Контрольная работа по "Химии". 16

 

1. Вычислите относительные молекулярные и молярные массы следующих веществ: S₈; 3NaF·AlF₃; BeOHCl

Решение:

1. М_r = 8Аr(S) = 8·32 = 256;  М = 256 г/моль
2. М_r = 3(А_r(Na) + А_r(F))+ А_r(Al)+3Аr(F)  =3(23 + 19)+27+3·19 = 210;  M = 210 г/моль
3. М_r = А_r(Be)+А_r(O) + А_r(H)+А_r(Cl)   =9+  16 +1+ 35,5 =  61,5;  M = 61,5 г/моль

 

 

 

2. Вычислите  количество  вещества  (число моль)  содержащихся в : 34 г С; 91,8 г (NH₄)₂SO₄; 6,2 л COCl₂

 

Решение:

1. n = m / M(C) = 34 г :12 г/моль = 2,833 моль
2. n = m / M((NH₄)₂SO₄) =  91,8 г : 132 г/моль = 0,695 моль
3. n = V / V_m = 6,2 л : 22,4 л/моль = 0,277 моль

 

 

 

 

3. Вычислите массу в граммах: 4,5 моль H₃PO₄

Решение:

m = n · M(H₃PO₄) = 4,5 моль · 98 г/моль = 441 г

 

 

 

 

4. Вычислите объем газа при нормальных условиях, если давление этого газа, занимающего объем V при температуре Т, равно р.

Дано: V=7,8 л; Т=298 К; Р=112 кПаПа

 

p₀=101,325 Па   T₀= 273К

 

Решение:

Из соотношения между объемом  газа, его давлением и температурой следует:

           pVT₀                 112·7,8·273

V₀ = ¾¾¾  =   ¾¾¾¾¾¾ = 7,898 л

           p₀ T            101,325·298

 

5 -  Рукописный текст

 

 

6.Используя  уравнение состояния идеального газа, рассчитайте массу газа, если при температуре Т и давлении р его объем составляет V.

 

№ варианта	газ	объем	температура	давление
10 вариант	C2H2	33,6 см3	83 оС	816 мм рт.ст.

Решение:

T=273+83=356K     V=0,0336л

M(C₂H₂)=26г/моль  Р=816.133,322= 108 790Па= 108,79кПа

Для расчета  используем уравнение  состояния идеального газа:

           pVM         108,79·0,0336·26

m =  ¾¾¾  =  ¾¾¾¾¾¾¾¾  =  0,032 г

             RT           8,31·356

 

 

 

7.Вычислите относительную молярную массу газа, зная его плотность по водороду или по воздуху

Дано: D_возд=0,59

Решение:

М = 29 D_возд = 29·0,59 = 17,11 г/моль

 

 

 

 

8. Сколько килограммов алюминия необходимо для получения хрома массой 10 кг из оксида хрома (III) алюминотермическим   методом?

 

Это задание по своему варианту-10

 

Решение:

Составим уравнение реакции: Cr₂O₃+2Al=Al₂O₃+2Cr

n(Cr) = m / М(Cr) = 10000:52 = 192,3 моль

По уравнению реакции n(Cr) = n(Al)

m(Al) = M·n = 27·192,3=5192,32 г

Ответ: m(Al) = 5192,32 г

 

 

 

9.Запишите полную электронную формулу атома элемента с порядковым номером 33. Представьте с помощью электронных ячеек строение внешнего электронного уровня. Укажите высшую и низшую степени окисления элемента в соединениях.

 

Элемент – Мышьяк (Арсен) 

Решение:

Электронная формула:

 1s² 2s²2p⁶ 3s²3p⁶3d¹⁰ 4s²4p³

4s         4p

Высшая степень окисления: +5

Низшая степень окисления: -3  

 

 

10. Представьте электронное строение частицы I⁵⁺

Решение:

 Электронное строение атома I:

I ⁰ - 1s² 2s²2p⁶ 3s²3p⁶ 3d¹⁰4s²4p⁶4d¹⁰5s²5p⁵

I ⁰ -5e =I⁵⁺

Электронное строение иона I⁵⁺

1s² 2s²2p⁶ 3s²3p⁶ 3d¹⁰4s²4p⁶4d¹⁰5s²5p⁰

 

 

 

11. Пользуясь таблицей относительных электроотрицательностей, вычислите их разность для связей в молекуле NaBrO₃. Какой характер имеют связи в данной молекуле? Какая из них более полярна? Укажите направление смещения общей электронной пары в каждой связи.

