Содержание

Задача 11. 3

Задача 36. 3

Задача 57. 4

Задача 96. 5

Задача 112. 6

Задача 127. 7

Задача 172. 7

Задача 217. 8

Задача 228. 8

Задача 258. 9

Список литературы.. 11

Задача 11

Масса 2*10^{-3 м3} газа (н.у.) равна 2,35 г. Вычислите относительную молекулярную массу газа и массу одной молекулы газа.

Решение:

Количество вещества газа равно:

n = V/ V_m = 2/22.4 = 0.089 моль

Молярная масса газа находится из выражения:

М = m/n = 2.35/0.089 = 26.4 г/моль

1 моль газа содержит 6*10²³ молекул (Закон Авогадро)

N = N_a * n = 0.089*6*10²³  = 0,534 *10²³ молекул

Масса одной молекулы газа равна:

2,35 / 0,523*10²³ = 4,49 * 10^{-23 г}

Ответ: М = 26,4 г/моль; масса одной молекулы равна 4,49 * 10^{-23 г.}

Задача 36

Сколько протонов и нейтронов содержат ядра изотопов? Составьте электронную формулу данного атома, подчеркните валентные электроны. Распределите электроны этого атома по квантовым ячейкам. К какому электронному семейству относится этот элемент? ₂₁⁴³Sc и  ₂₁⁴⁴Sc

Решение:

₂₁⁴³Sc и  ₂₁⁴⁴Sc

Число нейтронов в ядре атома элемента равно разности округленного до целого значения атомной массы А_r и числа протонов (порядкового номера)[1]. Таким образом, число нейтронов в ₂₁⁴³Sc равно:

43 – 21 = 22

Число нейтронов в ₂₁⁴⁴Sc равно:

44 – 21 = 23

Электронная формула элемента:

1s²2s² 2p⁶3s²3p⁶4s²3d¹

Распределение электронов по квантовым ячейкам выглядит следующим образом (рис.1):

Рисунок 1 – Распределение электронов по квантовым ячейкам в атоме элемента Sc

У рассматриваемого элемента три валентных электрона.

Данный элемент относится к семейству d- элементов.

Задача 57

Назовите высшие степени окисления титана и германия, хрома и селена, хлора и марганца. Составьте формулы оксидов данных элементов, отвечающих высшим степеням окисления.

Решение:

Высшая степень окисления соответствует номеру группы Периодической системы элементов, в которой находится данный элемент[2].

Таким образом, высшая степень окисления титана и германия равна 4 (IV группа), высшая степень окисления хрома и селена равна 6 (VI группа), высшая степень окисления хлора и марганца равна 7 (VII группа).

Формулы оксидов данных элементов:

ТiO₂, GeO₂, СrO₃, SeO₃, Cl₂O₇ и  Mn₂O₇.

Задача 96

Горение ацетилена протекает по уравнению:

С₂Н₂ (г) + 5/2 О₂ (г) = 2 СО₂(г) + Н₂О (г)

Исходя из значений ∆Н^º₂₉₈ и S^º₂₉₈ соответствующих веществ, вычислите ∆G^º₂₉₈ данной реакции.

Решение:

∆G^º₂₉₈ = ∆Н^º₂₉₈ – Т * S^º₂₉₈

 ∆Н^º₂₉₈ = Σ∆Н^º_прод - ∆Н^º_реаг =2∆Н^º(СО₂)+∆Н^º(Н₂О)-5/2∆Н^º(О₂) - ∆Н^º (С₂Н₂)

