Решебник Глинка / Задачи по химии Глинка
.doc№ 175.
Дано: |
Розв’язок: |
l = 2; l = 3
|
Для орбітального квантового числа l = 2, магнітне квантове число може мати п’ять значень: -2, -1, 0, 1, 2. Для орбітального квантового числа l = 3, магнітне квантове число може мати сім значень: -3, -2, -1, 0, 1, 2, 3.
|
m = ?
|
Окреме завдання: конфігурація атомних орбіталей атома заліза.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4s2 |
|
4p |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3d6 |
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
3p6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
3s2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
2p6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
2s2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
1s2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
Конфігурація атомних орбіталей атома заліза у збудженому стані (Fe+6)
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4s1 |
|
4p1 |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3d6 |
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
3p6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
3s2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
2p6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
2s2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
1s2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
№ 289
Дано: |
Розв’язок: |
ΔНС2Н4 = 52,3 кДж/моль ΔНН2О = -285,8 кДж/моль ΔНСО2 = -383,5 кДж/моль |
Н2С = СН2 + 3О2 2СО2 + 2Н2О(ж.) + 6226 кДж Визначимо кількість моль етилену, що бере участь у даній реакції. З термохімічного рівняння, використовуючи стандартні ентальпії утворення речовин (ΔН простих речовин = 0), що входять в реакцію (подані у довідкових матеріалах підручника), запишемо вираз, позначивши кількість моль етилену за Х: 52,3Х = 2Х(-285,8) + 2Х(-393,5) + 6226; 1410,9Х = 6226 Звідки: Х = 4,41 моль. З рівняння реакції бачимо, що оксиґену для проходження такого перетворення потрібно в тричі більше ніж етилену, тому νО2 = 3νС2Н4 = 3*4,41 =13,24 моль. Звідки об’єм оксигену: VO2 = νО2 * Vm = = 13,24 моль * 22,4 л/моль = = 296,5л.
|
VO2 = ? |
№ 398.
Дано: |
Розв’язок: |
m 50%р-наKOH = 1кг |
Складемо рівняння, позначивши масу необхідного для розведення розчина за Х: В 50%-му розчині міститься 500г КОН і 500г Н2О, тому коли ми додаватимемо 20%-ний р-н, до присутнього в 50%-му р-ні КОН додаватиметься 0.2Х (по масі) КОН, а загальна маса розчину збільшуватиметься на Х. В результаті розведення має вийти 25% р-н. Вище сказане можна записати у вигляді виразу: ; 0,5кг + 0,2Х = 0,25кг + 0,25Х; 0,25кг = 0,05Х; Х = 5кг.
|
Отримати 25% р-н КОН
m 20%р-наKOH = ?
|
№ 540.
Дано: |
Розв’язок: |
Р-н С СН3СООН = 0,01н К СН3СООН = 0,042 |
Рівняння дисоціації: СН3СООН СН3СОО – + Н + Запишемо вираз для константи дисоціації оцтової кислоти: ; З умови, що даний розчин 0,01н слідує – концентрація [CH3COOH] = 0,01 моль/л Враховуючи [CH3COO-] = [H+] підставимо у вираз для константи дисоціації: ; [СН3СОО – ] [Н +] = 0,00042 ; Знайдемо концентрацію іонів гідроґену: [H+] = 0,02049; Звідки pH середовища: pH = - ln[0,02049] = 3,88 |
рН р-на = ?
|
№ 626а
Дано: |
Mn(OH)2 + Cl2 + KOH MnO2 + ... |
Розв’язок: |
Аналізуючи ліву і праву частину рівняння можна зробити висновок, що в даній реакції Mn буде виступати відновником: Mn+2 – 2e Mn+4 (втрачає два електрони) Через те, що оксиґен у даному рівнянні не змінює ступеня окислення – окисником може виступити тільки хлор. Можливий хід реакції: Mn(OH)2 + Cl2 + KOH MnO2 + KCl + H2O Тоді: Cl2 + 2e 2Cl – Прирівняємо кількість речовин у обох частинах рівняння реакції: Mn(OH)2 + Cl2 + 2KOH MnO2 + 2KCl + 2H2O
|
№ 650.
