Продолжение. См. № 11, 12, 13/2007 ГЛАВА 2. АТОМНЫЕ ЯДРА И ЭЛЕКТРОННЫЕ
ОБОЛОЧКИ АТОМОВ. Урок 17. Закон Авогадро. Число и
постоянная Авогадро. 1. Сформулируйте закон Авогадро. .............................................................................................. 2. Сколько молекул содержит порция любого вещества, если масса этой порции в граммах численно равна его относительной молекулярной массе Мr? Как называют и обозначают это число? .............................................................................................. 3. Сформулируйте определение понятия «моль вещества». ..............................................................................................
4. Напишите химические формулы трех известных вам газов и определите, какой из них самый тяжелый. .............................................................................................. 5. Масса одной капли дождя около 36 мг. Какое количество вещества содержит эта капля? Сколько молекул воды в ней находится? .............................................................................................. 6. Чему равен молярный объем VM газа при н.у.*? .............................................................................................. 7. Рассчитайте молярные массы веществ НNО3 и Na2СО3. .............................................................................................. 8. Рассчитайте, сколько молей вещества содержат: а) 126 г НNО3; б) 53 г Na2СО3; в) 2,24 л СО2 (н.у.). .............................................................................................. 9. Уравнение химической реакции горения метана: СН4 + 2О2 = СО2 + 2Н2О. Рассчитайте соотношение числа молей исходных веществ (метана СН4 и кислорода О2) и продуктов реакции (углекислого газа СО2 и воды Н2О). .............................................................................................. Урок 18. Расчеты с использованием
понятий Воспользуйтесь формулами: = m/M, = V/VM, = N/NA, где – количество вещества в моль, m – масса в г, V – объем газа в л, N – число частиц (молекул, атомов или ионов) в порции вещества, М – молярная масса в г/моль, VM – молярный объем в л/моль, NA – постоянная Авогадро в моль-1. 1. Сколько молекул HNO3 содержится в 4,2 г азотной кислоты? Сколько это молей? .............................................................................................. 2. Сколько граммов элемента хлора содержится в 25,4 г белильной (хлорной) извести СаСl(OCl)? .............................................................................................. 3. Вычислите массу 0,4 моль горькой соли MgSO4 • 7Н2О. .............................................................................................. 4. Для реакции взяли 22 г сульфида железа FeS и избыток соляной кислоты (раствор НCl). Сколько литров сероводорода (н.у.) выделится в реакции? .............................................................................................. 5. Какой объем (н.у.) кислорода О2 потребуется для сжигания 7,2 г магния? .............................................................................................. 6. При взаимодействии растворов ляписа AgNO3 и хлорида калия KCl получили 28,7 г осадка AgCl. Определите массы прореагировавших солей AgNO3 и KCl. 7. В 100 г 100%-й азотной кислоты внесли 6,4 г меди. Определите массу раствора после реакции, протекающей по уравнению: Cu + 4HNO3 = Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O. 8. Определите молярную массу газа, если масса его 500 мл при н. у. равна 0,625 г. Предложите химическую формулу для этого газа. .............................................................................................. 