Слета Л.А.,Черный А.В., Холин Ю.В. 1001 задача по химии с ответами, указаниями, решениями

:U. а) а-частица; б') электрон; в) позитрон; г) эле_ктрон.

25.а) 2~~U; б) 2~~Np; в) 2:Pu ;-г) 2~Es.

26.а) ~Н+~Н=~Не+~п;

б) 1~N+Jn=~H+3~He:

в) 1~N+~He=1~0+lH.

3.Электронвое строевне атомов

27.а) п==З; l=1; б) п-4, l=2; в) ,.=4, l-3.

28. a)l=O, m1-o=O; б) l=0,1, m1-o=O, m1• 1= -1,0, +1; в) l=O,l,2, m1-o=O,

m =1=-J, О,+).,	m _	2	=-2, -J,O, +1, +2.
1	1

29. а) ;Jp, 4s, 3d, 4р;

·б) 5s, 4d, 5р, 6s;

в) 5s, 4d, 5р, бs, 4!;

г) 6s, 4f, 5d, 6р, 7s.

30. 1, 2, 4, 4, 5, 6.

31. Jl/!!19 - n=4, l==O. m=O; N.!87 - n=7 , l=O, m=O.

32. м 7 - 1i2i2p3 ; N.! 16- thsГ2iЗi3p4; м 21-ts22hp&зslз/3ti4/-;;

N.! 351s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p 5 •		,1
33. а) Четвертый щiриод, группа VIIB (побочная) -		Mn;
б) Четвертый период, группа VIIA (главная) -		Br;
в) Пятый период, группа IB ( побочная) -	Ag;	'
г) Седьмой период, груnпа ПА (главная) -	Ra.

34.а) Второй период, группа VIIIA (главная) - Ne;

б) четвертый период, группа VIВ (п()б(>чная) - Cr;

в) четвертый период, группа VIA (главная) - Se; г) шестой период, семейство лантаноидо~ - Prn.

35.а) 37, 55 и 87;

б) з2, 5о и 82; ·

в) 23, 41, 73;

.г) 35, 53 и 85; д) 36, 54, 86.

150

36•. а)	[Nе]3в23р4 ;
б)	[Ar] 3d10 4в2 ;
в) [Kr]4d10 5в2 5p2 •
38. n =4; 5; б;
1в22в22р83в2 Зр63d3 4в2		-М23;
1в22в22р6Зв23р6 3d10 4в2 4р64d3 5в2 '-М 41;
1s2 2в2 2р6 3в2 3p 6 3d10 4s2 4р6 4d10 4{14 5в2 5р6 5d3 бs2			-М73.

39. Не имеют неспареиных электронов:

2-й период: Ве (М 4) и Ne (М 10);

3-й период: Mg (М 12) и Ar (М 18);

4~й период: Са (М 20), Zn (М 30) и Kr (М 3б).

Нанбольшее число неспареиных электронов:

2-й период- N (М 7); 3-й период-Р (М 15)- по 3; 4-й период~ Cr

(М 24)- б. .

.4. Электронное ~троение атомов и Периодическая система элементов

Д. И. МендеЛеева

40. Количество валентных электронов определяют·в·Периодической си­ стеме элементов по номеру группы, в которой находится элемент. Для в- и

р-элементов количество валентных электронов равно числу электронов на

виепiнем энергетическом уровне (на внешнем электронном слое), длЯ d- и

!-элементов .....: общему числу электронов на, внешнем и незаполнеиноМ: предвнешнем d-уровне (на внешнем и предпоследнем электронных слоях).

N - 5, F - ·7, Sc- ~и Cu - 1.

41. Номер внешнего энергетического уровня (электронного слоя) опре­

деляют по номеру периода, в котором нахQдится элемент.

Mg - 3, Ni - 4, Ag - 5, Hg - б.

42.Fe....., 3(3d), Sn- 4{4f), РЬ- 5(5f).

43.У и ln - 3, Zr и Sn ...,.. 4•

. 44. а) Na и К; б) Rb и Cs.

45.Ni.

46.Электронные коифигурации атомов инертных газов символически

обозначают [Не]; [Ne], [Ar] и т. д.

·

lбl

а) Са - lв2 2s2 2р6 3в23р6 4в2 : ( Ar]4в2 ;

S -	ls2 2s2 2p6 3s2 3p4 s [Ne]3s2 3p4 ;
N -		ls2 2s2 2p_3	=[Не]2s2 2p3 ;i
F- ls2 2s2 2p5			=[He]2s2 2p5 ;
? Na-, ls2 2,s2 2p6 3s1				=[Ne]3s1 ;
б) Са2+	-	ls2 2s2 2p6 3s2 3p6 = [ ArJ;
g2-	-	[Ar];
N3-	-	[Ne];
F-- [Ne);
Na+- [Ne] ..
47. а) 1s22s22p63s2Зp1				~ls22s22p6 или [NeJ3s23p1 ~[NeJ;
б) ls2 2s2 2p6 3s2 3p5				~ 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 или [Ne]3s2 3p5 ~ [ArJ;

в) [Ar]4s2 3d1 ~ [ ArJ;

г) [ ArJ4s 2 3d10 4р5 ~ [KrJ.

