Номер 2, страница 82 - гдз по химии 11 класс учебник Мычко, Прохоревич

2. Заполните таблицу, поставив в ячейки под каждой химической связью подходящее значение энергии ($167; 945; 418 \text{ кДж/моль}$) и длины связи ($0,145; 0,110; 0,125 \text{ нм}$). Объясните свой выбор.

Дано:

Ряд химических связей между атомами азота: одинарная ($N-N$), двойная ($N=N$) и тройная ($N \equiv N$).

Набор значений энергии связи: 167 кДж/моль; 945 кДж/моль; 418 кДж/моль.

Набор значений длины связи: 0,145 нм; 0,110 нм; 0,125 нм.

Найти:

Сопоставить каждой химической связи соответствующее значение энергии и длины, заполнив таблицу, и объяснить сделанный выбор.

Решение:

Для решения задачи воспользуемся общими закономерностями, описывающими характеристики ковалентной химической связи:

Энергия связи — это мера ее прочности. Чем больше кратность связи (т.е. чем больше общих электронных пар связывают атомы), тем прочнее связь, и тем больше энергии необходимо затратить для ее разрыва.

Длина связи — это равновесное расстояние между ядрами связанных атомов. С увеличением кратности связи атомы притягиваются друг к другу сильнее, что приводит к уменьшению межатомного расстояния.

Таким образом, для ряда связей $N-N$ (кратность 1), $N=N$ (кратность 2), $N \equiv N$ (кратность 3) мы ожидаем следующую тенденцию: с увеличением кратности связи ее энергия будет расти, а длина — уменьшаться.

Рассортируем предоставленные значения:

По возрастанию энергии: $167 < 418 < 945$ кДж/моль.

По убыванию длины: $0,145 > 0,125 > 0,110$ нм.

Теперь установим соответствие:

Связь $N-N$ (одинарная, наименьшая кратность): должна иметь наименьшую энергию и наибольшую длину.

Энергия = 167 кДж/моль.

Длина = 0,145 нм.

Связь $N=N$ (двойная, средняя кратность): должна иметь средние по величине энергию и длину.

Энергия = 418 кДж/моль.

Длина = 0,125 нм.

Связь $N \equiv N$ (тройная, наибольшая кратность): должна иметь наибольшую энергию и наименьшую длину.

Энергия = 945 кДж/моль.

Длина = 0,110 нм.

Заполним таблицу на основе этих выводов.

Ответ:

Заполненная таблица:

Объяснение выбора:

Распределение значений основано на зависимости характеристик связи от ее кратности. Кратность связи — это количество электронных пар, соединяющих атомы. В ряду $N-N \rightarrow N=N \rightarrow N \equiv N$ кратность увеличивается (1, 2, 3). С ростом кратности связи увеличивается сила притяжения между атомами, что приводит к увеличению прочности (энергии) связи и уменьшению расстояния между атомами (длины связи). Поэтому самой слабой и длинной является одинарная связь (167 кДж/моль; 0,145 нм), а самой прочной и короткой — тройная (945 кДж/моль; 0,110 нм).