∆Н^º(СО₂) = - 393, 51 кДж

∆Н^º(Н₂О) = -241, 81 кДж

∆Н^º (О₂) = 0

∆Н^º (С₂Н₂) = 226, 75 кДж

Тогда  ∆Н^º₂₉₈ = 2*(-393,51) + (-241,81) - 226,75  = -1255,58 кДж

S^º₂₉₈  = ΣS^º_прод - S^º_реаг

S^º (СО₂)[3] = 213, 66 Дж/ моль*К

S^º (Н₂О) = 188, 72 Дж/ моль*К

S^º (О₂) = 205,04 Дж/ моль*К

S^º (С₂Н₂)[4] = 200.82 Дж/ моль*К

S^º₂₉₈  = 2 * 213,66 + 188,72  - 205,04 – 200,82 = 210,18 Дж

∆G^º₂₉₈ = ∆Н^º₂₉₈ – Т * S^º₂₉₈ = -1255,58 *10 ³– 298 * 210,18 = -1318213, 64Дж = -1318,2

Задача 112

Приведите формулировку закона действующих масс. Определите, как изменится скорость гетерогенной реакции:

С₂Н₅ОН (ж) + 3 О₂ (г) = 2 СО₂ + 3 Н₂О (ж)

если увеличить давление в три раза.

Количественное описание обратимых реакций можно проводить с помощью закона действующих масс (закона действия масс), который был открыт в 1867 г.  Применительно к простым гомогенным реакциям типа А + В ↔ С + D, в которых все стехиометрические коэффициенты равны единице, закон формулируется так:

химическая реакция находится в состоянии равновесия, если отношение произведения концентраций продуктов к произведению концентраций реагентов достигает постоянного значения, характерного для этой реакции при данной температуре. Закон действующих масс выражается уравнением[5]:

с _С с _D / с _А с _В = К_с

Скорость данной реакции выражается уравнением:

v_пр = к * с (О₂)³

При увеличении давления системы в системе в три раза:

v_{пр 1}  = к * 3 с (О₂)³

Тогда v_{пр 1} / v_пр = к * (3 с (О₂)³  / к * с (О₂)³ = 27

Ответ: при увеличении давления в системе в 3 раза скорость данной реакции возрастет в 27 раз.

Задача 127

 Константа равновесия реакции N₂ + 3H₂ ↔2NH₃ равна 0,1 (при температуре 400 ºС). Равновесные концентрации [H₂] = 0.2 моль/дм³. [NH₃] = 0.08 моль / дм³. Вычислите начальную и равновесную концентрации азота.

Решение:

v_пр = к₁ [N₂] [H₂]³

v_обр = к₂ [NH₃]²

К_р = [NH₃]² / [N₂] [H₂]³

Тогда [N₂] = 0,08² / 0,2³ * К_р

[N₂] = 8 моль / л

1 моль  N₂ соответствует 2 моль NH₃

х  мол соответствует  0,08 моль NH₃

Исходная концентрация находится из соотношения:

С_исх = [N₂] + С_израсх = 8 + 0,04 = 8,04 моль/дм³

Задача 172

Подберите по два молекулярных  уравнения реакции, которые выражаются следующими ионно-молекулярными уравнениями:

Сu²⁺ + 2 ОН^- = Сu(OH)₂

Ва²⁺ + SO₄^2- = ВаSO₄

Решение:

Соли подбираем в соответствии с таблицей растворимости

Первое уравнение реакции:

СuCl₂ + 2KOH = Сu(OH)₂ + 2 KCl

СuSO₄ + 2 NaOH = Сu(OH)₂ + Na₂ SO₄

Второе уравнение реакции:

ВаCl₂ + Na₂ SO₄ =  ВаSO₄ + 2 NaCl

Ва (NO₃)₂ + K₂ SO₄  = ВаSO₄ + 2KNO₃

Задача 217

Закончите уравнения реакций, в которых окислителей служит азотная кислота:

Сu + НNO₃ (конц.)  →

Zn + НNO₃ (разб.)   →

Решение:

Концентрированная азотная кислота, содержащая значительные количества молекул НNO₃, действует как сильный окислитель, но по мере разбавления ее водой, образующейся при реакции, окислительная активность кислоты снижается. Продуктом восстановления азотной кислоты являются нитрозные газы. Концентрированная азотная кислота «растворяет», превращает в соли и такие металлы, которые в ряду активности расположены после водорода, за исключением золота и платины.

