Ю.М. Коренев и др. - Задачи и вопросы по общей и неорганической химии с ответами и решениями (1114426), страница 11
Текст из файла (страница 11)
2) Заполните таблипу для фигуративных точек 1 — б (рис. 8, а). Для нонвариантных точек напишите уравнение, описывающее равновесие между сосуществующими фазами. 3) Рассчитайте и напишите формулу соединения А, образующегося в системе. 4.6.22. На рис. 9, а приведена фвзовая диаграмма (конденсированное состояние, р = сопв!) системы ЬаРв — Ягрв. 1) Укажите, каким из указанных (а — 1) составов соответствуег тип кривой охлаждения, приведенной на рис. 9, б. 4.5.
Фазовые равновесия в одно- и двухкомпопеятных системах 65 г,'С г,'С 1200 Гар 20 40 60 80 Бгг иоа. З4 згр а) б) Рис. 9. Фазовая диаграмма системы 1 арз — Ягрг (о) и кривая охлаждения (б). 2) Заполните таблипу для фигуративных точек 1 — Б (рис. 9, а). Для нонвариантных точек напишите уравнение, описывающее равновесие между сосуществующими фазами. 3) Укажите состав твердого раствора р (мол.
%), имеющего максимальную температуру плавления. Глава 5 ОТВЕТЫ И РЕШЕНИЯ К ЧАСТИ 1 (ГЛ. 1-4) 1. Строение атомов, молекул и ионов 1.1. Строение атомов 1.1.1. 1. г) и = 4; 1 = 0 (подгруппа э), т = 0; 1 = 1 (подгруппа р), т = — 1,0, +1; 1 = 2 (подгруппа И), т = — 2, — 1,0, +1,+2; 1 = 3 (подгруппа /), т = — 3, — 2, — 1,0, +1, +2, +3. Каждому сочетанию п,1 и гн соответствуют по два спина: э = +1/2 и — 1/2. При п = 4 максимальное число состояний электрона равно 32. 1.1.3. Для водорода Е» — — 13,6 1 (1/9 — 1/16) = 0,524 эВ. 1.1.4. Энергия ионизации атома (потенциал ионизации) — энергия, которую нужно затратить для отрыва 1 моль электронов от 1 моль атомов в газовой фазе: Ха(г.) -э Ма+(г.) + е аЕ = Ьи, или /ЛЕ = Ьс/Л, где с = 2,998 10» м . с ' — скорость света, А = 6,626 10 э4 Дж с — постоянная Планка.
Энергия ионизации атома: Хл/ЛЕ=г7дЬс/Л = 6,022 10м 6,626. 10 и 2,998. 10~/(2,42. 10 ~) = 494300 Дж .моль ' = 494,3 кДж моль ~ 1.1.5. Резкий скачок энергии наблюдается прн переходе от 1з к Хо следовательно, вероятная формула хлорида бора ВС1ю 1.1.6. К Ъ' группе. 1.1.8. В минерале из Калифорнии 17% 'е е1В, 83% " е'В; в минерале из Италии 19% 'ее'В, 81% ы е'В. 1.1.9. Мера устойчивости изотопа характеризуется отношением числа протонов Ж(,'р) к числу нейтронов Ж(еп).
Для стабильных изотопов это отношение близко к 1. Для приведенного ряда изотопов Ж(',р)/Ф(о1п) равны: 30/37 = 0,8; 45/56 = 0,8; 12/20 = 0,6; 1. Строение атомов, молекул и ионов 67 20/23 = 0,87; 57/84 = 0,67. Таким образом, неустойчивы ДМ8 и 1411 ет а. К образованию устойчивых изотопов могут привести испускания следующих частиц: ~~М8-4~~8+ 46 1411 а -4141 рг+ 2ми 1.1.11. тз?а + 11р 44аНе + а или тЬ1(р,а)т4Не 1.1.12. 412 + ~Н -44Вее -+4тНе + а или еЩд,а)4тНе 1 1 13 'оВ + 1п -+таЫ + 4Не или 'оВ(п а)тай! 1.1.14.— 1.1.15.
См. ответы 1.1.11.— 1.1.13. 1.2. Строение молекул и ионов 1.2.1. Модель отталкивания электронных пар валентной оболочки (ОЭПВО) коротко сводится к следующему. Пространственное распределение химических связей вокруг поливалентных атомов определяется общим числом пар электронов (связывающих и несвязывающих).
