3. Для атома углерода возможны два различных электронных состояний: Назовите эти состояния атома. Как перейти от первого состояния ко второму? Как называется этот процесс?

Электронное состояние атома 1s²2s²2p² называется основным электронным состоянием.

Электронное состояние атома 1s²2s¹2p³ называется возбужденным электронным состоянием.

Перейти от основного состояния к возбужденному можно, сообщив системе некоторое количество энергии. Это может быть нагревание, действие электромагнитного излучения, в том числе оптического или УФ-диапазона. Этот процесс называется возбуждением.

Экзаменационный билет №7

1. Условия самопроизвольного протекания и предела протекания процесса. Термодинамика фазовых переходов.

2. Привести схему гальванического элемента, работающего при электрохимической коррозии системы: Cr/Pb, в среде водного раствора h2so4, записать процессы коррозии.

Запишем значения стандартных окислительно-восстановительных потенциалов.

E⁰(Pb²⁺/Pb) = –0,126 В

E⁰(Cr²⁺/Cr) = –0,913 В

E⁰(Cr²⁺/Cr) < E⁰(Pb²⁺/Pb), поэтому хром — анод, свинец — катод.

Схема элемента:

(–) Cr | Cr²⁺, H₂SO₄ | Pb (+)

Анодный процесс: Cr⁰ – 2e^–  Cr²⁺

Катодный процесс: 2H⁺ + 2e^–  H₂

Уравнение процесса коррозии: Cr + H₂SO₄ = CrSO₄ + H₂

3. Сколько грамм HNO₃(конц.) потребуется для растворения 6,35 г меди? К какому классу окислительно-восстановительных процессов относится данная реакция, привести процессы окисления, восстановления, уравнять суммарную реакцию

Запишем схемы полуреакций:

1| Cu – 2e^–  Cu²⁺ — окисление

2| NO₃^– + 2H⁺ + e^–  NO₂ + H₂O — восстановление

-------------------------------------------------------------------

Cu + 2NO₃^– + 4H⁺  Cu²⁺ + 2NO₂ + 2H₂O

Cu + 4HNO₃ = Cu(NO₃)₂ + 2NO₂ + 2H₂O

Это реакция межмолекулярного окисления-восстановления.

Найдем количество меди.

(Cu) = m(Cu) / M(Cu) = 6,35 / 63,546 = 0,1 моль.

По уравнению видно, что для реакции потребуется 0,1  4 = 0,4 моль азотной кислоты.

M(HNO₃) = 63,01 г/моль.

Вычисляем массу азотной кислоты.

m(HNO₃) = M(HNO₃)  n(HNO₃) = 63,01  0,4 = 25,20 г.

Зав. кафедрой .

Экзаменационный билет №8

1. Скорость химической реакции, влияние концентрационного фактора на скорость. Кинетическое уравнение процесса.

2. Какие металлы (Fe, Ag, Ca) будут разрушаться в атмосфере влажного воздуха, насыщенного диоксидом углерода? Ответ обоснуйте термодинамическим расчётом.

Разрушение металлов в атмосфере влажного воздуха, насыщенного диоксидом углерода, может идти по схеме:

Fe + H₂O + CO₂ = FeCO₃ + H₂

Рассчитаем G⁰ процесса.

G⁰ = G⁰(FeCO₃) – G⁰(H₂O, ж) – G⁰(CO₂) =

= –665,1 – (–237,24) – (–394,88) = –32,98 кДж.

G⁰ < 0, разрушение железа по данной схеме возможно.

2Ag + H₂O + CO₂ = Ag₂CO₃ + H₂

Рассчитаем G⁰ процесса.

G⁰ = G⁰(Ag₂CO₃) – G⁰(H₂O, ж) – G⁰(CO₂) =

= –437,2 – (–237,24) – (–394,88) = 194,92 кДж.

G⁰ > 0, разрушение серебра по данной схеме невозможно.

Ca + H₂O + CO₂ = CaCO₃ + H₂

Рассчитаем G⁰ процесса.

G⁰ = G⁰(CaCO₃) – G⁰(H₂O, ж) – G⁰(CO₂) =

= –1127,7 – (–237,24) – (–394,88) = –495,58 кДж.

G⁰ < 0, разрушение кальция по данной схеме возможно.

3. Медь покрыта оловом. При нарушении покрытия возникает гальванический элемент: , который даёт ток силой . Какая масса олова окисляется и сколько литров выделяется на катоде за 25 минут?

Схема гальванического элемента:

Анодный процесс: Sn⁰ – 2e^–  Sn²⁺

Катодный процесс: 2H⁺ + 2e^–  H₂

Запишем значения стандартных окислительно-восстановительных потенциалов.

E⁰(Cu²⁺/Cu) = +0,345 В

E⁰(Sn²⁺/Sn) = –0,136 В

Согласно законам Фарадея, масса (объем) вещества, выделяющегося на электроде, равна:

m = M  I  t / (n  F), или V = V_M  I  t / (n  F)

где n – число передаваемых в полуреакции электронов,

M – молярная масса,

V_M – молярный объем,

F – число Фарадея,

I – сила тока (А),

t – время электролиза (с).

Вычисляем массу олова, окисленного на аноде:

m(Sn) = M(Sn) · I  t / (n  F) =

= 118,71 · 7,5 · 25 · 60 / (2 · 96487) = 6,92 г.

Вычисляем объем водорода, выделившегося на катоде.

V(H₂) = V_M(H₂) · I  t / (n  F) =

= 22,4 · 7,5 · 25 · 60 / (2 · 96487) = 1,31 л.