химия. 2 вариант. Решение Дано m(koh)140 г n экв. (Кон) n экв. (NaОН) m(NaOH) Решение

Название	Решение Дано m(koh)140 г n экв. (Кон) n экв. (NaОН) m(NaOH) Решение
Анкор	химия
Дата	03.04.2023
Размер	0.58 Mb.
Формат файла
Имя файла	2 вариант.docx
Тип	Решение #1035185

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

Вариант 2

В какой массе NaOH содержится то же количество эквивалентов, что и в 140 г КОН.

Ответ: 100 г.
Решение:

Дано:

m(KOH)=140 г

n_ЭКВ.(КОН)= n_ЭКВ.(NaОН)

m(NaOH) - ?

Решение:

Находим молярные массы эквивалентов гидроксида калия и гидроксида натрия:

Находим количество вещества эквивалентов гидроксида калия:

Так как n_ЭКВ.(КОН)= n_ЭКВ.(NaОН), n_ЭКВ.(NaОН)=2,5 моль.

Находим массу гидроксида натрия, в котором содержится 2,5 моль его эквивалентов:

Ответ: m(NaOH)= 100 г.

Напишите электронные формулы атомов элементов с порядковыми номерами 16 и 26. Распределите электроны этих атомов по квантовым ячейкам. К какому электронному семейству относится каждый из этих элементов?

Решение:

Электронное строение атома серы:

₁₆S 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁴

Электронно-графическая формула атома серы:

n=3

↑↓

↑

n=2

↑↓

n=1

↑↓

Так как у атома серы последним заполняется 3р-энергетический подуровень, то сера принадлежит к р-электронному семейству.

Электронное строение атома железа:

₂₆Fe 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d⁶

Электронно-графическая формула атома железа:

n=4

↑↓

n=3

↑↓

↑

n=2

↑↓

n=1

↑↓

Так как у атома железа последним заполняется 3d-энергетический подуровень, то сера принадлежит к d-электронному семейству.

Исходя из положения германия, молибдена и рения в периодической системе, составьте формулы водородного соединения германия, оксида молибдена и рениевой кислоты, отвечающие их высшей степени окисления. Изобразите формулы этих соединений графически.

Решение:

Германий находится в четвёртом периоде, четвёртой группе, главной подгруппе. Следовательно, у него 4 валентных электрона. Поэтому для германия характерна высшая степень окисления +4, а низшая степень окисления -4. Германий образует летучее водородное соединение – GeH₄.

Молибден находится в пятом периоде, шестой группе, побочной подгруппе. Следовательно, у него 6 валентных электронов, которые расположены на 5s- (1 электрон) и 4d-подуровне (5 электронов). Таким образом, высшая степень окисления молибдена равна +6. Низшая степень окисления равна +2. Высший оксид молибдена – MoO₃ – оксид молибдена (VI).

Рений находится в шестом периоде, седьмой группе, побочной подгруппе. Следовательно, у него 7 валентных электронов, которые расположены на 6s- (2 электрона) и 5d-подуровне (5 электронов). Таким образом, высшая степень окисления рения равна +7. Низшая степень окисления равна -1. Рений образует рениевую кислоту – HReO₄.

Газообразный этиловый спирт С₂Н₅ОН можно получить при взаимодействии этилена C₂H₄ (r) и водяных паров. Напишите термохимическое уравнение этой реакции, предварительно вычислив ее тепловой эффект.

Ответ: -45,76 кДж.
Решение:

С₂Н₄ _(г) + Н₂О _(г) = С₂Н₅ОН _(г)

Значения стандартных теплот образования веществ приведены в специальных таблицах. Учитывая, что теплоты образования простых веществ условно приняты равными нулю находим тепловой эффект вышеуказанной химической реакции, используя следствие из закона Гесса:

∆H⁰(С₂Н₅ОН)= -235,1 кДж/моль

∆H⁰(С₂Н₄)= 52,28 кДж/моль

∆H⁰(Н₂О)=-241,83 кДж/моль

∆Hх.р. =(1∙∆H⁰(С₂Н₅ОН))-(1∙∆H⁰(С₂Н₄)+1∙∆H⁰(Н₂О))=(1∙(-235,1))-(1∙(52,28)+1∙(-241,83))=-45,76 кДж

Термохимическое уравнение реакции:

Уравнения реакций, в которых около символов химических соединений указываются их агрегатные состояния или кристаллическая модификация, а также числовое значение тепловых эффектов, называют термохимическими.

