Условие

          Определите факторы эквивалентности (z) и молярные массы эквивалентов солей, вступающих в следующие реакции:

NaHCO₃ + HCl = NaCl + H₂O + CO₂

CaCO₃ + 2HCl = CaCl₂ + H₂О + CO₂

Решение

          Эквивалентом называют условные частицы вещества в целое число раз меньшие, чем соответствующие им формульные единицы.

          В обменных реакциях эквивалентное число вещества (z) определяют по стехиометрии реакции.

          Для реакции

NaHCO₃ + HCl = NaCl + H₂O + CO₂

на 1 формульную единицу (ФЕ) гидрокарбоната натрия приходится 1 ФЕ соляной кислоты, следовательно, z(NaHCO₃) = 1; в реакции

CaCO₃ + 2HCl = CaCl₂ + H₂О + CO₂

на 1 ФЕ CaCO₃ требуется 2 ФЕ соляной кислоты, следовательно, z(CaCO₃) = 2.

          Зная число эквивалентов, содержащихся в 1 моле вещества, находим молярную массу эквивалента вещества (М_экв.).

          Ответ: фактор эквивалентности NaHCO₃ = 1, фактор эквивалентности CaCO₃ = 2; молярная масса эквивалента NaHCO₃ = 84 г/моль, молярная масса эквивалента CaCO₃ = 50 г/моль.

ЗАДАЧА № 39

Условие

          Сколько протонов и нейтронов содержат изотопы  и ? Составить электронную формулу данного атома, подчеркнуть валентные электроны. Распределить электроны этого атома по квантовым ячейкам. К какому электронному семейству относится этот элемент?

Решение

            p = ē = 13, n = Аr – p = 27 – 13 = 14.

            p = ē = 13, n = Аr – p = 26 – 13 = 13.

1s²2s²2p⁶3s²3p¹

          Данный элемент относится к р-семейству.

ЗАДАЧА № 58

Условие

          У какого из элементов – титана или германия – сильнее выражены металлические свойства? Ответ мотивируйте строением атомов титана и германия. Какой из этих элементов образует газообразное соединение с водородом?

Решение

           ē = 22, заряд атома +22, число электронных оболочек – 4. 3d²4s²

           ē = 32, заряд атома +32, число электронных оболочек – 4. 4p²

          Металлические свойства определяются способностью атомов отдавать электроны, т.е. металлы являются сильными восстановителями.

          На фоне равного количества электронных оболочек атомов у обоих элементов, у германия заряд ядра больше, следовательно, электроны сильнее притягиваются к ядру, прочнее удерживаются возле ядра, труднее отдаются, а значит, германий обладает менее выраженными металлическими свойствами в сравнении с титаном.

          Газообразное соединение с водородом образует германий.

ЗАДАЧА № 81

Условие

          Значение энтальпии растворения в воде Na₂CO₃ (DН₁) и Na₂CO₃×10Н₂О (DН₂) составляют соответственно – 25,10 и 66,94 кДж/моль. Вычислите энтальпию гидратации Na₂CO₃ (DН₃).

Решение

          Согласно закону Гесса

DН_{растворения безводной соли} = DН_{образования кристаллогидрата} + DН_{растворения кристаллогидрата},

следовательно

DН_{растворения кристаллогидрата} = DН_{растворения безводной соли} - DН_{образования кристаллогидрата}.

DН₃ = DН₁ - DН₂ = 25,10 кДж/моль – 66,94 кДж/моль = -41,84 кДж/моль.

          Ответ: энтальпию гидратации Na₂CO₃ равна -41,84 кДж/моль.

ЗАДАЧА № 103

Условие

          В каких единицах измеряется скорость химической реакции? Каким законом выражается зависимость скорости реакции от концентрации реагирующих веществ? Во сколько раз возрастает скорость химической реакции при повышении температуры с 20 до 40^оС? Температурный коэффициент реакции g = 3.

Решение

          Скорость химической реакции для гомогенных реакций измеряется в моль/(л×мин), для гетерогенных реакций – моль/(л×мин) или моль/(г×мин).

          Зависимость скорости реакции (V) от концентрации реагирующих веществ выражается законом действия масс: при постоянной температуре скорость химической реакции прямо пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществ. Для реакции А + В₂ = АВ₂,

V = k[A][B₂],

где k – константа скорости химической реакции, значение которой зависит от природы реагирующих веществ.

Dt = 40^оС – 20^оС = 20^оС

          Скорость химической реакции увеличится в 9 раз.

ЗАДАЧА № 124

Условие

          Напишите выражения для констант равновесия реакций

2SO₂ + O₂ « 2SO₃

CH₄ + CO₂ « 2CО + 2Н₂

          В каком направлении произойдет смещение равновесия при понижении давления?

Решение

2SO₂ + O₂ « 2SO₃

CH₄ + CO₂ « 2CО + 2Н₂

          Согласно принципу Ле-Шателье: если на систему, находящуюся в состоянии химического равновесия, оказать какое-либо воздействие, то равновесие сместится в таком направлении, что оказанное воздействие будет ослаблено.

          Протекание реакции 2SO₂ + O₂ « 2SO₃  в прямом направлении приводит к уменьшению общего числа молей (3 моль ® 2 моль), т.е. к уменьшению давления в системе. Поэтому, согласно принципу Ле-Шателье, уменьшение давления вызывает смещение равновесия в сторону обратной реакции.

