Основы химии

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Определите массу: а) 0,1 моль NaOH; б) 2 моль HCl; в) 1 моль

Решение

а) Молярная масса NaOH равна 40 г., тогда

1 моль - 40 г

0,1 моль - x

- масса 0,1 моль NaOH.

б) Молярная масса HCl равна 36,45 г., тогда

1 моль - 36,45 г

2 моль - x

- масса 2 моль HCl.

в) Молярная масса равна 98 г.

98 г - масса 1 моль .

2. Напишите электронные формулы атомов фосфора и ванадия. Распределите электроны этих атомов по квантовым ячейкам. К какому электронному семейству относится каждый из этих элементов?

Решение

Число электронов в атоме элемента равно его порядковому номеру в таблице Д.И. Менделеева, то для элементов №15 (фосфор) и №23 (ванадий) электронные формулы имеют вид: 15P 1s²2s²2p⁶3s²3p³.

P - фосфор, химический элемент V группы, неметалл.

P (фосфор) принадлежит к p-семейству, так как у него происходит формирование p-подуровня внешнего электронного слоя.

23V 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d³4s².

V - ванадий, химический элемент V группы, металл.

V (ванадий) принадлежит к d-семейству - происходит заполнение d-подуровня.

3. Газообразный этиловый спирт C₂H₅OH можно получить при взаимодействии этилена С₂Н_4(Г) и водяных паров. Напишите термохимическое уравнение этой реакции, вычислив ее тепловой эффект

Решение

Необходимо вычислить тепловой эффект реакции, термохимическое уравнение которой имеет вид

С₂H_4(г) + H₂O_(г) = C₂H₅OH_(г); ?_rH=x кДж

Вычисляем ?_rH реакции, применяя следствия из закона Гесса:

?_rH = ?H⁰(C₂H₅OH) - ?H⁰(С₂H_4(г)) - ?H⁰(H₂O_(г)) = (-235.31) - 52.28-

- (-241.83) = - 45.76 кДж

Итак, термохимическое уравнение этой реакции:

С₂H_4(г) + H₂O_(г) = C₂H₅OH_(г); ?_rH= - 45,76 кДж

4. При какой температуре наступит равновесие системы 4HCl(г)+O₂(г)2H₂O(г)+2Cl₂(г); Н= -114,42 кДж? Хлор или кислород в этой системе является более сильным окислителем и при каких температурах?

Решение

Определим изменение энтропии (значения энтропии для реагентов возьмем из таблицы):

?S = Sкон - Sисх = (2*188,72 + 2*222,95) - (4*186,19 + 205,03) =

= - 126,45 кДж/моль*К

Температура, при которой устанавливается равновесие

системы, когда G=0:

= - 114,42/ (- 0,12645) = 904,86 K

Окислением называется процесс отдачи атомом, молекулой или ионом электронов. Процесс присоединения электронов называется восстановлением. Атом, молекула или ион, отдающий электроны, называется восстановителем (во время реакции окисляется), а присоединяющий - окислителем (во время реакции восстанавливается).

Прямая реакция:

4HCl(г)+O₂(г) 2H₂O(г)+2Cl₂(г)

Восстановитель 2 Cl^1- - 1 Cl ⁰ - процесс окисления

Окислитель 1 O⁰ + 2 O^2- - процесс восстановления

Обратная реакция:

2H₂O(г)+2Cl₂(г) 4HCl(г)+O₂(г)

Окислитель 2 Cl⁰ + 1 Cl^1- - процесс восстановления

Восстановитель 1 O^2- - 2 O⁰ - процесс окисления

Кислород в этой реакции является более сильным окислителем, т.к. степень окисления кислорода (2-) больше степени окисления хлора (1-).

При температуре больше 904,86 K кислород будет еще более сильным окислителем, а при температуре менее 904,86 K сильнее будет проявлять восстановительные свойства хлор.

термохимический энтропия аммиак реакция

5. Напишите выражение для константы равновесия гомогенной системы N₂+3H₂2NH₃. Как изменится скорость прямой реакции - образования аммиака, если увеличить концентрацию водорода в три раза?

