Решение задач
Задание 3. Решение расчетных задач экологического содержания:- на нахождение относительной молекулярной массы,- определение массовой доли химических элементов в сложном веществе.
Теоретическая часть
Относительная атомная масса (Ar) - безразмерная величина, равная отношению средней массы атома элемента (с учетом процентного содержания изотопов в природе) к 1/12 массы атома 12C.
Относительная молекулярная масса (Mr) - безразмерная величина, показывающая, во сколько раз масса молекулы данного вещества больше 1/12 массы атома углерода 12C.
Относительная молекулярная масса вещества равна сумме относительных атомных масс всех элементов с учетом индексов.
Пример: Определить молекулярную массу вещества B2O3
Решение: Mr(B2O3) = 2 • Ar(B) + 3 • Ar(O) = 2 • 11 + 3 • 16 = 70
Массовая доля атомов элемента в данном веществе ω (Э) – это отношение относительной атомной массы этого элемента (Ar(X)), умноженной на число его атомов в молекуле (индекс) (n), к относительной молекулярной массе вещества (Mr).
Ar(Э) nAr(Э) n 100%
ω (Х)= Mr(вещества) или ω (Х)= Mr(вещества)
Пример: Определить массовые доли (%) углерода и кислорода в углекислом газе СО2.
Решение:
1. Вычисляем относительную молекулярную массу вещества: Mr(СО2) = 12+16·2=44
2. Находим массовую долю углерода по формуле Ar(Э) n 100%
12 · 100% ω (Х) = Mr(вещества)
ω (С) = 44 =27,27%
1. Находим массовую долю кислорода
16·2 · 100%
ω (О) = 44 =72,73%
Практическая часть
1. Вычислите относительную молекулярную массу карбоната кальция, сульфата магния, нитрата серебра, серной кислоты, озона, фосфата кальция, гидроксида меди, хлорида натрия
2. Вычислите массовые доли калия и азота в нитрате калия.
3. Вычислите массовые доли элементов в серной кислоте.
4. Вычислите массовые доли элементов в глюкозе.
5. Определите в каком веществе больше массовая доля кислорода:
а) в угарном газе СО или «веселящем газе» N2O;
б) в углекислом газе СО2 или сернистом газе SO2.
Задание 5. Решение упражнений на составление электронных конфигураций атомов химических элементов.
Краткие теоретические и учебно-методические материалы по теме практического занятия
Атом состоит из атомного ядра и электронной оболочки.
Ядро атома состоит из протонов (p+) и нейтронов (n 0). У атома водорода ядро состоит из одного протона.
Число протонов N (p+) равно заряду ядра (Z) и порядковому номеру элемента в естественном ряду элементов (и в периодической системе элементов). N (p +) = Z
Сумма числа нейтронов N (n 0), обозначаемого просто буквой N, и числа протонов Z называется массовым числом и обозначается буквой А.
A = Z + N (6)
Электронная оболочка атома состоит из движущихся вокруг ядра электронов (е -).
Число электронов N (e -) в электронной оболочке нейтрального атома равно числу протонов Z в его ядре.
Химический элемент - вид атомов (совокупность атомов) с одинаковым зарядом ядра (с одинаковым числом протонов в ядре).
Изотоп - совокупность атомов одного элемента с одинаковым числом нейтронов в ядре (или вид атомов с одинаковым числом протонов и одинаковым числом нейтронов в ядре).
Разные изотопы отличаются друг от друга числом нейтронов в ядрах их атомов.
Обозначение отдельного атома или изотопа: 
(Э - символ элемента), например: 
.
Атомная орбиталь - состояние электрона в атоме. Условное обозначение орбитали - 
. Каждой орбитали соответствует электронное облако.
Орбитали реальных атомов в основном (невозбужденном) состоянии бывают четырех типов: s, p, d и f.
Орбитали одного слоя образуют электронный («энергетический») уровень, их энергии одинаковы у атома водорода, но различаются у других атомов.
Однотипные орбитали одного уровня группируются в электронные (энергетические) подуровни:
s -подуровень (состоит из одной s -орбитали), условное обозначение - .
p -подуровень (состоит из трех p -орбиталей), условное обозначение - .
d -подуровень (состоит из пяти d -орбиталей), условное обозначение - .
f -подуровень (состоит из семи f -орбиталей), условное обозначение - .
Энергии орбиталей одного подуровня одинаковы.
При обозначении подуровней к символу подуровня добавляется номер слоя (электронного уровня), например: 2 s, 3 p, 5 d означает s -подуровень второго уровня, p -подуровень третьего уровня, d -подуровень пятого уровня.
Общее число подуровней на одном уровне равно номеру уровня n. Общее число орбиталей на одном уровне равно n 2. Соответственно этому, общее число облаков в одном слое равно также n 2.
Обозначения: - свободная орбиталь (без электронов),
- орбиталь с неспаренным электроном,
- орбиталь с электронной парой (с двумя электронами).
Порядок заполнения электронами орбиталей атома определяется тремя законами природы (формулировки даны в приложении 2):
Валентные электроны - электроны атома, которые могут принимать участие в образовании химических связей. У любого атома это все внешние электроны плюс те предвнешние электроны, энергия которых больше, чем у внешних. Например: у атома Ca внешние электроны - 4 s 2, они же и валентные; у атома Fe внешние электроны - 4 s 2, но у него есть 3 d 6, следовательно у атома железа 8 валентных электронов. Валентная электронная формула атома кальция - 4 s 2, а атома железа - 4 s 23 d 6.
Периодический закон химических элементов Д.И. Менделеева (современная формулировка): свойства химических элементов, а также простых и сложных веществ, ими образуемых, находятся в периодической зависимости от значения заряда из атомных ядер.
Периодическая система Д.И. Менделеева - графическое выражение периодического закона (приложение 1).
Естественный ряд химических элементов - ряд химических элементов, выстроенных по возрастанию числа протонов в ядрах их атомов, или, что то же самое, по возрастанию зарядов ядер этих атомов. Порядковый номер элемента в этом ряду равен числу протонов в ядре любого атома этого элемента.
Таблица химических элементов строится путем «разрезания» естественного ряда химических элементов на периоды (горизонтальные строки таблицы) и объединения в группы (вертикальные столбцы таблицы) элементов, со сходным электронным строением атомов.
В зависимости от способа объединения элементов в группы таблица может быть длиннопериодной (в группы собраны элементы с одинаковым числом и типом валентных электронов) и короткопериодной (в группы собраны элементы с одинаковым числом валентных электронов).
Группы короткопериодной таблицы делятся на подгруппы (главные и побочные), совпадающие с группами длиннопериодной таблицы.
У всех атомов элементов одного периода одинаковое число электронных слоев, равное номеру периода.
Число элементов в периодах: 2, 8, 8, 18, 18, 32, 32. Большинство элементов восьмого периода получены искусственно, последние элементы этого периода еще не синтезированы. Все периоды, кроме первого начинаются с элемента, образующего щелочной металл (Li, Na, K и т. д.), а заканчиваются элементом, образующим благородный газ (He, Ne, Ar, Kr и т. д.).
В короткопериодной таблице - восемь групп, каждая из которых делится на две подгруппы (главную и побочную), в длиннопериодной таблице - шестнадцать групп, которые нумеруются римскими цифрами с буквами А или В, например: IA, IIIB, VIA, VIIB. Группа IA длиннопериодной таблицы соответствует главной подгруппе первой группы короткопериодной таблицы; группа VIIB - побочной подгруппе седьмой группы: остальные - аналогично.
Характеристики химических элементов закономерно изменяются в группах и периодах.
Вопросы для закрепления теоретического материала
1. Какое строение имеет атом?
2. Какие элементарные частицы входят в состав ядра атома? Как определяется заряд ядра атома?
3. Что определяет сумма протонов и нейтронов?
4. Дайте определение химического элемента.
5. Как определить число протонов, нейтронов и электронов в атоме? Докажите, что атом - электронейтральная частица.
6. Дайте определение изотопа.
Задания для практического занятия:
1. Решить предложенные задачи.
2. Правильно оформить их в тетрадь
Задание 1
| Указать элемент, в атоме которого: | |
| Вариант 1 | Вариант 2 |
| а) 25 протонов б) 13 электронов | а) 41 протон б) 20 электронов |