Общая и неорганическая химия

Размещено на http://www.allbest.ru/

ОГЛАВЛЕНИЕ

1 Контрольные задания

2 Решение контрольных заданий

1 КОНТРОЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ

Так как номер зачетной книжки 728061, то номер варианта 61. Этому варианту необходимо выполнить задания под следующими номерами: 3, 25, 46, 68, 90, 110, 131, 148, 169, 191, 201, 221, 250, 275, 281, 301, 330, 341, 362, 417, 438, 459.

№3. Один оксид марганца содержит 22,56% кислорода, а другой 50,50%. Вычислите молярную массу эквивалента и валентность марганца в этих оксидах. Составьте формулы оксидов.

№25. Квантовые числа для электронов внешнего энергетического уровня атомов некоторого элемента имеют следующие значения: п = 4; l = 0; m = 0; m_s = 1 / 2. Напишите электронную формулу атома этого элемента и определите сколько свободных 3d-обиталей он содержит.

№46. Составьте формулы оксидов и гидроксидов элементов третьего периода периодической системы, отвечающих их высшей степени окисления. Как изменяется характер этих соединений при переходе от натрия к хлору?

№68. Опишите с позиций метода валентных связей (ВС) строение молекул Н₂О и ВеF₂. Какие атомные орбитали участвуют в образовании химических связей? Укажите тип гибридизации. Какова пространственная структура этих молекул?

№90. Тепловой эффект реакции сгорания жидкого бензола с образованием паров воды и оксида углерода (IV) равен -3135,58 кДж. Составьте термохимическое уравнение этой реакции и вычислите теплоту образования С₆Н₆(ж).

№110. Образование сероводорода из простых веществ протекает по уравнению: Н₂(г) + S (ромб) = Н₂S(г); Н⁰ = -20,15 кДж. Исходя из значений S⁰₂₉₈ соответствующих веществ определите S⁰ и G⁰ для этой реакции. Возможна ли эта реакция при стандартных условиях?

№131. Напишите выражение константы равновесия для систем:



Как влияют понижение температуры и уменьшение давления на равновесие данных систем? Ответ мотивируйте на основании принципа Ле Шателье.

№148. Какой объем раствора хлороводородной кислоты ( = 1,100 г / см³) с массовой долей HCl 20,01% требуется для приготовления 1 л раствора ( = 1,050 г / см³) с массовой долей HCl 10,17%.

№169. Вычислите криоскопическую константу уксусной кислоты, зная, что раствор, содержащий 3,56 г антрацена С₁₄Н₁₀ в 100 г уксусной кислоты, кристаллизуется при 15,718⁰ С. Температура кристаллизации уксусной кислоты 16,65⁰ С.

№191. Составьте молекулярные уравнения реакций, которые выражаются ионно-молекулярными уравнениями:

а) CaCO₃ + 2H⁺ = Ca²⁺ + H₂O + CO₂

б) Al(OH)₃ + OH^- = AlO₂^- + 2H₂O

в) Pb²⁺ + 2J^- = PbJ₂

№201. Какие из солей KJ, Na₂SO₃, ZnSO₄, NH₄Cl подвергаются гидролизу? Составьте ионно-молекулярные и молекулярные уравнения гидролиза соответствующих солей. Укажите значение рН (>7<) растворов этих солей.

№221. Какие из приведенных реакций являются окислительно-восстановительными? Расставьте коэффициенты в уравнениях реакций. Для окислительно-восстановительных реакций, используя метод электронного баланса, составьте электронные уравнения, укажите процессы окисления, восстановления, восстановитель, окислитель.

PH₃ + KMnO₄ + H₂SO₄ H₃PO₄ + MnSO₄ + K₂SO₄

AgNO₃ + KJ AgJ + KNO₃

Co + HNO₃ Co(NO₃)₂ + NO + H₂O

№250. Составьте схему гальванического элемента в основе которого лежит реакция, протекающая по уравнению

Ni + Pb(NO₃)₂ = Ni(NO₃)₂ + Pb

Напишите электронные уравнения анодного и катодного процессов. Вычислите ЭДС этого элемента, если [Ni²⁺] = 0,01 моль / л, [Pb²⁺] = 0,0001 моль / л.

