Общая и неорганическая химия. Вариант 27 - файл n1.doc

приобрести
Общая и неорганическая химия. Вариант 27
скачать (94 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.doc94kb.10.09.2012 14:52скачать

n1.doc



Общая и неорганическая химия
Вариант 27
СГАУ
Контрольная работа № 1:

№№ 7,28,49, 70, 91,112, 133, 154,175, 196, 217

Контрольная работа № 2:

№№ 228, 249, 270, 291
Содержание
1. Вычислите в молях: а) 6,02*1022 молекул С2Н2; б) 1,80 *1024 атомов азота; в) 3,01 *1023 молекул NH3. Какова молярная масса указанных веществ?

2. Что такое изотопы? Чем можно объяснить, что у большинства элементов периодической системы атомные массы выражаются дробными числами? Могут ли атомы разных элементов иметь одинаковую массу? Как называются подобные атомы?

3. Составьте электронные формулы атомов элементов с порядковыми номерами 32 и 42, учитывая, что у последнего происходит «провал» одного 5s – электрона на 4d –подуровень. К какому электронному семейству каждый из этих элементов.

4. Как метод валентных связей (ВС) объясняет угловое строение молекулы H2S и линейное молекулы СО2.

5. Вычислите, сколько теплоты выделится при сгорании 165 л (н.у.) ацетилена, если продуктами сгорания являются диоксид углерода и пары воды?

6. На основании стандартных теплот образования и абсолютных стандартных энтропий соответствующих веществ вычислите ∆G0298 реакции, протекающей по уравнению: СО2(г) + 4 Н2(г) = СН4(г) + 2 Н2О(ж) Возможна ли эта реакция при стандартных условиях?

7. Напишите выражение для константы химического равновесия гетерогенной системы С + Н2О(г) ? СО + Н2 . Как следует изменить концентрацию и давление, чтобы сместить равновесие в сторону обратной реакции – образования водяных паров?

8. На нейтрализацию 1 л раствора, содержащего 1,4 г КОН, требуется 50 см3 раствора кислоты. Вычислите молярную концентрацию эквивалента раствора кислоты.

9. Вычислите массовую долю (%) водного раствора глюкозы С6Н12О6, зная, что этот раствор кипит при 100,260С. Эбуллиоскопическая константа воды 0,520

10. Составьте молекулярные и ионно-молекулярные уравнения реакций взаимодействия в растворах между: а) Be(OH)2 + NaOH; б) Cu(OH)2 + НNO3; в) ZnOHNO3 + НNO3;

11. Составьте молекулярные и ионно-молекулярные уравнения реакций, которые выражаются ионно-молекулярными уравнениями: а) Zn2+ + H2S = ZnS + 2 H+ б) HCO-3 + H+ = H2O + CO2 в) Ag+ + Cl- = AgCl

12. Составьте ионно-молекулярное и молекулярное уравнение гидролиза соли, раствор которой имеет: а) щелочную реакцию; б) кислую реакцию.

13. Исходя из степени окисления хрома, иода и серы в соединениях K2Cr2O7, KI и H2SO3, определите, какое из них является только окислителем, только восстановителем, и какое может проявлять как окислительные, так и восстановительные свойства. Почему? На основании электронных уравнений расставьте коэффициенты в уравнении реакции, идущей по схеме: NaCrO2 + PbO2 + NaOH ? Na2CrO4 +Na2PO2 + H2O

14. При какой концентрации ионов Cu2+ (моль/л) значение потенциала медного электрода становится равным стандартному потенциалу водородного электрода?

15. Электролиз раствора NaI проводили при силе тока 6 А в течение 2,5 часов. Составьте электронные уравнения процессов, происходящих на угольных электродах, и вычислите массу вещества, выделившегося на катоде и аноде?

16. Железное изделие покрыли кадмием. Какое это покрытие – анодное или катодное? Почему? Составьте электронные уравнения анодного и катодного процессов коррозии этого изделия при нарушении покрытия во влажном воздухе и хлорводородной (соляной) кислоте. Какие продукты коррозии образуется в первом и во втором случаях?
Контрольная работа № 1
№ 7. Вычислите в молях: а) 6,02*1022 молекул С2Н2; б) 1,80 *1024 атомов азота; в) 3,01 *1023 молекул NH3. Какова молярная масса указанных веществ?

