МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тихоокеанский государственный университет" Кафедра химии КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА № 1 ПО ХИМИИ Вариант 12 Выполнил: студент ЗФ (ЦДОТ) группы ГДзд-71 1 года обучения шифр зач. кн. 180000012 Фамилия Швайчук Имя Алексей Отчество Викторович Проверил: _________________ Хабаровск 2018 7 Определите массу оксида двухвалентного металла которая пошла на реакцию с 5,6 дм3 водорода если молярная масса эквивалента оксида металла 39,77 г/моль Решение: M(MeO) : V(H2)=Mэ(MeO) : Vэ(Н2) Vэ(Н2)=22,4/2=11,2 m(MeO)=5,6*39,77/11,2=19,885г Ответ: 19,885 г. 32 Сколько протонов и нейтронов содержит ядра изотопов 2656Fe и 2654Fe? Составьте электронную формулу данного атома, подчеркните валентные электроны. Распределите электроны этого атома по квантовым ячейкам. К какому электронному семейству относится этот элемент? Решение: Ядра изотопов 56 26 Fe и 26 54 Fe содержат по 26 протонов. Изотоп 26 56 Fe содержит 56-26 = 30 нейтронов, а изотоп 2654Fe содержит 54-26 = 28 нейтронов. Электронные формулы отображают распределение электронов в атоме по энергетическим уровням, подуровням (атомным орбиталям). Электронная конфигурация обозначается группами символов nlx где n – главное квантовое число, l – орбитальное квантовое число (вместо него указывают соответствующие буквенные обозначения – s, p, d, f), х – число электронов в данном подуровне (орбитали). При этом следует учитывать, что электрон занимает тот энергетический подуровень, на котором он обладает наименьшей энергией – меньшая сумма n+l (правило Клечковского). Последовательность заполнения энергетических уровней и подуровней следующая: 1s→2s→2p→3s→3p→4s→3d→4p→5s→4d→5p→6s→(5d1)→4f→5d→6p →7s→(6d1-2)→5f→ →6d→7p. Так как число электронов в атоме элемента равно его порядковому номеру в таблице химических элементов Д. И. Менделеева, то для элемента №26 (железо) электронная формула имеет вид: +26Fe 1s22s22p63s23p63d64s2 Электронная структура атома может быть изображена также в виде схем размещения электронов в квантовых (энергетических) ячейках, которые являются схематическим изображением атомных орбиталей (АО). Квантовую ячейку обозначают в виде прямоугольника , кружочка или линейки , а электроны в этих ячейках обозначают стрелками . В каждой квантовой ячейке может быть не более двух электронов с противоположными спинами, например Мы будем применять линейки. Орбитали данного подуровня заполняются сначала по одному электрону с одинаковыми спинами, а затем по второму электрону с противоположными спинами (правило Хунда): Железо относится к электронному семейству d-элементов. 52. Что такое энергия ионизации атомов? Как изменяется восстановительная и окислительная способность элементов в ряду S, Se, Te? Ответ мотивируйте строением атомов данных элементов. Энергия ионизации – это та энергия, которую необходимо затратить, чтобы оторвать электрон и удалить его на бесконечно большое расстояние от ядра. Измеряется в электронвольтах (эВ). Восстановительные свойства s-, p- элементов в группах с увеличением порядкового номера усиливаются, так как энергия ионизации соответственно уменьшается. В подгруппе кислорода с возрастанием атомного номера увеличивается радиус атомов, уменьшается энергия ионизации, характеризующая металлические свойства элементов. Поэтому в ряду 0--S--Se--Te--Ро свойства элементов изменяются от неметаллических к металлическим. В обычных условиях кислород - типичный неметалл (газ), а полоний — металл, похожий на свинец. С увеличением атомного, номера элементов значение электроотрицательности элементов в подгруппе уменьшается. Отрицательная степень окисления становится все менее характерной. Окислительная степень окисления становится все менее характерной. Окислительная активность простых веществ в ряду 02--S—Se--Те снижается. Так, если сера и значительно слабее, селен непосредственно взаимодействует с водородом, то теллур с ним в реакцию не вступает. По значению электроотрицательности кислород уступает только фтору, поэтому в реакциях со всеми остальными элементами проявляет исключительно окислительные свойства. Сера, селен и теллур по своим свойствам относятся к группе окислителей-восстановителей. В реакциях с сильными восстановителями проявляют окислительные свойства, а при действии сильных окислителей они окисляются, то есть проявляют восстановительные свойства. Возможные валентности и степени окисления элементов шестой группы главной подгруппы с точки зрения строения атома. Кислород, сера, селен, теллур и полоний составляют главную подгруппу VI группы. На внешнем энергетическом уровне атомов элементов данной подгруппы содержится по 6 электронов, которые имеют конфигурацию s2p4 и распределены по ячейкам следующим образом: 92 Вычислите для реакции 2NO (г) + O2 (г) = 2NO2 (г) Для вычисления энергии Гиббса прямой реакции используются значения соответствующих веществ, приведённых в специальных таблицах. Зная, что есть функция состояния и, что для простых веществ, находящихся в устойчивом при стандартных условиях агрегатных состояниях, равны нулю, находим =2 То, что (NO2) - 2 , получим: Г(NO) = 2 . 51,84 – 2 . 86,69 = -69,70 кДж. < 0, указывает на возможность протекания прямой реакции при Т = 298 К и давлении взятых газов равном 1,01325 Па (760 мм. рт. ст. = 1 атм.), обратная реакция не протекает при н. у. 112 Приведите формулировку закона действующих масс. Определите, как изменится скорость гетерогенной реакции С2Н5ОН(ж)+ 302(г) = 2С02(г) + ЗH20(ж) если увеличить давление в 3 раза. Математическим выражением закона термодинамики для равновесия химических процессов (реакций) является закон действующих масс, устанавливающий связь между равновесными концентрациями или парциальными давлениями компонентов реакции Действующими массами называются: - парциальные равновесные давления реагентов ( - равновесные концентрации веществ ( - числа молей ( - мольные доли ( ); ); ); ). ЗДМ при равновесии отношение произведений концентраций конечных продуктов, взятых в степенях, равных их стехиометрическим коэффициентам, к такому же произведению концентраций исходных веществ в обратимой реакции при данной температуре есть величина постоянная, называемая константой равновесия химической реакции (К). , где СC, СD, CA, СВ – равновесие концентрации веществ-участников реакции; а, в, с, d – стехиометрические коэффициенты. Реакция гетерогенная, т. е. в ней участвуют вещества в разных агрегатных состояниях. Но скорость зависит только от концентрации газообразных веществ: v=[O2] 3 При повышении давления в три раза, концентрация кислорода в системе тоже увеличивается в 3 раза, а, значит, скорость увеличится в 3 в кубе раза, т. е. в 27 раз. 132 Какое состояние системы называют химическим равновесием? В каком направлении произойдет смещение равновесия при уменьшении давления систем: 1) 4HBr (г) + O2(г) = 2H2O(г) + 2Br2(г) 2) H2(г) + S(т) = H2S(г) Напишите выражения для констант равновесия данных реакций. Решение: Химическое равновесие - это такое состояние, когда скорости прямой и обратной реакций равны. Согласно правилу Ле-Шателье, при понижении давления равновесие смещается в сторону возрастания числа молей газов, то есть в сторону большего давления. В первой реакции в левой части 5 моль газов, в правой 4 моля, поэтому при понижении давления равновесие сместится в сторону обратной реакции. Во второй реакции в левой части 1 моль газов, в правой тоже 1 моль, поэтому понижение давления не повлияет на смещение равновесия системы. Выражения для констант равновесия данных реакций: 1) 4HBr (г) + O2(г) = 2H2O(г) + 2Br2(г) К = [H2O][Br2] / ([HBr][O2]) 2) H2(г) + S(т) = H2S(г) K = [H2S] / [H2] 172 Подберите по два молекулярных уравнения для реакций, которые выражаются следующими ионно-молекулярными уравнениями Cu2++2OH=Cu(OH)2 CuSO4 + 2NaOH → Cu(OH)2↓ + Na2SO4 2NaOH+Cu2SO4 = Na2SO4 + Cu(OH)2 2Na+ + 2OH- +Cu+ +SO4- = 2Na+ + SO4- + Cu(OH)2 Ba+SO4=BaSO4 H2SO4 + BaCl2 = BaSO4 + 2HCl 2H+ + SO4- + Ba2+ + 2Cl- = BaSO4 + 2H+ + 2ClBa2+ + SO4- = BaSO4 212 Укажите окислитель и восстановитель Cl2 + KOH (хол.)- KClO + KCl + H2O Cl2(0) - 2e = 2Cl(+1) | 1 – восстановитель Cl2(0) + 2e = 2Cl(-1) | 1 - окислитель KCro2+ KOH + Br2- K2CrO4 + KBr + H2O 2KCrO2 + 3Br2 + 8KOH = 2K2CrO4 + 6KBr + 4H2O Cr(+3) -3e- --> Cr(+6) I 2 восстановитель Br2(0) +2e- --> 2Br- I 3 окислитель 232 В две пробирки с синим раствором сульфата меди опустили цинковую и серебряную пластинки. В какой пробирке цвет раствора постепенно изменится и почему? Решение: Процессы, происходящие в пробирках, можно выразить следующими уравнениями реакций: CuSO4 + Zn CuSO4 +Ag Как известно, каждый металл вытесняет из растворов солей все другие металлы, стоящие правее его в электрохимическом ряду напряжений. Таким образом, цинк способен вытеснить медь из раствора сульфата меди. Реакция протекает следующим образом: CuSO4 + Zn = Zn SO4 + Cu Так как раствор сульфата меди имеет голубую окраску, а раствор сульфата цинка – бесцветный, то цвет раствора постепенно изменится. Взаимодействие серебряной пластинки с раствором сульфата меди принципиально невозможна, т.к. серебро находится правее меди в электрохимическом ряду напряжений. 252 Какое покрытие металла называют катодным, а какое анодным? Перечислите металлы, которые можно использовать для анодного покрытия железа. Составьте электронные уравнения анодного и катодного процессов, происходящих при коррозии железа покрытого цинком во влажном воздухе при нарушении покрытия Металл анодных покрытий имеет электродный потенциал более отрицательный (менее положительный), чем потенциал защищаемого металла. Металл катодных покрытий имеет электродный потенциал менее отрицательный (более положительный), чем потенциал защищаемого металла. В качестве анодного покрытия для железа могут выступать: цинк, магний, алюминий. В качестве катодного покрытия для железа могут выступать: свинец, медь, золото. Оцинкованное железо. Анодом будет цинк. Катодом будет железо, на его поверхности будут протекать процессы восстановления воды или других анионов. Zn 2H2O + =Zn2+ = H2 + 2OH- Продуктом коррозии будет Zn(OH)2. Металлическое изделие окажется защищенным до полного разрушения покрытия, поэтому анодное покрытие более эффективно защищает изделия по сравнению с катодным.
