Номер 338, страница 53 - гдз по химии 11 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

338. Отметьте верные варианты ответа. В составе иона $H_3O^+$:

а) две ковалентные связи;

б) три ковалентные связи;

в) две связи образованы по обменному механизму, а одна — по донорно-акцепторному;

г) одна связь образована по обменному механизму, а две — по донорно-акцепторному;

д) все три ковалентные связи имеют одинаковые характеристики.

Чтобы определить верные утверждения о строении иона гидроксония ($H_3O^+$), необходимо рассмотреть процесс его образования из молекулы воды ($H_2O$) и протона ($H^+$).

1.Строение молекулы воды. В молекуле воды атом кислорода связан с двумя атомами водорода. Эти две связи O-H являются ковалентными и образованы по обменному механизму, где каждый атом (кислород и водород) предоставляет по одному электрону для формирования общей электронной пары. У атома кислорода после образования двух связей остаются две неподеленные электронные пары.

2.Образование иона гидроксония. Протон ($H^+$) — это ион водорода, который не имеет электронов и обладает свободной 1s-орбиталью. Он может выступать в роли акцептора электронной пары. Молекула воды, имея неподеленные электронные пары на атоме кислорода, выступает в роли донора. Одна из неподеленных пар кислорода образует третью ковалентную связь с протоном по донорно-акцепторному механизму.

Схематически этот процесс можно представить так: $H_2\ddot{O} + H^+ \rightarrow [H_3O]^+$

Теперь проанализируем каждое утверждение.

а) две ковалентные связи;

В ионе гидроксония ($H_3O^+$) атом кислорода связан с тремя атомами водорода, следовательно, в ионе три ковалентные связи. Утверждение неверно.

Ответ: неверно.

б) три ковалентные связи;

Как следует из формулы иона и механизма его образования, в нем содержатся три ковалентные связи O-H. Утверждение верно.

Ответ: верно.

в) две связи образованы по обменному механизму, а одна — по донорно-акцепторному;

Это утверждение правильно описывает механизм образования связей: две исходные связи из молекулы воды образованы по обменному механизму, а третья, образовавшаяся при присоединении протона, — по донорно-акцепторному. Утверждение верно.

Ответ: верно.

г) одна связь образована по обменному механизму, а две — по донорно-акцепторному;

Это утверждение неверно, так как по донорно-акцепторному механизму образуется только одна из трех связей, а не две. Утверждение неверно.

Ответ: неверно.

д) все три ковалентные связи имеют одинаковые характеристики.

Хотя механизмы образования связей различны, после формирования иона $H_3O^+$ происходит перераспределение электронной плотности. В результате все три связи O-H становятся полностью эквивалентными: они имеют одинаковую длину, энергию разрыва и другие физические характеристики. Экспериментальные данные подтверждают, что ион гидроксония имеет симметричную структуру (тригональная пирамида), в которой все три атома водорода неразличимы. Утверждение верно.

Ответ: верно.