Контрольная работа по "Химии"

Стр. 4   1101

При восстановлении 1.2 г оксида металла  образовалось 0.27 г воды. Вычислить величины эквивалента оксида и металла.

Решение :

 

Эквивалент воды, как и любого оксида, равен сумме эквивалентных масс, образующих его элементов: эквивалентной массе кислорода плюс эквивалентная масса водорода.  
Эквивалентная масса кислорода равна 8 г/моль 
Эквивалентная масса водорода - 1 г/моль. 
Т.е. эквивалентная масса воды равна 1 + 8 = 9 г/моль. 
Ну а поскольку все вещества реагирует в эквивалентных соотношениях, то запишем: 
1,2 г оксида металла эквивалентны 0,27 г воды 
Х г оксида металла эквивалентны 9 г воды 
Х = 40 г - эквивалентная масса оксида металла. 
Ну а поскольку, она складывается из эквивалентных масс этого металла и кислорода, то 
Мэ(Ме) + 8 = 40 
Мэ(Ме) = 32 г/моль.

Стр.4  1201

 

Напишите уравнения  реакции взаимодействия гидроксида железа(III) с хлороводородной кислотой, при которых образуются следующие  соединения: дигидроксохлорид железа (III), гидроксохлорид железа (III), хлорид железа. 

Решение:

А. Fe(OH)₃ + HCl              Fe(OH)₂Cl + H₂O  (дигидрохлорид)

    Z_eq(Fe(OH)₃) =1 , следовательно величина эквивалента eq (Fe(OH)₃) = =1

Б. Fe(OH)₃ + 2HCl              FeOHCl2 + H₂O  (гидроксохлорид)

    Z_eq(Fe(OH)₃) =2 , следовательно величина эквивалента eq (Fe(OH)₃) =

В. Fe(OH)₃ + 3HCl              FeCl₃ + 3H₂O  (трихлорид)

    Z_eq(Fe(OH)₃) =3 , следовательно величина эквивалента eq (Fe(OH)₃) =

 

 

 

 

 

 

 

СТР. 6 1102

 

Какие кислоты могут  быть получены непосредственным взаимодействием  с водой оксидов P₂O₅, CO₂, N₂O₅, NO₂, SO₂?

P₂O₅ + H₂O              2H₃PO₄  ортофосфорная

CO₂ + H₂O             H₂CO₃ угольная

N₂O₅ + H₂O              2HNO₃ азотная

2NO₂ + H₂O              HNO₃ + HNO₂ азотистая

SO₂ + H₂O               H₂SO₃   сернистая

 

СТР. 6 1202

С какими из указанных  веществ будет реагировать соляная  кислота: N₂O₅, Zn(OH)₂, CaO, AgNO₃, Н₃PO₄?

HCl + N₂O₅                не пойдет

HCl + Zn(OH)₂             ZnCl₂ + 2H₂O

HCl + CaO              CaCl₂+H₂O

HCl + AgNO₃             AgCl + HNO₃

HCl + Н₃PO₄                 не пойдет

 

СТР. 8 1103

Пользуясь периодической  системой Д.И. Менделеева, написать электронные  конфигурации элементов Cs и Au. Указать их сходство и различие.

⁵⁵Cs : 1S² 2S² 2P⁶ 3S² 3P⁶ 4S² 3d¹⁰ 4P⁶ 5S² 4d¹⁰ 5P⁶ 6S¹

Сокращенная формула: ⁵⁵Сs [Xe] 6S¹

⁷⁹Au: 1S² 2S² 2P⁶ 3S² 3P⁶ 4S² 3d¹⁰ 4P⁶ 5S² 4d¹⁰ 5P⁶ 4f¹⁴ 5d¹⁰ 6S¹

Сокращенная формула: ⁷⁹Au [Xe] 4f¹⁴ 5d¹⁰ 6S¹

Общее: у них по 1 электрону на внешней 6S¹ орбитали, являются металлами, внешне похожи по цвету.

Различие: цезий  – s-элемент; Аурум (золото) – d – элемент, т.к. у него сначала заполняются 4f и 5d –орбитали.

1s <2s< 2p< 3s< 3p< 4s≈3d< 4p< 5s≈4d< 5p< 6s< 4f≈5d< 6p< 7s< 5f ≈6d< 7p

 

 

 

СТР. 8 1203

Написать электронные  конфигурации элементов № 23 и 33. Определить семейство, подчеркнуть валентные  электроны. Для последнего электрона  написать значения 4-х квантовых  чисел.

²³V : 1S² 2S² 2P⁶ 3S² 3P⁶ 3d³4S²

²³V [Ar] 3d³4S² валентные электроны 3d³4S², последний 4S²  (n=4, l=0, m_l=0, m_s=-1/2);

³³As : 1S² 2S² 2P⁶ 3S² 3P⁶ 3d³ 3d¹⁰4S² 4P³

³³As [Ar]  валентные электроны 4S² 4P³ , последний 4P³  (n=4, l=1, m_l=+1, m_s=+1/2);

Ванадий относится  к семейству переходных металлов 5 Б-подгруппы периодической таблицы (ВАНАДИЙ, НИОБИЙ, ТАНТАЛ).

Мышьяк относится  к семейству 5 А главной группы периодической таблицы, относится к семейству азота. 

СТР. 10 1104

У какого их p-элементов пятой группы периодической системы – фосфора или сурьмы – сильнее выражены неметаллические свойства? Какое из водородных соединений данных элементов является более сильным восстановителем? Ответ мотивируйте строением атома этих элементов.

В группе сверху вниз размеры атомов увеличиваются. С  уменьшением радиусаатома увеличивается  его способность притягивать  не только свои электроны, но и принимать  электроны от других атомов. Эта  способность характеризует степень  выраженности неметаллических свойств, т.о. в группе неметаллические свойства сверху вниз уменьшаются.

У фосфора меньше порядковый номер, чем у сурьмы, соответственно фосфор обладает более выраженными  неметаллическими свойствами.

PH₃  SbH₃

В группе периодической  системы элемент с более высоким  порядковым номером обладает более  ярко выраженными восстановительными свойствами в своей группе. У сурьмы более выражены восстановительные  свойства, чем у фосфора, соответственно SbH₃ более сильный восстановитель.

СТР. 10 1204

Исходя из положения металла  в периодической системе, определите, какой из двух гидроксидов более  сильное основание:

а) Ва(ОН)₂ или Mg(OH)₂ 
б) Ca(OH)₂ или Fe(OH)₂ 
в) Ca(OH)₂ или Sr(OH)₂

В периодах с ростом порядкового номера элемента радиусы  ионов уменьшаются, а максимальная степень окисления возрастает. В  связи с этим основные свойства гидроксидов  ослабевают, кислотные возрастают.

В главных подгруппах с увеличением заряда ядра радиусы  ионов увеличиваются, а максимальная степень окисления постоянна. В  связи с этим основные свойства усиливаются, а кислотные ослабевают.

Если элемент  образует несколько гидроксидов, то с увеличением степени окисления  свойства их меняются от основных к  амфотерным и кислотным.

Т.к. радиус атома  магния меньше, чем атома бария, то основные свойства выражены сильнее  у Ва(ОН)₂ по сравнению с Mg(OH)₂  ( ⁵⁶Ba, ¹²Mg находятся в одной 2-ой  группе, главной подгруппе).

Т.к. радиус атома  кальция больше, чем атома железа, заряд ядра атома больше у железа, соответственно основные выражены сильнее у Са(ОН)₂ по сравнению с Fe(OH)₂  ( ²⁰Ca, ²⁶Fe находятся в одном 4-м  периоде).

Т.к. радиус атома  кальция  меньше, чем атома стронция, то основные свойства выражены сильнее  у Sr(ОН)₂ по сравнению с Ca(OH)₂  ( ²⁰Ca, ³⁸Sr находятся в одной 2-ой  группе, главной подгруппе).

СТР. 12 1105

Чем отличается структура кристалла  хлорида натрия от структуры кристалла  натрия? Какой вид связи осуществляется в этих кристаллах? Какие кристаллические  решетки имеют натрий и хлорид натрия? Чему  
равно координационное число натрия в этих решетках?

 

Решение

 

Противоположно заряженные ионы сильно притягиваются друг к другу –  так возникает ионная связь. Она  характерна для твердого вещества. Здесь каждый ион притягивает  к себе множество своих антиподов, и все они образуют не молекулу, а гигантскую кристаллическую решетку. Вещества с ионной химической связью обладают ионной кристаллической решеткой (в узлах находятся ионы Na⁺ и Cl^-, при этом они чередуются между собой через один). Тип кристаллической решетки в этом случае кубическая.

 

В отличие от ковалентной ионная связь реализуется за счет электростатического  притяжения, поэтому она не обладает на насыщаемостью, ни направленностью.

Хлорид натрия образует кристаллы  с кубической симметрией. Более крупные  ионы хлора образуют плотную кубическую упаковку, в свободных узлах которой (в вершинах правильного октаэдра) расположены ионы натрия.

Металлическая связь –  она возникает в твердых телах  – металлах и необладает ни насыщаемостью, ни направленностью. Структуру металла  можно представить в виде каркаса  решетки, состоящей из катионов, который  погружен в «электронный газ».

Для веществ с металлической  связью образуется металлическая кристаллическая  решетка (в узлах КР находятся  атом-ионы натрия, а между ними располагаются  делокализованные общие электроны, принадлежащие сразу всем атом-ионам - электронный газ). В случае металлического натрия кристаллическая решетка  кубическая гранецентрированная.

 Вид связи в кристалле  хлорида натрия – ионная, в  кристалле натрия – металлическая.

 

 

 

 

 

 

 

 

СТР. 12 1205

Что такое водородная связь? Между молекулами каких веществ она образуется? Почему H₂O и HF, имея меньшую молекулярную массу, плавятся и кипят при более высоких температурах, чем их аналоги?

Водородная связь —взаимодействие между атомом водорода H и сильно электроотрицательным атомомом.

Водородная связь тем  сильнее, чем больше электроотрицательность атома- партнера  и чем меньше его размеры. Поэтому она присуща  прежде всего соединениям фтора  и кислорода. обладает насыщаемостью, и направленностью.

Особенностями водородной связи, по которым её выделяют в отдельный  вид, является её не очень высокая  прочность, её распространенность и  важность, особенно в органических соединениях, а также некоторые  побочные эффекты, связанные с малыми размерами и отсутствием дополнительных электронов у водорода.

Энергия водородной связи  значительно меньше энергии обычной  ковалентной связи (не превышает 40 кДж/моль). Однако этой энергии достаточно, чтобы  вызвать ассоциацию молекул, то есть их объединение в димеры или полимеры. Именно ассоциация молекул служит причиной аномально высоких температур плавления и кипения таких веществ, как фтороводород, вода, аммиак.

 

СТР. 14 1106

Исходя из термохимического уравнения: 3N₂O_(г) + 2NH_{3 (г)} = 4N_2(г) + 3H₂O_(г), ∆H = -877,6 кДж

Вычислите теплоту образования  гемиоксида азота N₂O_(г).

Из табл.1 проложения пособия :

∆H^о(NH_{3 (г)})= -46,2 кДж/моль;

∆H^о(N_2(г)) = 0 кДж/моль

∆H^о(H₂O_(г)) = -241,8 кДж/моль

 

∆H^о=

∆H^о= 3∆H^о(H₂O_(г)) - 2∆H^о(NH_{3 (г)}) - ∆H^о(N₂O_(г))

∆H^о(N₂O_(г)) =

∆H^о(N₂O_(г)) = кДж/моль

 

 

 

 

 

СТР. 14 1206

При сгорании газообразного аммиака образуются пары воды и моноксид азота NO_(г). Напишите термохимическое уравнение этой реакции и вычислите ее тепловой эффект в расчете на один моль NH_{3 (г)}.

