КОНТРОЛЬНАЯРАБОТА ПО ХИМИИ
14. В каком количестве Сг(ОН)з содержится столько жеэквивалентов, сколько в 174,96 г Мg(ОН)2?
Молярная масса гидроксида магния составляет 58,32 г/моль, аэквивалентная масса — 29,16 г/моль. Следовательно, в массе гидроксида магния174,96 г содержится 174,96 г: 29,16 г/моль = 6 моль-экв.
Молярная масса эквивалента гидроксида хрома (Ш) составляет 1/3 МСг(ОН)з или 34,34 г/моль, а 6 моль-экв этого вещества составят 34,33г/моль х 6моль = 205,98 г.
Таким образом, в 205,98 г Сг(ОН)з содержится столько жеэквивалентов, сколько в 174,96 г Мg(ОН)2.
34. Сколько и какие значения может принимать магнитное квантовоечисло ml при орбитальном квантовом числе l=0,1,2,3? Какие элементы впериодической системе называются s-, р-, d-, f- элементами? Приведите примеры
Число значений магнитного квантового числа зависит от орбитальногоквантового числа и равно
(21 + 1), где 1 — орбитальное квантовое число. Поэтому при l=0 ml=0,
при l=1 ml принимает значения -1,0, +1;
при 1=2 ml принимает значения -2,-1,0,+1,+2;
при =3 ml может принимать значения -3,-2,-1,0, +1,+2,+3.
Химические элементы, в атомах которых происходит заполнениеэлектронами s-, р-, d-, f- орбиталей соответственно, называются s-, р-,d-,f-элементами.
Например, к s-элементам относятся Н, Не, а также щелочные ищелочно-земельные металлы (металлы 1А и 11А -групп- Na, К, RЬ, Ве. Са, Мg, Sг идр.)
К р- элементам относятся например, элементы которыми завершаютсяпериоды в периодической системе элементов (кроме первого периода) — В, С, N, Nе,J, Сl, Вг, Р, S, F, Аs, Sе, Аг, Rn, Те и др.
К d-элементам относятся элементы расположенные в больших периодахмежду s-элементами и р- элементами, например, Fе, Мn, Сг, Тi, Мо, Рt, Со,Ru, Rhи др.
К f-элементам относятся лантаноиды например, Се, Nd, Рm, Sm, Еu, Gd,и актиноиды, например, Тh, U, Nр, Рu, Аm и др.
54. Какую низшую степень окисления проявляет водород, фтор, сера иазот? Почему? Составьте формулы соединений кальция с данными элементами в этойстепени окисления. Как называются соответствующие соединения?
Атом водорода имеет единственный валентный электрон. Поэтомунизшая степень окисления водорода будет равна -1 (атом водорода принимает 1электрон от другого элемента). Эту низшую степень окисления +2 -1 водородпроявляет в соединении СаН2. Это соединение называется гидрид кальция.
Атом фтора имеет семь валентных электронов, до завершенияэнергетического уровня недостает одного электрона. Поэтому низшая (иединственная) степень окисления фтора -1. Соединения фтора в этой +2 -1 степениокисления называются фторидами. Например, СаF2 — фторид кальция.
Атом серы имеет шесть валентных электронов, до завершенияэнергетического уровня не достает двух электронов. Поэтому низшая степеньокисления серы равна -2. Соединения серы в этой степени окисления +2 -2 называютсясульфидами. Например, СаS — сульфид кальция.
Атом азота имеет пять валентных электронов, до завершенияэнергетического уроня не достает трех электронов. Поэтому низшая степеньокисления азота равна -3. Соединения азота в этой степени окисления +2 -3 называютсянитридами. Саз N2 -нитрид кальция.
74. Что следует понимать под степенью окисления атома? Определитестепень окисления атома углерода и его валентность в соединениях: СН4;СН3ОН; НСООН; СО2
Под степенью окисления понимается условный заряд атома всоединении, вычисленный из предположения что оно состоит только из ионов.Степень окисления может принимать отрицательное, положительное и нулевоезначение, представлять целое или дробное число. Алгебраическая сумма степенейокисления атомов в соединении всегда равна нулю, а в сложном ионе — зарядуиона.
