Пример тестового задания «Строение атома и химическая связь»6

1	Наибольшее число неспаренных электронов в нормальном состоянии имеет атом	1) Sr 2) Zn 3) Cr 4) Mn
2	Энергия сродства к электрону увеличивается в ряду:	1) Si, C,Be 2) P,S,Cl 3) Cl, Br, I 4) O, S, Se
3	В атоме с электронной конфигурацией 1s^22s^22p^63s^23p^64s^23d ^8 число валентных электронов равно:	1) 2; 2) 8; 3) 10; 4) 3
4	По химическим свойствам элемент иттрий (Y) аналог элемента:	1) галлий; 2) индий; 3) скандий; 4) цирконий
5	Абсолютная масса атома железа (в граммах) равна:	1) 9,3 10^-23 ; 2) 5,3 10^-23; 3) 8,5 10 ^-22; 4) 1,3 10^-22
6	Число нейтронов в ядре атома :	1) 44; 2) 57; 3) 101; 4) 54
7	Атому элемента никель соответствует электронная конфигурация:	1) 1s^22s^22p^63s^23p^6; 2) 1s^22s^22p^63s^23d^5 3) 1s^22s^22p^63s^23p^64s^24р^63d^24)1s^22s^22p^63s^23p^64s^23d^8
8	Иону Mg^2+ соответствует электронная конфигурация	1) 1s^22s^22p^63s^2; 2) 1s^22s^22p^63s^23p^2; 3) 1s^22s^22p^6 4) 1s^22s^22p^43s^2
9	Линейчатые спектры атомов можно объяснить:	1) движением электронов по одной орбитали, 2) переходом электронов с одной орбитали на другую, 3) взаимодействием электронов в атоме между собой. 4) реакциями внутри ядра атома
10	Электронная формула 1s^22s^22p^63s^23p^64s^23d^104р^4 соответствует иону:	1) Br^+; 2) Se^2-; 3) Te^2-; 4) Br^-
11	Орбитальное квантовое число это:	1) n; 2) l; 3) ml 4) ms
12	Изоэлектронными являются частицы	1) Al^3+, 2) P^3-; 3)S; 4)Cl^+.
13	В в какой молекуле связь прочнее?	1) С12 2) НС1 3) NaCl 4) H2
14	Напишите электронную и электронно-графическую формулу атома Os, укажите его возможные валентности.
15	Проанализировать химическую связь и определить геометрию молекулы AlCl3 используя МВС.
16	Какова энергия излучения видимого участка спектра в области красного цвета, если длина волны его 760 нм

3.Учение о химическом процессе

3.1. Элементы химической термодинамики7 Примеры решения задач

Пример 1. Вычислите тепловой эффект образования аммиака (NH₃) из простых веществ при стандартном состоянии по тепловым эффектам реакций:

2H₂ + O₂ =2H₂O_(ж); (= -571,68 кДж), (1)

4NH₃ + 3O₂ = 6Н₂О_(ж) + 2N₂ (= -1530,28 кДж). (2)Решение. Запишем уравнение реакции, тепловой эффект которой необходимо определить:

1/2N₂ + 3/2H₂ =NH₃ (= ?)(3)

Согласно гакону Гесса тепловой эффект реакции не зависит от пути, по которому данная реакция протекает. Сокращаем вещества, которые не участвуют в реакции (3). Для этого умножим уравнение (1) на 3 и вычтем из него (2):

6H₂ + 3O₂ ‑ 4NH₃ ‑ 3O₂ = 6Н₂О_(ж) ‑ 2H₂O_(ж) ‑ 2N₂ (4)

После преобразования уравнения (4) и деления его на 4 получаем искомое уравнение (3). Аналогичные действия проделаем с тепловыми эффектами:

В результате получаем:

Пример 2. Вычислите теплоту гидратации СаС1₂ если известно, что при растворении 1 моль безводного СаС1₂ выделяется 72,7 кДж, а при растворении 1 моль кристаллогидрата CaCl₂^.6H₂O поглощается 18,0 кДж теплоты.

Решение. Процесс растворения в воде хлорида кальция можно разбить на две стадии:

СаС1_{2 (к)} + 6H₂O_(ж) = CaCl₂^.6H₂O_(к) ; ()

CaCl₂^.6H₂O_(к) + aq = CaCl_2(ж)aq + 6H₂O_(ж); ()

Первая стадия — процесс гидратации, то есть получение кристаллогидрата, тепловой эффект которой надо рассчитать; вторая стадия — растворение кристаллогидрата в воде. Суммарный тепловой эффект +равен теплоте растворения безводной соли (:

СаС1_{2 (к)} + aq = CaCl_2(ж)aq (

Разность теплот растворения безводной соли (и растворения кристаллогидрата () представляет собой теплоту гидратации (). Подставив соответствующие значения тепловых эффектов, получаем = ‑72,7 ‑ (+18,0) = ‑ 90,7 кДж, т.е. при гидратации 1 моль СаСl₂ выделяется 90,7.кДж теплоты.

Пример 3. Какое из перечисленных соединений HF(г), НС1(г) и HBr(г), находящихся в стандартном состоянии, является наиболее устойчивым, то есть будет разлагаться при более высоких температурах?

Решенне. Тепловые эффекты реакций, протекающих в прямом и обратном направлениях, равны по величине и противоположны по знаку. Это означает, что если известны стандартные теплоты образования данных соединений (см. приложение табл.1), то энтальпии разложения этих соединений будут равны, но противоположны по знаку энтальпии образования. Чем прочнее молекула, тем больше энергии необходимо затратить на ее разложение. Сравниваем значения энтальпий образования:

= ‑270,7 кДж/моль,

= ‑92,30 кДж/моль,

= ‑35;98 кДж/моль.

Из трех соединений наиболее устойчивым является HF(г), так как на разложение 1 моль этого соединения потребуется 270,7 кДж теплоты.

Пример 4. Сколько теплоты выделится при сжигании 20 литров этилена, взятого при нормальных условиях, если известны стандартные теплоты образования веществ.

Решение. Запишем уравнение процесса:

C₂H_4(г) + 3О_2(г) = 2CO_2(г) + 2H₂O_(ж)

Согласно закону Гесса:

= (2+ 2) –(

Подставив справочные данные из табл.1 приложения, получим:

= 2( ‑396,3 + 2( ‑285,84) ‑ 52,28 = ‑1130,72 кДж.

Следовательно, при сжигании 1 моль C₂H₄ выделяется 1130,72 кДж. По условию задачи сжигается 20 л этилена, что составляет: = 0,89 мольC₂H₄, где 22,4 л/моль ‑ мольный обьем любого газа при нормальных условиях. Таким образом, при сгорании 0,89 моль C₂H₄ выделится 0,89^.(‑1130,72) = ‑1009,57 кДж теплоты.

Пример 5. Установите, возможно ли при температурах 298 и 1000 К восстановление оксида Fe (Ш) до свободного металла по уравнению:

Fe₂O_3(к) + 3Н_2(г) = 2Fe_(к) + 3H₂O_(г)

при стандартных состояниях. Зависимостью иот температуры пренебречь.

Решение. В таблице найдем значения идля исходных веществ и продуктов реакции.

Вещество
Fe2O3(к)	-821,3	89,8
3Н2(г)	0	130,6
2Fe(к)	0	27,15
3H2O(г)	-241,7	188,8

Рассчитаем стандартные энтальпию и энтропию реакции:

= 3( ‑241.7) + 821.3 = 96,2 кДж

= (2^.27,15 + 3^.188 8) ‑ (89^.8 + 3^.l30,6) = 139,1 Дж/К.

Энергия Гиббса химической реакции равна:

Рассчитаем 298К:

= 96,2^.10³ – 298^.139,1 = 54748 Дж = 54,75 кДж.

Для данного процесса при Т= 298 К > 0, то есть невозможно восстановлениеFe₂O_3(к) водородом для получения свободного металла.

Рассчитаем энергию Гиббса реакции при 1000К:

= 96,2^.10³ – 1000^.139,1 = ‑42,9 кДж.

Для данного процесса при Т = 1000 К < 0, т. е. возможно вос-становлениеFe₂O₃ водородом для получения свободного металла.

Определим температуру начала реакции. При условии .

Для нашей задачи: .

При температуре выше 691,6 К реакция восстановления оксида железа (III) водородом становится возможной.