Экспресс-курс по химии для подготовки к централизованному тестированию и экзамену

Примеры написания электронных формул:

Í → 1s1 Íe → 1s2 Li → 1s22s1

O → 1s22s22ð4

Sc → 1s22s22ð63s23ð64s23d1

Ag → 1s22s22ð63s23ð64s23d104ð65s14d10

Внешний энергетический уровень атома является завершенным, если на нем находится 8 электронов.

Для завершения внешнего уровня атомы могут отдавать или присоединять электроны, превращаясь в ионы.

Энергия, которую необходимо затратить для отрыва электрона от атома, называется энергией ионизации.

Энергия, выделяемая в результате присоединения атомом электрона, называется его сродством к электрону.

Электроотрицательность – это способность атомов оттягивать к себе электроны.

Примеры выполнения типовых заданий по теме

1. Определите число электронов, протонов и нейтронов в составе атома фосфора.

Решение

Число электронов и протонов в составе атома химического элемента равно порядковому номеру химического элемента (или заряду ядра атома).

11

Порядковый номер P равен 15. Следовательно, число электронов и число протонов в составе атома P равно 15.

Число нейтронов в составе атома химического элемента равно разности массового числа данного элемента и числа протонов в составе этого атома.

Рассчитаем число нейтронов в составе атома фосфора: 31 – 15 = 16.

В состав атома фосфора входит 16 нейтронов. 2. Составьте электронную формулу атома фтора.

Решение

Электронные орбитали в атомах химических элементов заполняются в следующей последовательности:

1 s → 2 s → 2 ð → 3 s → 3 ð → 4 s → 3d → 4 ð → 5 s →

→ 4d → 5ð → 6s → 4f → 5d → 6ð → 7s → 5f → 6d → 7ð

Порядковый номер фтора равен 9. Следовательно, его электронная оболочка образована 9 электронами.

Электронная формула атома фтора будет иметь следующий вид: 1s22s22ð5.

3. Определите химический элемент, атом которого на р-ор- биталях второго электронного слоя имеет 4 электрона.

Решение

р-Орбитали второго электронного слоя заполняются электронами после заполнения 1s- и 2s-орбиталей. Следовательно, электронная формула химического элемента имеeт следующий вид: 1s22s22ð4. Искомым химическим элементом является кислород.

Упражнения для самоконтроля

1.Определите число электронов, протонов и нейтронов в составе атомов калия, брома, серебра, гольмия.

2.Определите число электронов, протонов и нейтронов в составе ионов Al3+, Fe3+, F–, S2–.

3.Составьте электронные формулы элементов хлора, кальция, железа, цинка.

12

4.Составьте электронные формулы ионов S2–, Na+, Ca2+, Fe3+.

5.Определите химический элемент, атом которого на третьем электронном слое имеет 3 электрона. Составьте электронную формулу атома данного элемента.

6.Определите химический элемент, атом которого на четвертом электронном слое имеет 4 электрона. Составьте электронную формулу атома данного элемента.

7.Определите химический элемент, атом которого на пятом электронном слое имеет 7 электронов. Составьте электронную формулу атома данного элемента.

8.Определите химический элемент, атом которого на f-ор- биталях четвертого электронного слоя имеет 6 электронов. Составьте электронную формулу атома данного элемента.

ТЕМА 3. ПЕРИОДИЧЕСКИЙ ЗАКОН

Изучение теоретического материала

План изучения данной темы следующий:

1.Открытие Д.И. Менделеевым Периодического закона. Формулировка закона с точки зрения теории строения атома. Периодическая система элементов. Элементы, предсказанные

Ä.И. Менделеевым. Значение закона.

2.Периоды и группы системы элементов. Малые и большие периоды, главные и побочные подгруппы. Расположение s-, p-, d-элементов в группах и периодах. Физический смысл порядкового номера, номера периода, номера группы.

3.Элементы с металлическими и неметаллическими свойствами, их положение в периодической системе.

4.Закономерности в изменениях строения атомов, свойств элементов и их соединений по периодам и по подгруппам.