Дано: |
Розв’язок: |
Гальванічний елемент |
Cu – катод: Для того, щоб в гальванічному елементі купрум міг виступати в якості катода, для анода потрібно обрати менш електронегативний елемент – наприклад цинк (Zn). Схема такого гальванічного елемента: Zn | ZnSO4 || CuSO4 | Cu Реакція, що відбувається: Zn + CuSO4 = ZnSO4 + Cu Zn = Zn+2 + 2e – анод окислюється (φZn = - 0,76 В) Cu+2 + 2e = Cu – катод відновлюється (φCu = 0,34 В) Стандартна ЕРС даної реакції: Е = φCu – φZn = 0,34 – ( – 0,76) = 1,1В
Cu – анод: Для того, щоб в гальванічному елементі купрум міг виступати в якості анода, для катода потрібно обрати більш електронегативний елемент – наприклад золото (Au). Схема такого гальванічного елемента: Cu | CuCl2 || AuCl3 | Au Реакція, що відбувається: 3Cu + 2AuCl3 = 3CuCl2 + 2Au Cu = Cu+2 + 2e – анод окислюється (φCu = 0,34 В) Au+3 + 3e = Au – катод відновлюється (φAu = 1,50 В) Стандартна ЕРС даної реакції: Е = φAu – φCu = 1,50 – 0,34 = 1,16В |
Cu – катод Cu – анод |
№ 672а.
Дано: |
H2O2 + HOCl HCl + O2 + H2O |
Знайти: |
В якому напрямку самовільно може відбуватися реакція? |
Розв’язок: |
Запишемо стандартні електродні потенціали електрохімічних систем, що беруть участь у реакції: HOCl + H+ + 2e = Cl– + H2O (φ1 = 1,49) H2O2 = O2 + 2H+ + 2e (φ2 = 0,68) Через те, що φ1 > φ2 , окисником в даній реакції є HOCl, значить реакція відбуватиметься з ліва на право. |
№ 690.
Дано: |
Скласти схему електролізу водного розчину хлориду цинку. а) анод цинковий б) анод вугільний |
Розв’язок: |
Вугільний анод: Вугільний анод є нейтральним – він не братиме участі в електрохімічних реакціях. Реакції, що можуть відбуватися на аноді: 2Сl– = Cl2 + 2e (φ1 = 1,36) – окислення хлорид-іону або 2H2O = O2 + 4H+ + 4e (φ2 = 1,23) Хоча φ1 > φ2 , але відбуватиметься саме перший процес. Це пов’язано зі значним перенавантаженням другого процесу: матеріал анода гальмує його протікання. На катоді в цей час можуть відбуватися такі реакції: Zn+2 + 2e = Zn (φ3 = – 0,76) * або 2H2O + 2e = H2 + 2OH– Та через те, що стандартний електродний потенціал системи (*) негативніший за потенціал водневого електрода в нейтральному водному середовищі ( – 0,41В), відбуватиметься електрохімічне відновлення води, що супроводжується виділенням гідроґену. Цинковий анод: Завдяки тому, що (φ3 = – 0,76) значно менший за потенціали (φ1 = 1,36) і (φ2 = 1,23), буде відбуватися анодне розчинення цинку. |
№ 716.
Дано: |
Із розчину комплексної солі PtCl4*6NH3 нітрат срібла осаджує весь хлор у вигляді хлориду срібла, а з розчину солі PtCl4*3NH3 – тільки ¼ частину хлору. |
Знайти: |
Написати координаційні формули цих солей, визначити координаційне число платини у кожній із них. |
Розв’язок: |
З умови задачі: з PtCl4*6NH3 нітрат срібла осаджує весь хлор, значить він входить у зовнішню сферу комплексної сполуки, а 6NH3 у внутрішню, тому координаційна формула речовини: [Pt(NH3)6]Cl4 і відповідно координаційне число платини дорівнює 6 – за кількістю лігандів. Аналогічно міркуючи: з PtCl4*3NH3 нітрат срібла осаджує тільки ¼ хлору, значить, тільки один атом хлору входить у зовнішню сферу комплексної сполуки, три інші, разом з 3NH3 – у внутрішню, тому координаційна формула речовини: [Pt(NH3)3Cl3]Cl і відповідно координаційне число платини в цій сполуці теж дорівнює 6.
|
№ 232.
Дано: |
CHCl3 |
Знайти: |
Скласти валентну схему молекули. а) який зв’язок найбільш полярний? б) в якому напрямку зміщена електронна хмара цього зв’язку?
|
Розв’язок: |
Молекула хлороформу має вигляд представлений на рис. 1. Чотири неспарених електрони збудженого атома вуглецю беруть участь в утворенні чотирьох ковалентних зв’язків з трьома атомами хлору (1s22s22p63s23p5) і одним атомом водню (1s1), що мають по одному неспареному електрону на зовнішніх орбіталях. Найбільш полярним зв’язком є зв’язок між атомами вуглецю і хлору. В цьому легко переконатися обчисливши різниці відносних електронегативностей атомів для зв’язків: C – Cl і C – H. (Cl = 3,0; C = 2,5; H = 2,1) Δχ c – cl =3,0 – 2,5 = 0,5; Δχ c – н = 2,5 – 2,1 = 0,4 => Δχ c – cl > Δχ c – н. Електронна хмара цього зв’язку зміщена в сторону Cl, як більш електронегативного атома. |
№ 314.
Дано: |
CaO, ZnO, SnO2, NiO, Al2O3. |
Знайти: |
Які з перелічених оксидів можуть бути відновлені воднем до вільного метала за температури 298 К? |
Розв’язок: |
Щоб дати відповідь на це питання потрібно обчислити стандартну енергію Ґібса реакцій:
По-перше реакції позначені (*) не можуть відбутися (за даних умов), бо в них беруть участь оксиди активних металів, які під час відновлення воднем одразу перетворяться в гідрооксиди. Стандартні енергії Ґібса для сполук, що беруть участь в реакціях: ΔGo298 : CaO(–604,2), ZnO(–320,7), SnO2 (–519,3), NiO (–211,6), Al2O3 (–1582,0), H2O (–237,3)
|
№ 668.
Дано: |
Водневий електрод занурений в розчин з рН = 0. |
Знайти: |
На скільки зміниться електродний потенціал електрода, якщо розчин нейтралізувати до рН = 7 ? |
Розв’язок: |
Для того, щоб дати відповідь на це питання обчислимо значення φ якщо рН розчину дорівнює 7. φ = – 0,059 рН = –0,41 В. Відповідно значення водневого електрода зменшиться на 0,41 В. Відповідь в). |
№ 362.
Дано: |
C(графіт) + СО2 (г.) 2СО(г.) ΔНо = 172,5 кДж |
Знайти: |
а) Як зміниться вміст СО в рівноважній суміші з підвищенням температури але за незмінного тиску? Зі зростанням загального тиску але за незмінної температури? б) Чи зміниться константа рівноваги за умови підвищення загального тиску і незмінній температурі? За умови збільшення температури? За умови введення в систему каталізатора?
|
Розв’язок: |
а) Через те, що ΔНо = 172,5 кДж > 0 – реакція екзотермічна, тому за умови підвищення температури, та за незмінного тиску, рівновага зміститься вліво, тобто в сторону оберненої, відповідно концентрація СО в суміші зменшиться. За незмінної температури збільшення тиску призведе до зменшення об’єму системи, що в свою чергу викличе збільшення концентрації речовин, що беруть участь в реакції. Якщо до збільшення тиску швидкість прямої реакції була: v1 = k1[CO2], а оберненої: v2 = k2[CO]2 . Вважатимемо, що концентрації речовин збільшились в n разів, тоді швидкості реакцій: v1’ = k1n[CO2] = nv1 – пряма; v2’ = k2(n[CO])2 = n2v2 – обернена; => Швидкість оберненої реакції після підвищення тиску збільшиться в n2 разів, а пряма лише в n, значить концентрація СО в суміші зменшиться.
б) На константу рівноваги зміна тиску за незмінної температури не вплине тому, що вона залежить лише від природи речовин, що беруть участь в реакції і від температури. Так. – К.Р. залежить від температури. Ні. Тому що каталізатор однаково змінює енергію активації як прямої, так і оберненої реакції. Через це він не впливає на відношення констант і швидкостей реакцій, тому каталізатор не впливає на розмір константи рівноваги і, відповідно, не може ні збільшити, ні зменшити вихід реакції. Він лише може пришвидшити або сповільнити настання рівноваги.
|