Решение:

Na - 0,9     O -3,5  В – 2,0    

Dc_{Na -О} = 3,5 – 0,9 = 2,6

Dc_{В - О} = 3,5 – 2,0 = 1,5

Характер связи: ионная связь. Общая электронная пара смещена в сторону более электроотрицательного атома, т.е. в сторону атома кислорода:

                      О

Nа® О←В

                  О

 

 

12. Для заданных реакций рассчитайте: энтальпию реакции; количество теплоты выделяющееся или поглощающееся в результате реакции, если реагирует m г (V, л) вещества А; энтропию реакции; энергию Гиббса реакции и укажите направление протекания реакции при стандартных условиях.

CH₃CHO_(г) + H_{2 (г)}   ® C₂H₅OH _(г)   V=170 л CH₃CHO

Справочные данные:

Δ_rH₂₉₈⁰(CH₃CHO_(г) )=-166,36 кДж

Δ_rH₂₉₈⁰(C₂H₅OH_(г) )=-235,31 кДж

Δ_rS₂₉₈⁰(CH₃CHO_(г) )=265,7 Дж

Δ_rS₂₉₈⁰(C₂H₅OH_(г) )=282,0 Дж

Δ_rS₂₉₈⁰(H_2(г) )=130,586кДж

 

По закону Гесса

Δ_rH₂₉₈⁰ = [Δ_fH₂₉₈⁰ (C₂H₅OH) ] – [Δ_fH₂₉₈⁰ (CH₃CHO)]

Δ_rH₂₉₈⁰ = [(-235,31) ] – [(-166,3 )] =-69,3 кДж

Δ_rH₂₉₈⁰> 0 , значит реакция эндотермическая, Q<0

n(CH₃CHO) = V / Vm = 170 л : 22,4 л/моль = 7,6 моль

По уравнению  реакции прореагировал 1 моль CH₃CHO и при этом поглотилось 341,5 кДж теплоты. Если в реакцию вступит 2,23 моль CH₃CHO, то при этом поглотилось  7,6 × 341,5 = 2595,4 кДж теплоты.

Δ_rS₂₉₈⁰ = [Δ_fS₂₉₈⁰ (C₂H₅OH) ] – [Δ_fS₂₉₈⁰ (CH₃CHO)+ Δ_fS₂₉₈⁰ (H₂)]

    Δ_rS₂₉₈⁰ = [282,0] – [265,7+130,586] =-114,286 Дж/К=-0,114кДж/К

D _rG°₂₉₈ = D _rН°₂₉₈  - Т× D _rS°₂₉₈

D _rG°₂₉₈= -69,34 - 298 × (-0,114)= -35.37 кДж

ΔG₂₉₈⁰ <0  , следовательно реакция может протекать самопроизвольно в прямом направлении.

 

 

 

13.  Для заданной реакции рассчитайте:
1. во сколько раз изменится скорость реакции при увеличении концентрации реагирующих веществ в n раз;
2. начальную скорость реакции при температуре Т₁;
3. энергию активации реакции;
4. во сколько раз изменится скорость реакции при изменении температуры от Т₁ до Т₂

 

№п/п	Реакция	k1	Т1, К	k 2	Т2,К	СА, моль/л	СВ, моль/л	g
10	H2O2 + 2HBr ® 2H2O + Br2	4,32	293	8,38	303	0,1	0,03	2,0

 

Решение:

1. Скорость реакции до изменения концентрации:

 u₁ = k₁ · [С (H₂O₂ )] · [С (HBr)]²

2. Скорость реакции после увеличения концентрации в n раз :

 u₂ = k₂ · [nС (H₂O₂ )] · [nС (HBr)]² =k₂ · n³[С (H₂O₂ )] · [С (HBr)]²

Изменение скорости реакции: u₂ / u₁ =k₂·n³/k₁=8,38·n³/4,32=1,94·n³, следовательно скорость реакции увеличится в 1,94 · n³ раз.

2) начальная скорость реакции CO+H₂O_(г) ® CO₂+H₂ равна 

      u₁ = k · [С (H₂O₂ )] · [С (HBr)]² = 4,32 · 0,1 · 0,03² = 3,89 · 10^-4моль/л·с

 

3)         k (Т₂)         E_а                                     Т₁ =  288 К

       lg ¾¾¾ = ¾¾¾¾ (1/Т₁ – 1/Т₂)              

            k(T₁)     2,303·R                                Т₂ =  313 К

        2,303·8,31·293·303          8,38

Е_а = ¾¾¾¾¾¾¾¾  · lg  ¾¾¾¾       = 49 272,3 Дж/моль

                       10                       4,32

 

4) По правилу Вант-Гоффа u₂ / u₁ = g ^DТ/10 = 2,0 ¹ 

Скорость реакции увеличится в  2,0 раза

 

 

 

 

СПИСОК  ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

 

1. Ахметов Н. С. Общая и неорганическая химия. — 7-е изд. — Высшая школа, 2009.
2. Глинка Н. Л. Общая химия. — 24-е изд., испр. — Л.: Химия, 1985. 
3. Коровин Н. В. Общая химия. — 11-е изд. — М.: Высшая школа, 2009.
4. Общая и неорганическая химия. Курс лекций. М.: Школа имени А.Н.Колмогорова, Издательство Московского университета, 2000. Хомченко И. Г. Общая химия. — 2-е изд. — М.: Новая волна, 2010.

 

 

Это лишнее -  ?????

 

 

 

 

14.  Газообразные реагенты А и В образуют газообразное вещество С.
1. Выразите константы равновесия К_р и К_с реакции, протекающей при температуре Т К и общем давлении Р атм.
2. Вычислите константы равновесия К_р и К_с реакции при температуре Т К и давлении Р = 730 мм рт. ст., если число молей вещества С в состоянии равновесия равно 0,45
3. Вычислите количество С в состоянии равновесия, если общее давление в системе равно 3 атм при температуре Т К.

1½А + ½В « С

Решение:

             [С]                           р_(С)                        

1) К_с =  ¾¾¾¾      К_р =  ¾¾¾¾

          [А]^11/2 × [В]^1/2                            р^11/2_(А) р^1/2 _(В)

где р_С, р_А и р_В – равновесные парциальные давления газообразных веществ в смеси.

 

2) По уравнению реакции  если число молей вещества  С= 0,45, то число молей вещества А – 0,675 моль, вещества В – 0,225 моль ( по мольным отношениям)

              [0,45]                          

 К_с =  ¾¾¾¾     =   1,84

          [0,645]^1,5×[0,225]^1/2                           

 

К_р = К_с (RT) ⁿ  где n – сумма стехиометрических коэффициентов. Число молей образующихся газообразных  продуктов  пишут со знаком «+», а число молей исходных веществ – со знаком «- »

К_р = 3,65× (8,31×T) ¹= 30,33 × Т

15. Имеем раствор вещества А (растворенное вещество) и вещества В (растворитель). Известна массовая доля растворенного вещества в растворе w₁ (%) и плотность раствора r. Определите:
1. молярную концентрацию раствора;
2. моляльную концентрацию раствора;
3. молярную концентрацию эквивалента раствора;
4. сколько растворителя и раствора с  массовой долей w₁ нужно взять, чтобы получить раствор с массовой долей w₂

 

№ варианта	w1, %	А	В	r, г/см3	w2, %
10 вариант	40	С10Н14	СН3СОСН3	0,719	8

                                m (С₁₀Н₁₄)                 Пусть взято 100 мл раствора

1. w (С₁₀Н₁₄)) = ——————          ,     тогда

                                          r ·  V _р-ра                                    

m (С₁₀Н₁₄)=  w (С₁₀Н₁₄) ·  r ·  V _р-ра = 0,40 · 0,719 ·  100 = 28,76г

 

                              m(С₁₀Н₁₄)               28,76

С_м(С₁₀Н₁₄=  ¾¾¾¾————    =  ¾¾¾¾ =  2,15 моль /л

                           М(С₁₀Н₁₄)· V _р-ра        134 · 0,1

 

 