4NH_{3 (г)} + 5O_2(г)  = 4NO_(г) + 6H₂O_(г)

∆H^о=

∆H^о= 6∆H^о(H₂O_(г)) + 4∆H^о(NO_(г)) - 4∆H^о(NH_{3 (г)}) - 5∆H^о(O_2(г))

Из табл.1 проложения пособия :

∆H^о(NH_{3 (г)})= -46,2 кДж/моль;

∆H^о(O_2(г)) = 0 кДж/моль

∆H^о(H₂O_(г)) = -241,8 кДж/моль

∆H^о(NO_(г)) = 90,3 кДж/моль

∆H^о=6×(-241.8) + 4×90.3 – 4×(-46.2)

∆H^о= (-904) кДж

В пересчете на 1 моль аммиака

∆H^’o= =(-226) кДж/моль

СТР. 16 1107

Возможна ли реакция 4NH_{3 (г)} + 5O_2(г)  = 4NO_(г) + 6H₂O_(г) при стандартных условиях?

 

Из табл.1 приложения пособия:

∆G^о(NH_{3 (г)})= -16,7 кДж/моль;

∆G^о(O_2(г)) = 0 кДж/моль

∆G^о(H₂O_(г)) = -228,6 кДж/моль

∆G^о(NO_(г)) = 86,6 кДж/моль

∆G^о=

∆G^о= 6∆G^о(H₂O_(г)) + 4∆G^о(NO_(г)) - 4∆G^о(NH_{3 (г)}) - 5∆G^о(O_2(г))

∆G^о=6×(-228.6) + 4×86.6 – 4×(-16.7)

∆G^о= (-958.4) кДж

∆G^о < 0, реакция протекает самопроизвольно.

Энергия Гиббса имеет отрицательное  значение, это говорит о том, что  протекание реакции в прямом направлении  при стандартных условиях (298К  и 1 атм.) возможно.

 

СТР. 16 1207

Возможна ли реакция CO_{2 (г)} + 4H_2(г)  = CH_4(г) + 2H₂O_(ж) при стандартных условиях?

Из табл.1 приложения пособия:

∆G^о(CH_{4 (г)})= -50,8 кДж/моль;

∆G^о(СO_2(г)) = -394.4 кДж/моль

∆G^о(H₂O_(ж)) = -237.3 кДж/моль

∆G^о(H_2(г)) = 0 кДж/моль

∆G^о=

∆G^о=∆G^о(CH_{4 (г)}) + 2∆G^о(H₂O_(ж)) - ∆G^о(СO_2(г))

∆G^о=(-50.8) + 2×(-237.3) – (-394.4)

∆G^о= (-131.0) кДж

∆G^о < 0, реакция протекает самопроизвольно.

Энергия Гиббса имеет отрицательное  значение, это говорит о том, что  протекание реакции в прямом направлении  при стандартных условиях (298К  и 1 атм.) возможно.

СТР. 18 1108

Реакция идет по уравнению 2NO_(г) + O_2(г) = 2NO_2(г) Концентрации исходных веществ были: С_м(NO) = 0.03 моль/л, С_м(O₂) = 0.05 моль/л. Как изменится скорость реакции, если увеличить концентрацию кислорода до 0.10 моль/л и концентрацию NO до 0.06 моль/л.

V₁= k×

V₂= k×

 

Скорость реакции  увеличится в 8 раз.

СТР. 18 1208

Напишите выражение  для константы равновесия гетерогенной системы: CO₂ + C_(к) = 2CO. Как изменится скорость прямой реакции – образования CO , если концентрацию CO₂ уменьшить в четыре раза? Как следует изменить давление, чтобы повысить выход CO?