Термодинамика. Заказ 2622. Решение Порядковый номер 14 имеет атом кремния, его строение атома в виде электронной формулы имеет следующий вид

• Название: Решение Порядковый номер 14 имеет атом кремния, его строение атома в виде электронной формулы имеет следующий вид
• Анкор: Термодинамика
• Дата: 15.11.2021
• Размер: 80.14 Kb.
• Имя файла: Заказ 2622.docx
• Тип: Решение; #272467

16. Напишите электронные конфигурации атомов элементов с порядковыми номерами 14 и 40. Сколько свободных d-орбиталей содержится на предвнешнем уровне последнего элемента?

Решение:

Порядковый номер 14 имеет атом кремния, его строение атома в виде электронной формулы имеет следующий вид:

₁₄Si 1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p²

Порядковый номер 40 имеет атом циркония, его строение атома в виде электронной формулы имеет следующий вид:

₄₀Zr 1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p⁶4s ²3d¹⁰4p⁶5s²4d²

У атома циркония на предвнешнем уровне содержится свободных три d- орбитали, т.к. на двух d-орбиталях у него находится два электрона по одному на каждой, (для d - максимум 5).

27. Исходя из сокращенных уравнений ядерных реакций напишите их полные уравнения: a)? (α,D) Cl; б) Mn (?, α) V; в) Fe (n, )?.

Решение:


При сокращённой форме записи ядерной реакции в скобках пишут бомбардирующую частицу, а через запятую – частицу, образующуюся при данном процессе. В сокращённых уравнениях частицы обозначают соответственно α, p, d(D), n. Исходя из сокращённых уравнений ядерных реакций, можно написать полные уравнения ядерных превращений:


50. Какую низшую и высшую степени окисления проявляют водород, фтор, сера и азот? Почему? Составьте формулы соединений кальция с данными элементами в высшей степени окисления. Как называются соответствующие соединения?

Решение:

Низшая степень окисления определяется тем условным зарядом, который приобретает атом при присоединении того числа электронов, которое необходимо для образования устойчивой электронной оболочки инертного газа ns²np⁶ (в случае с водородом ns²). Водород, фтор, сера и азот находятся соответственно в IА-, VIIА-, VIА- и VА- группах периодической системы химических элементов и имеют структуру внешнего энергетического уровня s¹, s²p⁵, s²p⁴ и  s²p³. 

Таким образом, для завершения внешнего энергетического уровня, атому водорода и атому фтора необходимо присоединить по одному электрону, атому серы – два, атому азота – три. Отсюда низкая степень окисления для водорода, фтора, серы и азота равна соответственно -1, -1, -2 и -3. Формулы соединений кальция с данными элементами в этой степени окисления:

CaH₂ – гидрид кальция;
CaF₂ – фторид кальция;
CaS – сульфид кальция;
Ca₃N₂ – нитрид кальция.

84. Вычислите, какое количество теплоты выделилось при восстановлении Fe₂O₃ металлическим алюминием, если было получено 335,1 г железа.

Решение:

Уравнение реакции:



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



Вычисление количества теплоты, которое выделяется при получении 335,1 г железа, производим из пропорции: 

(2 ^.56) : -847,7 = 335,1 : х;  

х = (0847,7 ^. 335,1)/ (2 ^. 56) = 2543,1 кДж, 

где 56 атомная масса железа.

110. При некоторой температуре равновесие гомогенной системы

2NO + О₂ 2NO₂ установилось при следующих концентрациях реагирующих веществ (моль/л): [NO]_P = 0,2; [О₂]_р = 0,1; [NO₂]_P = 0,1 моль. Вычислите константу равновесия и исходную концентрацию NO и О₂.

Решение:


Уравнение реакции имеет вид:

2NO + О₂ 2NO₂

Выражение константы равновесия данной реакции имеет вид:



Подставляя в него данные задачи, получим:



Для нахождения исходных концентраций веществ NO и О₂ учтём, что, согласно уравнению реакции, из 2 моль NO и 1 моль О₂ образуется 2 моль NO₂. Поскольку по условию задачи в каждом литре системы образовалось 0,1 моль NO₂, то при этом было израсходовано 0,1 моль СО NO и 0,1/2 = 0,05 моль О₂. Таким образом, искомые исходные концентрации равны:

 [О₂]_исх = 0,1 + 0,05 = 0,15 моль/л; 

[NO]_исх = 0,2 + 0,1 = 0,3 моль/л.

