ПРИКЛАДИ РОЗВ’ЯЗУВАННЯ ЗАДАЧ

1. Указати, у якій послідовності заповнюються електронами атомні орбіталі 3р, 3d, 4s і 4p.

Розв’язання

З’ясуємо значення суми головного й орбітального квантових чисел для кожної орбіталі:

3р (n+l)=3+1=4;

3d (n+l)=3+2=5;

4s (n+l)=4+0=4;

4p (n+l)=4+1=5.

Таким чином, маємо таку послідовність: 3р, 4s, 3d, 4p.

2. Оксид хімічного елемента третьої групи періодичної системи має відносну молекулярну масу 70. Назвати хімічний елемент, скласти формулу його гідроксиду.

Розв’язання

Нехай A_r(E)=х, оскільки елемент знаходиться в ІІІ групі, то формула цього оксиду Е₂О₃, тоді

M_r(E₂O₃) = 2x + 3×16,

70 = 2x + 48,

70 - 48 = 2x,

22 = 2x; x = 22/2 = 11; A_r(E) = 11.

Таким чином, шуканий елемент – Бор, його гідроксид – боратна кислота (Н₃ВО₃).

3. Написати електронну формулу елемента Хлору. Вказати молекулярну масу його сполуки з гідрогеном.

Розв’язання

Електронна формула показує розподіл електронів у атомі по орбіталях. 17 електронів Хлору розподіляються таким чином:

₁₇Сl 1s²2s²2p⁶3s²3p⁵.

Валентність Хлору в сполуках з елементами, які мають меншу електронегативність, дорівнює 1. Тому формула його сполуки з гідрогеном – HCl. Молекулярна маса цієї сполуки 36,5.

Таким чином, молекулярна маса гідроген хлориду дорівнює 36,5.

4. Скласти електронну формулу та скорочену електронну формулу елемента з порядковим номером 19.

Розв’язання

В атомі 19 електронів. Цей елемент – Калій. Електронна формула має вигляд 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s¹.

Таким чином, електронна формула 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s¹ .

5. Скласти електронні формули атома Сульфуру та іонів Сульфуру зі ступенями окиснення 0, -2, +4, +6. Зазначити розподіл електронів зовнішнього енергетичного рівня за орбіталями.

Розв’язання

Сульфур – елемент з порядковим номером 16. Електронна формула атома Сульфуру, що відповідає ступеню окиснення 0, має такий вигляд: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁴.

Розподіл електронів зовнішнього енергетичного рівня за орбіталями

3s 3p

Зі ступенем окиснення (-2) атом Сульфуру має на 2 електрони більше. Ці електрони розміщуються на 3р-підрівні 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶ ,

3s 3p

Із переходом у ступінь окиснення +4 атом Сульфуру віддає чотири електрони з 3р-підрівня. Тоді його формула 1s²2s²2p⁶3s²3p⁰ ,

3s 3p

Зі ступенем окиснення +6 атом Сульфуру віддає шість електронів із 3s i 3p підрівнів. Його формула 1s²2s²2p⁶3s⁰3p⁰.

6. Назвати елемент за такими даними: знаходиться в І групі, відносна молекулярна маса гідроксиду дорівнює 40.

Розв’язання

Елементу першої групи відповідає гідроксид із загальною формулою ЕОН.

M_r(ЕОН) = A_r(E) + 16 + 1; M_r(ЕОН) = 40; M_r(ЕОН) = A_r(E) + 17;

40 = A_r(E) + 17,

A_r(E) = 40 – 17 = 23.

Відносну атомну масу 23 має елемент Натрій.

Таким чином, шуканий елемент Натрій.

7. Скласти електронну формулу атома, який має чотири енергетичні рівні, а на останньому з них знаходиться 6 електронів.

Розв’язання

Якщо в атомі на зовнішньому рівні знаходиться 6 електронів, це означає, що елемент розташований у головній підгрупі шостої групи. Оскільки в атомі чотири енергетичні рівні, то він знаходиться в четвертому періоді. Шуканий елемент – Селен. Його електронна формула ₃₄Se 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p⁴.

8. Визначити скільки неспарених електронів має Хлор у незбудженому стані.

Розв’язання

Елемент Хлор знаходиться в головній підгрупі сьомої групи третього періоду, тому валентний рівень має такий вигляд: 3s²3p⁵.

Розподіл електронів зовнішнього енергетичного рівня за орбіталями

3s 3p

Таким чином, у незбудженому стані атом Хлору має один неспарений електрон.

9. Визначити загальну кількість електронів у іоні N^3-.

Розв’язання

Нітроген у періодичній системі має порядковий номер 7. Зі ступенем окиснення (-3) атом має на три електрони більше. Їх загальна кількість – 10.

Таким чином, загальна кількість елекронів у іоні N^3- дорівнює 10.

10. Кислота має формулу Н₂ЕО₃. Кислотоутворювальний елемент має вищий ступінь окиснення. Він розташований у четвертому періоді й належить до р-елементів. Назвати кислоту, скласти формулу оксиду, що відповідає наведеній кислоті.

Розв’язання

Визначимо валентність кислотоутворювального елемента: .

Отже, це елемент IV групи. Також відомо, що він розташований у четвертому періоді, головній підгрупі. Таке положення в періодичній системі займає Германій.

Таким чином, шуканий елемент – Германій, оксид – GeO₂.

11. Написати рівняння реакції між простими речовинами, утвореними елементами, електронні формули атомів яких мають закінчення ...3s²; …3s² 3p⁵. Указати окисник і відновник, тип хімічного зв’язку в утвореній сполуці.

Розв’язання

Валентна формула атома (...3s²) вказує на те, що цей елемент розташований у третьому періоді, ІІ групі, головній підгрупі. Це Магній.

Якщо валентна формула атома має закінчення …3s²3p⁵, це означає, що елемент знаходиться в третьому періоді, VIІ групі (2+5=7), належить до р-елементів. Цей елемент – Хлор. Рівняння реакції між шуканими простими речовинами має вигляд

Mg⁰ + Сl₂⁰ = Mg⁺²Cl₂^-.

Магній – відновник, Хлор – окисник. Хімічний зв’язок між металом та неметалом – іонний.

12. Атом елемента має на 3 електрони більше, ніж іон Натрію. Назвати елемент, скласти електронні формули його атома й іона.

Розв’язання

Іон Na⁺ - це електрично заряджена частинка, що утворилася з нейтрального атома внаслідок віддачі одного електрона:

Na⁰ – 1ē ® Na⁺.

11ē – 1ē=10ē. Визначаємо число електронів у електронній оболонці невідомого

елемента: 10ē + 3ē=13ē. Невідомий елемент – Алюміній. Електронна формула атома Алюмінію 1s²2s²2p⁶3s²3p¹, електронна формула іона Алюмінію – 1s²2s²2p⁶.

Таким чином, шуканий елемент – Алюміній.

13. Визначити тип хімічного зв’язку в молекулах KCl, N₂, SiO₂. Відповідь обґрунтувати.

Розв’язання

KCl – іонний тип зв’язку, оскільки він утворюється між двома атомами, що дуже відрізняються між собою за значеннями електронегативності (метал і неметал);

N₂ – молекула утворена між атомами одного й того ж елемента, таким чином зв’язок ковалентний неполярний;

SiO₂ – зв’язок утворений між атомами однакової природи (неметали), а тому має місце ковалентний полярний зв’язок. Електронегативність Оксигену більша за електронегативність Силіцію.