Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Химия 1-ый курс КР вариант 17

.doc
Скачиваний:
108
Добавлен:
01.04.2014
Размер:
93.7 Кб
Скачать

УЧРЕЖДЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ

БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ИНФОРМАТИКИ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ

Факультет непрерывного и дистанционного обучения

Специальность:

Информационные технологии и управление в технических системах

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

ПО ХИМИИ №1

Вариант № 17

№14

Из 1.35 г оксида металла получается 3.15 г его нитрата. Вычислите эквивалентную массу его металла.

Решение:

Эквиваленты соли и оксида металла можно расписать:

MЭ(MeOn) = MЭ(Me) + 8;

MЭ(Me(NO3)n) = MЭ(Me)+ MЭ(NO3);

Тогда в соответствии с законом эквивалентов:

;

Выразим из этого уравнения MЭ(Me):

;

Ответ: 32.5 г/моль.(цинк)

№ 32

Запишите электронные формулы элементов с порядковыми номерами 17 и 25. К каким семействам элементов они относятся и почему? Объясните сходство и различие в их свойствах.

Элементом с порядковым номером 17 является хлор.

Рассмотрим атом хлора:

Электронная формула: 17Cl 1s22s22p63s23p5

Он принадлежит к p-семйству, находится в главной группе, так как у него происходит заполнение внешнего p-подуровня. Хлор проявляет сильные окислительные свойства, так как на последнем энергетическом уровне у хлора 7 электронов, и до устойчивой конфигурации благородного газа ему не хватает одного электрона.

Элементом с порядковым номером 25 является марганец.

Электронная формула марганца:

25Mn 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d5.

Он принадлежит к d-семейству, находится в побочной подгруппе, т. к. идет заполнение конкурирующих энергетических подуровней (внешнего и предвнешнего энергетических уровней). Марганец проявляет восстановительные (металлические) свойства, т. к. на последнем – четвертом энергетическом уровне имеется 2 электрона, которые он способен легко отдать.

Сходство данных элементов в том, что у них по 7 валентных электронов и формулы оксидов в высших степенях окисления для обоих элементов имеют общую формулу Э2О7, но в отличие от хлора для марганца свойственны восстановительные свойства.

А в высшей степени окисления, равной +7, для обоих элементов характерны сильные окислительные свойства.

№ 67

Вычислите энергию активации (Еа) реакции

2NO2(г) = 2NO(г) + O2(г)

если константы скоростей (К) этой реакции при 600 и 640 К соответственно равны 84 и 407 моль/л*с. Какой физический смысл К и Еа и от каких факторов зависят их численные значения?

Для определения энергии активации реакции воспользуемся уравнением Аррениуса:

Учтя что определим энергию активации:

Энергия активации реакции – это минимальная энергия, которую необходимо сообщить частицам, чтобы их взаимодействие было эффективным, выражается в кДж/моль. Численное значение Еа зависит от природы реагирующих веществ и присутствия катализатора.

Константа скорости К – показывает с какой скоростью протекает реакция при концентрациях веществ, равных 1 моль/л. Численное значение константы скорости зависят от природы реагирующих веществ, температуры и от присутствия катализатора.

Ответ: .

№ 92

При 782 К константы скоростей прямой и обратной реакций равны соответственно 0.16 и 0.0047. Чему равна константа равновесия? При каких кинетических условиях наступает равновесие? От каких факторов зависит численное значение константы равновесия?

Запишем выражение для Кс:

;

Тогда:

;

Кинетическим условием наступления равновесия является равенство скоростей прямой и обратной реакций.

Численное значение константы равновесия зависит от природы веществ и температуры, но не зависит от концентраций или парциальных давлений.

№109

Запишите уравнения диссоциации HNO2 (Кд = 4*10-4) и HNO3 (α = 1) и определите рН и рОН растворов этих кислот одинаковой молярной концентрации, равной 0,01 М.

Кислота HNO2 является слабым электролитом и в растворе не полностью диссоциирует на ионы. Для характеристики числа продиссоциировавших молекул существует такое понятие как константа диссоциации, численное значение которой зависит от природы электролита и от температуры. Для HNO2 Кд = 4*10-4

Уравнение диссоциации HNO2

HNO2 ↔ H+ + NO2-

Определим рН 0.01М раствора HNO2

рОН1 = 14 – рН1 = 14 – 2,7 = 11,3

Кислота HNO3 является сильным электролитом и в растворе полностью диссоциирует на ионы:

HNO3 = H+ + NO3-

Определим рН 0.01М раствора HNO3

;

рОН2 = 14 – рН2 = 14 – 2 = 12

Ответ: , рОН1 = 11,3;

, рОН2 = 12.

№111

Вычислите константу равновесия при 250С и стандартном давлении для реакции

Fe2O3(кр) + 3СО(г) = 2Fe(кр) + 3СО2(г)

Как изменится численное значение константы равновесия при повышении температуры до 1250С (докажите расчетом)?

Величина константы равновесия связана с изменением изобарно-изотермического потенциала соотношением:

ΔG0 = -2.3*R*T*lgKp:

Изменение изобарно-изотермического потенциала определяется по следующей формуле:

r 298 = ∆rH º 298 - T∆rS º 298

Определим изменение энтальпии в результате протекания химической реакции:

r 298 = ∑∆f 298(прод. реакц.) - ∑∆f 298(исх. в-в)

r 298 =2* ∆f 298 (Fe (кр)) + 3*∆f 298(СО2(г)) – (∆f 298(Fe2O3 (кр)) + 3*∆f 298(CO(г))) = 2*0 + 3*(-393.51) – 3*(-110.53) – (-822.16) = -26.78 (кДж);

Определим изменение энтропии химической реакции: Также не совсем строго, но уже лучше...

rS298º = ∑S298º(прод. реакц.) - ∑S298º(исх. в-в)

r298 = 2*Sº 298 (Fe (кр)) + 3*Sº 298(СО2(г)) – (Sº 298(Fe2O3 (кр)) + 3*S º 298(CO(г))) = 2*27.15 + 3*213.56 – 87.45 – 3*197.56 = 14.85 (Дж/К);

Тогда изменение энергии Гиббса реакции:

rG298º = --26.78 – 298*14.85 *10-3 = - 31.20 (кДж);

Тогда lgKp = - ΔG0/(2.3*R*T) = 5.48; Kp298 = 3*105

Используя уравнение изобары, определим значение константы равновесия при 1250С :

Ответ: Kp298 = 3*105, при повышении температуры до 1250С величина константы равновесия уменьшилась и стала равна

№ 137

Составьте схему гальванического элемента, в котором самопроизвольно протекает реакция

Ni2+ + H2 + 2OH-  Ni + 2H2O.

Определите рН раствора электролита водородного электрода, если никелевый электрод – стандартный, а ЭДС элемента равна 340 мВ. Запишите уравнения анодно-катодных процессов и рассчитайте значения А’max, G и Кр.

Решение:

Схема гальванического элемента:

(А) H2 / H2O // Ni 2+ / Ni (K)

Уравнения электродных процессов:

А: H20 + 2OH-– 2е = 2H2O

К: Ni 2+ + 2е = Ni 0

ЭДС процесса определяется по формуле:

Е = φк - φа = φ(Ni2+/Ni) – φ(H2O/H2);

Зная ЭДС процесса и потенциал стандартного никелевого электрода, определим потенциал водородного электрода:

φ(H2O/H2) = φ(Ni 2+/ Ni) – Е = - 0.25 – 0.340 = - 0.59 (В);

Величина электродного потенциала водородного электрода связана с рН соотношением:

φ(H2O/H2) = - 0.059*рН;

рН = - φ(H2O /H2)/ 0.059 = - (- 0.59/0.059) = 10;

Определим энергию Гиббса:

∆G = - А’м = - n*F*E = - 2*96500*0.34 = - 65.62 (кДж);

Определим константу равновесия:

Ответ: рН = 10, ∆G = - 65.62 кДж; .

№149

Ток силой 4 А пропускали через электролит в течение 15 мин 5 с. На катоде выделился свинец массой 4.14 г. из расплава одного из его соединений. Определите валентность свинца в этом соединении. Запишите уравнения анодно-катодных процессов, если известно, что на аноде выделился хлор, рассчитайте его объем (н.у.).

Из закона Фарадея выразим и определим валентность свинца:

;

Из закона Фарадея для газообразных продуктов определим количество хлора которое выделилось на аноде, зная что эквивалентный объем хлора равен 11.2 л:

Процессы на электродах:

A: Pb0 - 2e = Pb+2 ;

К: Cl2 + 2e = 2Cl-

Ответ: Z(Pb) = 2; V(Cl2)= 0.42 л;

№ 164

Цинк находится в контакте со стальным изделием в условиях влажной атмосферы (Н2О, О2), рН =7. За 1 мин 20 с восстановилось 0.034 л О2(н.у.). На сколько уменьшится масса корродируемого металла и чему будет равна сила тока, возникающего при коррозии? Составьте схему электрохимической системы и уравнения коррозионных процессов.

При контакте железа и цинка в условиях влажной атмосферы (Н2О, О2) возникает гальваническая пара в которой железо будет катодом (φ0(Fe2+/Fe) = -0.44 B) и на нем будет восстанавливаться кислород из воздуха, а цинк (φ0(Zn2+/Zn) = -0.769 B) – анодом и будет разрушаться.

Процессы на электродах:

A: Zn0 - 2e = Zn+2 ;

К: O2 + 2H2O + 4e = 4OH-

Суммарное уравнение реакции:

2Zn + O2 +2H2O = 2Zn+2 +4OH- ;

Из закона Фарадея для газообразных продуктов определим силу тока, зная что эквивалентный объем кислорода равен 5.6 л:

;

Из закона Фарадея определим, на сколько уменьшится масса цинка:

;

Ответ: 7.32 А. m(Zn) = 0.2 г.

Литература:

  1. Глинка Н.Л. Общая химия./Под ред. В.А. Рабиновича. – Л.: Химия. 1988.

  2. Харин А.Н., Катаева Н.А., Харина Л.Т. Курс химии. – М.: Высшая школа, 1983.

  3. Краткий справочник физико-химических величин/ Под.ред. А.А.Разделя и А.М.Пономаревской. – Л.: Химия, 1983.

  4. Конспект лекций -Бондарь, Забелина, Молочко, Позняк, Соловей, Ясюкевич.