7 вариант. 7. Вычислите в молях а 6,021022 молекул С

Название	7. Вычислите в молях а 6,021022 молекул С
Дата	03.04.2023
Размер	66.06 Kb.
Формат файла
Имя файла	7 вариант.docx
Тип	Документы #1035220

7.Вычислите в молях: а) 6,02∙10²² молекул С₂Н₂; б) 1,80∙10²⁴атомов азота; в) 3,01∙10²³ молекул NH₃. Какова молярная масса
указанных веществ?

Решение:

а) Дано:

N(С₂Н₆)= 6,02·10²²молекул

n(С₂Н₆) - ?

Решение:

1 моль вещества – количество вещества, в котором содержится столько же молекул (атомов, сколько их содержится в 0,012 кг углерода).

Моль любого вещества содержит одно и то же число молекул – число Авогадро (N_A=6,02·10²³моль^-1).

Молярная масса (М)– это масса 1 моль вещества, единицы измерения г/моль. Численно она совпадает с относительной молекулярной массой (Mr).

Для нахождения количества вещества используем формулу

Мr(С₂Н₆)=2∙12+6∙1=30

Следовательно, М(С₂Н₆)=30 г/моль.

б) Дано:

N(N)= 1,8·10²⁴томов

n(N) - ?

Решение:

В данной задаче идёт речь об атомах азота, поэтому расчёт ведём именно для атомарного азота:

Mr(N)=14

Следовательно, М(N)=14 г/моль.

в) Дано:

N(NH₃)= 3,01·10²³атомов

n(NH₃) - ?

Решение:

Mr(NH₃)=14+3∙1=17

Следовательно, М(NH₃)=17 г/моль.

27 Какие орбитали атома заполняются электронами раньше: 4dили 5s; 6sили 5р Почему? Напишите электронную формулу атома элемента с порядковым номером 43.

Решение:

Согласно правила Клечковского рассчитаем сумму главного и орбитального квантовых чисел для указанных в задании подуровней.

Подуровень	n	l	(n+l)
4d	4	2	4+2=6
5s	5	0	5+0=5

Сначала заполняется подуровень с меньшей суммой главного и орбитального квантовых чисел, то есть 5s -подуровень, а затем уровень с большей суммой главного и орбитального квантовых чисел, то есть 4d -подуровень.

Подуровень	n	l	(n+l)
6s	6	0	6+0=6
5p	5	1	5+1=6

При одинаковой сумме главного и орбитального квантовых чисел первым заполняется электронами подуровень, у которого меньше главное квантовое число, то есть сначала будет заполняться 5р-подуровень электронами, а потом уже 6s-подуровень.

Электронная формула атома технеция (№ 43):

₄₃Tc 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d¹⁰ 4p⁶ 5s² 4d⁵

47(53) Исходя из степени окисления атомов соответствующих элементов, дайте мотивированный ответ на вопрос: какой из двух гидроксидов является более сильным основанием: CuOH или Cu(OH)₂; Fe(OH)₂ или Fe(OH)₃; Sn(OH)₂ или Sn(OH)₄? Напишите уравнения реакций, доказывающих амфотерность гидроксида олова (II).

Решение:

Сила оснований зависит от прочности связей Me–OH. Чем связь Me–OH менее прочная, тем более сильным будет основание. Чем больше степень окисления металла, тем более полярной будет связь Me–OH, соответственно чем больше степень окисления металла, тем более прочной будет связь Me–OH. То есть чем меньше степень окисления металла в гидроксиде, тем более сильным будет основание.

Исходя из вышеизложенного:

Cu⁺¹OH более сильное основание, чем Cu⁺²(OH)₂, так как +1<+2;

Fe⁺²(OH)₂ более сильное основание, чем Fe⁺³(OH)₃, так как +2<+3;

Sn⁺²(OH)₂ более сильное основание, чем Sn⁺⁴(OH)₄, так как +2<+4.

Уравнения реакций, доказывающие амфотерность гидроксида олова (II):

Sn(OH)₂+2KOH=K₂[Sn(OH)₄]

Sn(OH)₂+2HCl=SnCl₂+2H₂O

67 (87) Кристаллический хлорид аммония образуется при взаимодействии газообразных аммиака и хлороводорода. Напишите термохимическое уравнение этой реакции, предварительно вычислив ее тепловой эффект. Сколько теплоты выделится, если в реакции было израсходовано 10 л аммиака в пересчете на нормальные условия?
Ответ: 78,97 кДж.

Решение:

Дано:

V(NH₃)=10 л

Q - ?

Решение:

Используя следствие из закона Гесса находим тепловой эффект химической реакции NH_3(г) + HCl_(г) = NH₄Cl_(к).

Из закона Гесса следует: тепловой эффект реакции равен разности между теплотами образования всех веществ, указанных в правой части уравнения (конечных веществ или продуктов реакции), и теплотами образования всех веществ, указанных в левой части уравнения (исходных веществ), взятых с коэффициентами, равными коэффициентам перед формулами этих веществ в уравнении реакции

∆H⁰(NH₃)=-46,19 кДж/моль

∆H⁰(HCl)=-92,31 кДж/моль

∆H⁰(NH₄Cl)=-315,39 кДж/моль

∆Hх.р. =(1∙∆H⁰(NH₄Cl))-(1∙∆H⁰( NH₃)+1∙∆H⁰(HCl))=(1∙(-315,39))-(1∙(-46,19)+1∙(-92,31))=-176,89 кДж

Термохимическое уравнение реакции:

NH_3(г) + HCl_(г) = NH₄Cl_(к), ∆H = -176,89 кДж

Находим количество теплоты, которое выделится при взаимодействии 10 л аммиака:

NH_3(г) + HCl_(г) = NH₄Cl_(к), ∆H = -176,89 кДж

По уравнению реакции 22,4 л 176,89 кДж

По условию задачи 10 л х кДж

Ответ: в результате реакции выделится 78,89 кДж теплоты.

87(107). Прямая или обратная реакция будет протекать при стандартных условиях в системе
2NO_(г) + O_{2 (г)} ↔ 2NO_2(г)

Решение:

Находим изменение энергии Гиббса системы:



(NO₂)=51,5 кДж/моль



(NO)=86,6 кДж/моль



_х.р.=(2∙

( NO₂))-(2∙

(NO))=(2∙51,2)-(2∙86,6)=-70,8 кДж



_х.р.< 0, поэтому при стандартных условиях самопроизвольно протекает прямая реакция.

107(127) Как изменится скорость реакции, протекающей в газовой фазе, при повышении температуры на 60°С, если температурный коэффициент скорости данной реакции γ = 2?

Решение:

Дано:

∆t=60⁰С

γ=2

Решение:

Используя правило Вант-Гоффа находим во сколько раз возрастёт скорость реакции при повышении температуры на 60^оС:

Следовательно, при повышении температуры на 60^оС скорость реакции возрастает в 64 раза.

Ответ:

127(147) Для осаждения в виде AgCl всего серебра, содержащегося в 100 см³ раствора AgN0₃, потребуется 50 см³ 0,2 н. раствора НС1. Какова молярная концентрация эквивалента раствора AgNO₃? Какая масса AgCl выпала в осадок?

Ответ: 0,1 н.; 1,433 г.
Решение:

Дано:

V(AgNO₃p-p)= 100 см³=0,1 дм³

V(HCl_p_-_p)= 50 см³

C_ЭКВ.(HCl)=0,2 моль/л

С_ЭКВ.(AgNO₃) - ?

m(AgCl) - ?

