Размещено на http://www.allbest.ru/

2

Размещено на http://www.allbest.ru/

1

Самарский государственный аэрокосмический университет

Контрольная работа

по общей химии № 1 и № 2

Вариант № 56

Атомные массы и связи элементов

Содержание

Контрольная работа № 13

17, 33, 41, 63, 82, 101, 126, 142, 164, 186, 216

Контрольная работа № 211

238, 256, 280, 296, 301, 321, 356, 386, 406, 416, 436

Список литературы

относительная масса оксид металл ковалентная связь

Контрольная работа № 1

17, 33, 41, 63, 82, 101, 126, 142, 164, 186, 216

17. При взаимодействии 3,24 г трехвалентного металла с кислотой вытесняется 4,03 л водорода (н.у.). Вычислите молярную массу эквивалента, молярную и относительную атомную массы металла.

Решение:

2Ме + 6Н⁺ = 2Ме³⁺ + 3 Н₂

По закону эквивалентов:

3,24 г металла - « - « - 4,03 л Н₂

Э _Me - « - « - 11,2 л Н₂

Отсюда молярная масса эквивалента металла

Э _Me = 3,24 г * 11,2 л / 4,03 л = 9,00 г/моль

Отсюда, молярная масса металла равна:

Э _Me * В _Me = 9,00 г/моль * 3 = 27 г/моль

Атомная масса металла: 27 а.е.м.

33. Напишите электронные формулы атомов элементов с порядковыми номерами 21 и 23. Сколько свободных 3d орбиталей в атомах этих элементов.

Решение:

Принцип наименьшей энергии требует, чтобы электроны заселяли АО в порядке увеличения энергии электронов на этих орбиталях. Это отражает общее правило - максимуму устойчивости системы соответствует минимум ее энергии.

Энергия атомных орбиталей возрастает согласно ряду :

1s < 2s < 2p < 3s < 3p < 4s ? 3d < 4p < 5s ? 4d < 5p < 6s ? 4f ? 5d < 6p < 7s ? 5f ? 6d < 7p

Тогда:

₂₁Sc- 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d¹ - d-элемент

₂₃Mo - 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d³ - d-элемент

d-орбитали определяются квантовым числом l = 2 (n ? 3), при котором m_l = -2, -1, 0, +1, +2, то есть характеризуются пятью вариантами ориентации в пространстве.

Каждый подуровень содержит 2l + 1 орбитали. Отсюда - 5 d-орбиталей.

41. Исходя из положения германия и технеция в периодической системе, составьте формулы мета- и ортогерманиевой кислот, и оксида технеция, отвечающие их высшей степени окисления. Изобразите формулы этих соединений графически.

Решение:

₃₂Ge - 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d¹⁰ 4p² - p-элемент

Число неспаренных электронов равно 4, следовательно В = 4

Высшая степень окисления - Ge ⁺⁴

₅₂Те -1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d¹⁰4p⁶5s²4d¹⁰ 5p⁴4f⁰

Высшая степень окисления - Те ⁺⁶

В возбужденном состоянии:

63. Какой способ образования ковалентной связи называется донорно-акцепторным. Какие химические связи имеются в ионах: NH₄⁺, BF₄^- ? Укажите донор и акцептор.

Решение:

Химическая связь, образованная за счет пары электронов одного атома (донора) и вакантной орбитали второго атома (акцептора), называется донорно-акцепторной или донорно-акцепторным механизмом образования ковалентной связи.



82. Газообразный этиловый спирт C₂H₅OH можно получить при взаимодействии этилена C₂H₄ и водяных паров H₂O. Напишите термохимическое уравнение этой реакции, предварительно вычислив тепловой эффект.

