Контрольная работа по "Химии"

 
 

36. Какие из электронных формул, отражающих строение невозбужденного атома некоторого элемента неверны:  
a) 1s²2s²2p⁵3s¹; 
б) 1s²2s²2p⁶; 
в) 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁴; 
г) 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²; 
д) 1s²2s²2p⁶3s²3d². 
Почему? Атомам каких элементов отвечают правильно составленные электронные формулы?

ответ

Неправильно составлены электронные формулы под буквами: а, в, д. Потому что заполнение электронами  орбиталей должно происходить по правилу Клечковского, в атоме распределение электронов происходит в порядке возрастания суммы главного и орбитального квантовых чисел (n+l). При одинаковой сумме раньше заполняется орбиталь с меньшим значением. 
Составим последовательность заполнения орбиталей по этому правилу: 
1s < 2s <2p <3s <3p <4s ≈ 3d < 4p < 5s ≈ 4d < 5p < 6s ≈ 5d ≈ 4f < 6p и тд. 
Соответственно правильно составлены 1s²2s²2p⁶ (соответствует неону) и 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s² (соответствует кальцию). 

№56. Хром образует соединения, в которых он проявляет степени окисления +2, +3, +6. Составьте формулы его оксидов и гидроксидов, отвечающих этим степеням окисления. Напишите уравнения реакций, доказывающих амфотерность гидроксида хрома (III). 

Решение.

      Формулы оксидов и гидроксидов:

степень окисления +2 – CrO,    Cr(OH)₂;

степень окисления +3 – Cr₂O₃,    Cr(OH)₃;

степень окисления +6 – CrO₃,    Cr(OH)₆; 

Уравнения реакций, доказывающие амфотерность гидроксида хрома (III).

      Сr(ОН)₃ + 3НNО₃ = Сr(NО₃)₃ + 3Н₂О

      Cr(OH)₃ + 3KOH = K₃[Cr(OH)₆]  

Таким образом гидроксид хрома (3), легко взаимодействует с кислотами и щелочами, т.е. проявляет амфотерные свойства. 

№76 Нарисуйте энергетическую схему образования молекулярного иона Н₂^– и молекулы Н₂ по методу молекулярных орбиталей. Где энергия связи больше? Почему? 

Решение

   

                  а)     б)

На рисунке  а) показана схема образования иона Н₂^–, а на рисунке б) схема образования молекулы Н₂.

Энергия связи  молекулы водорода больше, так как  у нее оба электрона находятся  на связывающей молекулярной орбитали, а у иона один из электронов находится на разрыхляющей орбитали. 

№116. Вычислите ΔH⁰, ΔS⁰,  ΔG⁰_T реакции, протекающей по уравнению

      ТiO₂(к) + 2C(к) = Ti(к) + 2CО(г)

      Возможна  ли реакция восстановления ТiO₂ углеродом при 1000 К и 3000 К?

Решение.

Выпишем абсолютные стандартные энтропии веществ участвующих  в реакции.

      ТiO₂(к):        S₁ = 50,3 Дж/(моль·К);

     Углерода  С(к):                          S₂ = 5,69 Дж/(моль∙К);

      Титана  Ti(к):                          S₃ = 30,7 Дж/(моль∙К);

     Окиси углерода СО(г):            S₄ = 197,91   Дж/(моль·К)

Изменение энтропии в ходе реакции

   ΔS = ΣS_прод – ΣS_исх =  S₃ + 2 · S₄ – S₁ – 2 · S₂ =

    = 30,7 + 2 · 197,91 – 50,3 – 2 · 5,69 = 364,84 Дж/(моль∙К)

Выпишем стандартные  энтальпии образования веществ  участвующих в реакции.

     TiO₂(к):      ΔН₁ = –943,9 кДж/моль;

      Окиси углерода СО(г):    ΔН₄ = –110,52 кДж/моль;    

По закону Гесса находим изменение энтальпии  в ходе реакции

      ΔH = Σ ΔH_прод – Σ ΔH_исх = 2 · ΔН₄ – ΔН₁ =

          =  –2 · 110,52 + 943,9 = 772,86 кДж/моль.

Тогда изменение энергии Гиббса при  температуре 1000 К

   ΔG°₅₀₀ = ΔH – TΔS = 772,86 – 1000 · 0,36484 = 408,02 кДж/моль.

Так как ΔG°₅₀₀ > 0 то эта реакция при указанной температуре не возможна. 

