Решение задачи: Строение атома и иона натрия

Вот решения задач, оформленные так, чтобы их было удобно переписать в тетрадь. Вариант 1 1. Строение атома и иона Атом натрия (Na) находится в 3-м периоде, I группе главной подгруппы. Порядковый номер натрия - 11. Состав ядра атома натрия: Число протонов (p) = порядковому номеру = 11. Число электронов (e) = числу протонов = 11. Массовое число (A) для основного изотопа натрия = 23. Число нейтронов (n) = A - p = 23 - 11 = 12. Электронная конфигурация атома натрия: \(1s^2 2s^2 2p^6 3s^1\) Образование иона натрия: Натрий - это щелочной металл, который легко отдает один электрон с внешнего энергетического уровня, чтобы достичь стабильной электронной конфигурации благородного газа (неона). При этом атом натрия превращается в положительно заряженный ион (катион). Уравнение образования иона: \(Na^0 - 1e^- \rightarrow Na^+\) Состав иона натрия (\(Na^+\)): Число протонов (p) = 11 (не меняется). Число электронов (e) = 11 - 1 = 10. Число нейтронов (n) = 12 (не меняется). Электронная конфигурация иона натрия (\(Na^+\)): \(1s^2 2s^2 2p^6\) (как у неона). Что меняется при образовании иона: Меняется число электронов и, соответственно, заряд частицы. Атом становится ионом. 2. Электронный баланс и формулировка уравнения По словесной записи: "оксид меди(II) взаимодействует с водородом с образованием меди и воды". Молекулярное уравнение реакции: \(CuO + H_2 \rightarrow Cu + H_2O\) Определим степени окисления элементов: В \(CuO\): \(Cu^{+2}O^{-2}\) В \(H_2\): \(H^0\) В \(Cu\): \(Cu^0\) В \(H_2O\): \(H^{+1}_2O^{-2}\) Электронный баланс: Медь изменяет степень окисления с +2 до 0: \(Cu^{+2} + 2e^- \rightarrow Cu^0\) (Медь принимает электроны, восстанавливается) Водород изменяет степень окисления с 0 до +1: \(H^0_2 - 2e^- \rightarrow 2H^{+1}\) (Водород отдает электроны, окисляется) Кто окисляется, кто восстанавливается: Окислитель: \(CuO\) (так как медь в его составе восстанавливается). Восстановитель: \(H_2\) (так как водород в его составе окисляется). Сколько электронов переносится: Переносится 2 электрона. Полуреакции окисления и восстановления: Окисление: \(H^0_2 - 2e^- \rightarrow 2H^{+1}\) Восстановление: \(Cu^{+2} + 2e^- \rightarrow Cu^0\) 3. Приготовление раствора (расчёт массы) Требуется приготовить 500 г водного раствора \(NaCl\) с массовой долей 5,0 %. Найдите массу \(NaCl\) и объем воды. Дано: Масса раствора (\(m_{раствора}\)) = 500 г Массовая доля (\(\omega\)) = 5,0 % = 0,05 Найти: Масса \(NaCl\) (\(m_{NaCl}\)) Объем воды (\(V_{воды}\)) Решение: 1. Найдем массу \(NaCl\): Формула для массовой доли: \(\omega = \frac{m_{вещества}}{m_{раствора}}\) Отсюда, \(m_{вещества} = \omega \cdot m_{раствора}\) \(m_{NaCl} = 0,05 \cdot 500 \text{ г} = 25 \text{ г}\) 2. Найдем массу воды: \(m_{воды} = m_{раствора} - m_{NaCl}\) \(m_{воды} = 500 \text{ г} - 25 \text{ г} = 475 \text{ г}\) 3. Найдем объем воды: Плотность воды (\(\rho_{воды}\)) примерно равна 1 г/мл. Формула для плотности: \(\rho = \frac{m}{V}\) Отсюда, \(V = \frac{m}{\rho}\) \(V_{воды} = \frac{475 \text{ г}}{1 \text{ г/мл}} = 475 \text{ мл}\) Ответ: Масса \(NaCl\) = 25 г. Объем воды = 475 мл. 4. Три вида уравнений реакции обмена По словесной записи: "сульфат алюминия реагирует с гидроксидом натрия с образованием гидроксида алюминия и сульфата натрия". Молекулярное уравнение реакции: \(Al_2(SO_4)_3 + 6NaOH \rightarrow 2Al(OH)_3 \downarrow + 3Na_2SO_4\) Осадок: \(Al(OH)_3\) (гидроксид алюминия). Полное ионное уравнение: \(2Al^{3+} + 3SO_4^{2-} + 6Na^+ + 6OH^- \rightarrow 2Al(OH)_3 \downarrow + 6Na^+ + 3SO_4^{2-}\) Сокращенное ионное уравнение: \(2Al^{3+} + 6OH^- \rightarrow 2Al(OH)_3 \downarrow\) Или, если сократить коэффициенты: \(Al^{3+} + 3OH^- \rightarrow Al(OH)_3 \downarrow\) 5. Тест 1. Какое из утверждений верно для атома натрия в основном состоянии? Атом натрия (Na) имеет порядковый номер 11. Число протонов = 11. Электронная конфигурация: \(1s^2 2s^2 2p^6 3s^1\). В основном изотопе (массовое число 23) число нейтронов = 23 - 11 = 12. Заряд атома = 0. Рассмотрим варианты: А) Число протонов 10, электронная конфигурация \(1s^2 2s^2 2p^6 3s^1\) - Неверно (протонов 11). В) Число протонов 11, электронная конфигурация \(1s^2 2s^2 2p^6 3s^1\) - Верно. С) Атом имеет заряд +1 - Неверно (атом нейтрален, заряд 0). D) Электронная конфигурация \(1s^2 2s^2 2p^6 3s^2\) - Неверно (на внешнем уровне 1 электрон). Правильный ответ: В) Число протонов 11, электронная конфигурация \(1s^2 2s^2 2p^6 3s^1\). 2. Какой продукт образуется при реакции \(CuO + H_2\)? Эта реакция была рассмотрена в пункте 2. \(CuO + H_2 \rightarrow Cu + H_2O\) Образуются медь (\(Cu\)) и вода (\(H_2O\)). Правильный ответ: B) \(Cu\) и \(H_2O\). 3. При смешении растворов \(Al_2(SO_4)_3\) и \(NaOH\) в воде образуется осадок: Эта реакция была рассмотрена в пункте 4. \(Al_2(SO_4)_3 + 6NaOH \rightarrow 2Al(OH)_3 \downarrow + 3Na_2SO_4\) Осадок - гидроксид алюминия (\(Al(OH)_3\)). Правильный ответ: B) \(Al(OH)_3\).