Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Чему равен при н.у. эквивалентный объем водорода? Вычислите эквивалентную массу металла, если на восстановление 1,017 г его оксида израсходовалось 0,28 л водорода (н.у.) .
Решение
Согласно закону Авогадро 1 моль каждого газа занимает объем 22,4 л. Молярная масса водорода Н2 равна 2 г/моль. Следовательно, эквивалентный объем водорода составляет
По закону эквивалентов:
Отсюда эквивалентная масса оксида металла составляет
Согласно закону эквивалентов
Ответ: 32,68 г/моль.
Какие орбитали атома заполняются электронами раньше: 4d или 5s ; 6s или 5р ? Почему? Напишите электронную формулу атома элемента с порядковым номером 43.
Заполнение электронами орбиталей в атоме происходит по правилу Клечковского: в порядке возрастания суммы главного (n) и орбитального (l) квантовых чисел. При одинаковой сумме раньше заполняется орбиталь с меньшим значением n.
Для орбитали 4d n = 4, l = 2; n + l = 6
Для орбитали 5s n = 5, l = 0; n + l = 5
Значит 5s заполнится раньше, чем 4d.
Для орбитали 6s n = 6, l = 0; n + l = 6
Для орбитали 5p n = 5, l = 1; n + l = 6
Значит 5p заполнится раньше, чем 6s.
Порядковый номер 43 имеет элемент технеций (Tc).
Имеет 5 орбиталей на которых располагается 43 электрона (на первой орбитали – 2 электрона , на второй – 8 электронов, на третьей – 18 электронов, на четвертой – 13 , на пятой – 2).
Электронная формула атома элемента с порядковым номером 43:
43Tc 1s22s22p63s23p63d104s24p64d55s2.
Марганец образует соединения, в которых он проявляет степень окисления +2, +3, +4, +6, +7. Составьте формулы его оксидов и гидроксидов, отвечающих этим степеням окисления. Напишите уравнения реакций, доказывающих амфотерность гидроксида марганца (IV).
Решение
Формулы оксидов:
MnO – закись марганца (степень окисления марганца + 2)
Mn2O3 – окись марганца (+ 3)
MnO2 – двуокись марганца (+ 4)
MnO3 – марганцовистый ангидрид (+6)
Mn2O7 – марганцовый ангидрид (+7).
Формулы гидроксидов:
Mn(OH)2 – степень окисления марганца + 2
Mn(OH)3 – степень окисления марганца + 3
Mn(OH)4 – степень окисления марганца + 4
H2MnO4 – степень окисления марганца + 6
HMnO4 – степень окисления марганца + 7
Уравнения реакций, доказывающих амфотерность гидроксида марганца (IV):
Mn(OH)4 + 2H2SO4 = Mn(SO4)2 + 4H20
Mn(OH)4 + 4KOH = K4MnO4 + 4H20
Приведенные уравнения показывают, что гидроксид марганца (IV) растворяется как в сильных кислотах, так и в сильных щелочах. Следовательно, гидроксид марганца (IV) обладает амфотерными свойствами.
Какие кристаллические структуры называют ионными, атомными, молекулярными и металлическими? Кристаллы каких веществ: алмаз, хлорид натрия, диоксид углерода, цинк — имеют указанные структуры?
Решение
В зависимости от природы частиц, образующих кристалл, и характера связи между ними различают четыре основные типа структур кристаллических веществ (кристаллических решеток) – атомную, ионную, металлическую и молекулярную.
В узлах атомной кристаллической решетки находятся атомы одинаковых или различных элементов, соединенные между собой ковалентными связями. В последнее время эти структуры часто относят к неорганическим полимерам. Типичными примерами таких веществ являются алмаз и кварц.
Ионные кристаллические решетки построены из положительно и отрицательно заряженных ионов, между которыми действуют электростатические (кулоновские) силы притяжения. Ионы могут быть простыми, например в кристалле NaCl и сложными, например в кристалле (NH4)2SO4. Структура ионного соединения, обусловленная максимальным притяжением между разноименными ионами и минимальным отталкиванием одноименных ионов, во многом определяется соотношением ионных радиусов катионов и анионов.