Решение:

Запишем уравнение химической реакции, которая протекает при смешивании растворов соляной кислоты и нитрата серебра:

AgNO₃ + HCl = AgCl↓+ HNO₃

Поскольку веществ во взаимодействие вступают в эквивалентных количествах, то, используя закон эквивалентов может найти молярную концентрацию эквивалентов нитрата серебра:

Следовательно, объёмы реагирующих растворов обратно пропорциональны солярной концентрации эквивалентов этих растворов. Исходя из этого, находим молярную концентрацию эквивалентов в растворе AgNO₃:

Находим количество эквивалентнов AgNO_3,которое вступило во взаимодействие с раствором соляной кислоты:

Согласно закона эквивалентов

Находим молярную массу эквивалентна нитрата серебра:

Находим массу хлорида серебра, которая выпала в осадок:

Ответ: С_ЭКВ.(AgNO₃)=0,1 моль/л; m(AgCl)=1,435 г.

147(167)Вычислите температуру кипения 5%-ного раствора нафталина С₁₀Н₈ в бензоле. Температура кипения бензола 80,2°С. Эбулиоскопическая константа его 2,57°.

Ответ: 81,25°С.
Решение:

Дано:

W(C₁₀H₈)=5 %

t_кип.(C₆H₆)=80,2^оС

К_Э=2,57

t_кип.(р-ра) - ?

Решение:

Допустим имеем 100 г раствора.

Тогда масса нафталина в нём равна

а масса воды

Находим изменение температуры кипения раствора нафталина в бензоле:

Находим температуру кипения раствора нафталина в бензоле:

Ответ: t_кип.(р-ра)=81,257^оС.

167 (187) Составьте по три молекулярных уравнения реакций, которые выражаются следующими ионно-молекулярными уравнениями:

а) Си²⁺ + S = CuS;

б) SiO + 2 H⁺= H₂SiO_3.
Решение:

а) CuCl₂+Na₂S=CuS↓+2NaCl

CuBr₂+K₂S= CuS↓+2KBr

Cu(NO₃)₂+BaS= CuS↓+Ba(NO₃)₂
б) Na₂SiO₃+2HCl=H₂SiO₃↓+2NaCl

K₂SiO₃+H₂SO₄= H₂SiO₃↓+K₂SO₄

3Na₂SiO₃+2H₃PO₄= 3H₂SiO₃↓+2Na₃PO₄

187 К 500 мл воды прибавили 20 мл 0,1 н раствора НС1. Найдите рН полученного раствора.

Ответ: 2,4.
Решение:

Дано:

C_ЭКВ.1(HCl)=0,1 н

V₁(p-pa)=20мл=0,02 л

V(H₂O)=500 мл=0,5 л

рН₂ - ?

Решение:

Находим молярную концентрацию HCl в 0,1 н. растворе:

где Z – эквивалентность кислоты.

Находим количество вещества соляной кислоты, которое содержится в 0,02 л 0,1 М раствора:

Находим объём конечного раствора:

Находим концентрацию соляной кислоты в конечном растворе:

Находим концентрацию ионов Н⁺ в растворе:

HCl – сильный электролит, поэтому в водном растворе диссоциирует полностью.

HCl → H⁺+ Cl^-

По уравнению 1 моль 1 моль

По условию 0,00385 моль х моль

Следовательно, [H⁺]=0,00385 моль/л.

Находим рН раствора:

рН=-lg[H⁺]

рН=-lg0,00385

рН=2,4

Ответ: рН=2,4.

207 Составьте ионно-молекулярные и молекулярные уравнения гидролиза солей Рb(NО₃)₂, Na₂CO₃, Fe₂(SO₄)₃. Какое значение рН
(7 < рН < 7) имеют растворы этих солей?

Решение:

Рb(NО₃)₂ – соль слабого основания и сильной кислоты, поэтому в водном растворе подвергается гидролизу по катиону.

ПЕРВАЯ СТУПЕНЬ ГИДРОЛИЗА

Pb(NO₃)₂ + HOH ⇄ PbOHNO₃ + HNO₃

Pb²⁺ + 2NO₃^- + HOH ⇄ PbOH⁺ + NO₃^- + H⁺ + NO₃^-

Pb²⁺ + HOH ⇄ PbOH⁺ + H⁺

ВТОРАЯ СТУПЕНЬ ГИДРОЛИЗА

PbOHNO₃ + HOH ⇄ Pb(OH)₂ + HNO₃

PbOH⁺ + NO₃^- + HOH ⇄ Pb(OH)₂ + H⁺ + NO₃^-

PbOH⁺ + HOH ⇄ Pb(OH)₂ + H⁺

В результате гидролиза образовались ионы водорода (H⁺), поэтому раствор имеет кислую среду (pH < 7).
Na₂CO₃ – соль сильного основания и слабой кислоты, поэтому в водном растворе подвергается гидролизу по аниону.

ПЕРВАЯ СТУПЕНЬ ГИДРОЛИЗА

Na₂CO₃ + HOH ⇄ NaHCO₃ + NaOH

2Na⁺ + CO₃^2- + HOH ⇄ Na⁺ + HCO₃^- + Na⁺ + OH^-

CO₃^2- + HOH ⇄ HCO₃^- + OH^-

ВТОРАЯ СТУПЕНЬ ГИДРОЛИЗА

NaHCO₃ + HOH ⇄ H₂CO₃ + NaOH

Na⁺ + HCO₃^- + HOH ⇄ H₂CO₃ + Na⁺ + OH^-

HCO₃^- + HOH ⇄ H₂CO₃ + OH^-

В результате гидролиза образовались гидроксид-ионы (OH^-), поэтому раствор имеет щелочную среду (pH > 7).
Fe₂(SO₄)₃ – соль слабого основания и сильной кислоты, поэтому в водном растворе подвергается гидролизу по катиону.

ПЕРВАЯ СТУПЕНЬ ГИДРОЛИЗА

Fe₂(SO₄)₃ + 2HOH ⇄ 2FeOHSO₄ + H₂SO₄

2Fe³⁺ + 3SO₄^2- + 2HOH ⇄ 2FeOH²⁺ + 2SO₄^2- + 2H⁺ + SO₄^2-

Fe³⁺ + HOH ⇄ FeOH²⁺ + H⁺

ВТОРАЯ СТУПЕНЬ ГИДРОЛИЗА

2FeOHSO₄ + 2HOH ⇄ (Fe(OH)₂)₂SO₄ + H₂SO₄

2FeOH²⁺ + 2SO₄^2- + 2HOH ⇄ 2Fe(OH)₂⁺ + SO₄^2- + 2H⁺ + SO₄^2-

FeOH²⁺ + HOH ⇄ Fe(OH)₂⁺ + H⁺

ТРЕТЬЯ СТУПЕНЬ ГИДРОЛИЗА

(Fe(OH)₂)₂SO₄ + 2HOH ⇄ 2Fe(OH)₃ + H₂SO₄

2Fe(OH)₂⁺ + SO₄^2- + 2HOH ⇄ 2Fe(OH)₃ + 2H⁺ + SO₄^2-

Fe(OH)₂⁺ + HOH ⇄ Fe(OH)₃ + H⁺

В результате гидролиза образовались ионы водорода (H⁺), поэтому раствор имеет кислую среду (pH < 7).

227Реакции выражаются схемами:

HNО₃ + Са  NH₄NО₃ + Са(NO₃)₂ + Н₂О;

K₂S + КМnО₄ + H₂SО₄  S + K₂SО₄ + МnSО₄ + Н₂О.

