Номер 4, страница 23 - гдз по химии 9 класс учебник Габриелян

4. Напишите уравнения реакций между простым веществом, образованным химическим элементом, в атоме которого электроны распределены по энергетическим уровням согласно ряду чисел: 2, 8, 8, 2, и простыми веществами, образованными элементами № 7 и № 8 в Периодической системе. Каков тип химической связи в продуктах реакций? Какое кристаллическое строение имеют исходные простые вещества и продукты их взаимодействия?

1. Сначала определим химический элемент, атом которого имеет электронное строение 2, 8, 8, 2. Общее число электронов в атоме равно сумме электронов на всех энергетических уровнях: $2 + 8 + 8 + 2 = 20$. Порядковый номер элемента в Периодической системе равен числу электронов в нейтральном атоме, следовательно, это элемент № 20 — Кальций ($Ca$). Кальций — это щелочноземельный металл, простое вещество — кальций ($Ca$).

2. Другие два простых вещества образованы элементами № 7 (Азот, $N$) и № 8 (Кислород, $O$). Простые вещества — это азот ($N_2$) и кислород ($O_2$).

Напишите уравнения реакций

Кальций вступает в реакцию с азотом и кислородом при нагревании.

а) Взаимодействие кальция с азотом с образованием нитрида кальция:

$3Ca + N_2 \xrightarrow{t} Ca_3N_2$

б) Взаимодействие кальция с кислородом с образованием оксида кальция:

$2Ca + O_2 \xrightarrow{t} 2CaO$

Ответ: Уравнения реакций: $3Ca + N_2 \rightarrow Ca_3N_2$; $2Ca + O_2 \rightarrow 2CaO$.

Каков тип химической связи в продуктах реакций?

Продуктами реакций являются нитрид кальция ($Ca_3N_2$) и оксид кальция ($CaO$). Оба эти вещества образованы атомами типичного металла (кальция) и атомами типичных неметаллов (азота и кислорода). Разница в электроотрицательности между кальцием и азотом, а также между кальцием и кислородом, является значительной. Это приводит к смещению электронной плотности от атомов металла к атомам неметаллов с образованием ионов ($Ca^{2+}$, $N^{3-}$, $O^{2-}$). Связь, возникающая между противоположно заряженными ионами за счет электростатического притяжения, называется ионной.

Ответ: В продуктах реакций, нитриде кальция ($Ca_3N_2$) и оксиде кальция ($CaO$), тип химической связи — ионная.

Какое кристаллическое строение имеют исходные простые вещества и продукты их взаимодействия?

Кристаллическое строение вещества определяется типом его кристаллической решетки.

• Исходные простые вещества:
  • Кальций ($Ca$) — это металл, следовательно, он имеет металлическое кристаллическое строение (металлическую кристаллическую решетку).
  • Азот ($N_2$) и Кислород ($O_2$) — это вещества, состоящие из двухатомных молекул. В твердом состоянии в узлах их кристаллических решеток находятся молекулы, связанные слабыми межмолекулярными силами. Такое строение называется молекулярным (молекулярная кристаллическая решетка).
• Продукты взаимодействия:
  • Нитрид кальция ($Ca_3N_2$) и оксид кальция ($CaO$) — это ионные соединения. В узлах их кристаллических решеток находятся ионы ($Ca^{2+}$, $N^{3-}$, $O^{2-}$), связанные силами электростатического притяжения. Такое строение называется ионным (ионная кристаллическая решетка).

Ответ: Исходные вещества: кальций ($Ca$) — металлическое строение; азот ($N_2$) и кислород ($O_2$) — молекулярное строение. Продукты реакций: нитрид кальция ($Ca_3N_2$) и оксид кальция ($CaO$) — ионное строение.