Задание на контрольную работу №1

ТЕМА 1 (задачи №№ 1...20)

Для атомов элементов, порядковые номера которых соответствуют номеру Ващей задачи,

Номера задач	Порядковые номера Z	Номера задач	Порядковые номера Z
Тема 1	Тема 2	Тема 1	Тема 2
		а) 21; б) 16			а) 24; б) 4
		а) 24; б) 31			а) 25; б) 20
		а) 30; б) 6			а) 41; б) 38
		а) 39; б) 15			а) 42; б) 50
		а) 40; б) 35			а) 73; б) 17
		а) 48; б) 14			а) 74; б) 82
		а) 57; б) 33			а) 43; б) 81
		а) 72; б) 53			а) 75; б) 83
		а) 89; б) 34			а) 80; б) 32
		а) 23; б) 84			а) 72; б) 49

найдите число протонов и число нейтронов (для изотопа, массовое число которого A ближе всего к атомной массе элемента). Запишите электронные формулы атомов в основных состояниях. Определите электронные семейства, к которым принадлежат данные элементы. Приведите электронно-графические формулы атомов в основных и в возбужденных состояниях и определите валентное состояние в каждом из них.

Решение.

массовое число A = округленной до целого числа атомной массе элемента (см. Периодическую систему элементов, с.1).

ЧИСЛО ПРОТОНОВ = Z;ЧИСЛО нейтРОНОВ= A – Z.

ЭЛЕКТРОННАЯ ФОРМУЛА В ОСНОВНОМ СОСТОЯНИИ – см. КРАТКИЕ ЭЛЕКТРОННЫЕ ФОРМУЛЫ АТОМОВ В ОСНОВНОМ СОСТОЯНИИ (с.9-12).

электронное семейство – см. там же.

ЭЛЕКТРОННО-ГРАФИЧЕСКАЯ ФОРМУЛА В ОСНОВНОМ СОСТОЯНИИ – см. там же.

ЭЛЕКТРОННО-ГРАФИЧЕСКАЯ ФОРМУЛА В Возбужденном состоянии – см. электронно-графические формулы атомов s -, p - и d -элементов в возбужденных состояниях (с.12-13)

Валентное состояние – определяется числом неспаренных электронов в атоме, т.е. обшим числом в электронно-графической формуле.

Краткие электронные и электронно-графические формулы атомов в основном состоянии (подчеркнуты обозначения валентных электронов)

Символ элемента	Электрон-ное семейство	Краткая электронная формула атома в основном состоянии	ЭГФ атома в основном состоянии
Ac	f	[Rn] 6 d ^17 s ^2
Ag	d	[Kr] 4 d ^105 s ^1
Al	р	[Ne] 3 s ^23 р ^1
Am	f	[Rn] 5 f ^77 s ^2
Ar	р	[Ne] 3 s ^23 р ^6
As	р	[Ar]3 d ^10 4 s ^24 р ^3
At	р	[Xe]4 f ^145 d ^10 6 s ^26 р ^5
Au	р	[Xe]4 f ^14 5 d ^106 s ^1
B	p	[He] 2 s ^22 р ^1
Ba	s	[Xe] 6 s ^2
Be	s	[He] 2s^2
Bh	d	[Rn]5 f ^14 6 d ^57 s ^2
Bi	p	[Xe]4 f ^145 d ^10 6 s ^26 р ^3
Bk	f	[Rn] 5 f ^86 d ^17 s ^2
Br	p	[Ar]3 d ^10 4 s ^24 р ^5
C	p	[He] 2 s ^22 р ^2
Ca	s	[Ar] 4 s ^2
Cd	d	[Kr]4 d ^10 5 s ^2
Ce	f	[Xe] 4 f ^15 d ^16 s ^2
Cf	f	[Rn] 5 f ^107 s ^2
Cl	p	[Ne] 3 s ^23 р ^5
Cm	f	[Rn] 5 f ^76 d ^17 s ^2
Co	d	[Ar] 3 d ^74 s ^2
Cr	d	[Ar] 3 d ^54 s ^1
Cs	s	[Xe] 6 s ^1
Cu	d	[Ar] 3 d ^104 s ^1
Db	d	[Rn]5 f ^14 6 d ^37 s ^2
Ds	d	[Rn]5 f ^14 6 d ^87 s ^2
Dy	f	[Xe] 4 f ^106 s ^2
Er	f	[Xe] 4 f ^126 s ^2
Es	f	[Rn] 5 f ^117 s ^2
Eu	f	[Xe] 4 f ^76 s ^2
F	p	[He] 2 s ^22 р ^5
Fe	d	[Ar] 3 d ^64 s ^2
Fm	f	[Rn] 5 f ^127 s ^2
Fr	s	[Rn] 7 s ^1
Ga	p	[Ar]3 d ^10 4 s ^24 р ^1
Gd	f	[Xe] 4 f ^75 d ^16 s ^2
Ge	p	[Ar]3 d ^10 4 s ^24 р ^2
H	s	1 s ^1
He	s	1 s ^2
Hf	d	[Xe]4 f ^14 5 d ^26 s ^2
Hg	d	[Xe]4 f ^145 d ^10 6 s ^2
Ho	f	[Xe] 4 f ^116 s ^2
Hs	d	[Rn]5 f ^14 6 d ^67 s ^2
I	p	[Kr]4 d ^10 5 s ^25 р ^5
In	p	[Kr]4 d ^10 5 s ^25 р ^1
Ir	d	[Xe]4 f ^14 5 d ^76 s ^2
K	s	[Ar] 4 s ^1
Kr	p	[Ar]3 d ^10 4 s ^24 р ^6
La	f	[Xe] 5 d ^16 s ^2
Li	s	[He] 2s^1
Lr	d	[Rn]5 f ^14 6 d ^17 s ^2
Lu	d	[Xe]4 f ^14 5 d ^16 s ^2
Md	f	[Rn] 5 f ^137 s ^2
Mg	s	[Ne] 3 s ^2
Mn	d	[Ar] 3 d ^54 s ^2
Mo	d	[Kr] 4 d ^55 s ^1
Mt	d	[Rn]5 f ^14 6 d ^77 s ^2
N	p	[He] 2 s ^22 р ^3
Na	s	[Ne] 3 s ^1
Nb	d	[Kr] 4 d ^45 s ^1
Nd	f	[Xe] 4 f ^46 s ^2
Ne	p	[He] 2 s ^22 р ^6
Ni	d	[Ar] 3 d ^84 s ^2
No	f	[Rn] 5 f ^147 s ^2
Nр	f	[Rn] 5 f ^46 d ^17 s ^2
O	p	[He] 2 s ^22 р ^4
Os	d	[Xe]4 f ^14 5 d ^66 s ^2
Р	p	[Ne] 3 s ^23 р ^3
Рa	f	[Rn] 5 f ^26 d ^17 s ^2
Рb	p	[Xe]4 f ^145 d ^10 6 s ^26 р ^2
Рd	d	[Kr] 4 d ^105 s ^0
Рm	f	[Xe] 4 f ^56 s ^2
Рo	p	[Xe]4 f ^145 d ^10 6 s ^26 р ^4
Рr	f	[Xe] 4 f ^36 s ^2
Рt	d	[Xe]4 f ^14 5 d ^96 s ^1
Рu	f	[Rn] 5 f ^67 s ^2
Ra	s	[Rn] 7 s ^2
Rb	s	[Kr] 5 s ^1
Re	d	[Xe]4 f ^14 5 d ^56 s ^2
Rf	d	[Rn]5 f ^14 6 d ^27 s ^2
Rg	d	[Rn]5 f ^14 6 d ^107 s ^1
Rh	d	[Kr] 4 d ^85 s ^1
Rn	p	[Xe]4 f ^145 d ^10 6 s ^26 р ^6
Ru	d	[Kr] 4 d ^75 s ^1
S	p	[Ne] 3 s ^23 р ^4
Sb	p	[Kr]4 d ^10 5 s ^25 р ^3
Sc	d	[Ar] 3 d ^14 s ^2
Se	p	[Ar]3 d ^10 4 s ^24 р ^4
Sg	d	[Rn]5 f ^14 6 d ^47 s ^2
Si	p	[Ne] 3 s ^23 р ^2
Sm	f	[Xe] 4 f ^66 s ^2
Sn	p	[Kr]4 d ^10 5 s ^25 р ^2
Sr	s	[Kr] 5 s ^2
Ta	d	[Xe]4 f ^14 5 d ^36 s ^2
Tb	f	[Xe] 4 f ^96 s ^2
Tc	d	[Kr] 4 d ^55 s ^2
Te	p	[Kr]4 d ^10 5 s ^25 р ^4
Th	f	[Rn] 6 d ^27 s ^2
Ti	d	[Ar] 3 d ^24 s ^2
Tl	p	[Xe]4 f ^145 d ^10 6 s ^26 р ^1
Tm	f	[Xe] 4 f ^136 s ^2
U	f	[Rn] 5 f ^36 d ^17 s ^2
V	d	[Ar] 3 d ^34 s ^2
W	d	[Xe]4 f ^14 5 d ^46 s ^2
Xe	p	[Kr]4 d ^10 5 s ^25 р ^6
Y	d	[Kr] 4 d ^15 s ^2
Yb	f	[Xe] 4 f ^146 s ^2
Zn	d	[Ar]3 d ^10 4 s ^2
Zr	d	[Kr] 4 d ^25 s ^2

электронно-графические формулы атомов s -, p - и d -элементов в возбужденных состояниях

ЭГФ атомов в основном состоянии	ЭГФ атомов в возбужденных состояниях
		(Э ≠ He)
		(Э ≠ N)
	и (Э ≠ O)
	, и (Э ≠ F)
	, , и (Э ≠ Ne)
,	и
,	, и
,	, и
	, , и
	, и

Тема 2. (задачи №№ 21...40)

На основании положения химических элементов, порядковые номера которых в периодической системе элементов Д.И. Менделеева (см. с.1) соответствуют номеру Вашей задачи (см. ТЕМА 1.), охаpактеpизуйте свойства этих элементов, ответив на следующие вопросы:

1. Являются ли эти элементы металлами или неметаллами?

2. Простые вещества этих элементов обычно выступают в pоли окислителей, проявляют окислительно-восстановительную двойственность, или являются только восстановителями?

3. Чему равны высшие и низшие степени окисления атомов этих элементов?

4. Каковы формулы высших оксидов и гидроксидов этих элементов?

5. Какими кислотно-оснóвными свойствами обладают эти оксиды и гидроксиды? Напишите уравнения химических реакций, подтверждающих наличие указанных свойств.

6. Образуют ли данные элементы газообразные водородные соединения? Если да, то приведите их формулы.

Решение.

1. Перечень неметаллов: Ar, As, At, B, Br, C, Cl, F, H, He, I, Kr, N, Ne, O, P, Rn, S, Se, Si, Te. Xe. Все остальные элементы являются металлами.

2. ОКИСЛИТЕЛЬНО-ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫЕ СВОЙСТВА ПРОСТЫХ ВЕЩЕСТВ:

а) элементы, простые вещества которых обычно выступают в pоли окислителей – Br, Cl, F, O;

б) элементы, простые вещества которых проявляют окислительно-восстановительную двойственность – B, элементы IVА–VIIА-групп периодической системы элементов Д.И. Менделеева (см. с.1), не указанные в п.а);

в) Элементы, простые вещества которых являются только восстановителями – все остальные.

3. Высшая степень окисления, как правило, равна номеру группы элемента в периодической системе элементов Д.И. Менделеева (см. с.1) со знаком «+» (у H она равна +1).

Низшая степень окисления у элементов:

а) IVA–VIIA-групп периодической системы элементов Д.И. Менделеева (см. с.1) равна разности между номером группы элемента и числом 8 (у H она равна –1);

б) остальных групп равна 0.

4. ФОРМУЛЫ ВЫСШИХ ОКСИДОВ И ГИДРОКСИДОВ

(Э – химический знак элемента)

номер группы	I	II	III	IV	V	VI	VII
формулы высших оксидов	Э2O	ЭО	Э2O3	ЭO2	Э2O5	ЭO3	Э2O7
формулы высших гидроксидов	ЭOH	Э(OH)2	Э(OH)3	H2ЭO3 (Э = C, Si)	Э(OH)4 (Э ≠ C, Si)	HЭO3	H2ЭO4	HЭO4

5. Кислотно-оснóвные свойства. Элементы, высшие оксиды и гидроксиды которых обладают:

а) оснóвными свойствами – IA-группа, IIA-группа (кроме Be), Ac, Hg, La, Y;

б) кислотными свойствами – B, C, Si, V–VIII группы;

в) амфотерными свойствами – все остальные.

6. УРАВНЕНИЯ РЕАКЦИЙ, ПОДТВЕРЖДАЮЩИХ Кислотно-оснóвные свойства ( Э – химический знак элемента)

I. Оснóвные

Э₂O _z + 2 z HCl = 2 ЭCl _z + z H₂O, или ЗO _z + 2 z HCl = ЭCl_{2 z} + z H₂O;

Э(OH) _x + x HCl = ЭCl _x + x H₂O;

II. Кислотные

Э₂O _z + 2 NaOH = 2 NaЭO_{( z+ 1)/2} + H₂O, или ЭO _z + 2NaOH = Na₂ЭO _{z+ 1} +H₂O;

HЭO _y + NaOH = NaЭO _y + H₂O, или H₂ЭO _y + 2 NaOH = Na₂ЭO _y + 2 H₂O;

III. Амфотерные

Э₂O _z + 2 z HCl = 2 ЭCl _z + z H₂O, или ЭO _z + 2 z HCl = ЭCl_{2 z} + z H₂O;

Э₂O _z + 2 NaOH = 2 NaЭO_{( z+ 1)/2} + z H₂O, или ЭO _z + 2 NaOH = Na₂ЭO _{z+ 1} + z H₂O;

Э(OH) _x + x HCl = ЭCl _x + x H₂O;

ЭOH+ NaOH = Na[Э(OH)₂], или Э(OH)₂+ 2 NaOH = Na₂[Э(OH)₄], или

Э(OH)₃+ NaOH = Na[Э(OH)₄], или Э(OH)₄+ 2 NaOH = Na₂[Э(OH)₆].

7. Газообразные водородные соединения элементов

Номер группы	IVA	VA	VIA	VIIA
Формулы водородных соединений	ЭН4	ЭH3	Н2Э	НЭ

Остальные элементы не образуют газообразных водородных соединений.

ТЕМА 3 (задачи №№ 41...60)

Определите тип химической связи (ковалентная неполярная, ковалентная полярная или ионная) в веществах, соответствующих номеру Вашей задачи,

Номер задачи	Формулы веществ	Номер задачи	Формулы веществ
	CsF; O2		KBr; Cl3N
	CaBr2; CF4		LiCl; N2
	SrBr2; BCl3		SrF2; Br2
	CaO; GeH4		BаF2; BeH2
	Li2O; AsCl3		BaBr2; GeCl4
	KF; BeBr2		CsBr; PBr3
	LiBr; H2Te		Li3N; SCl2
	CaF2; MgI2		CsI; CI4
	NaBr;AsH3		RbBr; S2
	CsCl; NF3		KCl; PCl3

(необходимые для расчетов электроотрицательности ЭО приведены ниже). В случае ковалентной полярной или ионной связи укажите направление смещения электронов. В случае ковалентной (полярной или неполярной) связи постройте схемы перекрывания атомных орбиталей и определите геометрическую форму молекулы.

Электроотрицательности по полингу

Элемент	As	B	Ba	Be	Br	C	Ca	Cl	Cs	F	Ge	H	I
ЭО	2,18	2,04	0,89	1,57	2,96	2,55	1,00	3,16	0,79	3,98	2,01	2,2	2,66
Элемент	K	Li	Mg	N	Na	O	P	Rb	S	Se	Si	Sr	Te
ЭО	0,82	0,98	1,31	3,04	0,93	3,44	2,19	0,82	2,58	2,55	1,90	0,95	2,10

Решение.

