Элементом с порядковым номером Z = 29 является медь (Cu). Электронная формула имеет вид:
29Cu 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1 3d10.
У меди наблюдается «провал» электрона с 4s -на 3d -подуровень, что обусловлено более выгодным энергетическим состоянием всего атома: система … 4s1 3d10 имеет меньший запас энергии, чем система … 4s2 3d9. Элемент относится к d -семейству, т. к. идет заполнение 3d -подуровня.
5. Объяснить, почему фтор всегда имеет валентность равную 1, а хлор проявляет переменную валентность от 1 до 7?
Решение. Чтобы ответить на этот вопрос, необходимо обратиться к электронным схемам в нормальном и возбужденном состояниях атомов этих элементов.
|
|
|
9F К 2 s р
| ¯ | ¯ | ¯ | |
У атома фтора возбужденного состояния не может быть, т. к. все квантовые орбитали (ячейки) на 2р-подуровне заняты электронами и возможности их распаривания нет, поскольку на втором энергетическом уровне имеются только энергетические s- и р-подуровни.
17Сl KL 3 s p d
| ¯ | ¯ | ¯ | |
В нормальном состоянии хлор имеет один неспаренный электрон, т. е. его валентность равна 1.
У хлора могут быть возбужденные состояния, поскольку валентные электроны находятся на третьем энергетическом уровне, который имеет энергетические s-, p-, d-подуровни. d-подуровень имеет свободные квантовые орбитали (ячейки), которые при возбуждении атома могут занять электроны с 3s- и 3р- подуровней:
17Сl* KL 3 s p d
|
| ¯ | ¯ | | | | |||||
| ¯ | | | | | | |||||
| | | | | | | |
Хлор имеет три возбужденных состояния и валентность его соответственно равна 3, 5, 7.
6. Охарактеризовать свойства кремния по его положению в таблице Д. И. Менделеева.
Решение. Кремний имеет порядковый номер Z = 14. В атоме кремния 14 протонов в ядре и столько же электронов в оболочке. Количество нейтронов (Nn ) считается по разнице между атомной массой (A = 28) и порядковым номером (Z = 14): Nn = A – Z = 28 – 14 = 14.
Электронная формула: 14Si 1s2 2s2 2p6 3s2 3p2.
|
|
|