В приведенных соединения углерода атом углерода четырехвалентен. Авот степень окисления атома углерода в данных соединениях различна.
В метане — СН4 — степень окисления углерода — 4.
В метаноле — СНзОН — степень окиления углерода — 2 в муравьинойкислоте НСООН — степень окисления углерода +2, в диоксиде углерода — СО2 — степень окисления углерода +4.
94. При сгорании 11,5 г жидкого этилового спирта выделилось 308,71кДж теплоты. Напишите термохимическое уравнение реакции, в результате которойобразуются пары воды и диоксид углерода. Вычислите теплоту образования С2Н5ОН(ж). Ответ: -277,67 кДж
С2Н5ОН (ж) + 3 О2 (г) = 2 СО2(г) + 3 Н2О (п)
1 моль жидкого этилового спирата имеет массу 46 г.
Для составления термохимического уравнения составим пропорцию:
11,5 г этанола ——————————— 308,71 кДж
46 г этанола ———————————— х кДж
/>
Тогда термохимическое уравнение метана примет вид:
С2Н5ОН (ж) + 3 02 (г) = 2 С02(г) + 3 Н2О (п); ∆Н° = -1234,84
Тепловой эффект реакции записываем со знаком «минус», так кактеплота в ходе реакции выделяется.
По закону Гесса тепловой эффект реакции не зависит от путиперехода, а зависит только от конечного и начального состояния системы.
∆Н° реакции = ∑∆Н° обр конеч.- ∑∆Н° обр нач
Стандартные энтальпии образования исходных веществ и продуктовреакции берем из справочника:
∆Н°обр СО2(г) = -393,51 кДж/моль,
∆Н°обр Н2О(пар) = -241,83 кДж/моль
∆Н°обр О2(г) = 0 кДж/моль.
Отсюда
∆Н°обр (С2Н5ОН (ж))= [∆Н°обр(Н2О) *3 + ∆Н°обр (СО2) *2] — ∆Н°реакции= [(-241,83)*3 + (- 393,51)*2 — (-1234, 84) = — 277,68 кДж/моль
114. Какие из карбонатов: ВеСОз, СаСОз или ВаСОз — можно получитьпри действии соответствующих оксидов с СО2? Какая реакции идетнаиболее энергично? Вывод сделайте вычислив ∆G°298 реакций
Возьмем по справочнику стандартные значения энергии Гиббса ∆G°298для исходных веществ и конечных продуктов реакций: ∆G°298 ВеО= -569,54 кДж/моль, ∆G°298 ВеСОз = -944,75, ∆G°298ВаО = -525,84 кДж/моль, ∆G°298 ВаСО3 = -1132,77кДж/моль; ∆G°298 СаО = -603,46 кДж/моль,
∆G°298 СаСО3 = -1128,35 кДж/моль; ∆G°298СО2 = -394,37 кДж/моль;
Тогда для реакции ВеО(к) + СО2(г) = ВеСОз(к)стандартное значение энергии Гиббса составит:
-944,75-[(-569,54)+(-394,37)]=+19,16кДж/моль.
Положительное значение энергии Гиббса для данной реакцииуказывает, что в стандартных условиях данная реакция протекает преимущественносправа налево и кабонат бериллия из ВеО и СО2 получить нельзя.
Для реакции ВаО(к) + СО2(г) = ВаСОз(к) стандартноезначение энергии Гиббса составит:
-1132,77-[(-525,84)+(-394,37)]=-212,56кДж/моль/
Для реакции СаО(к) + СО2(г) = СаСОз(к) стандартноезначение энергии Гиббса составит:
-1128,35-[(-603,46)+(-394,37)]=-130,52 кДж/моль.
Значение энергии Гиббса для данных реакций отрицательное и данныепроцессы протекают в прямом направлений, то есть получить карбонаты кальция ибария таким путем можно. Наиболее энергично будет протекать реакция междуоксидом бария и углекислым газом, поскольку значение энергии Гиббса для этойреакции будет иметь наиболее отрицательное значение.
134. Равновесие гомогенной системы 4 НСl(г)+О2(г) ↔2Н20(г)+2Сl2(г) установилось при следующих концентрацияхреагирующих веществ моль/л: [Н2О]р=0,14; [Сl2]р=0,14; [НСl]Р = 0,20; [О2]р = 0,32. Вычислитеисходные концентрации хлороводорода и кислорода
Дано:
[Н20]р = 0,14 моль/л
[Сl2]р =0,14 моль/л
[НСl]Р = 0,20 моль/л
[О2]р = 0,32 моль/л
[HCI]исх=? [O2]исх=?
Исходя из уравнения реакции весь хлор (2моль) образуется изхлороводорода (4моль), а вся вода — из исходного хлороводорода и кислорода.
Следовательно, чтобы образовалось 0,14 моль хлора должно вступитьв реакцию 0,28 моль хлороводорода, а чтобы получить 0,14 моль воды нужно, чтобыв реакцию вступило 0,07 моль кислорода.
Таким образом, исходная концентрация НСl составляла 0,20+0,28=0,48моль/л, а исходная концентрация О2 была равна 0,32+0,07=0,39 моль/л.
Ответ: Исходные концентрации хлороводорода и кислорода составляютсоответственно 0,48 моль/л и 0,39 моль/л.
154. На нейтрализацию 1 л раствора, содержащего 1,4 г КОН,требуется 50см3 раствора кислоты. Вычислите молярную концентрациюэквивалента раствора кислоты
Найдем титр раствора КОН:
/>
Теперь вычислим молярную концентрацию эквивалента раствора КОН:
/>
Зная величину молярной концентрации эквивалента, раствора КОНвычислим молярную концентрацию эквивалента кислоты:
/>
отсюда
/>0,5 моль/дм3.
174. Сколько граммов мочевины СО(NН2)2следует растворить в 75г воды, чтобы температура кристаллизации раствора понизиласьна 0,465°? Криоскопическая константа воды равна 1,86
Молярная масса мочевины равна 60 г/моль. Понижение температурызамерзания раствора ∆ТК = 0,465 °С.
По законуРауля понижение температуры кристаллизации раствора по сравнению с температуройкристаллизации чистого растворителя зависит от криоскопической константырастворителя и моляльной концентрации растворенного вещества. Отсюда можновычислить массу растворенного вещества — мочевины в растворе.
/>
194. Составьте молекулярные и ионно-молекулярные уравненияреакций, которые выражаются ионно-молекулярными уравнениями
Fе(ОН)з + 3 Н+ = Ре3+ + 3 Н2О
Сd2+ + 2 ОН- = Сd(ОН)2
Н+ + NO2- =HNO2
Fе(ОН)3 (т)+ 3 НСl = FеС13 + 3 Н2О
Fе(ОН)3 (т) + 3 Н+ + 3 Сl- = Fе3++ ЗСl — + 3 Н2О
Fе(ОН)3 (т) + 3 Н+ = Fе3+ + 3 Н2О
Сd(NOз)2+ 2 КОН = Сd(ОН)2 (т)+ 2КNО3
Cd2+ + 2NO3 +2К+ +2OH-= Сd(ОН)2 (т)+ 2 К+ + 2 NО3-
Сd2 + 2 ОН- = Сd(ОН)2 (т)
НС1 + NaNО2 = НNО2 + NaС1
Н+ + Сl- + Nа+ + NO2-= НNО2 + Nа+ + Сl-
H+ +NО2 — =HNO2
214. При смешивании А12(SО4)з и Nа2СОзкаждая из взятых солей гидролизуется необратимо с образованием соответствующихоснования и кислоты. Выразите этот совместный гидролиз ионно-молекулярным и молекулярнымуравнениями
А12(SО4)з + 3 Nа2СО3+ 3 Н2О → 2 А1(ОН)3(т) + 3 Nа2SО4+ ЗСО2(г)
2 А13+ + 3 SО42- + 6 Nа++ ЗСО32- + 3 Н2О → 2 Fе(ОН)3(т) + 6 Nа+ + 3 SО42- + ЗСО2(г)
2 А13+ + ЗСО32- + 3 Н2О→ 2 А1(ОН)3 (т) + ЗСО2(г)
254. Железная и серебряная пластины соединены внешним проводникоми погружены в раствор серной кислоты. Составьте схему данного гальваническогоэлемента и напишите электронные уравнения процессов на аноде и катоде.