127. Из сочетания частиц Со³⁺, NH₃, NO^-₂ и К⁺ можно составить семь координационных формул комплексных соединений кобальта, одна из которых [Co(NH₃)₆](NO₂)₃. Составьте формулы других шести соединений и напишите уравнения их диссоциации в водных растворах. Определите, какая комплексная соль кобальта (содержащая в качестве лигандов только NH₃,или только NO₂^-) будет более устойчива. Ответ аргументировать. Дайте названия этим двум солям.

Решение:

Формулы комплексных соединений:

1. [Со(NH₃)₆](NO₂)₃ – нитрит гексаамминкобальта(III);

2. [Со(NH₃)₅NO₂](NO₂)₂ – нитрит нитропентаамминкобальта(III);

3. [Со(NH₃)₄(NO₂)₂]NO₂ – нитрит динитротетраамминкобальта(III);

4. [Со(NH₃)₃(NO₂)₃] – тринитротриамминкобальта;

5. К[Со(NH₃)₂(NO₂)₄] – тетранитротриамминкобальтат(III) калия;

6. К₂[СоNH₃(NO₂)₅] - пентанитроамминкобальтат(III) калия;

7. К₃[Со(NO₂)₆] - гексанитрокобальтат(III) калия.

Уравнения диссоциации комплексных соединений:

1. [Со(NH₃)₆](NO₂)₃ = [Со(NH₃)₆]³⁺ + 3NO²;

2. [Со(NH₃)₅NO₂](NO₂)₂ = [Со(NH₃)₅NO₂]²⁺ + 2NO²;

3. [Со(NH₃)₄(NO₂)₂]NO₂  = [Со(NH₃)₄(NO₂)₂]⁺ +NO²;

4. [Со(NH₃)₃(NO₂)₃] – неэлектролит, поэтому не диссоциирует;

5. К[Со(NH₃)₂(NO₂)₄] = К⁺ + [Со(NH₃)₂(NO₂)₄];

6. К₂[СоNH₃(NO₂)₅] = 2К⁺ + [СоNH₃(NO₂)₅]²;

7.К₃[Со(NO₂)₆] =3К⁺ + [Со(NO₂)₆]^3-.

Константы нестойкости комплексных ионов [Со(NH₃)₆]³⁺, [Со(NO₂)₆]^3-,соответственно равны 6,2 ^. 10^-36; 1,0 ^. 10^-5. Известно, что чем устойчивее комплексный ион, тем меньшее численное значение имеет константа нестойкости данного комплексного иона и наоборот – чем большее численное значение имеет константа нестойкости комплексного иона, тем мене он устойчив. Так как константа нестойкости комплексного иона [Со(NH₃)₆]³⁺ (6,2 ^. 10^-36) имеет меньшее значение, чем ион [Со(NO₂)₆]^3- (1^.10^-5), то более прочным ионом будет  [Со(NH₃)₆]³⁺. Соответственно комплексная соль кобальта [Со(NH₃)₆]Cl будет более устойчива, чем К₃[Со(NO₂)₆].

[Со(NH₃)₆]Cl – хлорид гексааммин кобальта (III)

К₃[Со(NO₂)₆] – гексанитрокобальтат (III) калия

144. Из 700 г 60%-ной серной кислоты выпариванием удалили 200 г воды. Чему равна массовая доля оставшегося раствора? Чему равна молярная концентрация полученного раствора?

Решение:
Так как для раствора = 60%, то масса кислоты составляет 60% от массы раствора:



Определим массу растворителя (воды) до упаривания:



г

Масса растворителя после выпаривания составит:

m_A1 = 280 – 200 = 80 г

Масса раствора после упаривания составит:

m_p1 = m_A1 + m_B = 420 + 80 = 500 г

Определим массовую долю оставшегося раствора:



Определим молярную концентрацию полученного раствора:



166. Вычислите температуру кристаллизации 2%-ного раствора этилового спирта С₂Н₅ОН. Криоскопическая константа воды 1,86.

