khimia_metodichka_1

42.В чѐм отличие ковалентной, ионной и металлической связи? Почему металлическая связь выделена в особый вид? Приведите пример молекул с ковалентной, ионной и металлической связью.

43.Распределите электроны атома серы по квантовым ячейкам. Сколько неспаренных электронов имеют еѐ атомы в нормальном и возбужденном состояниях? Чему равна валентность серы, обусловленная неспаренными электронами?

44.Как изменяется прочность связи H-Э в ряду H2O – H2S – H2Se – H2Te? Изобразите электронное строение этих молекул. Какая молекула имеет наибольший дипольный момент?

45.Составьте электронные схемы строения молекул Cl2, H2S, CCl4. Укажите тип связи в каждом соединении. Какой тип гибридизации валентных орбиталей атома углерода в CCl4?

46.Чем отличается структура кристаллов NaCl от структуры кристаллов натрия? Какой вид связи осуществляется в этих кристаллах? Какие кристаллические решетки имеют натрий и NaCl? Чему равно координационное число натрия в этих решетках?

47.Изобразите строение молекул перечисленных ниже соединений: NCl3, C2H2, Cl2O. Какой тип связи в этих соединениях? Укажите валентность и степени окисления элементов в каждом из этих соединений.

48. Начертите схему строения наружных электронных слоев ионов: F- K+

Ca2+ S2-.

Приведите примеры ионных соединений, в образовании которых участвуют данные ионы.

49. Изобразите строение молекул (электронную и графическую формулу):

HBr F2O C2H4

Укажите тип связи. Какова валентность и степень окисления элементов?

50. Укажите, в сторону какого элемента должны быть смещены электроны в молекулах перечисленных ниже соединений:

ICl3 NO SiF4 F2O

Укажите тип связи. Определите валентность и степень окисления элементов в соединении.

51. Изобразите электронными уравнениями процессы образования следующих соединений:

MgO SnO2 CaCl2 FeS

Укажите тип связи. Определите валентность и степень окисления элементов в каждом соединении.

52.Вычислите разность относительных электроотрицательностей атомов для связей H–O и O–As. Какая из связей более полярна?

53.Какой атом или ион служит донором электронной пары при образовании иона BH4 ? Изобразите схему образования иона BH4 .

54.Какой характер имеют связи в молекулах NCl3, CS2, ICl5, NF3, OF2, ClF, CO2? Указать для каждой из них направление смещения общей электронной пары.

55.Напишите структурные формулы молекул HNO3, H2SO3, KMnO4. Чему равны степени окисления и валентности элементов в этих соединениях? Охарактеризуйте типы химических связей в молекулах.

56.Каковы типы химических связей в молекулах ZnO, HCl, O2, (HCOOH)2? Составьте схемы образования этих молекул.

57.Какая ковалентная связь называется неполярной и какая – полярной? Что служит количественной мерой полярности ковалентной связи? Составьте

электронные схемы строения молекул N2, H2O, HI. Какие из них являются диполями?

58.Какой способ образования ковалентной связи называется донорно– акцепторным? Какие химические связи имеются в ионе BF4 ? Укажите донор и

акцептор.

59. Какая ковалентная связь называется –связью и какая –связью? Разберите на примере строения молекулы азота.

60. Какая химическая связь называется ионной? Каков механизм еѐ

образования? Какие свойства ионной связи отличают еѐ от ковалентной?

Приведите два примера типичных ионных соединений. Напишите уравнения

превращения соответствующих ионов в нейтральные атомы.

4. ХИМИЧЕСКАЯ ТЕРМОДИНАМИКА

Примеры решения задач

Пример 1. Прямая или обратная реакция будет протекать при стандартных условиях в системе: СН4(г)+СО2(г) = 2СО(г)+2Н2(г).

Решение: для ответа на вопрос следует вычислить величину ΔG0298 прямой реакции. Зная, что величина ΔG0298 есть функция состояния и что ΔG0298 для

простых веществ, находящихся в агрегатных состояниях, устойчивых при стандартных условиях, равна нулю, находим ΔG0298 для процесса:

ΔG0298 2( 137,27) 2(0) ( 50,79 394,38) 170,63 кДж.

То, что ΔG0298 >0, указывает на невозможность самопроизвольного протекания прямой реакции при Т=298 К и давлении 101,3 кПа.