Решение:

C₂H_{4 (г)} + H₂O _(г) = C₂H₅OH _(г)

По следствию из закона Гесса:

ДH⁰_реак = У ДH⁰_прод *n_i - У ДH⁰_исх *n_i

ДH⁰_реак = ДH⁰ (C₂H₅OH_(г)) - [ДH⁰ (C₂H_4(г) ) + ДH⁰ (H₂O _(г) ) =

= (- 235,31 кДж/ моль * 1 моль) - (52,28 - 241,83) = -235,31 -52,28 + 241,83 = - 46,06 кДж

Термохимическое уравнение:

C₂H_{4 (г)} + H₂O _(г) = C₂H₅OH _(г); ДH⁰ = - 46,06 кДж

101. Вычислите ДG⁰₂₉₈ для следующих реакций:

а) 2 NaF_(к) + Cl_{2 (г)} = 2 NaCl _(к) + F_{2 (г)}

б) PbO_{2 (к)} + 2Zn_(к) = Pb _(к) + 2ZnО _(к)

Решение:

Если ДG⁰< 0, то процесс принципиально осуществим.

ДG⁰ для простых веществ равно 0.

а) ДG⁰₂₉₈ = 2 ДG⁰₂₉₈ (NaCl _(к)) - 2 ДG⁰₂₉₈ (NaF _(к)) = 2*(-284,03) - 2(-541,0) = +313,94 кДж

б) ДG⁰₂₉₈ = 2 ДG⁰₂₉₈ (ZnО_(к)) - 2 ДG⁰₂₉₈(PbO_2(к)) = 2*(-318,2) - 2(-219,0) = - 417,4 кДж

Следовательно, реакция:

а) не возможна;

б) возможна.

121. Вычислите, во сколько раз уменьшится скорость реакции, протекающей в газовой фазе, если понизить температуру от 120⁰ до 80⁰С?

Температурный коэффициент скорости реакции равен 3.

Решение:

Дt = 120⁰ - 80⁰ = 40⁰

г = 3.

По уравнению Вант-Гоффа:

V₂/V₁ = г ^{Дt/ 10} = 3^40/10 = 3⁴ = 81 раз

Ответ: Скорость реакции уменьшится в 81 раз.

142. Чему равна молярная концентрация эквивалента 30% раствора NaOH плотностью 1,328 г/см³? К 1 л этого раствора прибавили 5 л воды.

Вычислите массовую долю полученного раствора.

Решение:

1) 30% раствор означает, что в растворе содержится 30 % NaOH безводной.

1 л 30% раствора NaOH весит:

m = V*с = 1 см³*1,328 г/см³ = 1328 г

тогда масса NaOH:

1328 г * 30% /100% = 398,4 г

2) При прибавлении 5 л воды масса вновь полученного раствора составит:

5000 г + 1328 г = 6328 г

3) Массовая доля полученного раствора:

398,4 г/ 6328 г * 100% = 0,063 *100% = 6,3%

4) Эквивалентная масса NaOH:

Э = М(NaOH)/1 = 40 г/моль

5) Молярная концентрация эквивалента 30% раствора NaOH составит:

398,4 г/см³ /40 г/моль = 9,96 моль/см³ = 9,96 н

Ответ: 6,3 %; 9,96 н

164. Раствор, содержащий 3,04 г камфары C₁₀H₁₆O в 100 г бензола, кипит при 80,714⁰ С. Температура кипения бензола - 80,2⁰С.

Вычислите эбулиоскопическую константу бензола.

Решение:

где m = 3,04 г; m₁ = 100 г; М (C₁₀H₁₆O) = 152 г/моль

ДT = 80,714⁰ - 80,2⁰ = 0,514 ⁰С

К_эб = (0,514 *152*100) / (3,04*1000) = 2,57⁰

Ответ: эбулиоскопическая константа бензола равна 2,57⁰

186. Составьте молекулярные и ионно-молекулярные уравнения взаимодействия в растворах между:

1) CuSO₄ + H₂S >

2) BaCO₃ + HNO₃ >

3) FeC1₃ + KOH >

Решение:

