Контрольная работа по неорганической химии. Вариант 05d. Задача решается по закону эквивалентов

• Название: Задача решается по закону эквивалентов
• Анкор: Контрольная работа по неорганической химии
• Дата: 23.09.2020
• Размер: 49.46 Kb.
• Имя файла: Вариант 05d.docx
• Тип: Задача; #139248

Контрольная работа

Вариант 05
5. На нейтрализацию 0,943 г фосфористой кислоты Н₃РО₃ израсходовано 1,291 г КОН. Вычислите молярную массу эквивалентов кислоты.

(Ответ: 41 г/моль).

Решениt

M(KOH) =39+17 = 56 г/моль

М(Н₃РО₃) =3+31+48=82 г/моль

Н₃РО₃ + 2 КОН = К₂ НРО₃ + H₂O

Задача решается по закону эквивалентов:

Закон эквивалентов: массы реагирующих друг с другом веществ прямо пропорциональны молярным массам их эквивалентов.





Поделив массу каждого вещества на молярную массу его эквивалентов, получим число молей эквивалентов (n₁): , или n₁= n₂.

n₁=n₂= m₂/M(KOH) = 1,291/56 = 0,023 моль

Э (Н₃РО₃) = m₁/ n₁= 0,943 /0,023 = 41г/моль

Ответ: 41 г/моль
25. Какие значения могут принимать квантовые числа n, l, ml иms, характеризующие состояние электрона в атоме? Какие значения они принимают для внешних электронов атома бария?

Решение

Состояние электрона в атоме характеризуется четырьмя квантовыми числами.

Главное квантовое число n определяет энергию электрона в атоме и размер АО, т.е. удаленность электрона от ядра. Главное квантовое число n принимает значения целых чисел 1, 2, 3, 4…

Числовое значение n 1 2 3 4 5 6 7

Буквенное обозначение K L M N O P Q

Энергию электрона на подуровне и форму атомной орбитали характеризует орбитальное квантовое число l. Значение l зависит от главного квантового числа: l принимает значения от 0 до (n–1), т. е. 0, 1, 2, 3… (n–1). При l=0, 1, 2, 3 электроны находятся соответственно на s-, p-, d-, f-подуровнях. Электроны различных подуровней называют s-, p-, d-, f-электронами. В этом случае говорят также о состояниях s-, p-, d-, f-электронов или s-, p-, d-, f-атомных орбиталях.

Магнитное квантовое число ml определяет возможные ориентации орбитали в пространстве. Оно связано с орбитальным квантовым числом и может принимать целочисленные значения от –l до +l, включая ноль. Определенному значению l соответствует (2l+1) возможных значений магнитного квантового числа. Число значений ml указывает на число атомных орбиталей в подуровне и число возможных направлений, по которым они могут ориентироваться в пространстве.

Для s-подуровня l=0 и потому ml имеет единственное значение: ml =0. Таким образом, на s-подуровне имеется единственная s-орбиталь и она расположена симметрично относительно ядра атома. Для p-подуровня l=1 и ml приобретает три значения: –1, 0, 1, т. е. р-подуровень имеет три р-орбитали и они ориентированы по трем осям координат. d-подуровень с l=2 имеет пять значений ml: –2, –1, 0, 1, 2 и, следовательно, пять d-орбиталей, которые ориентированы по пяти разным направлениям. f-подуровень с l=3 имеет семь значений ml: –3, –2, –1, 0, 1, 2, 3, т. е. семь f-орбиталей. Число ориентаций f-орбиталей равно семи.

Спиновое квантовое число ms характеризует два возможных направления вращения электрона вокруг собственной оси (по часовой стрелке или против). Спиновое квантовое число m_s принимает два значения: +½ и –½. Электроны с разными спинами обычно обозначаются противоположно направленными стрелками ↓↑.

Барий

Электронная формула Ba - ..4d¹⁰5s²5p⁶ 6s²

Квантовые числа валентных электронов: n=6 l=0; m=0; s = + ½


45. Один из элементов III группы образует оксид с массовой долей кислорода 25,6%. Рассчитайте молярную массу элемента и назовите этот элемент.

(Ответ: 69,7 г/моль).
Решение

Оксид элемента 3 группы имеет формулу Me₂O₃

Эквивалентная масса кислорода: Э(О) = 8 г/моль

Зная, что молярная масса эквивалентов кислорода равна 8 г/моль, определим молярную массу эквивалентов элемента в оксиде по закону эквивалентов:
74,4/25,6 =Э_Me/8; Э(Me)=23,25
М(Me) = 3*Э = 3*23,25 = 69,73 г/моль

Это галий Ga₃₁^69.7
65. Газообразный этиловый спирт С₂H₅OH можно получить при взаимодействии этилена С₂Н₄(г) и водяных паров. Вычислите тепловой эффект этой реакции и напишите термохимическое уравнение. Сколько теплоты выделится, если в реакции было израсходовано 100 л этилена (н.у.)? (Ответ: 45,8 кДж; 204,5 кДж).

Решение

Тепловой эффект реакции, протекающей в условиях р=const, T=const, равен изменению энтальпии системы ∆Н и измеряется в кДж.

Уравнения химических реакций, в которых указаны изменения энтальпии (тепловые эффекты реакций), называются термохимическими

C₂H₄ + H₂O =CH₃-CH₂OH +Q

∆Н⁰_х.р = (с∆_fН⁰_С+ d∆_fН⁰_D) – (a∆_fН⁰_A+ b∆_fН⁰_B) = ∆_fН⁰(CH₃-CH₂OH) - ∆_fН⁰(H₂O) –∆_fН⁰ (C₂H₄) = –235,3 + 241,8 - 52,3 = -45,8 кдж/моль

где ∆_fН⁰ – стандартная энтальпия образования соединения.

∆_fН⁰ (C2H4) = 52,3 кдж/моль

∆_fН⁰(CH3-CH2OH)= –235,3 кдж/моль

∆_fН⁰(H2O) = –241,8 кдж/моль

Термохимическое уравнение запишется следующим образом:

C2H4 + H2O =CH3-CH2OH +45,8 кдж/моль

Так как ∆Н⁰_х.р < 0, то понятно, что реакция экзотермическая идет с выделением тепла, тепловой эффект Q =-∆Н⁰_х.р

100 л этилена (н.у.) составляют n(C₂H₄) = 100 л/22.4л = 4,464 моль, что выделяет Q = 45,8 кдж/моль г*4,464 = 204,5 кДж тепла

Ответ: 45,8 кДж; 204,5 кДж).
85. Рассчитайте равновесную концентрацию О₃ и константу равновесия в реакции 3О₂(г) 2О₃(г), если начальная масса О₂ равна 24 г, а равновесная концентрация О₂ равна 0,6 моль/л. (Ответ: 0,1 моль/л; 0,046).

Решение

C(O₂)=24/32= 0,75 моль/л

Прореагировало О₂ 0,75-0,6=0,15 моль/л

Из этого количества кислорода на момент равновесия по химической реакции образовалось озона:

3моля О_{2----------------} дают ----2 моля О₃,

а 0,15 моля О₂ -----------– х моля О₃

Х= 0,15*2/3 = 0,1 моль/л - равновесная концентрация озона.

К =[O₃]²/[O₂]³ =0,1²/0,6³ =0,01/0,216 = 0,046
Ответ: 0,1 моль/л; 0,046
105. Какие из солей: K₂SO₄, Na₂SO_3, NH₄CN, LiCl, Fe₂(SO₄)₃ подвергаются гидролизу? Составьте ионно-молекулярные и молекулярные уравнения гидролиза этих солей. Какое значение pH (>7<) имеют растворы этих солей?

Решение

1.Катионы сильных оснований и анионы сильных кислот не образуют с ионами воды слабых электролитов, поэтому соли, образованные сильным основанием и сильной кислотой, гидролизу не подвергаются.
K₂SO₄, LiCl

2.Гидролизу подвергаются соли, образованные слабой кислотой и сильным основанием

сульфит натрия Na₂SO₃

Na₂SO_3, + Н₂О = NaНSO₃ + NaОН

Ионно-молекулярное уравнение:

SO₃ ^-2 + HOH = HSO₃ ^-1 + OH- pH>7 Среда щелочная
3.Гидролизу подвергаются соли, образованные слабым основанием и сильной кислотой Fe₂(SO₄)₃ :
Fe₂(SO₄)₃ + 2 Н₂О = Fe₂(OH)₂ (SO₄)₂+ Н₂ SO₄

Ионно-молекулярное уравнение:

Fe⁺³ +H₂O = Fe (OH)⁺² + H⁺ Среда кислая, рН<7

4. Гидролизу подвергаются соли, слабым основанием и слабой кислотой.

Цианид аммония NH₄CN

NH₄CN + H₂O = NH₄OH + HCN

Ионно-молекулярное уравнение:

NH₄ ⁺¹ + CN ^-1+ H₂O = NH₄OH + HCN pH=7 среда нейтральная.
125. Исходя из степени окисления железа, определите, какое из веществ может быть только восстановителем, только окислителем и какое – и окислителем и восстановителем: FeSO₄, Fe₂O₃, K₂FeO₄. Почему?

На основании электронных уравнений подберите коэффициенты для веществ в уравнении реакции, идущей по схеме:

CrCl₃ + Br₂ + NaOH  Na₂CrO₄ + NaBr + NaCl + H₂O

Решение

+2 +6 -2

FeSO₄ – сульфат железа. Железо может иметь следующие степени окисления 0,+2,+3,+6. В этом соединении железо находится в степени окисления +2, , следовательно, сульфат железа ( +2) может быть и окислителем (в реакции с Mg), и восстановителем (в реакции c KMnO₄).

+3 -2

Fe₂O₃ - степень окисления железа +3, может быть и окислителем, и восстановителем

+1 +6 -2

K₂FeO₄ - степень окисления железа +6, может быть только окислителем.

CrCl₃ + Br₂ + NaOH  Na₂CrO₄ + NaBr + NaCl + H₂O

Восстановитель 2|Cr⁺³ + 8OH^-1- 3е  CrO₄^-2 + 4H₂O

Окислитель 3|Br₂ + 2е 2Br ^-1

2Cr⁺³ + 16OH^-1+ 3Br₂  2 CrO₄^-2 + 8H₂O + 6Br^-1

16Na⁺ +6Cl- 16Na⁺ +6Cl-

2CrCl₃ + 3Br₂ +16 NaOH = 2Na₂CrO₄ + 6NaBr + 6NaCl +8 H₂O
145. Каково значение ЭДС элемента, состоящего из медного и свинцового электродов, погруженных в растворы солей этих металлов с концентрациями их ионов 1 моль/л? Изменится или нет ЭДС этого элемента и почему, если концентрации ионов металлов будут составлять 0.001 моль/л? Составьте уравнения электродных и токообразующей реакций. Приведите схему гальванического элемента. (Ответ: 0,463 В).

Решение

–(анод) PbPb²⁺||Cu²⁺Cu + (катод)

Уравнения электродных реакций имеют вид:

на аноде: Pb⁰ - 2ē  Pb⁺²

на катоде: Cu²⁺+ 2ē  Cu ⁰

Токообразующая реакция: Pb⁰ + Cu²⁺  Pb⁺² + Cu ⁰

Рассчитаем ЭДС элемента при концентрации ионов Cu²⁺ и Pb ²⁺, равных соответственно 1 и 0,001 моль/л, используя уравнения Нернста и табличные данные:

_Сu²⁺/_Cu = ⁰_Сu²⁺/_Cu + lg1 = 0,337 В

 _Pb ²⁺/ _Pb = ⁰ _Pb ²⁺/ _Pb + lg1= –0,126 В

E₁ = _Сu²⁺/_Cu –  _Pb ²⁺/ _Pb = 0,337 В – (–0,126 В ) = 0,463В

 _Pb ²⁺/ _Pb = ⁰ _Pb ²⁺/ _Pb + lg10^-2 = –0,126 + 0,0295(–3) = –0,2145В

_Сu²⁺/_Cu = ⁰_Сu²⁺/_Cu + lg10^-3 = 0,337 + 0,0295(–3) = 0,2485 В

E₂ = _Сu²⁺/_Cu –  _Pb ²⁺/ _Pb = 0,2485В – (–0,2145В ) = 0,463В

ЭДС элемента не изменится, если концентрации ионов металлов будут составлять 0.001 моль/л

Ответ: ЭДС элемента 0,463 В

165. Приведите по одному примеру катодного и анодного покрытия для кобальта. Составьте уравнения катодных и анодных процессов во влажном воздухе и в растворе соляной кислоты при нарушении целостности покрытия
Решение

Цинк имеет меньшее значение потенциала (–0,763 В), чем кобальт (–0,277 В), поэтому он является анодом, а кобальт – катодом. Следовательно, цинк растворяется, а на поверхности кобальта идет восстановление деполяризатора: в кислом растворе – с водородной деполяризацией, во влажном воздухе – с кислородной деполяризацией.

Анодный процесс: Zn – 2ē = Zn²⁺

Катодный процесс: в кислом растворе 2Н⁺ + 2ē  Н₂

во влажном воздухе О₂ + 2Н₂О + 4ē  4ОН^–

Схема образующегося гальванического элемента во влажном воздухе:

(–)ZnZn²⁺| O₂,H₂O |OH^–Cо(+).

Схема образующегося гальванического элемента в кислом растворе:

(–)ZnZn²⁺|НС1|H₂Cо(+).

Во влажном воздухе ионы Zn²⁺ с гидроксильными группами, выделяющимися на катоде, образуют малорастворимый гидроксид цинка Zn(ОН)₂, который и является продуктом коррозии.

В кислой среде на поверхности кадмия выделяется газообразный водород. В раствор переходят ионы Zn²⁺.

Пример катодного покрытия – медное покрытие. По положению в ряду напряжений металлов видно, что кобальт более активный металл (⁰_Сr³⁺/_Cr = –0,277 В), чем медь (⁰_Сu²⁺/_Cu = 0,337 В). В образованной гальванической паре Cо – анод, он окисляется, а Cu – катод, на ее поверхности выделяется (восстанавливается) водород из НС1.

Анодный процесс: Cо–3ē = Cо³⁺

Катодный процесс в кислой среде: 2Н⁺ + 2ē  Н₂

Схема гальванического элемента: (–)CоCо³⁺HClН₂Cu(+)

Появляющиеся ионы Cо³⁺ образуют с хлорид-анионами (из НС1) растворимое соединение – CоC1₃, на поверхности меди выделяется Н₂.

во влажном воздухе О₂ + 2Н₂О + 4ē  4ОН

Схема образующегося гальванического элемента во влажном воздухе:

(–)СоСо³⁺| O₂,H₂O |OH^– Cu (+).

Во влажном воздухе ионы Со³⁺ с гидроксильными группами, выделяющимися на катоде, образуют малорастворимый гидроксид цинка Со(ОН)₃, который и является продуктом коррозии
185. Сколько граммов меди выделилось на катоде при электролизе раствора CuSO₄ в течение 40 мин при силе тока 1,2 А? Приведите уравнения электродных процессов. (Ответ: 0,948 г).

Решение

В водном растворе сульфат меди(II) диссоциирует по схеме: CuSO₄ = Cu²⁺ + SO₄^2-. Электродный потенциал меди (+0,337 В) значительно больше потенциала восстановления ионов водорода из воды (–0,41 В). Поэтому на катоде происходит процесс восстановления ионов Cu²⁺. При электролизе водных растворов сульфат-анионы не окисляются на аноде. На нем происходит окисление воды.

Катод  Cu²⁺, Н₂О Анод  SO₄^2–, Н₂О

На катоде: Cu²⁺ + 2ē = Сu На аноде: 2Н₂О – 4ē = 4Н⁺ + О₂.

Продукты электролиза – Сu и О₂.

У анода: 4Н⁺ + 2SO₄^2– = 2Н₂SO₄

Первый и второй законы электролиза (Фарадея) описываются объединенным уравнением: m , где Q=It

m – масса вещества, выделившегося на электроде (г), M_эк. – молярная масса эквивалентов вещества, выделившегося на электроде (г/моль); Q – количество электричества, прошедшее через электролит (Кл); I – сила тока (А), t – время электролиза (с).

F-число Фарадея =96500кл(а*сек)

m =31,7*40*60*1,2/96500= 0,947 г

Ответ: 0,947 г