Решение:

Моль – это количество вещества, в котором содержится число частиц (молекул, атомов, ионов), равное числу Авогадро (NA = 6,02 *1023).

Отсюда:

а) 6,02*1022 : 6,02 *1023 = 0,1 моль молекул С2Н2; б) 1,80 *1024 : 6,02 *1023 = 29,9 моль атомов азота; б) 3,01 *1023 : 6,02 *1023 = 0,5 моль молекул NH3.
№ 28. Что такое изотопы? Чем можно объяснить, что у большинства элементов периодической системы атомные массы выражаются дробными числами? Могут ли атомы разных элементов иметь одинаковую массу? Как называются подобные атомы?

Ответ:

Ядра, содержащие одинаковое число протонов, входят в состав атомов одного и того же элемента. Но они могут содержать различное нейтронов и, следовательно, иметь разную массу. Разновидности атомов одного и того же химического элемента, отличающиеся своей массой, называются изотопами («равное место»).

Почти все химические элементы состоят из нескольких изотопов, поэтому их атомные массы, являющиеся средними арифметическими величинами от масс изотопов, выражаются не целыми, а дробными числами. Для водорода известно три изотопа: протий 11Н (легкий или обычный водород), дейтерий 21Н или D (тяжелый водород) и тритий 31Н или Т (свертяжелый водород).

Кислород состоит из трех изотопов: 168О; 178О;188О.

Среди многочисленных изотопов различных элементов можно найти ядра разного заряда, но с одинаковой массой. Различные элементы, атомы которых обладают одинаковой массой, называют изобарами («равная тяжесть»).

Очевидно, что изобары содержат одинаковое число нуклонов, но разные числа протонов и, следовательно, нейтронов. Например, изобары: 4018Ar;4019K;4020Ca.
№49.Составьте электронные формулы атомов элементов с порядковыми номерами 32 и 42, учитывая, что у последнего происходит «провал» одного 5s – электрона на 4d –подуровень. К какому электронному семейству каждый из этих элементов

Решение:

32Ge– 1s22s22p63s23p64s23d104p2 – р-элемент

42Mo- 1s22s22p63s23p64s23d104p65s14d5 - d-элемент
№70. Как метод валентных связей (ВС) объясняет угловое строение молекулы H2S и линейное молекулы СО2.

Ответ:

Ковалентная, как и донорно-акцепторная химическая связь образуется между атомами, расположенными в пространстве друг относительно друга определенным образом – направленно. Это вызвано необходимостью наибольшего перекрывания волновых функций (атомных орбиталей) электронов, образующих связь, что должно приводить к минимальной энергии системы. По методу ВС атомная орбиталь принимает форму, позволяющую ей более полно перекрываться с орбиталью соседнего атома. Изменить свою форму атомная орбиталь может, лишь комбинируясь с другими атомными орбиталями иной симметрии этого же атома. В результате комбинации различных орбиталей (s, p, d, f и т.д.) возникают новые атомные орбитали промежуточной формы, которые называются гибридными. Получающиеся гибридные орбитали центрального атома имеют определенную направленность в пространстве. Этим и объясняется строение молекул.
16S – 1s22s22p63s23p4 p-элемент

s p d

n=3

??


??


?

?
















n=2

??


??


??


??

















n=1

??



























Изменить свою «форму» атомная орбиталь может лишь комбинируясь с другими атомными орбиталями иной симметрии этого же атома. Гибридизация осуществляется при возбуждении атома, т.е. требует затрат энергии.

Возбуждения атома не происходит, поэтому в участии образования молекулы Н2S не участвуют гибридные орбитали, участвуют просто две р- орбитали; направление от ядра атома

Угол между атомными орбиталями 900.

6С- 1s22s22

s p

n=2

??


?

?





В возбужденном состоянии:

s p

n=2

?


?


?

?

А результате: одна s + одна p- орбиталь ? две sp- гибридные орбитали, так как центральный атом С образует две связи с кислородом. Две sp- гибридные орбитали имеют следующее направление от ядра атома:

Угол между атомными орбиталями 1800.

