химия. Решение Согласно условию задания нам дано v 400 мл., mв 160 г., r 1,33 гмл

• Название: Решение Согласно условию задания нам дано v 400 мл., mв 160 г., r 1,33 гмл
• Дата: 27.04.2023
• Размер: 193.51 Kb.
• Имя файла: химия.docx
• Тип: Документы; #1093505

1.Вычислить процентную, молярную, нормальную, моляльную концентрацию и титр водного раствора вещества, если известно содержание чистого вещества в указанном объеме воды и плотность раствора.

Номер варианта	Растворенное вещество		Объем воды мл	Плотность раствора г/мл
	формула	количество, г
1	FеС13	160	400	1,133

Решение:

Согласно условию задания нам дано: V = 400 мл., mв = 160 г., r = 1,33 г/мл

1. 
   Молярная концентрация (молярность) вещества в растворе См– это отношение количества вещества к объему раствора Vp(л).
   

Вычислим молярную концентрацию:

M = 56+3*35,5 = 162,5 г/моль



См =

2. 
   Молярная концентрация эквивалентов (нормальность) вещества в растворе Сэк – это отношение количества вещества моль эквивалентов эк к объему раствора Vp(л)
   

Вычислим нормальность:



Сэк =

3. 
   Титр Т – это отношение массы вещества (г) к объёму раствора (мл)
   

4. 
   Процентная концентрация - это массовая доля вещества в растворе или отношение массы растворенного вещества mв к массе раствора mp:
   

5) Моляльная концентрация (моляльность) вещества в растворе, Сm

– это отношение количества о вещества к массе растворителя ms (кг)

Сm = 1,85 моль/кг

Ответ: См ; Сэк ; ; Сm =1,85 моль/кг

2.Как приготовить следующие растворы, исходя из указанных веществ (растворов).

Номер_варианта__Исходное_вещество__Приготовить_раствор'>Номер варианта	Исходное вещество		Приготовить раствор
	формула	агрегатное состояние, плотность р, г/мл	объем	концентрация
1	NaOH	кристаллы	2,5л	2М

Решение:

Исходя из условия задачи, нам необходимо получить водный 2М раствор NaOH в количестве 2,5 л.

2М – обозначает, что необходимо приготовить 2-молярный раствор, то есть на 1 литр воды потребуется 2 моль NaOH. Это составит по массе значение:

m =

Для приготовления 2,5 л раствора потребуется:

m=2,5·80г = 200 г кристаллического NaOH

Ответ: Для приготовления 2,5 л 2М раствора NaOH требуется растворить 200 гр. Сухого кристаллического NaOH в 2,5 литрах воды.

3. Рассчитать объемы (мл) воды и раствора вещества данной концентрации, которые необходимы для приготовления нужного количества раствора указанной концентрации.

Номер варанта	Исходное вещество			Приготовить раствор
	формула	концентрация		объем (литр)	концен­трация	плот-ность
		%	плотность (t=180C)
1	NaOH	40	1,430	10	10%	1,115

Решение:

Исходя из формулы для процентной концентрации вещества:



где mв – масса NaOH;

V – объем раствора;


Поскольку мы готовим новый раствор только за счет изменения объема воды, то ясно, что масса вещества не изменится. Тогда:



Откуда находим:





Составим равенство:





V1 – это объем раствора вещества.

Следовательно, объем воды, который необходимо добавить:

V_н2о = 10 л – 1.95 л = 8,05 л = 8050 мл

Ответ: Объем раствора вещества равен ; объем воды равен: V_н2о = 8050 мл.

4. Определите константу равновесия реакции получения метанола из оксида углерода и водорода при 298 к

СО+2Н2=СН3OH (ж)

Решение:

Константа равновесия может быть определена через энергию Гиббса.

K_p=exp(-∆G⁰/RT)

При образовании жидкого метанола при T=298 К значение энергии Гиббса равно: Δ G^o = -166,27 кДж/моль

R = 8,31 – универсальная газовая постоянная

K_p=exp(166,27 /8.31*298) = 1,07

Ответ: Кр = 1,07

5.При растворении карбоната натрия в воде среда становится основной. что обусловлено реакцией гидролиза. Первая ступень гидролиза в молекулярной форме может быть представлена уравнением:

Na2CO3 (p)+H2O=NaOH+NaHCO3

Если система находится в равновесии, то какие внешние воздействия вызовут увеличение концентрации щелочи?

Решение:

Рассмотрим решение задачи исходя из принципа Ле Шателье.

1. 
   Влияние концентрации. При повышении концентрации одного из исходных веществ равновесие сдвигается в направлении образования продуктов реакции. Следовательно, если увеличить концентрацию Na2CO3 в нашем случае, то можно увеличить концентрацию NaOH.
   

2. 
   Влияние давления. Поскольку исходные вещества и продукты реакции не являются газами, то изменение давления не сможет значительно повлиять на изменение концентрации.
   
3. 
   Влияние температуры. С увеличением температуры равновесие смещаются в сторону эндотермических реакции, т.е. реакций протекание которых обеспечивает поглощение теплоты. Реакция гидролиза протекает с поглощением теплоты. По принципу Ле Шателье, повышение температуры приведет к смещению равновесия в сторону продуктов реакции. Следовательно, при повышении температуры так же можно увеличить концентрацию щелочи.
   

6.Во сколько раз изменится скорость реакции с данным значением температурного коэффициента и при увеличении температуры на t°C.

Вариант	γ	t°C
1	2	30

Решение:

Зависимость скорости реакции от температуры определяется правилом Вант-Гоффа: при повышении температуры на каждые 10 ⁰С скорость химической реакции возрастает в два - четыре раза.



где V₁ – скорость реакции при начальной температуре системы t₁, V₂ – скорость реакции при конечной температуре системы t₂,

γ – температурный коэффициент реакции, равный 2÷4.

В нашем случае γ =2 и

Изменение скорости реакции при увеличении температуры от Т₁ до Т₂ равно:



Ответ: При изменении температуры на 30 градусов скорость реакции увеличивается в 8 раз.

7.Напишите выражение константы равновесия для систем:

СО +Н₂О Н₂+СО₂

Решение:

Обратимая химическая реакция протекает в прямом или обратном направлении до состояния химического равновесия. Закон действующих масс применяется и для обратимых химических реакций в виде выражения для константы химического равновесия К.

Для обратимой гомогенной химической реакции аА + вВ dD + qQ

К = С^d(D) ∙C ^q(Q)/ С^а(A) ∙ С^в(B),

C – равновесная концентрация каждого вещества

Следовательно:



8.Как будет влиять изменение давления на равновесие в системах

2Н20 + 2С12 4НС1 + 02

увеличивается

Решение:

Согласно принципу Ле Шателье: Смещение равновесия при изменении давления зависит от числа молекул газообразных исходных веществ и газообразных продуктов реакции.

При повышении давления равновесие смещается в направлении реакции, протекающей с уменьшением числа молекул газов (давление в системе будет уменьшаться).

Давление не влияет на состояние равновесия, если при протекании реакции число молекул газа не изменяется.

В нашем случае в исходных продуктах содержится 2 молекулы хлора, а в продуктах реакции одна молекула кислорода, следовательно число молекул газообразных веществ уменьшается, а это значит, что при увеличении давления в системе будет происходить смещение равновесия в сторону прямой реакции.

9.Как будет влиять изменение температуры на равновесие следующих системах:

Ств + Н20 СО + Н2 + ΔН

повышается

Решение:

Согласно принципу Ле Шателье: Смещение равновесия при изменении температуры определяется знаком теплового эффекта химической реакции Hr .

При повышении температуры равновесие смещается в сторону эндотермической реакции Hr > 0, реакции с поглощением теплоты (температура в системе будет понижаться).

При понижении температуры равновесие смещается в сторону экзотермической реакции Hr < 0, реакции с выделением теплоты

(температура в системе будет повышаться).

По условию задачи для прямой реакции H_r > 0, она является эндотермической, следовательно равновесие смещается в сторону прямой реакции.

10.Определить , во сколько раз изменится скорость реакции при увеличении давления в два раза:

Вариант	Реакция	Порядок реакции
1	2N205 = 4N02 + 02	I

Решение:

Скорость реакции первого порядка характеризуется кинетическим уравнением

v=kc

Первый порядок, например, имеют реакции диссоциации или разложения молекул.

При увеличении давления в системе в 2 раза во столько же раз уменьшится объём (PV = const) и, соответственно, увеличится концентрация каждого из реагирующих газообразных веществ. Кинетическое уравнение реакции будет иметь вид:
и



Ответ: скорость реакции увеличится в 4 раза.

11.Рассчитайте стандартную теплоту образования вещества при 298 К, если известен стандартный тепловой эффект реакции

реакция	тепловой эффект ΔН0 реакции кДж/моль	вещество
Н202(ж) = Н20(ж) + 0.5 02 (г)	-98,8	Н2О (ж)

В результате реакции из 1 моля перекиси водорода образовалось 1 моль воды и 0.5 моль кислорода. Энтальпия образования простых веществ полагается равной нулю. Следовательно, энтальпия образования кислорода равна 0.

