Строение молекул. Химическая связь

Размещено на http://allbest.ru

1.(12.) Напишите электронно-графическую формулу для 17 элемента, определите его валентные электроны и охарактеризуйте их с помощью квантовых чисел

Решение:

Электронные формулы отображают распределение электронов в атоме по энергетическим уровням, подуровням (атомным орбиталям). Электронная конфигурация обозначается группами символов nlx, где n - главное квантовое число, l - орбитальное квантовое число (вместо него указывают соответствующее буквенное обозначение - s, p, d, f), x - число электронов в данном подуровне (орбитали). При этом следует учитывать, что электрон занимает тот энергетический подуровень, на котором он обладает наименьшей энергией - меньшая сумма n+1 (правило Клечковского). Последовательность заполнения энергетических уровней и подуровней следующая:

1s>2s>2р>3s>3р>4s>3d>4р>5s>4d>5р>6s>(5d1) >4f>5d>6р>7s>(6d1-2)>5f>6d>7р

Так как число электронов в атоме того или иного элемента равно его порядковому номеру в таблице Д.И. Менделеева, то для 17 элемента - хлора( Сl -порядковый № 17) электронная формула имеют вид:

1s2 2s2 2p6 3s2 3p5

Валентные электроны хлора 3s2 3p5- находятся на 3s и3p подуровнях На валентных орбиталях атома Сl находится 7 электронов. Поэтому элемент помещают в седьмую группу периодической системы Д.И.Менделеева.

2.(42)Исходя из электронных структур атомов серы и селена, их места в периодической системе, объясните, у какого элемента ярче выражены окислительные свойства

Решение:

Сера (S) -16 элемент таблицы Менделеева. Электронная формула серы имеет вид: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p4

Валентные электроны 3s2 3p4находятся на 3s и3подуровнях. На валентных орбиталях атомасеры находится 6 электронов.

Селен -34 элемент периодической таблицы Д.И. Менделеева Электронная формула селена имеет вид:

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p4

Валентные электроны4s24p4 находятся на 4s и 4pподуровнях

На валентных орбиталях атома селены находится 6 электронов.

Эти элементы являются электронными аналогами . Оба они находятся в главной подгруппе шестой группы.

На свойства р-элементов и их соединений оказывает влияние как появление новых подуровней на внешней электронной оболочке, так и заполнение внутренних электронных оболочек. , начиная с р-элементов третьего периода, появляется низлежащий свободный d-подуровень, на который могут переходить электроны с р - подуровня при возбуждении атома. Полностью заполненный 3 d-подуровень у р-элемента четвертого периода (Se) обуславливает отличие его свойств от элемента третьего периода серы (S). На свойства р-элементов и их соединений оказывает влияние как появление новых подуровней на внешней электронной оболочке, так и заполнение внутренних электронных оболочек.

Радиусы атомов являются одной из важных характеристик элементов, т.к. размеры атомов определяют ряд физико-химических показателей и химическую активность элементов. Изменение атомных радиусов элементов носит периодический характер. Восстановительные и окислительные свойства элементов зависят от радиусов атомов. Чем меньше радиус атома, тем труднее элемент отдает электроны и слабее проявляет восстановительные свойства. В этом случае у элемента активнее будут проявляться окислительные свойства.

В группах сверху вниз увеличиваются восстановительные свойства и уменьшаются окислительные.

Исходя из изложенного окислительные свойства ярче выражены у серы.

3.(72) Пользуясь шкалой электроотрицательностей определить тип химической связи в следующих соединений: СаСl2,Аl2О3,ТiО2, РН3. К атому какого элемента смещено электронное облако связи?

Электроотрицательность (ЭО) представляет собой обобщенную характеристику элемента, связанную не с электронами на отдельных орбиталях, а с внешними электронами вообще, определяемую как сумма энергии ионизации и сродства к электрону. Под электроотрицательностью понимают относительную характеристику способности атома, притягивать электронную пару. Если электроотрицательность атомов, образующих молекулу, одинакова или очень близка, то общая электронная пара располагается симметрично по отношению к обоим ядрам.

Если электроотрицательность атомов различная, то электронная пара смещается в сторону более электроотрицательного атома. В этом случае центры (+) и (-) зарядов не совпадают, и возникает система (электрический диполь) из двух равных по величине, но противоположных по знаку зарядов (+ и -), расстояние между которыми (l) называют длиной диполя.

Подобные ковалентные связи называют полярными. Степень полярности такой связи оценивается значением электрического момента диполя- , равного произведению эффективного заряда на длину диполя

=q·l.

