Химия. Решебник

Задание 10. Установите соответствие между формулой соединения и типом химической связи в нем:

Решение

1.Атомыводородаикислородавводесвязаныполярнойковалентнойсвязью.

2.Химическая связь в оксидах типичных металлов является ионной.

3.Химическая связь между типичными металлами и типичными неметаллами является ионной.

4.Химическая связь в двухатомных молекулах, содержащих одинаковые атомы является неполярной ковалентной.

Задание 11. Установить соответствие между элементом и электронной конфигурацией атомов.

Решение

Число электронов электронейтрального атома равно числу протонов. Число протонов, в свою очередь, равно порядковому номеру элемента.

1.Литий (Li) имеет порядковый номер 3. Электронная формула 1s22s1.

2.Сера(S)имеетпорядковыйномер16.Электроннаяформула1s22s22p63s23p4.

3.Кислород(О) имеетпорядковыйномер8.Электроннаяформула1s22s22p4.

4.Кальций (Са) имеет порядковый номер 20. Электронная формула

1s22s22p63s23p64s2.

11

Задание 12. Элемент, имеющий электронную конфигурацию 1s22s22p63s23p63d104s2 образует оксид и гидроксид, имеющие свойства:

1)оксид – амфотерные свойства, гидроксид – основные свойства;

2)оксид – амфотерные свойства, гидроксид – амфотерные свойства;

3)оксид – основные свойства, гидроксид – свойства;

4)оба основные свойства.

Ответ: 2) оксид – амфотерные свойства, гидроксид – амфотерные свойства.

Решение

Число электронов электронейтрального атома равно числу протонов. Число протонов, в свою очередь, равно порядковому номеру элемента. Если посчитать число электронов, то оно равно 30. Значит в ядре находится 30 протонов. По периодической системе находим элемент под номером 30. Это цинк. Оксид и гидроксид цинка являются амфотерными соединениями.

Задание 13. Расположить номера следующих соединений в порядке умень-

Ответ: 34251.

Решение

Расставим степени окисления атомов в приведенных соединениях:

Решение

Электронная формула бора в невозбужденном состоянии 1s22s22p1. Электронная формула иона фтора 1s22s22p6. Ион фтора F- со своей элек-

тронной парой переходит на свободную орбиталь бора в молекуле BF3, и образуется частица по донорно-акцепторному механизму.

Задание 15. При термическом разложении при 550 °С 32 г сульфата двухвалентного элемента получено 16 г его оксида. Определить формулу сульфата.

12

Решение

Обозначим двухвалентный элемент «Э». Тогда протекающая реакция имеет вид:

2ЭSO4 = 2ЭO + 2SO2↑ +O2↑.

Учитывая, что масса атома кислорода равна 16 а.е.м., а сульфатной группы равна 96 а.е.м., можно составить пропорцию:

32 г ЭSO4 дает 16 г ЭO; 2(Э + 96) г дает 2(Э + 16) г ЭО.

Отсюда получаем:

2(Э + 96) 16 = 2(Э + 16) 32; 32Э + 3072 = 64Э + 1024; 32Э = 2048;

Э = 64.

Относительную атомную массу 64 имеет элемент медь. Формула сульфата меди CuSO4.

13

II. ТЕРМОХИМИЯ И ХИМИЧЕСКАЯ КИНЕТИКА

Задание 1. Вычислите тепловой эффект реакции (в кДж), если при получении 1,27 гйода выделяется 0,7 кДж теплоты:

Задание 2. При растворении 240 г нитрата аммония в воде было поглощено 90 кДж теплоты. Вычислить теплоту растворения этой соли в воде в кДж.

1) 60; 2) 80; 3) 40; 4) 30.

Ответ: 4) 30.

Решение

М(NH4NO3) 80 г/моль;

240 г NH4NO3 _______ 90 кДж;

80г NH4NO3 _______ х кДж;

х80 90 30 кДж. 240

Задание 3. Определить теплоту образования силиката кальция (кДж/моль) CaSiO3(тв.), если теплота образования оксида кремния (IV) равна +865,4 кДж/моль, оксида кальция +635,7 кДж/моль, а тепловой эффект реакции взаимодействия

Ответ: 3) 1589.

