Распределение электронов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Российский государственный профессионально-педагогический университет»

Институт электроэнергетики и информатики

Кафедра информационных технологий

Контрольная работа по химии

Вариант № 01

Выполнил студент: Чучкалов Н.В.

Группа: ЗКТ-412

Екатеринбург 2016



2. Запишите электронные конфигурации атомов элементов с зарядами ядер +20 и +35. Покажите графически распределение электронов на внешних уровнях и определите химические свойства атомов этих элементов.

+20 Ca (кальций). Высшая степень окисления (+2), так как находится во 2-ой группе. S-элемент.

Электронная формула:

1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s²

+35 Br (бром). Наивысшая степень окисления в соединениях с кислородом равна (+7)

Степень окисления в соединениях с водородом равна (-1).

Электронная формула:

1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d¹⁰ 4p⁵

32. К какому типу солей относятся: питьевая сода NaHCO₃, кальцинированная сода Na₂CO₃, двойной суперфосфат Са(Н₂РО₄)₂, малахит (СuОН)₂СО₃? Назовите эти вещества по систематической номенклатуре.

NaHCO₃ Гидрокарбонат натрия (тип-кислая соль);

Na₂CO₃ Карбонат натрия (тип-средняя соль соль);

Са(Н₂РО₄)₂ Дигидрофосфат кальция (тип-кислая соль);

(СuОН)₂СО₃ Гидроксокарбонат меди (тип-основная соль);

52. Как изменяются основные свойства оксидов элементов IIА-группы? Ответ подтвердите расчетом ?G°298 реакций взаимодействия оксидов металлов с диоксидом углерода (IV) для СаО и MgO: ЭО(т) + СО₂(г) = ЭСО₃(т), где Э - Са, Mg.

Металлические свойства элементов II -A группы увеличиваются от Be к Ra, т.е. сверху вниз. В соответствии с этим металлы II -A группы увеличивают восстановительную способность, т.к. увеличивается радиус атома элементов и таким образом легче отдают электроны.

Это можно увидеть на примере двух реакций с оксидами металлов CaO и MgO:

1) MgO + CO₂ > MgCO₃

2) CaO + CO₂ > CaCO₃

Рассчитаем энергию Гиббса ДG для этих реакций по формуле ДG = ДG(продуктов) - ДG(реагентов)

Находим табличные значения ДG для CaO, MgO, CO₂, CaCO₃, MgCO₃ и подставляем в ф-лу:

1) ДG1 = - 1012,15 - (- 569,3 +(-394,4)) = -48,45 кДж/моль

2) ДG2 = - 1128,35 - (-603,5 +(-394,4)) = -130,5 кДж/моль

Исходя из закона Гесса, чем отрицательнее значение энергии Гиббса (ДG), тем произвольнее протекает реакция. Элемент Ca находится ниже Mg, соответственно реакция оксида кальция с углекислым газом осуществляется легче.

82. В 1 л водного раствора содержится 577г H₂SO₄. Плотность раствора - 1,34 г/см³. Вычислите процентную и молярную концентрации этого раствора.

m(р-ра) = V*p = 1000*1,34 = 1340 г

Процентная концентрация:

W% = m(р.в.)/m(р-ра) *100%

W% = 577/1340 *100% = 43,06%

Молярная концентрация:

C = m/MV(л)

С = 577/98*1 = 5,888 моль/л

электролит электрон атом химический

92. Напишите уравнения электролитической диссоциации следующих электролитов: А1С1₃, H₂SO₃, HC1, Na₂HPO₄, Cu(OH)₂. Перечислите особенности процессов диссоциации сильных и слабых электролитов.

Диссоциация сильных электролитов:

AlCl₃ -> Al³⁺ + 3Cl^-

HCl -> H⁺ + Cl^-

Диссоциация слабых электролитов (немного по-другому записывается):

H₂SO₃ <=> H⁺ + HSO₃^- (первая ступень)

HSO3^- <=> H⁺ + SO₃^2- (вторая ступень)

Na₂HPO₄ <=> 2Na⁺ + HPO₄^2- (первая ступень)

HPO4^2- <=> H⁺ + PO₄^3- (вторая ступень)

Cu(OH)₂ - диссоциации не подвергается, так как является нерастворимым основанием.

Электролиты, которые в растворе существуют только в виде ионов, принято называть сильными. Те электролиты, которые в растворенном состоянии находятся частично в виде молекул и частично в виде ионов, называются слабыми.

Процесс диссоциации сильных электролитов идет до конца. Диссоциация слабых электролитов обратима.

102. Составьте молекулярные и ионные уравнения реакций между водными растворами: а) карбоната натрия и серной кислоты; б) силикатом натрия и хлористоводородной кислоты; в) йодида калия и нитрата свинца (II).

a) карбоната натрия и серной кислоты

молекулярная форма:

Na₂CO₃+H₂SO₄ ->Na₂SO₄+CO₂+H₂O

ионная форма

2Na⁺ +CO₃^2- +2H⁺ +SO4(2-)------>2Na(+)+SO4(2-)+CO2+H2O

сокращенная ионная форма:

CO3(2-)+2H(+)----->CO2+H2O;

Б) силикатом натрия и хлористоводородной кислоты

молекулярная форма:

Na2SiO3 + 2HCl = SiO2 + 2NaCl + H2O

ионная форма

2Na(+) + SiO3(2-) + 2H(+) + 2Cl(-) = SiO2 + 2Na(+) + 2Cl(-) + H2O

сокращенная ионная форма:

SiO3(2-) + 2H(+) = SiO2 + H2O

или

молекулярная форма:

Na2SiO3 + 2HCl = H2SiO3 + 2NaCl;

ионная форма:

2Na(+) + SiO3(2-) + 2H(+) + 2Cl(-) = H2SiO3 + 2Na(+) + 2Cl(-);

сокращенная ионная форма:

SiO3(2-) + 2H(+) = H2SiO3.

в) йодида калия и нитрата свинца (II)

молекулярная форма:

2KI + Pb(NO3)2 = PbI2 + 2KNO3;

ионная форма:

2K(+) + 2I(-) + Pb(2+) + 2NO3(-) = PbI2 + 2K(+ )+ 2NO3(-);

сокращенная ионная форма:

2I- + Pb2+ = PbI2.

132. Вычислите осмотическое давление раствора, в литре которого содержится 0,2 моль неэлектролита при 180С.

Р осм = См*R*T = 0.2*8.314*(180+273)*1000 = 753248.4 Па

142. Методом электронного баланса подберите коэффициенты в уравнениях реакций. Укажите окислитель и восстановитель, процессы окисления и восстановления.

FeSO4 + КСlOз + H2SO4 > Fe2(SO4)3 + КС1 + Н2О, Р + НJOз + Н2О > Н3РО4 + HJ.

6FeSO₄ + KClO₃ + 3H₂SO₄ > 3Fe₂(SO₄)₃ + KCl + 3H₂O

2Fe⁺² - 2e > 2Fe⁺³ | 6 | 3 - восстановитель, окисление

Cl⁺⁵ + 6e > Cl^- | 2 | 1 - окислитель, восстановление

6P + 5HIO₃ + 9H₂O > 6H₃PO₄ + 5HI

P⁰ - 5e > P⁺⁵ | 6 - восстановитель, окисление

J⁺⁵ + 6e > J^- | 5 - окислитель, восстановление 152.

Разберите работу гальванического элемента. Напишите электронные уравнения анодного и катодного процессов, составьте суммарное ионное уравнение окислительно-восстановительной реакции в гальваническом элементе и вычислите его ЭДС.

Сr | СrС1₃ || FeSO₄ | Fe, С_Cr⁺³= 10^-3 моль/л, C_Fе⁺² =10^-2 моль/л

ЭДС гальванического элемента

Гальванический элемент (ГЭ) - это устройство, в котором энергия химической реакции превращается в электрическую. В основе работы гальванического элемента лежит ОВР.

Сr | СrС1₃ || FeSO₄ | Fe,

С_Cr⁺³= 10^-3 моль/л, С_Fe2+= 10^-2 моль/л.

Пользуясь уравнением Нернста, вычисляем значения электродных потенциалов хрома и железа в растворах заданной концентрации:

E_Cr³⁺_/Cr⁰ = E⁰_Cr³⁺_/Cr⁰ + (0,59/2)lgC_Cr³⁺ = -0,913 + (0,059/2)lg10^-2 = -0,972 (В)

E_Fe²⁺_/Fe⁰ = E⁰_Fe²⁺_/Fe⁰ + (0,59/2)lgC_Fe²⁺ = -0,44 + (0,059/2)lg10^-2 = -0,5 (В)

E (Cr³⁺/Cr⁰) < E (Fe²⁺/Fe⁰)

следовательно, более активным металлом является хром, он будет отрицательным электродом - анодом, а железо - катодом.

Таким образом, Cr - анод (А) и Cr - восстановитель, Fe - катод.

(-)Cr | CrCL₃ || FeSO₄ | Fe (+)

Электроны двигаются от хрома к железу.

Запишем электронные уравнения процессов, протекающих на электродах, и составим суммарное уравнение.

(-) (А) Cr⁰ - 3e = Cr³⁺ |2 - процесс окисления;

(+)(K) Fe²⁺ + 2e = Fe⁰ |3 - процесс восстановления.

2Cr⁰+ 3Fe²⁺= 2Cr³⁺ + 3Fe⁰

Записываем молекулярное уравнение окислительно-восстановительной реакции, лежащей в основе работы гальванического элемента:

2CrCl₃ + 3FeSO₄> Cr₂(SO₄)₃ + 3FeCl₂

Рассчитываем ЭДС гальванического элемента:

E_эдс = Е_к - Е_а = E_Cr³⁺_/Cr⁰ - E_Fe²⁺_/Fe⁰ = -0,5-(-0,972) = 0,475 (В)

ЭДС гальванического элемента 0,475 Вольт.

162. Алюминий склепан с медью. Какой из металлов будет подвергаться коррозии, если эти металлы попадут в кислую среду? Составьте схему коррозионного гальванического элемента и укажите направление движения электронов. Напишите уравнения анодного и катодного процессов, а также суммарное уравнение электрохимической коррозии.

Изделие находится во влажном воздухе, который является электропроводящей средой, следовательно, будет протекать электрохимическая коррозия.

Составим схему коррозионного гальванического элемента:

Al ¦ H₂O, O₂ ¦ Cu

Вода - это нейтральная среда, поэтому окислителем (деполяризатором) является кислород - О₂ воздуха. Следовательно, в этой схеме будет протекать электрохимическая коррозия с кислородной деполяризацией.

Медь имеет больший (+0, 338 B) потенциал, чем алюминий (-1,663 B), поэтому в гальваническом элементе медь будет катодом (окислителем), алюминий - анодом (восстановителем).

(-) Al ¦ H₂O + O₂ ¦ Cu (+)

Электроны двигаются от алюминия к меди.

Запишем электронные уравнения процессов, протекающих на электродах, и составим суммарное уравнение электрохимической коррозии.

Анод(-) Al(0) - 3e > Al(3+) | 4 - процесс окисление

Катод(+) 2H2O + О2 + 4e > 4OH(-) | 3 - процесс восстановление

Суммируя реакции на аноде и катоде, получаем уравнение, которое в ионной форме, выражает происходящую в гальванической паре реакцию.

4Al(0) + 6H2O + 3О2 > 4Al(3+) + 12OH(-)

Составим молекулярное уравнение окислительно-восстановительной реакции, протекающей при электрохимической коррозии:

4Al + 6H2O + 3О2 > 4Al(OH)3v

Коррозировать будет алюминий. Продуктом его электрохимической коррозии является основание - гидроксид алюминия (III) (Al(OH)₃).

Размещено на Allbest.ru