Наконец, если разница электроотрицательностей () превышает 1,9, то образуется ионная связь - предельный случай ковалентной полярной связи. Её можно рассматривать как электростатическое притяжение, возникающее между разноименно заряженными ионами.

Ионная связь, в отличие от ковалентной, является ненаправленной, ненасыщенной, а координационные числа в ионных соединениях определяются соотношением радиусов взаимодействующих ионов

()СаСl2 =3.16-1.0=2.16 связь ионная, электронное облако связи смещено в сторону хлора

()Аl2О3 =3,44-1,16=2,28 связь ионная, электронное облако связи смещено в сторону кислорода

()ТiО2=3,44-1,54=1,9 полярная ковалентная связь электронное облако связи смещено в сторону кислорода

()РН3= 2,2-2,19=0,01 связь ковалентная неполярная

4.(102)Определить направление протекания реакции

СН4(г) +СО2(г) >2СО(г) +2Н2(г) при стандартных условиях. Вычислить ДG0298

Решение:

В основе термохимических расчетов лежит закон Гесса (1840 г.): тепловой эффект реакции зависит только от природы и физического состояния исходных веществ и конечных продуктов, но не зависит от пути перехода.

В термохимических расчетах применяют чаще следствие из закона Гесса: тепловой эффект реакции (ДHх.р) равен сумме энтальпий образования ДHобр продуктов реакции за вычетом суммы энтальпий образования исходных веществ с учетом стехиометрических коэффициентов:

ДН х.р.= [2ДН (СО(г)) +2ДН(Н2(г))]- [ДН(СН4(г))+ ДН(СО2(г))]

т.к. ДН для простых веществ равна 0, то выражение принимает вид:

ДН х.р.= [2ДН (СО(г)) - ДН(СН4(г))- ДН(СО2(г))

ДН х.р=2*(-110,53)-(-74,85)-(-393,51)=247,3 кДж/моль

Энтропия является функцией состояния, т.е. ее изменение (ДS) зависит только от начального (S1) и конечного (S2)состояния и не зависит от пути процесса:

ДSх.р.= [2ДS (СО(г)) +2ДS(Н2(г))]- [ДS(СН4(г))+ ДS(СО2(г))]=2*197,55+2*130,52-186,27-213,66= 256,26*10-3 кДж/моль*К

ДG, можно найти из соотношения:

ДG = ДH - TДS.

Необходимо рассчитать возможность самопроизвольного протекания реакции при стандартных условиях (Т=298)

ДG =247,3-298*256,26*10-3=+170,9>0,

Ответ: ДG =+170,9>0, следовательно при стандартных условиях невозможно протекание прямой реакции. Реакция может протекать в обратном направлении.

5(132)Реакция между веществами А и В протекает по уравнению2А+В =С. Концентрация вещества А равна 6моль/л, В - 5 моль/л. Константа скорости реакции равна 0,5л2/моль2*с. Вычислить скорость реакции в начальный момент и в тот момент, когда в реакционной смеси останется 45% вещества В

Решение:

Зависимость скорости реакции от концентраций определяется законом действия масс: при постоянной температуре скорость химической реакции прямо пропорциональна произведению молярных концентраций реагирующих веществ.

V =К [А]2[В]

хлор электронный химический связь

Обозначим скорость реакции до изменения концентраций V1, а после изменения концентраций V2

Тогда V1=0,5*36*5=90моль/л*с

Для нахождения V2 надо рассчитать концентрацию веществ А и В :

По условию задачи в реакционной смеси 45% в-ва В, что составляет 5*0,45=2,25моль/л. Следовательно, прореагировало 2,75моля вещества В.

Исходя из уравнения реакции вещества прореагировало в 2 раза больше -2*2,75=5,5моль/л. Следовательно, в реакционной смеси осталось6

6-5,5=0,5моль/л

Отсюда V2=0,5*0,25*2,25=0,28моль/л*с

Ответ: V1=90моль/л*с V2=0,28моль/л*с

6. (162)Реакция протекает по схеме А + В -С + Д. Исходные концентрации СА = СВ = 0,8моль/л

В состоянии равновесия концентрация вещества С = 0,6моль/л. вычислить константу равновесия

Решение:

Константа равновесия К равна:

К=с*d/а*в

Так как из условия задачи равновесная концентрация С =0,6моль/л, а из уравнения реакции следует, что на образование 0,6мол вещества С расходуется по 0,6моль веществ А и В, и С С=СД , то в реакционной смеси осталось по 0,8-0,6моль/л = 0,2 моль/л веществ А и В. и образовалось 0,6моль/л вещества Д.

Таким образом в выражение константы равновесия можно записать:

К=0,6*0,6/0,2*0,2 = 9

Ответ: К=9

Размещено на http://allbest.ru