Материал: Индивидуальные домашние задания по химии

Пример1.3.Написать электронную формулу атома элемента № 32.

Решение. При составлении полной электронной формулы записывают условные обозначения всех полностью или частично занятых подуровней, указывая с помощью верхнего числового индекса количество электронов, размещенных на каждом подуровне. Заполнение орбиталей в многоэлектрон- ных атомах регулируется двумя основными принципами: принципом Паули и принципом наименьшей энергии. В многоэлектронных атомах порядок возрастания энергии и, следовательно, порядок последовательного заполне- ния электронами различных уровней и подуровней определяется правилами Клечковского, которые учитывают зависимость энергии орбитали от значе- ний как главного (n), так и орбитального (l) квантовых чисел. Согласно этим правилам, энергия атомных орбиталей возрастает в порядке увеличения сум- мы (n + l), а при одинаковых значениях этой суммы – в порядке последова- тельного увеличения главного квантового числа n.

Элемент № 32 – германий, р-элемент. Электронная формула будет вы- глядеть следующим образом:

1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d¹⁰4p².

При этом порядок заполнения 3d, 4s и 4p орбиталей определяется прави- лами Клечковского. Для 3d-орбитали n + l = 5 (3 + 2), для 4s – n + l = 4 (4 + 0), для 4p – n + l = 5 (4 + 1), поэтому, сначала заполняется 4s (минимальная сум- ма n + l), затем 3d (так как при равенстве n + l сначала заполняется орбиталь с меньшим значением главного квантового числа n) и 4p.

Пример 1.4. Записать в форме энергетических ячеек электронную кон- фигурацию наружного уровня атома хлора в основном и возбужденном со- стояниях.

Решение. Строение электронных оболочек атомов часто записывают в виде энергетических ячеек. Каждая квантовая ячейка обозначается клеткой, соответствующей атомной орбитали, каждый электрон – стрелкой, соответ- ствующей направлению спина.

При составлении графической электронной формулы следует по- мнить, что:

s-подуровень – первый подуровень каждого энергетического уровня, со- стоящий из одной s-орбитали;

р-подуровень – второй подуровень каждого энергетического уровня, начиная со второго; состоит из трех p-орбиталей;

d-подуровень – третий подуровень каждого энергетического уровня, начиная с третьего; состоит из пяти d-орбиталей;

f-подуровень – четвертый подуровень каждого энергетического уровня, начиная с четвертого; состоит из семи f-орбиталей;

Также следует помнить принцип Паули, согласно которому в ячейке не может находиться более двух электронов с антипараллельными спинами, и правило Хунда, которое гласит, что суммарное значение спинового кванто- вого числа электронов данного подуровня должно быть максимальным, т. е. электроны занимают свободную орбиталь сначала по одному и имеют при этом одинаковый спин, и лишь потом спариваются.

3d
3p	↑↓	↑↓	↑
↑↓

В основном состоянии атом хлора имеет следующую электронную кон- фигурацию валентного уровня:

3s

При переходе атома в возбужденное состояние электронная пара на ва- лентной орбитали «распаривается» и один из электронов переходит на сво- бодную орбиталь подуровня с более высокой энергией в пределах того же энергетического уровня.

У атома хлора может быть три возбужденных состояния: Cl^*(валентность III)

3d				↑
3p	↑↓	↑	↑
↑↓

3d				↑	↑
3p	↑	↑	↑
↑↓

3sCl** (валентность V)

3d				↑	↑	↑
3p	↑	↑	↑
↑

3sCl***(валентность VII)

3s

Пример1.5.Закончить и уравнять ионно-электронным методом окисли- тельно-восстановительную реакцию, протекающую в кислой среде:

Mn(NO₃)₂+PbO₂+HNO₃ HMnO₄+Pb(NO₃)₂+…

Решение.Данное уравнение реакции перепишем в ионной

форме:

Mn²^ 2NO^+PbO +H⁺+NO^ H^+MnO^ Pb²⁺+2NO^+…

3 2 3 4 3

и определим для восстановителя его окисленную форму:

4
Mn²^ MnO^,

а для окислителя – его восстановленную форму:

PbO₂ Pb²^.

Для процессов окисления и восстановления необходимо сначала соста- вить материальный баланс с помощью ионов Н⁺и Н₂О, а затем баланс по электрическим зарядам. Два полученных уравнения следует просуммировать, умножив каждое из них на коэффициенты, подобранные так, чтобы число электронов, теряемых восстановителем, было равно числу электронов, при- обретаемых окислителем. В результате получаем ионное уравнение окисли- тельно-восстановительной реакции:

2 ^Mn²^^^4H₂^O^⁵^e^^MnO^^^8H^

⁵PbO₂ 4H⁺ 2e Pb²⁺ 2H₂O

4
2Mn²^ 8H₂O  5PbO₂ 20H⁺ 2MnO^16H^ 5Pb²⁺ 10H₂O. Приведем подобные члены (ионы Н⁺и молекулы Н₂О) в левой и правой ча- стях ионного уравнения окислительно-восстановительной реакции.

4 2
2Mn²^ 5PbO₂ 4H⁺ 2MnO^ 5Pb²⁺ 2H O.

3
Теперь переносим все коэффициенты из ионного уравнения в молеку- лярное уравнение реакции (включая молекулы Н₂О с соответствующим сте- хиометрическим коэффициентом) за исключением коэффициента перед ионами водорода, поскольку они входят в состав азотной кислоты, а нитрат- ионы в левой части уравнения содержатся как в азотной кислоте, так и в нит-

рате марганца (II). Уравниваем ионы

NO^, не принимавшие участия в окис-

лительно-восстановительной схеме, согласно материальному балансу

2Mn(NO₃)₂ 5PbO₂ 6HNO₃ 2HMnO₄ 5Pb(NO₃)₂ 2H₂O.

Проводим проверку правильности расстановки стехиометрических ко- эффициентов по кислороду: количество атомов кислорода в левой и правой части уравнения окислительно-восстановительной реакции должно быть одинаковым.

Пример 1.6. Закончить и уравнять ионно-электронным методом окисли- тельно-восстановительную реакцию, протекающую в щелочной среде:

Bi₂O₃ Br₂ KOH  K₃BiO₄ KBr …

Решение.Перепишем данное уравнение реакции в ионной форме:

4
Bi₂O₃ Br₂ K⁺ OH^ 3K⁺ BiO³^ K⁺ Br^…

и определим для восстановителя его окисленную форму:

4
Bi₂O₃ BiO³^,

а для окислителя – его восстановленную форму:

Br₂ Br^.

Для процессов окисления и восстановления необходимо сначала соста- вить материальный баланс с помощью ионов OH^и Н₂О, а затем баланс по электрическим зарядам. Два полученных уравнения следует просуммировать, умножив каждое из них на коэффициенты, подобранные так, чтобы число

электронов, теряемых восстановителем, было равно числу электронов, при- обретаемых окислителем. В результате получаем ионное уравнение окисли- тельно-восстановительной реакции:

Источник: https://files.student-it.ru/previewfile/208586

Смотрите также:









2014 biblioonline ru
Анализ эффективности инвестиций предприятия на примере ООО «СпецПримСтрой»