Металлическая кристаллическая решетка состоит из катионов металла, между которыми относительно свободно перемещаются валентные электроны. Отрицательный заряд таких электронов, иногда называемых электронным газом, компенсирует положительные заряды катионов металла и удерживает их в узлах кристаллической решетки.
В узлах молекулярной кристаллической решетки расположены молекулы, связанные между собой слабыми межмолекулярными связями. Характер межмолекулярных сил и энергия взаимодействия молекул определяется их природой: между неполярными молекулами действуют дисперсные силы; энергия взаимодействия между полярными молекулами складывается из дисперсных, ориентационных и индукционных сил.
Алмаз имеет атомную структуру.
Хлорид натрия имеет ионную структуру.
Диоксид углерода имеет молекулярную структуру.
Цинк имеет металлическую структуру.
Тепловой эффект реакции сгорания жидкого бензола с образованием паров воды и диоксида углерода равен –3135,58 кДж. Составьте термохимическое уравнение этой реакции и вычислите теплоту образования С6Н6 (ж).
Решение
Термохимическое уравнение реакции:
С6Н6 (ж) + 15/2 О2(г) = 6СО2 (г) + 3Н2О(г);
∆Н = – 3135,58 кДж
Стандартные энтальпии образования продуктов реакции смотрим по таблице 5.
СО2 (г) ΔН1 = – 393,51 кДж/моль
Н2О (г) ΔН2 = – 243,83 кДж/моль
Обозначим энтальпию образования бензола ΔН3
По закону Гесса тепловой эффект реакции
ΔН = Σ ΔНпрод – Σ ΔНисх = 6 ∙ ΔН1 + 3 ΔН2 – ΔН3
Отсюда
ΔН3 = 6 ∙ ΔН1 + 3 ΔН2 – ΔН =
= – 6 ∙ 393,51 – 3 ∙ 243,83 + 3135,58 = + 49,03 кДж
Ответ: ΔН3 = + 49,03 кДж
На основании стандартных теплот образования и абсолютных стандартных энтропий соответствующих веществ вычислите G0298 реакции, протекающей по уравнению
4NНз (г) + 5O2(г) = 4NО (г) + 6Н2O (г)
Возможна ли эта реакция при стандартных условиях?
Решение
Выпишем абсолютные стандартные энтропии веществ участвующих в реакции:
Аммиак NH3 (г)
Кислород О2 (г)
Окись азота NO (г)
Вода Н2О (г)
Находим изменение энтропии в ходе реакции:
ΔS = Σ Sпрод – Σ Sисх = 4 ∙ S3 + 6 ∙ S4 – 4 ∙ S1 – 5 ∙ S2 =
= 4 ∙ 210,20 + 6 ∙ 188,72 – 4 ∙ 192,50 – 5 ∙ 205,03 =
= 177,97 = 0,17797 =
Выпишем стандартные энтальпии образования веществ, участвующих в реакции.
Аммиак NH3 (г)
Окись азота NO (г)
Вода Н2О (г)
По закону Гесса находим изменение энтальпии в ходе реакции:
ΔН = Σ ΔНпрод – Σ ΔНисх = 4 ∙ ΔН3 + 6 ∙ ΔН4 – 4 ∙ ΔН1 =
= 4 ∙ 90,37 – 6 ∙ 241,83 + 4 ∙ 46,19 = – 904,74
Тогда изменение энергии Гиббса:
= ΔH – T ∙ ΔS = – 904,74 – 298 ∙ 0,17797 = – 957,77
Ответ: –957,77 кДж
Напишите выражение для константы равновесия гетерогенной системы CO2 + С 2СО. Как изменится скорость прямой реакции – образования СО, если концентрацию СО2 уменьшить в четыре раза? Как следует изменить давление, чтобы повысить выход СО?
Решение
Выражение для константы равновесия системы:
где К1 и К2 – константы химического равновесия для прямой и обратной реакции соответственно.
Скорости прямой и обратной реакции выражаются уравнениями:
Отсюда следует, что если уменьшить концентрацию СО2 в 4 раза, то соответственно скорость прямой реакции уменьшится в 4 раза.
При повышении давления равновесие сдвигается в направлении образования веществ (исходных или продуктов) с меньшим объемом. В ходе реакции объем системы увеличивается. Следовательно, для повышение выхода СО давление нужно уменьшить.
Какой объем 0,3 н. раствора кислоты требуется для нейтрализации раствора, содержащего 0,32 г NaOH в 40 см3 ?
Решение
Эквивалентная масса NaOH:
mэ = 23 + 16 + 1 = 40
Количество эквивалентов NaOH
Объем кислоты требуемый для нейтрализации раствора:
Ответ: 26,6 см3.
Сколько граммов мочевины (NН2)2СО следует растворить
в 75 г воды, чтобы температура кристаллизации понизилась на 0,465 ? Криоскопическая константа воды 1,86.
Решение
М = 14 ∙ 2 + 4 + 12 + 16 = 60 – молярная масса мочевины
По закону Рауля, понижение температуры замерзания
Отсюда находим массу растворенного вещества
Oтвeт: 1,12 г.
Составьте молекулярные и ионно-молекулярные уравнения реакций взаимодействия в растворах между:
a) CdS и НСl ;
б) Сr(ОН)3 и NaOH ;
в) Ва(ОН)2 и CoCl2 .
Решение
a) CdS и НСl ;
Молекулярно уравнение:
CdS + 2HCl = H2S↑ + CdCl2
Ионно-молекулярное уравнение:
2H+ + S2– = H2S
б) Сr(ОН)3 и NaOH ;
Молекулярно уравнение:
Сr(ОН)3 + 3NaOH = Na3[Cr(OH)6]
Ионно-молекулярное уравнение:
Сr(ОН)3 + 3OH– = [Cr(OH)6]3–
в) Ва(ОН)2 и CoCl2 .
Молекулярно уравнение:
Ba(OH)2 + CoCl2 = Co(OH)2 + BaCl2
Ионно-молекулярное уравнение:
Co2+ + 2OH– = Co(OH)2
Какая из двух солей при равных условиях в большей степени подвергается гидролизу: NaCN или NaClO ; MgCl2 или ZnCl2 ? Почему? Составьте ионно-молекулярные и молекулярные уравнения гидролиза этих солей.
Решение
Соль NaCN в большей степени подвергается гидролизу, чем соль NaClO, так как синильная кислота менее сильная чем хлорноватистая.
Уравнения гидролиза
CN– + H2O = (OH)– + HCN
NaCN + H2O = NaOH + HCN
ClO– + H2O = (OH)– + HClO
NaClO + H2O = NaOH + HClO
Соль ZnCl2 в большей степени подвергается гидролизу, чем соль MgCl2 , так как гидроксид цинка более слабое основание, чем гидроксид магния.
Уравнения гидролиза
Zn2+ + H2O = Zn(OH)+ + H+
ZnCl2 + H2O = Zn(OH)Cl + HCl
Mg2+ + H2O = Mg(OH)+ + H+
MgCl2 + H2O = Mg(OH)Cl + HCl
НNО3 + Са NH4NО3 + Са(NО3)2 + Н2О
K2S + КМnO4 + Н2SО4 S + K2SO4 + MnSO4 + H2O
Составьте электронные уравнения. Расставьте коэффициенты в уравнениях реакций. Для каждой реакции укажите, какое вещество является окислителем, какое — восстановителем; какое вещество окисляется, какое — восстанавливается
Решение
НNО3 + Са NH4NО3 + Са(NО3)2 + Н2О
Валентность меняют ионы азота (N) и кальция (Ca)
НN+5О3 + Са0 N–3H4N+1О3 + Са+2(NО3)2 + Н2О
Электронные уравнения:
Восстановитель 4Ca0 – 8e = 4Ca+2
Окислитель N+5 + 8e = N–3
Расставляем коэффициенты в уравнении реакции:
10НNО3 + 4Са = NH4NО3 + 4Са(NО3)2 + 3Н2О
K2S + КМnO4 + Н2SО4 S + K2SO4 + MnSO4 + H2O
Валентность меняют ионы марганца (Mn) и серы (S)
K2S–2 + КМn+7O4 + Н2SО4 S0 + K2SO4 + Mn+2SO4 + H2O
Электронные уравнения:
Восстановитель 5S–2 – 10e = 5S0
Окислитель 2Mn+7 + 10e = 2Mn+2
Расставляем коэффициенты в уравнении реакции:
5K2S + 2КМnO4 + 8Н2SО4 = 5S + 6K2SO4 + 2MnSO4 + H2O
Составьте схемы двух гальванических элементов, в одном из которых медь была бы катодом, а в другом – анодом. Напишите для каждого из этих элементов электронные уравнения реакций, протекающих на катоде и на аноде.
