контрольная 8 вариант

Вариант 8 Часть 1

Дано:

T1 285 K1 60 c T2 298 K2 30 c

Ea ?

?

№ 103.

Решение:

Для решения задачи используем правило Вант -Гоффа:

v	v		T2 T1
			10
T2	T1

Скорости реакции при различных температурах равны:

v		C1		v		C2		,
T1			1	T2			2

где С1 и С2 - концентрации реагирующих веществ; C1 C2 , т.к. начальные концентрации равны, откуда:

vT1 1 vT2 2

v298 1 60 2 v285 2 30

Подставив данные, получим:

	298 285					v298
	10		1,3				2
						v285
	1,3	2		1,7

Значение энергии активации найдем из уравнения Аррениуса:

E	A		T2	T1	lg	vT2	2,3 R		298 285	lg2 2,3 8,314
			T	T		v
									298 285
		2		1		T1
37606				Дж/ моль 37,6				кДж/ моль

Ответ: 1,7

EA 37,6 кДж/ моль

Численное значение γ зависит от природы реагирующих веществ.

Численное значение Ea зависит от природы реагирующих веществ и присутствия катализатора.

Физический смысл γ: величина γ показывает, во сколько раз возрастает скорость реакции при повышении температуры на 10°.

Физический смысл Ea: величина Ea соответствует минимальной энергии, которую необходимо сообщить частицам для их эффективного взаимодействия.

№ 133.

СКР СO2 Г 2СO Г Q

Всоответствии с принципом Ле Шателье, при оказании на систему, находящуюся в состоянии равновесия, внешнего воздействия равновесие в системе смещается в сторону противоположную оказанному воздействию.

1) При повышении температуры равновесие в данной системе смещается в сторону

еепоглощения (эндотермической реакции), т.е. в сторону прямой реакции (вправо). Это приведет к увеличению концентрации СО, являющегося продуктом реакции.

2) При повышении давления равновесие в данной системе смещается в сторону уменьшения числа молей газообразных продуктов реакции, т.е. в сторону обратной реакции (влево). Это приведет к уменьшению концентрации СО.

Численное значение Kp зависит только от природы веществ и температуры, но не зависит от концентраций или парциальных давлений. Это значит, значение Kp изменится в

первом случае (при увеличении температуры). Так как процесс эндотермический, то значение Kp увеличится.

№153.

Вметодичке неверный ответ!!!

Дано:

СН (HCl) 1 Н

СН (KOH) 0,2 H

V(р ра KOH) 10 мл

V(р ра HCl) ?

Решение:

KOH HCl KCl H2O

Рассчитаем объем раствора HCl, исходя из соотношения:

СН (KOH) V(р ра KOH) СН (HCl) V(р ра HCl)

V(р ра HCl) СН (KOH) V(р ра KOH) 0,2 10 2 мл СН (HCl) 1

Ответ: V(р ра HCl) 2 мл

№ 183.

Дано:

СН (H2SO4 ) 0,5 н

(H2SO4 ) 90%

H ?

SO42 ?

NH ?

NSO42 ?

Решение:

Уравнение диссоциации серной кислоты:

H2SO4 2H SO42

С	М	(H	SO )	СН (H2SO4)			0,5	0,25 м
			2 4	z		2
									образуется 2 иона H+ и 1
При диссоциации 1 молекулы H2SO4
иона SO42-, т.е. концентрация ионов									SO42- равна молярной
концентрации				H2SO4, а концентрация ионов						H+ больше
концентрации				H2SO4 в		2 раза,			т.е. равна	нормальной

концентрации H2SO4. С учетом степени диссоциации:

H СН (H2SO4 ) 0,5 0,9 0,45 моль/ лSO42 СМ (H2SO4 ) 0,25 0,9 0,225 моль/ л

Рассчитаем количество ионов H+:

NH H NA 0,45 6,02 1023 2,709 1023 ионов/ л

Рассчитаем количество ионов SO42-:

NSO42 SO42 NA 0,225 6,02 1023 1,3545 1023 ионов/ л

Ответ:

H 0,45 моль/ л

SO42 0,225 моль/ л

NH 2,709 1023 ионов/ л

NSO42 1,3545 1023 ионов/ л

№ 218.

