Номер 337, страница 53 - гдз по химии 11 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

337. Отметьте верные варианты ответа. В составе иона аммония:

а) одна ковалентная связь образована по обменному механизму, а три — по донорно-акцепторному;

б) три ковалентные связи образованы по обменному механизму, а одна — по донорно-акцепторному;

в) имеется всего четыре ковалентные связи;

г) все четыре ковалентные связи имеют одинаковые характеристики;

д) имеется всего три ковалентные связи.

Для определения верных утверждений о строении иона аммония ($NH_4^+$) необходимо рассмотреть процесс его образования и итоговую структуру.

Ион аммония образуется при присоединении протона (иона водорода $H^+$) к молекуле аммиака ($NH_3$).

1. Молекула аммиака ($NH_3$) имеет атом азота, связанный с тремя атомами водорода. Электронная конфигурация азота $1s^2 2s^2 2p^3$. На внешнем уровне 5 электронов. Три из них участвуют в образовании трех ковалентных связей N-H по обменному механизму (каждый атом предоставляет по одному электрону). У атома азота остается одна неподеленная электронная пара.

2. Ион водорода ($H^+$) представляет собой протон, не имеющий электронов, но имеющий вакантную 1s-орбиталь. Он выступает в роли акцептора электронной пары.

3. При образовании иона аммония ($NH_4^+$) атом азота в молекуле $NH_3$ (донор) предоставляет свою неподеленную электронную пару на вакантную орбиталь иона $H^+$ (акцептор). Так образуется четвертая ковалентная связь по донорно-акцепторному механизму.

4. После образования иона $NH_4^+$ все четыре связи N-H становятся абсолютно одинаковыми (эквивалентными) за счет гибридизации ($sp^3$) и перераспределения электронной плотности. Ион приобретает форму правильного тетраэдра с атомом азота в центре.

Теперь проанализируем предложенные варианты ответа.

а) одна ковалентная связь образована по обменному механизму, а три — по донорно-акцепторному;

Это утверждение противоречит механизму образования иона аммония. Как было описано выше, три связи изначально образуются по обменному механизму в молекуле аммиака, и лишь одна — по донорно-акцепторному при присоединении протона. Таким образом, данное утверждение неверно.

Ответ: неверно.

б) три ковалентные связи образованы по обменному механизму, а одна — по донорно-акцепторному;

Это утверждение точно описывает процесс формирования четырех связей в ионе аммония. Три связи N-H существуют в исходной молекуле аммиака ($NH_3$) и образованы по обменному механизму. Четвертая связь образуется за счет донорно-акцепторного взаимодействия между неподеленной парой электронов азота и вакантной орбиталью протона ($H^+$). Таким образом, данное утверждение верно с точки зрения механизма образования.

Ответ: верно.

в) имеется всего четыре ковалентные связи;

В ионе аммония ($NH_4^+$) центральный атом азота связан с четырьмя атомами водорода. Каждая из этих связей является ковалентной. Следовательно, в ионе аммония действительно четыре ковалентные связи. Утверждение является верным.

Ответ: верно.

г) все четыре ковалентные связи имеют одинаковые характеристики;

Несмотря на то, что одна из связей образована по иному механизму, чем три другие, после образования иона $NH_4^+$ происходит перераспределение электронной плотности (делокализация). В результате все четыре ковалентные связи N-H становятся равноценными и неразличимыми. Они имеют одинаковую длину, энергию и направлены к вершинам правильного тетраэдра (угол H-N-H составляет $109.5^{\circ}$). Таким образом, утверждение является верным.

Ответ: верно.

д) имеется всего три ковалентные связи.

Это утверждение неверно. Три ковалентные связи имеются в молекуле аммиака ($NH_3$), а в ионе аммония ($NH_4^+$) их четыре, так как к атому азота присоединяется четвертый атом водорода. Таким образом, данное утверждение неверно.

Ответ: неверно.