Контрольная работа по химии

Контрольная   работа № 1

2. Определить плотность по воздуху и массу 1л (н.у.) а) азота,

б) оксида серы (+4).

 

а) плотность азота по воздуху:

D_N2/в = M_N2/M_в = 28/29 = 0,9655

где: M_N2 и M_в – молекулярные массы азота и воздуха, г/моль.

   Масса одного литра азота:

m_N2 = V_N2*M_N2/V_M = 1*28/22,4 = 1,25 г

где: V_N2 – объем азота, л; V_M – объем одного моля газа при н. у., л/моль.

 

б) плотность SO₂ по воздуху:

D_SO2/в = M_SO2/M_в = 64/29 = 2,2069

где: M_SO2 – молекулярная масса диоксида серы, г/моль.

   Масса одного литра диоксида серы:

m_SO2 = V_SO2*M_SO2/V_M = 1*64/22,4 = 2,857 г

где: V_SO2 – объем SO₂, л.

 

 

23. Имеются ли ошибки в записях электронных конфигураций атомов:

 а) 1s²2s²2p⁴3s¹; б) 1s²2s²2p⁶3s²3d³; в) 1s²2s²2p³. Ответ обосновать.

 

     Правило Гунда (Хунда) определяет порядок заполнения орбиталей определённого подслоя и формулируется следующим образом: суммарное значение спинового квантового числа электронов данного подслоя должно быть максимальным.

     Согласно первому правилу Клечковского – при увеличении заряда атома ядра последовательное заполнение электронных орбиталей происходит от орбиталей с меньшим значением суммы главного и орбитального квантовых чисел (n + l) к орбиталям с большим значением этой суммы.

    Второе правило Клечковского – при одинаковых значениях суммы  (n + l) заполнение орбиталей происходит последовательно в направлении возрастания значения главного квантового числа n

   Этим правилам не соответствуют  электронные формулы а) и б).

 

43. Почему медь имеет меньший атомный радиус, чем калий, расположенный в том же периоде?

 

        Это связано с тем, что в  периоде при движении слева  направо увеличивается заряд  ядра и количество электронов, поэтому ядро меди с протонами  (которых больше, чем у калия)  сильнее притягивает электроны  (которых аналогично больше, чем у калия, так как атом элеткронейрален), поэтому  атомный радиус меди меньше, чем у атома калия.

 

63. Объясните механизм образования связи в ионах (NH₄)⁺ и (BF₄)⁻.

 

     Донорно-акцепторный механизм (координационная  связь) - химическая связь между двумя атомами или группой атомов, осуществляемая за счет неподеленной пары электронов одного атома (донора) и свободной орбитали другого атома (акцептора).

    При присоединении протона к аммиаку образуется ион аммония, в котором вновь образовавшаяся связь N-Н ковалентна и ничем не отличается от трех остальных, имевшихся в исходной молекуле аммиака. Эта четвертая связь N-Н могла образоваться только за счет неподеленной, или свободной, электронной пары азота аммиака:

  Вновь  образовавшаяся ковалентная связь N-Н ничем не отличается от трех остальных связей, кроме своего происхождения.

   При реакции трехфтористого бора с анионом фтора четвертая ковалентная связь В-F в анионе BF₄^- образуется за счет неподеленной электронной пары иона фтора:

    И здесь вновь образовавшаяся ковалентная связь В-F ничем не отличается от трех других, как и в случае симметрично построенного катиона аммония.

 

83. Определить стандартную энтальпию образования PH₃, исходя из уравнения: 2РН₃ + 4О₂ = Р₂О_5(кр) + 3Н₂О_(ж); ΔН⁰ = -2360 кДж.

 

     Изменение энтальпии реакцииравно:

ΔH⁰₂₉₈ = (ΔH⁰_{298 P2O5} + 3*ΔH⁰_{298 H2O}) – 2*ΔH⁰_{298 PH3} = (-1492 + 3*(-285,8)) –

– 2*ΔH⁰_{298 PH3} = - 2349,4 – 2*ΔH⁰_{298 PH3} = -2360 кДж

    Отсюда энтальпия образования  PH₃ равна:

ΔH⁰_{298 PH3} = (- 2349,4 + 2360)/2 = 5,3 кДж/моль

 

103. Восстановление Fe₃O₄ оксидом углерода идет по уравнению: Fe₃O₄(кр) + CO = 3FeO(кр) + CO₂ .

