Сформулируйте правила, которыми определяется порядок заполнения электронами орбиталей атома. Приведите электронные формулы невозбужденных атомов K, Mn, Zn, Br и ионов Ва2+, Fe3+, Hf4+.
Приведите электронные конфигурации атомов элементов IV группы в основном состоянии. Как деление на подгруппы для элементов данной группы периодической системы Д.И. Менделеева отвечает строению их атомов?
Решение:
При заполнении атомных орбиталей электронами соблюдаются три основные правила.Принцип устойчивости. АО заполняются электронами в порядке повышения их энергетических уровней:
1s < 2s < 2p < 3s < 3p < 4s < 3d …Принцип Паули. На одной АО могут находиться не более двух электронов с противоположными спинами.
Правило Хунда. На АО с одинаковой энергией, так называемых вырожденных орбиталях, электроны стремятся расположиться по одному с параллельными спинами.
Электронные формулы невозбужденных атомов K, Mn, Zn, Br и ионов Ва2+, Fe3+, Hf4+:
19К:
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1
25Mn:
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d5 4s2
30Zn:
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2
35Br:
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p5
Ва2+:
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 4d10 5s2 5p6
Fe3+:
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d5
Hf4+:
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 4d10 4f14 5s2 5p6
Электронные конфигурации атомов элементов IV группы в основном состоянии:
Углерод C:
1s2 2s2 2p2
Кремний Si:
1s2 2s2 2p6 3s2 3p2
Титан Ti:
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d2 4s2
Германий Ge:
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p2
Цирконий Zr:
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 4d2 5s2
Олово Sn:
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 4d10 5s2 5p2
Гафний Hf:
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 4d10 4f14 5s2 5p6 5d2 6s2
Свинец Pb:
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 4d10 4f14 5s2 5p6 5d10 6s2 6p2
Резерфордий Rf:
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 4d10 4f14 5s2 5p6 5d10 5f14 6s2 6p6 6d2 7s2
Главная подгруппа IV группы элементом состоит из р-элементов, внешний слой которых заканчивается не заполненным р-уромнем (выделено красным). А побочная подгруппа IV группы элементом состоит из d-элементов, внешний слой которых заканчивается не заполненным d-уромнем (выделено синим).
91. Две реакции протекают при 20 0С с одинаковой скоростью. Температурный коэффициент скорости первой реакции равен 2,0; а второй равен 3,0. Найти отношение скоростей этих реакций при 90 0С.
Решение:
υ’/υ = γ1t2 – t1/10 = 290 – 20/10 = 27 = 128
υ”/υ = γ2t2 – t1/10 = 390 – 20/10 = 37 = 2187
υ”/υ/υ’/υ = υ”/υ’ = 2187/128 = 17
Ответ: при 90 0С скорость второй реакции возрастет в 17 раз больше чем скорость первой.
108. Восстановление Fe3O4 оксидом углерода (2) идет по уравнению:
Fe3O4(к) + СО(г) = 3 FeO(к) + СО2(г).
ВычислитеG0298 и сделайте вывод о возможности самопроизвольного протекания этой реакции при стандартных условиях. Чему равно S0 298 в этом процессе?
Решение:
Fe3O4(к) + СО(г) = 3 FeO(к) + СО2(г)
H0 298 (FeO(к)) = -272,0 кДж/мольS0 298 (FeO(к)) = 43,7 Дж/моль∙К
H0 298 (СО2(г)) = -393,5 кДж/мольS0 298 (СО2(г)) = 213,8 Дж/моль∙К
H0 298 (Fe3O4(к)) = -1118,4 кДж/мольS0 298 (Fe3O4(к)) = 146,4 Дж/моль∙К
H0 298 (СО(г)) = -110,5 кДж/мольS0 298 (СО(г)) = 197,7 Дж/моль∙К
Н0 298 = (3∙H0 298 (FeO(к)) + H0 298 (СО2(г))) – (H0 298 (Fe3O4(к)) + H0 298 (СО(г))) = (3∙(-272,0) + (-393,5)) – ((-1118,4) + (-110,5)) = 19,4 кДж
S0 298 = (3∙S0298(FeO(к)) + S0298(СО2(г))) – (S0298(Fe3O4(к)) + S0298(СО(г))) = (3∙43,7 + 213,8) – (146,4 + 197,7) = 0,8 Дж/К = 0,0008 кДж/К
G0298 = Н0 298 – Т∙S0 298 = 19,4 – 298∙0,0008 = 19,162 кДж
Так как G0298 > 0, то самопроизвольное протекание этой реакции при стандартных условиях не возможно.
Ответ: не возможно, S0 298 = 19,162 кДж.
147. На нейтрализацию 25 см3 раствора гидроксида калия потребовалось 10,24 см3 0,1052 М раствора HCl.
Решение:
Уравнение реакции:
КОН + HCl = КCl + Н2О
С(КОН) = С(HCl)∙V(HCl)/V(КОН) = 0,1052∙10,24/25 = 0,04309 моль/л
Ответ: С(КОН) = 0,04309 моль/л.
175. В каком объеме насыщенного раствора сульфида серебра содержится 1 мг растворенной соли?
Решение:
ПР(Ag2S) = 2∙10-50
Ag2S ↔ 2Ag+ + S2-
Р(Ag2S) = (ПР(Ag2S)/4)1/3∙М(Ag2S) = (2∙10-50/4)1/3∙248 = 4,24∙10-15 г/л = 4,24∙10-12 мг/л
V(р-ра) = 1∙1/4,24∙10-12 = 2,36∙1011 л
Ответ: V(р-ра) = 2,36∙1011 л.
234. Составить электрохимическую схему электролиза раствора HCl с оловянным анодом. Написать анодную и катодную реакцию. Определить объем образовавшегося на катоде газа, если электролиз проводить в течение 1 ч при силе тока 10 А.
Решение:
Схема электродных процессов при электролизе водного раствора HCl:
К(+)HCl ↔ Н+ + Cl-A(-), Sn
2Н+ + 2 е → Н20Sn0 – 2e → Sn2+ (анод растворяется
t = 1 ч
I = 10 А
Объем газа выделившегося на катоде:
VН2=10∙1∙22,426,8∙2=4,18 л
Ответ: V(Н2) = 4,18 л.
295. Составьте уравнение реакции получения золя титановой кислоты реакцией гидролиза из щелочной соли. Опишите структуру образования мицеллы.
Решение:
Уравнение реакции:
Na4TiO4 + 4H2O = H4TiO4↓ + 4NaOH
При избытке Na4TiO4:
Формула мицеллы:
{[H4TiO4]m·nTiO44–·(4n-x)Na+}x-·xNa+
Ядро – [H4TiO4]m·nTiO44–
Адсорбционный слой противоионов – (4n-x)Na+
Диффузионный слой противоионов – xNa+
При избытке Н2О:
Формула мицеллы:
{[H4TiO4]m·nН+·(n-x)ОН-}x+·xОН-
Ядро – [H4TiO4]m·nН+
Адсорбционный слой противоионов – (n-x)ОН-
Диффузионный слой противоионов – xОН-
Решим задачу
за 30 минут!
за 30 минут!
Опубликуй вопрос и получи ответ со
скидкой 20% по промокоду students20
скидкой 20% по промокоду students20