Наиболее вероятная конфигурация молекулы или иона соответствует наименьшему отталкиванию электронных пар или их максимальному удалению друг от друга. Тип молекулы в общем виде записывается как АВ,„Е„, где А— центральный атом,  — лиганд, Š— неподеленная пара электронов. Для молекул, содержащих двойные связи, при обсуждении их геометрических форм следует предположить, что две пары электронов кратной связи занимают вместе одно из мест, предсказанных для молекулы с тем же числом электронных пар, но не имеющей кратных связей.
Геометрия молекулы определяется только числом о-связей и несвязанных электронов, я-связями можно пренебречь. Несколько более сильное отталкивание между двойными связями по сравнению с одинарными приводит к незначительным изменениям углов и энергий связей.
В соответствии с методом ввлентных связей (использование этого метода приводит к такому же результату, что и использование модели ОЭПВО), пространственная конфигурация молекулы определяется пространственным расположением гибридных орбиталей $ Ф ° ф ф $ 3 О, 3+ 'О + Ь Ш Гт~ о ~О Я о В 6 о гл а С> 11 + Ю 11 1 11 р о ю й Р б р м и с ГЛ Р~ ч Я и 1ц 1 О й '7 !с Ж щ И М Я В о О Е' Ъ +~ е- в- П М о ! э я о с~ дб бо Ю М И и л~ Яб б о о $ 3 а Ф С~ 60 в ~~~ сч щ + ~ С4 Гт~ ~ Я ОЭ ФО б / о $ а 5 о / 3 о 'о !! + ф, й- о Р 9 о А $ Р 9 и О О ОО !! +о с 74 Глава 5. Ответы и решения центрального атома, которые образуются в результате взаимодействия между атомными орбиталями (табл.
1, а). Ниже приведена расшифровка вертикальных рубрик таблицы. 1 Соединение ОРз 2 Общее число электронов 6+2=8 3 и 4 Число электронных пар связывающих (3) несвязывающнх (4) 5 Тип молекулы (иона) АВтЕт 6 Пространственное расположение электронных пар Тетраэдр 7 Пространственное строение иона или молекулы Угловое строение ерз-Гибридизация 8 Тип гибридизации 1.2.2.
См. 1.2.1. 1.2.$. а) Строение см. 1.2.1. Так как ЯРе — октаэдр, т. е. правильный многогранник, то углы Р— Б — Р равны 90 и 180'. В случае ВгРв неподеленная пара электронов искажает тетрагональную пирамиду (сильнее отталкивая соседнюю электронную пару по сравнению с валентной, обеспечивающей связь; связи, соседние с неподеленными парами, длиннее тех, что удалены от неподеленных пар); углы < 90 и 180'. б) Строение см.
1.2.1. Угол Р—  — Р 120', угол Р— М вЂ” Р < 109'. Тетраэдрический угол уменьшается из-за более сильного отталкивания неподеленной парой электронов соседней электронной пары по сравнению с валентной, обеспечивающей связь. 1.2.6. — 1.2.8. См. 1.2.1. 1.2.9. См. [Коиилои Ф., Уилкиисон Дж. Современная неорганичесная химия/ Пер. с англ. — Мл Мир, 1969.— Т.1.— с. 75-101]. 1.2.10.— 1.2.11. См. 1.2.1. 1.2.12. См. 1.2.9. 1. Строение атомов, молекул и ионов 75 1.2.13.
а, 1) 2р + 2к к Зе Ф++2р ф ф1к + + 2к' .$ Зе .ф -ф 1к Ф 2е' 'Ф За ф 51к 41 2е' '%2е 41 2е $1е АОМ МОМО АОО 'Ф 1е МОНО+ МО ЫО б, 1) я — — 2к' 2р+ — + — 2р + 4'". +за' 2е ф 42 2в $!е 2,++— + + — 2р — Зе 41 .ф 1к -$ Зе' ф 1е АОВ МОВ2 АОВ АО С АО С мое, 2р++ + +++ 2р .Ь Зе ф ф1к -$ 2е' 2е .Ф Ф 2в .ф 1е АОИ МОН АОИ 2) ХО+ 'г10 ХО Кратность связи 3 2,5 2 3) Чем больше кратность связи, тем меньше межатомные расстояния (для сходных по составу частиц). 4) Парамагнитны те частицы, в которых есть неспаренные электроны, т. е.
510, г10 5) Для сходных по составу частиц чем больше Н (чем меньше кратность связи), тем меньше прочность связи, т. е. Е(ЖО+) > Е(г10) > ЕЯО ) 76 Глава 5. Ответы и решения Разность Е(2е) — Е(2р) увеличивается при переходе от В к г(, величины Е(2в) и Е(2р) уменьшаются при переходе от В к Х. 2) Вз Сз Хз Кратность связи 1 2 3 4) Парамагнитна молекула Вз. 5) Е(Х2) > Е(Сг) > Е(В2) в, 1) МО Сз — см. пункт 6).
— 4е' — — 2в' 2я+ +— ++ +2я $ .ф 1и ф 2в' 41 Зв зг .ф 1в ф 2е' -ф 1е АОС МО С14 АОХ МО С14 1.2.14. а) Ответы на задания 1), 2), 4) см. 1.2.13, в). 3) Чем больше кратность связи, тем выше энергия диссоциации молекул или ионов. 5) И(С2) > И(СХ) > Н(СХ ). б) Ответ на задание 1) см. 1.2.13. 2) 74, 74+ Кратность связи 3 2,5 2,5 3) Е(г12) > Е(г12~) и Е(г12 ), так как кратность связи в молекуле г12 больше, чем в частицах Х~~ и Х~ Разность Е(24) — Е(2р) увеличивается при переходе от С к г1, величины Е(2е) и Е(2р) уменьшаются при переходе от С к 31.
2) Ст Сг1 СХ Кратность связи 2 2,5 3 3) Чем больше кратность связи, тем меньше межатомные расстояния (для сходньпс по составу частиц). 4) Парамагнитна молекула СХ. 5) Е(СХ ) > Е(СХ) > Е(С2). 1. Строение атомов, молекул и ионов 77 Е(Х+2) > Е(Х2 ), так как в частице Хз+ число электронов, находящихся на разрыхляющих орбиталях, меньше, чем в частице Хз . 4) Парамагнитны ионы Х2+ и Хт. 5) д(Хт ) > о(Х2~) > д(Х2). в) Ответ на задание 1) см.
1.2.13. 2) Х Х С С+ Кратность связи 3 2,5 2 1,5 3) Е(Х2) > Е(Х2 ) > Е(С2) > Е(С~2), так как кратность связи уменьшается в представленном ряду часпщ. 4) Парамагнитны ионы Хе и Сз~. 1.2.15. 1) — 4о' -7- 2к' 2р .ф -7- + -Ц- -7- -7- 2р 'Ф .ф !о Ф АОО МО Ое АОО 2) 12 — энергия, необходимая для удаления одного электрона с верхнего по энергии уровня. Так как у молекулы 02 электрон уходит с 2те-орбитали, а у атома Π— с 2р-орбитали и энергия 2л*- орбнтали больше энергии 2р-орбитали, то 1~(02)( 1~(0). 3) Возможно, так как надо удалить электрон с 2т*-орбитали. Кратность связи в О~+ составляет 2,5, т.
е. больше, чем у Оэ. 1.2.16. См. 1.2.13, 1.2.14. 1.2.17. 1) См. 1.2.13. 2) При добавлении электрона к Хз он попадает на рэзрыхляющую 2т*-орбнталь, а в случае СХ вЂ” на связывающую Зн-орбитэль. Поэтому энергия сродства к электрону для Хт отрицательна, а для СХ положительна. 3) Кратность связи в молекуле Хз+ равна 3, в СХ 2,5. Энергия диссоциации больше для Хз. 4) Возможно, так как у частицы Х~~ кратность связи равна 2,5. 78 Глава 5. Ответы я решения 2. Скорость химических реакций 2.1. Закон действующих масс. Кинетические уравнении 2.1.1. Для реакций первого порядка, к которым относится радиоактивный распад, можно записать кинетические уравнения: — 4(с/Ыт = Йс; — Ыс/с = Ыт Интегрируя, получаем: 1п(се/с) = /4(т — то), где се — исходная концентрация радионуклцда в начальный момент времени те, с — концентрация радионуклида в момент времени т.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
