Термохимические, молекулярные и ионно-молекулярные уравнения реакций

Размещено на http://www.allbest.ru/

МСХ РФ ФГБОУ ВПО «СГАУ им. Н.И. Вавилова»

Контрольная работа по химии

Малышева В.А.

2014 год

1. Что такое сродство к электрону? В каких единицах оно выражается? Как изменяется окислительная активность неметаллов в периоде и в группе периодической системы с увеличением порядкового номера? Ответ мотивируйте строением атома соответствующего элемента

термохимический молекулярный электронный уравнение

Ответ: Сродство к электрону называют энергию, выделяющуюся в процессе присоединения электрона к свободному атому (Э) в его основном состоянии с превращением его в отрицательный ион (Э-). Сродство к электрону выражается в эВ. С увеличением порядкового номера окислительная активность неметаллов в периоде повышается, в группе - понижается. Для объяснения этих тенденций выберем последовательный ряд неметаллов в периоде (например Si - P - S - Cl) и в группе (например F - Cl - Br - I).

Рассмотрим ряд неметаллов Si - P - S - Cl (в периоде).

14Si 3s23p2

15P 3s23p3

16S 3s23p4

17Cl 3s23p5

В данном периоде окислительная активность неметаллов будет увеличиваться слева на право, т.к. у кремния до завершения энергетического уровня не хватает 4 электрона, у хлора всего 1, кремнию проще отдать свои внешние электроны для получения более стабильного состояния, чем принять, хлору наоборот гораздо проще получить 1 электрон для завершения энергетического уровня. Поэтому в периодах наблюдается увеличение окислительной активности неметаллов. Т.е. изменение окислительной активности в периоде обусловлено изменением электронной структуры внешнего слоя.

Рассмотрим ряд неметаллов Cl - Br - I (в группе).

17Cl 3s23p5

35Br 4s24p5

53I 5s25p5

В данной группе окислительная активность неметаллов будет уменьшаться сверху вниз, т.к. увеличивается количество электронных слоев и наблюдается эффект экранирования ядра электронами внутренних слоев, которые, заслоняя ядро, ослабляют притяжение к нему внешнего электрона. Поэтому хлору гораздо труднее отдать электроны (всего два внутренних электронных слоев), чем йоду (четыре внутренних электронных слоев). Т.е. в группе изменение окислительной активности обуславливается изменением атомного радиуса.

2. Напишите термохимическое уравнение реакции между СО (г) и водородом, в результате которой образуются СН4 (г) и Н2О (г). Сколько теплоты выделится при этой реакции, если было получено 67,2 л метана в пересчете на нормальные условия

Ответ: 618,48 кДж

Решение:

Запишем уравнение реакции:

СО_(г) + 3H_2(г) > СН_4(г) + Н₂О_(г)

Вычислим изменение энтальпии данной реакции:

Таким образом, уравнение принимает вид:

СО_(г) + 3H_2(г) > СН_4(г) + Н₂О_(г) + 206,16 кДж

Данное уравнение справедливо при образовании 1 моля или 22,4 л (н.у.) метана. При образовании 67,2 л или 3 моль метана уравнение принимает вид:

3СО_(г) + 9H_2(г) > 3СН_4(г) + 3Н₂О_(г) + 618,48 кДж

3.Уменьшается или увеличивается энтропия при переходах: а) воды в пар; б) графита в алмаз? Почему? Вычислите ?S°298 для каждого превращения. Сделайте вывод о количественном изменении энтропии при фазовых и аллотропических превращениях

Ответ: а) 118,78 Дж/(моль · К); б) - 3,25 Дж/(моль · К)

Решение:

а) При переходе воды в пар энтропия системы увеличивается.