1. Тип связи:

а) если ΔЭО ≥ 1,8, то связь является ионной,

б) если 0 < ΔЭО < 1,8, то связь является ковалентной полярной,

в) если ΔЭО = 0, то связь является ковалентной неполярной.

2. направление смещения электронов: от атомов с мéньшей ЭО к атомам с бóльшей ЭО.

3. схемы перекрывания атомных орбиталей – см. СТРОЕНИЕ ПРОСТЕЙШИХ МОЛЕКУЛ (с.16-17).

4. Геометрическая форма молекулы – см. там же.

СТРОЕНИЕ ПРОСТЕЙШИХ МОЛЕКУЛ

Моле-кула	Элемент A	Элемент B	Схема перекрывания атомных орбиталей	Геометрическая форма
A2	H, IA-группа	-		линейная
A2	VIIA-группа	-		линейная
A2	VIA-группа	-		линейная
A2	VA-группа	-		линейная
AB	H	VIIA-группа		линейная
A2B	H	VIA-группа		угловая
AB2	VIA-группа	VIIA-группа		угловая
AB2	IIA-группа	H		линейная
AB2	IIA-группа	VIIA-группа		линейная
AB3	VA-группа	H		треугольно-пирамидальная
AB3	VA-группа	VIIA-группа		треугольно-пирамидальная
A3B	VIIA-группа	VA-группа
AB3	IIIA-группа	H		плоско-треугольная
AB3	IIIA-группа	VIIA-группа		плоско-треугольная
AB4	IVA-группа	H		тетраэдрическая
AB4	IVA-группа	VIIA-группа		тетраэдрическая

ТЕМА 4 (задачи №№ 61...80)

Вычислите величины , и для реакции, уравнение которой соответствует номеру Вашей задачи (необходимые для расчетов данные см. ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА НЕКОТОРЫХ ВЕЩЕСТВ на с.19)).

Номера задач	Уравнения реакций
Тема 1	Тема 1
		CH3CHO(г) ⇄ CH4(г) + CO(г)
		2NO(г) + 2H2(г) ⇄ N2(г) + 2H2O(г)
		2NO(г) + O2(г) ⇄ 2NO2(г)
		C2Cl4(г) + Cl2(г) ⇄ C2Cl6(г)
		4H2(г) + 2NO2(г) ⇄ 4H2O(г) + N2(г)
		2NO(г) + Cl2(г) ⇄ 2NOCl(г)
		2NO(г) + H2(г) ⇄ N2O(г) + H2O(г)
		CO(г) + Cl2(г) ⇄ CCl2O(г)
		H2(г) + Br2(г) ⇄ 2HBr(г)
		H2O2(г) + H2(г) ⇄ 2H2O(г)
		SO2(г) + 2H2(г) ⇄ S(г) + 2H2O(г)
		H2(г) + I2(г) ⇄ 2HI(г)
		CH4(г) + 2S2(г) ⇄ CS2(г) + 2H2S(г)
		2NO(г) + Br2(г) ⇄ 2NOBr(г)
		2N2O5(г) ⇄ 4NO2(г) + O2(г)
		HCHO(г) ⇄ H2(г) + CO(г)
		CO(г) + NO2(г) ⇄ CO2(г) + NO(г)
		2O3(г) ⇄ 3O2(г)
		CO(г) + H2O(г) ⇄ CO2(г) + H2(г)
		N2(г) + O2(г) ⇄ 2NO(г)

Объясните знак энтальпии реакции, величину и знак энтропии реакции. Возможна ли данная реакция при стандартных условиях и 298 K?

ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА НЕКОТОРЫХ ВЕЩЕСТВ

Формула вещества	, кДж/моль	, Дж/(K·моль)	Формула вещества	, кДж/моль	, Дж/(K·моль)
Br2(г)			H2O2(г)	–136
C2Cl4(г)			H2S(г)	–21
C2Cl6(г)			I2(г)
CCl2O(г)	–220		N2(г)
CH3CHO(г)	–166		N2O(г)
CH4(г)	–75		NO(г)
CO(г)	–111		NO2(г)
CO2(г)	–394		N2O5(г)
CS2(г)			NOBr(г)
Cl2(г)			NOCl(г)
H2(г)			O2(г)
HBr(г)	–36		O3(г)
HCHO(г)	–116		S(г)
HI(г)			S2(г)
H2O(г)	–242

Решение.