Составьте электронные уравнения. Расставьте коэффициенты в уравнениях реакций. Для каждой реакции укажите, какое вещество является окислителем, какое— восстановителем; какое вещество окисляется, какое —восстанавливается.
Решение:

HN⁺⁵O₃ + Ca⁰ →N^-3H₄NO₃ + Сa⁺²(NO₃)₂ + Н₂О

Ca⁰ – 2е^-→Ca⁺² 4 восстановитель, процесс окисления

8

N⁺⁵+8е^-→N^-3 1 окислитель, процесс восстановления

10HNO₃ + 4Ca →NH₄NO₃ + 4Сa(NO₃)₂ + 3Н₂О

HNO₃ – окислитель, так как присоединяет 8 электронов и восстанавливается.

Са – восстановитель, так как отдаёт 2 электрона и окисляется.

K₂S^-2 + КМn⁺⁷О₄ + H₂SО₄ → S⁰ + K₂SО₄ + Mn⁺²SО₄ + H₂О.

S^-2 – 2е^-→S⁰ 5 восстановитель, процесс окисления

10

Mn⁺⁷+5^-→Mn⁺² 2 окислитель, процесс восстановления

5K₂S + 2КМnО₄ + 8H₂SО₄ → 5S + 6K₂SО₄ + 2MnSО₄ + 8H₂О.

КМnО₄ – окислитель, так как присоединяет 5 электронов и восстанавливается.

K₂S – восстановитель, так как отдаёт 2 электрона и окисляется.

247Составьте схему, напишите электронные уравнения электродных процессов и вычислите ЭДС медно-кадмиевого гальванического элемента, в котором [Cd²⁺] = 0,8 моль/л, а [Сu²⁺] = 0,01 моль/л.

Ответ: 0,68 В.
Решение:

Сравним стандартные электродные потенциалы электродов:

E⁰_Cu²⁺_/Cu=0,34 B E⁰_Cd²⁺_/Cd=-0,40 B

Кадмий имеет стандартный электродный потенциал равный -0,40 В. Он меньше, чем стандартный электродный потенциал медного электрода, поэтому кадмий выступает в роли анода, а медный электрод в роли катода.

Схема гальванического элемента имеет вид:

A(-) Cd| Cd⁺² (0,8 моль/л) || Сu⁺² (0,01 моль/л)|Cu (+)K

Следовательно, на электродах протекают следующие процессы:

А(-): Cd⁰ - 2 e^- = Cd²⁺ 1 окисление

2

К(+): Cu²⁺ + 2 e^- = Cu⁰ 2 восстановление

Суммарная токообразующая реакция:

Cd⁰+Cu²⁺→ Cd²⁺+ Cu⁰

Электродный потенциал металла (Е) зависит от концентрации его ионов в растворе. Эта зависимость выражается уравнением Нернста:

Е⁰ – стандартный электродный потенциал металла; n – число электронов, принимающих участие в процессе; с – концентрация ионов металла в растворе его соли (при точных вычислениях – активность). Определим электродные потенциалы кадмия и меди, опущенные в растворы их солей заданной концентрации:

E_Cd²⁺_/Cd = E⁰_Cd²⁺_/Cd +

∙lg0,8=-0,40+0,0295·(-0,1) =-0,40295 B

E_Cu²⁺_/Cu =E⁰_Cu²⁺_/Cu+

∙lg0,01=0,34+0,0295·(-2)=0,281 B

Для определения ЭДС гальванического элемента из потенциала катода следует вычесть потенциал анода, получим:

ЭДС=E_катода- E_анода= E_Cu²⁺_/_Cu – E_Cd²⁺_/_Cd = 0,281 -(-0,40295)≈0,122 В

267На сколько уменьшится масса серебряного анода, если электролиз раствора AgNO₃ проводить при силе тока 2 А в течение 38 мин 20 с? Составьте электронные уравнения процессов, происходящих на графитовых электродах.

Ответ: 5,14 г.
Решение:

Рассмотрим процесс электролиза водного раствора нитрата серебра на инертных электродах.

