Положение неметаллов в периодической системе, строение их атомов

Билет № 5

1. Неметаллы: положение этих химических элементов в периодической системе, строение их атомов (на примере атомов хлора, кислорода, азота). Отличие физических свойств неметаллов от свойств металлов. Реакции неметаллов с простыми веществами: металлами, водородом, кислородом

Простые вещества — неметаллы образуют элементы главных подгрупп, расположенные в правой верхней части периодической системы (правее диагонали, соединяющей бор и астат).

Для их атомов характерно наличие на внешнем уровне 4-8 электронов. Так, у азота на внешнем уровне 5 электронов (соответствует номеру группы), у кислорода — 6, у хлора — 7 электронов.

Электроны в атомах этих элементов прочнее связаны с ядром, поэтому для неметаллов характерны такие физические свойства, как

  • отсутствие электрической проводимости (исключение — графит),
  • низкая, по сравнению с металлами, теплопроводность,
  • хрупкость.

Химические свойства

В реакциях с металлами и водородом неметаллы являются окислителями.

  1. Например, порошок серы при нагревании реагирует с железными опилками с образованием сульфида железа:
    Fe0 + S0 = Fe+2S−2
  2. При высокой температуре сера реагирует с водородом (например, если пропускать водород через расплавленную серу). Образуется газ с запахом тухлых яиц — сероводород:
    H20 + S0 = H2+1S−2

В реакциях с кислородом неметаллы являются восстановителями:

  1. S0 + O20 = S+4O2−2 (при горении серы образуется оксид серы (IV), или серни́стый газ)
    C0 + O20 = C+4O2−2 (графит сгорает с образованием оксида углерода (IV), или углекислого газа)

Галогены не соединяются с кислородом напрямую, но можно получить их оксиды, в которых они проявляют положительную степень окисления, например, оксид хлора (VII) Cl2O7.

Фторид кислорода O+2F2−1 — соединение, в котором кислород проявляет положительную степень окисления

2. Задача. Вычисление объема полученного газа, если известна масса исходного вещества.

Объем газов рассчитывается по формуле:

v = 22,4 л/моль • n,

где 22,4 — молярный объем, т. е. объем одного моля любого газа,

n — количество вещества (моль)

Пример:

Сколько литров водорода выделится при разложении электрическим током воды массой 72 г?

Решение:

  1. M (H2O) = 1 • 2 + 16 = 18 г/моль
  2. Находим количество вещества воды по условию задачи:
    n = m / M = 72 г : 18 г/моль = 4 моль
  3. Записываем над уравнением реакции имеющиеся данные, а под уравнением — число моль согласно уравнению (равно коэффициенту перед веществом):
    4 моль   x моль
    2H2O = 2H2↑ + O2
    2 моль   2 моль
  4. Составляем пропорцию:
    4 моль — x моль
    2 моль — 2 моль
    (или с пояснением:
    из 4 моль воды получится x моль водорода,
    а из 2 моль — 2 моль)
  5. Находим x:
    x = 4 моль • 2 моль / 2 моль = 4 моль
  6. Находим объем водорода:
    v = 22,4 л/моль • 4 моль = 89,6 л

Ответ: 89,6 л.

Можно подставлять над и под уравнением непосредственно массу и объем веществ:
72 г        x л
2H2O = 2H2↑ + O2
36 г      44,8 л

В этом случае нужно следить, чтобы друг под другом располагались одинаковые единицы измерения — граммы под граммами, литры под литрами.

автор: Владимир Соколов