1. Соотношение количеств веществ, участвующих в реакции
Коэффициенты в уравнении реакции показывают не только число молекул каждого вещества, но и соотношение количеств веществ, участвующих в реакции. Так, по уравнению реакции: 2H2 + O2 = 2H2O – можно утверждать, что для образования определенного количества воды (например, 2 моль) необходимо столько же моль простого вещества водорода (2 моль) и в два раза меньше моль простого вещества кислорода (1 моль). Приведем примеры подобных расчетов.
2. Задача 1
ЗАДАЧА 1. Определим количество вещества кислорода, образующегося в результате разложения 4 моль воды.
АЛГОРИТМ решения задачи:
1. Составить уравнение реакции
2. Составить пропорцию, определив количества веществ по уравнению реакции и по условию задачи (обозначить неизвестное количество вещества за х моль).
1. Кремний. SiO2; H2SiO3 2. Азот. N2O5; HNO3 3. Фосфор. P2O5; H3PO4 4. Галлий 5. Кремний 6. Электронная формула марганца - 3d⁵4s². У марганца также есть вакантная 4p орбиталь, которая может быть использована для размещения возбужденного s-электрона. Т.е. в возбужденном состоянии марганец имеет 7 неспаренных электронов. Электронная формула хлора - 3s²3p⁵. У хлора есть вакантная d-орбиталь, на которой могут размещаться возбужденные электроны. Т.о. в возбужденном состоянии атом хлора, как и атом марганца, имеет 7 неспаренных электронов. Это сходство и обуславливает их нахождение в одной группе 7. Электронная формула кислорода - 2s²2p⁴. В наличии 2 неспаренных электрона при отсутствии вакантной орбитали, на которой могли бы размещаться неспаренные электроны в возбужденном состоянии. Таким образом, строение внешнего электронного уровня не позволяет иметь количество неспаренных электронов (и, соответственно, проявлять валентность) равное номеру группы 8. Электронная формула азота - 2s²2p³. Имеется 3 неспаренных электрона, отсутствует вакантная орбиталь. Т.о. азот не может образовать 5 неспаренных электронов и проявить валентность 5. Однако, с точки зрения современных взглядов на валентность, валентные связи образуются не только неспаренные электроны, но и неподеленные электронные пары (в случае азота - пара s-электронов). Т.е. максимальное общее количество валентных связей азота равно 4. (Тут возможен вопрос с подковыркой от преподавателя. Т.к. в п.2 мы рассчитывали оксид азота как пятивалентный, то преподаватель может спросить о том, как согласуются между собой выводы п.2 и п.8. На самом деле, валентность 5 в молекуле высшего оксида азота является формальной (расчетной). Структура высшего оксида: O2N - O - NO2, т.е. каждый атом азота имеет только 3 валентные связи) 9. Электронная формула фтора 2s²2p⁵. Один неспаренный электрон, отсутствует вакантная орбиталь. Дальнейшее объяснение полностью аналогично п.7 10. Все элементы, проявляющие ярко выраженные металлические свойства, имеют строение внешнего уровня xs¹ или xs² (в том числе это справедливо и для d- и f-элементов). По мере заполнения внешней p-орбитали начинают усиливаться неметаллические свойства. Если элементы с одним или двумя p-элетронами относятся к т.н. переходным элементам проявлять как неметаллические, так и металлические свойства, то по мере дальнейшего заполнения р-орбитали элементы становятся более и более ярко выраженными неметаллами. 11. Есть сомнения в правильности формулировки вопроса - четный ряд большого период содержит 2 металла и 6 неметаллов. Если речь об этих двух металлах в начале ряда, то это вытекает напрямую из п.10. У этих элементов продолжается начатое в нечетном ряду заполнение d-орбитали предыдущего электронного уровня, а внешний уровень имеет только s-электроны, т.е. обуславливает металлические свойства. 16. Электронная формула гелия - 1s², что делает его более похожим на элементы главной подгруппы второй группы, чем на инертные газы восьмой группы. З.Ы. от автора ответа. Тем не менее, отсутствие вакантных орбиталей и неспаренных электронов (завершенность электронного уровня) у гелия обуславливает его полное сродство с инертными газами (каким он, собственно, и является)
Коэффициенты в уравнении реакции показывают не только число молекул каждого вещества, но и соотношение количеств веществ, участвующих в реакции. Так, по уравнению реакции: 2H2 + O2 = 2H2O – можно утверждать, что для образования определенного количества воды (например, 2 моль) необходимо столько же моль простого вещества водорода (2 моль) и в два раза меньше моль простого вещества кислорода (1 моль). Приведем примеры подобных расчетов.
2. Задача 1
ЗАДАЧА 1. Определим количество вещества кислорода, образующегося в результате разложения 4 моль воды.
АЛГОРИТМ решения задачи:
1. Составить уравнение реакции
2. Составить пропорцию, определив количества веществ по уравнению реакции и по условию задачи (обозначить неизвестное количество вещества за х моль).
3. Составить уравнение (из пропорции).
4. Решить уравнение, найти х
2. Азот. N2O5; HNO3
3. Фосфор. P2O5; H3PO4
4. Галлий
5. Кремний
6. Электронная формула марганца - 3d⁵4s². У марганца также есть вакантная 4p орбиталь, которая может быть использована для размещения возбужденного s-электрона. Т.е. в возбужденном состоянии марганец имеет 7 неспаренных электронов.
Электронная формула хлора - 3s²3p⁵. У хлора есть вакантная d-орбиталь, на которой могут размещаться возбужденные электроны. Т.о. в возбужденном состоянии атом хлора, как и атом марганца, имеет 7 неспаренных электронов. Это сходство и обуславливает их нахождение в одной группе
7. Электронная формула кислорода - 2s²2p⁴. В наличии 2 неспаренных электрона при отсутствии вакантной орбитали, на которой могли бы размещаться неспаренные электроны в возбужденном состоянии. Таким образом, строение внешнего электронного уровня не позволяет иметь количество неспаренных электронов (и, соответственно, проявлять валентность) равное номеру группы
8. Электронная формула азота - 2s²2p³. Имеется 3 неспаренных электрона, отсутствует вакантная орбиталь. Т.о. азот не может образовать 5 неспаренных электронов и проявить валентность 5. Однако, с точки зрения современных взглядов на валентность, валентные связи образуются не только неспаренные электроны, но и неподеленные электронные пары (в случае азота - пара s-электронов). Т.е. максимальное общее количество валентных связей азота равно 4. (Тут возможен вопрос с подковыркой от преподавателя. Т.к. в п.2 мы рассчитывали оксид азота как пятивалентный, то преподаватель может спросить о том, как согласуются между собой выводы п.2 и п.8. На самом деле, валентность 5 в молекуле высшего оксида азота является формальной (расчетной). Структура высшего оксида:
O2N - O - NO2, т.е. каждый атом азота имеет только 3 валентные связи)
9. Электронная формула фтора 2s²2p⁵. Один неспаренный электрон, отсутствует вакантная орбиталь. Дальнейшее объяснение полностью аналогично п.7
10. Все элементы, проявляющие ярко выраженные металлические свойства, имеют строение внешнего уровня xs¹ или xs² (в том числе это справедливо и для d- и f-элементов). По мере заполнения внешней p-орбитали начинают усиливаться неметаллические свойства. Если элементы с одним или двумя p-элетронами относятся к т.н. переходным элементам проявлять как неметаллические, так и металлические свойства, то по мере дальнейшего заполнения р-орбитали элементы становятся более и более ярко выраженными неметаллами.
11. Есть сомнения в правильности формулировки вопроса - четный ряд большого период содержит 2 металла и 6 неметаллов. Если речь об этих двух металлах в начале ряда, то это вытекает напрямую из п.10. У этих элементов продолжается начатое в нечетном ряду заполнение d-орбитали предыдущего электронного уровня, а внешний уровень имеет только s-электроны, т.е. обуславливает металлические свойства.
16. Электронная формула гелия - 1s², что делает его более похожим на элементы главной подгруппы второй группы, чем на инертные газы восьмой группы.
З.Ы. от автора ответа. Тем не менее, отсутствие вакантных орбиталей и неспаренных электронов (завершенность электронного уровня) у гелия обуславливает его полное сродство с инертными газами (каким он, собственно, и является)