Тогда изменение энергии Гиббса при  температуре 3000 К

   ΔG°₅₀₀ = ΔH – TΔS = 772,86 – 3000 · 0,36484 = –321,66 кДж/моль.

Так как ΔG°₂₉₈ < 0 то эта реакция в при указанной температуре возможна.

№ 136

Константа равновесия гомогенной системы СО(г) + Н₂О (г) ↔ СО₂(г) + Н₂(г) при некоторой температуре равна 1. Вычислите концентрации всех реагирующих веществ, если исходные концентрации: [CO]_исх = 0,10 моль/л; [Н₂О] _исх = 0,40 моль/л.

     Решение.

Равновесные концентрации определим из уравнения

откуда [СО₂][Н₂] =[СО][Н₂О]

учитывая, что [СО] = [CO]_исх – [СО₂] и [Н₂О] = [Н₂О] _исх – [СО₂] и [СО₂] = [Н₂]

получим [СО₂]² = ([CO]_исх – [СО₂])( [Н₂О] _исх – [СО₂])

[CO]_исх[Н₂О] _исх = [СО₂] ([CO]_исх + [Н₂О] _исх)

Откуда равновесные  концентрации

[СО₂] = [Н₂]=[CO]_исх[Н₂О] _исх /([CO]_исх + [Н₂О] _исх) = 0,10 · 0,40 / (0,10 + 0,40) = 0,08 моль/л,

[СО] = [CO]_исх – [СО₂] = 0,10 – 0,08 = 0,02 моль/л,

[Н₂О] = [Н₂О] _исх – [СО₂] = 0,40 – 0,08 = 0,32 моль/л. 
 

№156 Какую массу NaNO₃ нужно растворить в 400 г воды, чтобы приготовить 20%-ный раствор? 

Решение

      Массовая  концентрация раствора

            с = m / (m₁ + m) ∙ 100%

      где m – масса растворенного вещества;

             m₁ – масса растворителя. 

Откуда для  приготовления 20% раствора масса NaNO₃ которую нужно растворить в 400 г воды

      m = m₁ ∙ c / (100% – c) = 400 ∙ 20% / (100% – 20%) = 100 г.

Ответ: 100 г.

№176. Сколько граммов фенола C₆Н₅ОН следует растворить в 125 г бензола, чтобы температура кристаллизации раствора была ниже температуры кристаллизации бензола на 1,7˚? Криоскопическая константа бензола 5,1˚. 

Решение.

По закону Рауля, понижение температуры замерзания

     

откуда находим  массу растворенного вещества

где М = 6 · 12 + 16 + 6 = 94 г/моль – молекулярная масса  фенола;

      ΔТ = 1,7˚ – понижение температуры  кристаллизации;

      m₁ = 125 г – масса растворителя;

                  К = 5,1˚ – криоскопическая константа. 

        г. 
 

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

      а) Zn²⁺ + H₂S = ZnS + 2H⁺

      б) HCO₃^– + H⁺ = H₂O + CO₂

      в) Ag⁺ + Cl^– = AgCl

Решение

      а) ZnCl₂ + H₂S = ZnS + 2HCl

      б) NaHCO₃ + HCl = H₂O + CO₂ + NaCl

      в) AgNO₃ + NaCl = AgCl + NaNO₃.

  №216. Какая из двух солей при равных условиях в большей степени подвергается гидролизу: NaCN или NaClO; MgCl₂ или ZnCl₂? Почему? Составьте ионно-молекулярные и молекулярные уравнения гидролиза соответствующих солей. 

Решенье

NaCN в большей степени подвергается гидролизу чем NaClO, так как синильная кислота менее сильная чем хлорноватистая. 

Уравнения гидролиза

CN^– + Н₂О = (OH)^– + HCN

NaCN + Н₂О = NaOH + HCN 

ClO^– + Н₂О = (OH)^– + HClO

NaClO + Н₂О = NaOH + HClO 

ZnCl₂ в большей степени подвергается гидролизу чем MgCl₂, так как гидроксид цинка более слабое основание, чем гидроксид магния. 

Уравнения гидролиза

Zn²⁺ + H₂O = Zn(OH)⁺ + H⁺

ZnCl₂ + H₂O = Zn(OH)Cl + HCl 

Mg²⁺ + H₂O = Mg(OH)⁺ + H⁺

MgCl₂ + H₂O = Mg(OH)Cl + HCl