Опыт 1. Электронная структура атомов и одноатомных ионов металлов.

При окислении атомов металлов число электронов в электронной оболочке уменьшается, и образуются ионы с положительным зарядом.

Например: Mg – 2e ® Mg²⁺

3s² 3s⁰

В две пробирки (на 1/6 объема) налейте раствор нитрата свинца Pb(NO₃)₂ и опустите в одну цинк в другую - магний. В третью пробирку налейте сульфат меди и опустите туда железо. Через несколько минут осмотрите поверхность металлов, опущенных в растворы солей свинца и меди.

Составьте уравнения реакций. Опишите свои наблюдения. Заполните таблицу по образцу:

 

 

Таблица 1

 

До реакции	После реакции
Химический знак атома или иона металла	Электронная формула атома или иона металла	Химический знак атома или иона металла	Электронная формула атома или иона металла
Fe^o	3d^64s^2
Zn^o
Pb^+2
Cu^+2
Mg^o

 

Приведите схему распределения в квантовых ячейках электронов, отвечающих сокращенным электронным формулам атомов: а) магния; б) железа; в) цинка; г) свинца; д) меди.

Какими значениями квантовых чисел (n, 1 и т_l) характеризуется атомная орбиталь формирующего электрона в атомах: а) магния; б) железа; в) цинка; г) свинца; д) меди?

Найдите в периодической системе электронные аналоги свинца и запишите сокращенные формулы, выражающие электронную структуру атомов этих элементов.

 

Опыт 2. Электронная структура атомов и одноатомных ионов неметаллов.

При восстановлении атомов неметаллов число электронов в электронной оболочке возрастает, и образуются ионы с отрицательным зарядом. Например:

Вr + e — > Вr^-

4s² 4p⁵ 4s²4р⁶

Опыт проводится под тягой!

В две пробирки (на 1/6 объема) налейте растворы сульфида натрия и иодида калия. Опустите в пробирку (сначала в первую, а потом во вторую) газоотводную трубку от колбы Вюрца, в которой получают Сl_2, и пропустите медленный ток хлора через раствор соли.

Составьте уравнения реакций и опишите свои наблюдения. Заполните таблицу по образцу:

 

 

До реакции	После реакции
Химический знак атома или иона неметалла	Электронная формула атома или иона неметалла	Химический знак атома или иона неметалла	Электронная формула атома или иона неметалла
S^2-		S^0
I^-		I^0
Cl^0		Cl^-

 

Приведите схему распределения в квантовых ячейках электронов, отвечающих сокращенным электронным формулам атомов: а) серы; б) хлора; в) йода.

Какими значениями квантовых чисел (n, 1, m_l)характеризуется атомная орбиталь формирующего электрона в атомах: а) серы, б) хлора; в) йода?

Найдите в периодической системе Д.И. Менделеева элемент, электронная формула которого

4s² 4p⁴. Какими значениями квантовых чисел (главного и орбитального) характеризуются внешние р – электроны в атоме этого элемента?
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №4

 

ИЗМЕРЕНИЕ ТЕПЛОВЫХ ЭФФЕКТОВ ХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ И РАСЧЕТ

ЭНЕРГИИ ГИББСА ПРОЦЕССОВ

 

Цель работы: выполнение калориметрических измерений и термодинамических расчетов, связанных с энергетикой химических реакций.

 

В любом процессе соблюдается закон сохранения энергии: теплота, подведенная к системе, расходуется на увеличение ее внутренней энергии U и на совершение системой работы А над внешней средой (первый закон термодинамики):

q=DU + A

Если химическая реакция протекает в открытом сосуде при постоянной температуре (р, T=const) и единственным видом совершаемой работы является работа расширения (А=р DV), то тепловой эффект этой реакции равен изменению энтальпии системы:

q_P,T = DU +рDV = DH,

где: H=U+pV

При Н > 0 (когда теплота подводится к системе из окружающей среды и q < 0) реакцию называют эндотермической. При Н < 0 (когда теплота выделяется в окружающую среду и q > 0) реакцию называют экзотермической.

Если в уравнении химической реакции указан ее тепловой эффект, уравнение называют термохимическим. Например,

N_2(г) + ЗН_2(г) = 2NH_3(г), DН°₂₉₈ = - 92,4 кДж

 

При записи термохимческих уравнений указывают:

а) агрегатные состояния или аллотропные модификации веществ;

б) условия протекания процесса (DН°₂₉₈ – стандартный тепловой эффект реакции при 298 К).

Тепловой эффект химической реакции зависит от количества реагирующих и получающихся веществ. Так, например, при нейтрализации в водном растворе 0,1 моль NaOH избытком соляной кислоты выделяется 5,7 кДж теплоты, а при нейтрализации 10 моль NaOH – 570 кДж.

Возможность и пределы самопроизвольного протекания реакции при p,T = const определяют с учетом энергии Гиббса G = H – TS, где Н – энтальпия, S – энтропия, Т – температура.

Изменение энергии Гиббса в ходе химической реакции DG называют энергией Гиббса химической реакции. В тех случаях, когда DG < 0 реакция протекает самопроизвольно. Пределом самопроизвольного течения реакции является условие DG = 0.

Величины DН, DS и DG вычисляют на основании следствий из закона Гесса. Изменение энтропии DS, энергии Гиббса химической реакции DG так же, как тепловой эффект реакции DН, зависят от количества веществ в системе.