№91. Вычислите, сколько теплоты выделится при сгорании 165 л (н.у.) ацетилена, если продуктами сгорания являются диоксид углерода и пары воды?

Решение:

С2Н2 + 2,5 О2 = 2 СО2 + Н2О + Q (- ∆?0298 )

  1. По следствию из закона Гесса:

∆ Н 0р = ? ∆ Н 0прод - ?∆ Н 0исход

∆ Н 0р = (2 ∆ Н 0 СО2 + ∆ Н 0 Н2О) - (∆ Н 0 С2 Н2 + 2, 5∆ Н 0 О2)=

= 2 моль*(-393,51кДж/моль) + 1 моль * (- 241,83 кДж/моль) – 1 моль *226,75 кДж/моль – 2,5 моль* 0 кДж/моль = - 1255,6 кДж/моль

∆ Н 0р = -Q; отсюда: Q = + 1255,6 кДж/моль

2. При сжигании 22,4 л С2 Н2 выделяется 1255,6кДж тепла,

а при сжигании 165 л С2 Н2 выделяется Х кДж тепла

Х = 9248,8 кДж тепла

Ответ: выделяется 9248,8 кДж тепла
№112. На основании стандартных теплот образования и абсолютных стандартных энтропий соответствующих веществ вычислите ∆G0298 реакции, протекающей по уравнению:

СО2(г) + 4 Н2(г) = СН4(г) + 2 Н2О(ж)

Возможна ли эта реакция при стандартных условиях?

Решение:

1. По следствию из закона Гесса:

∆ Н 0р = ? ∆ Н 0прод - ?∆ Н 0исход

∆ Н 0р = (∆ Н 0 СН4 + 2 ∆ Н 0 Н2O) - (∆ Н 0 СO2 + 4 ∆ Н 0 Н2) =

= (-74,85) + 2*(-285,84) – (-393,51) – 4*0 = - 253,02 кДж

2. 2. ∆ S0р = ? S 0прод - ? S 0исход

∆ S0р = (186,19 + 2*69,94) - (213,65 +4* 130,59) = 326,07 - 736,01 =

= - 409,94 Дж/ К

  1. ∆G298 = ∆ Н 0298 - Т *∆ S 0298 = -253,02 – 298*(-409, 94/1000) =

= -253,02 + 122,16 = - 130,86 кДж
Ответ: ∆Gреакц < 0 , следовательно, при стандартных условиях реакция протекать будет.
№133. Напишите выражение для константы химического равновесия гетерогенной системы С + Н2О(г) ? СО + Н2 . Как следует изменить концентрацию и давление , чтобы сместить равновесие в сторону обратной реакции – образования водяных паров?

Решение:

  1. Константа равновесия данной ситемы:

Кр = [CO]*[H2]/[ Н2О] – в этом случае не учитывается концентрация твердой фазы.

2. С + Н2О(г) ? СО + Н2

1 моль 1 моль+1моль

а) При увеличении давления равновесие будет смещаться в сторону меньшего объема, т.е. в сторону образования паров воды.

б) Увеличение концентрации СО и Н2 приведет к смещению равновесия в сторону их расхода, т.е. в сторону обратной реакции – образования паров воды.
№ 154. На нейтрализацию 1 л раствора, содержащего 1,4 г КОН, требуется 50 см3 раствора кислоты. Вычислите молярную концентрацию эквивалента раствора кислоты.
Решение:

  1. Определяем концентрацию раствора КОН:

М(КОН)= 56 г/моль

Э(КОН) = М(КОН) / 1 = 56 г/моль

N(КОН) =1,4 г/л : 56 г/моль = 0,025 моль-экв/л = 0,025 н

  1. По закону эквивалентов:

N1V1 = N2V2 ; отсюда, молярная концентрация эквивалента раствора кислоты равна: N2 = N1V1 / V2 = 1000 мл * 0,025 н. / 50 мл = 0,5 н.

Ответ: молярная концентрация эквивалента раствора кислоты равна 0,5 моль-экв/л
№175. Вычислите массовую долю (%) водного раствора глюкозы С6Н12О6, зная, что этот раствор кипит при 100,260С. Эбуллиоскопическая константа воды 0,520

Решение:

  1. Температура кипения чистой воды 1000С. Повышение температуры кипения при добавлении глюкозы: ∆ Т = 100,26 – 100 = 0,260 С.

  2. По закону Рауля повышение температуры кипения раствора по сравнению с температурой кипения чистого растворителя выражается уравнением: ∆ Т = Кэб m; отсюда, моляльность раствора:

m = ∆ Т/ Кэб = 0,26: 0,52 = 0,5 моль/кг

3. Моляльность – число моль растворенного вещества на 1 кг растворителя.

М(С6Н12О6) = 180 г/моль;

Отсюда масса растворенного вещества на 1000 г растворителя :

180 г/моль * 0,5 моль/кг = 90 г / кг

4. Масса раствора 90 г + 1000 г = 1090 г

в 1090 г раствора содержится 90 г глюкозы,

а в 100 г раствора –« - « - « - х г глюкозы

Х = (100*90)/ 1090 = 8,25 г

Ответ: 8,25 %.
№192. Составьте молекулярные и ионно-молекулярные уравнения реакций взаимодействия в растворах между: а) Be(OH)2 + NaOH; б) Cu(OH)2 + НNO3; в) ZnOHNO3 + НNO3;

Решение:

а) Be(OH)2 + 2 NaOH = Na2[Be(OH)4]

Be(OH)2 + 2 Na+ + 2 OH- = 2 Na+ + [Be(OH)4]2-

Be(OH)2 + 2 OH- = [Be(OH)4]2-

б) Cu(OH)2 + 2 НNO3 = Cu(NO3)2 + 2 H2O

Cu (OH)2 + 2 Н+ + 2 NO3- = Cu2+ + 2 NO3-+ 2 H2O

Cu (OH)2 + 2 Н+ = Cu2+ + 2 H2O

в) ZnOHNO3 + НNO3 = Zn(NO3)2 + H2O

ZnOH+ + NO3- + Н+ + NO3- = Zn2+ + 2 NO3- + H2O

ZnOH+ + Н+ = Zn2+ + H2O
№ 196. Составьте молекулярные и ионно-молекулярные уравнения реакций, которые выражаются ионно-молекулярными уравнениями:

а) Zn2+ + H2S = ZnS + 2 H+

б) HCO-3 + H+ = H2O + CO2

в) Ag+ + Cl- = AgCl

Решение:

а) Zn2+ + H2S = ZnS + 2 H+

ZnCl2 + H2S = ZnS + 2 HCl

Zn2+ + 2 Cl- + H2S = ZnS + 2 H+ + 2 Cl-

б) HCO-3 + H+ = H2O + CO2

KHCO3 + HCl = H2O + CO2 + KCl

K+ + HCO-3 + H+ + Cl- = H2O + CO2 + K+ + Cl-

в) Ag+ + Cl- = AgCl

AgNO3 + KCl = AgCl + KNO3

Ag+ + NO-3 + K+ + Cl- = AgCl + K+ + Cl-
№ 217. Составьте ионно-молекулярное и молекулярное уравнение гидролиза соли, раствор которой имеет: а) щелочную реакцию; б) кислую реакцию.

Решение:

а) Соли, образованные сильным основанием и слабой кислотой в водных растворах подвергаются гидролизу с накоплением ионов OH- (имеют щелочную реакцию среды)

KNO2 + H2O ? KOH + HNO2

K+ + NO-2 + H2O ? K+ + OH- + HNO2

NO-2 + H2O ? HNO2 + OH- - щелочная реакция среды, рН > 7
б) Соли, образованные слабым основанием и сильной кислотой в водных растворах подвергаются гидролизу с накоплением ионов Н+ (имеют кислую реакцию среды)
Fe 2 (SO4)3 + 2 Н2О ? 2 (Fe ОН) SO4 + H2SO4

2 Fe3+ + 3 SO42- + 2 Н2О ? 2 Fe ОН2+ + 3 SO42- + Н+

Fe3+ + Н2О ? Fe ОН2+ + Н+ - кислая реакция среды, рН < 7

Контрольная работа № 2
№ 228. Исходя из степени окисления хрома, иода и серы в соединениях K2Cr2O7, KI и H2SO3, определите, какое из них является только окислителем, только восстановителем, и какое может проявлять как окислительные, так и восстановительные свойства. Почему? На основании электронных уравнений расставьте коэффициенты в уравнении реакции, идущей по схеме:

NaCrO2 + PbO2 + NaOH ? Na2CrO4 +Na2PO2 + H2O

1. K2Cr+62O7, KI-1, H2S+4O3

Элемент в высшей степени окисления проявляет окислительные свойства (K2Cr+62O7).

Элемент в низшей степени окисления проявляет восстановительные свойства (KI-1).

Элемент в промежуточной степени окисления может проявлять как окислительные, так и восстановительные свойства (H2S+4O3).

2. NaCr+3O2 + Pb+4O2 + NaOH ? Na2Cr+6 O4 +Na2Pb+2O2 + H2O

2 х ׀ Cr+3 – 3 к = Cr+6 ; Cr+3 – восстановитель, процесс окисления

3 х ׀ Pb+4 + 2к = Pb+2 ; Pb+4 – окислитель, процесс восстановления

2 NaCr+3O2 + 3 Pb+4O2 + 8 NaOH = 2 Na2Cr+6 O4 + 3 Na2Pb+2O2 + 4 H2O

№ 249. При какой концентрации ионов Cu2+ (моль/л) значение потенциала медного электрода становится равным стандартному потенциалу водородного электрода?

Решение:

1. Значение равновесного электродного потенциала медного электрода определим по уравнению Нернста:

Еравн. = Е0 + (0,059 / nк )* lg CМеn+ = 0,34 В + (0,059/ 2) * lg CCu2+ = 0,00 В

Стандартный электродный потенциал водорода равен:

Е0 = 0,00 В

2. (0,059/ 2) * lg CCu2+ = 0,00 В - 0,34 В;

lg CCu2+ = - 0,34*2/0,059 = - 11,5254 = -12 + 0,4746

CCu2+ = 2,984*10 -12 моль/л

Проверка: lg 2,984* 10 -12 = 0,4746 -12,0 = -11,5254
№ 270. Электролиз раствора NaI проводили при силе тока 6 А в течение 2,5 часов. Составьте электронные уравнения процессов, происходящих на угольных электродах, и вычислите массу вещества, выделившегося на катоде и аноде?

Решение:

  1. NaI ? Na+ + I-

H2O ? H+ + OH-

На катоде: На аноде:

2 H+ + 2 к = Н2 2 I- -2к = I2

Расчет выделившихся на электродах веществ вычислим по закону Фарадея:

m = (M * I* t)/nк *F

  1. Объем водорода, выделившегося на катоде:

V = (11,2 л *6А*2,5*3600 с)/96500 А*с = 2,507 л

3. Масса водорода: m = (1г * 6А*2,5* 3600 с)/ 96500А*с = 0, 56 г

4.Масса иода, выделившегося на аноде:

m = (254 г/моль *6А*2,5*3600 с)/ 2*96500 А*с = 71 г
№ 291. Железное изделие покрыли кадмием. Какое это покрытие – анодное или катодное? Почему? Составьте электронные уравнения анодного и катодного процессов коррозии этого изделия при нарушении покрытия во влажном воздухе и хлорводородной (соляной) кислоте. Какие продукты коррозии образуется в первом и во втором случаях?

Решение:

1. Стандартные электродные потенциалы:

E0 Fe2+/Fe = - 0,44 B

E0 Cd2+/Cd= - 0,403 B

Железо – более активный металл, катодное покрытие

Fe + Cd2+ = Fe2+ + Cd

2. При коррозии во влажном воздухе:

Анодный процесс: Катодный процесс:

Fe0 - 2к = Fe2+ - окисление 1/2 O2 + H2O + 2 к = 2 OH-

Далее: Fe2+ + 2 OH- = Fe(OH)2

4 Fe(OH)2 + O2 + 2 H2O = 4 Fe(OH)3

3. В кислой среде:

Анодный процесс: Катодный процесс:

Fe0 - 2к = Fe2+ - окисление 2 Н+ + 2 к = H2



Учебный материал
© nashaucheba.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации