Posibnyk_chimiya_ingener-конвертирован. Харьковский национальный автомобильно дорожный университет
 Скачать 4.12 Mb.
|
☻Задание для любознательных:Отгадайте слова, которые зашифрованы в клеточках. Guess the word, which are encrypted in the cells. Devinez le mot, qui sont cryptées dans les cellules.
 Где находятся металлы в периодической системе элементов? Назовите физические свойства, характерные для металлов. Какое агрегатное состояние имеют металлы? Назовите самый твёрдый металл. Какие металлы называются мягкими? Назовите пластичные металлы. Назовите самый тяжёлый металл (лёгкие металлы). Какие металлы характеризуются наиболее высокой электропроводностью? Какие металлы называются ферромагнитными? Чем определяются физические и химические свойства металлов? Какие химические свойства металлов вы знаете? Что такое коррозия металлов? Назовите виды коррозии. Какие способы защиты металлов от коррозии вы знаете? Что такое цинкование? Что называется эмалированием? Какие вещества называются ингибиторами? Что такое неметаллы? Какой неметалл и почему является самым сильным окислителем? Назовите тип связи соединений неметаллов с металлами (с неметаллами)? Что такое инертные газы? Где в природе встречается водород? Назовите физические свойства водорода. Как получают водород в промышленности? Для чего применяют водород? Что такое галогены? Назовите физические свойства галогенов. Как изменяется реакционная способность галогенов? Какие соединения образуют галогены с водородом, растворяются ли эти соединения в воде? Назовите физические свойства хлора. Как получают хлор в промышленности? В лаборатории? Что такое хлорная вода? Где применяют хлор? Для чего применяют соляную кислоту и ее соли? Где используют бертолетовую соль? Из чего изготавливают шины автомобиля? Что является сырьём для изготовления резины? Чем питается автомобиль? Для чего используют добавки в бензин? Из чего состоит аккумулятор? Для чего он нужен? Что такое антифриз? Для чего нужны смазочные масла? Что такое тормозные жидкости? Для чего используют моющие жидкости? Как защищают конструкцию автомобиля от коррозии?   Пример 1. Вычислите массовые доли W (в процентах) элементов в соединении Р2О5. Решение. Молярная масса М (Р2О5) равна 142 г/моль. Тогда W(P) = 2∙31∙100 / 142 = 43,7% W(O) = 5∙16∙100 / 142 = 56,3% Ответ: W(P) = 43,7%, W(O) = 56,3%. Пример 2. Массовые доли сульфура и оксигена равны соответственно 40 % и 60 %. Определите простейшую формулу этого соединения. Решение. Обозначим число атомов сульфура и оксигена в данном соединении соответственно через x и у. Тогда формула вещества будет иметь следующий вид: SхОу. Относительные атомные массы этих элементов соответственно равны 32 и 16. Значит, массы этих элементов относятся как 32х : 16у. По условию это отношение равно 40 : 60, т. е. 32х : 16у = 40 : 60. Откуда х : у = (40 / 32) : (60 / 16); х : у = 1,25 : 3,75 (вычисления производят с точностью до 0,01). Индексы в формулах являются целыми числами. Поэтому, чтобы выразить полученное отношение дробных чисел отношением целых, следует разделить каждый член отношения на меньший из них (найти наименьший общий знаменатель). х : у = (1,25 / 1,25) : (3,75 / 1,25); х : у = 1 : 3 Ответ: Простейшая формула SО3. Пример 3. Определите массу 2 л водорода при н.