Решение

Выражение для константы равновесия гомогенной системы N₂+3H₂2NH₃:

K_C =

Если увеличить концентрацию водорода в три раза, то скорость прямой реакции образования аммиака увеличится в 27 раз, т.к.

V_пр. = k₁*,

а [3H₂]³ = 27 [H₂]³, что прямо пропорционально V_пр..

6. Чему равна нормальность 30%-ного раствора NaOH, плотность которого 1,328 г./см³? К 1 л раствора прибавили 5 л воды. Вычислите процентную концентрацию полученного раствора

Решение

Нормальность или нормальная концентрация (C_H), показывает число эквивалентов растворенного вещества, содержащихся в 1 л раствора.

Мольная масса (М) NaOH равна 39,99 г./моль. Число граммов NaOH в 1 л раствора равно 1328*30/100=398,4 г.

Так как эквивалентная масса NaOH=М=39,99 г./моль, то Сн= 398,4/39,99?1 н. - нормальность раствора.

Процентная концентрация (С%) показывает число единиц массы растворенного вещества в 100 единицах массы раствора.

1 л раствора весит 1328 г., 1 л воды ~ 1000 г. При добавлении к 1 л раствора 5 л воды получили раствор массой 6328 г. Тогда

6328 г. р-ра 100%

398,4 г NaOH x%

7. Вычислите температуру кристаллизации раствора мочевины (NH2) 2CO, содержащего 5 г мочевины в 150 г. воды. Криоскопическая константа воды 1,86 град

Решение

По закону Рауля понижение температуры кристаллизации и повышение температуры кипения раствора (t) по сравнению с температурами кристаллизации и кипения растворителя выражается уравнением

,

где К - криоскопическая константа, равна 1,86 град., m и М - соответственно масса растворенного вещества и его мольная масса; m1 - масса растворителя.

град. С

Вода кристаллизуется при 0⁰С, следовательно, температура кристаллизации раствора 0-1,03=-1,03⁰С.

8. Реакции выражаются схемами

HNO₃ + Ca NH₄NO₃ + Ca(NO₃)₂ + H₂O

K₂S + KMnO₄ + H₂SO₄ 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

Коэффициенты определяют методом электронного баланса с помощью электронных уравнений. Вычисляем, как изменяют свою степень окисления восстановитель и окислитель, и отражаем это в электронных уравнениях.

1) HNO₃ + Ca NH₄NO₃ + Ca(NO₃)₂ + H₂O

Восстановитель 4 N⁰ - 5 N⁵⁺ - процесс окисления

Окислитель 5 Ca²⁺+4 Ca^2- - процесс восстановления

Общее число электронов, отданных восстановителем, должно быть равно числу электронов, которое присоединяет окислитель. Общее наименьшее кратное для отданных и принятых электронов двадцать. Разделив это число на 5, получим коэффициент 4 для окислителя и продукта его восстановления, а при делении 20 на 4 получаем коэффициент 5 для восстановителя и продукта его окисления. Коэффициент перед веществами, атомы которых не имеют свою степень окисления, находим подбором. Уравнение реакции будет иметь вид:

10HNO₃ + 4Ca = NH₄NO₃ + 4Ca(NO₃)₂ + 3H₂O

2) K₂S + KMnO₄ + H₂SO₄ S + K₂SO₄ + MnSO₄ + H₂O

Восстановитель 3 Mn⁵⁺ - 2? Mn⁷⁺ - процесс окисления

Окислитель 2 S^3- + 3 S^6- - процесс восстановления

Общее число электронов, отданных восстановителем, должно быть равно числу электронов, которое присоединяет окислитель. Общее наименьшее кратное для отданных и принятых электронов шесть. Разделив это число на 2, получим коэффициент 3 для окислителя и продукта его восстановления, а при делении 6 на 3 получаем коэффициент 2 для восстановителя и продукта его окисления. Коэффициент перед веществами, атомы которых не имеют свою степень окисления, находим подбором. Уравнение реакции будет иметь вид:

3K₂S + 2KMnO₄ + 8H₂SO₄ = 3S + 4K₂SO₄ + 2MnSO₄ + 8H₂O.

Размещено на Allbest.ru