1) CuSO₄ + H₂S > CuSv + H₂ SO₄

Cu²⁺ + SO₄^2- + H₂S = CuSv + 2 H⁺ + SO₄^2-

Cu²⁺ + H₂S = CuSv + 2 H⁺

2) BaCO₃ + HNO₃ > Ba (NO₃)₂ + CO₂ + H₂O

BaCO₃ + 2 H⁺ + 2 NO₃^- = Ba²⁺ + 2 NO₃^- + CO₂ + H₂O

BaCO₃ + 2 H⁺ = Ba²⁺ + CO₂ ^+ H₂O

3) FeC1₃ + 3 KOH > Fe(OH)₃ + 3 KC1₃

Fe³⁺ + 3C1^- + 3 K⁺ + 3 OH^- = Fe(OH)₃ v + 3 K⁺ + 3C1^-

Fe³⁺ + 3 OH^- = Fe(OH)₃ v

216. Какая из двух солей при равных условиях в большей степени подвергается гидролизу: NaCN или NaC1O; MgC1₂ или ZnC1₂ ? Почему?

Составьте ионно-молекулярные и молекулярные уравнения гидролиза соответствующих солей.

Решение:

1) NaCN или NaC1O?

Степень гидролиза той или иной соли определяется константой диссоциации слабого электролита.

Чем меньше константа диссоциации слабого электролита, входящего в состав соли, тем больше степень гидролиза.

Поэтому, сравним К_дисс. слабых кислот.

К_НCN = 7,9*10^-10

К_НC1O = 5,0*10^-8

Следовательно, NaCN подвергается гидролизу в большей степени.

NaCN + H₂O - NaOH + НCN

Na⁺ + CN^- + H₂O - Na⁺ + OH^- + НCN

CN^- + H₂O - OH^- + НCN

pH > 7 (щелочная реакция среды)

NaC1O + H₂O - NaOH + НC1O

Na⁺ + C1O^- + H₂O - Na⁺ + OH^- + НC1O

C1O^- + H₂O - OH^- + НC1O

2) MgC1₂ или ZnC1₂ ?

В этом случае надо сравнивать произведения растворимости ПР.

ПР (Mg (OH) ₂) = 1,8*10^-11

ПР (Zn (OH) ₂) = 7,0*10^-18

Большему гидролизу подвергается Zn C1₂

Уравнения гидролиза:

MgC1₂ + H₂O - MgOHC1 + HC1

Mg²⁺ + 2 C1^- + H₂O - MgOH⁺ + 2 C1^- + H⁺

Mg²⁺ + H₂O - MgOH⁺ + H⁺

pH < 7 (кислая реакция среды)

ZnC1₂ + H₂O - ZnOHC1 + HC1

Zn²⁺ + H₂O - ZnOH⁺ + H⁺

pH < 7 (кислая реакция среды)

Контрольная работа № 2

238, 256, 280, 296, 301, 321, 356, 386, 406, 416, 436

238. Составьте электронные уравнения. Расставьте коэффициенты в уравнениях реакций. Для каждой реакции укажите, какое вещество является окислителем, какое - восстановителем; какое вещество окисляется, какое - восстанавливается.

256. Составьте схему гальванического элемента, состоящего из пластин цинка и железа, погруженных в растворы их солей. Напишите электронные уравнения процессов, протекающих на аноде и катоде. Какой концентрации надо бы было взять ионы Fe²⁺, чтобы ЭДС элемента стала равной нулю, если [Zn²⁺] = 0,001 моль/л?

Решение:

Е⁰(Fe²⁺/ Fe⁰) = - 0,44 В

Е⁰(Zn ²⁺/ Zn ⁰) = - 0,763 В

По уравнению Нернста:

Е⁰(Zn ²⁺/ Zn ⁰) = - 0,763 В + 0,059/2* lg10^-3 = - 0,763 - 0,0885 = - 0,8515 В

ЭДС = Е⁰(Fe²⁺/ Fe⁰) - Е⁰(Zn ²⁺/ Zn ⁰) = 0 В

0 = х - (- 0,8515) > х = - 0,8515 В

Тогда:

Е⁰(Fe²⁺/ Fe⁰) = - 0,44 В + 0,059/2* lg у = - 0,8515 В

0,059/2* lg у = - 0,8515 + 0,44 = - 0,4115

lg у = -13,95

[Fe²⁺] = 10^-14

Zn имеет меньший потенциал - он анод, Fe - катод.

На аноде: Zn ⁰ - 2к = Zn ²⁺

На катоде: Fe²⁺ + 2к = Fe⁰

Уравнение окислительно-восстановительной реакции:

Zn ⁰ + Fe²⁺ = Zn ²⁺ + Fe⁰

(-) Zn ⁰ |Zn ²⁺ || Fe²⁺ | Fe⁰ (+)

280. Составьте электронные уравнения процессов, происходящих на электродах при электролизе раствора KOH. Чему равна сила тока, если в течение 1 ч 15 мин 20 с на аноде выделилось 6,4 г газа? Сколько л газа (н.у.) выделилось при этом на катоде?

Решение:



Поэтому на катоде:

2 H ⁺ +2 к = Н₂

Суммарно:

2H₂O - 2 Н₂ + О₂

По закону Фарадея:

t = 1 ч 15 мин 20 с = 3600 + 900 +20 = 4520 с

Эквивалентный объем 11,2 л

V = (Э _V * I*t)/ F

Объем водорода на катоде:

V (Н₂) = (11,2 л *17,08 А * 4520 с)/ 96500 А*с = 8,96 л

296. Цинковую и железную пластинку опустили в раствор сульфата меди. Составьте электронные и ионно-молекулярные уравнения реакций, происходящих на каждой из этих пластин. Какие процессы будут происходить на пластинках, если наружные концы их соединены проводником.

Решение:

Электродные потенциалы:

Е⁰(Fe²⁺/ Fe⁰) = - 0,44 В

Е⁰(Zn ²⁺/ Zn ⁰) = - 0,763 В

Следовательно, коррозии сначала будет подвергаться более активный цинк - он анод.

Zn ⁰ - 2к = Zn ²⁺

На катоде (Fe):

Cu²⁺ + 2к = Cu⁰ Е⁰ = + 0,34 В

О₂ + 2 H₂O + 4к = 4 OH^- Е⁰ = + 0,40 В

На катоде будет протекать процесс с большим электродным потенциалом:

О₂ + 2 H₂O + 4к = 4 OH^-

Тогда:

2 Zn ⁰ + О₂ + 2 H₂O = 2 Zn(OH)₂

При соединении пластин проводником - гальванический элемент:

(-) Zn ⁰ |Zn ²⁺ || Fe²⁺ | Fe⁰ (+)

На катоде:

Раствор сульфата меди имеет кислую реакцию среды

2 H ⁺ +2 к = Н₂ Е⁰ = - 0,412 В

Zn ⁰ - 2к = Zn ²⁺ Е⁰ = - 0,76 В

Тогда, на катоде выделяется водород: 2 H ⁺ +2 к = Н₂

На аноде будет оседать медь:

Cu²⁺ + 2к = Cu⁰

301. Определите заряд комплексного иона, степень окисления и координационное число комплексообразователя в соединениях:

[Cu(NH₃) ₄]SO₄; К₂[PtCl₆]; К[Ag(CN)₂]

1) [Cu(NH₃) ₄]SO₄ - [Cu(NH₃) ₄]²⁺ + SO₄^2-

Заряд комплексного иона [Cu(NH₃) ₄]²⁺ - 2+

Комплексообразователь - Cu²⁺, степень окисления равна +2

Лиганды - NH₃

Координационное число равно числу лигандов. В данном случае Лиганды - ионы хлора Cl^-:

К.ч.( Cu²⁺) = 4

2) К₂[PtCl₆] - 2К⁺ + [PtCl₆]^2-

Заряд комплексного иона [PtCl₆]^2-

Комплексообразователь - Pt⁴⁺, степень окисления равна +4

Координационное число К.ч.( Pt⁴⁺) = 6

3) К[Ag(CN)₂] - К⁺ + [Ag(CN)₂]^-

Заряд комплексного иона [Ag(CN)₂]^- = 1-

Комплексообразователь - Ag ⁺, степень окисления равна +1

Координационное число К.ч.( Ag ⁺) = 2

321. Какую степень окисления может проявлять водород в своих соединениях? Приведите примеры реакций, в которых газообразный водород окислитель, и в которых - восстановитель.

