Основные газовые и стехиометрические законы

Размещено на http://www.allbest.ru/

Контрольная работа

Тема: Основные газовые и стехиометрические законы

Задание

Какой из газов легче воздуха: 1) фтор; 2) оксид азота (II); 3) аммиак; 4) кислород; 5) оксид азота (IV). Ответ подтвердите расчетом.

Решение:

Средняя молярная масса воздуха равна 29г/моль. Газы с меньшей молярной массой будут легче воздуха, с большей - тяжелее. Рассчитаем молярные массы соединений:

- тяжелее воздуха

- тяжелее воздуха

- легче воздуха

- тяжелее воздуха

- тяжелее воздуха

Задание 37.

1). Напишите электронную формулу невозбужденного атома элемента с зарядом ядра z=23, приведите графическую схему распределения электронов по квантовым ячейкам (орбиталям).

2). Укажите валентные электроны его атома. Для каждого из них приведите значения всех квантовых чисел.

3). Сколько в атоме данного элемента электронов с совокупностью главного и орбитального квантовых чисел n=3 и l=2?

Решение:

23V

1. Электронная формула:

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d3 4s2

Графические схемы распределения электронов по квантовым ячейкам:

Размещено на http://www.allbest.ru/

2. На валентных орбиталях атома ванадия (3d и 4s) находятся 5 электронов, следовательно, максимальная валентность атома равна пяти.

Номер электрона	Подуровень	Квантовые числа
		n	l	ml	ms
19	4s	4	0	0	+Ѕ
20		4	0	0	-Ѕ
21	3d	3	2	2	+Ѕ
22		3	2	1	+Ѕ
23		3	2	0	+Ѕ

3. Квантовые числа n=3 и l=2 соответствуют электронам, находящимся на 3d-подуровне. У атома 23V на 3d-подуровне находятся 3 электрона.

Тема: Периодическая система элементов и изменение свойств элементов

Задание 57

Какой из двух сравниваемых гидроксидов и почему проявляет в большей степени основные свойства: а) CuOH или Cu(OH)2; б) CuOH или KOH; в) Cu(OH)2 или Ca(OH)2

Решение:

а. С ростом степени окисления центрального атома гидроксида усиливается смещение неподеленных электронных пар кислорода к атому металла. Это приводит к уменьшению поляризации связи Me - O и усилению поляризации связи O - H, так как кислород компенсирует недостаток электронной плотности за счет водорода. Поэтому с ростом степени окисления металла основные свойства гидроксида ослабевают, а кислотные - усиливаются. CuOH проявляет основные свойства в большей степени, чем Cu(OH)2

б. Калий - щелочной металл главной подгруппы I группы. Электроотрицательность его значительно ниже, чем у атома меди, поэтому в соединении KOH валентные электроны калия будут сильно смещены к кислороду, связь O - H сильнополярная, и гидроксид калия диссоциирует в растворе полностью, исключительно по типу основания. В молекуле CuOH полярность O - H связи не столь велика, поэтому KOH проявляет основные свойства в большей степени, чем CuOH.

в. Кальций - щелочноземельный металл главной подгруппы II группы. Электроотрицательность его значительно ниже, чем у атома меди, поэтому в соединении Ca(OH)2 валентные электроны кальция будут сильно смещены к кислороду, связь O - H сильнополярная, и гидроксид кальция диссоциирует в растворе исключительно по типу основания. В молекуле Cu(OH)2 полярность O - H связи не столь велика, поэтому Ca(OH)2 проявляет основные свойства в большей степени, чем Cu(OH)2

Контрольная работа №2

Химическая термодинамика и кинетика

Тема: Энергетика химических процессов

Задание 77.

При какой температуре наступит равновесие системы

CO(г) + 2H2(г) = CH3OH(ж);

ДH = -128,05 кДж.

1. Рассчитаем изменение энтропии реакции:

где УS0прод., УS0исх. - суммы стандартных энтропий продуктов реакции и исходных веществ.

