контрольная работа / Контрольная 3

Контрольная

1.(12.) Напишите электронно-графическую формулу для 17 элемента, определите его валентные электроны и охарактеризуйте их с помощью квантовых чисел.

Решение:

Электронные формулы отображают распределение электронов в атоме по энергетическим уровням, подуровням (атомным орбиталям). Электронная конфигурация обозначается группами символов nl^x, где n – главное квантовое число, l – орбитальное квантовое число (вместо него указывают соответствующее буквенное обозначение – s, p, d, f), x – число электронов в данном подуровне (орбитали). При этом следует учитывать, что электрон занимает тот энергетический подуровень, на котором он обладает наименьшей энергией – меньшая сумма n+1 (правило Клечковского). Последовательность заполнения энергетических уровней и подуровней следующая:

1s→2s→2р→3s→3р→4s→3d→4р→5s→4d→5р→6s→(5d¹) →4f→5d→6р→7s→(6d^1-2)→5f→6d→7р

Так как число электронов в атоме того или иного элемента равно его порядковому номеру в таблице Д.И. Менделеева, то для 17 элемента - хлора( Сl –порядковый № 17) электронная формула имеют вид:

1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁵

Валентные электроны хлора 3s² 3p⁵- находятся на 3s и3p подуровнях На валентных орбиталях атома Сl находится 7 электронов. Поэтому элемент помещают в седьмую группу периодической системы Д.И.Менделеева.

2.(42)Исходя из электронных структур атомов серы и селена, их места в периодической системе , объясните, у какого элемента ярче выражены окислительные свойства

Решение:

Сера (S) -16 элемент таблицы Менделеева. Электронная формула серы имеет вид: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁴

Валентные электроны 3s² 3p⁴находятся на 3s и3подуровнях. На валентных орбиталях атомасеры находится 6 электронов.

Селен -34 элемент периодической таблицы Д.И. Менделеева Электронная формула селена имеет вид:

1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d¹⁰ 4p⁴

Валентные электроны4s²4p⁴ находятся на 4s и 4pподуровнях

На валентных орбиталях атома селены находится 6 электронов.

Эти элементы являются электронными аналогами . Оба они находятся в главной подгруппе шестой группы.

На свойства р–элементов и их соединений оказывает влияние как появление новых подуровней на внешней электронной оболочке, так и заполнение внутренних электронных оболочек. , начиная с р–элементов третьего периода, появляется низлежащий свободный d-подуровень, на который могут переходить электроны с р – подуровня при возбуждении атома. Полностью заполненный 3 d-подуровень у р–элемента четвертого периода (Se) обуславливает отличие его свойств от элемента третьего периода серы (S). На свойства р–элементов и их соединений оказывает влияние как появление новых подуровней на внешней электронной оболочке, так и заполнение внутренних электронных оболочек.

Радиусы атомов являются одной из важных характеристик элементов, т.к. размеры атомов определяют ряд физико–химических показателей и химическую активность элементов. Изменение атомных радиусов элементов носит периодический характер. Восстановительные и окислительные свойства элементов зависят от радиусов атомов. Чем меньше радиус атома, тем труднее элемент отдает электроны и слабее проявляет восстановительные свойства. В этом случае у элемента активнее будут проявляться окислительные свойства.

В группах сверху вниз увеличиваются восстановительные свойства и уменьшаются окислительные.

Исходя из изложенного окислительные свойства ярче выражены у серы.

3.(72) Пользуясь шкалой электроотрицательностей определить тип химической связи в следующих соединенийх: СаСl₂,Аl₂О₃,ТiО₂, РН₃. К атому какого элемента смещено электронное облако связи? Электроотрицательность (ЭО) представляет собой обобщенную характеристику элемента, связанную не с электронами на отдельных орбиталях, а с внешними электронами вообще, определяемую как сумма энергии ионизации и сродства к электрону. Под электроотрицательностью понимают относительную характеристику способности атома, притягивать электронную пару. Если электроотрицательность атомов, образующих молекулу, одинакова или очень близка, то общая электронная пара располагается симметрично по отношению к обоим ядрам.

Если электроотрицательность атомов различная, то электронная пара смещается в сторону более электроотрицательного атома. В этом случае центры (+) и (-) зарядов не совпадают, и возникает система (электрический диполь) из двух равных по величине, но противоположных по знаку зарядов (d+ и d-), расстояние между которыми (l) называют длиной диполя.

Подобные ковалентные связи называют полярными. Степень полярности такой связи оценивается значением электрического момента диполя- m, равного произведению эффективного заряда на длину диполя

m=q·l.

Наконец, если разница электроотрицательностей (Dc) превышает 1,9, то образуется ионная связь – предельный случай ковалентной полярной связи. Её можно рассматривать как электростатическое притяжение, возникающее между разноименно заряженными ионами.