С₂Н₄ _(г) + Н₂О _(г) = С₂Н₅ОН _(г); ∆Hх.р. =-45,76 кДж

Ответ: ∆Hх.р. =-45,76 кДж.

П ри какой температуре наступит равновесие системы
4 НС1(г) + О₂(г) 2 Н₂О(г) + 2 Сl₂(г); H = -114,42 кДж?

Хлор или кислород в этой системе является более сильным окислителем и при какой температуре?

Ответ: 891 К.
Решение:

Находим изменение энтропии системы в ходе реакции:

ΔS⁰(HCl_(г))= 186,8 Дж/моль∙К

ΔS⁰(O_2(г))=205 Дж/моль∙К

ΔS⁰(Cl_2(г))= 222,9 Дж/моль∙К

ΔS⁰(H₂O_(г))= 188,7 Дж/моль∙К

ΔS⁰_х.р.=(2∙ΔS⁰(H₂O_(г))+2∙ΔS⁰(Cl_2(г))) – (4∙ΔS⁰(HCl_(г))+1∙ΔS⁰(O_2(г)))=

=(2∙188,7+2∙222,9) – (4∙186,8+1∙205)=-129 Дж/К=-0,129 кДж/К

Находим изменение энергии Гиббса реакции:

ΔG⁰_х.р.= ΔH⁰-T∙ ΔS⁰=-116,4-298∙(-0,129)≈-78 кДж

ΔG⁰_х.р.< 0, поэтому при стандартных условиях прямая реакция протекает самопроизвольно. Следовательно, более сильным окислителем является кислород.

Находим температуру, при которой наступит химическое равновесие:

_{Если пренебречь зависимостями} и DS от температуры и считать их постоянными, можно рассчитать энергию Гиббса при нестандартной температуре Т: DG = DН – Т×DS »

– =

–

= 0 Þ Т =

Следовательно, химическое равновесие устанавливается при 887 К.

В интервале температур 0 – 887 К DG < 0, следовательно, прямая реакция протекает самопроизвольно и более сильным окислителем будет кислород; выше 887 К DG > 0, то есть прямая реакция не протекает самопроизвольно, а протекает обратная и более сильным окислителем будет хлор.

Напишите выражение для константы равновесия гомогенной системы

₂ + 3 H₂ 2 NН₃.

Чему равна молярная концентрация эквивалента 30%-ного раствора NaOH плотностью 1,328 г/см³? К 1 л этого раствора прибавили 5 л воды. Вычислите массовую (процентную) долю полученного раствора.

Ответ: 9,96 н.; 6,3%.
Решение:

Дано:

W₁(NaOH)=30 %

ρ₁(p-pa)=1,328 г/см³V₁(p-pa)=1 л=1000 мл

V(H₂O)=5 л=5000 мл или m(H₂О))=5000 г, так как ρ(H₂О)=1 г/см³

ρ₂(p-pa)=1,054 г/см³

С_ЭКВ.1(NaOH) - ?

W₂(NaOH) - ?

Решение:

Находим молярную массу эквивалента гидроксида натрия:

Находим нормальность исходного раствора:

Находим массу исходного раствора:

Находим массу гидроксида натрия в исходном растворе:

Находим объём конечного раствора:

Находим массу конечного раствора:

Находим массовую долю гидроксида натрия в конечном растворе:

Ответ: С_ЭКВ.1(NaOH)=9,96 моль/л; W₂(NaOH)=6,3 %.

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

Вычислите массовую долю (%) водного раствора сахара C₁₂H₂₂O₁₁, зная, что температура кристаллизации раствора - 0,93 °С. Криоскопическая константа воды 1,86.

Ответ: 14,6%.
Решение:

Дано:

t_крист.(р-ра)=-0,93ºС

К_К=1,86º

W(C₁₂H₂₂O₁₁) - ?

Решение:

Для решения данной задачи используем второй закон Рауля, согласно которому понижение температуры кристаллизации и повышение температуры кипения раствора прямо пропорционально моляльной концентрации раствора:

Также можно закон Рауля выразить и по-другому (выражение запишем для нашей задачи, то есть для расчёта изменения температуры кристаллизации раствора):

где

К_К – криоскопическая константа растворителя (воды);

m(неэл.) - масса растворенного вещества – неэлектролита (в нашей задаче это глюкоза);

М(неэл.) – молярная маса неэлектролита;

m(р-ля) – масса растворителя (в нашей задаче – это вода).

Исходя из данной формул можем вывести формулу для нахождения массы глюкозы в растворе:

Находим понижение температуры кристаллизации раствора по сравнению с чистым растворителем (водой):

Находим массу сахарозы, которую необходимо растворить в 100 г воды:

Находим массу раствора сахарозы в воде:

Находим массовую долю глюкозы в растворе:

Ответ: W(С₁₂Н₂₂O₁₁)=14,6 %.

Составьте молекулярные и ионно-молекулярные уравнения реакций взаимодействия в растворах между: a) K₂S и НС1;
б) FeSО₄ и (NH₄)₂S; в) Сг(ОН)₃ и КОН.

Решение:

а) K₂S+2HCl=2KCl+H₂S↑

2K⁺+S^2-+2H⁺+2Cl^-=2K⁺+2Cl^-+H₂S↑

2H⁺+S^2-=H₂S↑
б) FeSO₄+(NH₄)₂S=FeS↓+(NH₄)₂SO₄

Fe²⁺+SO₄^2-+2NH₄⁺+S^2-= FeS↓+2NH₄⁺+ SO₄^2-

Fe²⁺+S^2-= FeS↓
в) Cr(OH)₃+KOH=K[Cr(OH)₄]

Cr(OH)₃+K⁺+OH^-=K⁺+[Cr(OH)₄]^-

Cr(OH)₃+OH^-=[Cr(OH)₄]^-

Во сколько раз концентрация ионов водорода в крови (рН = 7,36) меньше, чем в желудочном соке (рН = 1,00)?
Ответ: В 2,3∙10 раз.

Решение:

рН₁=7,36

рН₂=1,00

[H⁺]₁ - ?

[H⁺]₂ - ?

[H⁺]₁: [H⁺]₂ – ?

Решение:

Находим концентрации ионов Н⁺ в крови и желудочном соке:

рН=-lg[H⁺]₁

7,36=-lg[H⁺]₁

[H⁺]₁=4,365∙10^-8 моль/л

рН=-lg[H⁺]₂

1,00=-lg[H⁺]₂

[H⁺]₂=10^-1 моль/л

Находим во сколько раз концентрация ионов Н⁺ в желудочном соке больше, чем в крови:

Ответ: в желудочном соке концентрация ионов Н⁺ больше, чем в крови в 2,3∙10⁶ раз.

К раствору FеС1₃ добавили следующие вещества: а) НС1; б) КОН; в) ZnCl₂; г) Na₂CO₃. В каких случаях гидролиз хлорида железа (III) усилится? Почему? Составьте ионно-молекулярные уравнения гидролиза соответствующих солей.

Решение:

а) FеС1₃ – соль слабого основания и сильной кислоты, поэтому гидролизуется по катиону, а НС1 диссоциирует в водном растворе:

FeCl₃ ↔ Fe³⁺ + 3Cl^-;
Fe³⁺ + H₂O ↔ FeOH²⁺ + H⁺;
HCl ↔ H⁺ + Cl^-.

Если растворы этих веществ находятся в одном сосуде, то идёт угнетение гидролиза соли FeCl₃, ибо образуется избыток ионов водорода Н⁺ и равновесие гидролиза сдвигается влево.

б) KOH диссоциирует в водном растворе:

FeCl₃ ↔ Fe³⁺ + 3Cl^-;
Fe³⁺ + H₂O ↔ FeOH²⁺ + H⁺;

KOH ↔ K⁺ + OH^-.

Если растворы этих веществ находятся в одном сосуде, то идёт гидролиз соли FeCl₃ и диссоциации КОН, ибо ионы Н⁺ и ОН^-, связываясь друг с другом, образуют молекулы слабого электролита Н₂О (Н⁺ + ОН^- = Н₂О). При этом гидролитическое равновесие соли FeCl₃ и диссоциация КОН сдвигаются вправо и гидролиз соли и диссоциация основания идут до конца с образованием осадка Fe(OH)₃. Таким образом, при смешивании FeCl₃ и КОН протекает реакция обмена. Ионно-молекулярное уравнение процесса:

2Fe³⁺ + 6OH^- = 2Fe(OH)₃↓

Молекулярное уравнение процесса:

FeCl₃ + 6KOH = 2Fe(OH)₃↓ + 6KCl
в) Соль FeCl₃ и соль ZnCl₂ гидролизуются обе по катиону:

Fe³⁺ + H₂O ↔FeOH²⁺ + H⁺
Zn²⁺ + H₂O ↔ZnOH⁺ + H⁺

Если растворы этих солей находятся в одном сосуде, то идёт взаимное угнетение гидролиза каждой из них, ибо избыточное количество ионов Н⁺ вызывает смещение гидролитического равновесие влево, в сторону уменьшения концентрации ионов водорода Н⁺.
г) Соль FeCl₃ гидролизуется по катиону, а Na₂CO₃ – соль сильного основания и слабой кислоты, поэтому гидролизует по аниону:

Fe³⁺ + H₂O ↔ FeOH²⁺ + H⁺
CO₃^2- + H₂O ↔ HCO₃^- + ОH^-

Если растворы этих солей находятся в одном сосуде, то идёт взаимное усиление гидролиза каждой из них, ибо ионы Н⁺ и ОН^-, связываясь друг с другом, образуют молекулы слабого электролита Н₂О (Н⁺ + ОН^- = Н₂О). При образовании дополнительного количества воды гидролитическое равновесие обеих солей сдвигается вправо, и гидролиз каждой соли идёт до конца с образованием осадка Fe(OH)₃ и слабого электролита H₂CO₃, то есть протекает совместный гидролиз солей:

2Fe³⁺ + 3CO₃^2- + 6H₂O ↔ 2Fe(OH)₃↓ + 3H₂CO₃
2FeCl₃ + 3Na₂CO₃ + 6H₂O ↔ 2Fe(OH)₃↓ + 3H₂CO₃ + 6NaCl

или

2FeCl₃ + 3Na₂CO₃ + 3H₂O ↔ 2Fe(OH)₃↓ + 3CO₂ + 6NaCl

Реакции выражаются схемами:

Р + НIO₃ + Н₂О  Н₃PO₄ + НI;

H₂S + Cl₂ + H₂O  H₂SО₄ + НСl.

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

Р⁰ + НI⁺⁵O₃ + Н₂О → Н₃P⁺⁵O₄ + НI^-

Р⁰-5е^-→Р⁺⁵ 6 восстановитель; процесс окисления

30

I⁺⁵+6e^-→I^- 5 окислитель; процесс восстановления

6Р + 5НIO₃ + 9Н₂О = 6Н₃PO₄ + 5НI

Р – восстановитель, фосфор отдаёт пять электронов и окисляется.

НIO₃ – окислитель, иод присоединяет шесть электронов и восстанавливается.

H₂S^-2 + Cl₂⁰ + H₂O → H₂S⁺⁶О₄ + НСl^-

S^-2-8е^-→S⁺⁶ 1 восстановитель; процесс окисления

8

Cl₂⁰+2e^-→2Cl^- 4 окислитель; процесс восстановления

H₂S + 4Cl₂ + 4H₂O = H₂SО₄ + 8НСl

H₂S – восстановитель, сера отдаёт восемь электронов и окисляется.

Cl₂ – окислитель, каждый атом хлора присоединяет один электрон и восстанавливается.

Увеличится, уменьшится или останется без изменения масса цинковой пластинки при взаимодействии ее с растворами: а) CuS0₄; б) MgS0₄; в) Pb(NO₃)₂? Почему? Составьте электронные и молекулярные уравнения соответствующих реакций.

Решение:

а) CuSО₄

Сравним стандартные электродные потенциалы цинка и меди:

E⁰_Zn²⁺_/_Zn=-0,762 B

E⁰_Cu²⁺_/_Cu=0,337 B

Поскольку медь имеет больший электродный потенциал, то она менее активна, чем цинк и реакция протекает.

Определим как будет изменяться масса цинковой пластинки:

CuSO₄ + Zn → ZnSO₄ + Cu↓
Zn⁰ - 2e → Zn⁺² | 1 | 1
Cu⁺² + 2e → Cu⁰ | 1 | 1
M(Zn) = 65 г/моль
M(Cu) = 64 г/моль
Из уравнения реакции видно, что когда растворится 1 моль цинка (или 65 г), то на пластину осядет 1 моль меди (или 64 г). В итоге масса пластины уменьшится.
б) MgSO₄

Сравним стандартные электродные потенциалы магния и цинка:

E⁰_Mg²⁺_/_Mg=-2,38 B

E⁰_Zn²⁺_/_Zn=-0,762 B

Поскольку магний имеет меньший электродный потенциал, то он активнее, чем цинк и реакция протекать не будет. Следовательно, масса цинковой пластинки не изменяется.
в) Рb(NО₃)₂

Сравним стандартные электродные потенциалы свинца и цинка:

E⁰_Pb²⁺_/_Pb=-0,126 B

E⁰_Zn²⁺_/_Zn=-0,762 B

Поскольку свинец имеет больший электродный потенциал, то он менее активен, чем цинк и реакция протекает.