9. В 1 моль какого из газов содержится наибольшее число атомов: метан СН4, аммиак NH3, фосген COCl2, бромоводород HBr, аргон Ar, сероводород H2S? .............................................................................................. 10. Масса 1 л газа при н.у. равна 1,964 г. Какова молярная масса газа? Укажите правильный вариант ответа: а) 28 г/моль; б) 32 г/моль; в) 44 г/моль; г) 196 г/моль. .............................................................................................. 11. Молярная масса газа А в 4 раза больше молярной массы газа В. Во сколько раз масса 10 л газа А больше 10 л газа В? Укажите правильный вариант ответа: а) в 2 раза; б) в 4 раза; в) в 10 раз; г) массы одинаковы. .............................................................................................. Контрольные вопросы к главам 1 и 2 1. Напишите, как читаются химические формулы: NO, PH3, H2SO4, Fe(OH)3, CuSO4. .............................................................................................. 2. Определите качественный и количественный состав соединений по их химическим формулам (см. формулы из задания 1). .............................................................................................. 3. В следующих химических уравнениях напишите формулы недостающих веществ, расставьте коэффициенты и определите типы реакций: 4. На сжигание 160 г метана СН4
израсходовалось 640 г кислорода О2. В реакции
образовались .............................................................................................. 5. Определите число протонов, нейтронов и электронов в нуклиде фосфора 31Р и приведите схему расположения электронов по энергетическим уровням. .............................................................................................. 6. Определите массовую долю кислорода в чилийской селитре NaNO3. .............................................................................................. 7. Укажите типы химических связей в соединениях: Н2, NO2, CaCl2. Какие из этих веществ имеют молекулярное строение, а какие – ионное? .............................................................................................. 8. Сколько моль вещества содержится в 22 г СО2 и какой объем занимает такое количество углекислого газа при н.у.? .............................................................................................. 9. Какое количество вещества магния в молях надо сжечь, чтобы получить 200 г оксида магния MgO? .............................................................................................. 10. С использованием символов химических элементов запишите обозначения следующих нуклидов: углерод-12, азот-14, кислород-16, кислород-18, натрий-23, кальций-40, железо-56. .............................................................................................. Ответы на упражнения и задачи к
главе 2 Урок 10 1. Атом состоит из тяжелого ядра и легкой электронной оболочки. 2. Элементарные частицы, составляющие атом, – протон (р), электрон (e) и нейтрон (n). Их массы:
заряды: р(+1), е(–1), n(0). 3. В любом нейтральном атоме число протонов равно числу электронов. 4. Заряды ядер атомов: а) 47Аg – +47; б) 8О – +8; в) 92U – +92; г) 12Мg – +12. 5. 1Н и 2Нe; 3Li и 6С. 6. Радиусы атомов составляют: 0,1–0,2 нм, или от 10-10 до 2 • 10-10 м. 7. 6С, Z = 6; 15P, Z = 15; 20Ca, Z = 20. 8. Одинаковые массовые числа А имеют нуклиды: а) 14 – 14С и 14N; б) 40 – 40Ar, 40K и 40Са; в) 32 – 32Р и 32S. 9. Содержание нейтронов в ядрах атомов: 37 Cl – 20 (37 – 17); 24Mg – 12 (24 – 12); 79Br – 44 (79 – 35).10. Электроны в атоме обладают собственным моментом количества движения. Постоянное движение не дает электрону упасть на ядро. Урок 11 1. Нуклиды – виды атомов, содержащие определенное число протонов и нейтронов в ядре. Например: 16О и 18О, 35Сl и 37Cl. 2. В настоящее время известно более 2500 различных нуклидов. 3. Изотопами называют нуклиды одного элемента. Таким образом, изотопы – это атомы одного элемента (у них одинаковый атомный номер Z), различающиеся числом нейтронов в ядре. Например, изотопы углерода 12С, 13С и 14С. 4. Различие нуклидов кислорода: 16О, 17О и 18О – в массовом числе А или в числе нейтронов в ядре атома. Эти нуклиды – природные изотопы кислорода. 5. Для нуклида массовое число А равно 16. 6. При использовании углеродной шкалы относительных атомных масс значение Аr(12С) = 12,0000. Большее значение Аr для элемента углерода свидетельствует о присутствии в его природной смеси более тяжелых изотопов – 13С или 14С. 7. В химии используют углеродную шкалу атомных масс. При определении относительных масс атомов единицей сравнения служит 1/12 часть массы атома нуклида 12С. Это углеродная единица массы или атомная единица массы. Урок 12 1. а) Ar(Н) = 1; б) Ar(С) = 12; в) Ar(Cl) = 35,5. 2. а) Хлор; б) железо; в) цинк; г) мышьяк. 3. Относительная атомная масса химического элемента представляет собой среднее из значений Ar отдельных нуклидов, содержащихся в природной смеси, c учетом их распространенности. 4. Обозначим значение Ar нуклида серебра 109Ag через х. Тогда значение относительной атомной массы серебра: Ar(Ag) = 0,5184 • 106,9051 + 0,4816 • x = 107,868. Отсюда значение Ar(109Ag) = x = (107,868 – 0,5184 • 106,9051)/0,4816 =108,9045. 5. а) Ar(32S) = 2Ar(16О); б) Ar(48Ti) = 3Ar(16O); в) Ar(56Fe) = 4Ar(14N); г) Ar(45Sc) = 5Ar(9Be). 6. а) m(1H) = 1,66 • 10–24 г; б) m(1С) = 1,98 • 10–23 г; в) m(1Mg) = 3,99 • 10–23 г. Урок 13 1. Относительная формульная масса Мr.f химического соединения равна сумме атомных масс Аr элементов формулы. 2. Мr.f(NH4NO3) = 80, Мr.f (SO2) = 64, Мr.f(HgCl2) = 272. 3. а) (N) = 2 • 14/44 = 0,64; б) (N) = 2 • 14/80 = 0,35. 4. (О) (для MgO и для TiO2) = 16/40 = 32/80 = 0,4; (Cu) (для CuO и для Cu2S) = 64/80 = 128/160 = 0,8; (C) (для СаСО3 и KНСО3) = 12/100 = 0,12. 5. (О) (для CuO) = 0,2. 6. (О) = 2Аr(O)/(Ar(M) + 2Ar(O)) = 2 • 16/(Ar(M) + 2 • 16) = 0,368. Отсюда Ar = 55, M = Mn. Урок 14 1. в. 2. а. 3. Энергетические уровни. 4. На 1-м энергетическом уровне – 2е, на 2-м – 8е, на 3-м – 18е, на 4-м – 32е. Формула для расчета: N = 2n2, где N – максимальное число электронов на слое n. 5. а) Завершенный слой; б) незавершенный (валентный) слой; в) оболочка благородного газа. 6. а) n = 2; б) n = 3. 7. В атоме кислорода – один завершенный электронный слой (1-й), а в атоме натрия – два завершенных слоя (1-й и 2-й). 8. Число внешних электронов: 8О – 6e, 11Na – 1e. 9. Аргон 18Аr. 10. У атома калия (Z = 19) слишком мало электронов для заполнения третьего слоя. Урок 15 1. Ионами называют заряженные частицы – атомы (Na+, S2-) или группы атомов (NH4+, ). 2. а) Катионы: Al3+; Fe3+; Cr3+; б) сложные анионы: 3. Ионная связь – вид химической связи, обусловленной притяжением разноименно заряженных ионов. Например: Na+ и Cl- в NaCl. 4. Катионы металлов: Na+, Mg2+, Ca2+; анионы неметаллов: Cl-, S2-, P3-. 5. С присоединением электронов размеры (радиусы) атомов увеличиваются [r(Сl0 ) < r(Сl-)], а с отщеплением электронов от нейтральных атомов их размеры уменьшаются [r(Na0) > r(Na+)]. 6. Суммарный заряд катионов и анионов в любом соединении равен нулю. 7. MgCl2, MgO, FeCl3, Fe2O3. 8. Ионы соединений: СаCl2 – Са2+ и Cl-; CaO – Ca2+ и O2-; KОН – K+ и ОН-; K2СО3 – K+ и . Урок 16 1. Молекулы – это группы химически связанных атомов. Связи между атомами в одной молекуле значительно прочнее, чем связи между атомами разных молекул.
2. Ковалентная связь – вид химической связи, обусловленной спариванием электронов и притяжением возникающей электронной пары к ядрам сразу двух атомов. 3. Cоединения с ковалентной неполярной связью – H2, O2, Cl2; соединения с ковалентной полярной связью – Н2О, Н2SO4, CO2, NH3. 4. Вещества с ионным строением: а) MgO; г) NaCl; д) KOH. Вещества с молекулярным строением: б) HNO3; в) HCl; е) Н2. 5. а) Озон – О3; б) угольная кислота – Н2СО3; в) сернистый газ – SO2. 6. Структурные формулы: 7. Число общих электронных пар, связывающих элемент с атомами водорода: а) СН4 – 4; б) NH3 – 3; в) H2S – 2; г) HF – 1. 8. Состав молекулы Н2SO4: качественный – атомы H, S и O; количественный – 2Н, 1S и 4O. Состав молекулы Н2S2O3: качественный – атомы Н, S и O; количественный – 2Н, 2S и 3O. Качественный состав этих молекул одинаковый, а количественный состав разный. 9. а) Мr(Н2О2) = 34; б) Мr(N2Н4) = 32; в) Мr(CH2Cl2) = 85; г) Мr(С10Н8) = 128. Урок 17 1. Закон Авогадро. В равных объемах разных газов при одних и тех же условиях (при одинаковых температуре и давлении) содержится одинаковое число молекул. 2. Порция вещества (в г) по массе численно равная его относительной молекулярной массе Mr, содержит число Авогадро молекул NA = 6,02 • 1023. 3. Моль – специальная единица количества вещества. 1 моль вещества содержит столько же структурных элементов (атомов, ионов и молекул), сколько атомов содержится в 12 г нуклида углерода-12. (Это постоянная Авогадро NA = 6,02•1023 моль -1.) 4. Вариант ответа. Нитрозилхлорид NОСl (tкип = – 6 °С), бромоводород НВr (tкип = –67 °С), диоксид азота NО2 (tкип = +21 °С). Из них самый тяжелый – НВr, т.к. у него наибольшая относительная молекулярная масса Мr(НВr) = 81. 5. В капле дождя количество вещества воды: (Н2О) = m/M = 36 (мг) / 18 000 (мг) = 2•10–3 моль. Число молекул воды в капле: N = •NA = 2•10 –3•6•1023 = 1,2•1021. 6. VM = 22,4 л/моль. 7. М(НNО3) = 63 г/моль, М(Nа2СО3) = 106 г/моль. 8. а) Массе m(HNO3) = 126 г соответствует количество вещества (HNO3) = 2 моль; б) m(Na2CO3) = 53 г, (Na2CO3) = 0,5 моль; в) V(СО2) = 2,24 л, (СО2) = 0,1 моль. 9. Мольные соотношения веществ и объемные соотношения газов пропорциональны коэффициентам в уравнении реакции. Мольные соотношения реагентов: (СН4) : (О2) = 1 : 2; мольные соотношения продуктов реакции: (СО2) : (Н2О) = 1 : 2. Урок 18 1. Массе m(HNO3) = 4,2 г соответствует число молекул N(HNO3) = 4,01•1022 и количество вещества (HNO3) = 0,067 моль. 2. В 25,4 г CaCl(OСl) содержится 14,2 г хлора Cl. 3. Количеству вещества (MgSO4•7H2O) = 0,4 моль соответствует масса 98,4 г. 4. V(H2S) = 5,6 л. 5. V(О2) = 3,36 л. 6. Массы прореагировавших соединений: m(AgNO3) = 34 г, m(KCl) = 14,9 г. 7. Масса раствора m(р-ра) = 97,2 г. 8. М(газа) = 28 г/моль. Химическая формула газа может быть: N2, СО, В2Н6, С2Н4. 9. В 1 моль СН4 содержится 5 моль атомов – больше, чем в других газах. 10. в. 11. б. Ответы на контрольные вопросы к главам 1 и 2 1. NO – «эн-о», PH3 – «пэ-аш-три», H2SO4 – «аш-два-эс-о-четыре», Fe(OH)3 – «феррум-о-аш-трижды», CuSO4 – «купрум-эс-о-четыре». 2. Качественный состав: NO – атомы азота и
кислорода, РН3 – атомы фосфора и водорода, H2SO4
– атомы водорода, серы и кислорода, Fe(OH)3 –
атомы железа, кислорода и водорода, Количественный состав, соотношение чисел атомов: NO – N : O = 1 : 1; РН3 – Р : Н = 1 : 3; H2SO4 – Н : S : O = 2 : 1 : 4; Fe(OH)3 – Fe : O : H = 1 : 3 : 3; CuSO4•5 H2O – Cu : S : O : H = 1 : 1 : 9 : 10. 3. 4. Масса воды m(Н2О) = 360 г. 5. В нуклиде фосфора 31Р – 15р, 16n и 15е. Распределение электронов: 6. Мr.f (NaNO3) = 23 + 14 + 16•3 = 85; (О) = 16•3 / 85 = 0,56. 7. Типы химической связи: Н2 – ковалентная неполярная, NO2 – ковалентная полярная, СаCl2 – ионная. Вещества Н2 и NO2 имеют молекулярное строение, а СаCl2 – ионное. 8. Массе m(СО2) = 22 г соответствует
количество вещества (СО2) = 0,5 моль и объем 9. m(Mg) = 120 г. 10. Углерод-12 – 12С, азот-14 – 14N, кислород-16 – 16O, кислород-18 – 18O, натрий-23 – 23Na, кальций-40 – 40Ca, железо-56 – 56Fe. * Н.у. – нормальные условия: температура 0 °С и давление 101,325 кПа. |