Рассчитаем электродные потенциалы выделения водорода и кислорода на электродах с учётом перенапряжения:

Выделение водорода протекает с перенапряжением, для графита оно равно 0,78 В, поэтому

.

Выделение кислорода протекает с перенапряжением, для графита оно равно 1,17 В, поэтому

=1,23-0,059∙рН+

=1,23-0,059∙0+1,17=2,4 В).

AgNO₃→Ag⁺+NO₃^-

K(-): Ag⁺, H₂O A(+): NO₃^-, H₂O

NO₃^- - ионы не разряжаются

Так как, Следовательно, может протекать

происходит восстановление в первую только процесс окисления очередь ионов Ag⁺: воды:

Ag⁺+1e^-=Ag⁰ 2H₂O -4ē = О ₂+ 4 H⁺

Суммарное уравнение электролиза:

4AgNO₃+2Н₂О→ 4Ag + О₂ +4HNO₃

Обобщенный закон Фарадея связывает количество вещества, образовавшегося при электролизе, со временем электролиза и силой тока:

,

m - масса образовавшегося вещества , г;

М_экв.- молярная масса эквивалента вещества, г/моль;

I - сила тока, А;

t - время электролиза, с;

F - константа Фарадея (96500 Кл/моль).

Находим на сколько уменьшится масса серебряного анода, если электролиз раствора AgNO₃ проводить при силе тока 2 А в течение 38 мин. 20 с (2300 c):

287Составьте электронные уравнения анодного и катодного процессов с кислородной и водородной деполяризацией при коррозии пары магний — никель. Какие продукты коррозии образуются в первом и во втором случаях?

Решение:

Чтобы определить какой металл выступает в роли анода, а какой в роли катода сравним их стандартные электродные потенциалы.

E⁰_Mg²⁺_/Mg=-2,36 B E⁰_Ni²⁺_/Ni=-0,25 B

Поскольку E⁰_Mg²⁺_/_Mg < E⁰_Ni²⁺_/_Ni, то магний – анод, а никель – катод.

Схема коррозионного гальванического элемента с кислородной деполяризацией:

A(-) Mg|H₂O, O₂|Ni (+)K

Электродные процессы, протекающие в нейтральной среде с доступом кислорода:

А(-): Mg⁰ – 2ē → Mg²⁺ 2 процесс окисления

4

K(+): 2Н₂О + О₂ + 4ē → 4ОН^– 1 процесс восстановления

Суммарная реакция коррозии:

2Mg+2Н₂О + О₂ → 2Mg(ОН)₂

Образующиеся ионы магния связываются с гидроксид-ионами, с образованием гидроксида магния: Mg(ОН)₂ – продукт коррозии в нейтральной среде.
Схема коррозионного гальванического элемента с водородной деполяризацией:

А(-) Mg|H₂O,Н⁺|Ni (+)K

Электродные процессы, протекающие в кислой среде:

А(-): Mg⁰ – 2ē → Mg²⁺ 1 процесс окисления

2

K(+): 2Н⁺ + 2ē → Н₂ 1 процесс восстановления

Суммарная реакция коррозии:

Mg⁰ + 2H⁺→ Mg²⁺ + Н₂↑

Поскольку не указана кислота, в которую погружена гальванопара магний-цинк, то будем считать, что продуктом коррозии в кислой среде является соль магния (Mg²⁺ ).

Например, Mg+2HCl→MgCl₂+H₂↑

307Вычислите жесткость воды, зная, что в 600 л ее содержится 65,7 г гидрокарбоната магния и 61.2 г сульфата кальция.
Ответ: 3 ммоль/л.

Решение:

Дано:

m(Mg(HCO₃)₂)=65,7 г =65700 мг

m(CaSO₄)=61,2 г =61200 мг

V(H₂O)=600 л

Ж - ?

Решение:

Находим молярную массу эквивалента гидрокарбоната магния:

Находим молярную массу эквивалента сульфата кальция:

Находим жесткость воды: