Главная страница
Навигация по странице:

  • Электродные потенциалы

  • Коррозия во влажном воздухе

  • Коррозия в растворе соляной кислоты

  • Контрольная работа по неорганической химии. Вариант 07rd. Решение Теплота образования это количество тепла, выделенное при образовании 1 моли вещества Fe s FeS


    Скачать 112.57 Kb.
    НазваниеРешение Теплота образования это количество тепла, выделенное при образовании 1 моли вещества Fe s FeS
    АнкорКонтрольная работа по неорганической химии
    Дата23.09.2020
    Размер112.57 Kb.
    Формат файлаdocx
    Имя файлаВариант 07rd.docx
    ТипРешение
    #139250



    7. При взаимодействии 6,3 г железа с серой выделилось 11,31 кДж теплоты. Вычислите теплоту образования сульфида железа FeS. Ответ: -100,26 кДж/моль

    Решение

    Теплота образования – это количество тепла, выделенное при образовании 1 моли вещества:

    Fe + S =FeS

    M(Fe)=55,8 г/моль; n=m/M=6,3/55,85= 0,1128 моль

    ∆Нобр. =- 11,31 кДж/ n = -11,31 кДж/0,1128 моль = - 100,26

    22. Исходя из значений стандартных теплот образования и абсолютных стандартных энтропий соответствующих веществ, вычислите ΔG0298 реакции, протекающей по уравнению

    NH3(г)+HCl(г)=NH4Cl(к)

    Может ли эта реакция при стандартных условиях идти самопроизвольно? Ответ: -92.08 кДж.

    Решение

    Критерием направления протекания химической реакции является убыль энергии Гиббса ΔG. Энергия Гиббса является функцией состояния, поэтому ее изменение не зависит от пути процесса

    ΔG0т=ΔH0-T ΔS0

    ΔH0х.р.= Σnкон ΔH0f кон – Σnисх ΔH0f исх.=

    ΔH0f(NH4Cl(к)) = -315.39 кДж/моль

    ΔH0f(HCl(г)) = -92.80 кДж/моль

    ΔH0f(NH3(г)) = -46.19 кДж/моль

    ΔH0х.р.= ΔH0f(NH4Cl(к)) - ΔH0f(HCl(г)) - ΔH0f(NH3(г)) = -315.39 + 92.80+ 46.19 = - 176,4 кДж.

    ΔS0х.р.= Σnкон S0кон – Σnисх S0исх.

    S0298f(NH4Cl(к)) = 94.56 Дж/моль*K

    S0298f(HCl(г)) = 186.70 Дж/моль*K

    S0298 (NH3(г)) = 192.50 Дж/моль*K

    ΔS0х.р = ΔS0f(NH4Cl(к)) - ΔS0f(HCl(г)) - ΔS0f(NH3(г)) = 94.56 - 186.70 -192.50 = - 284,64 Дж/моль*K

    Энергию Гиббса при стандартных условиях из соотношения

    ΔG0т=ΔH0-T ΔS0 =- 176,4 - 298*(- 284,64) *10-3=-92, 08 кДж.<0

    Значение ΔG0298<0 указывает на возможность самопроизвольного протекания процесса, т.е. реакция протекает в прямом направлении

    Ответ: -92.08 кДж.
    37. Как изменится скорость прямой реакции в системе

    2SO2(г) + O2(г) 2SO3(г);, если концентрацию SO2 увеличить в 2 раза, а концентрацию О2 уменьшить в 2 раза?

    Решение

    В соответствии с законом действия масс запишем выражения скорости прямой реакции:

    v=k*[SO2]2*[O2]

    Система гомогенная, все вещества находятся в газообразном состоянии. При уменьшении обьема системы в 2 раза концентрация реагентов возрастает также в 2 раза. Запишем новые выражения скоростей реакции:

    v1=k*(2[SO2])2*(1/2*[O2])=2* k*[SO2]2*[O2]

    Следовательно скорость прямой реакции возрастет в

    n = v1/v = 2* k*[SO2]2*[O2]/ k*[SO2]2*[O2] =2
    67. Напишите выражение константы химического равновесия для реакции

    MgCO3(т) MgO(т) + CO2(г); ∆H0 < 0.

    Какими способами можно сместить химическое равновесие этой реакции вправо?

    Решение

    Общее выражение для константы химического равновесия::

    =к*[ MgO(т)]*[ CO2(г)]/[ MgCO3(т)]
    В гетерогенных реакциях концентрации чистых жидкостей и твердых веществ просто исключаются из выражений констант равновесия. (Однако они входят в нее неявным образом).

    До тех пор пока твердые карбонат магния и оксид магния находятся в контакте с газом, их влияние на равновесие не изменится. Следовательно, члены MgCO3(т) и MgO(т) в выражении для константы равновесия остаются постоянными и могут быть включены в K. При этом получается новое выражение:

    .

    Химическое равновесие может сдвинуться в ту или иную сторону от изменения концентраций действующих веществ, температуры и давления.

    Чтобы сместить химическое равновесие данной реакции вправо (в сторону прямой реакции) по принципу Ле Шателье надо уменьшить давление или концентрацию углекислого газа и повысить температуру, так как реакция эндотермическая идет с поглощением тепла.

    ∆H0 =-393,5 -601,24+1096,2 = +101,3 кдж/моль>0
    97. Напишите электронную формулу атома брома. Сколько электронов находится на последнем р-подуровне? К какому электронному семейству относится элемент?

    Решение

    Электронная формула атома брома: 1s22s22p63s23p63d104s24p5

    на последнем р-подуровне у атома брома находится 5электронов



    Бром относится к электронному семейству р-элементов

    Используя метод электронного баланса, расставьте коэффициенты в уравнениях окислительно-восстановительных реакций. Укажите окислитель и восстановитель

    127. H2S + HNO2 = S + NO + H2O

    FeSO4 + HNO3 + H2SO4 = Fe2(SO4)3 + NO + H2O

    Решение
    H2S + HNO2 → S + NO + H2O

    Восстановитель 3|S-2-2е = S

    Окислитель 2|NO2-1 + 4Н++3е = NO + 2H2O

    2 NO2-1 + 8Н++3 S-2= 2 NO + 4H2O +3 S

    3H2S + 2 HNO2 = 3 S + 2 NO + 4 H2O
    FeSO4 + HNO3 + H2SO4 → Fe2(SO4)3 + NO + H2O

    Восстановитель 3| Fe+2 -е= Fe+3

    Окислитель 1|NO2-1 + 4Н++3е = NO + 2H2O

    2NO2-1 + 8Н++ 6 Fe+2 = 2NO + 4H2O + 6 Fe+3

    9 SO4-2 9 SO4-2
    6 FeSO4 + 2HNO3 + 3 H2SO4 = 3 Fe2(SO4)3 + 2 NO + 4 H2O

    Запишите в молекулярной и ионно-молекулярной формах уравнения реакций между веществами.

    157

    Na2SiO3 + MgCl2

    Zn(OH)2 + KOH 

    Решение

    Na2SiO3 + MgCl2 MgSiO3 ↓ + 2NaCl

    SiO3-2 + Mg+2 MgSiO3

    Zn(OH)2 + KOH K2ZnO2 + H2O

    Zn(OH)2 + 2OH - ZnO2-2 + 2H2O

    Определите, какие из солей подвергаются гидролизу? Cоставьте ионно-молекулярные и молекулярные уравнения реакции гидролиза солей. Укажите реакцию среды. Какое значение рН имеют растворы этих солей?

    187

    CuSO4, CsCl, K2CO3


    Решение

    CsCl – соль сильного основания и сильной кислоты не подвергается гидролизу
    CuSO4 – соль слабого основания Cu(ОН)2 и сильной кислоты H2SO4. Гидролиз проходит по катиону с образованием слабого основания. При этом среда кислая

    CuSO4 + H2O = Cu(OH)2 + H2SO4

    Cu+2 + H2O = Cu(OH)2 + 2H+ pH<0
    Соль сильного основания KOH и слабой кислоты H2CO3 гидролизуется по аниону с образованием щелочи, среда щелочная:

    K2CO3 + H2O = KOH + KHCO3
    CO3 -2 + H2O = OH- + HCO3 -1 pH>0

    233. Сколько нужно взять AgNO3 на 500 мл раствора, чтобы его титр стал 0,0025 г/мл?

    Решение

    Т=а/500 =0,0025г/мл

    а=0,0025*500 = 1,2500 г

    Ответ: нужно взять 1,2500 г AgNO3 на 500 мл раствора
    263. Вычислите температуру кипения 5%-ного раствора нафталина C10H8 в бензоле. Температура кипения бензола 80,2оС. Эбулиоскопическая константа его 2,57о.

    Решение

    По закону Рауля повышение температуры кипения (∆Т) по сравнению с температурами кипения растворителя выражаются уравнением

    ,

    где K- эбуллиоскопическая константа. Температура кипения бензола 80,2оС. Эбулиоскопическая константа его 2,57о m и M(С10Н8)= 120+8=128 г/моль– масса вещества, m1– масса растворителя

    ∆Т=2,57*5*1000/128*95= 1,06

    Т=80,2+1,06=81,26 оС

    Ответ: температуру кипения 5%-ного раствора нафталина C10H8 в бензоле 81.26оС
    293. Составьте схему, напишите электронные уравнения электродных процессов и вычислите ЭДС гальванического элемента, образованного никелевым и палладиевым электродами, погруженными в растворы их солей, если [Ni2+]=0,01 моль/л, а [Pd2+]=0,1 моль/л.

    Решение

    В данном гальваническом элементе катод - Pd |Pd2+, а анод - Ni|Ni2+ .

    Схема гальванического элемента:

    А (–) Ni2+ | Ni || Pd2+ | Pd (+) К

    Процессы на электродах:

    (–) А: Ni – 2e- = Ni2+;

    (+) K: Pd+ 2+ 2e- = Pd.

    По формуле Нернста рассчитываем значение электродного потенциала анода.

    E Ni2+ = E0 Ni/|Ni2+ + 0,059/2*lg[Ni+2] = –0,250+ = –0,250 - 0,059 = 0,309 B

    E Pd/Pd2+ = E0 Pd/Pd2+ + 0,059/2*lg[Pd+2] = + 0,990В -0,059/2 = +0,9605 B

    ЭДС гальванического элемента можно рассчитать как разность потенциалов: ЭДС = EК – ЕА

    ЭДС = 0,9605+0,309= 1,2695 В
    Ответ: ЭДС = 1,2695 В.
    323. Электролиз раствора NaI (анод графитовый) проводили при силе тока 6 А в течение 2,5 ч. Составьте электронные уравнения процессов, происходящих на угольных электродах, и вычислите массу веществ, выделившихся на катоде и на аноде

    Решение

    На катоде из двух возможных процессов

    Na+ + e = Na0 (1)

    2 H2O + 2 e = H2+2OH- (2)

    будет протекать тот, который имеет больший электродный потенциал.

    Стандартный электродный потенциал системы (1) равен -2,71В.

    Электродный потенциал системы (2) зависит от рН и в нейтральной среде имеет значение -0,41 В. На катоде будет происходить процесс с большим электродным потенциалом, т.е. электрохимическое восстановление воды.

    Для выбора анодного процесса следует сравнить электродные потенциалы систем

    2I- - 2 e = I2 (3)

    2H2O - 4e = O2 + 4H+ (4)

    Стандартный электродный потенциал системы (3) 0,54 В.

    Электродный потенциал окисления воды зависит от рН и в нейтральной среде составляет 0,82В. На аноде будет протекать процесс с меньшим значением электродного потенциала, т.е. окисление иодид-ионов. Складывая уравнения катодного и анодного процессов, получаем суммарное уравнение процесса электролиза:

    2NaI + 2H2O = I2 + H2 + 2NaOH

    Массу выделившегося иода на аноде находим по уравнению закона Фарадея, имея в виду, что t=2,5ч=3600*2,5 = 9000 с и ЭI2=127 :

    mJ2=ЭJt/ F= 127*6*9000/96500=71,07 г.

    Объем водорода, выделившегося на катоде:

    V(Н2)=Vэ*I*t/F= 11,2*6*9000/96500 = 6,27 л

    362 . Железное изделие покрыли хромом. Какое это покрытие – анодное или катодное? Почему? Составьте электронные уравнения анодного и катодного процессов коррозии этого изделия при нарушении покрытия во влажном воздухе и в соляной кислоте. Укажите продукты коррозии

    Решение

    Fe2+ + 2e  Fe

    –0,440

    Cr3+ + 3e  Cr

    –0,744

    Электродные потенциалы:

    E0Fe/Fe2+ = -0,44 В

    E0Cr/Cr3+ = -0,74 В Поскольку E0Fe/Fe2+ > E0Cr/Cr3+ в образующейся гальванопаре хром будет выполнять роль анода, покрытие – катодное

    Коррозия во влажном воздухе:

    Катод: 2H2O + O2 + 4e → 4OH-

    Анод: Fe - 2e → Fe2+

    Суммарный процесс: 2Fe + 2H2O + O2 → 2Fe(OH)2 Первичный продукт коррозии - гидроксид железа(II).

    Коррозия в растворе соляной кислоты:

    Катод: 2H+ + 2e → H2

    Анод: Fe - 2e → Fe2+

    Суммарный процесс: Fe + 2HCl → FeCl2+ H2↑ Первичный продукт коррозии - хлорид железа(II).
    383. Как из карбида кальция и воды, применив реакцию Кучерова, получить уксусный альдегид, затем уксусную кислоты и винилацетат. Напишите уравнения соответствующих реакций. Составьте схему полимеризации винилацетата

    Решение

    Из карбида кальция и воды получаем ацетилен:


    По реакции Кучерова получаем уксусный альдегид, затем уксусную кислоту

    Затем из ацетилена и уксусной кислоты в кислой среде получаем винилацетат, который является мономером в реакции полимеризации.

    Катализатор – ацетат цинка, температура 170-220оС



    Полимеризация винилацетата приводит к получению полимера поливинилацетата:




    написать администратору сайта