Сделаем некоторые обобщающие выводы

Изменения, происходящие в периодах (слева направо).

1.Число электронов на внешнем электронном слое возрастает от 1 до 8, а в больших периодах и на предвнешнем от 8 до 18, а также и (у лантаноидов и актиноидов) от 18 до 32 на третьем снаружи уровне.

2.Радиус атома уменьшается.

13

3.Восстановительные свойства атомов уменьшаются, а окислительные усиливаются.

4.Увеличивается энергия ионизации, увеличивается электроотрицательность атомов.

5.Металлические свойства простых веществ слабеют, а неметаллические усиливаются.

6.Валентность по кислороду увеличивается от 1 до 8, а по водороду уменьшается от 4 до 1.

7.Основные свойства оксидов и гидроксидов ослабевают, а кислотные свойства усиливаются.

8.Номер периода равен числу энергетических уровней, заполняемых электронами в атомах элементов данного периода.

Изменения, происходящие в главных подгруппах (сверху вниз).

1.Число электронов на внешнем электронном слое остается постоянным, а число слоев в атомах увеличивается.

2.Радиус атомов увеличивается.

3.Увеличиваются восстановительные свойства элементов и уменьшаются окислительные.

4.Уменьшается энергия ионизации, уменьшается электроотрицательность атомов.

5.Металлические свойства простых веществ усиливаются,

àнеметаллические слабеют.

6.Основные свойства оксидов и гидроксидов усиливаются,

àкислотные свойства ослабевают.

7.Номер группы равен числу электронов на внешнем энергетическом уровне (т. е. числу валентных электронов или максимальной валентности).

Упражнения для самоконтроля

1.Составьте молекулярные формулы высших оксидов элементов с порядковыми номерами 16, 31, 37, 50, 51, 56, 75.

2.Составьте молекулярные формулы водородных соединений элементов с порядковыми номерами 32, 33, 34, 35.

3.Составьте формулы соединений: а) натрия с селеном; б) кальция с йодом; в) галлия с серой; г) магния с азотом; д) лития с водородом; е) кремния с бромом.

14

4.Как изменяется кислотно-основный характер гидроксидов в рядах:

à) NaOÍ, Mg(OÍ)2, Al(OÍ)3, Í2SiO3, Í3ÐO4, Í2SO4, ÍClO4; á) LiOÍ, NaOÍ, KOÍ, RbOÍ, CsOÍ, FrOÍ?

5.Выпишите символы элементов из ряда K, S, Cl, O, F, Na, Li, которые могут в реакциях: а) терять электроны; б) присоединять электроны.

6.Приведите полную электронную конфигурацию атомов

èназовите эти элементы, если конфигурация их внешних слоев 3s2, 4s24ð1, 6s26ð3.

7.Объясните, почему энергия ионизации у бария меньше, чем у магния; у натрия меньше, чем у углерода.

8.Напишите электронные формулы атомов элементов IV периода. Укажите среди них s-элементы, р-элементы и d-элементы.

ТЕМА 4. ХИМИЧЕСКАЯ СВЯЗЬ, СТРОЕНИЕ МОЛЕКУЛ

Изучение теоретического материала

Читая новый материал, выписывайте в тетрадь определения понятий, формулы, перечерчивайте схемы и таблицы. Предлагаем следующий план изучения темы «Химическая связь»:

1.Общее представление о химической связи. Частицы, уча- ствующие в образовании связи. Типы химической связи.

2.Ковалентная связь, механизмы ее образования. Донорноакцепторный механизм образования ковалентной связи. Электронные формулы молекул.

3.Полярность ковалентной связи. Валентность. Степень окисления.

4.Полярные и неполярные молекулы.

5.Ионная связь. Ионные кристаллические решетки.

6.Металлическая связь.

7.Водородная связь межмолекулярная и внутримолекулярная.

8.Ионные, молекулярные и атомные кристаллические решетки; свойства веществ, имеющих различное кристаллическое строение.