№275. Составьте электронные уравнения процессов, происходящих на электродах при электролизе водных растворов CdCl₂ и Na₂CO₃. Вычислите количество выделившихся продуктов на катоде и на аноде при электролизе раствора карбоната натрия в течение 180 мин при силе тока 5А.

№281. Как происходит атмосферная коррозия луженого и оцинкованного железа при нарушении целостности покрытия? Составьте электронные уравнения анодного и катодного процессов.

№301. Определите, чему равны заряд комплексного иона, степень окисления и координационное число комплексообразователя в соединениях [Cu(NH₃)₄]SO₄, K₂[PtCl₆], K[Ag(CN)₂]. Напишите уравнения диссоциации этих соединений в водных растворах.

№330. Составьте электронные и молекулярные уравнения реакций взаимодействия:

а) бериллия с раствором щелочи;

б) магния с концентрированной серной кислотой, имея в виду максимальное восстановление последней.

№341. Какую массу Na₃PO₄ надо прибавить к 500 л воды, чтобы устранить ее карбонатную жесткость, равную 5 моль / л?

№362. Составьте электронные и молекулярные уравнения реакции взаимодействия:

а) алюминия с раствором щелочи;

б) бора с концентрированной азотной кислотой.

№417. Возможно ли:

а) взаимодействие Cu, Ag и Au с кислородом;

б) растворение меди в соляной кислоте с участием кислорода воздуха? Составьте электронные и молекулярные уравнения реакций.

№438. Как меняется степень окисления марганца при восстановлении перманганата калия в кислой, нейтральной и щелочной средах? Составьте электронные и молекулярные уравнения реакций между перманганатом калия и нитритом калия в кислой, нейтральной и щелочной средах.

№459. Какие углеводороды называют алкенами? Приведите пример. Какая общая формула выражает состав этих углеводородов? Составьте схему полимеризации пропилена.

оксид молярный масса валентность

2 РЕШЕНИЕ КОНТРОЛЬНЫХ ЗАДАНИЙ

№3. Один оксид марганца содержит 22,56% кислорода, а другой 50,50%. Вычислите молярную массу эквивалента и валентность марганца в этих оксидах. Составьте формулы оксидов.

Решение.

Молярную массу эквивалента элемента можно рассчитать как отношение молярной массы атома элемента к его валентности. Молярная масса эквивалента кислорода М_э (О) = 8 г / моль. В соответствии с законом эквивалентов массы взаимодействующих веществ прямо пропорциональны их молярным массам эквивалентов:

.

По условию, масса марганца



в первом случае, и

.

В соответствии с законом эквивалентов:

Следовательно:

.

Молярная масса атома марганца равна 55 г / моль следовательно валентность его в первом соединении:

И оксид MnO.

Во втором соединении:

И оксид Mn₂O₇.

№25. Квантовые числа для электронов внешнего энергетического уровня атомов некоторого элемента имеют следующие значения: n = 4; l = 0; m = 0; m_s = 1 / 2. Напишите электронную формулу атома этого элемента и определите сколько свободных 3d-обиталей он содержит.

n - главное квантовое число характеризует величину общей энергии электрона или энергетический уровень и размер орбитали.

l - орбитальное квантовое число характеризует энергию электронов на подуровнях данного уровня и форму орбитали. Принимает все целочисленные значения от 0 до (n - 1).

m - магнитное квантовое число характеризует магнитный момент количества движения и пространственную ориентацию атомных орбиталей. Принимает целочисленные значения от - l до + l, включая 0.

Состояние электрона в атоме описывается также спиновым квантовым числом m_s, которое характеризует движение электрона вокруг собственной оси (спин электрона). m_s принимает значения +1 / 2 или -1 / 2 (m_s = 1 / 2).