В 1911 г. Макс Планк предложил следующий постулат: энтропия правильно сформированного кристалла чистого вещества при абсолютном нуле равна нулю. Этот постулат может быть объяснен статистической термодинамикой, согласно которой энтропия есть мера беспорядочности системы на микроуровне:

S = R*lnW

где W - число различных состояний системы, доступное ей при данных условиях, или термодинамическая вероятность макросостояния системы; R = 1,38,10-16 эрг/град - постоянная Больцмана.

Очевидно, что энтропия газа существенно превышает энтропию жидкости. Это подтверждают расчеты:

H2O(ж) < H2O(г)

?S°проц. = 188,72 - 69,94 = 118,78 Дж/моль*К

б) При переходе графита в алмаз энтропия системы уменьшается, т.к. число различных состояний системы уменьшается. Это подтверждают расчеты:

Cграф. > Cалм.

?S°проц. = 2,44 - 5,69 = -3,25 Дж/моль*К

Вывод о количественном изменении энтропии при фазовых и аллотропических превращениях, так как энтропия характеризует неупорядоченность системы, то при аллотропных превращениях, если система становится более упорядоченной (в данном случае алмаз тверже и прочнее графита), то энтропия системы уменьшается. При фазовых превращениях: при переходе вещества из твердой, жидкой фазы в газообразную система становится менее упорядоченной и энтропия увеличивается и наоборот.

4. Реакция идет по уравнению Н2 + I2 = 2HI. Константа скорости этой реакции при некоторой температуре равна 0,16. Исходные концентрации реагирующих веществ: [Н2] = 0,04 моль/л; [I2] = 0,05 моль/л. Вычислите начальную скорость реакции и ее скорость, когда [Н2] = 0,03 моль/л

Ответ: 3,2 · 10 -4; 1,92 · 10 -4

Решение: Скорость реакции H₂ + I₂ -› 2HI определяем по формуле

н=k*[H2]*[I2]

Следовательно, скорость реакции в начальный момент: н=0,16*0,04*0,05=0,00032=3,2*10^-4

v"=0,16*0,03*0,04(так как уменьшилась конц. водорода=>настолько же уменьшится конц. иода)=0,000192 =1,92 · 10 -4

5. Вычислите молярную, эквивалентную и моляльную концентрации 16%-ного раствора хлорида алюминия плотностью 1,149 г/см3

Ответ: 1,38 М; 4,14 н;1,43 М

Решение: Допустим у нас имеется 100 мл раствора, тогда:

m(р-ра) = 100*1,149 = 114,9 г

m(AlCl3) = 114,9*16/100 = 18,38 г

n(AlCl3) = 18,38/133,5 = 0,138 моль

Cм(AlCl3) = 0,138/0,1 = 1,38 моль/л

Cн.(AlCl3) = 3*0,138/0,1 = 4,14 моль/л

Cm(AlCl3) = 0,138/(0,1149 - 0,0184) = 1,43 моль/кг

6. Составьте молекулярные и ионно-молекулярные уравнения реакций взаимодействия в растворах между: а) КНСО3 и H2SO4; б) Zn(OH)2 и NaOH; в) CaCl2 и АgNO3

Решение:

1) 2KHCO3 + H2SO4 > K2SO4 + 2H2O + 2CO2^

2K+ + 2HCO3- + 2H+ + SO42- > 2K+ + SO42- + 2H2O + 2CO2^

HCO3- + H+ > H2O + CO2^

2) Zn(OH)2 + 2NaOH > Na2[Zn(OH)4]

Zn(OH)2 + 2Na+ + 2OH- > 2Na+ + [Zn(OH)4]2-

Zn(OH)2 + 2OH- > [Zn(OH)4]2-

3) CaCl2 + 2AgNO3 > Ca(NO3)2 + 2AgClv

Ca2+ + 2Cl- + 2Ag+ + 2NO3- > Ca2+ + 2NO3- + 2AgClv

Ag+ + Cl- > AgClv

7. P + HNO3 + H2O > H3PO4 + NO

KMnO4 + Na2SO3 + KOH > K2MnО4 + Na2SO4 + 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:

а) P - 5e = P⁺⁵ |3| восстановитель

N⁺⁵ + 3e = N⁺² |5| окислитель.

