5.Что такое сродство к электрону? В каких единицах оно измеряется? Как изменяется окислительная активность неметаллов в периоде и в группе периодической системы с увеличением порядкового номера? Ответ мотивируйте строением атома соответствующего элемента.

Сродство к электрону – это энтальпия, поглощаемая 1 моль электронов для появления ионов данного элемента. Сродство к электрону измеряется в кДж/моль. Окислительная активность неметаллов (способность принимать электроны) в группе с увеличением по-рядкового номера элементов уменьшается, потому что с ростом заряда элемента растёт и радиус атома. Всё это приводит к уменьшению сродства к электрону у атомов элементов данной группы. Например, атомы фтора и хлора соответственно имеют следующие электронные конфигурации (Не)2s²2p⁵ (r = 0,072нм) и (Ne)3s²3p⁵ (r = 0,099нм). Атому фтора будет легче присоединять электрон, чем атому хлора.

В периодах окислительная активность неметаллов будет увеличиваться с увеличением порядкового номера элемента, так как будет уменьшаться радиус атомов с увеличением заряда ядра. Например, атом серы и хлора имеет следующие электронные конфигурации (Ne)3s²3p⁴; (Ne)3s²3p⁵. Имея семь электронов на внешнем энергетическом уровне, больше на один, чем атом серы и, соответственно больший радиус заряд ядра, чем у атома серы. Поэтому атом хлора будет иметь меньший размер атома (r = 0,099нм), чем атом серы (r = 0,104нм). Исходя из этого, атом хлора будет легче присоединять электроны, чем атом серы, т. е. хлор будет проявлять окислительные способности, чем сера.

38. При взаимодействии 6,3 г железа с серой выделилось 11,31 кДж теплоты. Вычислите теплоту образования сульфида железа ЕеS.

Решение:

Уравнение реакции имеет вид:

6,3х 11,31 кДж

Fe + S = FeS; ∆H⁰

55,845х х кДж

Вычислим теплоту образования сульфида железа EeS из пропорции:

6,3г / (-11,31 кДж) = 55,845г / х;

х = (-11,31 * 55,845) / 6,3 = -100,26 кДж/моль.

 

Ответ: -100,26 кДж/моль.

58. Определите, при какой температуре начнется реакция восстановления Fe3o4, протекающая по уравнению:

Fe₃ O₄ (к) + СО (г) = ЗFеО (к) + СO2 (г);  ∆Н = +34,55 кДж. 

Решение:

Уравнение реакции имеет вид: 

Fe₃O₄ (к) + СО (г) =ЗFеО (к) + СO₂ (г);  ∆Н = +34,55 кДж. 

Значения   ∆  находим из соотношений: 

  ∆  = -

 Значения   находим из специальных таблиц, получим:

  ∆   =  3S⁰  (FeО) +  S⁰ (СО₂) –  [S⁰  (Fe₃O₄) +  S⁰ (СО)]; ∆    = [3(54,0) + (213,65) – (146,4 +197,91) = +31,34 Дж/моль ^. К.

 

Найдём температуру, при которой ∆G = 0: 

0 = ∆H⁰ - T ∆S⁰;

∆H⁰ = T ∆S⁰;

  Т = ∆H⁰ /  ∆S⁰ = 34,55 / 0,3134 = 1102,4 К.

 

Следовательно, при температуре 1102,4 K начнется реакция  восстановления Fe₃O₄. Иногда эту температуру называют температурой начала реакции.

 Ответ:  1102,4 К.

79. Почему при изменении давления смещается равновесие системы  N₂ + 3Н₂ ↔ 2NH₃ и, не смещается равновесие системы N₂ + O₂ 2NO? Ответ мотивируйте на основании расчета скорости и обратной реакций в этих системах до и после изменения давления. Напишите выражения для констант равновесия каждой из данных систем.

Решение:

а) Уравнение реакции:

N₂ + 3Н₂ ↔ 2NH₃.

Из уравнения реакции следует, что реакция протекает с уменьшением объёма в системе (из 4 моль газообразных веществ образуется 2 моль газообразного вещества). Поэтому при изменении давления в системе будут наблюдаться смещение равновесия. Если повысить давление в данной системе, то, согласно принципу Ле Шателье, равновесие сместится вправо, в сторону уменьшения объёма. При смещении равновесия в системе вправо скорость прямой реакции будет больше скорости обратной реакции:

пр  > обр   или   пр =  k[N₂] [H₂]₃ >  обр  = k[NH₃]₂.

Если же давление в системе уменьшить, то равновесие системы сместится влево, в сторону увеличения объёма, то при смещении равновесия влево скорость прямой реакции будет меньше, чем скорость прямой: 

νʹпр  < νʹ обр   или (νʹпр =  k[N₂] [H₂]₃ )<  (νʹобр = k[NH₃]₂).

б) Уравнение реакции:

N2 + O2 ↔  2NO..

Из уравнения реакции следует, что при протекание реакции не сопровождается изменением объёма, реакция протекает без изменения числа молей газообразных веществ. Поэтому изменение давления в системе не приведёт к смещению равновесия, поэтому скорости прямой и обратной реакции будут равны:

νʹпр  = νʹобр  =   или (νʹпр k[N₂] [О₂]) =  (νʹобр  = k[NО]₂).