Решение:


Для расчета понижения температуры кристаллизации этилового спирта используем уравнение:



где К – криоскопическая константа; m₁ – масса растворённого вещества, 2 г; m₂ – масса растворителя 98г; М – молярная масса растворённого вещества [М(С₂Н₅ОН) = 46 г/моль]; – понижение температуры замерзания раствора.
Вода кристаллизуется при 0 ^оС, следовательно, температура кристаллизации раствора равна:

 

190. Составьте молекулярные и ионно-молекулярные уравнения реакций взаимодействия в растворах между: а) K₂S и CuSO₄; б) AgNO₃ и NH₄Cl; в) Na₂SiO₃ и H₃РO₄; г) CaCO₃ и HNO₃. В какой цвет будет окрашен метиловый оранжевый в этих растворах?

Решение:

а) K₂S + CuSO₄ → CuS↓ + K₂SO₄

2K⁺ + S^2- + Cu²⁺ + SO₄^2- → CuS↓ + 2K⁺ + SO₄^2-

Cu²⁺ + S^2- → CuS↓

K₂S - метиловый оранжевый окрасится в желтый цвет, т. к. сульфид калия образован слабой кислотой и сильным основанием, гидролиз будет идти по аниону, pH > 7.

CuSO₄ - метиловый оранжевый окрасится в красный цвет, т. к. сульфат меди образован сильной кислотой и слабым основанием, гидролиз будет идти по катиону, pH < 7.

б) AgNO₃ + NH₄Cl → AgCl↓ + NH₄NO₃

Ag⁺ + NO₃^- + NH₄⁺ + Cl^- → AgCl↓ + NH₄⁺ + NO₃^-

Ag⁺ + Cl^- → AgCl↓

AgNO₃ - метиловый оранжевый окрасится в красный цвет, т. к. нитрат серебра образован сильной кислотой и слабым основанием, гидролиз будет идти по катиону, pH < 7.

NH₄Cl - метиловый оранжевый окрасится в красный цвет, т. к. хлорид аммония образован сильной кислотой и слабым основанием, гидролиз будет идти по катиону, pH < 7.

в) 3Na₂SiO₃ + 2H₃РO₄ → 3H₂SiO₃↓ + 2Na₃PO₄

6Na⁺ + 3SiO₃^2- + 6H⁺ + 2PO₄^3- → 3H₂SiO₃↓ + 6Na⁺ + 2PO₄^3-

6Н⁺ + 3SiO₃^2- → 3H₂SiO₃↓

Na₂SiO₃ - метиловый оранжевый окрасится в желтый цвет, т. к. метасиликат натрия образован слабой кислотой и сильным основанием, гидролиз будет идти по аниону, pH > 7.

H₃РO₄ - метиловый оранжевый окрасится в красный цвет, т. к. фосфорная кислота, сильная кислота, pH < 7.

г) CaCO₃↓ + 2HNO₃ → Ca(NO₃)₂ + H₂O + CO₂↑

CaCO₃↓ + 2H⁺ + 2NO₃^- → Ca²⁺ + 2NO₃^- + H₂O + CO₂↑

CaCO₃↓ + 2H⁺ → Ca²⁺ + H₂O + CO₂↑

CaCO₃ - метиловый оранжевый не изменит окраску, т. к. карбонат кальция нерастворимая соль, данная соль не подвергается гидролизу и раствор нейтрален, pH = 7.

HNO₃ - метиловый оранжевый окрасится в красный цвет, т. к. азотная кислота, сильная кислота, pH < 7.

215. Mогут ли происходить окислительно-восстановительные реакции между веществами: а) H₂S и Br₂ ; б) HI и HIO₃; в) KMnO₄ и K₂Cr₂O₇? Почему? На основании электронных уравнений расставьте коэффициенты в уравнении реакции, идущей по схеме:

H₂O₂ + KMnO₄ + H₂SO₄  O₂ + MnSO₄ + K₂SO₄ + H₂O

Определите тип окислительно-восстановительной реакции.

Решение:

а) Степень окисления в H₂S с.о. (S) = –2 (низшая); в Br₂ с.о. (Br) = 0 (промежуточная). Следовательно, взаимодействие этих веществ возможно, причем Br₂ является окислителем; б) а) Степень окисления в HI с.о. (I) = –1 (низшая); в HIO₃ с.о. (I) = +5 (промежуточная). Следовательно, взаимодействие этих веществ возможно, причем HIO₃ является окислителем; в) Степень окисления в KMnO₄ с.о. (Mn) = +7 (высшая); в K₂Cr₂O₇ с.о. (Cr) = +6 (высшая). Так как марганец и хром находятся в высшей степени окисления, то они могут проявлять только окислительные свойства и реакция между ними невозможна.

Определяем степени окисления тех элементов, которые ее изменяют:

5H₂O₂^- + 2KMn⁺⁷O₄ + 3H₂SO₄  5O₂⁰ + 2Mn⁺²SO₄ + K₂SO₄ + 8H₂O

Составляем электронные уравнения процессов окисления и восстановления, определяем окислитель и восстановитель:

восстановитель 2О^- – 2ē → О₂⁰ 5 окисление

 10 

окислитель Mn⁺⁷ + 5ē → Mn⁺² 2 восстановление

Как видно из представленных уравнений в реакции окислитель и восстановитель – разные элементы в молекулах двух разных веществ, значит, данная реакция относится к типу межмолекулярных окислительно-восстановительных реакций.
242. Чему равна величина ЭДС цинкового концентрационного элемента, составленного из двух цинковых электродов, опущенных в растворы с концентрациями ионов Zn²⁺, равными 10^–2 и 10^–6 моль/л? Приведите схему такого элемента и реакции, протекающие на электродах при его работе.

Решение:

Концентрационный элемент – это гальванический элемент, состоящий из двух одинаковых металлических электродов, опущенных в растворы соли этого металла с различными концентрациями. Катодом в этом случае будет являться электрод с большей концентрацией.

Составим схему гальванического элемента:

(+) Zn | ZnSO₄ 10^-2 || 10^-6 ZnSO₄ | Zn (-)

Запишем уравнения электродных процессов:

А: Zn⁰ - 2e → Zn²⁺

К: Zn²⁺ + 2e → Zn⁰

Определим ЭДС концентрационного гальванического элемента:

E = (0,059/z)·lg(C₁/C₂) = (0,059/2)·lg(10^-2/10^-6) = 0,118 В

254. Дать общую характеристику ацетиленовым углеводородам (алкинам). Как из метана получить ацетилен, затем винилацетилен, а из последнего хлоропен? Свойства и применение хлоропрена, его влияние на окружающую среду.

Решение:


Алкины – углеводороды, содержащие тройную связь между атомами углерода, образующие гомологический ряд с общей формулой C_nH_2n-2. Атомы углерода при тройной связи находятся в состоянии sp-гибридизации.

Получить ацетилен из метана, можно путём дегидрирования двух молекул метана при температуре свыше 1400°C:



Винилацетилен получают олигомеризацией ацетилена в присутствии солей одновалентной меди и хлорида аммония в водной среде:



Хлоропрен получают из винилацетилена и хлороводорода в присутствии хлорида меди (II):



Хлоропрен обладает химическими свойствами диеновых углеводородов.

1. Наличие атома хлора (С1) и системы сопряженных двойных связей значительно повышает активность хлоропрена в радикальных реакциях.

2. Атом хлора (С1) химически мало активен.

Полимеризация хлоропрена протекает по радикальному механизму. При комнатной температуре хлоропрен полимеризуется спонтанно с образованием каучукоподобного и губчатого полимеров.



 

Полихлоропреновые каучуки (наирит, неопрен) –



один из наиболее давно известных видов синтетических каучуков – разработаны компанией «Дюпон» в 1930-х. Обладают высокой масло-, бензо-, озоностойкостью.

Полихлоропреновый каучук Байпрен применяется в производстве конвеерных лент, приводных ремней, рукавов, шлангов, водолазных костюмов, электроизоляционных материалов, технических пластин. Из полихлоропренового каучука производят также оболочки проводов и кабелей, защитные покрытия.

Хлоропрен не считается стойким загрязнителем окружающей среды из-за своей реакционной способности и не подвергается биоаккумуляции или биоусилению, поскольку он легко метаболизируется. Учитывая значительное давление пара, большая часть высвобождаемого хлоропрена будет газообразной и будет реагировать с фотохимически полученными гидроксильными радикалами и молекулами озона.