Составим выражение нахождения теплового эффекта для данной реакции:

ΔН = ΔН⁰(H₂O) - ΔН⁰(H₂O₂) = -98,8 кДж/моль

Стандартная теплота образования H2O2 = -187 кДж/моль

-98,8 кДж/моль = ΔН⁰(H₂O) – (-187 кДж/моль)

ΔН⁰(H₂O) = -98,8 кДж/моль + (-187 кДж/моль) = -285,8 кДж/моль

Ответ: Стандартная теплота образования жидкой воды равна -285,8 кДж/моль

12.Рассчитайте, сколько тепла выделится (поглотится) при проведении химической реакции, если взято определенное количество данного вещества.

реакция	тепловой эффект реакции кДж/моль	вещество	вес г
С2Н2(г) + Н2(г) = С2Н4(г)	-168,5	С2Н2(г)	20

Решение:

1. 
   Определим количество вещества:
   

М(С₂Н₂) = 12*2+2 = 26 г/моль

ν =

2. 
   ΔН = ΔН⁰(С₂Н₄) - ΔН⁰(С₂Н₂) = -168,5 кДж/моль
   

ΔН⁰(С₂Н₂) = ΔН⁰(С₂Н₄) +168,5 кДж/моль = 52,3+168,5 = 220,8 кДж/моль

3. 
   Количество тепла:
   

Q = ν· ΔН⁰(С₂Н₂) = 0.77·220,8 = 170 кДж.

Ответ: поглощается 170 кДж тепла.

13.Рассчитайте изменение стандартной энтропии системы при протекании химических реакций. 4НСl(г) + О₂(г) = 2Н₂О(Г) + 2С1₂(г)

Решение:

ΔS = 2·ΔS⁰(H₂O)+ 2·ΔS⁰(Сl₂) - 4·ΔS⁰(HCl) - ΔS⁰(O₂) =

= 2·234,4 + 2·222,9 - 4·186,7 - 205 = -37,2

Ответ: ΔS = -37,2.

14.Вычислить тепловой эффект реакций СО(г) + 0.5 О₂(г) = СО₂(г)

Решение:

Вычислим тепловой эффект реакции при температуре 298 К

ΔН = ΔН⁰(СO₂) - ΔН⁰(СO) = -393,5 - (-110,5) = -283 кДж/моль

Ответ: ΔН = - 283 кДж/моль.

15.Определите степень окисления и координационное число комплексообразователя в указанных комплексных соединениях. Привести названия соединений. K₂[Cd(CN)₄]

Решение:

K₂[Cd(CN)₄] – тетрацианокадмат калия.

Комплексообразователь – кадмий Cd.

Координационное число равно 4, поскольку комплексообразователь в данном соединении координирует количество лигандов равное 4.

В данном случае лиганды – это ионы CN.

Поскольку внешняя сфера в данном случае образована двумя ионами К⁺ то степень окисления комплекса равна -2: [Cd(CN)₄]^2-

16.Определить тип гибридизации комплексообразователя. Использовать метод валентных связей. K₂[PtCl₆]

Решение:

Комплексообразователь – платина Pt имеет координационное число 6 и заряд центрального атома +4.

Электронная формула платины:

1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p⁶4s ²3d¹⁰4p⁶5s²4d¹⁰5p⁶6s¹4f¹⁴5d⁹

Согласно методу ВС: Свободные (вакантные) орбитали центрального атома, участвующие в образовании координационных связей, гибридизированы и гибридные орбитали имеют вполне определенное направление в пространстве, то есть тип гибридизации вакантных орбиталей центрального атома определяет как число координированных лигандов, так и пространственную конфигурацию комплекса.

Соответствующее число орбиталей и тип гибридизации для платины: d²sp³ .

17.Составить уравнения электролитической диссоциации комплексных соединений. Указать заряд катиона и аниона. K₂[PdBr₄]

Решение:

K₂[PdBr₄] ↔ 2K⁺ + PdBr₄^2-

18.Написать координационные формулы следующих комплексных соединений и привести их названия. 3NaF AlF₃

Решение:

3NaF AlF₃ - Гексафтороалюминат натрия (Криолит).

Координационная формула: Na₃[AlF₆]

19.Определить величину и знак заряда комплексного иона и составить выражение его константы нестойкости. [Co³⁺( NH₃)₅Cl]

Решение:

Заряд комплексного иона: +3+5*0+1*(-1) = +2
Получаем ион [Co³⁺(NH₃)₅Cl]²⁺, который диссоциирует на:

[Co(NH₃)₅Cl]²⁺ ↔ Со³⁺ + 5NH₃ + Cl^-

Константа нестойкости:




20.Пользуясь методом МО, определить, возможно ли образование молекулы: Ne₂

Решение:

В двухатомной молекуле неона 2 × 8 = 16 электронов попарно заполняют все восемь МО. Поскольку среди последних равное количество связывающих и разрыхляющих орбиталей, порядок связи равен нулю и в стационарном состоянии молекула неона неустойчива. Следовательно, образование молекулы Ne₂ невозможно.

21.Показать строение молекулы по методу МО, определить порядок связи, предсказать её магнитные свойства: Li2

Два валентных электрона двух атомов Li (2s1) в стационарном состоянии занимают наинизшую по энергии МО и электронная формула молекулы имеет вид:(σ2s)2. Поскольку на связывающей МО находятся два электрона, а на разрыхляющей МО электронов нет, то порядок связи в молекуле равен 1. Наличие внутренних 1s-электронов обуславливает и существенное понижение энергии связи в молекуле Li2 по сравнению с молекулой водорода.
22.Показать строение молекулы по методу ВС. Определить тип гибридизации валентных орбиталей: MgO

Решение:

Согласно методу валентных связей, связь между атомами А и В образуется с помощью общей пары электронов. Изобразим электронные схемы атомов магния и кислорода.

Электронная формула магния: 1s ²2s ²2p ⁶3s ²

Электронная формула кислорода: 1s ²2s ²2p ⁴



Поскольку в молекуле кислорода на 2p орбитали присутствует 2 неспаренных электрона, то образование молекулы MgO происходит при смешивании одной 3s-орбитали магния и одной 2p-орбитали кислорода, следовательно, тип гибридизации sp.

23.По методу ВС определить количество и - связей в молекуле. (атом находится в основном состоянии): MgO

Решение:

Согласно методу ВС кратность связи определяется количеством электронных пар, связывающих два атома. При образовании молекулы MgO образуется одна двойная связь, следовательно образуется одна сигма-связь и одна -связь.

24.Сколько электронов находится на разрыхляющих МО в молекуле: B2

Решение:

Электронная формула двухатомной молекулы бора:

(σ2s)² (σ*2s)² (π2р_y)¹(π2р_z)¹. В соответствии с правилом Хунда две верхние вырожденные МО π2р заполняются по одному электрону с одинаковым

направлением спинов.

Количество электронов на разрыхляющих МО равно 2. Порядок связи равен: ½(4 – 2) = 1.

25.Составить электронные формулы и электронные схемы следующих атомов. Определить к какому типу (s, р, d, f) элементов относится каждый из них: Sr

Решение:

Электронная формула стронция:

1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d¹⁰4p⁶5s²

Электронная схема атома стронция:



26.Составить электронные формулы и электронные схемы ионов: Fe⁺²

Электронная формула железа Fe:

1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d⁶

Следовательно, электронная формула иона железа Fe⁺²:

1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p⁶4s ¹3d⁵

Поскольку на d уровне не может быть 4 электрона, то один электрон «проваливается» с уровня s1.

Электронная схема иона железа:



27.Определить число неспаренных электронов для атомов элементов: Ва

Барий — элемент главной подгруппы второй группы, шестого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 56. Электронная формула:

1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p⁶4s ²3d¹⁰4p⁶5s²4d¹⁰5p⁶6s²

Электронная схема атома бария:



Как видно из его электронной конфигурации, барий не имеет неспаренных электронов в невозбужденном состоянии.

28.Определить, какому элементу соответствует окончание элект­ронной формулы: 4d¹5s²

Решение:

Этот элемент Иттрий Y. Его электронная формула:

1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p⁶4s ²3d¹⁰4p⁶5s²4d¹

29.Определить, с атомов каких элементов начинают формироваться указанные ниже подуровни: 4f

Решение:

4f-электрон появляется в атоме церия Ce. Его электронная формула: 1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p⁶4s ²3d¹⁰4p⁶5s²4d¹⁰5p⁶6s²4f²

30.Составить молекулярные формулы следующих солей. Написать реакции диссоциации солей, указав названия ионов: 1) гидрокарбонат кадмия (III)

2) силикат гидроксомагния.
Решение:

1. 
   гидрокарбонат кадмия (III) – Cd(НCO₃)₃ . Диссоциирует на катион кадмия Cd³⁺ и три аниона гидрокарбоната НCO₃^-
   

Cd(НCO₃)₃ ↔ Cd³⁺ + 3НCO₃^-

2. 
   Силикат гидроксомагния (MgOH)₂Si0₃. Диссоциирует на 2 катиона гидроксомагния 2MgOH^- и анион (силикат-ион) Si0₃^2-
   

(MgOH)₂Si0₃ ↔ 2MgOH^- + Si0₃^2-