новая папка 1 / 287896
.pdfМосковский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана
СТРОЕНИЕ ВЕЩЕСТВА
Задачи для защиты модуля 1 по курсу химии
Методические указания
Москва Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана
2013
УДК 547
ББК 24.2 С86
Авторы: А.М. Голубев, А.Д. Смирнов, И.В. Татьянина, В.Н. Горячева
Строение вещества. Задачи для защиты модуля 1 по
С86 курсу химии : метод. указания / А.М. Голубев и др. — М. : Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2013. — 22, [2] с.
ISBN 978-5-7038-3702-3
Приведены типовые вопросы и задачи по темам модуля 1 по курсу химии.
Для студентов первого и второго курсов всех специальностей МГТУ им. Н.Э. Баумана, изучающих химию по программе бакалавриата.
Рекомендовано Учебно-методической комиссией Научно-учеб- ногокомплекса «Фундаментальныенауки» МГТУим. Н.Э. Баумана.
УДК 547
ББК 24.2
ISBN 978-5-7038-3702-3 |
♥ МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2013 |
ПРЕДИСЛОВИЕ
В связи с переходом на блочно-модульную систему организации учебного процесса в высших учебных заведениях усилилась роль текущего контроля знаний студентов в течение семестра. Семестровым учебным планом предусматривается контроль модулей. Во время контроля модуля студент должен подтвердить успешное усвоение пройденного материала, продемонстрировать достигнутые знания, ответив на теоретические вопросы и решив расчетные и логические задачи.
Методические указания включают контрольный материал по темам модуля 1 «Строение вещества» по курсу химии для бакалавров технического университета. В приложении приведены необходимые справочные данные.
3
1. СТРОЕНИЕ АТОМА
Задачи 1–5. Опишите состояние электрона квантовыми числами n, l, m по заданной атомной орбитали (АО).
Номер задачи |
АО |
Номер задачи |
АО |
|
|
|
|
1 |
3d |
4 |
6d |
2 |
4f |
5 |
7p |
3 |
3p |
|
|
|
|
|
|
Задачи 6 –10. Определите, на какой орбитали находится электрон, если его состояние характеризуется указанными ниже квантовыми числами.
Номер задачи |
n |
l |
6 |
3 |
2 |
7 |
5 |
1 |
8 |
4 |
3 |
9 |
6 |
0 |
10 |
6 |
2 |
Задачи 11–15. Приведите возможные варианты квантовых чисел n и l, для которых сумма (n + l ) равна заданному значению. Определите последовательность заполнения полученных электронных подуровней.
Номер задачи |
n + l |
Номер задачи |
n + l |
|
|
|
|
11 |
5 |
14 |
8 |
12 |
7 |
15 |
6 |
13 |
4 |
|
|
|
|
|
|
4
Задачи 16 –21. Напишите электронные формулы указанного ниже атома в основном и возбужденном состояниях, покажите распределение валентных электронов по квантовым ячейкам, определите число неспаренных электронов.
Номер задачи |
Атом |
Номер задачи |
Атом |
|
|
|
Mn |
16 |
S |
19 |
|
17 |
As |
20 |
Cl |
18 |
Al |
21 |
Ti |
Задачи 22–26. Укажите значения квантовых чисел n, l, m для электронов, находящихся на внешнем энергетическом уровне в приведенных ниже атомах.
Номер задачи |
Атом |
Номер задачи |
Атом |
|
|
|
Se, Mo |
22 |
Si, Mn |
25 |
|
23 |
Ca, Ti |
26 |
Co, Pd |
24 |
Sc, Pb |
|
|
|
|
|
|
Задичи 27–31. Определите порядковый номер элемента, у которого заканчивается заполнение электронами орбиталей указанного подуровня.
Номер задачи |
Подуровень |
Номер задачи |
Подуровень |
|
|
|
5s |
27 |
3d |
30 |
|
28 |
4p |
31 |
5d |
29 |
4f |
|
|
|
|
|
|
Задачи 32– 43. Напишите электронные формулы внешнего энергетического уровня указанных ниже атома и иона. Покажите распределение электронов по квантовым ячейкам. Укажите количество неспаренных электронов.
Номер задачи |
Атом |
Ион |
Номер задачи |
Атом |
Ион |
|
|
|
|
|
|
32 |
S |
S2– |
38 |
Cu |
Cu2+ |
33 |
Ti |
Ti3+ |
39 |
Cr |
Cr3+ |
34 |
Al |
Al3+ |
40 |
Au |
Au3+ |
35 |
Sn |
Sn2+ |
41 |
Sc |
Sc3+ |
36 |
Mn |
Mn2+ |
42 |
V |
V2+ |
37 |
Co |
Co3+ |
43 |
Ag |
Ag1+ |
5
Задачи 43– 47. Напишите электронные формулы внешнего энергетического уровня атомов указанного ниже ряда. Покажите распределение электронов по квантовым ячейкам. Предскажите изменения атомного радиуса, энергии ионизации и электроотрицательности в этом ряду.
Номер задачи |
Ряд атома |
Номер задачи |
Ряд атома |
|
|
|
O–S–Se |
44 |
Cl–Br–I |
47 |
|
45 |
N–O–F |
48 |
Al–Si–P |
46 |
N–P–As |
|
|
Задачи 49–53. Напишите электронные формулы атомов указанного ниже ряда (для внешних энергетических подуровней). Покажите распределение электронов по квантовым ячейкам. Предскажите изменения атомного радиуса, энергии ионизации и электроотрицательности в этом ряду.
Номер задачи |
Ряд атома |
Номер задачи |
Ряд атома |
|
|
|
Li–Be–B–C–N–F |
49 |
Li–Na–K–Rb–Cs |
52 |
|
50 |
Be–Mg–Ca–Sr |
53 |
B–Al–Ga–In–Tl |
51 |
С–Si–Ge–Sn–Pb |
|
|
Задачи 54–86. Укажите, руководствуясь периодической системой, символ химического элемента, атому которого соответствует указанная ниже электронная формула.
Номер задачи |
Формула |
Номер задачи |
Формула |
|
|
|
|
54 |
1s22s22p63s23p6 |
64 |
[10Ne]3s23p5 |
55 |
1s22s22p5 |
65 |
[2He]2s22p3 |
56 |
1s22s22p63s2 |
66 |
[10Ne]3s23p2 |
57 |
1s22s22p63s23p63d 54s1 |
67 |
[18Ar]3d 34s2 |
58 |
1s22s22p63s23p63d104s2 |
68 |
[18Ar]3d 54s1 |
59 |
1s22s2 |
69 |
[36Kr]4d105s25p2 |
60 |
1s22s22p63s23p63d104s1 |
70 |
[18Ar]3d104s24p4 |
61 |
1s22s22p1 |
71 |
[10Ne]3s23p4 |
62 |
1s22s22p63s23p64s1 |
72 |
[36Kr]4d105s25p5 |
63 |
1s22s22p2 |
73 |
1s22s22p63s23p4 |
6
Номер задачи |
Формула |
Номер задачи |
Формула |
|
|
|
|
74 |
1s22s22p6 |
81 |
[54Xe]5d 16s2 |
75 |
1s22s22p63s1 |
82 |
[10Ne]3s23p4 |
76 |
[2He]2s22p4 |
83 |
1s22s22p63s23p63d 84s2 |
77 |
[18Ar]3d104s24p2 |
84 |
[10Ne]3s23p6 |
78 |
[36Kr]4d 25s2 |
85 |
1s22s22p63s23p63d 54s2 |
79 |
1s22s22p3 |
86 |
1s22s22p63s23p3 |
80 |
[54Xe]6s1 |
|
|
Задачи 87–92. Определите ошибки, допущенные в написании приведенных ниже электронных конфигураций атомов в их основном энергетическом состоянии.
Номер задачи |
Конфигурация |
|
|
87 |
27Со 1s22s22p63s23p53d 84s14p1 |
88 |
33As 1s22s22p63s23p63d 94s14p5 |
89 |
23V 1s22s22p63s23p53d 34s14p2 |
90 |
32Ge 1s22s22p63s23p53d 84s14p6 |
91 |
50Sn 1s22s22p63s23p63d 104s24p64d 85s15p25d 3 |
92 |
52Te 1s22s22p63s23p63d 104s14p54d 85s05p65d4 |
Задачи 93 –116. Укажите, пользуясь периодической системой, символ химического элемента, иону которого в основном энергетическом состоянии соответствует приведенная ниже электронная формула.
Номер задачи |
Формула |
Номер задачи |
Формула |
|
|
|
|
93 |
Э3+ [10Ne]3s2 |
101 |
Э2– [18Ar]3d104s24p6 |
94 |
Э2– [2He]2s22p6 |
102 |
Э2+ [18Ar]3d 5 |
95 |
Э2+ [10Ne] |
103 |
Э3+ [18Ar]3d 5 |
96 |
Э4- [10Ne]3s23p6 |
104 |
Э4+ [18Ar]3d 3 |
97 |
Э3+ [18Ar] |
105 |
Э2+ [18Ar]3d3 |
98 |
Э3–[18Ar]3d 104s24p6 |
106 |
Э3– [10Ne]3s23p6 |
99 |
Э3–[18Ar]3d 104s24p6 |
107 |
Э2+ [18Ar]3d2 |
100 |
Э4+ [10Ne]3s2 |
108 |
Э– [10Ne]3s23p6 |
7
Номер задачи |
Формула |
Номер задачи |
|
Формула |
|
|
|
|
|
109 |
Э2+[18Ar]3d 104s24p4 |
113 |
Э2+ |
1s22s22p2 |
110 |
Э4+[18Ar] |
114 |
Э4– 1s22s22p6 |
|
111 |
Э4+ 1s2 |
115 |
Э3+ |
1s2 |
112 |
Э3– s22s22p6 |
116 |
Э2+ |
1s22s22p1 |
Задачи 117–146. Определите химический элемент по его координатам в периодической системе (номер периода и номер группы), составьте электронную формулу атома этого элемента и укажите значения квантовых чисел (n, l, ml, ms) для электронов внешнего уровня.
Номер задачи |
Координаты |
Номер задачи |
Координаты |
|
элемента |
элемента |
|||
|
|
|||
117 |
3, IVA |
132 |
3, VIA |
|
118 |
4, VIIA |
133 |
2, VIA |
|
119 |
4, IVB |
134 |
4, IIIB |
|
120 |
3, VIIA |
135 |
4, VA |
|
121 |
2, VA |
136 |
5, VIIIB |
|
122 |
5, VIIA |
137 |
4, IIA |
|
123 |
3, VA |
138 |
4, VB |
|
124 |
4, IVA |
139 |
4, VIII B |
|
125 |
5, IVA |
140 |
4,VIIB |
|
126 |
4,VIIIB |
141 |
5, VA |
|
127 |
4, VIIB |
142 |
4, VIIIA |
|
128 |
5, IIIA |
143 |
5, IIA |
|
129 |
3, IIIA |
144 |
5, VIA |
|
130 |
4, VIIIB |
145 |
4, IIB |
|
131 |
4, VIA |
146 |
4, IIIA |
Задачи 147–176. Составьте электронную формулу иона с указанным ниже зарядом (в основном энергетическом состоянии) и определите число неспаренных электронов по координатам в периодической системе (номер периода и номер группы) соответствующего атома.
8
Номер |
Координаты |
Номер |
Координаты |
Номер |
Координаты |
||
задачи |
элемента |
задачи |
элемента |
задачи |
элемента |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
147 |
3; 14; 4 |
– |
157 |
4; 7; 4 + |
167 |
4; 2; 2 + |
|
148 |
4; 17; 5 |
+ |
158 |
5; 13; 1 + |
168 |
4; 5; 3 + |
|
149 |
4; 4; 4 + |
159 |
3; 13; 3 + |
169 |
4; 8; 4 + |
||
150 |
3; 17; 3 |
+ |
160 |
4; 8; 3 + |
170 |
4; 7; 2 + |
|
151 |
2; 15; 3 |
– |
161 |
4; 16; 2 – |
171 |
5; 15; 3 + |
|
152 |
5; 17; 3 + |
162 |
3; 16; 2 – |
172 |
4; 15; 3 |
– |
|
153 |
3; 15; 3 – |
163 |
2; 16; 2 – |
173 |
5; 2; 2 + |
||
154 |
4; 14; 2 + |
164 |
4; 3; 3 + |
174 |
5; 16; 2 |
– |
|
155 |
5; 14; 2 + |
165 |
4; 15; 3 – |
175 |
4; 12; 2 |
+ |
|
156 |
4; 18; 2 + |
166 |
5; 8; 3 + |
176 |
6; 13; 1 |
+ |
Задачи 177–178. Объясните, какой из двух элементов с указанной ниже электронной конфигурацией имеет большую энергию ионизации.
Номер задачи |
Конфигурация |
177 |
1s22s22p63s23p2; 1s22s22p63s23p5 |
178 |
1s22s22p63s23p64s1; 1s22s22p63s23p63d 104s1 |
9
2. ХИМИЧЕСКАЯ СВЯЗЬ
2.1. Метод валентных связей
Задачи 179–274. Приведите электронное строение атомов, образующих молекулу или ион, определите тип гибридизации орбиталей центрального атома (иона), изобразите геометрическую форму частицы и объясните, полярна она или нет. Используйте данные, приведенные ниже.
Номер |
Молекула |
Номер |
Молекула |
Номер |
Молекула |
|||
задачи |
или ион |
задачи |
или ион |
задачи |
или ион |
|||
|
|
|
[AsF6]– |
|
|
|
||
179 |
AlBr3 |
201 |
2– |
223 |
XeF2 |
|||
180 |
BeF2 |
|
202 |
[GeCl6] |
|
224 |
BiF3 |
|
181 |
GeBr4 |
203 |
[PF6]– |
|
225 |
H3O+ |
||
182 |
SClF5 |
204 |
– |
226 |
PCl5 |
|||
[AlCl4] |
|
|||||||
183 |
BeCl2 |
205 |
AsBr3 |
|
227 |
AlI3 |
||
184 |
CF4 |
– |
206 |
CO2 |
|
228 |
GaCl3 |
|
185 |
[GaCl4] |
207 |
SF4 |
|
229 |
BI3 |
||
186 |
|
2– |
208 |
BrF3 – |
|
230 |
SF6 |
|
[BeF4] |
+ |
|
||||||
187 |
[PBr4] |
2– |
209 |
[ICl4] |
|
231 |
SiCl4 2– |
|
188 |
[PbCl6] |
210 |
BCl3 |
|
232 |
[SnI6] |
||
189 |
BrF2+ |
|
211 |
GeH4 |
|
233 |
[SnBr6]2 |
|
190 |
NH− |
|
212 |
CCl |
|
234 |
[PCl ] |
|
|
2 |
|
|
4 |
|
|
6 |
|
191 |
AlI3 |
|
213 |
GeF4 |
|
235 |
[PCl4]+ |
|
192 |
[SbF5]2 |
214 |
SF6 |
|
236 |
ClF5 |
||
193 |
KrF2 |
|
215 |
PbCl4 |
|
237 |
XeF4 |
|
194 |
SbI3 |
|
216 |
PH4+ |
|
238 |
IBr2– |
|
195 |
SnCl4 |
217 |
[BH4] |
|
239 |
AsCl3 |
||
196 |
TeF |
6 |
|
218 |
[AlF ] |
|
240 |
ClF+ |
|
|
|
|
4 |
|
|
2 |
|
197 |
BBr3 |
|
219 |
[SbF6] |
|
241 |
COF2 |
|
198 |
AlCl3 |
220 |
GeCl2 |
|
242 |
GaI3 |
||
199 |
GaBr3 |
221 |
PH3 |
|
243 |
GeCl4 |
||
200 |
SbCl5 |
222 |
Cl2O |
|
244 |
PF5 |
10