у. Решение. Определяем молярную массу водорода Н2: М(Н2) = 2 г/моль Согласно определению молярного объема газа: 22,4 л водорода имеют массу 2 г, 2 л водорода имеют массу х г, х = 2 ∙ 2 /22,4 = 0,179 г. Ответ: масса 2 л водорода m(Н2) = 0,179 г. Пример 4. Определите объем 8,8 г углекислого газа СО2 при н.у. Решение. Определяем молярную массу углекислого газа СО2: М = 44 г/моль Соогласно определению молярного объема газа 44 г СО2 занимают объем 22,4 л, 8,8 г СО2 занимают объем х л, х = 8,8 ∙ 22,4 / 44 = 4,48 л. Ответ: объём 8,8 г углекислого газа V(CO2) = 4,48 л. Пример 5. Плотность газа при н.у. равна 1,16 г/л. Определите молярную массу газа. Решение. По формуле плотности определяем молярную массу газа ρ = M , следовательнго, М = ρ ∙ V, V M = 1,16 ∙ 22,4 = 26 г/моль. Ответ: молярная масса газа М = 26 г/моль. Пример 6. Сколько молей составляют и сколько молекул содержат 22 г углекислого газа СО2? Решение. Число молей углекислого газа n(СО2) рассчитаем по формуле n = m/M, где m – масса вещества в граммах, М – молярная масса в г/моль. Отсюда n = 22 / 44 = 0,5 моль. Число молекул СО2 получаем умножением числа молей СО2 на постоянную Авогадро: N(CO2) = n ∙ NA = 0,5 ∙ 6,02 ∙ 1023 = 3,01 ∙ 1023. Ответ: число молей углекислого газа n(СО2) = 0,5 моль; число молекул N(CO2) = 3,01 ∙ 1023. Пример 7. Рассчитайте, каковы массы в граммах: а) одной молекулы озона О3 и б) двух атомов аргона Ar. Решение. а) составляем пропорцию: 6,02 ∙ 1023 молекул О3 имеют массу 48 г, 1 молекула О3 имеет массу х1 г, х1 = 48/ 6,02 ∙ 1023 = 7,97 ∙ 10–23 г; б) составляем пропорцию: 6,02 ∙ 1023 атомов Ar имеют массу 40 г, 2 атома Ar имеют массу х2 г, х2 = 2 ∙ 40/ 6,02 ∙ 1023 = 1,33 ∙ 10–22 г. Ответ: а) масса одной молекулы озона равна 7,97 ∙ 10–23 г; б) масса двух атомов аргона равна 1,33 ∙ 10–22 г. Пример 8. Относительная плотность газа по водороду равна 14. Определите молярную массу газа. Решение. По формуле относительной плотности определяем молярную массу газа: Dн = M1 ; M1= Dн ∙ М2= 14 ∙ 2 = 28 г/моль. M 2 Ответ: молярная масса газа М1= 28 г/моль. Пример 9. Определите плотность метана CH4 по водороду, по кислороду и по воздуху. Решение. Определяемм молярную массу метана CH4: М(СН4) = 16 г/моль. По формуле относительной плотности определяем плотность метана CH4: Dн2 = M1 ; Dн2(СН4) = 16 = 8; Dо2 = M 2 M1 ; Dо2(СН4) = M 2 2 16 = 0,5; 32 Dвозд. = M1 ; Dвозд.(СН4) = M 2 16 = 0,55. 29 Ответ: Dн2(СН4) = 8; Dо2(СН4) = 0,5; Dвозд.(СН4) = 0,55. Пример 10. Сколько граммов кислорода образуется при разложении 49 г бертолетовой соли КСlO3 по уравнению КСlO3 → КСl + О2. Решение. Вычисляем количество вещества бертолетовой соли КСlO3: n(КСlO3) = m(КСlO3) / M(КСlO3) = 49 / 122,5 = 0,4 моль. Поставим коэффициенты в уравнении реакции: 2КСlO3 = 2КСl + 3О2. Из уравнения реакции разложения следует: из 2·моль соли образуется 3·моль кислорода, из 0,4 моль соли образуется х моль кислорода, х = 0,4 ∙ 3 / 2 = 0,6 моль кислорода. Определяем массу кислорода: m(O2) = n(O2) ∙ M(O2) = 0,6 ∙ 32 = 19,2 г. Ответ: масса кислорода m(O2) = 19,2 г. Пример 11. Сколько граммов Fe(OH)3 образуется при