Номер 139, страница 270 - гдз по химии 10-11 класс задачник Еремин, Дроздов

10.139. В таблице ниже приведены формулы некоторых молекул и ионов. В первой строке все частицы содержат углерод, во второй – азот. Частицы, находящиеся в одном столбце, обладают общим свойством. Каким? За-полните всю таблицу. Там, где возможно, добавьте в столбцы третью клетку, в которой частица с тем же свойством содержит и азот, и углерод.

Каким свойством обладают частицы?

Частицы, находящиеся в одном столбце, обладают общим свойством — они являются изоэлектронными. Это означает, что они содержат одинаковое общее число электронов. Например, в первом столбце молекула диоксида углерода $CO_2$ ($6 + 2 \cdot 8 = 22$ электрона) и азид-ион $N_3^-$ ($3 \cdot 7 + 1 = 22$ электрона) имеют по 22 электрона. В дополнение к этому, изоэлектронные частицы часто оказываются изоструктурными, то есть имеют одинаковую геометрию. Так, и $CO_2$, и $N_3^-$ являются линейными трехатомными частицами. Этот принцип позволяет предсказывать свойства и находить аналогии между различными химическими частицами.

Ответ: Частицы, находящиеся в одном столбце, являются изоэлектронными (содержат одинаковое число электронов) и, как правило, изоструктурными (имеют одинаковое геометрическое строение).

Заполнение таблицы и добавление третьей клетки

Основываясь на принципе изоэлектронности, заполним пустые ячейки в первых двух строках, а затем, где это возможно, добавим третью строку с частицами, содержащими одновременно и углерод, и азот.

• Столбец 1: Частицы с 22 электронами.
  $CO_2$ и $N_3^-$.
  Частица с C и N: цианат-ион $OCN^-$ ($O(8) + C(6) + N(7) + 1e^- = 22$ электрона).
• Столбец 2: Частицы с 10 электронами.
  Изоэлектронным аналогом для $NH_4^+$ ($N(7) + 4 \cdot H(1) - 1e^- = 10$ электронов) является метан $CH_4$ ($C(6) + 4 \cdot H(1) = 10$ электронов).
  Простую частицу с C, N и 10 электронами подобрать затруднительно.
• Столбец 3: Частицы с 32 электронами.
  Изоэлектронным аналогом для $CO_3^{2-}$ ($C(6) + 3 \cdot O(8) + 2e^- = 32$ электрона) является нитрат-ион $NO_3^-$ ($N(7) + 3 \cdot O(8) + 1e^- = 32$ электрона).
  Частица с C и N: анион нитрометана $CH_2NO_2^-$ ($C(6) + 2 \cdot H(1) + N(7) + 2 \cdot O(8) + 1e^- = 32$ электрона).
• Столбец 4: Частицы с 46 электронами.
  Изоэлектронным аналогом для $N_2O_4$ ($2 \cdot N(7) + 4 \cdot O(8) = 46$ электронов) является оксалат-ион $C_2O_4^{2-}$ ($2 \cdot C(6) + 4 \cdot O(8) + 2e^- = 46$ электронов).
  Частица с C и N: нитрокарбоксилат-ион $[O_2NCO_2]^-$ ($N(7) + C(6) + 4 \cdot O(8) + 1e^- = 46$ электронов).
• Столбец 5: Частицы с 14 электронами.
  Изоэлектронным аналогом для $N_2$ ($2 \cdot N(7) = 14$ электронов) является угарный газ $CO$ ($C(6) + O(8) = 14$ электронов).
  Частица с C и N: цианид-ион $CN^-$ ($C(6) + N(7) + 1e^- = 14$ электронов).
• Столбец 6: Частицы с 18 электронами.
  Изоэлектронным аналогом для $C_2H_6$ ($2 \cdot C(6) + 6 \cdot H(1) = 18$ электронов) является гидразин $N_2H_4$ ($2 \cdot N(7) + 4 \cdot H(1) = 18$ электронов).
  Частица с C и N: метиламин $CH_3NH_2$ ($C(6) + N(7) + 5 \cdot H(1) = 18$ электронов).

Ответ: Итоговая заполненная таблица: