Томский университет систем управления и радиоэлектроники.

Контрольная работа по химии №1.

Вариант 4.10

Выполнил:

студент гр.

факультет ЭТ

Автор уч. пос.

Смирнов Г.В. и Якунина Г.М.

2002г.

1. Написать формулы оксидов, соответстыующих гидроксидам: H₂SiO; H₄SiO₄; H₃AsO₄; HAsO₃; Cu(OH)₂; Zn(OH)₂. Какими свойствами (основными, амфотерными, кислотными) обладают оксиды и соответствующие им гидроксиды. Назвать и построить их графические формулы. Определить эквивалент и эквивалентную массу для соединений: CuO; Cu(OH)₂; Al₂O₃; H₃AsO₄; Al₂(SO₄)₃.

Решение:

H₂SiO – SiO₂ – кислотные свойства;

H₄SiO₄ – SiO₂ – кислотные свойства;

H₃AsO₄ – As₂O₅ - кислотные свойства;

HAsO₃ - As_2­O₅ - кислотные свойства;

Cu(OH)₂ – CuO – основные свойства;

Zn(OH)₂ – ZnO - основные свойства.

H₂SiO – метакремнивая кислота

H – O

SiO=O

H – O

SiO₂ - диоксид кремния (IV) или диоксид кремния

O = Si = O

H₄SiO₄ – ортокремниевая кислота

H – O O – H

SiO

H – O O – H

H₃AsO₄ – ортомышьяковая кислота

H – O

H – O – As=O

H – O

As₂O₅ – оксид мышьяка (V)

O

As = O O = As = O

O или O

As = O O = As = O

O

HAsO₃ – метамышьяковая кислота

H – O – As = O

O

Cu(OH)₂ – гидроксид меди (II), CuO – оксид меди (II)

H – O

Cu Cu = O

H – O

ZN(OH)₂ – гидроксид цинка, ZnO – оксид цинка

H – O

Zn Zn = O

H – O

Э_CuO = ;

Э_Cu(OH)2 = ;

Э_Al2O3 = ;

Э_H3AsO4 = ;

Э_Al2(SO4)3 = .

2. Закончить уравнения реакций, какие из приведенных реакций можно использовать в технологии получения плёнок (каких)? Составить ионные уравнения (где возможно).

Решение:

1. Ca+As = Ca⁺³As^-3;

2. Si+O₂ = Si⁺⁴O₂^-2;

3. 4Al+3O₂ = 2Al₂⁺³O₃^-2;

4. 2Na+O₂ = Na₂⁺¹O₂^-1;

5. SiO₂+4HF = SiF₄+2H₂0;

6. Zn(OH)₂+2NaOH = Na₂ZnO₂+2H₂0,

Zn(OH)₂+2Na⁺ + 2OH^–= 2Na⁺+ZnO₂^2–+2H₂0,

Zn(OH)₂+2OH^– = ZnO₂^2–+2H₂0;

7. Zn(OH)₂+H₂SO₄ = ZnSO₄+2H₂0,

Zn(OH)₂+2H⁺+SO₄^–2 = Zn²⁺SO₄^2–+2H₂0,

Zn(OH)₂+2H⁺ = Zn²⁺+2H₂O;

8. SiCl₄+6NH₃ = [Si(NH₃)₆]Cl₄,

Si⁴⁺+4Cl^–+6NH₃ = [Si(NH₃)₆]⁴⁺+4Cl^–,

Si⁴⁺+6NH₃ = [Si(NH₃)₆]⁴⁺;

9. H₃PO₄+3NaOH = Na₃PO₄+3H₂O,

H₃PO₄+3Na⁺+3OH^– = 3Na⁺+PO₄^3–+3H₂O,

H₃PO₄+3OH^– = PO₄^3–+3H₂O.

В получении плёнок можно использовать реакцию получения оксида алюминия Al₂O₃. Образование этой оксидной плёнки тормозит процесс коррозии металла. Возможно в получении плёнок использовать реакцию получения арсенида галия GaAs.

2. Вычислить изменение энтальпии ΔH^o в процессе превращения деметилового эфира в этиловый спирт:

CH₃OCH_3(r) = CH₃CH₂OH_(ж)

Если:

CH₃OCH_3(r) +3O₂=2CO₂+3H₂O_(r); ΔH^o = –1454 кДж;

CH₃CH₂OH_(r)+3O₂=2CO₂+3H₂O_(r); ΔH^o = –1402 кДж;

Какое вество эфир или спирт более устойчиво? Почему не происходит самопроизвольного превращения одного вещества в другое.

Решение:

Чтобы получить заданное уравнние реакции, необходимо из 1–го уранения вычисть 2–ое уравнение.

CH₃OCH_3(r) +3O₂ – CH₃CH₂OH_(r) –3O₂ = 2CO₂ + 3H₂O_(r) –2CO­₂ –3H₂O_(r)

Получаем после преобразований заданное уравнение:

CH₃OCH_3(r) = CH₃CH₂OH_(ж)

Измение энтальпии ΔH^o в этом превращении равно :

ΔH^o = ΔH^o₁ – ΔH^o₂ =–1452 – (–1402)= –50кДж.

Превращение эфира в спирт – процесс экзотермический, то есть идёт с выделением тепла, значит спирт более устоичивое соединение.

2. Какое количество теплоты выделится при превращении 1 кг красного фосфора в чёрный, если при сгорании красного и чёрного фосфора образуется P₂O₅ и выделится, соответственно, тепло:

ΔH^o (P_красн)=–18,41 кДж/моль;

ΔH^o (P_чёрн)=–43,2 кДж/моль.

Решение:

В условии задачи даны энтальпии сгорания красного и чёрного фосфора, значит тепловой эффект реакции красного фосфора в чёрный будет равен:

ΔH^o = ΔH^o (P_чёрн) – ΔH^o (P_красн) = –43,2 – (–18,41) = –24,79 кДж.

По уравнению реакции 1 моль атомов красного фосфора превращается в чёрный фосфор, при этом выделяетяс 24,79 кДж теплоты.

1 моль P составляет 31г.

31г P – 24,79 кДж

1000г P – x кДж.

кДж

При превращении 1кг красного фосфора в чёрный выделяется 799,6 кДж теплоты.

2. Реакция протекает по уравнению 2SO₂+O₂2SO₃. Вычислить константу равновесия и исходные концентрации сернистого газа и кислорода, если концентрация всех веществ в момент равновесия были равны: [SO₂] =5 моль/л, [O₂]=1,3 моль/л, [SO₃]=4 моль/л.

Решение:

2SO₂ +O₂2SO₃

Кс =

Исходные концентрации SO₂ и O₂ находим на основе уравнения реакции, согласно которому из 2–х молекул SO_2­ и одной молекулы O₂ образуются две молекулы SO₃. Отсюда следует, что на образование 4–х молекул SO₃ расходуется 4 молекулы SO₂ и 2 молекулы O₂. Таким образом, исходные концетрации веществ SO₂ и O₂ равны:

[SO₂]_исх = 4+5=9 моль/л;

[O₂]_исх =2+1,3 =3,3 моль/л.

2. Написать уравнение закона действия масс для следующих реакции:

1. 2H₂+O₂=2H₂O_(ж); ΔH^o = –573,2 кДж;

2. N₂+O₂=2NO; ΔH^o = –180,8 кДж;

3. C_(T)+H₂O_(r)=CO+H₂; ΔH^o = –131,3 кДж;

Как изменится скорость вышеупомянутых реакций, если давление в системе увеличится в два раза? В каком направлении сместится равновесие? Будет ли влиять изменение температуры на смещение равновесие?

Решение:

Закон действия масс: скорость реакции прямопропорциональна произведению концентрации реагирующих веществ.

2H₂+O₂=2H₂O_(ж) ΔH^o = –573,2 кДж

V = ;

N₂+O₂=2NO ΔH^o = –180,8 кДж

V =;

C_(T)+H₂O_(r)=CO+H₂ ΔH^o = –131,3 кДж

V =;

Твёрдая фаза (Ст) в выражениях закона действия масс не входит.

При увеличении давления в два раза, концентрация реагирующих веществ увеличивается в 2 раза, значит, и скорость реакции увеличивается:

V¹=, то есть скорость увеличится в 8 раз

;

V¹=, Скорость реакции увеличится в 4 раза.

;

V¹=, Скорость реакции увеличится в 2 раза.

.

Равновесие сместится в сторону образования меньшего числа газообразующих веществ. В 1–ой реакции равновесие сместится вправо, во 2–ой реакции равновесие смещатся не будет, т.к. число молей газообразных веществ в правой и левой частях уравнения одинаковое. В 3–ей реакции равновесие будет смещаться влево.

Изменение температуры будет влиять на смещение равновесия, так как все три реакции соправождаются изменением энтальпии ΔH^o_.