N = 4, означает что данный электрон находится на 4 уровне.

l = 0, электрон находится на 4s орбитали.

m = 0, данный 4s подуровень состоит из одной орбитали.

m_s = 1 / 2, электронов на 4s подуровне два, движущихся в противоположных направлениях.

Так как 4s орбиталь заполняется ранее, чем 3d орбиталь, то такому набору соответствует элемент Са, имеющий электронную формулу

Данный элемент имеет пять свободных 3d-орбитали.

№46. Составьте формулы оксидов и гидроксидов элементов третьего периода периодической системы, отвечающих их высшей степени окисления. Как изменяется характер этих соединений при переходе от натрия к хлору? Для первой группы:

;

Для второй группы:

;

Для третьей группы:

;

Для четвертой группы:

;

Для пятой группы:

;

Для шестой группы:

;

Для седьмой группы:

С увеличением атомных масс (от первой группы ко второй) наблюдается ослабление металлических свойств и усиление неметаллических свойств. Первые два элемента обладают ярко выраженными металлическими свойствами (щелочной и щелочно-земельный металлы). Al проявляет амфотерные свойства, а все последующие соединения (от Si до Cl) представляют кислотные оксиды и кислоты, различной силы.

№68. Опишите с позиций метода валентных связей (ВС) строение молекул Н₂О и ВеF₂. Какие атомные орбитали участвуют в образовании химических связей? Укажите тип гибридизации. Какова пространственная структура этих молекул?

Метод валентных связей позволяет оценить способность атомов к образованию определенного числа ковалентных связей, объяснить их направленность, дает описание пространственной структуры большинства молекул.

Запишем электронную формулу центрального атома молекулы BeF₂: .

Электронно-графическая формула внешнего уровня имеет вид:

Для наглядного изображения валентных схем электроны, находящиеся во внешнем электронном слое обозначают точками, расположенными вокруг химического символа атома:

Следовательно, два неспаренных электрона атома берилия будут участвовать в образовании трех ковалентных связей (Be - F):

.

Так как в образовании химических связей участвуют только р-орбитали, то образование гибридных орбиталей не происходит и гибридизация отсутствует.

Поскольку р-электронные облака атома берилия ориентированы во взаимно перпендикулярных направлениях (вдоль осей координатных х, у, z), то молекула BeF₂ , образующаяся при взаимодействии двух р-электронов атома берилия с р-электронами двух атомов фтора имеет структуру треугольника:

В вершине находится атом берилия, а основания атомы фтора. Рассмотрим образование молекулы H₂O. Электронная формула .

Электронно-графическая формула внешнего уровня имеет вид:

Так как в образовании химических связей молекулы H₂O участвуют орбитали разных подуровней, то происходит процесс гидридизации этих орбиталей. При гибридизации первоначальная форма и энергия орбиталей (электронных облаков) взаимно изменяется и образуются орбитали (облака) новой одинаковой формы и одинаковой энергии. В соединении у атома кислородаа в гибридизации участвует одна s- и три р-орбитали (sp³-гибридизация), две sp³-гибридные орбитали заняты связывающимипарами, две другие - неподеленными электронными парами. В результате образуется угловая молекула, угол между связями в которой составляет 104,5⁰

№90. Тепловой эффект реакции сгорания жидкого бензола с образованием паров воды и оксида углерода (IV) равен -3135,58 кДж. Составьте термохимическое уравнение этой реакции и вычислите теплоту образования С₆Н₆(ж).

Н⁰ = Н⁰_{обр.прод.} - Н⁰_{обр.исх.}

№110. Образование сероводорода из простых веществ протекает по уравнению: Н₂(г) + S (ромб) = Н₂S(г); Н⁰ = -20,15 кДж. Исходя из значений S⁰₂₉₈ соответствующих веществ определите S⁰ и G⁰ для этой реакции. Возможна ли эта реакция при стандартных условиях?