взаимодействии 32,5 г FeСl3 с 19,2 г NaOH по уравнению FeСl3 + NaOH → Fe(OH)3 + NaСl. Какое вещество взято в избытке? Решение. Определяем молярные массы веществ, которые указаны в условии задачи: М(FeСl3) =162,5 г/моль, М(NaOH) = 40,0 г/моль, М(Fe(OH)3) = 107,0 г/моль. Вычисляем количество вещества FeСl3: n(FeСl3) = m(FeСl3) / M(FeСl3) = 32,5 / 162,5 = 0,2 моль. Поставим коэффициенты в уравнении: FeСl3 + 3NaOH = Fe(OH)3 + 3NaСl Из уравнения реакции следует: 1 моль FeСl3 взаимодействуют с 3 моль NaOH, 0,2 моль FeСl3 взаимодействуют с х моль NaOH, х = 0,2 ∙ 3 / 1 = 0,6 моль NaOH. Определяем количество вещества NaOH по условию задачи: n(NaOH) = m(NaOH) / M(NaOH) = 19,2 / 40 = 0,48 моль. По уравнению реакции 0,2 моль FeСl3 взаимодействуют с 0,6 моль NaOH. По условию задачи имеется 0,48 моль NaOH, т.е. меньше, чем нужно по уравнению реакции. Следовательно, FeСl3 больше, или говорят, что FeСl3 взяли в избытке. Чтобы определить массу Fe(OH)3, которая образуется в результате реакции, необходимо вести расчет по веществу, которого меньше. В данном случае расчет ведем по NaOH, так как не вся масса FeСl3 вступает в реакцию обмена. Из 3 моль NaOH образуется 1 моль Fe(OH)3, из 0,48 моль NaOH образуется у моль Fe(OH)3, у = 0,48 ∙ 1 / 3 = 0,16 моль Fe(OH)3. Вычисляем массу Fe(OH)3: m(Fe(OH)3) = n(Fe(OH)3) ∙ M(Fe(OH)3) = 0,16 ∙ 107 = 17,12 г. Ответ: масса феррум (III) гидроксида m(Fe(OH)3) = 17,12 г. Пример 12. Сколько протонов, электронов и нейтронов содержит атом Натрия 2311Na? Решение. Из периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева находим для Натрия порядковый номер Z = 11, массовое число А = 23. Число протонов в ядре равно порядковому номеру элемента и равно числу электронов: p+ = 11, e– = 11. Число нейтронов равно массовому числу за вычетом числа протонов: n0 = 23 – 11 = 12. Ответ: атом Натрия содержит 11 протонов, 11 электронов и 12 нейтронов. Пример 13. Напишите электронную формулу для химического элемента с порядковым номером 25. Решение. В большинстве атомов и ионов энергия орбиталей увеличивается в ряду: 1s < 2s < 2p < 3s < 3p < 4s < 3d < 4p < 5s < 4d < 5p < 6s < < 4f < 5d < 6p < 7s < 5f < 6d < 7p. Для запоминания этого сложного ряда существует удобный способ, суть которого ясна из следующей таблицы:
Таблица читается по строчкам сверху вниз, каждая строчка читается слева направо. При заполнении орбиталей електронами используются три правила: Правило 1. Принцип наименьшей энергии – для получения электронной формулы основного состояния атома или иона необходимо заполнять електронами свободные орбитали с наименьшей энергией. Правило 2. Принцип запрета Паули – на любой орбитали могут находиться не болем двух электронов. Таким образом, на s-оболочке (1 орбиталь) могут находиться 2 электрона, на p-оболочке (3 орбитали) – 6 электронов, на d-оболочке (5 орбиталей) – 10 электронов, на f-оболочке (7 орбиталей) – 14 электронов. Правило 3. Правило Хунда – в основном состоянии атом или ион имеет максимально возможное число неспаренных электронов в пределах одной орбитали. Применяем эти правила к элементу с порядковым номеров 25 и получаем электронную формулу 1s22s22p63s23p64s23d5, в которой все 3d-электроны – неспаренные. |