Решение:

Водород в своих соединениях может проявлять следующие степени окисления:

1) -1 (Na⁺H^-1)

2) 0 (H₂⁰)

3) +1 (Н⁺Cl; H₂⁺O^-2)

2 H₂⁰ + O₂⁰ = 2 H₂⁺O^-2

356. Какие ионы надо удалить из природной воды, чтобы сделать ее мягкой? Введением, каких ионов можно умягчить воду? Составьте уравнения соответствующих реакций.

Какую массу Ca(OH)₂ надо прибавить к 2,5 л воды, чтобы устранить ее жесткость, равную 4,43 ммоль/л?

Решение:

Временная жесткость определяется наличием в воде Ca(HСO₃)₂ и Mg(HСO₃)₂, которые при кипячении выпадают в осадок в виде карбонатов:

Ca(HСO₃)₂ > CaСO₃ + СO₂ + H₂O

Mg(HСO₃)₂ > MgСO₃ + СO₂ + H₂O

Постоянная жесткость определяется наличием ионов Ca²⁺; Mg²⁺; а так же ионов Fe³⁺; Cl^-; SO₄^2-; РO₄^3-. Кипячением их не устранить.

В этом случае смягчают воду содой Na₂СO₃ или гашеной известью Ca(OH)₂.

Ca²⁺ + СO₃^2- > CaСO₃

Mg²⁺ + 2ОН^- > Mg (OH)₂

Уравнения:

Mg(HСO₃)₂ + 2 Ca(OH)₂ = 2 CaСO₃ + Mg (OH)₂ + 2 H₂O

Ca(HСO₃)₂ + Ca(OH)₂ = 2 CaСO₃ + 2 H₂O

Молярная масса эквивалента Ca(OH)₂ равна 74/2 = 37 г/моль

В 2,5 л воды содержится:

2,5 л * 4,43 ммоль/л = 11,075 моль солей, обусловливающих жесткость воды.

Для устранения жесткости следует прибавить:

11,075 * 37 = 409 мг извести

Ответ: 0,409 г Ca(OH)₂

386. Какие реакции нужно провести, имея азот и воду, чтобы получить нитрат аммония?

Составьте уравнения соответствующих реакций.

Решение:

Нитрат аммония: NН₄ NО₃

1) Электролиз: 2 Н₂О > 2Н₂ + О₂

2) давление (? 300 атм.), температура, катализатор (Pt):

N₂ + 3Н₂ - 2 NН₃

3) катализатор, температура

4 NН₃ + 5 О₂ > 4 NО + 6Н₂О

4) 2NО + О₂ > 2NО₂

5) 2NО₂ + Н₂О > НNО₂ + НNО₃

Или:

4NО₂ + О₂ + 2Н₂О > 4 НNО₃

6) NН₃ + НNО₃ > NН₄ NО₃

406. Кусок латуни обработали азотной кислотой. Раствор разделили на две части. К одной из них прибавили избыток раствора аммиака, к другой - избыток раствора щелочи. Какие соединения цинка и меди образуются при этом?

Составьте уравнения соответствующих реакций.

Решение:

Латунь представляет собой сплав меди и цинка.

Цинк является активным металлом

Е⁰(Zn ²⁺/ Zn ⁰) = - 0,763 В

Медь в ряду напряжений стоит после водорода:

Е⁰(Cu²⁺/ Cu ⁰) = + 0,34 В

Нормальный окислительный потенциал азотной кислоты:

NО3-1 + 3 Н+	+ 2 е =	НNО2 + Н2О	Е0 = + 0,94
NО3-1 + 2 Н+	+ 1 е =	NО2 + Н2О	Е0 = + 0,80
NО3-1 + 4 Н+	+ 3 е =	NО + 2 Н2О	Е0 = + 0,96
2NО3-1 + 12 Н+	+ 10 е =	N2 + 6 Н2О	Е0 = + 1,24
NО3-1 + 10 Н+	+ 8 е =	NН4+ + 3 Н2О	Е0 = + 0,87

Если кислота - концентрированная, то:

Zn + 4 НNО₃ = Zn (NО₃)₂ + 2 NО₂ + 2 Н₂О

Cu + 4 НNО₃ = Cu (NО₃)₂ + 2 NО₂ + 2 Н₂О

Если кислота - разбавленная, то:

Цинк активный металл:

5 Zn + 12 НNО₃ = 5 Zn (NО₃)₂ + N₂ + 6 Н₂О

3 Cu + 8 НNО₃ = 3 Cu (NО₃)₂ + 2 NО + 4 Н₂О

Полученные растворы нитрата цинка и нитрата меди разделили на две части:

1) добавили аммиак - получаются аммиачные комплексы

Zn (NО₃)₂ + 4 NН₃ = [Zn(NН₃)₂] (NО₃)₂

Cu (NО₃)₂ + 4 NН₃ = [Cu (NН₃)₂] (NО₃)₂

2) во вторую пробирку добавили избыток раствора щелочи:

Cu (NО₃)₂ + 2 КОН = Cu (ОН)₂ v + 2 КNО₃

Выпадает осадок синего цвета Cu (ОН)₂ и студенистый осадок белого цвета Zn (ОН)₂:

Zn (NО₃)₂ + 2 КОН = Zn (ОН)₂ v + 2 КNО₃

но Zn (ОН)₂ - амфотерный гидроксид, поэтому он в избытке щелочи будет растворяться:

Zn (ОН)₂ + 2 КОН = К₂ [Zn (ОН)₄]

416. Составьте уравнения реакций, которые надо провести для осуществления превращений:

Na₂Cr₂O₇ > Na₂CrO₄ > Na₂Cr₂O₇ > CrCl₃ >Cr (OH) ₃

Решение:

Na₂Cr₂O₇ + 2 NaOH = 2 Na₂CrO₄ + Н₂О

Na₂CrO₄ + 2 НCl = Na₂Cr₂O₇ + 2 NaCl + Н₂О

Na₂Cr₂O₇ + 14 НCl = 2 CrCl₃ + 3 Cl₂^ + 2 NaCl + 7 Н₂О

CrCl₃ + 3 NaOH = Cr (OH) ₃v + 3 NaCl

436. Напишите уравнения реакций получения ацетилена и превращения его в ароматический углеводород. При взаимодействии, какого вещества с ацетиленом образуется акрилонитрил?

Решение:

Ацетилен СН?СН

Получение ацетилена:

1) из карбида кальция

СаС₂ + 2 Н₂О > С₂ Н₂^ + Cа(OH)₂v

2) из дигалогенпроизводных, действием спиртового раствора щелочи:

СН₂Cl - СН₂Cl + 2 КОН > С₂ Н₂^ + 2 КCl + 2 Н₂О

3) из природного газа при их термическом или электрокрекинге:

t = 1500⁰С

2 СН₄ > С₂ Н₂^ + 3 Н₂

4) производные ацетилена - алкилированием металлических производных ацетилена:

СН₃ - I + Na - С ?СН > СН₃ - С ?СН + Na I

Реакция полимеризации трех молекул ацетилена при 450⁰С и катализаторе (активированный уголь) дает по реакции Н.Д. Зеленского ароматический бензол.

Присоединение синильной кислоты к ацетилену в присутствии (CuCI₂ + NH₃) дает акрилонитрил:

СН?СН + Н - СN > СН₂ = СН - СN (акрилонитрил)

Список литературы

1. Артеменко А.И. Органическая химия: Учебник - М.: Высшая школа, 1982.

2. Павлов Н.Н. Теоретические основы общей химии: Учебное пособие для вузов - М.: Высшая школа, 1988.

3. Шиманович И.Л. Химия. Методические указания, программа, решение типовых задач для студентов-заочников нехимических специальностей вузов - М.: Высшая школа, 1998.

Размещено на Allbest.ru

...