Номер C, страница 16 - гдз по химии 9 класс учебник Усманова, Сакарьянова

C

1. Объясните разницу в строении и свойствах атомов и ионов на следующих примерах: $Br$ и $Br^-$; $Mg$ и $Mg^{2+}$; $\text{K}$ и $K^+$; $\text{I}$ и $I^-$.

2. Напишите уравнения электролитической диссоциации следующих веществ, их растворы в воде: $NaOH$, $FeCl_3$, $H_2SO_4$.

1. Основное различие между атомом и ионом заключается в электрическом заряде. Атом электронейтрален, поскольку количество положительно заряженных протонов в его ядре равно количеству отрицательно заряженных электронов на его оболочках. Ион — это частица, имеющая положительный или отрицательный заряд, который возникает, когда атом теряет (образуя катион) или приобретает (образуя анион) один или несколько электронов.

Br и Br⁻

Строение: Атом брома ($Br$), расположенный в 17-й группе Периодической системы, имеет 35 протонов и 35 электронов. Его электронная конфигурация внешнего слоя — $4s²4p⁵$, на котором находится 7 валентных электронов. Для достижения стабильной конфигурации атому брома не хватает одного электрона. Бромид-ион ($Br⁻$) образуется, когда атом брома принимает один электрон. В результате ион содержит 35 протонов и 36 электронов. Его электронная конфигурация внешнего слоя ($4s²4p⁶$) становится завершенной и идентичной конфигурации инертного газа криптона ($Kr$).

Свойства: Атом брома — это химически активный неметалл, проявляющий сильные окислительные свойства. Бромид-ион ($Br⁻$), напротив, химически стабилен и инертен благодаря завершенной электронной оболочке. Ионный радиус бромид-иона больше, чем атомный радиус брома. Это объясняется тем, что добавление лишнего электрона при неизменном заряде ядра усиливает взаимное отталкивание электронов, что приводит к увеличению размера электронной оболочки.

Ответ: Атом брома ($Br$) — электронейтральная, химически активная частица с незавершенным внешним электронным слоем (7 электронов). Бромид-ион ($Br⁻$) — отрицательно заряженная, стабильная частица с завершенным внешним электронным слоем (8 электронов), обладающая большим радиусом.

Mg и Mg²⁺

Строение: Атом магния ($Mg$), элемента 2-й группы, имеет 12 протонов и 12 электронов. Электронная конфигурация его внешнего слоя — $3s²$. Катион магния ($Mg²⁺$) образуется, когда атом магния отдает два своих валентных электрона. В итоге ион имеет 12 протонов, но только 10 электронов. Его электронная конфигурация ($1s²2s²2p⁶$) становится идентичной конфигурации инертного газа неона ($Ne$).

Свойства: Атом магния — активный металл, проявляющий сильные восстановительные свойства, легко отдавая два электрона. Катион магния ($Mg²⁺$) является химически стабильной частицей. Ионный радиус катиона магния значительно меньше атомного радиуса магния, так как при потере электронов исчезает целый внешний энергетический уровень, а оставшиеся 10 электронов сильнее притягиваются к 12 протонам ядра.

Ответ: Атом магния ($Mg$) — электронейтральная, химически активная частица с двумя валентными электронами. Катион магния ($Mg²⁺$) — положительно заряженная, стабильная частица с завершенной электронной оболочкой и значительно меньшим радиусом.

K и K⁺

Строение: Атом калия ($K$), щелочного металла 1-й группы, имеет 19 протонов и 19 электронов. Электронная конфигурация внешнего слоя — $4s¹$. Катион калия ($K⁺$) образуется при потере одного валентного электрона. В результате ион имеет 19 протонов и 18 электронов, а его электронная конфигурация ($1s²2s²2p⁶3s²3p⁶$) становится такой же, как у инертного газа аргона ($Ar$).

Свойства: Атом калия — чрезвычайно активный металл и сильный восстановитель. Катион калия ($K⁺$) — стабильная частица, широко распространенная в природе. По аналогии с магнием, ионный радиус катиона ($K⁺$) значительно меньше атомного радиуса ($K$) из-за потери внешнего электронного слоя и усиления притяжения оставшихся электронов к ядру.

Ответ: Атом калия ($K$) — электронейтральная, очень активная частица с одним валентным электроном. Катион калия ($K⁺$) — положительно заряженная, стабильная частица с завершенным внешним электронным слоем и меньшим радиусом.

I и I⁻

Строение: Атом иода ($I$), как и бром, относится к 17-й группе. Он имеет 53 протона и 53 электрона. Электронная конфигурация внешнего слоя — $5s²5p⁵$. Иодид-ион ($I⁻$) образуется при присоединении одного электрона. Ион имеет 53 протона и 54 электрона, приобретая стабильную электронную конфигурацию ($5s²5p⁶$), как у инертного газа ксенона ($Xe$).

Свойства: Атом иода — активный неметалл-окислитель, хотя его активность ниже, чем у брома. Иодид-ион ($I⁻$) является стабильной частицей. Как и в случае с бромом, ионный радиус иодид-иона ($I⁻$) больше атомного радиуса иода ($I$) из-за возросшего межэлектронного отталкивания.

Ответ: Атом иода ($I$) — электронейтральная, химически активная частица с 7 валентными электронами. Иодид-ион ($I⁻$) — отрицательно заряженная, стабильная частица с завершенным внешним электронным слоем и большим радиусом.

2. Электролитическая диссоциация — это процесс распада электролитов на ионы при их растворении в воде или расплавлении.

NaOH

Гидроксид натрия является сильным основанием (щелочью) и в водном растворе полностью диссоциирует на катионы натрия и гидроксид-анионы.

$NaOH \rightarrow Na⁺ + OH⁻$

Ответ: $NaOH \rightarrow Na⁺ + OH⁻$

FeCl₂

Хлорид железа(II) — это соль, которая при растворении в воде диссоциирует на катион железа(II) и два хлорид-аниона.

$FeCl₂ \rightarrow Fe²⁺ + 2Cl⁻$

Ответ: $FeCl₂ \rightarrow Fe²⁺ + 2Cl⁻$

H₂SO₄

Серная кислота — сильная двухосновная кислота. Её диссоциация в водном растворе происходит в две ступени. Первая ступень протекает полностью, вторая — частично (обратимо). Однако в курсе химии часто записывают суммарное уравнение, отражающее полный распад.

Ступенчатая диссоциация:

1-я ступень: $H₂SO₄ \rightarrow H⁺ + HSO₄⁻$

2-я ступень: $HSO₄⁻ \rightleftharpoons H⁺ + SO₄²⁻$

Суммарное уравнение диссоциации:

$H₂SO₄ \rightarrow 2H⁺ + SO₄²⁻$

Ответ: $H₂SO₄ \rightarrow 2H⁺ + SO₄²⁻$