Ilyukevich_700621s_03

Контрольная работа по химии
Ильюкевич Виктор ([email protected])
гр. 700621с
Вариант 21
№ темы/
1
№ вар.
1
21
1
2
3
4
5
6
7
8
9
2
2
3
5
4
9
6
5
8
9
9
5
10
7
12
9
Задание 1.
11. Вещество содержит 38.0% серы и мышьяк. Эквивалентная масса серы 16.0 г/моль. Вычислите
эквивалентную массу и стехиометрическую валентность мышьяка, составьте формулу данного
сульфида.
Найдем молярную массу эквивалента As. Если 16 - 38%, то х - 100-38 = 62%. х и будет искомой
молярной массой эквивалента.
Решаем пропорцию:
16 -38
х - 62
Отсюда х = (16*62)/38 = 26.
Молярная масса эквивалента As 26 г/моль.
Теперь вычислим "эквивалентные индексы" в формуле вещества AsaSb
Если молярная масса эквивалента серы равна 16, значит в соединение вступает 16/32 = 0,5 атома
серы.
Если молярная масса эквивалента мышьякак равна 26, значит в соединение вступает 26/75 = 0,35
атома мышьяка.
32 и 75 – это атомные массы веществ
Соответственно имеем "соединение" As0,35S0,5
Дальше просто "догоняем" индексы до целочисленных значений. Сначала их нужно умножить на 3,
получим AsS1,5, потом умножим на 2 - получим As2S3.
А зачем сначала умножать на 3, потом ещё на 2? Может, можно сразу найти наименьшее общее
кратное и сразу определить индексы в формуле?
Дальше просто "догоняем" индексы до целочисленных значений, умножив их на 6. Получим As2S3.
Ответ: эквивалентная масса мышьяка:
Стехиометрическая валентность мышьяка:
Формула соединения мышьяка: As2S3
Задание 2.
22. Какая химическая связь называется ионной? В каком из перечисленных ниже соединений связь
больше всего приближается к ионной: HCl, NaCl, Cl2, CCl4? Ответ мотивируйте.
Ионной связью называется химическая связь между ионами. Образуется между
типичными металлом и неметаллом. При этом электроны у металла полностью переходят к
неметаллу. Образуются ионы.
Чем больше различие в электроотрицательности двух элементов, тем больше химическая связь
между их атомами по своему характеру отличается от ковалентной связи и приближается к ионной
(http://www.5ka.ru/93/34118/1.html). А что, в конспекте лекций этого нет?
HCl: ОЭО = 3.16 - 2.2 = 0.96
NaCl: ОЭО = 3.16 – 0.93 = 2.23
Cl2: ОЭО = 3.16-3.16 = 0 => связь ковалентная
CCl4: углерод и хлор – это два неметалла => из определения выше следует, что между ними
не может быть ионной связи.
Получается, что больше всего приближается к ионной связь NaCl.
Данные по элетроотрицательности
http://library.by/special/mendeleev/
Ответ: NaCl
смотрел
в
интерактивной
таблице
Менделеева:
Задание 3.
35. Укажите направление реакции
MgCO3(кр) = MgO(кр)+CO2(г)
при нормальном давлении (р=101 кПа) и температуре 500°С. Ответ дайте на основании
термодинамических расчетов.
Исходя из уравнения (3.11) запишем:
ΔGo500х.р.= ΔHo500х.р.-500* ΔSo500х.р.
Используя (3.9):
ΔHo500х.р.= ΔHo298х.р.+ ΔCop.х.р.500*(500-298)
Из (3.14) определяем:
ΔSo500х.р.= ΔSo298х.р. + ΔCoр298х.р.*ln(500/298)
Зависимостью теплоёмкостью от температуры пренебрегаем.
ΔHo298х.р.= ΔHoMgO+ ΔHoCO2.- ΔHoMgCO3= -601.49+(-393.51)-(-1095.85) = 100.85кДж
ΔSo298х.р.= ΔSoMgO+ ΔSoCO2.- ΔSoMgCO3= 27.07+213.66-65.1=175.63Дж/К
ΔCo298х.р.= ΔCopMgO+ ΔCopCO2.- ΔCopMgCO3= 37.2+37.11-76.11=-1.8Дж/К
Находим ΔG:
ΔGo500х.р.=100850+(-1.8)*202-500(175.63+(-1.8)*ln(500/298))=13.14кДж
Ответ: Т.к. ΔGo>0, то процесс в выбранном направлении невозможен.
Задание 4.
49. Для реакции Н2(г)+I2(г) = 2HI(г) константы равновесия при температурах 300°С и 360°С
соответственно равны 1.62•10-2 и 1.25•10-2. Вычислите тепловой эффект реакции (ΔН). В каком
направлении сместится равновесие при повышении: а) температуры; б) давления?
Из формулы (4.5)
можно выразить и найти ΔН:
Да, раз можно, то выразите и подставьте, а уж только после этого пишите ответ!
ΔН =2.3*lg(K2/K1)*R*T2*T1 =[2.3*lg(1.25/1.62)*8.314*360*300] / (T2-T1) = -3875,86 Дж
Извините, пожалуйста, что я пишу формулы в таком виде. К сожалению, у меня не установлен редактор формул в Microsoft office, а
для его установки требуется инсталляционный диск, которого у меня сейчас нет.
а) при повышении температуры равновесие реакци сместится вправо, в сторону экзотермической
реакции. Категорически с вами не согласен!
правильный ответ тут: а) повышение температуры смещает равновесие в сторону
протекания эндотермического процесса, т. е. влево (в сторону образования исходных
реагентов).
б) при повышении давления равновесие реакции не сместится, т.к. количество молекул во время
протекания реакции не изменяется
Ответ: ΔН = -3875,86 Дж
Здание 5.
65. Составьте электронную формулу кремния. С позиции метода валентных схем объясните
тетраэдрическую структуру кремния. К какому структурному типу относится кристаллическая
решетка кремния? Дайте графическое изображение элементарной ячейки.
Электронная формула: 1s 22s 22p 63s 23p2
Структурный тип кристаллической решётки кремния — тип атомный, т.к. в узле находится
отдельный атом. Нет, Вы не правильно поняли понятие структурного типа. Дайте ссылку, где Вы
вообще встретили такое понятие атомный структурный тип?
Кристаллическая решётка у кремния с ковалентными связями. Структурный тип - центрированный
тетраэдр.
Si имеет валентность |\/ Такую валентность кремний имеет в возбужденном состоянии 3s1 3p3 В
результате гибридизации 3s и 3р-орбиталей образуются четыре гибридные орбитали, которые
располагаются под углом 109°28`
Это не изображение элементарной ячейки
вот:
Задание 6.
89. Вычислите концентрацию ионов Н+ в 0.01 М растворе соляной кислоты НCl ( α =1). Определите
рН и рОН раствора. Найдите количество ионов, содержащихся в 1 мл указанного раствора.
Т.к. α =1, то HCl – это сильный электролит. И он диссоциирует необратимо.
НCl →H++Сl= 1*0.01 = 0.01
СH+ = Cμ * α*n = 0.01*1*1=0.01 единицы измерения? моль/л
pH = -lg СH+ = 2
pOH = 14 – pH = 12
Количество ионов в 1 мл раствора:
N=NA* M*V * 2= 6.02*1023 * 0.01 * 0.001 * 2 = 12.04*1018
Что обозначает цифра 2, которую я выделил синим цветом в предыдущем уравнении?
Мы тут ищем положительные ионы. А есть еще и отрицательные. Поэтому чтобы найти суммарное
количество ионов мы умножаем на 2.
Речь идёт толшько об ионах водорода.
N=NA* M*V= 6.02*1023 * 0.01 * 0.001= 6.02*1018
Задание 7.
95. Химические источники тока обратимого действия. Свинцовые(кислотные) аккумуляторы:
устройство, основные характеристики и уравнения процессов, протекающих при разрядке и
зарядке. Недостатки свинцовых аккумуляторов.
Устройство
Свинцовый аккумулятор состоит из положительных и отрицательных пластин разделенных
сепараторами и помещенных в сосуд с электролитом. Сосуд представляет собой эбонитовый бак.
Материал сосуда может быть совершенно любой, в том числе и стекло, и полипропилен... Разве это
принципиально?
Основные характеристики
электродвижущая сила - разность потенциалов положительной и отрицательной пластин при
разомкнутой внешней цепи
напряжение емкость - количество электричества, выраженное в ампер-часах, получаемое от аккумулятора при
разряде его до допустимого напряжения
Уравнения процессов
PbO2+Pb+2H2SO4=PbSO4+2H2
При чтении слева направо уравнение описывает процесс разряда, а справа налево — процесс
заряда.
Хорошо бы схему добавить. Анод-катод расписать и т.д.
Схема свинцового аккумулятора и уравнения процессов разряда
Суммарное уравнение разряда
При уменьшении ЭДС до 1,7 В аккумулятор заряжается.
Схема аккумулятора и уравнения процессов при заряде
Суммарное уравнение заряда
Недостатки
 Выдерживают наименьшее число циклов заряд-разряд по сравнению с другими типами
аккумуляторов (в среднем 250 циклов).
 Не могут храниться в разряженном состоянии, (полный разряд вызывает образование
сульфатов и такую потерю емкости, после которой батареи не восстанавливаются).







Могут применяться только там, где глубокая разрядка представляет собой случайное
явление.
При температуре более 30 °C образование сульфата происходит в геометрической
прогрессии.
Ограниченный срок хранения АКБ с электролитом, не влекущий к необратимым процессам,
1,5 года при температуре не выше 0 °С и 9 месяцев при температуре более 20 °С.
Медленный приём заряда (обычное время - от 8 до 16 ч). По сравнению с другими типами
аккумуляторов.
Большой саморазряд - до 2% в сутки (в процессе эксплуатации, ведущей к образованию
сульфата, этот показатель увеличивается).
Необходимость проведения в стационарных условиях контрольных зарядно-разрядных
циклов не реже чем раз в полгода.
Необходимость проверки и пополнения уровня электролита связи с его выкипанием в
процессе эксплуатации (есть и герметичные необслуживаемые свинцово-кислотные
аккумуляторы, гарантированный срок службы — 3 года, в ряде случаев — до 5 лет).
Задание 8.
107. Через раствор AgNO3 и раствор соли, содержащей катионы золота неизвестного заряда,
пропущено одно и то же количество электричества. В результате выделено 1.643 г серебра и 1 г
золота. Определите заряд катиона золота, составьте схемы электролиза на электродах из Pt.
Исходя из таблицы электрохимического ряда напряжения металла
(http://chemister.da.ru/Chemie/electrohimicheskii-rad.htm) заряд катиона золота может быть +e или +3e
И что Вам это дало?
Зачем Вам знать, каким он должен быть в принципе, когда Вас просят определить, каким он
является, исходя из данных задачи? И ещё. Ваше владение Интернетом не вызывает сомнений, но
вот почему бы не воспользоваться методическими пособиями? Все необходимые Вам справочные
данные там присутствуют.
Вычисляем химическое количество выделившегося золота и серебра. n(Ag) = 1,643/108 = 0,015
моль. n(Au) = 1/197 = 0,005 моль. По второму закону Фарадея для разряда одного моля какого-либо
иона на электроде необходимо пропустить через электролит такое число фарадеев заряда, которое
равно числу элементарных зарядов на этом ионе. Таким образом через раствор серебра пропустили
0,015 фарадеев заряда. (на 1 моль пойдет 1 фарадей, на 0,015 моль пойдет 0,015 фарадей).
Ag+ + e = Ag
По условию задачи через раствор соли золота пропустили такое же количество электричества.
Значит: 0,015 = n*0,005 (n - заряд иона, количество моль электронов в уравнении). Из приведенного
уравнения несложно выяснить, что золото принимает 3 электрона, т.е. его заряд равен +3.
Задачу следует решить с использованием закона эквивалентов.
Э(Ag) = M(Ag)/B = 108/1 = 108
Э1(Au) = M(Au)/B = 197/1 = 197 – эквивалент для золота с валентность I
Э3(Au) = M(Au)/B = 197/3 = 65.7 – эквивалент для золота с валентность I I I
По законму эквивалентов:
m(Ag)/m(Au) = Э(Ag)/Э(Au)
Подставим значения в случае одновалентного золота
1.643 = 0.54
Равенство неверно. Следовательно, одновалентное золото не могло участвовать в реакции.
Подставим значения в случае трёхвалентного золота
1.643/1 = 108/65.7
1.643 = 1.643
Равенство верно и следовательно в реакции участвовало трёхвалентное золото. А т.к. заряд иона
металла не может быть отрицательным, то следовательно ион золота, участвовавший в реакции –
это катион и его заряд +3.
Ag++e ↔ Ag
Au3++3e ↔ Au
Au++e ↔ Au
Схемы электролиза:
К(-)
(+)А
Pt/Au
H2O/Pt
К(-)
Pt/Ag HNO3
(+)А
H2O/Pt
Что это за схемы? Где Вы видели такую запись? У Вас что, в растворе нейтральные, незаряженные
атомы золота и серебра? Я не понял, как Вы определили заряд ионов золота? Как Вы использовали
численные данные из условия? Или обошлись без ненужных сложностей, а сделали всё попростому, телепатически?
Схема электролиза серебра имеет вид:
Анод: 2Н2О - 4е- → О2 + 4Н+
Катод: Ag+ +e- → Ag
2H2O + 2e- → H2 + 2OHДля золота:
анод: тоже самое
Катод: Au3+ +3e- → Au
2H2O + 2e- → H2 + 2OH-
Задание 9.
129. В раствор НСl поместили цинковую пластину и пластину из цинка частично покрытую
никелем. В каком случае процесс коррозии будет интенсивнее? Ответ мотивируйте
соответствующими уравнениями протекающих процессов.
Цинк имеет более отрицательный потенциал (–0,763 В), чем никель (-0,25В), поэтому он является
анодом, а никель – катодом.
Анодный процесс: Zn0-2ē→Zn2+
катодный процесс (Ni): 2Н++2ē→Н2
Суммарная реакция Zn + 2Н+ → Н2 +Zn2+
Пластина из цинка частично покрытая никелем окисляется быстрее.
Очень скупо и малоубедительно. Почему же просто цинковая пластина будет окисляться
медленнее?
Причиной электрохимической коррозии является контакт металлов, различных по химической
природе, неоднородность металлов по химическому и фазовому составу, наличие нарушенных
оксидных или других пленок, примесей и др. В результате в присутствии электролита (HCl)
возникают короткозамкнутые макро- или микрогальванические элементы, в которых протекают
сопряженные анодно-катодные процессы.
Цинк имеет более отрицательный потенциал (–0,763 В), чем никель (-0,25В), поэтому он является
анодом, а никель – катодом.
Происходит анодное окисление металла Zn с катодным восстановлением окислителя.
К тому же наблюдается активирующее действие ионов Сl-, объясняющееся их высокой
адсорбируемостью на поверхности металлов, разрушением пассивирующих оксидных пленок или
предотвращением их образования. Кроме того, Ni oбразуeт хорошо растворимый хлорид, который
также способствует коррозии.
Попрошу доказать количественно
Просто цинковая пластина (без никеля):
 =  К –  А = 0 – (-0.763) = 0.763 В
Цинковая платисна покрытая никелем:
Т.к. цинк имеет более отрицательный потенциал (–0,763 В), чем никель (-0,25В), поэтому он
является анодом, а никель – катодом.
 =  К –  А = -0.25 – (-0.763) = 0.513 В
В обоих случаях происходит разрушение анода, т.е. цинковой пластинки. Однако, при
использовании пластинки покрытой никелем ЭДС меньше, а следовательно и скорость реакции
меньше.