Контрольная работа по "Химии"

5. Оксид трехвалентного  элемента содержит 31,58 % кислорода.  Вычислите молярную массу эквивалента,  молярную и атомную массу этого  элемента.

Решение

Отсюда

Следовательно,

Значит искомое вещество X – это оксид хрома .

Молярная масса эквивалента ( ) – это масса одного моль эквивалента. Она равна произведению молярной массы вещества на фактор эквивалентности:

,

где

,

 г/моль.

Молярная масса эквивалента оксида равна сумме молярных масс эквивалентов образующих его составных частей:

 г/моль.

Ответ: оксид хрома , 25 г/моль, 52 г/моль и 52.

27. Какие орбитали  атома заполняются электронами  раньше: 4d и 5s; 6s или 5p?  Почему? Напишите электронную формулу атома элемента с порядковым номером 43.

Решение

В соответствии с принципом наименьшей энергии (правило Клечковского) энергетическому подуровню 4d соответствует сумма , а 5s соответствует сумма 5 + 0 =5. Следовательно, сначала заполнится подуровень 5s, а затем 4d. Аналогично, энергетическому подуровню 6s соответствует сумма , а 5p соответствует сумма 5 + 1=6. Однако, для 6s-орбитали главное квантовое число n равно 6, а для 5р-орбитали – 5. Следовательно, 5р-орбиталь заполняется раньше 6s-орбитали.

Элемент с порядковым номером 43 – Tc (Технеций).

Электронная формула атома Tc:

49. У какого  элемента четвертого периода  – хрома или селена – сильнее  выражены металлические свойства? Какой из этих элементов образует  газообразное соединение с водородом?  Ответ мотивируйте строением атомов хрома и селена.

Решение

С позиций теории строения атома легко объясняется возрастание  металлических свойств элементов  в каждой группе с ростом заряда ядра атома. Сравнивая, распределение  электронов по уровням в атомах ¹ и ². Внешние электроны в атоме селена находятся дальше от ядра и поэтому слабее удерживаются. По этой причине атомы селена могут отдавать электроны или, иными словами, проявлять сильнее металлические свойства, чем хром.

С водородом хром непосредственно  не взаимодействует.

Водород непосредственно  реагирует с селеном при температурах ниже 250°; с максимальным выходом  реакция протекает при 575°. Выше этой температуры реакция становится обратимой. Образующийся селенистый водород представляет собой бесцветный газ, легко воспламеняющийся, но относительно устойчивый в сухом кислороде. Селенистый водород обладает неприятным запахом и чрезвычайно ядовит.

71. Нарисуйте  энергетическую схему образования  молекулы  и молекулярного иона по методу молекулярных орбиталей. Как метод МО объясняет устойчивость иона и невозможность существования молекулы ?

Решение

Построим энергетическую схему для этих частиц по методу МО (рис.1) и определим порядок связи (ПС)

Рис.1 Энергетическая схема образования молекулы

и молекулярного иона по методу молекулярных орбиталей

Из рис. 1а видно, что  в молекуле число электронов на связывающих и разрыхляющих орбиталях одинаково (по 2), следовательно, порядок связи здесь равен: ПС = (2–2) / 2 = 0. Энергия молекулы не понижается по сравнению с энергией атомов. Таким образом, эта молекула существовать в нормальном состоянии не может.

В молекулярном же ионе ПС = 0,5 (рис. 1б). Существование такого иона возможно, так как число связывающих электронов больше числа разрыхляющих, и общая энергия молекулярной системы понижается.

92. При сгорании  газообразного аммиака образуются  пары воды и оксид азота.  Сколько теплоты выделится при  этой реакции, если было получено 44,8 л NO в пересчете на нормальные условия? Ответ: 452,37 кДж.

Решение

Известно, что теплота образования кДж, кДж, = 90,37 кДж

 кДж.

Так как теплота образования  равна теплоте разложения с обратным знаком, то = 904,74 кДж - найдено количество теплоты при образовании 4 моль продукта (4NO).

1 моль продукта равен  22,4 литра, а из условия получено 44,8 литра (2 моль), поэтому нужно полученный результат разделить на 2:

(44,8 литра NO) = 904,74 / 2 = 452,37 кДж.

Ответ: 452,37 кДж.

113. Вычислите 

, , реакции, протекающей по уравнению

Возможна ли реакция восстановления водородом при 500 и 2000 К?

Решение

Значения стандартных  энтальпий образования ΔH0, энтропии S0 и энергия Гиббса ΔG0 образования веществ при 298 К (25 °С) и давлении 1атм = 101325 Па = 760 мм.рт.ст представлены в табл. 1:

Таблица 1

Вещество	ΔH0, кДж/моль	S0 •10 , Дж/моль•K	ΔG0, кДж/моль
	-822,2	87,4	-740,3
	0	130,52	0
	0	27,15	0
	-241,83	188,72	-228,61

Теперь найдем , , реакции:

 кДж

 Дж/K

54,51кДж

=96,61-500 =25,89кДж

 кДж

Так как  , а , то восстановление Fe2O3 водородом возможно при 2000 K и невозможно при 500 К.

Ответ: 96,61 кДж; 141 Дж/К; 25,89 кДж;-186,29 кДж.

134. Равновесие гомогенной системы

Установилось  при следующих концентрациях  реагирующих веществ (моль/л): , , , . Вычислите исходные концентрации хлороводорода и кислорода. Ответ: моль/л; моль/л.

Решение

Для нахождения исходных концентраций веществ  и необходимо учесть, что, согласно уравнению реакции, из 4 молей и 1 моля образуется 2 моля и 2 моля . Таким образом, искомые исходные концентрации равны:

 моль/л.

 моль/л.

Ответ: моль/л; моль/л.

151. Какой объем 10 % -ного раствора карбоната натрия (пл. 1,105 г/см ) требуется для приготовления 5 л 2 % - ного раствора (пл. 1,02 г/см ).

Дано: (0,1) г/см (0,02) г/см л	Решение Определяем массу конечного раствора: Определяем массу растворенного  вещества в конечном растворе: Обозначим массу 10% -ного раствора через  . В 10% -ного раствора содержится карбоната натрия.   Теперь найдем : Ответ: 923,1 см
Найти:

 

173. Вычислите температуру кристаллизации 2 % - ного раствора этилового спирта . Криоскопическая константа воды 1,86º. Ответ: - 0,82º С.

Решение

Понижение температуры  кристаллизации раствора неэлектролита по сравнению с температурой начала кристализации чистого растворителя рассчитывается по формуле:

где - криоскопическая константа растворителя, - моляльная концентрация раствора неэлектрлита (т.е количество моль растворенного вещества в 1000 граммах растворителя).

Найдем моляльность.

М( ) = 46,069 г/моль.

(моль/кг)

Поэтому

Поскольку температура начала кристаллизации чистого растворителя (воды) равна 0 град. Цельсия, то данный раствор начинает замерзать при  
-0,82 град. Цельсия.

Ответ: -0,82°.

193. Составьте  молекулярные и ионно-молекулярные  уравнения реакций взаимодействия в растворах между: а) и ; б) и ; в) и .

а)

б)

в)

204. При смешивании  и каждая из взятых солей гидролизуется необратимо до конца с образованием соответствующих основания и кислоты. Выразите этот совместный гидролиз ионно-молекулярным и молекулярным уравнениями.

Решение

Совместный гидролиз хлорида железа, гидролизующегося по катиону, и карбоната натрия, гидролизующегося по аниону, приводит к гидроксиду железа(III) и оксиду углерода(IV). Эти вещества являются продуктами последних ступеней гидролиза исходных солей. Соли, образованные слабым основанием и слабой кислотой, полностью гидролизуются, то есть взаимодействуют с водой, переставая существовать.

Молекулярное уравнение реакции:

2Fe

+ 3CO + 3H2O = 2Fe(OH) ↓ + 3CO ↑.

Гидролиз ионов  и :

226. Составьте  электронные уравнения и укажите,  какой процесс – окисление  или восстановление происходит  при следующих превращениях:

; ;

На основании  электронных уравнений расставьте коэффициенты в уравнении реакции, идущей по схеме:

Решение

1. - восстановление;

- восстановление;

- окисление.

Перепишем этот процесс чуть иначе:

Чтобы не загромождать схему  реакции, указали степень окисления  только в тех случаях, когда в  процессе реакции они изменяются.

Напишем теперь электронные  уравнения и подберем коэффициенты при окислителе и восстановителе.

  - восстановитель, окисляется.

       - окислитель, восстанавливается.

Общее кратное для 2 и 3 равно 6.

Общее число атомов азота слева и справо должно быть одинаково. Поэтому количество атомов , которые не меняют степень окисления, слева равно количеству атомов , в составе . Отсюда . Тогда общее количество молекул равно , а общее количество молекул .

Окончательно имеем:

244. Увеличится, уменьшится или останется без изменения масса кадмиевой пластинки при взаимодействии ее с растворами: а) ; б) ; в) ? Почему? Составьте электронные и молекулярные уравнения соответствующих реакций.

Решение

Необходимо обратиться к электрохимическому ряду напряжений, вот в каком порядке расположены исходные металлы:

Zn Cd Ni Ag

Кадмий электроотрицательнее никеля и серебра, то есть более активен, чем эти металлы, но электроположительнее цинка, то есть менее активен, чем  цинк.

Процесс вытеснения более электроположительного металла из водного раствора его соли более активным металлом в электрохимии называют цементацией.

Следовательно:

- (масса кадмиевой пластинки уменьшится).

(масса кадмиевой пластинки  не изменится).

- (масса кадмиевой пластинки уменьшится).

.

Но необходимо уточнить, что при цементации вытесняемый металл будет осаждаться на кадмиевой пластинке и по сути замещать растворенный кадмий, поэтому если оценивать вес кадмиевой пластинки с потенциальным покрытием, то в растворе :

- произойдет увеличение веса (два  иона серебра тяжелее иона  кадмия).

- вес останется неизменным цинк  активнее - обменной реакции не будет.

- произойдет уменьшение веса (ион  никеля легче иона кадмия).

268. Электролиз раствора сульфата цинка проводили в течение 5 ч, в результате чего выделилось 6 л кислорода (н.у.). Составьте уравнения электродных процессов и вычислите силу тока. Ответ: 5,74 А.

Решение

Электролиз водного раствора сульфата цинка:

Анод: .

Катод: ,

Суммарная реакция:

Теперь вычислим силу тока.

Согласно законам Фарадея: