Страница 133 - гдз по химии 8 класс рабочая тетрадь Габриелян, Сладков

3. Установите соответствие между структурной формулой и названием вещества.

СТРУКТУРНАЯ ФОРМУЛА

1)$Э-Э$

2)$Э=Э$

3)$Э\equiv Э$

НАЗВАНИЕ ВЕЩЕСТВА

А) Бром

Б) Азот

В) Кислород

Ответ:

1 2 3

Для установления соответствия необходимо определить, какой тип ковалентной связи (одинарная, двойная или тройная) образуется в молекулах предложенных веществ. Связь образуется за счет обобществления валентных электронов с целью достижения стабильной электронной конфигурации (обычно октета).

1) Э—Э
Данная структурная формула изображает два одинаковых атома, связанных одинарной ковалентной связью. Такая связь образуется при обобществлении одной пары электронов.
Рассмотрим предложенные вещества:
А) Бром ($Br$). Атом брома находится в 17-й группе (VIIA группе) периодической системы, у него 7 валентных электронов. Для завершения внешнего электронного слоя до 8 электронов (октета) каждому атому брома не хватает одного электрона. Поэтому два атома брома в молекуле $Br_2$ образуют одну общую электронную пару, формируя одинарную ковалентную связь: $Br—Br$.
Б) Азот ($N$). У атома 5 валентных электронов.
В) Кислород ($O$). У атома 6 валентных электронов.
Следовательно, структурная формула Э—Э соответствует брому.
Ответ: А

2) Э=Э
Эта формула показывает двойную ковалентную связь, которая образуется при обобществлении двух пар электронов.
Рассмотрим оставшиеся вещества:
В) Кислород ($O$). Атом кислорода находится в 16-й группе (VIA группе), у него 6 валентных электронов. Для достижения октета каждому атому не хватает двух электронов. В молекуле $O_2$ два атома кислорода обобществляют две пары электронов, образуя двойную ковалентную связь: $O=O$.
Б) Азот ($N$). Для образования октета ему нужно 3 электрона.
Таким образом, формула Э=Э соответствует кислороду.
Ответ: В

3) Э≡Э
Эта формула изображает тройную ковалентную связь, возникающую при обобществлении трех пар электронов.
Рассмотрим оставшийся вариант:
Б) Азот ($N$). Атом азота находится в 15-й группе (VA группе), у него 5 валентных электронов. Для завершения внешнего слоя каждому атому не хватает трех электронов. В молекуле $N_2$ два атома азота образуют три общие электронные пары, формируя очень прочную тройную ковалентную связь: $N≡N$.
Эта связь соответствует формуле Э≡Э.
Ответ: Б

Ответ:

4. Какой объём (н. у.) займут 56 г азота? Какое число атомов и молекул содержит такое количество азота? Сколько ковалентных связей участвует в образовании молекул этого количества азота?

Дано:

Решение:

Дано:

$m(N_2) = 56$ г

Условия: н. у. (нормальные условия)

$m(N_2) = 0,056 \text{ кг}$

Найти:

$V(N_2) - ?$

$N(N_2)$ (число молекул) $- ?$

$N(N)$ (число атомов) $- ?$

$N_{связей}$ (число ковалентных связей) $- ?$

Решение:

Какой объём (н. у.) займут 56 г азота?

1. Для начала найдём молярную массу азота. Азот в виде простого вещества существует в форме двухатомных молекул, химическая формула которых $N_2$. Относительная атомная масса азота $A_r(N)$ составляет приблизительно 14 а.е.м.

Следовательно, молярная масса молекулярного азота $M(N_2)$ равна:

$M(N_2) = 2 \times A_r(N) = 2 \times 14 = 28$ г/моль.

2. Далее рассчитаем количество вещества (число молей) азота $\nu$ в 56 граммах, используя формулу $\nu = \frac{m}{M}$:

$\nu(N_2) = \frac{m(N_2)}{M(N_2)} = \frac{56 \text{ г}}{28 \text{ г/моль}} = 2$ моль.

3. Объём газа при нормальных условиях (н. у. — температура 0°C и давление 1 атм) можно вычислить, зная, что молярный объём любого идеального газа при н. у. $V_m$ равен 22,4 л/моль. Формула для расчёта объёма: $V = \nu \times V_m$.

$V(N_2) = \nu(N_2) \times V_m = 2 \text{ моль} \times 22,4 \text{ л/моль} = 44,8$ л.

Ответ: 56 г азота при нормальных условиях займут объём 44,8 л.

Какое число атомов и молекул содержит такое количество азота?

1. Число молекул $N(N_2)$ можно найти, умножив количество вещества $\nu$ на постоянную Авогадро $N_A$, которая приблизительно равна $6,02 \times 10^{23}$ моль⁻¹. Формула: $N = \nu \times N_A$.

$N(N_2) = \nu(N_2) \times N_A = 2 \text{ моль} \times 6,02 \times 10^{23} \text{ моль⁻¹} = 12,04 \times 10^{23}$ молекул, что эквивалентно $1,204 \times 10^{24}$ молекул.

2. Поскольку каждая молекула азота $N_2$ состоит из двух атомов азота, общее число атомов $N(N)$ будет в два раза больше числа молекул.

$N(N) = N(N_2) \times 2 = 1,204 \times 10^{24} \times 2 = 2,408 \times 10^{24}$ атомов.

Ответ: Данное количество азота содержит $1,204 \times 10^{24}$ молекул и $2,408 \times 10^{24}$ атомов.

Сколько ковалентных связей участвует в образовании молекул этого количества азота?

1. В молекуле азота $N_2$ два атома азота соединены между собой прочной тройной ковалентной связью ($N \equiv N$). Таким образом, на каждую молекулу азота приходится 3 ковалентные связи.

2. Для нахождения общего числа ковалентных связей $N_{связей}$ необходимо умножить общее число молекул азота на количество связей в одной молекуле.

$N_{связей} = N(N_2) \times 3 = 1,204 \times 10^{24} \times 3 = 3,612 \times 10^{24}$ связей.

Ответ: В образовании молекул этого количества азота участвует $3,612 \times 10^{24}$ ковалентных связей.

5. Выберите вещества с ковалентной неполярной химической связью: $NH_3$, $H_2O$, $Br_2$, $Cl_2$, $CO_2$, $O_3$, $NaCl$, $P_4$, $K_2SO_4$, $HCl$.

Ответ:

Решение

Ковалентная неполярная химическая связь образуется между атомами одного и того же химического элемента-неметалла. В таких связях общая электронная пара располагается симметрично относительно ядер обоих атомов, так как их электроотрицательность одинакова (разница электроотрицательностей равна нулю).

Проанализируем каждое вещество из списка:

$NH_3$ (аммиак): связи N-H образованы атомами разных неметаллов (азота и водорода), которые имеют разную электроотрицательность. Следовательно, связь является ковалентной полярной.

$H_2O$ (вода): связи O-H образованы атомами разных неметаллов (кислорода и водорода) с разной электроотрицательностью. Связь является ковалентной полярной.

$Br_2$ (бром): молекула состоит из двух одинаковых атомов брома ($Br$). Связь Br-Br является ковалентной неполярной.

$Cl_2$ (хлор): молекула состоит из двух одинаковых атомов хлора ($Cl$). Связь Cl-Cl является ковалентной неполярной.

$CO_2$ (диоксид углерода): связи C=O образованы атомами разных неметаллов (углерода и кислорода). Связи являются ковалентными полярными. Сама молекула неполярна из-за симметричного линейного строения, но тип связи в ней — полярный.

$O_2$ (кислород): молекула состоит из двух одинаковых атомов кислорода ($O$). Связь O=O является ковалентной неполярной.

$O_3$ (озон): молекула состоит из трех одинаковых атомов кислорода ($O$). Связи между атомами кислорода являются ковалентными неполярными.

$NaCl$ (хлорид натрия): вещество образовано типичным металлом ($Na$) и типичным неметаллом ($Cl$). Связь между ними является ионной.

$P_4$ (белый фосфор): молекула состоит из четырех одинаковых атомов фосфора ($P$). Связи P-P являются ковалентными неполярными.

$K_2SO_4$ (сульфат калия): сложное вещество, в котором присутствуют ионные связи (между катионами $K^+$ и сульфат-анионом $SO_4^{2-}$) и ковалентные полярные связи (между атомами серы и кислорода в ионе $SO_4^{2-}$).

$HCl$ (хлороводород): связь H-Cl образована атомами разных неметаллов (водорода и хлора). Связь является ковалентной полярной.

Таким образом, веществами с ковалентной неполярной связью из данного списка являются простые вещества-неметаллы.

Ответ: $Br_2, Cl_2, O_2, O_3, P_4$.