Термохимические уравнения реакции. Окисление атомов химических элементов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ

УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ТУЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Кафедра химии

Контрольная работа

по дисциплине Химия

Термохимические уравнения реакции. Окисление атомов химических элементов

Выполнил

Липатов А.А.

Тула 2016

1. При окислении 16,74 г двухвалентного металла образовалось 21,54 г оксида. Вычислите молярные массы эквивалента металла и его оксида. Чему равны молярная и относительная атомная массы металла?

Согласно условию, в 21,54 г оксида двухвалентного металла содержится 16,74 г металла и, следовательно, г кислорода. По закону эквивалентов отношение масс элемента и кислорода в оксиде равно отношению их молярных масс эквивалентов. Следовательно, можно записать:

Отсюда выражаем и рассчитываем молярную массу эквивалента металла, учитывая, что молярная масса эквивалента кислорода равна 8 г/моль:

Молярная масса эквивалента сложного вещества равна сумме молярных масс эквивалентов его составных частей. Следовательно, молярная масса эквивалента оксида металла равна:

Зная валентность металла, рассчитываем его молярную массу:

Молярная масса вещества, имеющего атомную или металлическую структуру, численно равна относительной атомной массе. Следовательно, относительная атомная масса металла равна 55,8 и этот металл - железо.

2. Какова нормальность раствора , если на нейтрализацию 150 мл этого раствора пошло 80 г 5% раствора серной кислоты?

Процентная концентрация (массовая доля) ? отношение массы растворенного вещества к массе раствора:

где ? процентная концентрация (массовая доля); - масса растворенного вещества; - масса раствора; ? плотность раствора; ? объем раствора.

Отсюда выражаем и рассчитываем массу в 80 г 5% раствора серной кислоты:

Нормальность ? число молей эквивалента растворенного вещества, содержащихся в одном литре раствора:

где - нормальность; - масса растворенного вещества; - молярная масса эквивалента растворенного вещества; ? объем раствора.

Согласно закону эквивалентов, вещества взаимодействуют между собой в эквивалентных количествах. Следовательно, можно записать:

Отсюда выражаем и рассчитываем нормальность раствора NaOH, учитывая, что , а молярная масса эквивалента равна г/моль:

3. Напишите электронную конфигурацию атомов, пользуясь электронными формулами для элементов с порядковыми номерами 12, 25, 31, 34, 45

Так как число электронов в атоме равно заряду ядра, то есть порядковому номеру элемента, то для атома элемента №12 электронная формула запишется следующим образом: . Следовательно, атом элемента с порядковым номером 12 имеет электронную конфигурацию .

Так как число электронов в атоме равно заряду ядра, то есть порядковому номеру элемента, то для атома элемента №25 электронная формула запишется следующим образом: . Следовательно, атом элемента с порядковым номером 25 имеет электронную конфигурацию .

Так как число электронов в атоме равно заряду ядра, то есть порядковому номеру элемента, то для атома элемента №31 электронная формула запишется следующим образом: . Следовательно, атом элемента с порядковым номером 31 имеет электронную конфигурацию .

Так как число электронов в атоме равно заряду ядра, то есть порядковому номеру элемента, то для атома элемента №34 электронная формула запишется следующим образом: . Следовательно, атом элемента с порядковым номером 34 имеет электронную конфигурацию .

Так как число электронов в атоме равно заряду ядра, то есть порядковому номеру элемента, то для атома элемента №45 электронная формула с учетом провала одного -электрона на -подуровень запишется следующим образом: . Следовательно, атом элемента с порядковым номером 45 имеет электронную конфигурацию .

4. Какую низшую и высшую степени окисления проявляют кремний, мышьяк, селен и хлор? Почему? Составьте формулы соединений данных элементов, отвечающих этим степеням окисления

Высшую степень окисления элемента определяет номер группы периодической системы Д. И. Менделеева, в которой он находится. Низшая степень окисления определяется тем условным зарядом, который приобретает атом при присоединении того количества электронов, которое необходимо для образования устойчивой восьмиэлектронной оболочки (). Низшая отрицательная степень окисления равна разности , где N - номер группы, в которой находится элемент.

Элементы кремний, мышьяк, селен и хлор находятся соответственно в IVA, VA, VIA, VIIA группах и имеют структуру внешнего энергетического уровня , , и . Ответ на вопрос представим в виде следующей таблицы:

5. Что следует понимать под степенью окисления атома? Определите степень окисления атома углерода и его валентность, обусловленную числом неспаренных электронов, в соединениях , , HCOOH, .

Степень окисления - это условный заряд атома в соединении, вычисленный из предположения, что оно состоит только из ионов. Степень окисления может принимать отрицательное, положительное и нулевое значение. Сумма степеней окисления атомов в соединении всегда равна нулю, а в сложном ионе - заряду иона.

Запишем структурные формулы указанных в условии соединений:

Из представленных структурных формул видно, что во всех указанных соединениях валентность углерода равна 4, так как углерод связан 4 ковалентными связями с другими элементами.

Степень окисления атома углерода в соединениях разная:

В метане степень окисления углерода равна ; в метаноле степень окисления углерода равна ; в муравьиной кислоте HCOOH степень окисления углерода ; в диоксиде углерода степень окисления углерода .

6. Сколько у- и р-связей в молекулах и CO? Изобразите перекрывание электронных облаков в этих молекулах

По способу перекрывания электронных облаков различают у- и р-связи. Если перекрывание электронных облаков идет по линии, соединяющей центры взаимодействующих атомов, то такую связь называют у-связью. Если перекрывание электронных облаков идет перпендикулярно линии, соединяющей ядра атомов по обе стороны от нее, то связь называют р-связью. В молекулах, содержащих двойные и тройные связи, имеются у- и р-связи.

В молекуле азота тройная связь (сочетание одной у- и двух р-связей), образованная по обменному механизму: . В молекуле угарного газа CO связь тоже тройная (две связи образованы по обменному механизму, а одна - по донорно-акцепторному механизму): . Таким образом, в рассматриваемых молекулах одна у- и две р-связи.

Перекрывание электронных облаков на примере молекулы азота можно изобразить следующим образом:

7. При сгорании 11,5 г жидкого этилового спирта выделилось 308,71 кДж теплоты. Напишите термохимическое уравнение реакции, в результате которой образуются пары воды и диоксид углерода. Вычислите теплоту образования

Определяем количество вещества 11,5 г этилового спирта (молярная масса 46 г/моль):

Согласно условию, при сгорании 0,25 моль жидкого этилового спирта выделилось 308,71 кДж теплоты. Следовательно, при сгорании 1 моль жидкого этилового спирта выделится кДж теплоты. Термохимическое уравнение реакции запишется следующим образом:

Согласно закону Гесса, тепловой эффект реакции равен сумме теплот образования продуктов реакции за вычетом суммы теплот образования исходных веществ с учетом стехиометрических коэффициентов:

Отсюда выражаем и рассчитываем теплоту образования :

8. Определите при испарении 360 г воды при 20?, допуская, что пары воды подчиняются законам идеальных газов и что объем жидкости незначителен по сравнению с объемом пара. Удельная теплота парообразования воды 2451 Дж/г

Для идеальных газов изменение внутренней энергии при испарении равно:

где ДU - внутренняя энергия; - масса вещества; M - молярная масса вещества;
- удельная теплота парообразования; R - универсальная газовая постоянная, равная 8,314 Дж/(моль•К); T - абсолютная температура.

Подставляя значения и учитывая, что , получим:

9. Газофазная реакция , являющаяся стадией получения серной кислоты, описывается кинетическим уравнением . Как изменится скорость этой реакции, протекающей при соотношении реагентов , если: а) увеличить избыток по отношению к ; б) увеличить избыток по отношению к стехиометрическому количеству ?

Согласно кинетическому уравнению, частные порядки по реагентам равны единице. Следовательно, увеличение концентрации любого из реагентов в раз приведет к увеличению скорости реакции в раз.

а) Определяем, во сколько раз возрастет скорость реакции при увеличении избытка по отношению к в раз:

молярный реакция атом теплота

б) Определяем, во сколько раз возрастет скорость реакции при увеличении избытка по отношению к стехиометрическому количеству в раз:

10. Константа скорости реакции разложения , протекающей по уравнению , равна . Начальная концентрация равна 6,0 моль/л. Вычислите начальную скорость реакции и скорость реакции в момент, когда разложится 50%

Зависимость скорости химической реакции от концентрации веществ в реакции определяется законом действующих масс: при постоянной температуре скорость химической реакции прямо пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществ, взятых в степенях, равных стехиометрическим коэффициентам в уравнении реакции.

Следовательно, начальная скорость реакции равна:

После разложения 50% (половины) концентрация последнего станет равна моль/л. В результате скорость реакции станет равна:

Размещено на Allbest.ru