Контрольная работа по "Химии"

1.Покажите связь между электронной структурой атомов химических элементов и их расположением в Периодической системе таблице Д.И.Менделеева (на конкретных примерах).

Расшифровка электронной структуры  атомов помогает понять суть периодического закона Менделеева, который установлен эмпирическим способом или дедуктивным методом. 
Химические элементы, расположенные в системе Менделеева по соседству отличаются между собой на один протон, соответственно и на один электрон. Но при этом отличаются и порядком заполнения арбиталей. Химические свойства элементов, как способность их вступать в связи с другими элементами, обусловлены строением электронных оболочек и прежде всего, внешней. Следовательно, чтобы четко понимать, чем один элемент отличается от другого, необходимо знать его электронную структуру. 

Последовательность Клечковского:

1.Заполнение электронных подуровней  с увеличением порядкового № атом.эл.

происходит от меньшего значения (n+l) к большему значению (n+l).

2.При равных значениях (n+l) заполняются сначала энергетические уровни с меньшим значением n.

 
1S => 2S => 2p => 3S => 3p => 4S => 3d => 4p => 5S => 4d => 5p => 6S => 4f=> 5d => 6p => 7S => 5f => 6d => 7p 
 
    S,P,D,F-элементы.

 

Тип элемента	Электронная формула валентных  z
S эемента - Ме Ia-IIa и не Ме Н и Не.	…nS1(2) n-главное квантовое число n=№ периуда S-подуровень 1(2)-электроны,их калличество равно  № группы.
p элемента – Ме и не Ме IIIa- VIIIa.	…nS2 np1-6  №гр
d элемента – Ме Ib-VIIIb.	Ib(Cu,Ag,Au)         …(n-1)d10 nS1 IIb(Zn,Cd,Hg)          …(n-1)d10 nS2 с IIIb по IIIV   …(n-1)d(1-8) nS2(1)
f элемента – лантаноиды и актиноиды.	…(n-1)d1 (n-2)f1-14 nS2 Есть исключ.

 

S=2,p=6,d=10,f=14

 

Примеры:

 

₃Li – 2 период, I_а – S элемент

…n S¹⁽²⁾

1S2=>1S1

 

₁₂Mg-- 3 период, II_а – S элемент

…n S¹⁽²⁾

1S²=> 1S²=> 2p⁶=>3S²

 

₁₃Al-- 3 период, III_а – p элемент

…n S² n p^1-6 

1S²=> 1S²=> 2p⁶=>3S²=>3p¹

 

2.Массовое число атома некоторого химического элемента равно 181, а в         электронной оболочке атома содержится 73 электрона. Укажите число протонов и нейтронов в ядре атома. Назовите элемент.

 

Данный химический элемент –  Тантал (₇₃Та)

Число протонов соответствует порядковому  номеру хим. элемента (73)

Число нейтронов соответствует молярной массе хим. элемента (181)

 

3. В чем заключается сущность ионной связи? Приведите примеры веществ с таким типом связи.

 

Химическая связь между ионами, осуществляемая электростатическим притяжением,

называется электровалентной или  ионной связью. Соединения, которые  образовались путем притяжения ионов, называются гетерополярными или ионными.

 

Возникновение ионной связи рассмотрим на примере образования хлорида  натрия NaCl.

Атомы натрия и хлора, из которых  образовалось это соединение, резко  отличается по электроотрицательности: для атома натрия она равна 1,01, для атома хлора 2,83.Как видно из электронных формул Na 1S²2S²2p⁶3S¹ и Cl 1S²2S²2p⁶3S²3p⁵, это атомы с незавершенными внешними электронными уровнями. Для завершения внешнего уровня атому натрия легче отдать 1 электрон, чем присоединить 7, а атому хлора легче присоединить 1 электрон, чем отдать 7. При химических реакциях атом натрия отдает 1 электрон, а атом хлора принимает его. Схематически можно записать так:

Na - e^- = Na⁺

Cl + e^- = Cl^-

Т.е. электронная оболочка атома  Na превратилась в устойчивую оболочку атома благородного газа Ne – 1S²2S²2p⁶ (это натрий – ион Na⁺),а оболочка атома Cl – в оболочку атома благородного газа Ar  - 1S²2S²2p⁶3S²3p⁶ (это хлорид – ион Cl^-).Между ионами Na⁺ и Cl^- возникают силы электростатического притяжения, в результате чего образуется соединение NaCl.

 

4.Какой вид связи существует в молекулах H₂S, N₂? Ответ обоснуйте.

 

H₂S - это молекула с полярной ковалентной связью. Связь является ковалентной полярной т.к. образуется между атомами различных элементов и общее электронное облако смещено в сторону одного из атомов.

 

N₂ - это молекула с неполярной ковалентной связью, т.к. это двухатомная молекула, состоящая из атомов одного элемента. Электронное облако данного элемента распределяется в пространстве симметрично относительно ядер атомов.

 

5. Укажите значения квантовых чисел n, l, m_l для электронов, находящихся на внешнем энергетическом уровне в атомах следующих элементов: медь, титан, азот, кислород, свинец, железо, барий.

 

 

n- это главное квантовое число, оно принимает значение целых чисел и равно № периода.

l- это орбитальное квантовое число, его значение зависит от главного квантового числа.

m_l- это магнитное квантовое число, определяет возможные ориентации орбитали в пространстве.

Cu      n=4=>l=0 s подуровень

                    l=1  p подур.

                    l=2  d подур.     m_l=[-3;3]

                    l=3  f  подур.

 Ti       n=4=>l=0

                    l=1 

                     l=2      m_l=[-3;3]

                     l=3

 N₂     n=2=>l=0

                   l=1  m_l=[-1;1]

 O₂     n=2=>l=0

                    l=1  m_l=[-1;1]

Pb        n=6=>l=0

                         l=1

                         l=2  m_l=[-4;4]

                         l=3

                      l=4

  Fe       n=4=>l=0

                     l=1 

                     l=2      m_l=[-3;3]

                     l=3

Ba         n=6=>l=0

                         l=1

                         l=2  m_l=[-4;4]

                         l=3

                      l=4

 

6.  Каков физический  смысл энтропии?

 

Энтропия (S) – термодинамическая функция состояния, которая служит мерой беспорядка (неупорядоченности) системы. Возможность протекания эндотермических процессов обусловлена изменением энтропии, ибо в изолированных системах энтропия самопроизвольно протекающего процесса увеличивается ΔS > 0 (второй закон термодинамики).

Свойства и физический смысл энтропии раскрываются, как и в случае с температурой, в рамках статистической физики. Прежде чем обсуждать физический смысл энтропии, ответим на вопрос, зачем потребовалось вводить это понятие. В практике тепловых измерений точно фиксируется количество теплоты, переданное и отнятое у тела в определенном процессе. Например, при нагревании

1 г воды на 1°С необходимо затратить 1 калорию (1 кал = 4,1868 Дж). Однако говорить о количестве теплоты, содержащейся в теле, бессмысленно. Тепло может переходить в работу, создаваться при трении, но не сохраняется. В общем случае можно сказать, что тепло передается, но не сохраняется. Сохраняющейся величиной в определенных условиях является энтропия. Например, энтропия сохраняется при обратимом адиабатическом процессе, когда отсутствует передача тепла. Изменение энтропии при возвращении системы в исходное состояние после

произвольного кругового обратимого процесса также равно нулю.

 

7.Что понимают под энергией активации? Как она связана со скоростью химической реакции?

 

Сильное изменение скорости реакции  с изменением температуры объясняет  теория активации. Согласно этой теории в химическое взаимодействие вступает только активные молекулы (частицы), обладающие энергией, достаточной для осуществления данной реакции. Неактивные частицы можно сделать активными, если сообщить им необходимую дополнительную энергию,- этот процесс называется активацией. Один из способов активации – увеличение температуры: при повышении температуры число активных частиц сильно возрастает, благодаря чему резко увеличивается скорость реакции.

Энергия, которую надо сообщить молекулам (частицам) реагирующих веществ, чтобы  превратить их в активные, называется энергией активации.

 

Скорость химической реакции непосредственно  зависит от значения энергии активации: если оно мало, то за определенное время  протекания реакции энергетический барьер преодолеет большое число  частиц и скорость реакции будет высокой, но если энергия активации велика, то реакция идет медленно.

При взаимодействии ионов энергия  активации очень мала и ионные реакции протекают с очень  большой скоростью (практически  мгновенно).

 

8.В какую сторону сместится равновесие в системе 2А_(газ)+В_(газ) С_(тв.), Н<0, если: а) уменьшить температуру; б) увеличить концентрацию вещества А?. Ответ обоснуйте.

 

а) Т.к. Н<0, теплота выделяется, реакция – экзотермическая, обратная реакция обязательно будет эндотермической. Поглощение температуры всегда благоприятствует протеканию реакции с выделением теплоты, т.е. равновесие сместится в сторону вещества С.

 

б) Увеличение концентрации вещества А приведет к смещению равновесия в сторону образования продукта С, т.е. С увеличится.

 

9.Что такое электролиты? Приведите примеры.

 

Вещества, распадающиеся на ионы в  растворах или расплавах и  потому проводящие электрический ток, называются электролитами.

К электролитам относятся кислоты, основание и почти все соли.

Электролиты – проводники второго  рода. В растворе или в раскладе они распадаются на ионы, благодаря  чему протекает ток. Очевидно, чем  больше ионов в растворе, тем лучше  он проводит электрический ток. Чистая вода электрический ток проводит очень плохо.

Распад электролитов на ионы при  растворении их в воде называется электролитической диссоциацией.

 

Пример: хлорид натрия NaCl при растворении в воде полностью распадается на ионы натрия Na⁺ и хлорид – ионы Cl^-. Вода образует ионы водорода H⁺ и гидроксид – ионы ОН^- лишь в очень не значительных количествах.

 

10.Составьте уравнения реакций взаимодействия между растворами веществ в молекулярном и ионном виде: а) сульфид калия и хлорид меди (II); б) сульфит натрия и соляная кислота.

 

а) K₂S+CuCl₂ <=> 2KCl+CuS ↓

2K⁺+S^2-+Cu²⁺+2Cl^- <=> 2K⁺+2Cl^-+CuS ↓

S^2-+Cu²⁺ <=> CuS ↓

б) Na₂SO₃+2HCl <=> 2NaCl+H₂SO_3(к)

2Na⁺+SO₃^2-+2H⁺+2Cl^- <=> 2Na⁺+2Cl^-+H₂SO_3(к)

SO₃^2-+2H⁺ <=> H₂SO_3(к)

 

11.Составьте уравнения реакции гидролиза бромида алюминия в молекулярном и ионном виде.

 

AlBr₃+H₂O <=> AlOHBr₂+HBr

AlOH²⁺+ H₂O <=> Al(OH₂)⁺+H⁺

AlOH²⁺+Br⁺+H₂O <=> Al(OH₂)₂⁺+Br^-+H⁺+Br^-

AlOHBr₂+H₂O <=> Al(OH)₂Br+HBr

 

12.Какие вещества называют восстановителями? Приведите примеры типичных восстановителей.

Реакции, протекающие с изменением степени окисления атомов, входящих в состав реагирующих веществ, называют окислительно-восстановительными. Восстановители – это атомы, молекулы или ионы отдающие электроны.

Число электронов, отдаваемых восстановителем равно числу  электронов,  присоединяемых окислителем.

 

Типичные восстановители: металлы, водород, уголь; оксид углерода(II)СО;

сероводород H₂S, оксид серы (IV)SO₂, сернистая кислота H₂SO₃ и ее соли;

иодоводородная кислота HI, бромоводородная кислота HBr, соляная кислота HCl;

хлорид олова (II)SnCl₂,сульфат железа (II)FeSO₄, сульфат марганца (II)MnSO₄, сульфат хрома (III)Cr2(SO₄)₃; азотистая кислота HNO₂, аммиак NH₃, гидразин N₂H₄,

оксид азота (II)NO; фосфористая кислота H₃PO₃; альдегиды, спирты, муравьиная и щавелевая кислоты, глюкоза; катод при электролизе.

 

13.Перечислите основные способы получения металлов.

 

Металлы встречаются в природе  как в свободном состоянии (самородные металлы), так и, главным образом, в виде химических соединений. Минералы и горные породы содержащие металлы или их соединения и пригодные для промышленного получения металлов, называются рудами. Получение металлов из руд – задача металлургии.