2)                              m(С₁₀Н₁₄)               28,76

С_экв(С₁₀Н₁₄)=  ¾¾¾¾————  =  ¾¾¾¾        =  2,15 моль /л

                        М(С₁₀Н₁₄)· f_экв· V _р-ра     158 · 1· 0,1

 

                       

3)                         m(С₁₀Н₁₄)           

С_m(С₁₀Н₁₄)=  ¾¾¾¾————

                         М(С₁₀Н₁₄) · m _р-ля     

 

В 100 г раствора с w (С₁₀Н₁₄)= 0,40 содержится 40,0 С₁₀Н₁₄г и 60 г СН₃СОСН₃ (0,060 кг СН₃СОСН₃), следовательно моляльность этого раствора составит:

                          40

С_m(С₁₀Н₁₄) =  ¾¾¾¾— = 4,98 моль/ кг.

                       134· 0,060

Эту задачу можно решить по правилу креста:

 

40%                            8-0=8

                 8%

0%            40-8=32

 

m₁/m₂ = 8/ 32

Чтобы получить 8 % раствор из 40% , на 8 частей 40% нужно взять 32 часть растворителя (СН₃СОСН₃).

Например, если надо приготовить 40 г 8% раствора, необходимо взять 8 г 40% раствора и 32 г растворителя.

16.  Раствор неизвестного вещества имеет концентрацию w% и плотность r г/см³.  Давление пара растворителя равно р кПа при температуре Т К. Давление пара чистого растворителя равно р₀ кПа. Рассчитайте:

1. молярную массу растворенного вещества;
2. молярную и моляльную концентрацию раствора;
3. осмотическое давление раствора;
4. эбулиоскопическую константу растворителя;
5. криоскопическую константу растворителя;
6. температуру замерзания раствора;
7. температуру кипения раствора.

№ варианта	w, %	растворитель	Т, К	р, Па	р0, Па	r, г/см3
10 вариант	43,5	С4Н8О2	298	49,2×103	86,4×103	1,0

 

Найти: М(вещества); С_м; С_m; p_осм; К_э; К_к; t_кип(раствора); t_зам(раствора)

Дано: w(раствора) = 43,5%

          r = 1,0 г/см³

          р₁ = 46,1×10³ Па

          Т  = 298К

          р₀ = 86,4×10³Па

Решение:

Пусть взято 100 мл раствора

1. w = m(вещества)/ m(вещества)+m(растворителя) = m(вещества)/Vr

      m(вещества) = w Vr

      m(вещества)  = 0,435 × 100 × 1.0 = 43,5 г

      m(С₄Н₈О₂) = Vr - m(вещества) 

      m(С₄Н₈О₂) = 100 – 43,5 = 56,5 г

       ν(С₄Н₈О₂) = 56,5/88=0,64 моль

2. Δp = p₀ - p_{1 =} p₀  × ν (вещ-ва)/ (ν(H₂O) + ν (вещ-ва))

      ν (вещ-ва) = ν(С₄Н₈О₂)(p₀ -  p₁)/p₁

ν (вещ-ва) = 0,64× (86,4×10³- 49,2×10³ )/ 49,2×10³= 0,48 моль

     M(вещества) = m/ ν = 43,5/ 0,48=90,6 г/моль

3) С_м = ν (вещ-ва) /Vр-ра

С_м = 0,64 /0,1 = 0,064 моль/л

 

4) C_m = ν(вещества)/m(С₄Н₈О₂)

C_m = 0,64/0,0565 = 11,33 моль/кг (С₄Н₈О₂)

 

1. p_осм = С_мRT

     p_{осм =} 11,33× 8,314 × 298 = 392,18кПа

2. К_э = 2,79

K_k = 2,8  

(табличные  данные для С₄Н₈О₂- этилацетат)

Т_кип(С₄Н₈О₂ ) =348,5 К

Т_зам(С₄Н₈О₂) =189 К

3. Т_кип(раствора) = Т_кип(С₄Н₈О₂ ) + Δ t_кип

     Δ t_{киg =} К_э × C_m  = 2,79×11,33 = 31,6

     Т_кип(раствора) = 348,5 + 31,6 = 380,1 K

     t_кип(раствора) = 107,1 ⁰C

4. Т_зам(раствора) = Т_зам(С₄Н₈О₂) - Δ t_зам

Δ t_зам = K_k × C_m  = 2,8 × 11,33 = 31,64

      Т_зам(раствора) = 189 К – 31,64 К = 157,36 K

     t_зам(раствора) =  - 115,64 ⁰C

 