15

Обобщим изученное

Причиной образования химических связей между атомами является стремление их приобрести наиболее устойчивую электронную конфигурацию, т. е. конфигурацию инертного газа. Завершение последнего энергетического уровня при образовании химических связей приводит к энергетически устойчивому существованию частиц, так как этот процесс сопровождается выделением энергии. Таким образом, процесс образования химических связей является экзотермическим процессом.

Ковалентная связь создается за счет двух электронов, обобществленных двумя соседними атомами, поставляющими для этого по одному электрону. Ковалентная связь возникает между атомами одинаковых (неполярная) или различных неметаллов (полярная).

При образовании донорно-акцепторной связи один атом (донор) поставляет для обобществления с другим атомом (акцептором) свою неподеленную пару электронов. Донорами являются атомы элементов V–VII групп и отрицательные ионы (например, F–, Cl–), имеющие спаренные электроны на внешнем электронном уровне, а также молекулы, в составе которых есть атомы, имеющие неподеленные электронные пары на внешнем уровне (например, H2O, NH3). В роли акцепторов могут выступать атомы элементов I–III групп и положительные ионы, имеющие свободные орбитали.

Ионная связь – это связь, обусловленная электростатиче- ским притяжением между двумя ионами с зарядами противоположных знаков. Возникает между атомами типичного металла и типичного неметалла.

Водородная связь – это взаимодействие между атомом водорода одной молекулы и каким-либо электроотрицательным атомом другой молекулы. В основе такого взаимодействия лежат электростатическое взаимодействие и донорно-акцеп- торное.

Металлическая связь возникает при взаимодействии атомов металлов, образующих кристаллическую решетку. Атомы металлов отдают электроны, превращаясь в катионы, в результате чего возникают обобществленные свободные электроны. Такая связь имеет сходство и с ковалентной, и с ионной связью.

16

Примеры выполнения типовых заданий

1. Изобразите электронные формулы молекул: Н2, Cl2, ÍF, H2O, ÐÍ3, CH4

Решение

Схемы электронного строения атомов элементов в подгруппах.

Молекула Н2 состоит из одинаковых атомов. Между атомами ковалентная неполярная связь.

Электронная формула:

Í:Í

Графическая формула:

Í–Í

Молекула Сl2 состоит из двух одинаковых атомов, соединен-

ных неполярной ковалентной связью. Электронная формула:

. . . .

:Cl : Cl:

· · · ·

Графическая формула:

Ñl–Cl

Молекула РН3 состоит из атомов различных неметаллов, связь ковалентная полярная.

Электронная формула:

. .

H : P : H

· ·

H

Графическая формула:

H – P – H

|

H

17

Попробуйте самостоятельно рассмотреть строение молекул остальных предложенных в задании веществ.

2. Определите степени окисления атомов всех химических элементов в следующих соединениях: O2, Í2O, F2O, Í2O2, NaÍ, ÍÑlO, Í3ÐO3, ÍBrO2, Na2Cr2O7, N2Í4, Mg3N2, CaÍ2, ÐF5, NÍ4NO3.

Решение

0 +1 −2 −1 +2 +1 −1 +1 −1 +1 +1−2 +1 +3−2 +1+3 −2

O2, H2O, F2O, H2O2, NaH, HClO, H3PO3, HBrO2,

Na2Cr2O7,N2H4, Mg3N2, CaH2, PF5, NH4NO3.

Задания для самоконтроля

1.В молекулах каких веществ связи ковалентные поляр-

íûå: à) Cl2, á) ÍCl, â) Í2, ã) F2, ä) ClF3, е) НF? Укажите степени окисления элементов.

2.Изобразите графические формулы веществ, указав тип связей в их молекулах: Н2SO4, HCl, H2CO3, Í2SO3, Í2Cr2O7, Cl2.

3.Объясните донорно-акцепторный механизм образования

ковалентной связи в ионах аммония NН4+ и гидроксония Н3O+. Какие элементы являются донорами, а какие акцепторами в данном взаимодействии?

ТЕМА 5. ОСНОВНЫЕ КЛАССЫ НЕОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ

Изучение теоретического материала

Среди неорганических соединений выделяют следующие классы: оксиды, гидроксиды, соли. Изучая эти классы, составьте для каждого из них конспект по следующему плану:

1.Определение класса. Состав соединений, относящихся к данному классу.

