Тема 2. Строение атома

Е.А. Кондратов, Л.Н. Мартыновская, Г.И. Наследникова, Л.Я. Пыжова, Р.Н. Сенова, Л.А. Сенчурова, Н.В. Хитова, Л.Н. Чурляева

Под редакцией Л.Я. Пыжовой

Рассмотрено и утверждено на заседании кафедры

общей и неорганической химии

Протокол № 9 от 29.06.05

Рекомендовано методической комиссией технологического факультета

Протокол № 1 от 07.09.05

Методические указания составлены в соответствии с существующим стандартом по химии для студентов заочного обучения нетехнологических специальностей.

Предназначены для обеспечения самостоятельной работы студентов по дисциплине «Химия» в межсессионный период.

Ó КемТИПП, 2005

ПРЕДИСЛОВИЕ

Знания химии необходимы для плодотворной творческой деятельности любого специалиста. Знание химии позволяет получить современные представления о материи и формах ее движения; о веществе, как одном из видов движущейся материи; о механизмах превращений химических соединений; о свойствах разных материалов. В процессе изучения химии вырабатывается научный взгляд на мир в целом.

Основной вид учебных занятий студентов-заочников - это самостоятельная работа. В соответствии с учебным планом студент выполняет контрольные работы по теоретическим основам дисциплины и по свойствам химических элементов и их соединений.

Каждый студент выполняет вариант заданий согласно своей специальности, вариант определяется двумя последними цифрами номера студенческого билета (например, номер студенческого билета 435682, то вариант контрольных работ будет 82).

При выполнении контрольных заданий необходимо использовать методические указания «Неорганическая химия» (Часть I. Под ред. Л.Н. Мартыновской. Кемерово: КемТИПП, 2001), где подробно рассмотрены примеры решения типовых задач, с теоретическими пояснениями.

Тщательное изучение и анализ материала этого пособия поможет студентам усвоить основные понятия, законы теории химии, приобрести навыки химических расчетов.

Тема 1. Основные понятия и законы химии

1. Вычислите относительную молекулярную массу серной кислоты и массу 1-й молекулы серной кислоты в граммах.

2. Определите количество вещества и число молекул в 10 г кислорода (н.у.).

3. На восстановление 7, 68 г оксида металла израсходовано 3, 54 дм³ (н.у.) водорода. Определите молярную массу эквивалентов металла.

4. При сгорании 5 г металла образовалось 9, 45 г оксида. Определите молярную массу эквивалентов металла.

5. Молекула некоторого вещества имеет массу, равную 1, 2^.10^-25кг. Вычислите относительную молекулярную массу вещества.

6. Кальций массой 0, 69 г и неизвестный металл массой 1, 13 г вытесняют из кислоты одинаковые объемы водорода (н.у.). Вычислите молярную массу эквивалентов металла.

7. На нейтрализацию 0, 728 г щелочи израсходовано 0, 535 г азотной кислоты. Вычислите молярную массу эквивалентов щелочи.

8. Металл массой 0, 864 г образует хлорид массой 1, 148 г. Вычислите молярную массу эквивалентов металла и молярную массу эквивалентов хлорида металла.

9. Какой объем водорода при н.у. вытеснит алюминий массой 0, 752 г при взаимодействии с кислотой?

10. Вычислите молярную массу эквивалентов фосфорной кислоты в реакциях с гидроксидом калия при образовании солей: 1) КН₂РО₄; 2) К₂НРО₄; 3) К₃РО₄.

11. Вычислите количество вещества оксида углерода (IV), которое занимает объем 120 дм³ при температуре 27 ^оС и давлении 166, 2 кПа.

12. Газообразное вещество массой 0, 582 г при температуре 35 ^оС и давлении 0, 99^.10⁵ Па занимает объем 205 см³. Вычислите его молярную массу и плотность по азоту.

13. При нормальных условиях масса 0, 5 л газа равна 1, 806 г. Вычислите плотность газа по оксиду углерода (IV), а также молярную массу газа.

14. При давлении 105, 4 кПа и температуре 25 ^оС объем азота составил 5, 5 л. Вычислите количество вещества азота в указанном объеме.

