Главная страница «Первого сентября»Главная страница журнала «Химия»Содержание №14/2007

РАБОЧИЕ ТЕТРАДИ

Продолжение. См. № 11, 12, 13/2007

ГЛАВА 2. АТОМНЫЕ ЯДРА И ЭЛЕКТРОННЫЕ ОБОЛОЧКИ АТОМОВ.
ХИМИЧЕСКАЯ СВЯЗЬ. МОЛЕКУЛЫ. МОЛЕКУЛЯРНЫЕ
И НЕМОЛЕКУЛЯРНЫЕ ВЕЩЕСТВА.
МОЛЬ. ПРОСТЕЙШИЕ ХИМИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ

(окончание)

Урок 17. Закон Авогадро. Число и постоянная Авогадро.
Единица количества вещества моль. Молярная масса.
Молярный объем газов

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».

..............................................................................................

Один моль: а – углерода (12 г); б – серы (32 г); в – меди (64 г). Каждый образец содержит одинаковое число атомов, 6,02•1023
Один моль: а – углерода (12 г); б – серы (32 г); в – меди (64 г).
Каждый образец содержит одинаковое число атомов, 6,02•1023

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
«моль» и «молярный объем газа»

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
440 г углекислого газа СО2 и вода. Определите массу воды.

..............................................................................................

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
и контрольные вопросы к главам 1 и 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:

m(р) = 1,673 • 10-24 г,

m(е) = 9,109 • 10-28 г,

m(n) = 1,675 • 10-24 г;

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:

37Cl – 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.

Расположение молекул в кристаллах йода
Расположение молекул
в кристаллах йода

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) Мr2О2) = 34; б) Мr(N2Н4) = 32;

в) Мr(CH2Cl2) = 85; г) Мr10Н8) = 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:

2О) = 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) : 2) = 1 : 2;

мольные соотношения продуктов реакции: (СО2) : 2О) = 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. V2) = 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,
CuSO4•5H2O – атомы меди, серы, 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 m2О) = 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
V(СО2) = 11,2 л.

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.