Запишите закон  действия масс, вычислите Кр, ΔG⁰ и сделайте вывод о возможности самопроизвольного протекания этой реакции при стандартных условиях. Чемуравно ΔS⁰ в этом процессе?

         

      Закон действия масс для этой  реакции будет следующим (скорость  прямой реакции):

V = k*[CO]

       Изменение энергии Гиббса реакции:

ΔG⁰₂₉₈ = (3*ΔG⁰_{298 FeO} + ΔG⁰_{298 CO2}) – (ΔG⁰_{298 Fe3O4} + ΔG⁰_{298 CO}) = (3*(-244,3) – 394,38) –

- (- 1014,16 – 137,14) = 24,02 кДж

       Изменение энтропии реакции:

ΔS⁰₂₉₈ = (3*ΔS⁰_{298 FeO} + ΔS⁰_{298 CO2}) – (ΔS⁰_{298 Fe3O4} + ΔS⁰_{298 CO}) = (3*60,75 + 213,68) –

- (146,19 + 197,54) = 52,2 Дж/*K

           Связь между изменением энергии Гиббса и константой равновесия реакции:

ΔG⁰₂₉₈ = - 2,3*R*T*lg K_р

где: R – универсальная газовая постоянная, Дж/(моль*К); T – абсолютная температура, К.

    Константа  равновесия реакции при 298 K:

lg K_{р 298} = ΔG⁰₂₉₈/(-2,3*R*T) = 24020/(-2,3*8,314*298) = - 4,2

K_{р 298} = 10^-4,2 = 6,3*10^-5

 

116. В гомогенной газовой системе А+В С+Д; ΔН⁰<0  равновесие установилось при следующих концентрациях (в моль/л): [B] = 0,05; [C] = 0,02. Константа равновесия системы равна 0,4. Вычислите исходные концентрации веществ А и В. Как изменится состояние равновесия при: а) увеличении Т; б) поглощении вещества С; в) понижении давления?

 

    Запишем  выражение константы равновесия:

K_р = [C][D]/([A][B]) = 0,04

с учетом, что [C] = [D] = 0,02:

(0,02)²/([A]*0,05) = 0,04

[A] = 0,02)²/(0,04*0,05) = 0,2 моль/л

   Исходные  концентрации веществ A и B соответственно равны:

[A]_исх. = [A] + [C] = 0,2 + 0,02 = 0,22 моль/л

[B]_исх. = [B] + [C] = 0,05 + 0,02 = 0,07 моль/л

       Принцип Ле-Шателье – если на систему, находящуюся в устойчивом равновесии, воздействовать извне, изменяя какое-либо из условий равновесия (температура, давление, концентрация), то в системе усиливаются процессы, направленные на компенсацию внешнего воздействия.

а) поскольку  реакция экзотермическая (идет с выделением тепла), то повышение температуры сдвинет равновесие  влево, в сторону исходных веществ;

б) при поглощении С равновесие сместится вправо;

в) понижение  давления не повлияет на равновесие, так  как в правой и левой частях уравнения содержится одинаковое количество газообразных молекул.

 

131. Скорость реакции SO₂ + 2H₂ = S(тв.) + 2H₂O зависит от давления SO₂ и H₂ следующим образом:

P (SO2), Па	200	50	200	100	200
P (H2), Па	50	200	100	200	200
V.103, Па ⋅c-1	35	35	70	70	140

 

   А где сам вопрос?

 

146. К 500мл 32% (по массе) H₂SO₄ (ρ = 1,395 г/мл) прибавили 1л воды. Чему равна массовая доля H₂SO₄ в полученном растворе?

 

        Масса раствора  неразбавленного раствора кислоты  равна:

m_{р-ра H2SO4 1} = V_{р-ра H2SO4 1}*ρ_{р-ра H2SO4 1} = 500*1,395 = 697,5 г

где: V_{р-ра H2SO4 1} – объем раствора кислоты до прибавления воды, мл; ρ_{р-ра H2SO4 1} – плотность раствора кислот до прибавления воды, г/мл.

       Масса чистой  серной кислоты:

m_H2SO4 = ω_{H2SO4 1}*m_{р-ра H2SO4 1}/100 = 32*697,5/100 = 223,2 г

где: ω_{H2SO4 1} – массовая доля кислоты в растворе до разбавления, %.

      Масса прилитой  воды равна 1000 г, поскольку  ее плотность 1 г/мл, тогда масса  раствора кислоты после прибавления  воды равна:

m_{р-ра H2SO4 2} = m_{р-ра H2SO4 1} + m_H2O = 697,5 + 1000 = 1697,5 г

где: m_H2O – масса прибавленной воды, г.

    Массовая доля кислоты  после прибавления воды:

ω_{H2SO4 2} = m_H2SO4*100/m_{р-ра H2SO4 2} = 223,2*100/1697,5 = 13,15 %

 

166. Раствор глюкозы С₆Н₁₂О₆ при 0⁰ C оказывает осмотическое давле- ние, равное 4,48 атм. Чему равна молярность такого раствора? Сколько граммов глюкозы содержит 1 л этого раствора?

 

      Переведем атмосферы  в килопаскали:

4,48 атм. = 4,48*101,325 = 453,936 кПа

     Для растворов неэлектролитов  невысоких концентраций зависимость  осмотического давления от концентрации и температуры раствора выражается уравнением Вант – Гоффа:

P = C*R*T = 453,936 кПа

где: С – молярная концентрация  глюкозы, моль/л; R – универсальная газовая постоянная, Дж/(моль*K); T – абсолютная температура раствора, К.

    Молярная концентрация равна:

C = P/(R*T) = 453,936/(8,314*273) = 0,2 моль/л

     Масса глюкозы, которая  содержится в 1 л раствора, равна:

m_C6H12O6 = C*M_C6H12O6 = 0,2*180 = 36 г/л

где: M_C6H12O6 – молярная масса глюкозы, г/моль.

 

191. К предложенным ионным уравнениям составить по два молеку- лярных:

а) Zn(OH)₂ + 2OH^- = [Zn(OH)₄]^2- б) SO₃ ^2- + 2H⁺ = SO₂ + H₂O.

 

а)

Zn(OH)₂ + 2NaOH = Na₂[Zn(OH)₄]

Zn(OH)₂ + 2KOH = K₂[Zn(OH)₄]

 

б)

K₂SO₃ + 2HCl → 2KCl + SO₂↑ + H₂O

Na₂SO₃ + 2HNO₃ → 2NaNO₃ + SO₂↑ + H₂O

 

211. Объясните, почему при введении в раствор FeCl₃ раствора соды в осадок выпадает не карбонат железа, а его гидроксид. Напишите уравнения процессов.

 

     Выпадает не карбонат железа (III), а его гидроксид, хлорид железа (III), поскольку FeCl₃ подвергается гидролизу, как соль образованная слабым основанием и сильной кислотой, образуется сильная соляная кислота, которая взаимодействует с гидроксидом натрия, который образуется в результате гидролиза Na₂CO₃, т. е. происходит совместный гидролиз солей, который усиливается взаимным влиянием за счет связывания продуктов реакции.

 

    Гидролиз FeCl₃:

  I     FeCl₃ + H₂O ↔ FeOHCl₂ + HCl    

      Fe³⁺ + 3Cl^- + H₂O ↔ FeOH²⁺ + 3Cl^- + H⁺ 

II    FeOHCl₂ + H₂O ↔ Fe(OH)₂Cl + HCl

      FeOH²⁺ + 2Cl^- + H₂O ↔ Fe(OH)₂⁺ + 2Cl^- + H^-

III  Fe(OH)₂Cl + H₂O ↔ Fe(OH)₃↓ + HCl

      Fe(OH)₂⁺ + Cl^- + H₂O ↔ Fe(OH)₃↓ + H⁺ + Cl^-

      Гидролиз Na₂CO₃:

I     Na₂CO₃ + H₂O ↔ NaHCO₃ + NaOH

      2Na⁺ + CO₃^2- + H₂O ↔ 2Na⁺ + HCO₃^- + OH^-

II    NaHCO₃ + H₂O ↔ NaOH + H₂O + CO₂↑

      Na⁺ + HCO₃^- + H₂O ↔ Na⁺ + OH^- + H₂O + CO₂↑

     Суммарное уравнение будет выглядеть следующим образом:

2FeCl₃ + 3H₂O + 3Na₂CO₃ = 2Fe(OH)₃↓ + 6NaCl + 3CO₂↑