Ионная связь, в отличие от ковалентной, является ненаправленной, ненасыщенной, а координационные числа в ионных соединениях определяются соотношением радиусов взаимодействующих ионов

(Dc)СаСl2 =3.16-1.0=2.16 связь ионная, электронное облако связи смещено в сторону хлора

(Dc)Аl₂О₃ =3,44-1,16=2,28 связь ионная, электронное облако связи смещено в сторону кислорода

(Dc)ТiО₂=3,44-1,54=1,9 полярная ковалентная связь электронное облако связи смещено в сторону кислорода

(Dc)РН₃= 2,2-2,19=0,01 связь ковалентная неполярная

4.(102)Определить направление протекания реакции:

СН_4(г) +СО_2(г) →2СО_(г) +2Н_2(г) при стандартных условиях. Вычислить ΔG⁰₂₉₈

Решение:

В основе термохимических расчетов лежит закон Гесса (1840 г.): тепловой эффект реакции зависит только от природы и физического состояния исходных веществ и конечных продуктов, но не зависит от пути перехода.

В термохимических расчетах применяют чаще следствие из закона Гесса: тепловой эффект реакции (ΔHх.р) равен сумме энтальпий образования ΔHобр продуктов реакции за вычетом суммы энтальпий образования исходных веществ с учетом стехиометрических коэффициентов:

ΔН _х.р.= [2ΔН (СО_(г)) +2ΔН(Н_2(г))]- [ΔН(СН_4(г))+ ΔН(СО_2(г))]

т.к. ΔН для простых веществ равна 0, то выражение принимает вид:

ΔН _х.р.= [2ΔН (СО_(г)) - ΔН(СН_4(г))- ΔН(СО_2(г))

ΔН _х.р=2*(-110,53)-(-74,85)-(-393,51)=247,3 кДж/моль

Энтропия является функцией состояния, т.е. ее изменение (ΔS) зависит только от начального (S₁) и конечного (S₂)состояния и не зависит от пути процесса:

ΔSх.р.= [2ΔS (СО_(г)) +2ΔS(Н_2(г))]- [ΔS(СН_4(г))+ ΔS(СО_2(г))]=2*197,55+2*130,52-186,27-213,66= 256,26*10^-3 кДж/моль*К

ΔG, можно найти из соотношения:

ΔG = ΔH – TΔS.

Необходимо рассчитать возможность самопроизвольного протекания реакции при стандартных условиях (Т=298)

ΔG =247,3-298*256,26*10^-3=+170,9>0,

Ответ: ΔG =+170,9>0, следовательно при стандартных условиях невозможно протекание прямой реакции. Реакция может протекать в обратном направлении.

5(132)Реакция между внщнствами А и В протекает по уравнению2А+В =С. Концентрация вещества А равна 6моль/л, В – 5 моль/л. Константа скорости реакции равна 0,5л²/моль²*с. Вычислить скорость реакции в начальный момент и в тот момент, когда в реакционной смеси останется 45% вещества В

Решение:

Зависимость скорости реакции от концентраций определяется законом действия масс: при постоянной температуре скорость химической реакции прямо пропорциональна произведению молярных концентраций реагирующих веществ.

V =К [А]²[В]

Обозначим скорость реакции до изменения концентраций V_1, а после изменения концентраций V₂

Тогда V₁=0,5*36*5=90моль/л*с

Для нахождения V₂ надо рассчитать концентрацию веществ А и В :

По условию задачи в реакционной смеси 45% в-ва В, что составляет 5*0,45=2,25моль/л. Следовательно, прореагировало 2,75моля вещества В.

Исходя из уравнения реакции вещества прореагировало в 2 раза больше -2*2,75=5,5моль/л. Следовательно, в реакционной смеси осталось6

6-5,5=0,5моль/л

Отсюда V₂=0,5*0,25*2,25=0,28моль/л*с

Ответ: V₁=90моль/л*с V₂=0,28моль/л*с

6(162)Реакция протекает по схеме А + В ↔С + Д. Исходные концентрации С_А = С_В = 0,8моль/л

В состоянии равновесия концентрация вещества С = 0,6моль/л. вычислить константу равновесия

Решение:

Константа равновесия К равна:

К=с*d/а*в

Так как из условия задачи равновесная концентрация С =0,6моль/л, а из уравнения реакции следует, что на образование 0,6мол вещества С расходуется по 0,6моль веществ А и В, и С _С=С_Д , то в реакционной смеси осталось по 0,8-0,6моль/л = 0,2 моль/л веществ А и В. и образовалось 0,6моль/л вещества Д.

Таким образом в выражение константы равновесия можно записать:

К=0,6*0,6/0,2*0,2 = 9

Ответ: К=9