Сu + НNO₃ (конц.)  → Сu (NO₃)₂ + NO₂ + H₂O

Сu + 4 НNO₃ (конц.)  → Сu (NO₃)₂ + 2 NO₂ + H₂O

В сильно разбавленной азотной кислоте уже нет молекул (существуют только ионы Н₃О⁺  и NO₃^-), поэтому такая кислота НNO₃ уже не переводит в раствор медь и другие благородные металлы.

Реакции многих металлов с разбавленной азотной кислотой протекают по обычному типу, т.е. с вытеснением водорода. Однако последний не выделяется, а расходуется на восстановление избытка НNO₃ до производных более низкой валентности вплоть до аммиака.

4 Zn +10 HNO₃(разб.) = 4 Zn (NO₃)₂ + NH₄NO₃ + 3H₂O

 

Задача 228

В какой пробирке происходит реакция при внесении кадмиевых пластинок в растворы хлорида железа (II) и кобальта (II)?

Решение:

 В задаче требуется определить какая из реакций возможна:

FeCl₂ + Cd →                                                                                         (1)

CoCl₂ + Cd→                                                                                          (2)

Каждый металл вытесняет из солей все другие металлы, стоящие правее его в электрохимическом ряду напряжений.

Кадмий в ряду напряжений стоит правее железа, значит, способен вытеснить железо из раствора. Таким образом, реакция протекает в соответствии с уравнением:

FeCl₂ + Cd = СdCl₂ + Fe

Кадмий в ряду напряжений металлов стоит левее кобальта, значит, не может вытеснить его из раствора соли и реакция (2) не идет.

Задача 258

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

Решение:

Если взаимодействию с кислотой подвергается химически чистый металл, то выделяющийся первоначально водород в большей или меньшей степени удерживается его поверхностью и предохраняет последнюю от дальнейшей коррозии. При наличии контакта двух разнородных металлов создается гальваническая пара, причем  водород выделяется на менее активном металле, который тем самым и предохраняется от коррозии. Напротив, более активный металл в этом случае разрушается быстро. При коррозии луженого железа, начиная от поврежденного места, происходит дальнейшее ржавление железа под остающимся неизменным слоем олова.

Луженое железо (железо, покрытое слоем олова)

Sn | H⁺ | Fe

Анодный процесс:

Fe – 2 e^- = Fe²⁺ (в результате взаимодействия с водой впоследствии образуется гидроксид железа, т.е. ржавчина).

Катодный процесс (в кислой среде):

2Н⁺ + 2 е = Н₂ (восстановление)

Вывод: коррозия луженого железа проихсодит быстрее, чем коррозия чистого железа.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 Список литературы

1.     Химия / Под ред. В. Шретера . – М.: Химия, 1986. – 648 с.

2. Ходаков Ю.В., Цветков Л.А. Химия – М.: Государственное учебно-педагогическое издательство министерства просвещения РСФСР, 1961. –  424 с.

3. Рабинович В.А., Хавин З.Я. Краткий химический справочник. – Л.: Химия, 1977. – 376 с.

4. Краткий справочник физико-химических величин. – Л.: Химия, 1983. – 232 с.

5. Некрасов Б.В. Учебник общей химии. – М.: Химия, 1972. – 472 с.

---

[1] Химия / Под ред. В. Шретера . – М.: Химия, 1986. – 648 с.

[2] Ходаков Ю.В., Цветков Л.А. Химия – М.: Государственное учебно-педагогическое издательство министерства просвещения РСФСР, 1961. –  424 с.

[3] Рабинович В.А., Хавин З.Я. Краткий химический справочник. – Л.: Химия, 1977. – 376 с.

[4] . Краткий справочник физико-химических величин. – Л.: Химия, 1983. – 232 с.

[5] Некрасов Б.В. Учебник общей химии. – М.: Химия, 1972. – 472 с.