Пример 2. На основании стандартных теплот образования и абсолютных

стандартных	энтропий веществ вычислить ΔG0					реакции, протекающей по
					298
уравнению СО(г)+Н2О(ж)=СО2(г)+Н2(г).
Решение: ΔG0		ΔH0	T S0 и ΔH0х.р.		H прод0	Н исх0 , а также
ΔS0х.р.	Sпрод0		Sисх0 .
H х0. р.	( 393,51	0) (	110,52	285,84)	2,85 кДж
S х0. р.	(213,65 130,59)		(197,91	69,94)	76,39 0,07639 кДж/моль.град.
G0	2.85 298(0.07639) 19,91 кДж.

Задачи для самостоятельного решения

61. Вычислить изменение стандартных энтальпий H 2980 и стандартных

изменений энтропий				S 0 для реакции:
					298
C2 H 4 (г )		Н 2О( ж)		СН 3СН 2ОН ( ж) ,
Fe3O4(к)		4H2(г)		3Fe(к)		4H2O(г) ,
SO2(г)		2H2 S(г)		2H2O(ж)		3S( ромб) .
62. Вычислить стандартную энтальпию образования СО(г), если известно,
что для реакции
2CO	(г)	O	2CO		2(г)	H 9	565,38 кДж.
		2(г)				298

Определить величину стандартной энтропии этой реакции.

63. Вычислить H2980 , S2980 для реакций:

CaO к

CO2 г

CaCO3 к

СaO(к) Н 2О(г) Са(ОН )2(к) ,

СaO(к) Н2О(ж) Са(ОН )2(к) .

64. Возможен ли переход воды из жидкого состояния в газообразное?

Если да, то чему равно изменение стандартной энтальпии и стандартной энтропии при переходе воды из жидкого состояния в газообразное?

65. Определить, возможно ли протекание реакций:

СО

1

О

СО

,

(г )

2(г)

2

2(г )

С

1

О

СО

.

графит

2(г )

2

2(г)

Вычислить изменение стандартной энтропии.

66. Как можно объяснить значительное различие в изменении энтропии для реакций:

Н

H

2(г) Br2(г) 2HBr(г) ,

2(г) Br2(ж) 2HBr (г) .

Какой знак имеет величина изменения энтальпии в этих реакциях?

67. Не проводя расчета, определить качественно, в каких химических реакциях величина изменения энтропии будет уменьшаться, увеличиваться или приближаться к нулю:

4Fe(к) 3O2(г) 2Fe2O3(к) ,

N2O4(г) 2NO2(г) ,

2H2(г)	O2(г)	2H2O(ж) ,
N2(г)	O2(г) 2NO(г) ,
CaO к	CO2 г	CaCO3 к ,
2H2 г	O2 г	2H2O г ,
N2 г	3H2 г	2NH3 г .

68. Определить свободную энергия Гиббса: а) используя величины изменения энтальпии и энтропии следующих реакций:

,

NH3 г HCl г NH4 Cl к .

и б) используя величины ΔG0298 .

69. Определить направление протекания следующих реакций:

MgO к	CO2 г	MgCO3 к ,
BeO к	CO2 г	BeCO3 к .

70. Пользуясь теплотами образования, рассчитать тепловой эффект

следующих реакций в стандартных условиях:

2KClO3 к	2KCl к 3O2	г	,
Fe2O3 к	2Al к Al 2O3 к		2Fe к .

Определите, экзоили эндоэффект сопровождает образование продуктов этих реакций.

71. Рассчитать энтальпию образования H2O2 ж , если теплота разложения

по реакции H

O

H

O

1

O

составляет +98,03 кДж/моль.

2 ж

ж

2 г

2

2

2

72. Рассчитать изменение энергии Гиббса для следующих реакций по

известным значениям ΔH0 ,

ΔS0

при 25 0С:

NO г

1

O2 г

NO2 г

,

ΔH0298

57,3 кДж/моль, ΔS0298

72,9 Дж/моль град.

2

Возможно ли осуществление этой реакции при 298 К? Какой фактор –

энтальпийный или энтропийный – определяет знак ΔG0

этой реакции?

298

73. Вычислить изменение энергии Гиббса при 25 и 1000 0С для реакции

С

графит

H

2

O

г

H

2 г

CO

г

,

ΔH0

131,3 кДж/моль, ΔS0

136,6 Дж/моль·град.

298

298

Влиянием температуры на изменение энтальпии и энтропии пренебречь.

74. Вычислить значения ΔH0298 , ΔS0298 и ΔG0298 для реакции

NH4Cl к

NH3 г

HCl г .

Как влияет температура на направление рассматриваемого процесса?

75. Возможно ли протекание следующих реакций при стандартных

условиях и при высоких температурах:

CaO к

CO2 г

CaCO3 к ,

Fe3O4 к

2C графит

3Fe к

2CO2 г ,

CO2 г C графит 2CO2 г ?

76. При восстановлении 40 г оксида железа (III) алюминием выделяется

213, 15 кДж тепла. При сгорании 2,7 г металлического алюминия выделяется

83,6 кДж тепла. На основании этих данных вычислить энергию образования

оксида железа (III).

77. Исходя из значений стандартных теплот образования, стандартных

энтропий соответствующих веществ, вычислить ΔG0		реакции, протекающие
	298
по уравнению NH3 г HCl г	NH4 Cl к . Может ли	эта реакция протекать

самопроизвольно при стандартных условиях?

78. Почему энтальпия нейтрализации сильных кислот и оснований одинакова для различных кислот и оснований, а энтальпия нейтрализации слабых кислот и оснований зависит от природы реагирующих веществ?

Покажите на примерах.

79.При взаимодействии газообразных метана и сероводорода образуются сероуглерод CS2(г) и водород. Напишите термохимическое уравнение этой реакции, вычислив ее тепловой эффект.

80.Кристаллический хлорид аммония образуется при взаимодействии газообразных аммиака и хлорида водорода. Напишите термохимическое уравнение этой реакции, вычислив ее тепловой эффект. Сколько теплоты выделится, если в реакции было израсходовано 10 л аммиака (н.у.)?

5. ХИМИЧЕСКАЯ КИНЕТИКА

Примеры решения задач

Пример 1. При 150 С некоторая реакция заканчивается за 16 мин.

Принимая температурный коэффициент скорости реакции равным 2,5,

рассчитать, через какое время закончится эта реакция, если проводить еѐ: а) при

200 С; б) при 80 С.

Решение: отношение скоростей одной и той же реакции при разных температурах есть температурный коэффициент в степени, равной отношению разности температур к десяти, в соответствии с правилом Вант-Гоффа:

v2		T2 T1
	γ	10	.
v1

Очевидно, скорость реакции обратно пропорциональна времени еѐ протекания,

								v2		t1						v1			t1			T1	T2
таким образом, что												. Следовательно t 2			t1						t1γ	10
								v		t						v2			T2 T1				.
							1				2							γ	10
Рассчитаем время:
	150			200
							16 2,5 5
а) t2	16 2,5 10												16 0,01	0,16 мин	9,8 с.
	150			80
							16 2,57
б) t2	16 2,5 10												16 610,35	9765,63 мин 162 час 46 мин.

Пример 2. Чему равен температурный коэффициент скорости реакции,

если при увеличении температуры на 30 градусов скорость реакции возрастает в 15,6 раза?

Решение:

напишем

уравнение,

связывающее

температурный

коэффициент и отношение скоростей реакции:

v2 γ

T2

T1

10

.

v1

v2

30

Из условия задачи следует, что отношение

=15,6. Итак, 15,6

γ10 γ3 .

v1

Для нахождения

необходимо извлечь кубический корень из 15,6:

1

3 15,6

15,63

2,499

2,5.

Задачи для самостоятельного решения

81. В смеси NO2 (бурого цвета) и N2O4 (бесцветного) протекает обратимая реакция

2NO2 N2O4, H<0.

Как будет влиять изменение температуры на состояние равновесия системы? Как это скажется на изменении окраски смеси?

82. Один из способов получения водорода основан на реакции

CO+H2O CO2+H2, H<0.

Какие условия необходимы для смещения химического равновесия в сторону образования водорода?

83. Напишите выражение для константы химического равновесия обратимой реакции:

FeCl3(р)+3KSCN(р) Fe(SCN)3(р)+3KCl(р).

В каком направлении будет смещаться равновесие при добавлении к системе: а) FeCl3; б) KSCN; в) KCl и как это отразится на окраске системы?

84. Температурный коэффициент реакции = 3. Во сколько раз возрастѐт скорость реакции при повышении температуры от 25 до 55 C?

85.В какую сторону сместится равновесие, если в равновесную смесь водорода, азота и аммиака добавить азот и повысить температуру системы?

86.Определить значение ΔG0298 и константу равновесия K при 25 C для системы:

H2O(г)+CO(г) H2(г)+CO2(г).

87. Во сколько раз следует увеличить концентрацию кислорода в реакции 2H2(г)+O2(г) 2H2O, чтобы при уменьшении концентрации водорода в четыре раза скорость прямой реакции не изменилась?

88. В системе CO+Cl2 COCl2 концентрацию оксида углерода (II) увеличили от 0,03 до 0,12 моль/л, а концентрацию хлора от 0,02 до 0,06 моль/л. Во сколько раз возросла скорость прямой реакции?

89. Реакция между веществами O2 и SO2 выражается уравнением

O2+SO2 2SO3.

Исходные данные составляют: Cисх(O 2 ) =0,03 моль/л; Cисх(SO2 ) =0,05 моль/л.

Константа скорости реакции равна 0,4. Найти начальную скорость реакции и скорость реакции по истечении некоторого времени, когда концентрация кислорода уменьшается на 0,01 моль/л.

90. Во сколько раз следует увеличить концентрацию водорода в системе N2+3H2 2NH3, чтобы скорость реакции возросла в 50 раз?

91.На сколько градусов следует повысить температуру системы, чтобы скорость протекающей в ней реакции возросла в 20 раз ( =3,0)?

92.При повышении температуры на 50 C скорость реакции возросла в 729 раз. Вычислить .

93. Во сколько раз увеличится константа скорости химической реакции при повышении температуры на 20 C, если =3,0?

94.	Вычислить реакции, если константа скорости еѐ при 120 C составляет
5,88 10-4, а при 170 C равна 6,5 10-2.
95.	При определѐнной температуре в системе 2NO+Cl2 2NOCl равновесные
концентрации составляли: CNO =0,04 моль/л, CO		=0,06 моль/л, CNOCl =0,02 моль/л.
		2

Вычислить константу равновесия и исходные концентрации оксида азота и хлора.

96. Вычислить процент разложения молекулярного хлора на атомы, если константа равновесия этой реакции составляет 2,1 10-2, а исходная концентрация хлора – 0,02 моль/л.

97.	Определить равновесную концентрацию водорода в системе 2HI H2+I2,
если исходная концентрация HI составляет 0,025 моль/л, а константа
равновесия K=0,01.
98.	Константа равновесия системы 2HI H2+I2 равна при некоторой

температуре 2 10-1. Вычислить степень термической диссоциации HI.

99. Две реакции протекают при 25 C с одинаковой скоростью. Температурный коэффициент скорости первой реакции равен 2,0, второй 2,5. Найти отношение скоростей этих реакций при 95 C.

100. Температурный коэффициент скорости некоторой реакции равен 2,5. Во сколько раз увеличится скорость этой реакции, если повысить температуру на

25 C?

6. ХИМИЧЕСКОЕ РАВНОВЕСИЕ

Примеры решения задач

Пример 1. В закрытом сосуде смешано 8 молей SO2 и 4 моля O2. Реакция протекает при постоянной температуре. К моменту наступления равновесия в

реакцию вступает 80% первоначального количества SO2. Определить давление газовой смеси при равновесии, если исходное давление составляло 300 кПа.

Решение: уравнение протекающей реакции

2SO2(г.) + O2(г.) 2SO3(г.)

Согласно условию задачи, в реакцию вступило 80%, то есть 6,4 моля SO2,

осталось неизрасходованным 1,6 моля SO2. По уравнению реакции на 2 моля сернистого ангидрида расходуется 1 моль кислорода, причѐм образуется 2 моля

SO3. Следовательно, с 6,4 молей SO2 прореагировало 3,2 моля O2 и

образовалось 6,4 моля серного ангидрида, осталось неизрасходованным 4–3,2 =

0,8 моля кислорода.

Таким образом, общее число молей газов составляло до протекания реакции 8 + 4 = 12 молей, а после достижения равновесия 1,6 + 0,8 + 6,4 = 8,8

моля. В закрытом сосуде при постоянной температуре давление газовой смеси пропорционально общему количеству составляющих еѐ газов. Следовательно,

давление при равновесии P равно:

P 8,8 30012 220 кПа.

Пример 2. При некоторой температуре константа диссоциации иодоводорода на простые вещества равна 6,25 10-2. Какой процент HI

диссоциирует при этой температуре?

Решение: уравнение реакции диссоциацииHI:

2HI H2 + I2,

Обозначим начальную концентрацию HI через C (моль/л). Если к

моменту наступления равновесия из каждых С молей иодоводорода диссоциировано x молей, то при этом, согласно уравнению реакции,

образовалось 0,5 x моля H2 и 0,5 x моля I2. Таким образом, равновесные концентрации составляют:

[HI] = (C-x)моль/л; [H2] = [I2] = 0,5 x моль/л.

Подставим эти значения в выражение константы равновесия реакции:

	[H	2	][I		]			0,5x 0,5x
K				2		;	6,25 10-2		.
				2
	[HI]							2
								(C x)

Извлекая квадратный корень из правой и левой частей уравнения,

получим

	0,25	0,5x	, откуда x = 0,333C.
		C x

Таким образом, к моменту наступления равновесия диссоциировало

33,3% исходного количества иодоводорода.