Номер 370, страница 58 - гдз по химии 11 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

370. Какое число связывающих и неподелённых электронных пар имеется в молекулах $N_2$, $H_2O$, $H_2SO_4$, $HCl$?

Чтобы определить число связывающих и неподеленных электронных пар, необходимо рассмотреть электронное строение (структуры Льюиса) для каждой из указанных молекул. Связывающие пары — это электроны, образующие ковалентные связи между атомами, а неподеленные — это валентные электроны, принадлежащие одному атому и не участвующие в образовании связей.

Азот ($N_2$)

Атом азота (N) является элементом 15-й группы и имеет 5 валентных электронов. В молекуле $N_2$ два атома азота соединены тройной ковалентной связью ($N \equiv N$) для достижения стабильной восьмиэлектронной оболочки (октета) у каждого атома. Тройная связь состоит из трех общих электронных пар, следовательно, в молекуле азота 3 связывающие электронные пары. Каждый атом азота использует по 3 электрона для образования связей, и у каждого остается по $5-3=2$ электрона, которые образуют одну неподеленную электронную пару. Таким образом, в молекуле две неподеленные электронные пары (по одной на каждом атоме азота).

Ответ: в молекуле азота 3 связывающие электронные пары и 2 неподеленные электронные пары.

Вода ($H_2O$)

Атом кислорода (O) — элемент 16-й группы с 6 валентными электронами. Атом водорода (H) имеет 1 валентный электрон. В молекуле воды атом кислорода образует две одинарные ковалентные связи с двумя атомами водорода ($H-O-H$). Эти две одинарные связи составляют 2 связывающие электронные пары. Атом кислорода тратит 2 своих валентных электрона на образование связей, а оставшиеся $6-2=4$ электрона образуют две неподеленные электронные пары на атоме кислорода. Атомы водорода неподеленных пар не имеют.

Ответ: в молекуле воды 2 связывающие электронные пары и 2 неподеленные электронные пары.

Серная кислота ($H_2SO_4$)

В молекуле серной кислоты центральным атомом является сера (S, 6 валентных электронов), связанная с четырьмя атомами кислорода (О, по 6 валентных электронов). Два атома водорода (Н, по 1 валентному электрону) присоединены к двум атомам кислорода. Согласно строению молекулы, атом серы образует две двойные связи с двумя атомами кислорода и две одинарные связи с двумя гидроксильными группами (-OH). Подсчитаем связывающие пары: две двойные связи $S=O$ (это $2 \times 2 = 4$ пары), две одинарные связи $S-O$ (2 пары) и две одинарные связи $O-H$ (2 пары). Итого: $4 + 2 + 2 = 8$ связывающих электронных пар. Теперь подсчитаем неподеленные пары: на двух атомах кислорода, связанных с серой двойной связью, имеется по 2 неподеленные пары (всего $2 \times 2 = 4$ пары); на двух атомах кислорода в гидроксильных группах также имеется по 2 неподеленные пары (всего $2 \times 2 = 4$ пары). Атом серы и атомы водорода неподеленных пар не имеют. Итого: $4 + 4 = 8$ неподеленных электронных пар.

Ответ: в молекуле серной кислоты 8 связывающих электронных пар и 8 неподеленных электронных пар.

Хлороводород ($HCl$)

Атом хлора (Cl) — элемент 17-й группы с 7 валентными электронами, а атом водорода (H) имеет 1 валентный электрон. Между ними образуется одна одинарная ковалентная связь ($H-Cl$). Эта связь представляет собой 1 связывающую электронную пару. Атом хлора использует 1 электрон для связи, а остальные $7-1=6$ электронов образуют три неподеленные электронные пары. Атом водорода неподеленных пар не имеет.

Ответ: в молекуле хлороводорода 1 связывающая электронная пара и 3 неподеленные электронные пары.