          Протекание реакции CH₄ + CO₂ « 2CО + 2Н₂ в прямом направлении приводит к увеличению общего числа молей (2 моль ® 4 моль), т.е. к увеличению давления в системе. Поэтому, согласно принципу Ле-Шателье, уменьшение давления вызывает смещение равновесия в сторону прямой реакции.

ЗАДАЧА № 162

Условие

          Составьте молекулярные и ионно-молекулярные уравнения реакций, протекающих при смешивании растворов: Са(ОН)₂ и FeCl₃; СН₃СООН и КОН; СаСО₃ и НСl; CrCl₃ и избыток КОН.

Решение

3Са(ОН)₂ + 2FeCl₃ = 3СаCl₂ + 2Fe(ОН)₃¯ (молекулярное уравнение)

3Са²⁺ + 6ОН^- + 2Fe³⁺ + 6Cl^- = 3Са²⁺ + 6Cl^- + 2Fe(ОН)₃¯ (полное ионное уравнение)

6ОН^- + 2Fe³⁺ = 2Fe(ОН)₃¯ (сокращенное ионное уравнение)

СН₃СООН + КОН = СН₃СООК + Н₂О (молекулярное уравнение)

СН₃СОО^- + Н⁺ + К⁺ + ОН^- = СН₃СОО^- + К⁺ + Н₂О (полное ионное уравнение)

Н⁺ + ОН^- = Н₂О (сокращенное ионное уравнение)

CrCl₃ + 3KOH = 3КCl + Cr(ОН)₃¯ (молекулярное уравнение)

Cr³⁺ + 3Cl^- + 3К⁺ + 3ОН^- = 3К⁺+ 3Cl^-+ Cr(ОН)₃¯ (полное ионное уравнение)

Cr³⁺+ 3ОН^- = Cr(ОН)₃¯ (сокращенное ионное уравнение)

Cr(ОН)₃¯ + 3KOH = K₃[Cr(OH)₆] (молекулярное уравнение)

Cr(ОН)₃¯ + 3К⁺ + 3ОН^- = 3К⁺ + [Cr(OH)₆]^3- (полное ионное уравнение)

Cr(ОН)₃¯ + 3ОН^- = [Cr(OH)₆]^3- (сокращенное ионное уравнение)

ЗАДАЧА № 206

Условие

КMnO₄ + KOH + K₂SO₃ ® К₂MnO₄ + H₂O + K₂SO₄

S + HNO₃ ® H₂SO₄ + NO

Решение

          Расставляем степени окисления над всеми элементами.

+1  +7 -2        +1 -2 +1     +1 +4 -2          +1   +6 -2         +1 -2      +1  +6 -2

КMnO₄ + KOH + K₂SO₃ ® К₂MnO₄ + H₂O + K₂SO₄

          Выбираем элементы, которые в ходе реакции меняют степень окисления.

 +7                     +6

Mn + ē ® Mn                2 восстановление, окислитель

+4                    +6                     2     

S – 2 ē ® S                    1 окисление, восстановитель

          Выбираем наименьшее общее кратное для числа отданных и принятых электронов, делим его на число отданных и принятых электронов и получаем коэффициенты, которые необходимо поставить перед формулами, содержащими данные элементы в левой части уравнения.

2КMnO₄ + KOH + K₂SO₃ ® К₂MnO₄ + H₂O + K₂SO₄

          Расставляем степени окисления над всеми элементами.

0       +1 +5 -2         +1 +6 -2       +2 -2

S + HNO₃ ® H₂SO₄ + NO

          Выбираем элементы, которые в ходе реакции меняют степень окисления.

+5                    +2

N + 3ē ® N                             2 восстановление, окислитель

0                    +6                       6     

S – 6ē ® S                     1 окисление, восстановитель

          Выбираем наименьшее общее кратное для числа отданных и принятых электронов, делим его на число отданных и принятых электронов и получаем коэффициенты, которые необходимо поставить перед формулами, содержащими данные элементы в левой части уравнения.

S + 2HNO₃ ® H₂SO₄ + 2NO

ЗАДАЧА № 237

Условие

          В какой пробирке происходит реакция при внесении свинцовых пластинок в растворы сульфата цинка и нитрата меди (II)?

Решение

          При внесении свинцовых пластинок в растворы сульфата цинка и нитрата меди (II) реакция будет протекать в пробирке с раствором нитрата меди, в растворе сульфата цинка реакция протекать не будет, что связано с малой растворимостью образующегося сульфата свинца, закрывающего поверхность растворяющегося металла.

ЗАДАЧА № 258

Условие

          В раствор соляной кислоты опустили кусочек чистого железа и железа, частично покрытого оловом. Масса железа в обоих случаях одинакова. В каком случае железо растворится быстрее? Написать электронные уравнения анодного и катодного процессов коррозии железа.

Решение

          Железо растворится быстрее в первом случае (чистое железо), поскольку разбавленная соляная кислота действует на олово очень медленно, что объясняется большим перенапряжением выделения водорода на этом металле.

          Анодный процесс:

  0                      3+

Fe - 3ē ® Fe         j Fe ½Fe³⁺ = -0,04 В

          Катодный процесс: т.к. раствор содержит ионы Н⁺, т.е. имеет кислую среду, будет протекать реакция восстановления ионов водорода.

2Н⁺ - 2ē ® Н₂      jН₂½2Н⁺ = 0 В

Список литературы

1.     Семенов О.Д. Общая химия: учебник для ВУЗов. – М.: Дело, 2000.

2.     Хомченко Г.П. Пособие по химии для поступающих в ВУЗы. – М.: Новая волна, 2002.