Найдем в таблице значения стандартных энтропий образования веществ:

ДS0х.р.=

=

2. Условие равновесия химической реакции:

ДHх.р. - TДS=0, следовательно

ОТВЕТ: Травн=386К

Тема: Химическая кинетика. Химическое равновесие.

Правило Ле Шателье-Брауна

Задание 97.

Реакция идет по уравнению N2 + 3H2 = 2NH3. Концентрации участвующих в ней веществ были: [N2] = 0,80 ; [Н2] = 1,5 ; [NH3] = 0,10 . Вычислите концентрацию водорода и аммиака, когда [N2] стала равной 0,50 .

Решение:

В ходе реакции концентрация азота снизилась с 0,8моль/л до 0,5моль/л, следовательно, в реакцию вступило 0,3моль/л азота. ([N2]реакц =0,3 моль/л). Из уравнения реакции очевидно, что 1 моль азота реагирует с 3 моль водорода и образуется 2 моль аммиака.

Рассчитаем количество водорода, вступившего в реакцию:

[Н2]реакц = 3*0,3=0,9моль/л, следовательно, конечная концентрация водорода равна:

[Н2]2 = [Н2] _ [Н2]реакц =1,5 - 0,9=0,6моль/л

Рассчитаем количество аммиака, выделившегося в ходе реакции:

[NH3]реакц = 2*0,3=0,6моль/л, следовательно, конечная концентрация аммиака равна:

[NH3]2 = [NH3] + [NH3]реакц =0,1 + 0,6=0,7моль/л

ОТВЕТ: [Н2]2 =0,6моль/л, [NH3]2 =0,7моль/л

Тема: Растворы. Концентрации растворов

Задание 119.

К раствору вещества KOH объемом 50мл с молярной концентрацией 9,95 добавили воду объемом 1000мл. Плотность полученного раствора 1,02 г/мл. Чему равны молярная концентрация полученного раствора c2 и массовая доля щ2?

Решение:

Количество растворенного вещества в растворе постоянно:

Количество вещества в растворе найдется как

, где СМ - молярная концентрация вещества, V - объем раствора.

Количество рнастворенного вещества в растворе при прибавлении воды постоянно, следовательно

Но V2 = V1 + VH2O, следовательно:

Процентная концентрация - отношение массы растворенного вещества к массе раствора

(*)

(1), где M(KOH) = 56г/моль - молярная масса КОН

(2) , где - плотность раствора

Подставим (1) и (2) в (*):

==

ОТВЕТ: CM2 = 0,47моль/л, щ2 = 2,6%

Контрольная работа №3

Тема: Окислительно-восстановительные реакции

термодинамика химический электричество

Задание 137

Окислительно-восстановительные реакции протекают по приведенным схемам. Для каждой реакции укажите: а) окислитель и восстановитель; б) какое вещество окисляется, какое вещество восстанавливается. Составьте электронные уравнения и на основании их расставьте коэффициенты в уравнениях реакций.

1. MnCl2 + Cl2 + KOH > MnO2 + KCl + H2O

MnCl2- восстановитель, окисляется.

Cl2- окислитель, восстанавливается.

2. HNO3 + Cu > Cu(NO3)2 + NO2 + H2O

Cu - восстановитель, окисляется.

НNO3- окислитель, восстанавливается.

Тема: Химические источники электричества

Электродные потенциалы. Гальванические элементы

Задание 157.

Дайте обоснованный ответ, в каком направлении может самопроизвольно протекать заданная реакция? Составьте схему гальванического элемента, в котором протекает эта реакция. Напишите уравнения анодного и катодного процессов, а также суммарное ионно-молекулярное уравнение. Определите ЭДС при концентрациях потенциалообразующих ионов в анодном и катодном пространстве, равных 1 .

2Bi + 3Ni(NO3)2 2Bi(NO3)3 + 3Ni

Найдем в Приложении 6 «Методических указаний» значения стандартных электродных потенциалов никеля и висмута.

Так как стандартный электродный потенциал висмута больше, чем у никеля, ионы Bi3+ могут окислять никель, следовательно, возможна реакция

2Bi(NO3)3 + 3Ni 2Bi + 3Ni(NO3)2

Схема гальванического элемента:

(+) (A) Ni ¦ Ni(NO3)2 ¦ Bi(NO3)3¦ Bi (К) (-)

Анод: Ni-2e=Ni2+

Катод: Bi3+ + 3e=Bi0

Ионно-молекулярное уравнение:

3Ni+ 2Bi3+= 2Bi +3Ni2+

Уравнение Нернста:

, где - концентрация потенциалобразующего иона,

- стандартный электродный потенциал металла

n - заряд катиона металла.

Так как концентрации ионов Bi3+ и Ni2+ равны 1 моль/л, ЭДС гальванического элемента рассчитывается по формуле:

ЭДС=-

ОТВЕТ: 0,47В

Тема: Электролиз

Задание 177

Через два соединенных последовательно электролизера, содержащих, соответственно, водные растворы Na2SO4 и AgNO3, пропускали ток силой 10,0 А в течение 1 ч 40 мин. На какую величину увеличилась масса одного из электродов? Составьте уравнения всех катодных и анодных процессов, если электроды угольные.

Решение:

На катоде в первую очередь протекает восстановление наиболее сильных окислителей, характеризующихся бьльшим потенциалом.

К отрицательно заряженному катоду движется катионы натрия и полярные молекулы воды. Так как восстановление катионов натрия в водных растворах невозможно, на катоде будет происходить восстановление воды:

К аноду будут двигаться отрицательно заряженные сульфат-ионы и полярные молекулы воды. Так как сера в сульфат-ионе находится в максимальной степени окисления (+6), на аноде будут окисляться молекулы воды.

Анод (+): 2H2O-4e=O2 + 4H+ 1

Катод ( _ ): 2H++2e=H2 2

2H2O=2H2+O2

При электролизе раствора AgNO3 с нерастворимыми электродами на аноде будут окисляться молекулы воды , а на катоде- восстанавливаться ионы Ag+:

Анод (+): 1

Катод ( _ ): 4

Суммарное уравнение:

4AgNO3 + 2H2O=4Ag+O2 + 4HNO3

Очевидно, что увеличится масса катода второго электролизера за счет осаждения серебра. Рассчитаем массу осажденного серебра.

Согласно законам Фарадея

, где F=96500 Кл/моль - постоянная Фарадея, - время электролиза, - эквивалентная масса вещества, I - сила тока.

Так как серебро одновалентно,

ОТВЕТ: m(Ag)=67,15г

Тема: Коррозия и защита металлов

К какому типу покрытий относится лужение (покрытие оловом) меди? Напишите уравнения анодного, катодного и суммарного процессов коррозии, протекающих во влажном воздухе и в сернокислой среде при частичном нарушении этого покрытия.

Решение:

Найдем значения стандартных электродных потенциалов олова и меди в Приложении 6 «Методических указаний»

Так как > , то в образовавшейся гальванической паре медь - катод, а олово - анод, следовательно, лужение - анодное покрытие.

А. Раствор H2SO4

В растворе серной кислоты окислитель - ионы H+

> , ионы водорода могут окислить олово.

На катоде будет восстанавливаться водород, ионы анода будут переходить в раствор:

(+)Анод:

( _ )Катод:

Ионно-молекулярное уравнение:

Sn+2H+=Sn2+ + H2

Молекулярное уравнение:

Sn+ H2SO4 = SnSO4 + H2

Б. Во влажном воздухе окислителем является кислород.

Так как = +0,81> , окисление возможно.

Анод (олово) будет окисляться, на катоде восстанавливается кислород:

Анод: 2

Катод: 1

2Sn+2H2O+O2=2Sn(OH)2 суммарное уравнение коррозии во влажном воздухе

Размещено на Allbest.ru

...