Определим как будет изменяться масса кадмиевой пластинки:

Pb(NO₃)₂ + Zn → Zn(NO₃)₂ + Pb↓
Zn⁰ - 2e → Zn⁺² | 1 | 1
Pb⁺² + 2e → Pb⁰ | 1 | 1
M(Zn) = 65 г/моль
M(Pb) = 207 г/моль
Из уравнения реакции видно, что когда растворится 1 моль цинка (или 65 г), то на пластину осядет 1 моль свинца (или 207 г). В итоге масса пластины увеличится.

При электролизе соли некоторого металла в течение 1,5 ч при силе тока 1,8 А на катоде выделилось 1,75 г этого металла. Вычислите эквивалентную массу металла.

Ответ: 17,37 г/моль.
Решение:

Дано:

τ=1,5 ч=5400 с

m(Me)=1,75 г

I=1,8 A

М_ЭКВ.(Ме) - ?

Решение:

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).

Отсюда,

Находим молярную массу эквивалента металла, который выделится на катоде в процессе электролиза:

Ответ:

Медь не вытесняет водород из разбавленных кислот. Почему? Однако, если к медной пластинке, опущенной в кислоту, прикоснуться цинковой, то на меди начинается бурное выделение водорода. Дайте этому объяснение, составив электронные уравнения анодного и катодного процессов. Напишите уравнение протекающей химической реакции.

Решение:

Медь не вытесняет водород из разбавленных кислот потому, что в электрохимическом ряду напряжений металлов медь стоит после водорода , то есть её стандартный электродный потенциал больше, чем у водорода).
Если к медной пластинке, опущенной в кислоту, прикоснуться цинковой, то на меди начинается бурное выделение водорода, потому что образуется гальванопара.

E⁰_Cu²⁺_/Cu=0,337 B

E⁰_Zn²⁺_/Zn=-0,762 B

Цинк имеет стандартный электродный потенциал равный -0,762 В. Он меньше, чем стандартный электродный потенциал медного электрода, поэтому цинк выступает в роли анода, а медный электрод в роли катода.

Схема коррозионного гальванического элемента с водородной деполяризацией:

А(-) Zn|H₂O,Н⁺|Cu (+)K

Электродные процессы, протекающие в кислой среде:

А(-): Zn⁰ – 2ē → Zn²⁺ 1 процесс окисления

2

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

Суммарная реакция коррозии:

Zn⁰ + 2H⁺→ Zn²⁺ + Н₂↑

Поскольку не указана кислота, в которую погружена гальванопара цинк-медь, то будем считать, что продуктом коррозии в кислой среде является соль цинка (Zn²⁺ ).

Например, Zn+2HCl→ZnCl₂+H₂↑

Какие соли обусловливают жесткость природной воды? Какую жесткость называют карбонатной, некарбонатной? Как можно устранить карбонатную, некарбонатную жесткость? Напишите уравнения соответствующих реакций. Чему равна жесткость воды, в 100 л которой содержится 14, 632 г гидрокарбоната магния?

Ответ: 2 ммоль/л.
Решение:

Жесткость природной воды обуславливают соли кальция и магния. Карбонатная жесткость обусловлена солями Ca(HCO₃)₂ и Mg(HCO₃)₂. Карбонатная (временная) жесткость воды может быть устранена кипячением, так как гидрокарбонаты кальция и магния при кипячении разлагаются.

Ca(HCO₃)₂CaCO₃↓+CO₂↑+H₂O

Mg (HCO₃)₂MgCO₃↓+CO₂↑+H₂O

Некарбонатная жесткость воды обусловлена присутствием растворимых солей кальция и магния, которые не образуют осадок при кипячении. Чаще всего это хлориды и сульфаты кальция и магния. Некарбонатную (постоянную) жесткость воды устраняют химическими способами. Например, добавление Na₂CO₃ к жесткой воде приводит к устранению её жесткости:

CaSO₄+Na₂CO₃=CaCO₃↓+Na₂SO₄

MgSO₄+Na₂CO₃=MgCO₃↓+Na₂SO₄

Временную жесткость воды также можно устранить при помощи добавления Na₂CO₃, но чаще применяют Са(ОН)₂, так как этот способ дешевле:

Ca(HCO₃)₂+Ca(OH)₂=2CaCO₃↓+2H₂O
Дано:

V(H₂O)=100 л

m(Mg(HCO₃)₂)=14,632 г=14632 мг

Ж - ?

Решение:

Находим молярную массу эквивалента гидрокарбоната магния:

Находим жесткость воды:

Ответ: Ж=3,2 ммоль/л.