Дано:

Решение:

pH(р ра NH4OH) 11,13

Уравнение диссоциации NH4OH:

NH4OH NH4 OH

СМ (NH4OH) ?

Выражение для константы диссоциации NH4OH:

КД NH4OH

NH4 OH

NH4OH

Выражение для расчета рН раствора NH4OH:

pH(р ра NH

OH) 14

1

pK

О

(NH

OH)

1

4

2

4

,

lgC

(NH

OH)

M

2

4

откуда

lgCM (NH4OH) 28 2 pH(р ра NH4OH)

pKО (NH4OH) 28 2 11,13 4,74 1

CM (NH4OH) 10 1 0,1 М

Ответ: CM (NH4OH) 0,1 М

№ 243.

Так как соль - это продукт нейтрализации кислоты основанием, то реакция образования Na2PO4 выразится уравнениями:

3NaOH H3PO4 Na3PO4 3H2O молекулярная форма

OH H H2O краткая ионная форма

Являясь хорошо растворимой солью, Na2PO4 диссоциирует полностью (α = 1):

K2SO3 2K SO32

Гидролиз идет по трехзарядному аниону PO43-. В соответствии с условием задачи запишем в полной молекулярной и краткой ионной формах уравнения гидролиза но первой стадии:

Na3PO4 H2O Na2 HPO4 NaOH молекулярная форма

PO43 H2O HPO42 OH краткая ионная форма

Появляющиеся в результате гидролиза ионы ОН- изменяют характер среды на щелочной, т. е. рН > 7.

Запишем уравнение гидролиза по второй стадии:

Na2 HPO4 H2O NaH2 PO4 NaOH молекулярная форма

HPO42 H2O H2PO4 OH краткая ионная форма

и по третьей стадии:

NaH2PO4 H2O H3PO4 NaOH молекулярная форма

H2PO4 H2O H3PO4 OH краткая ионная форма

Гидролиз солей по трехзарядному аниону PO43- по второй и третьей стадии практически не протекает вследствие избытка ионов ОН-.

Дано:		Решение:
nЭ Na3PO4 0,02	моль	Уравнение гидролиза но первой стадии:
V р ра Na3PO4	1 л	Na3 PO4 H2O Na2 HPO4 NaOH
			М р ра Na3PO4			nЭ Na3PO4
рН ?		С
						V р ра Na3PO4 NNa zNa
				0,02	0,0067 М
			1 3 1

Численное значение рН зависит от концентрации ионов OН-, которая, в свою очередь, зависит от степени гидролиза (h) по первой стадии:

10 14

СОН

СМ

h1

KГ 1 СМ

СМ

KД 3 H3PO4

10 14

0,0067 0,007моль/ л

12

1,3 10

Найдем значение рОН:

pOH lgOH lg0,007 2,14

Найдем значение рН:

pH 14 pOH 14 2,14 11,86

Ответ: pH 11,86

№ 258.

2KI Pb 4O2 4HNO3 Pb 2 NO3 2 I20 2KNO3 2H2O

2I 2e I20				2		1			1
Pb 4 2e Pb 2			2						1
I окисляется восстановитель
Pb 4	восстанавливается окислитель
KCl 5O 3Mn 4O		2			6KOH 3K							Mn	6O KCl 3H		O
	3					2							4	2
Mn 4 2e Mn 6					2			6			3
Cl 5 6e Pb 2					6						1
Mn 4	окисляется восстановитель
Cl 5	восстанавливается окислитель

Вариант 8 Часть 2

№ 6.

Дано:

НH0		2S(Г )	20,6 кДж/ моль
НО0			0 кДж/ моль
	2(Г )
НH0		O	241,81 кДж/ моль
		2 (Г)
НSO0			296,9 кДж/ моль
		2(Г)
CP0	H2S(Г )		33,44	Дж/ моль K
CP0	О	29,37		Дж/ моль K
	2(Г )
CP0	H	O	33,61	Дж/ моль K
	2	(Г )
CP0	SO	2(Г )	39,87	Дж/ моль K

T 1000 K

CP0 T

H10000 ?

Решение:

H2S(Г) 32О2(Г) H2O(Г) SO2(Г)

Используя следствие из закона Гесса и справочные данные, рассчитаем тепловой эффект при 298 К, а также изменение теплоемкости:

H2980

n' HОБР0

.КОН.

n'' HОБР0

.ИСХ.

H2980

( НH0

O

(

Г)

НSO0

)

2

2(Г )

( НH0

2

S

3

2

НО0

)

(Г)

2(Г)

( 241,81 ( 296,9)) (( 20,6) 3

0)

491,11 кДж

2

CP0

298

n' CP0

КОН. n'' CP0

ИСХ.

CP0

298

(CP0

H

O

CP0

SO

)

2

(Г )

2(Г )

(C0

3

C0

)

P H2S(Г )

2

P О2(Г )

33,61 39,87 (33,44

3

29,37) 4,015 Дж/ K

2

Используя уравнение Кирхгофа, рассчитаем тепловой эффект при 1000 К:

H10000	H	2980 CP0	298 (1000 298)
491110		4,015 (1000 298)) 493929		Дж 494 кДж

Тепловой эффект при при 2500 К можно вычислить, только

предположив, чтоCP0			T в интервале от 1000˚С до2500˚С:
H25000	H2980 CP0		298 (2500 298)
491110 4,015 (2000 298)) 497943				Дж 498 кДж
Ответ: H10000		494 кДж
	№ 36.

Дано: m СО2 22 г

P1 105 Па P2 106 Па

T 1000 K

S1000 ?

Решение:

Изменение энтропии для изотермического сжатия:

S0	Rln		P					10		5			Дж/ моль К
			1	8,314 ln								19,14
1000			P					10		6
		2
Рассчитаем химическое количество СО2:
n CO2		m CO2					22	0,5			моль
		M CO2					44

Пересчитаем изменение энтропии для полученного химического количества СО2:

S1000

S10000

n CO2 19,14 0,5 9,57 Дж/К

Ответ: S1000 9,57 Дж/ К

Дано:

H2980 SO2(Г) 296,9 кДж/ моль

H2980 О2(Г) 0 кДж/ моль

H2980 SO3(Г) 395,85 кДж/ моль

S2980		SO2(Г) 248,07					Дж/ моль K
S2980		О2(Г) 205,04				Дж/ моль K
S0		SO		256,69			Дж/ моль K
298			3(Г)		39,87
C0			SO	Г)			Дж/ моль K
P 298			2(
CP0	298		О2(Г) 29,37				Дж/ моль K
C0			SO	Г)	50,09		Дж/ моль K
P 298			3(

T 798 K

Направление-?

№ 42.

Решение:

2SО2 Г О2(Г) 2SО3(Г)

Направление протекания реакции определяется изменением свободной энергии Гиббса (ΔG). Используя следствие из закона Гесса и справочные данные, рассчитаем тепловой эффект при 298 К, а также изменение энтропии и теплоемкости:

H2980 n' HОБР0 .КОН. n'' HОБР0 .ИСХ.

H2980 2 H2980 (SО3(Г) )

(2 H2980 (SО2 Г ) H2980 (О2(Г) ))

2 ( 395,85) (2 ( 296,9) 0)

197,9 кДж 197900 Дж

S2980 n' SОБР0 .КОН. n'' SОБР0 .ИСХ.

S2980 2 S2980 (SО3(Г) )

(2	S2980 (SО2 Г ) S2980 (О2(Г) ))	2 256,69
(2	248,07 205,04) 187,8	Дж/ К

CP0 298 n' CP0 КОН. n'' CP0 ИСХ.

СP0 298 2 СP0 298 (SО3(Г) )

(2 СP0 298 (SО2 Г ) СP0 298 (О2(Г) )) 2 50,09

(2 39,87 29,37) 8,93 Дж/ К

Рассчитаем изменение энтальпии и энтропии реакции при заданной температуре:

H7980 H2980 CP0 298 (T 298)

197900 ( 8,93) (798 298) 202365 Дж

S7980	S2980	CP0	298	ln	Т
				298

187,8 ( 8,93) ln2,6779 196,6 Дж/К

Изменение свободной энергии Гиббса (ΔG) равно:

G7980 Н7980 Т S7980 202365

(798 ( 196,6)) 45478 Дж 45,478 кДж

Так как энергия Гиббса при Т=798 К принимает отрицательное значение, реакция при этой температуре идет слева направо, т.е. в сторону образования продуктов реакции (прямая реакция).

Ответ: реакция при этой температуре идет слева направо.

№ 88.

Cd FeSO4 CdSO4 Fe

Схема элемента: Cd |Cd2 || Fe2 | Fe

Катодный процесс:K :Fe2 2e- Fe0 Анодный процесс:A :Cd0 2e- Cd2

Суммарно:Fe2 Cd0 Fe0 Cd2

ЭДС равна::

80 мВ 0,08 В по условию задачи

Электродные потенциалы равны:

		К	0				2	/ Fe		0,440								В
						Fe
А			Cd2 /Cd							К 0,440 0,08 0,52
			2				0			2					0,059					lg Cd2 ,
		Cd			/Cd						/
									Cd			Cd				2
откуда
	0,059					lg Cd				2						2				0 2	0,52 0,403 0,117 В
														Cd				/Cd
		2																		Cd	/Cd
									2 0,117
lg Cd2																	3,966
										0,059
Cd2 10 3,966												1 10 4 моль/ л
Найдем КР:
lgK				P			n						2 0,08						2,7
							0,059					0,059
	KP 102,7								515
																					№ 117.

Дано:

ВТ 80%

V(H2 ) 5,6 л

Q ?

mПР(I2 ) ?

Решение:

По уравнению, объединяющему 1-й и 2-й законы Фарадея с учетом выхода по току:

Q

V H2

F

5,6 96500

А с 150

А ч

540400

V H

2

В

11,2 0,8

Э

Т

На катоде окисляется иод:

mПР (I2 )

Q mЭ I2 ВТ

540400 127 0,8

569 г

F

96500

Ответ: Q 150

А ч

mПР (I2 ) 569 г

№ 133.

При катодной защите оборудование подключается к отрицательному полюсу внешнего источника тока, а вспомогательный электрод - к положительному. При этом создается электролизная система, в которой защищаемая конструкция служит катодом, а на положительном вспомогательном электроде - аноде - идут процессы окисления: самого анода (электрод растворимый) или восстановителя окружающей среды (электрод инертный).

Пример катодной защиты железного изделия: Катодная защита:

В качестве электрода можно использовать графитовый стержень, либо отходы железа:

с графитовым стержнем:

К ( ) Fe| H2O,O2 |C ( ) А

Анодный процесс:

2H2O 4e О2 4H

Катодный процесс:

O2 2H2O 4e 4ОН Суммарно:

2H2O O2 2H2O O2 4H2O

с железными отходами:

К ( ) Fe| H2O,O2 | Fe(ОТХ ) ( ) А

Анодный процесс:

Fe 2e Fe2

Катодный процесс:

O2 2H2O 4e 4ОН Суммарно:

2Fe O2 2H2O 2Fe(ОН)2

Катодным называют покрытие, металл которого менее активный, чем металл изделия. В случае повреждения катодного покрытия коррозия металлического изделия усиливается, так как изделие является анодом и окисляется (корродирует).