Решение

Протекающая реакция:

14

СаО +SiO2 = СaSiO3 +87,9 (кДж).

Согласно следствию из закона Г.И. Гесса, тепловой эффект химической реакции равен разности суммы теплот образования продуктов реакции и исходных веществ.

87,9 = Нобр.(СaSiO3) – (ΔНобр.(СаО) + Нобр.(SiO2)); Нобр.(СaSiO3) = 87,9 + 865,4 + 635,7 = 1589.

Задание 4. Два объёма кислорода смешали с одним объёмом водорода и взорвали. Сколько теплоты выделится при взрыве 16,8 л (н.у.) этой смеси, если термохимическое уравнение реакции имеет вид:

2H2(г) + O2(г) = 2Н2О(г) + 484 кДж.

Ответ: 2) 121.

Решение

Объёмы водорода и кислорода в смеси будут равны:

V H2 16,83 2 11,2л;

V O2 16,83 1 5,6 л.

Так как газы взяты в стехиометрических количествах (2:1), расчет количества теплоты можно проводить по любому из них, например, по кислороду:

22,4 л O2 _______ 484 кДж;

5,6 л O2 _______ х кДж;

x 5,6 484 121кДж.

22,4

Задание 5. Термохимическое уравнение реакции:

С2Н4 + 3О2 = 2СО2 + 2Н2О + 1400 кДж.

Какоеколичество теплоты выделится, если в реакционном сосуде поджечь смесь, состоящую из 6,72 л кислорода (н.у.) и 5,6 г этилена?

1) 140; 2) 125; 3) 70; 4) 280.

Ответ: 1) 140.

Решение

Найдем количества реагирующих веществ: М(С2Н4) = 28 г/моль;

15

ν C2H4 5,628 0,2моль;

ν O2 6,7222,4 0,3моль.

Необходимо найти, что в реакции дано в избытке, а что в недостатке, чтобы расчет провести по недостатку:

С2H4 0,2/1 0,2 .

O2 0,3/3 0,1

Кислород в недостатке, поэтому расчет ведем по нему:

3 моля O2 _______ 1400 кДж;

0,3 моля O2 _______ х кДж;

х 0,3 1400 140 кДж. 3

Задание 6. При 20 °С химическая реакция, температурный коэффициент которой равен 2, заканчивается за 3 мин. За сколько секунд она протекает при

Ответ: 2) 11,25.

Решение

При увеличении температуры с 20 °С до 60 °С, согласно правилу ВантГоффа, скорость реакции будет возрастать по уравнению:

где t2 – скорость реакции при 60 °С; t1 – скорость реакции при 20 °С;

γ– температурный коэффициент скорости реакции, в нашем случае,он равен 2. Время, за которое протекает реакция при 20и при 60 °С, обозначим как 20

и 60 . Подставив соответствующие значения, решим уравнение Вант-Гоффа:

Это значит, что реакция при 60 °С будет протекать в 16 раз быстрее, чем при 20 °С. С учетом того, что в минуте 60 секунд, можем написать:

60 3 60 11,25 с.

20 16

16

Задание 7. Вычислить значение температурного коэффициента химической реакции, если известно, что при повышении температуры от 70 до 110 °С

где t2 – скорость реакции при 110 °С; t1 – скорость реакции при 70 °С; γ – температурный коэффициент скорости реакции.

4 243 3.

Задание 8. При некоторой температуре в химическом реакторе установилось равновесие химической реакции:

3А(г) + 2В(г) ↔ 2С(г) + Q.

После этого одновременно увеличили давление в 3 раза и повысили температуру на 20 °С. В какую сторону сместится химическое равновесие, если температурный коэффициент прямой реакции равен 2, а обратной – 4. Указать

Решение

Сначала выясним изменения скоростей реакции, связанные с изменениями концентраций реагирующих веществ. При повышении давления в 3 раза будут происходить соответствующие повышения концентраций веществ.

Скорости прямой и обратной реакции до повышения давления будут:

υпрям. A г 3 Bг 2 ;

υобрат. С г 2 .

Скорости прямой и обратной реакции после повышения давления будут:

υпрям. 3A г 3 3B г 2 ;

υобрат. 3С г 2 .

17

Отношения скоростей после и до повышения концентраций будет

Скорость прямой реакции из-за концентрационных изменений повысится в 27 раз.

Далее рассмотрим изменения скорости реакции, связанные с повышением температуры на 20 оС. Сразу отметим, что по условию задачи, реакция является экзотермической, и согласно принципу Ле-Шателье, увеличение температуры сместит равновесие в сторону обратной реакции. Вычислим, во сколько раз изменится скорость реакции:

температуре t1.

В нашем случае, для прямой реакции можно написать:

то есть скорость прямой реакции из-за температуры повысится в 4 раза. Для обратной реакции будет:

Значит скорость обратной реакции из-за температуры повысится в 16 раз. Суммарное изменение скорости реакции, связанное с изменениями концентраций и температуры будет равно:

υпрям. 27 4 6,75.

υобрат. 16

Скорость прямой реакции выше обратной в 6,75 раз. Таким образом, равновесие сместится вправо.

Задание 9. Исходные концентрации оксида азота (II) и кислорода в реакционной смеси для получения оксида азота (IV) равны 9,0 и 4,0 моль/л, соответственно. При наступлении равновесия прореагировало 50,0 % кислорода.

18

Вычислить равновесные концентрации оксида азота (II), кислорода и оксида азота (IV) (в ответе указать равновесную концентрацию оксида азота (II)).

1) 2; 2) 4; 3) 6; 4) 5.

Ответ: 4) 5.

Решение

2NO +O2 = 2NO2.

К моменту наступления равновесия прореагировало 50,0 % кислорода. От 4-х молей в исходной смеси это составляет 2 моля. Значит, при наступлении равновесия в смеси остается 2 моля кислорода. По стехиометрии уравнения реакции с 2 молями кислорода прореагирует 4 моля NO, а в смеси останется при равновесии 5 молей NO (9 – 4 = 5). Из двух молей кислорода образуется

4 моляТакимNO2образом. , равновесные концентрации веществ будут: [NO] = 5 моль/л; [O2] = 2 моль/л; [NO2] = 4 моль/л.

Задание 10. Химическое равновесие в системе С2Н2(г) + Н2(г) ↔ С2Н6(г) + Q

смещается в сторону исходных веществ в результате:

1) повышения температуры; 2) увеличения концентрации ацетилена;

3) повышения давления; 4) использования катализатора. Ответ: 1) повышения температуры.

Решение

Как видно из термохимической реакции, она является экзотермической, поэтому повышение температуры сместит химическое равновесие в сторону исходных веществ.

Задание 11. В системе

2SO2(г) + O2(г) ↔ 2SO3 (г) + Q

смещение химического равновесия вправо произойдет при:

1)добавлении катализатора;

2)повышении температуры;

3)увеличении концентрации оксида серы(VI);

4)повышении давления.

Ответ: 4) повышении давления.

Решение

Как видно из термохимической реакции, исходных веществ в системе 3 объема, продукта реакции 2 объема. Реакция проходит с уменьшением объема, поэтому по принципу Ле-Шателье, повышение давления сместит химическое равновесие в сторону продукта реакции, т. е. вправо.

19

Задание 12. Химическое равновесие в системе СH3СООН ↔H+ + СH3СОО–

сместится в сторону образования СH3СООН при добавлении к водному раствору уксусной кислоты ионов _______ (записать название ионов в именительном падеже).

Ответ: водород.

Решение

По принципу Ле-Шателье, добавление ионов водорода сместит химическое равновесие в сторону исходного вещества, т. е. влево.

Задание 13. Изменение давления не оказывает влияния на смещение равновесия в следующей реакции:

1) CO (г) +Cl2(г) ↔COCl2(г);

2) CO2(г) + C(тв) ↔ 2CO(г);

3) CO2(г) + H2(г) ↔CO(г) + H2O(г); 4) 2NO2(г) ↔N2O4(ж).

Ответ: 3) CO2(г) + H2(г) ↔CO(г) + H2O(г).

Решение

Изменение давления не оказывает влияния на смещение равновесия в реакции, которая не сопровождается изменением объемов реагирующих веществ и продуктов реакции. В данном случае это реакция 3.

Задание 14. Установить соответствие между значением константы равновесия (Кр) и уравнением обратимой химической реакции.

20