(-)Fе |Н2S04| |Н2S04|Аg(+)
На аноде (железо) протекает процесс Fе-2 ё = Fе2+,электроны по проводнику переходят на серебряную пластину и на поверхностисеребра катоде протекает процесс
2 Н+ + 2 ё = Н2 Т ↑.
Железная пластина будет растворяться, а на серебряной пластинебудет наблюдаться выделение водорода.
274. Составьте электронные уравнения процессов, происходящих награфитовых электродах при электролизе раствора КВr. Какая масса веществавыделяется на катоде и аноде, если электролиз проводить в течение 1 ч 35 минпри силе тока 15 А? Ответ: 0,886г; 70,79г
При электролизе водного раствора бромида калия с инертными(графитовыми) электродами на катоде протекает процесс восстановления молекулводы и выделяется водород:
2Н2О+2ё =Н2↑ +2О1H-
На аноде протекает процесс окисления бромид-ионов и выделяетсябром: 2Вг- — 2ё =Вг2 Молярная масса эквивалента водородаравна 1 г/моль, а молярная масса эквивалента брома равна 79,904 г/моль.
Тогда по законам Фарадея можно найти массу водорода и брома,которые выделяются соответственно на катоде и на аноде.
/>
/>
294. Какой металл целесообразнее выбрать для протекторной защитыот коррозии свинцовой оболочки кабеля: цинк, магний или хром? Почему? Составьтеэлектронные уравнения анодного и катодного процессов атмосферной коррозии.Каков состав продуктов коррозии?
При протекторной защите протектор — более активный металл, чемметалл защищаемой конструкции служит анодом и разрушается тем самымпредохраняет от разрушения конструкцию. Поэтому, чем более отрицательный будетпотенциал металла-протектора, тем эффективнее будет протекторная защита.Наиболее низкий потенциал будет у магния -2,37В, (у цинка — 0,763 В; у хрома — 0,74 В)
Так как оболочка кабеля сделана из свинца, то гальваническая парамагний — свинец будет иметь наибольшую разность потенциалов. И магний будетслужить наилучшей протекторной защитой.
При атмосферной коррозии на поверхности магниевого протекторапротекает процесс:
2Mg – 4ё = 2Mg2+
Электроны по проводнику переходят на свинцовый кабель и на поверхностисвинца происходит кислородная деполяризация:
О2 + 2 Н2О + 4ё = 4 ОН-
Продуктом атмосферной коррозии будет гидроксид магния
2 Мg2+ + 4 ОН- = 2 Мg(ОН)2
314. Напишите выражения для констант нестойкости следующихкомплексных ионов: [Аg(СN)2]-; [Аg(NН3)2]+;[Аg(SСМ)2]-. Зная, что они соответственно равны 1,0*10-21,6,8*10-8, 2,1*10-11, укажите в каком растворе, содержащемэти ионы, при равной молярной концентрации ионов Аg+ больше?
Запишемвыражения константы нестойкости для данных комплексных ионов:
/>
/>
/>
При данной температуре величина константы нестойкости естьвеличина постоянная. Чем меньше константа нестойкости, тем устойчивее комплекс,поэтому наибольшая концентрация ионов серебра будет в растворе, содержащемкомплексный ион [Аg(NНз)2]+.
Литература
1. Ахметов Н.С. Общая и неорганическая химия. М, 2002.
2. Карапетьянц М.Х., Дракин С. И. Общая и неорганическая химия. М.1994.
3. Глинка Л. И. Общая химия. М. 1984.