Для реакции, уравнение которой

a A_(г) + b B_(г) ⇄ d D_(г) + e E_(г), (_*)

где a, b, d, e – коэффициенты; A, B, D, E – формулы участников реакции;

= d· (D) + e· (E) – (a· (A) + b· (B)),

где – стандартная энтальпия реакции при 298 K, кДж/моль; (...) – стандартные энтальпии образования участников реакции при 298 K, кДж/моль (см. ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА НЕКОТОРЫХ ВЕЩЕСТВ на с.19).

Объяснение знака энтальпии реакции. Если > 0, то в ходе реакции теплота поглощается, реакция является эндотермической, если < 0, то в ходе реакции теплота выделяется, реакция является экзотермической.

Для реакции, уравнение которой (_*)

= d · (D) + e · (E) – (a · (A) + b · (B)),

– стандартная энтропия реакции при 298 K, Дж/(K·моль); (...) – стандартные энтропии участников реакции при 298 K, Дж/(K·моль) (см. ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА НЕКОТОРЫХ ВЕЩЕСТВ на с.19).

Объясннение величины и знака энтропии реакции. Основной вклад в нее вносит изменение общего числа молекул газов в ходе реакции. Чтобы найти это изменение, надо сравнить между собой суммы коэффициентов, стоящих перед формулами газов, в обеих частях уравнения. Если (d + e) > (a + b), т.е. в ходе реакции общее число молекул газов убывает, то заметно отрицательна, если (d + e) < (a + b), т.е. в ходе реакции общее число молекул газов возрастает, то заметно положительна. Если же (d + e) = (a + b), т.е. в ходе реакции общее число молекул газов не изменяется, то ≈ 0.

= – T · ,

где – стандартная энергия Гиббса реакции при 298 K, кДж/моль; T – температура, К; – стандартная энтропия реакции при 298 K, кДж/(K·моль).

Если > 0, то при стандартных условиях и 298 K реакция невозможна, если < 0, то возможна.

ТЕМА 5 (задачи №№ 81...100)

Для реакции, уравнение которой соответствует номеру Вашей задачи (см. тему 4):

- составьте кинетическое уравнение;

- вычислите, как и во сколько раз изменится скорость реакции при заданных изменениях: а) температуры, б) общего давления (при изменении объема системы), в) концентраций реагентов;

- составьте выражение для константы равновесия;

- укажите, как необходимо изменить внешние параметры (температуру, общее давление, концентрации реагентов), чтобы сместить равновесие вправо. Все необходимые для решения данные приведены ниже [g – температурный коэффициент, в трех последних столбцах указано, во сколько раз увеличили концентрацию первого реагента (столбец 7), второго реагента (столбец 8) и общее давление в системе (столбец 9)].

Hомеp задачи	Порядок по 1-му реагенту x 1	Порядок по 2-му реагенту x 2	g	T 1, K	T 2, K	/	/	p ''/ p
		―	3,0				―
			2,5
			2,1
		1,5	2,7
			3,2
			2,0
			3,0
		1,5	2,1
		0,5	2,6
			2,5
Hомеp задачи	Порядок по 1-му реагенту x 1	Порядок по 2-му реагенту x 2	g	T 1, K	T 2, K	/	/	p ''/ p
			3,3
			3,7
			2,7
			3,4
		―	3,5				―
		―	2,8				―
			3,3
		―	3,2				―
			2,1
			3,1

Решение.

Для реакции, уравнение которой (_*),

v = k ·{ с (A)} ·{ с (B)} ,

где v – скорость реакции; k – константа скорости; с (A) и с (B) – концентрации реагентов A и B соответственно; x ₁ и x ₂

Дата добавления: 2015-07-11