2.Классификация внутри класса.

3.Названия (номенклатура) веществ данного класса.

18

4.Физические свойства некоторых представителей класса.

5.Характерные для класса химические свойства.

6.Способы получения соединений данного класса.

Самым важным при изучении этой темы является приобретение умения составлять уравнения реакций, характерных для веществ, относящихся к данному классу соединений. Поэтому прежде, чем написать предложенное в задании уравнение реакции, надо определить, какие вещества взаимодействуют и вспомнить, какие продукты получаются при таком взаимодействии.

Например, в задании предложено составить уравнение взаимодействия оксида азота (III) с водой. Определяем, что это оксид неметалла, следовательно, он относится к группе кислотных оксидов. Схема взаимодействия: кислотный оксид + вода = кислота. Значит, уравнение реакции будет следующим: N2O3 + H2O = =2HNO2 (степень окисления элемента в оксиде и в кислоте должна быть одинакова).

В другом задании предложено составить уравнение взаимодействия оксида стронция с водой. Определяем, что это оксид металла с низкой степенью окисления, следовательно, он относится к группе основных оксидов. Схема взаимодействия: основный оксид + вода = основание. Значит, уравнение реакции будет следующим: SrO + H2O = Sr(OH)2 (степень окисления элемента в оксиде и в гидроксиде должна быть одинаковой).

Задания для самоконтроля

1.Напишите формулы оксидов: а) водорода; б) железа (III); в) кремния; г) алюминия; д) азота (V); е) бария. Укажите, какие из них относятся к основным, кислотным, амфотерным оксидам.

2.Учитывая свойства оксидов кальция, натрия, азота (V), углерода (IV), фосфора (V), фосфора (III), напишите уравнения реакций (в молекулярной, полной ионной и сокращенной ионной формах) взаимодействия их с водой.

3.Напишите уравнения реакций (в молекулярной, полной ионной и сокращенной ионной формах) взаимодействия: а) оксида меди (II) с соляной кислотой; б) оксида углерода (IV) с гидрокси-

19

дом натрия; в) оксида бария с водой; г) оксида натрия с оксидом серы (VI).

4.С какими из веществ – оксидом азота (V), барием, серной кислотой, оксидом кальция – взаимодействуют щелочи? Напишите уравнения реакций.

5.Реакции какого типа осуществляются при нагревании гидроксидов: а) железа (III), б) алюминия, в) хрома (II), г) меди. Напишите в общем виде уравнение реакции, обозначив формулу гидроксида металла Э(ОН)x?

6.Напишите уравнения четырех реакций, характеризующих свойства разбавленной серной кислоты.

7.Напишите уравнения (в молекулярной, полной ионной и сокращенной ионной формах) реакций:

а) соляная кислота + гидроксид алюминия; б) серная кислота + оксид железа (III);

в) фосфорная кислота + гидроксид натрия; г) азотная кислота + карбонат калия.

8.Назовите следующие соли: CuSO4; NaNO3; K3ÐO4; FeOÍCI2; KÍCO3; NaÍ2ÐO4; Ca3(ÐO4)2.

9.Какими тремя способами можно получить фосфат натрия? Напишите три уравнения возможных реакций (в молекулярной, полной ионной и сокращенной ионной формах).

10.С какими из перечисленных веществ может взаимодействовать карбонат натрия: оксидом калия, гидроксидом кальция, хлоридом бария, цинком, серной кислотой, оксидом фосфора?

11.Составьте уравнения реакций (в молекулярной, полной ионной и сокращенной ионной формах):

а) карбонат магния + соляная кислота; б) гидросульфат натрия + гидроксид натрия; в) кислотный оксид + основной оксид; г) основной оксид + кислота; д) кислотный оксид + щелочь; е) металл + кислота.

12.Напишите уравнения реакций для следующих превращений:

а) металл → оксид металла → гидроксид металла → соль; б) неметалл → оксид неметалла → кислота → ñîëü.

20