Так как , в данных условиях (Т=298 К) эта реакция возможна.

№131. Напишите выражение константы равновесия для систем:

Как влияют понижение температуры и уменьшение давления на равновесие данных систем? Ответ мотивируйте на основании принципа Ле Шателье.

При понижении температуры равновесие смещается в сторону экзотермической реакции, т.е. в данном случае понижение температуры приведет к смещению равновесия в сторону образования исходных реагентов (СаО и С).

При уменьшение давления происходит увеличение объема системы и уменьшение объема концентрации. Но поскольку это имеет значение только для газообразных веществ (СО), соответственно уменьшение давления в этом случае ведет к смещению равновесия в сторону образования продуктов реакции.

При понижении температуры равновесие смещается в сторону экзотермической реакции, т.е. в данном случае понижение температуры приведет к смещению равновесия в сторону образования продуктов реакции (NH₃).

При уменьшение давления происходит увеличение объема системы и уменьшение концентрации всех газообразных веществ. Уменьшение давления в этом случае ведет к смещению равновесия в сторону образования продуктов реакции.

№148. Какой объем раствора хлороводородной кислоты ( = 1,100 г / см³) с массовой долей HCl 20,01% требуется для приготовления 1 л раствора ( = 1,050 г / см³) с массовой долей HCl 10,17%.

Ответ: V₁ = 485 мл.

№169. Вычислите криоскопическую константу уксусной кислоты, зная, что раствор, содержащий 3,56 г антрацена С₁₄Н₁₀ в 100 г уксусной кислоты, кристаллизуется при 15,718⁰ С. Температура кристаллизации уксусной кислоты 16,65⁰ С.

Понижение температуры кипения t = 16,65 - 15,718 = 0,932 град. Мольная масса антрацена 178 г / моль. Находим криоскопическую константу:

град.

№191. Составьте молекулярные уравнения реакций, которые выражаются ионно-молекулярными уравнениями:

а) CaCO₃ + 2H⁺ = Ca²⁺ + H₂O + CO₂

б) Al(OH)₃ + OH^- = AlO₂^- + 2H₂O

в) Pb²⁺ + 2J^- = PbJ₂

№201. Какие из солей KJ, Na₂SO₃, ZnSO₄, NH₄Cl подвергаются гидролизу? Составьте ионно-молекулярные и молекулярные уравнения гидролиза соответствующих солей. Укажите значение рН (>7<) растворов этих солей.



№221. Какие из приведенных реакций являются окислительно-восстановительными? Расставьте коэффициенты в уравнениях реакций.

Для окислительно-восстановительных реакций, используя метод электронного баланса, составьте электронные уравнения, укажите процессы окисления, восстановления, восстановитель, окислитель.

PH₃ + KMnO₄ + H₂SO₄ H₃PO₄ + MnSO₄ + K₂SO₄

AgNO₃ + KJ AgJ + KNO₃

Co + HNO₃ Co(NO₃)₂ + NO + H₂O

В данной реакции также идет образование 12 молекул воды.

В данной реакции ни один элемент не меняет степени окисления, соответственно эта реакция не является окислительно-восстановительной.

№250. Составьте схему гальванического элемента в основе которого лежит реакция, протекающая по уравнению Ni + Pb(NO₃)₂ = Ni(NO₃)₂ + Pb

Напишите электронные уравнения анодного и катодного процессов. Вычислите ЭДС этого элемента, если [Ni²⁺] = 0,01 моль / л, [Pb²⁺] = 0,0001 моль / л.

Ni - анод, Pb - катод.

Схема:



№275. Составьте электронные уравнения процессов, происходящих на электродах при электролизе водных растворов CdCl₂ и Na₂CO₃. Вычислите количество выделившихся продуктов на катоде и на аноде при электролизе раствора карбоната натрия в течение 180 мин при силе тока 5А.

Размещено на Allbest.ru