Пример - катодное покрытие на железном изделии:

В качестве протектора можно использовать любой металл, активность которого

значительно	меньше	активности	железа,	например,	медь	(
Е2980 (Fe0 Fe2 ) 0,44 В, Е2980		(Cu0 Cu2 )	0,337 В:

А ( ) Fe| H2O,O2 |Cu ( ) K

Анодный процесс:

Fe 2e Fe2

Катодный процесс:

O2 2H2O 4e 4ОН Суммарно:

2Fe O2 2H2O 2Fe(ОН)2

№ 157.

Основной процесс:

А ( ) Ni | NiSO4 ,H | Me( ) K

Анодный процесс:

Ni 2e Ni2

Катодный процесс:

Ni2 2e Ni

В качестве катода применяются твердые металлы, либо ртуть и амальгамы. Побочные процессы:

Более активные, чем никель, металлы не осаждаются на катоде, а накапливаются в электролите, откуда периодически удаляются:

А ( ) Zn| NiSO4 ,H | ( ) K

Анодный процесс:

Zn 2e Zn2

Катодный процесс:

Ni2 2e Ni

А ( ) Fe | NiSO4 ,H | ( ) K

Анодный процесс:

Fe 2e Fe2

Катодный процесс:

Ni2 2e Ni

А ( ) Pb | NiSO4 ,H | ( ) K

Анодный процесс :

Pb 2e Pb2

Катодный процесс :

Ni2 2e Ni

Медь выпадает в виде анодного шлама.

№168.

Кметаллам относятся: все s-элементы, кроме H и He; p-элементы III группы, кроме B; IV группы, кроме C и Si; в V группе - Sb и Bi; в VI группе - Po; все d-элементы (т.е. все элементы B-подгрупп); все f-элементы (т.е. лантаноиды и актиноиды).

По сравнению с неметаллами металлы имеют особенности электронного строения: - небольшое число электронов на внешней электронной оболочке (1,2,3, реже -

4,5,6);

- большое число свободных орбиталей на внешней электронной оболочке; - больший размер радиуса атома.

Валентные электроны непрочно связаны с ядром, поэтому атомы металлов легко отдают электроны и являются хорошими восстановителями.

Все эти особенности обуславливают возникновение металлической связи. Природу химической связи и характерные особенности металлов можно объяснить

на примере лития следующим образом. В кристалле металла число электронов значительно меньше числа орбиталей. Поэтому электроны могут переходить из одной орбитали в другую. Тем самым электроны принимают участие в образовании связи между всеми атомами кристалла металла. К тому же атомы металлов характеризуются невысокой энергией ионизации - валентные электроны слабо удерживаются в атоме, т.е. легко перемещаются по всему кристаллу. Возможность перемещения электронов по кристаллу определяет электрическую проводимость металла.

Таким образом, в отличие от ковалентных и ионных соединений в металлах небольшое число электронов одновременно связывает большое число атомных ядер, а сами электроны могут перемещаться в металле. Иначе говоря, в металлах имеет место сильно делокализованная химическая связь. Таким образом, металл можно рассматривать как плотно упакованную структуру из положительно заряженных ионов, связанных друг с другом коллективизированными электронами (электронным газом).

Кристаллические решетки металлов могут быть различных типов. Однако для большинства металлов характерны три типа решеток: объемноцентрированная кубическая (Li, Nа, К, V, Сr, Fe, Рb, W и др.), гранецентрированная кубическая (Аl, Ca, Fe в интервале температур от 911 до 1392˚С, Ni, Сu, Ag, Аu и др.), гексагональная (Be, Мg, Сd, Ti, Со, Zn

идр.).

В конструкционной технике находит применение большинство выпускаемых промышленностью марок стали. Стали составляют основной объём конструкционных материалов, используемых техникой.

Чугуны широко применяются в машиностроении для изготовления станин, коленчатых валов, зубчатых колёс, цилиндров двигателей внутреннего сгорания, деталей, работающих при температуре до 1200 °С в окислительных средах, и др.