Контрольная работа по дисциплине "Химия"

Задача 1

Определите количество вещества эквивалента и молярную массу эквивалентов фосфора, кислорода и брома в соединениях РН3, Н2О, HBr.

Решение:

1. Эквивалент данного элемента (количество вещества эквивалента) – это такое количество элемента или вещества, которое взаимодействует с 1 молем атомов водорода (1 г) или замещает это количество водорода в химических реакциях.

В данных соединениях с 1 моль атомов водорода соединяется 
1/3 моль фосфора, 1/2 моль кислорода и 1 моль брома. Следовательно:

 – эквивалент фосфора в соединении РН3

 – эквивалент кислорода в соединении Н2О

 – эквивалент брома в соединении HBr

2. Масса эквивалента элемента называется молярной массой эквивалента:

 – молярная масса эквивалента фосфора в соединении РН3

 – молярная масса эквивалента кислорода в соединении Н2О

 – молярная масса эквивалента брома в соединении HBr

 

 

 

Задача 21

Напишите электронные формулы атомов элементов с порядковыми номерами 9 и 28. Покажите распределение элементов этих атомов по квантовым ячейкам. К какому электронному семейству относится каждый из этих элементов.

Решение:

1. По периодической системе химических элементов найдем элементы с порядковыми номерами 9 и 28. Эти элементы: фтор (F) и никель (Ni).
2. Количество электронов в атоме элемента равно порядковому номеру этого элемента. Количество подуровней в атоме элемента равно номеру периода.
3. Фтор относится к семейству p–элементов

F:

­¯

­¯

­¯

­¯

­

     

4. Никель относится к семейству d–элементов

Ni:

­¯

­¯

­¯

­¯

­¯

­¯

­¯

­¯

­¯

­¯

­¯

­¯

­

­

­¯

            

 

 

Задача 41

Исходя из положения германия и технеция в периодической системе, составьте формулы мета- и ортогерманиевой кислот, и оксида технеция, отвечающие их высшей степени окисления. Изобразите формулы этих соединений графически.

Решение:

1. Германий – химический элемент периодической системы, расположенный в IV группе главной подгруппы и проявляющий высшую степень окисления от +4. Соответствующая ортогерманиевая кислота имеет формулу H4GeO4, метагерманиевая кислота H2GeO3.
2. Технеций (Тс) химический элемент периодической системы, расположеный в VII группе побочной подгруппе, проявляющий высшую степень окисления +7. Соответствующий оксид Tc2O7.
3. Графические формулы данных соединений: 
   – ортогерманиевая кислота 
    
   – метагерманиевая кислота 
    
   – высший оксид технеция 
   

 

Задача 61

Какую химическую связь называют ковалентной? Чем можно объяснить направленность ковалентной связи? Как метод валентных связей (ВС) объясняет строение молекулы воды?

Решение:

1. Ковалентная связь – химическая связь, образованная обобществлением пары валентных электронных облаков. Обеспечивающие связь электронные облака называются общей электронной парой.
2. Направленность ковалентной связи является результатом стремления атомов к образованию наиболее прочной связи за счет возможно большей электронной плотности между ядрами. Это достигается при такой пространственной направленности перекрывания электронных облаков, которая совпадает с их собственной. Исключение составляют s-электронные облака, поскольку их сферическая форма делает все направления равноценными.
3. При образовании молекулы воды электронные облака двух неспаренных 2p–электронов атома кислорода перекрываются с 1s–электронными облаками двух атомов водорода. Поскольку р-электронные облака атома кислорода ориентированы во взаимно перпендикулярных направлениях, то молекула Н2О имеет угловое строение, причем можно ожидать, что угол между связями О–Н будет составлять 90°.

 

Задача 81

Вычислите количество теплоты, которое выделится при восстановлении Fe2O3 металлическим алюминием, если было получено 335,1 г железа. Ответ: 2543,1 кДж

Дано: 

Найти: 

Решение:

1. Реакция восстановления железа:

2. Количество вещества восстановленного железа:

3. Количество вещества оксида железа (III) находим из пропорции по реакции:

4. Энтальпией образования (стандартной теплотой образования) сложного вещества называется количество энергии (теплоты), выделяемое или поглощаемое при образовании одного моля сложного вещества из простых при стандартных условиях

По закону Гесса тепловой эффект реакции (изменение энтальпии) равен разности между суммой энтальпий образования  продуктов реакции и суммой энтальпий образования  исходных веществ с учетом их стехиометрических коэффициентов и агрегатных состояний.

Стандартная энтальпия образования оксида железа ; стандартная энтальпия образования оксида алюминия ; стандартная энтальпия образования простых веществ равна нулю. Тогда уравнение изменения энтальпии в реакции восстановления железа:

5. С учетом того, что в реакцию вступило 3 моль оксида железа, то количество теплоты, которое выделится при восстановлении железа:

Ответ:

 

 

 

 

Задача 101

Вычислите для следующих реакций: 

а) 2 NaF(к) + Cl2(г) = 2NaCl(к) + F2(г); 

б) PbO2(к) + 2Zn(к) = Pb(к) + 2ZnO(к).

Можно ли получить фтор по реакции (а) и восстановить  PbO2 цинком по реакции (б). Ответ: +313,94 кДж; –417,4 кДж

Решение:

1. В химических процессах одновременно действуют два противоположных фактора  энтропийный ( ) и энтальпийный ( ). Суммарный эффект этих противоположных факторов в процессах, протекающих при постоянном давлении и температуре, определяет изменение энергии Гиббса ( ):

2. Стандартная энтальпия образования веществ:

 

3. По закону Гесса тепловой эффект реакции (изменение энтальпии) равен разности между суммой энтальпий образования  продуктов реакции и суммой энтальпий образования  исходных веществ с учетом их стехиометрических коэффициентов и агрегатных состояний. Тогда уравнение изменения энтальпии в реакции:

 

4. Стандартная энтропия образования веществ:

5. Изменение энтропии в реакции равно разности между суммой энтропий образования  продуктов реакции и суммой энтропий образования  исходных веществ с учетом их стехиометрических коэффициентов и агрегатных состояний:

 

6. Изменение энергии Гиббса :
7. Характер изменения энергии Гиббса позволяет судить о принципиальной возможности осуществления процесса. При   процесс может протекать, при  процесс протекать не может (иными словами, если энергия Гиббса в исходном состоянии системы больше, чем в конечном, то процесс принципиально может протекать, если наоборот — то не может). Если же , то система находится в состоянии химического равновесия.
1. – реакция протекать не может
2. – реакция протекать может

 

Ответ: получить фтор по реакции (а) невозможно;

восстановить PbO2 цинком по реакции (б) возможно

 

 

 

 

Задача 121

Окисление серы и ее диоксида протекает по уравнениям:  
а) S(к)+О2(г)=SO2(г); 

б) 2SO2(г)+О2(г)=2SO3(г).

Как изменятся скорости этих реакции, если объемы каждой из систем уменьшить в 4 раза?

Решение:

При постоянной температуре скорость химической реакции прямо пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществ, взятых в степенях, равных стехиометрическим коэффициентам в уравнении реакции.

1.  
   Согласно кинетическому уравнению: . При уменьшении объема в 4 раза концентрация O2 увеличится в 4 раза, тогда: , т.е. скорость реакции увеличится в 4 раза.
2.  
   Согласно кинетическому уравнению: . При уменьшении объема в 4 раза концентрации O2 и SO2 увеличатся в 4 раза, тогда: , т.е. скорость реакции увеличится в 64 раза.

Ответ: скорость реакции (а) увеличится в 4 раза;

скорость реакции (б) увеличится в 64 раза

 

Задача 141

Вычислите молярную концентрацию и молярную концентрацию эквивалента 20%-ного раствора хлорида кальция плотностью 1,178 г/см3. Ответ: 2,1М; 4,2 н.

 Дано: 

Найти: 

Решение:

1. Принимаем объем раствора 1000 мл, тогда его масса составляет:

  

2. Массовая процентная концентрация показывает число граммов (единиц массы) вещества, содержащееся в 100 г (единиц массы) раствора, следовательно, масса соли, содержащейся в 1000 мл раствора, составляет:

3. Молярная масса соли составляет:

4. Молярное количество вещества растворенной соли составляет:

5. Молярная концентрация показывает число молей растворенного вещества, содержащихся в 1 л раствора, следовательно:
6. Эквивалент – это реальная или условная частица, которая в кислотно-основных реакциях присоединяет (или отдает) один ион Н+ или ОН–, в окислительно-восстановительных реакциях принимает (или отдает) один электрон, реагирует с одним атомом водорода или с одним эквивалентом другого вещества.

Эквивалент соли равен: , где: М – молярная масса соли; z – валентность катиона; х – количество атомов катиона в соединении.

 

Молярная концентрация эквивалента (нормальная концентрация) – это число молей эквивалентов вещества, содержащихся в одном литре раствора (моль/л), следовательно: