Химия - Часть 1 (Задания 8, 38, 107, 129, 179, 222) - БГУИР

Оглавление

Задание № 8 2

Задание № 38 3

Задание № 107 4

Задание № 129 5

Задание № 179 6

Задание № 222 7

Задание № 8

Железо массой 7г вытесняет из кислоты HCL 3,2 л Н₂, измеренного при t=39⁰С и Р=760 мм рт. ст. Какова валентность железа в этой реакции? Определите эквивалентные массы его оксида и гидроксида.

Решение.

1. Рассчитаем объем Н₂, приведенный к нормальным условиям.

По закону Гей-Люссака,

PV P₀V₀ PVT₀

—— = ——— , V₀ = ———

T T₀ TP₀

Р = Р₀ = 760 мм рт. ст. (101,3 кПа)

Т₀ = 273⁰К

Т = (273 + 39) = 312⁰К

V = 3,2 л

3,2 · 273

V₀(Н₂) = ———— = 2,8 л

312

2. По закону эквивалентов

m(Fe) M_э(Fe) 7·11,2

——— = ——— , М_э(Fe) = ——— = 28 г/моль

V⁰(H₂) V⁰_э(H₂) 2,8

М(Fe) 56

Валентность железа В(Fe) = ——— = —— = 2

М_э(Fe) 28

М(FeО) (56 + 16)

М_э(FeО) = ———— = ———— = 36 г/моль

2 2

М(Fe(ОН)₂) (56 + 34)

М_э(Fe(ОН)₂) = ————— = ———— = 45 г/моль

2. 2

Задание № 38

Напишите электронную формулу элемента, атом которого содержит 2 электрона на 3d-подуровне. В каком периоде, группе и подгруппе находится этот элемент и как он называется?

Решение

Согласно правилу Клечковского, увеличение энергии и заполнение орбиталей происходит в порядке возрастания суммы квантовых чисел (n + l), а при равной их сумме в порядке возрастания n, следовательно, энергия орбиталей возрастает в следующем порядке:

1s < 2s < 2p < 3s < 3p < 4s < 3d

Cогласно принципу минимальной энергии, электроны в основном состоянии заполняют орбитали в порядке возрастания их энергии. Т.к у атома элемента 2 электрона на 3d-подуровне, то электронная формула для него имеет вид:

1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d² 4s²

В атоме элемента 4 энергетических уровня – элемент находится в 4 периоде;

4 валентных электрона - элемент находится в 4 группе;

Заполняются d-орбитали предвнешнего уровня – побочная подгруппа.

Атом элемента имеет 22 электрона, что соответствует порядковому номеру элемента в периодической системе. Этот элемент – титан Ti.

Задание № 107

Реакция идет по уравнению:

2 NO_(г) + Cl_2(г) = 2 NOCl_(г)

Исходные концентрации веществ были: [NO] = 0,4 моль/л, [Cl] = 0,3 моль/л.

Как изменится скорость реакции, когда прореагирует 50% NO? От каких факторов зависит численное значение константы скорости реакции?

Решение

Согласно ЗДМ,

V_х.р. = k [NO]² [Cl₂]

При исходных концентрациях реагирующих веществ скорость реакции:

V = k 0,4² · 0,3 = k · 0,048

Cогласно уравнению реакции, 2 моль NO вступают в реакцию с 1 моль Cl₂. Следовательно, когда прореагирует 50% NO, ΔС (NO) = 0,4 · 0,5 = 0,2 моль/л, ΔС (Cl₂) = 0,1моль/л.

Концентрации веществ будут составлять:

[NO]^* = 0,4 – 0,2 = 0,2 моль/л

[Cl₂]^* = 0,3 – 0,1 = 0,2 моль/л

V^* = k 0,2 ² · 0,1 = k · 0,004

V k · 0,048

—— = ———— = 12

V^* k · 0,004

Скорость реакции уменьшится в 12 раз.

Численное значение константы скорости реакции зависит от природы реагирующих веществ, температуры и от присутствия катализатора.

Задание № 129

При состоянии равновесия в системе

N_2(г) + 3 H_2(г) = 2 NH_3(г)

концентрации участвующих веществ равны: [N₂] = 3 моль/л, [H₂] = 9 моль/л, [NH₃] = 4 моль/л.

Определите константу равновесия (К_с) и исходные концентрации N₂ и Н₂. В каком направлении сместится равновесие при уменьшении температуры, если реакция экзотермическая?

Решение

[NH₃]² 4²

К_с = ———— = —— = 7,3 · 10^-3

[N₂] [H₂]³ 3 · 9³

Согласно уравнению реакции, на образование 2 моль NH₃ расходуется 1 моль N₂ и 3моль Н₂. По условию задачи, [NH₃] = 4моль/л, следовательно, ΔC (N₂) = 2 моль/л, ΔC (Н₂) = 6 моль/л. Исходные концентрации веществ были:

С(N₂) = ( 3 + 2) = 5 г/моль

С(H₂) = ( 9 + 6) = 15 г/моль

Cогласно принципу Ле-Шателье, понижение температуры смещает равновесие в сторону экзотермической реакции, т.е. в данном случае в сторону образования NH₃.

Задание № 179

Определите концентрацию ионов ОН^- в растворе, в 1 л которого содержится 3,5 г NH₄OH. Запишите уравнение диссоциации и выражение для К_д. Как изменяются значения α и К_д при увеличении концентрации раствора? Ответ обосновать.

Решение

Уравнение диссоциации NH₄OH:

NH₄OH = NH₄⁺ + OH^-

[NH₄⁺] [ OH^-]

К_д = —————— = 1,8·10^-5

[NH₄OH]

Поскольку NH₄OH является слабым электролитом,

С(ОН^-) = √ К_д С_м

М(NH₄OH) = 35г/моль

m 3,5

С_м = —— = —— = 0,1 моль/л

M V 1· 35

С(ОН^-) = √ 0,1· 1,8 · 10^-5 = 1,34 · 10^-3 моль/л

Численное значение К_д зависит от природы электролита и температуры, следовательно, при увеличении концентрации раствора К_д не изменится.

Согласно закону разбавления Оствальда, при α << 1

α = √ К_д : С_м

Следовательно, при увеличении концентрации раствора С_м численное значение α уменьшается.

Задание № 222

Определите, сколько граммов гидроксида КОН содержится в 500 мл раствора, рН которого равен 13.

Решение

- lg C(OH^-) = рОН = 14 – рН = 14 – 13 = 1

C(OH^-) = 0,1 моль/л

Поскольку КОН – сильный электролит, то C(OH^-) = С(КОН) = 0,1 моль/л.

m

С(КОН) = —— ; m (KOH) = C·V·M = 0,1 · 0,5 · 56 = 2,8 г

M V

7