Решение
Гальванический элемент в котором медь является катодом.
Схема элемента: Анод Ni|Ni+2|| Cu+2|Cu Катод
Анод: Ni = Ni+2 + 2e
Катод: Cu+2 + 2e = Cu
Гальванический элемент в котором медь является анодом.
Схема элемента: Анод Cu|Cu+1|| Ag+1|Ag Катод
Анод: Cu = Cu+1 + e
Катод: Ag+1 + e = Ag
Электролиз раствора CuSO4 проводили с медным анодом в течение 4 ч при силе тока 50 А. При этом выделилось 224 г меди. Вычислите выход по току (отношение массы выделившегося вещества к теоретически возможной). Составьте электронные уравнения процессов, происходящих на электродах в случае медного и угольного анода.
Решение
Сначала рассчитываем количество электричества, которое прошло через электролизер:
Q = I t
где I – сила тока, А
t – время, с.
Q = 4 ∙ 3600 с ∙ 50 А = 720 000 Кл
Масса металла, которая выделяется на электроде:
где М – молярная масса,
Q – количество электричества, Кл
Z – химический эквивалент (для меди Z = 2)
– число Фарадея
Производим расчет:
выход по току
Составим электронные уравнения процессов, происходящих на электродах в случае угольного анода.
CuSO4 = Cu2+ + SO42–
катод: 2Cu2+ +4e → 2Cu0
анод: 2H2O – 4e→ O2↑ + 4H+
2CuSO4 + 2H2O = 2Cu0 + O2↑ + 2H2SO4
Составим электронные уравнения процессов, происходящих на электродах в случае медного анода.
CuSO4 = Cu2+ + SO42–
катод: Cu2+ + 2e = Cu0
анод: Cu0 – 2e = Cu2+
CuSO4 = Cu2+ + SO42–
H2O = H+ + OH–
Ответ: 94,48 % .
Какое покрытие металла называется анодным и какое – катодным? Назовите несколько металлов, которые могут служить для анодного и катодного покрытия железа. Составьте электронные уравнения анодного и катодного процессов, происходящих при коррозии железа, покрытого медью, во влажном воздухе и в кислой среде.
Решение
В катодных покрытиях металл покрытия в коррозионной среде более электроположителен, чем сталь, поэтому в возможном коррозионном процессе покрытие является катодом, а сталь – анодом. К металлам катодного покрытия на стали относятся хром, никель, свинец, медь и другие металлы, более благородные, чем железо.
В анодных покрытиях металл покрытия в данной среде более электроотрицателен, чем сталь, поэтому в возможном коррозионном процессе покрытие является анодом, а сталь – катодом. Такие покрытия образуют цинк, кадмий, алюминий и другие менее благородные, чем железо, металлы.
При электрохимической коррозии на поверхности металла одновременно протекают два процесса:
анодный – окисление металла: Ме0 – ne = Men+
катодный – восстановление ионов водорода: 2Н+ +2е = Н2
или молекул кислорода, растворенного в воде:
О2 + 2Н2О + 4е = 4ОН–
Чему равна жесткость воды, если для ее устранения к 50 л воды потребовалось прибавить 21,2 г карбоната натрия?
Решение
Молярная масса карбоната натрия:
M[Na2CO3] = 2 ∙ 23 + 12 + 3 ∙ 16 = 106
Эквивалентная масса карбоната натрия:
Э[Na2CO3] =
Жесткость раствора:
Ответ: 8 .