Ответ:      M(вещества) = 90,6 г/моль

            С_м = 0,064 моль/л;

            С_m = 11,33 моль/кг (С₄Н₈О₂);

             p_осм=392,18кПа;

             К_{э =}2,79;

             К_{к =} 2,8   ;

            t_кип(раствора) = 107,1 ⁰C

             t_зам(раствора) =  - 115,64 ⁰C

17.  По приведенным ниже данным вычислите неизвестные величины

№ варианта	Электролит	См, моль/л	a, %	Концентрация  иона, моль/л
10 вариант	AgNO3	0,14	?	[Ag+] = 0,10

Решение:

AgNO₃  « Ag⁺  + NO^3-

[Ag⁺] = С_м × a × n          a=[Ag⁺] /С_м × n =0,10/0,14× 1=0,71 или 71%

 

18.  Вычислите константу гидролиза, степень гидролиза, рН в водных растворах солей с концентрацией С_м при 25 ⁰С. Напишите уравнение реакции гидролиза в ионном и молекулярном виде

Дано:

Соль ZnCl₂

С_м = 0,15моль/л

Решение:

ZnCl₂- соль образована слабым основанием и сильной кислотой. Гидролиз идет по катиону.

I ступень: ZnCl₂+ H₂O = ZnOHCl + HCl – молекулярное уравнение

Zn^{2 +}+ H₂O = ZnOH⁺ + H⁺ - сокращенное ионное уравнение.

  Гидролизом по II ступени можно пренебречь.

Рассчитаем  константу гидролиза

К_h = К_W / К_b = 10^-14 / 4,9·10^-7= 2×10^-8

Рассчитаем  степень гидролиза

h  = ÖК_h / С_м = Ö2×10^-8/0,15 = 3,65 ×10^-4

 

Вычислим концентрацию ионов Н⁺ в растворе

[Н⁺] = С_м × h = 0,15 × 3,65 ×10^-4= 5,48×10^-5 моль/л

рН = -lg [Н⁺] = -lg (5,48×10^-5 ) = 4,26  (кислая среда)

 

19.  Запишите молекулярное и ионное уравнения реакции:

Молекулярное уравнение: Na₂S + H₂SO₄ ®Na₂SO₄ + H₂S↑

Полное ионное уравнение:

2Na⁺ +S^2- +2H⁺ + SO^2- ®2Na⁺+SO^2-+H₂S↑

Сероводород – газ, он не диссоциирует на ионы.

Сокращенное ионное уравнение:

2H⁺ +S^2- ®H₂S↑

20.   Составьте ионно-электронную схему окислительно-восстановительной реакции и расставьте коэффициенты, сравнив стандартные окислительно-восстановительные потенциалы окислителя и восстановителя, укажите направление ее протекания

2KNO₂ +2 KI + 2H₂SO₄  ® 2NO + I₂ + 2К₂SO₄ + 2Н₂О

Решение:

Условием  самопроизвольного протекания окислительно-восстановительной  реакции является:  DE⁰ > 0 или Е_{окислителя} > Е_{восстановителя}

Составим  ионно-электронную схему реакции:

Окислитель         NO₂ ^- + 2Н⁺ + `е  ® NO+ Н₂О    2                 восстановление

  восстановитель  2I^- +2`е  ® I₂                                 1         2           окисление

 

2NO₂ ^- + 4Н⁺ + 2I®2NO+ 2Н₂О+I₂

Расстановка коэффициентов:

2KNO₂ +2 KI + 2H₂SO₄  ® 2NO + I₂ + 2К₂SO₄ + 2Н₂О

В таблице  находим значения стандартных окислительно-восстановительных  потенциалов: Е⁰( NO₂ ^- + 2Н⁺ / NO+ Н₂О    ) = 1,0 В;

Е⁰ (2I^- / I₂ )  = 0,59 В.

Так как потенциал окислителя больше потенциала восстановителя,  то реакция будет протекать самопроизвольно.