15. Плотность некоторого газа по водороду равна 16. Вычислите массу 10 л этого газа, находящегося в газометре при 17 º С и давлении 1, 15^.10⁵.

16. Вычислите молярную массу эквивалентов серной кислоты и гидроксида алюминия в реакциях, выраженных уравнениями:

а)H₂SO₄ + KOH ® KHSO₄ + H₂O;

б) AI(OH)₃ + HCI ® AI(OH)₂CI + H₂O;

в) AI(OH)₃ + 3HNO₃ ® AI(NO₃)₃ + 3 H₂O.

17. На нейтрализацию кислоты массой 2, 18 г израсходован раствор щелочи, содержащий 2, 49 г КОH. Вычислите молярную массу эквивалентов кислоты.

18. Сосуд вместимостью 190, 4 л заполнен газом при температуре 37 º C и давлении 180 кПа. Рассчитайте число молекул газа в сосуде.

19. Газообразное вещество имеет относительную плотность по воздуху 1, 31. Вычислите массу образца газа объемом 168 дм³ (н.у.).

20. Углеводород массой 0, 582 г при температуре 35 ^оС и давлении 0, 99^.10⁵ Па занимает объем 205 см³. Вычислите его молярную массу.

Тема 2. Строение атома

21. Укажите состав ядер атомов изотопов ³²S; ⁵²Сr; ⁸⁰Br.

22. Сколько протонов и нейтронов содержат ядра атомов изотопов ⁵⁵Co и ⁴⁰K? Напишите электронные формулы этих элементов.

23. Ядро некоторого элемента содержит 16 нейтронов, а электронная оболочка - 15 электронов. Назовите элемент и напишите его электронную формулу.

24. Массовое число атома элемента равно 181, в электронной оболочке атома 73 электрона. Укажите число протонов и нейтронов в ядре атома и название элемента. Напишите его электронную формулу.

25. Составьте электронные и электронно-графические формулы атомов фтора и хлора в основном и возбуждённом состояниях. Почему хлор имеет 1, 3, 5, 7-валентные состояния, а для фтора это невозможно?

26. Дайте характеристику каждого из четырёх квантовых чисел, которые определяют состояние электронов в атоме. Укажите их значения для валентных электронов кальция.

27. Определите возможные значения орбитального квантового числа при n = 4. Сколько электронов может содержаться на четвёртом энергетическом уровне?

28. На основании учения о строении атома объясните, почему энергетический s -подуровень атома включает одну орбиталь; р -подуровень - три; d -под-уровень - пять и f -подуровень - семь электронных орбиталей? Укажите максимальное число электронов на этих подуровнях.

29. Комбинация каких электронных орбиталей и в каком количестве возможна, если значение главного квантового числа равно 2? Укажите максимально возможное число электронов на втором энергетическом уровне.

30. С помощью квантовых чисел рассчитайте число подуровней на первых четырёх энергетических уровнях.

31. Составьте электронные формулы атомов элементов с зарядом ядер 35 и 42, укажите их валентные электроны.

32. Составьте электронные и электронно-графические формулы атомов кремния и железа. К какому электронному семейству относится каждый из этих элементов?

33. Определите и объясните последовательность заполнения подуровней 6 p, 4 f, 5 d, 6s в многоэлектронном атоме.

34. На основании правил В.М. Клечковского определите, какой подуровень заполняется в атомах после заполнения 5 р- и 5 d-подуровней. Ответ мотивируйте.

35. Какое максимальное число электронов может находиться в энергетических состояниях 2 s, 3 p, 4 d и 5 f. Почему?

36. Составьте электронные и электронно-графические формулы атомов углерода и хлора в основном и возбуждённом состояниях.

37. Напишите электронно-графические формулы атома фосфора в основном и возбуждённом состояниях.

38. Определите последовательность заполнения электронами энергетических подуровней, для которых сумма n + l = 5.

39. Покажите на примере атома азота как при заполнении электронных орбиталей действуют принцип Паули и правило Хунда.

40. Чему равна ёмкость: а) энергетических уровней для которых n = 1, 2, 3, 4 и 5; б) подуровней, для которых m _l = 5 и 7?