'48. а) Р; б) Ti; в) Мр; г) Hf~

49. АтQм,N	Атом О	Атом.F
1>1>1>2р	Ni>i>2p ·	1'-ФNi> 2р
fф2s	fф2s	N2s
Nls	Nls	fфls
ls2 2s2 2p8	ls2 2s2 2p4	:iв2 2в2 2р5
Атом Не	Атом Ne	Атом Ar
		NNNзp
		fфЗв
	tфtфfф2р	NТФN2Р
	N2s	:~'1
		N2s
	tфls	tфls
	1s2 2s2 2p6

152

Атом Cr

~~~~~~3d

~48 'f'-ф'f'-ф'f'-ф3р

'f'-ф3s 'f'-ф'f'-ф'f'-ф2р

'f'-ф2в 'f'-фls

lв2 2s2 2p8 3s2 3p6 4s1 3d5

50. ls22s22p63~23p6 3d104s24p4 ; 4-й период; VIA группа, М 34 - Se; ·

высшая с. о. 6, низшая - 2; Se0 3 ; H2Se .

51. М 1_2 (Mg): 1в2 2в2 2р63в2 ;

N2 38 (Sr): Js2 2s2 2p63s2 3p6 3d10 4s2 4p6 ;WI.

У элемента М 38 металлические свойства сильнее.

52. [RnJ5f14 6d10 7s2 7p6 (М 118); 7-й период VIIIA группа; аналог- Rn.

5.. Периодическая система химических элемен':I'ОВ

53.а) Na, Fe и др. б) Неметаллы образуют He,,Ne, Ar, Kr, Хе, Rn, F, Cl,

Br, 1, At, О, S, Se, Те, N, Р, Ав, С, Si, Ge, В, Н.

в) Почти половина химических элементов имеет аллотропные модифи­

кации. Например, углерод-'- алмаз, графит; фосфОрбелый, красный и

черный фосфор; сера - ромбическая, моноклииная и пластнчоокая сера.

г) Одноатомными являются молекулы благ~родных газовНе, Ne, Ar,

K~X~Rn.	.
д) Двухатомные молекулы -	Н2 , 0 2 , Cl 2 •
54. а) и в) Уменьшается.
б) Увеличивается.

\ ~

55.а) Ослабевает.

б) Усиливается.

56.а) Магний - металл.

б) Бор - неметалл.

	в) Галлий -	металл.	.,
	г) Кремний -	неметалл.

153

57. а)	Sc20 3 ,	Ga2 0a,	Ge02 ;
б)	ScCI 3 ,	GaC1 3 ,	GeCI 4 •

58. а) Фтор.

б) Кремний.

59. а) Фтор.

. б) Йод.

60.а) К, Na, Li;

б) Au, Ag, Cu; в) 1, Br, Cl;

г) С, F, О;

д) Rb+, к+, Na+;

е) к+, Са2+, Sc3+; ж) с1·, Ar, к+. Са2+

61.а) Cs; б) Cdi в) В; r) О; .д) Sc.

62.	а)	В рядуr кислотные свойства возрастают, основные -			ослабевают. •j
	б)	Основные свойства возрастают, кисло1'Ныеослабевают.
	в) Ос»овиые свойства ослабевают, кислотныевозрастают.
63.	а) r(Na)>r(Mg); r(Na+)>r(мg+);
	б)	э. и.(Nа) < э. и.(Мg);
	в)	tnл(Na) < t 0 "(Mg);		· ·	.
	r) Mg энергично взаимодействует с горячей водой, Na -				с холо.цио~~
64. а) Rb и Cs; б) Ni и Cr; в)Аl иВе.
65.	а)	э. c.(F2) > э. c.(l2);		_
	б) F2		-газ; 12 -твердое вещество;
	в)	F2	- ж~лтовато-зеленый газ; 12 - серо-черные кристаллы
металлическим блеском;
	r)	F2	-самый реакционноспособвый немет.щл.

6. Степень окисл~ния злементов

66.-3,-3,-1,-4,-2.

6'!. +1, +2, +3, +4, +5, +6, +1. J

68. а) AsH3 ; б) SiН4 ; в) GeH4 ; r) HI; д) H2Se.

69. а) ~20; б) MgOi; в) Р205 (или Р4010); r) WQ3 •

+2	+4	+6
70. XeF2 ;	XeF4 ;	XeF6 •

154

72. -2	О	+4	+6	степен:ь
--4------	4	-----------+	------~--------	~ окасяеиия
	S	802	·808	серы

73. Уравнение'электронейтральности составляют на основе следующего

правила. Алгебраическая сумма степеней окислевии всех эJiементов в со­

единении равна нулю.

а) +1-1 =О; б) + 1 + &- (з; 2) =О; в)'+ 1 ..2 +б- (2 · 4) =О; r) + 1 · 3 + 5- (2 · 4) = О . .· .

74.а) +1, +8, +5, +7; б) +3, +4, +4, +5.

75.а) -1, -1, О, +1, +1;.

	1		1
б) -2, -2, -1, -1, -1,	2	,	-3, О; +2;

в) -8, -2, -1, О, +1, +2, +З, +4, +5; ·r) -4, -з, -2, -1, О; +2, +4.

76•.К20 -	оксид,	К202 - перокснд~ КО2 - супероксид (надперок­
сид), КО3 -	озоиид.

77.Li3N, Ba3N2 , Si3N4 •

78.CIIC2 , Al4Ca •

7.. Химическая связь: ковалевтвая и иовпая

79. б), r), д), е)- ковалентная свизь; а) и в)- ионная.

+2-1

81.О F 2 - фторид кИслорода.

82.В формуле химич:ескоrо соединении на первое место ~тавит элемент с

меньшей электроотрищ.тельностью, его степень окисления принимает П().!IО­

жительные значенJJя, Степень окисления элемента с большей элеJ(троотрица­

тельносТью nринимает отрицательные значения. Ал~раическ8я сУмма c"I:e· nеней окисления химических элементов, обра\}ующих соединение, равна нулю.

83.CIF.

84.а) НI; б) H2S .

85, а) HBr; б) Н20; в) NH3 •

86.а) N2 ;б) CI2 •

155

87. F2 -простая (одинарная:) связь;	0 2 -двойная связь; N 2 -	трой­
ная связь.
88. lнF=0,108 им; lнcJ =0,136 им; l	НВr=:0,151 им; lю = 0,170	им .

89.I? , NI3 , HI , .All3 , Nai ..

90.Ковалентвая полярная; sр-гибридизация, угол.180', 2 cr- и 27t-связи.

9J.. :N=N:, НС=СН, :c'f"o:

8. Электронво-точечные и структурвые

. формулы молекул

92. Схематическое описание ковалевтных связей в химических соеди•

неии.ях при помощи формул, в которых валентвые электроны изобража~

ются точками, было предложено Дж. ЛьюИсом. Для молекул типа AB.nJ

. где А - центральный атом, В - присоедИненный атом, n ..".. число атомоq В, евачала изображают электронно-точечную формулу центрального ат~

ма А, например:

.

=?!!·

Затем ,к центральи9МУ атому А присоединяют связанные с ним ато:м~ ~

так, чтобы между ни:ми образовалась общая: электронная пара. Согласщi

правилу октета каждому алементу второго периода требуется: дл~ созданиj

ус~ойчu,вой электроии6й конфигурации восемь валентных электроно~.'

В ·силу этого центральный: ато:м в :молекулах типа АВп должен бъtть окр~

жен восемью электронами:				·~•J
			н	:~
				.~а
H:F:	:О:Н	:N:H	Н: С:Н
		..		..~::~
	н	н	Н·	;1
Неподеленные пары:		N-1
F - 3	0 - 2		С- не-t

Молекулы с одинаковым. числом валентных эЛектронов назЫвают электронными. HF, Hz{) , NH3 и СН4 - изоэлектронные молекулы.

93. Центральвый атом С в этих :молекулах окружен восемью мект

ми только в то:м случае, когда образует по две общие электронные пар~, .

своими соседями:			'	..
..	..	...	..
:О::С::О:	:S::C::S:		:O::C::S:
иепол.врная	иеполярнаи		полярная
молекула	молекула		молекула

156

r' '

СредИ многоатомных молекул встречают.ся такие, в которых отдельные связи полярны, а в целом молекула веполярна. Молекула СО2 имеет ли­

нейную форму. Поскольку электроотрицательвость кислорода. выше, чем

углерода, электронвые пары смещаются в сторону кислорода 0+--С~О.

Полярность свяЗей оказывается сбалансированной, в сnлу этого молекула

веполярва. Электроотрицательвость кислорода выше, чем серы, поэтому

электронные пары смещаются к атому кислорода в большей степени, чем к

атому серы. В молекуле COS полярность связей с~о и c~s оказывает­ ся различной. В силу этого молекула COS полярна.

94. НаПравление смещения электронных пар предсказывают по значени­

ям электроотрицательвостей атомов: С - 2,5; Si - 1,8; F - 4,0; Н - 2,1.

4 ~ ~ ~	4 ~	~ ~·
а) С+-Н, Si~H; б) 0+--Н,		F+--0.

95. Образование ковалентвой связи по донорно-акцептораому механизму:

н

он++ :Ы:н ~

'-.....-/Й

акцеnтор донор

