Химия ДЗ Вариант 23

1. Министерство образования и науки Российской Федерации

ФГАОУ ВПО «Уральский федеральный университет

имени первого Президента России Б.Н. Ельцина»

Факультет дистанционного образования

Контрольная работа

по дисциплине «Химия»

Вариант: 23

Выполнил:

студент группы: ЭНЗ-140051ду

Сарайкин М.А

Проверил:

Преподователь: Шаклеина В.А

Асбест

2015

1

а) Укажите численные значения главного и орбитального квантовых чисел данных подуровней, рассчитайте последовательность их заполнения.

5d, 4р, 3d

Решение.

Подуровень 5d

Главное квантовое число n=5

Орбительное квантовое число l= 2

(орбитальные квантовые числа принимают целочисленные значения от 0 до (n-1)

Подуровень 4р

Главное квантовое число n=4

Орбительное квантовое число l= 1

(орбитальные квантовые числа принимают целочисленные значения от 0 до (n-1)

Подуровень 3d

Главное квантовое число n=3

Орбительное квантовое число l= 2

(орбитальные квантовые числа принимают целочисленные значения от 0 до (n-1)

Заполнение подуровней происходит в соответствии с правилом Клечковского: увеличение энергии и соответственно заполнение орбиталей происходит в порядке возрастания суммы квантовых чисел n+l, а при равной сумме n+l в порядке возрастания числа n.

Поэтому вначале заполняется 3d подуровень (n+l)=(2+3=5), n=3

Затем заполняется 4р-подуровень (n+l)=(4+1=5), n=4

Последним заполняется 5d подуровень (n+l)=(5+3=8), n=5

б) Распределите по квантовым ячейкам валентные электроны, определите химический элемент и его положение в системе Д.И. Менделеева (номер периода, группа, подгруппа)

Решение.

Элемент со строением внешнего электронного уровня

- ванадий.

Ванадий – элемент 4 периода 5 группы побочной подгруппы. Порядковый номер в периодической системе Д.И. Менделеева 23

Электронная формула ванадия

Электронно-графическая формула ванадия

V

4s

4p

4d

4f

3s

3p

3d

2s

2p

1s

в) Напишите электронные формулы атомов и ионов, укажите их положение в системе Д.И.Менделеева (номер периода, группа, подгруппа).

Ni, Ва²⁺

Ni- элемент 4 периода, 8 группы побочной подгруппы. Порядковый номер в периодической системе Д.И. Менделеева 28

Электронная формула никеля

Электронно-графическая формула висмута в нормальном состоянии

Ni

4s

4p

4d

4f

3s

3p

3d

2s

2p

1s

Ва²⁺

Ва- элемент 6 периода 2 группы главной подгруппы, порядковый номер в периодической системе Д.И. Менделеева 56

Электронная формула Ва²⁺

Электронно-графическая формула Ва²⁺

Bа²⁺

6s

6p

6d

6f

5s

5p

5d

5f

4s

4p

4d

4f

3s

3p

3d

2s

2p

1s

25.

Вычислить изменение энтальпии, энтропии, энергии Гиббса в соответствующей реакции(ΔН°₂₉₈, S°₂₉₈ в табл.П2 ). Определить температуру при которой устанавливается химическое равновесие реакции, и сделать вывод о возможности протекания реакции в прямом направлении (из расчетных либо графических данных).

СН₄(г) + 2О₂ (г) СО₂(г) +2Н₂О(г)

Решение.

СН₄(г) + 2О₂ (г) СО₂(г) +2Н₂О(г)

Определим изменение энтальпии на основании следствия из закона Гесса

ΔНх.р. = Σ νΔН⁰₂₉₈ (продуктов) - Σ ν ΔН⁰₂₉₈ (исходных)

ΔН°₂₉₈= (ΔН°₂₉₈обр СО₂ (г) + 2ΔН°₂₉₈обр 2Н₂О) –

- (2ΔН°₂₉₈обр O₂ (г)+ ΔН°₂₉₈обр СН₄(г))

ΔН°₂₉₈обр СО₂ (г) =-393,3кДж/моль

ΔН°₂₉₈обр Н₂О(г) = -242 кДж/моль

ΔН°₂₉₈обр O₂ (г) = 0

ΔН°₂₉₈обр СН₄(г) =-79,4 кДж/моль

ΔН°₂₉₈= (-393,3+2*(-242))-(-79,4)=-797,9 кДж=-797900 Дж

Изменение энтропии реакции

ΔS°₂₉₈= (S°₂₉₈ СО₂ (г) + 2S°₂₉₈ 2Н₂О) – - (2S°₂₉₈O₂ (г)+ S°₂₉₈ СН₄(г))

S°₂₉₈ СО₂ (г) =213.7 Дж/моль*К

S°₂₉₈ Н₂О(г) = 188,7 Дж/моль*К

S°₂₉₈ O₂ (г) = 205 Дж/моль*К

S°₂₉₈ СН₄(г) = 186,0 Дж/моль*К

ΔS°₂₉₈=(213,7+2*188,7)-(2*205+186,0)=-4,9 Дж/К

Изменение энергии Гиббса определим по уравнению

ΔG°₂₉₈ = ΔH°₂₉₈ - T · ΔS°₂₉₈.

ΔG°₂₉₈ =-797900-298*(-4,9)= -796439,8 Дж

Температура при которой установится равновесие в системе

ΔG°_Т =0

Т= ΔH°₂₉₈ /ΔS°₂₉₈.= -797900/(-4,9)= 162836,7 К

Возможность самопроизвольного протекания реакции определяет изменение энергии Гиббса, при ΔG° <0- реакция возможна. Так как в данном случае ΔG°₂₉₈ =-796439,8 Дж (т.е. ΔG° <0), то реакция протекает в прямом направлении.

Ответ. ΔН°₂₉₈= -797900 Дж

ΔS°₂₉₈= -4,9 Дж/К

ΔG°₂₉₈ -796439,8 Дж

Температура при которой установится равновесие в системе Т= ΔH°₂₉₈ /ΔS°₂₉₈=162836,7 К

45.

Определить во сколько раз увеличится скорость прямой реакции

2NO _(г) + O_2(г) 2NO_2(г)

если концентрацию каждого из исходных веществ (O_2(г) , NO _(г) ) увеличить в 6 раз.

Решение.

2NO _(г) + O_2(г) 2NO_2(г)

Скорость прямой реакции

V=K*[ NO ]² *[ O₂]

Где К- константа скорости реакции.

При увеличении из исходных веществ (O_2(г) , NO _(г) ) увеличить в 6 раз

[ NO ₍](1)=6*[ NO ₍]

[O₂](1)=6*[ O₂ ]

Тогда скорость реакции

V(1)=K*6²[ NO ]² *6*[ O₂]

V(1)/ V= K*6²[ NO ]² *6*[ O₂] : K*[ NO ]² *[ O₂]= 216

Т.е. скорость реакции возрастет в 216 раз.

Ответ. Скорость реакции возрастет в 216 раз.

65.

В обратимой реакции

СO _(г) + Cl_2(г) COCl_2(г)

Установились следующие равновесные концентрации веществ [ СO]=0,1 [ Cl₂]=0.4

[ СОСl₂] =4. Вычислить Кравн. и исходные концентрации СО и Cl₂ .

Решение.

СO _(г) + Cl_2(г) COCl_2(г)

Константа равновесия

По уравнению реакции из 1 моль СO и 1 моль Cl₂ образуется 1 моль СОCl₂. Поэтому если образовалось 4 моль СО Cl₂, то исходные концентрации

[ СO](исх)=0,1 +4=4,1 моль/л

[ Cl₂] (исх)=0.4+4=4,4 моль/л

Ответ.Кравн=100.

[ СO](исх)=4,1 моль/л

[ Cl₂] (исх)=4,4 моль/л

85.

Напишите математическое выражение Кс (константы химического равновесия) для обратимых реакций и укажите направление смещения равновесия при изменении условий:

а) уменьшение парциального давления одного из исходных газообразных веществ;

б) понижении давления;

в) повышении температуры.

2Н2(г)+ О2(г) = 2 Н2О (г) ΔН°₂₉₈=-484 кДж/моль

Решение.

2Н2(г)+ О2(г) = 2 Н2О (г) ΔН°₂₉₈=-484 кДж/моль

Константа равновесия

Принцип Ле Шателье: если на систему, находящуюся в устойчивом равновесии, воздействовать извне, изменяя какое-либо из условий равновесия (температура, давление, концентрация, внешнее электромагнитное поле), то в системе усиливаются процессы, направленные на компенсацию внешнего воздействия.

а) При понижении парциального давления водорода или кислорода, что соответствует понижению концентрации водорода или кислорода соответственно по принципу Ле Шателье равновесие в системе сместится влево- в сторону образования водорода или кислорода..

б) Суммарное число молей исходных газообразных веществ ∑n(газ.исх)=2+1=3, суммарное число газообразных продуктов реакции ∑n(газ.прод)=2. Так как ∑n(газ.исх)> ∑n(газ.прод), т.е. реакция протекает с уменьшением числа моль газообразных веществ, то по принципу Ле Шателье при понижении давления равновесие в системе сместится влево- в сторону обратной реакции, протекающей с увеличением числа молей газообразных веществ.

в) По исходным данным прямая реакция протекает с выделением теплоты- она экзотермическая (ΔН<0), поэтому, в соответствии с принципом Ле Шателье при повышении температуры равновесие в системе сместится влево - в сторону обратной эндотермической (т.е. идущей с поглощением тепла) реакции.

105

а) Сколько граммов медного купороса CuSO4.5H2O и воды требуется для приготовления 150 г 8%-ного раствора в расчете на безводную соль?

Решение.

Масса сульфата меди в растворе:

m(CuSO4) =m(p-pa) *ω(CuSO4)/100%=150*8/100= 12 г

Масса требуемого медного купороса:

m(CuSO4.5H2O)=m(CuSO4.)*M(CuSO4.5H2O)/M(CuSO4)=12*250/160= 18,75 г

Масса потребовавшейся воды

m(H2O)= m(p-pa)- m(CuSO4.5H2O)=150-18,75=131,25 г

Ответ.

m(CuSO4.5H2O)=18,75 г

Масса потребовавшейся воды

m(H2O)= 131,25 г

б) определите молярную концентрацию 27%-ной соляной кислоты (ρ=1,14 г/мл)

Решение.

Пусть масса раствора 100 г

Масса соляной кислоты в растворе

m(HCl) =m(p-pa) *ω(HCl)/100%=100*27/100=27 г

Объем раствора

Vp-pz=m(p-pa)/ρ=100/1.14=87,7 мл=0,0877 л

Молярная концентрация кислоты

С(HCl)=m(HCl)/ (M(HCl)*Vp-pa)=100/(36.5*0.0877)=31.2 моль/л

Ответ. С(HCl)=31.2 моль/л

127.

Напишите в молекулярной и ионной формах уравнения возможных реакций предложенных оксидов с Н₂О, Na₂О, КОН, HNO₃.

Cr₂O₃ , Cl₂O₇

Решение.

Cr₂O₃ + Н₂О- реакция не идет

Cr₂O₃ + Na₂О→ 2NaCrO₂

Cr₂O₃ + Na₂О → 2CrO₂ ^-+2Na⁺

Cr₂O₃ +2 КОН → 2КCrO₂+ Н₂О

Cr₂O₃ + 2К⁺ +2ОH^-→ 2CrO₂ ^-+2К⁺+ Н₂О

Cr₂O₃ +2ОH^-→ 2CrO₂ ^-+ Н₂О

Cr₂O₃ +6 HNO₃ → 2Cr (NO₃)₃+ 3Н₂О

Cr₂O₃ + 6Н⁺ +6NO₃^-→ 2Cr³⁺ +6 NO₃^-+ 3Н₂О

Cr₂O₃ + 6Н⁺ → 2Cr³⁺ + 3Н₂О

Cl₂O₇ + Н₂О→2HClO₄

Cl₂O₇ + Н₂О→2 ClO₄ ^-+2H⁺

Cl₂O₇ + Na₂О→ 2Na ClO₄

Cl₂O₇ + Na₂О → 2 ClO₄ ^-+2Na⁺

Cl₂O₇+2 КОН → 2К ClO₄+ Н₂О

Cl₂O₇ + 2К⁺ +2ОH^-→ 2 ClO₄ ^-+2К⁺+ Н₂О