3P + 5HNO3 + 2H2O > 3H3PO4 + 5NO

б) Mn⁺⁷ + e = Mn⁺⁶ |2| ок-ль.

S⁺⁴ - 2e = S⁺⁶ |1| восст-ль

2KMnO4 + Na2SO3 + 2KOH > 2K2MnO4 + Na2SO4 + H2O

8. Марганцевый электрод в растворе его соли имеет потенциал -1,23В. Вычислите концентрацию ионов Мn2+ (в моль/л).

Ответ: 1,89 · 10-2 моль/л.

Решение:

При 25^оС ц будет равно:

Стандартный электродный потенциал марганца равен:

Mn²⁺ + 2e = Mn; ц⁰ = -1,180 B

Ответ: 0,02 моль/л

9. Электролиз раствора нитрата серебра проводили при силе тока 2 А в течение 4ч. Составьте электронные уравнения процессов, происходящих на электродах. Какая масса серебра выделилась на катоде и чему равен объём газа (н.у.), выделившегося на аноде

Ответ: 32,20 г, 1,67 л

Решение:

AgNO3<=>Ag(+) +NO3(-)

HOH<=>H(+)+OH(-)

Анод (+) 2Н2О-4е=> 4Н (+)+ О2(0)^

Катод (-) Ag(+)+1e=>Ag° (· 4 )

4Ag(+)+4e 4Ag°

4Ag(+)+2H2O=4Ag°+4H(+)+O2^

1) Из закона Фарадея находим массу Ag

Где: М - молярная масса; У - сила тока; Дt - время (в сек.); К= 96500 - число Фарадея.

2) 4Ag(+)+2H2O=4Ag°+4H(+)+O2^

10. В чем сущность протекторной защиты металлов? Приведите пример протекторной защиты железа в электролите, содержащем растворенный кислород. Составьте электронные уравнения анодного и катодного процессов

Сущность протекторной защиты заключается в том, что конструкцию соединяют с протектором - более активным металлом, чем металл защищаемой конструкции. В качестве протектора при защите стальных изделий обычно используют магний, алюминий, цинк и их сплавы.

В процессе коррозии протектор служит анодом и разрушается, тем самым предохраняя от разрушения конструкцию.

Процессы:

Fe(катод): 4е^- + О₂ +2Н₂О = 4ОН^-

Zn(анод): 2 Zn⁰ - 4е^- = 2 Zn²⁺

Реакция: 2 Zn²⁺ + 4ОН^- = 2 Zn(ОН)₂

11. Полимером какого непредельного углеводорода является натуральный каучук? Напишите структурную формулу этого углеводорода. Как называется процесс превращения каучука в резину? Чем по строению и свойствам различаются каучук и резина?

Ответ: каучук - это полимер изопрена nCH2=C(CH3)-CH=CH2

Процесс превращения каучука в резину называется - вулканизация, при этом каучук насыщают серой, макромолекулы каучуку сшиваются «мостиками» серы. При нагревании каучук способен размягчаться, а при охлаждении - становится хрупким. Органические растворители, действующие на каучук размягчают его и вызывают разбухание. Резина устойчива к растворителям, она сохраняет упругость при высоких и низких температурах. Резина и каучук различаются количественным составом, а значит и свойствами. Резина в отличии от каучуков наиболее универсальный материал. Она сохраняет физические и механические свойства в широком температурном диапазоне. Ее свойства прежде всего зависят от вида каучука, идущего для производства. Для резины характерна способность к существенным деформациям, высокая эластичность и теплостойкость, малая сжимаемость, химическая стойкость, водонепроницаемость и небольшая плотность.

Каучук взаимодействуя с кислотами и иными окисляющими реагентами. При высоких температурах разлагается, а при низких, утрачивая пластичность, приобретает хрупкость.

Размещено на Allbest.ru