F	Н
О :ii:F + :N:H ~ F3B:NH3
~ii
акцептор	донор

96. Для упомянутых в задаче мол~кул можно предложить общую фор­

мулу АВ,.Еm, где А - центральвый атом, В - связаввый с ним атом или

лигавд, Е - велоделенная пара, n - число присоедиuеввых атомов, т - число велоделенных пар центрального атоМ.а. Предсказат-. геометричес­

кую форму молекул такого типа можно на основе метода отталкивании

валентнЫх электронных пар Гиллеспи - Найхолма. Перечислим основ- ·

вые положения метода.

' 1:.центральный атом А образует единую валентную оболочку, на кото­

рую'поступают все валентные электроны центральноГо атома А и только те

электроны атомов В,. которЬiе участвуют в образовании химической связи. 2. Электров1,1 на валентной оболочке образуют электронные пары, кото­

рые располагаются так, чтобы отталкивание между ними было как можно

меньше, а следовательно, расстояние - как можно больше.

3. Геометрическая форма молекулы определяется числом электрон.ных

пар на валентной оболочке.

·

157

Число ЭJiектроииых .nap	Предсказываемая rеометрия
2	Линейная
3	Треугольная
4	Тетраэдри~еская

5Треугольнобиnирамидальная

бОктаэдрическ~я

		F	.ё.
а) ct:@:ci		б) .ф.
		F' 'F	Cl'	'CI
	Cl-Be-Cl	F
		1		8~
		в	Cl/	'Cl·
	линейная	F/ "F
		треугольная	изогнутая:
:в).	н	N	...о.
	1
	н,........~"н	н.rl'н	н.....--	"н

нн

тетраздрическая:	треугольно-	изогнутая
	пирамидмьнаJ~

li

',-

1;

1;

1\•

;

Пелоделенные nары находятся: ближ~ :к центральному атому, чем св .

зывающие, и поэтому сильнее их ·отталкивают. В силу.этого ввлентньi

угол в молекуле SnC12 меньше, чем 120°.

Валентные углы: ВеС12 - 180°, BF3 - 120° 1 SnC12 - 104;5°, СН4 109,5° , NH3 - 107,3° , Н20 - 104,5° .

97. Расположение nя:ти электронных пар требует особого расемотреви

Пять электронных пар, окружающих центральный атом, должны бы

направлены к вершинам правильной треугольной бипирамиды. В этой n ·

рамиде различают три экваториалью;Iх nоложения (вершины треуголь го основания) и два. аксиальных nоложения (две вершины биnирамид Пелоделенные пары в первую очередь занимают эJ<ваториальные поло иия: биnирамиды.

		F	F
		.1	.1
		.,	'1
		:ci~F	:хе:
		F •	F
треугольно-	искаженный	Т-образная*	линейная
. биnирамидмьная	тетраэдр

* Нiшомиnает латинскую букву Т.

158

·._:.1.1 i,'

,.

н	н
98. н:§е:	н:$~:н
н	н

:цзоrнута.11	треуrольво­	тетраэдрическа.11
	цирамвдальна.ll

99. а) H-Br;	н	/Те	·~М		'н
		'н	н'	1
				н
б) :С~ 0:	О= С= О;
		о

11

~8~0

В молекуле СО атом О nередает атому С одну иеподелеииую пару С+- О ,

при этом '3\'... ОМЫ С и О оказываются окруженными JЮСеМЬЮ электронами•

101. а) Валетвый уrол в молекуле Н20 больше· , чем в молекуле H2S

(.сравните значенмя электроотрицательностей атомоs О и S).

б) Валентный угол в молекуле OF2 меньше, чем в Н20 (сравнИте на­

правления смещения ~вязывающей электронной пары).

в) Молекулы имеЮт разную форму: BF3 -плоскую, треугольную, ва­

лентный угол 120"; BF.( - тетраэдрическую, валентный угол 109,5~. ·

г) Валентный угол в ~олекуле. NF3 меиьше, чем в NH3 (сравнмте на­

правления смещщ1Ия связывающ11й электронной пары).

н	н
	.... '
102. н:Ы: н:N:N:II н:N::N:н
ii	·н

159