Самарский государственный аэрокосмический университет

Контрольная работа

по химии № 1 и № 2

Вариант № 56

Содержание

Контрольная работа № 1 3

17, 33, 41, 63, 82, 101, 126, 142, 164, 186, 216 3

Контрольная работа № 2 11

238, 256, 280, 296, 301, 321, 356, 386, 406, 416, 436 11

Список литературы 20

Контрольная работа № 1

17, 33, 41, 63, 82, 101, 126, 142, 164, 186, 216

17. При взаимодействии 3,24 г трехвалентного металла с кислотой вытесняется 4,03 л водорода (н.у.). Вычислите молярную массу эквивалента, молярную и относительную атомную массы металла.

Решение:

2Ме + 6Н⁺ = 2Ме³⁺ + 3 Н₂

По закону эквивалентов:

3,24 г металла - « - « - 4,03 л Н₂

Э _Me - « - « - 11,2 л Н₂

Отсюда молярная масса эквивалента металла

Э _Me = 3,24 г * 11,2 л / 4,03 л = 9,00 г/моль

Отсюда, молярная масса металла равна:

Э _Me * В _Me = 9,00 г/моль * 3 = 27 г/моль

Атомная масса металла: 27 а.е.м.

33. Напишите электронные формулы атомов элементов с порядковыми номерами 21 и 23. Сколько свободных 3d орбиталей в атомах этих элементов.

Решение:

Принцип наименьшей энергии требует, чтобы электроны заселяли АО в порядке увеличения энергии электронов на этих орбиталях. Это отражает общее правило – максимуму устойчивости системы соответствует минимум ее энергии.

Энергия атомных орбиталей возрастает согласно ряду :

1s < 2s < 2p < 3s < 3p < 4s ≈ 3d < 4p < 5s ≈ 4d < 5p < 6s ≈ 4f ≈ 5d < 6p < 7s ≈ 5f ≈ 6d < 7p

Тогда:

₂₁Sc– 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d¹ – d-элемент

₂₃Mo - 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d³ - d-элемент

d-орбитали определяются квантовым числом l = 2 (n ≥ 3), при котором m_l = –2, –1, 0, +1, +2, то есть характеризуются пятью вариантами ориентации в пространстве.

Каждый подуровень содержит 2l + 1 орбитали. Отсюда - 5 d-орбиталей.

s p d

n=4	↑↓
n=3	↑↓	↑↓	↑↓	↑↓	↑
n=2	↑↓	↑↓	↑↓	↑↓
n=1	↑↓

₂₁Sc– 4 свободных 3d орбиталей

s p d

n=4	↑↓
n=3	↑↓	↑↓	↑↓	↑↓	↑↓	↑
n=2	↑↓	↑↓	↑↓	↑↓
n=1	↑↓

₂₃Mo - 3 свободных 3d орбиталей

41. Исходя из положения германия и технеция в периодической системе, составьте формулы мета- и ортогерманиевой кислот, и оксида технеция, отвечающие их высшей степени окисления. Изобразите формулы этих соединений графически.

Решение:

₃₂Ge - 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d¹⁰ 4p² - p-элемент

s p d

n=4

↑↓

↑

↑

В возбужденном состоянии:

s p d

n=4

↑

↑

↑

↑

Число неспаренных электронов равно 4, следовательно В = 4

Высшая степень окисления - Ge ⁺⁴

₅₂Те -1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d¹⁰4p⁶5s²4d¹⁰ 5p⁴4f⁰

Высшая степень окисления - Те ⁺⁶

В возбужденном состоянии:

4f

	s		p		↑	↑
n= 5	↑	↑	↑	↑

Формулы:

		Н- О
мета –	Н2 Ge О3		Ge =	О
		Н - О

		Н- О
орто –	Н4 Ge О4	Н- О	Ge
		Н- О
		Н - О

		О
Те О3	Те	О
		О

63. Какой способ образования ковалентной связи называется донорно-акцепторным. Какие химические связи имеются в ионах: NH₄⁺, BF₄^- ? Укажите донор и акцептор.

Решение:

Химическая связь, образованная за счет пары электронов одного атома (донора) и вакантной орбитали второго атома (акцептора), называется донорно-акцепторной или донорно-акцепторным механизмом образования ковалентной связи.

Н

Н

Н

+

│

│

│

H+

+

:

N

─Н

→ H+

:

N

─Н

→

Н─

N

─Н

│

│

│

Н

Н

Н

акцептор

донор

Донорно-акцепторная связь

Ион аммония

F

F

F

_

│

:

│

│

F

─

B

+

:

F

:

→

F

─

B

:

F

→

F

─

B

─ F

│

:

│

│

F

F

F

акцептор

донор

Донорно-акцепторная связь

Тетрафторид бора

82. Газообразный этиловый спирт C₂H₅OH можно получить при взаимодействии этилена C₂H₄ и водяных паров H₂O. Напишите термохимическое уравнение этой реакции, предварительно вычислив тепловой эффект.

Решение:

C₂H_{4 (г)} + H₂O _(г) = C₂H₅OH _(г)

По следствию из закона Гесса:

ΔH⁰_реак = Σ ΔH⁰_прод *n_i - Σ ΔH⁰_исх *n_i

ΔH⁰_реак = ΔH⁰ (C₂H₅OH_(г)) - [ΔH⁰ (C₂H_4(г) ) + ΔH⁰ (H₂O _(г) ) =

= (- 235,31 кДж/ моль * 1 моль) – (52,28 – 241,83) = -235,31 -52,28 + 241,83

= - 46,06 кДж

Термохимическое уравнение:

C₂H_{4 (г)} + H₂O _(г) = C₂H₅OH _(г); ΔH⁰ = - 46,06 кДж

101. Вычислите ΔG⁰₂₉₈ для следующих реакций:

а) 2 NaF_(к) + Cl_{2 (г)} = 2 NaCl _(к) + F_{2 (г)}

б) PbO_{2 (к)} + 2Zn_(к) = Pb _(к) + 2ZnО _(к)

Решение:

Если ΔG⁰< 0, то процесс принципиально осуществим.

ΔG⁰ для простых веществ равно 0.

а) ΔG⁰₂₉₈ = 2 ΔG⁰₂₉₈ (NaCl _(к)) - 2 ΔG⁰₂₉₈ (NaF _(к)) = 2*(-284,03) – 2(-541,0) = +313,94 кДж

б) ΔG⁰₂₉₈ = 2 ΔG⁰₂₉₈ (ZnО_(к)) - 2 ΔG⁰₂₉₈(PbO_2(к)) = 2*(-318,2) – 2(-219,0) = - 417,4 кДж

Следовательно, реакция:

а) не возможна;

б) возможна.

121. Вычислите, во сколько раз уменьшится скорость реакции, протекающей в газовой фазе, если понизить температуру от 120⁰ до 80⁰С?

Температурный коэффициент скорости реакции равен 3.

Решение:

Δt = 120⁰ - 80⁰ = 40⁰

γ = 3.

По уравнению Вант-Гоффа:

V₂/V₁ = γ ^{Δt/ 10} = 3^40/10 = 3⁴ = 81 раз

Ответ: Скорость реакции уменьшится в 81 раз.

142. Чему равна молярная концентрация эквивалента 30% раствора NaOH плотностью 1,328 г/см³? К 1 л этого раствора прибавили 5 л воды.

Вычислите массовую долю полученного раствора.

Решение:

1) 30% раствор означает, что в растворе содержится 30 % NaOH безводной.

1 л 30% раствора NaOH весит:

m = V*ρ = 1 см³*1,328 г/см³ = 1328 г

тогда масса NaOH:

1328 г * 30% /100% = 398,4 г

2) При прибавлении 5 л воды масса вновь полученного раствора составит:

5000 г + 1328 г = 6328 г

3) Массовая доля полученного раствора:

398,4 г/ 6328 г * 100% = 0,063 *100% = 6,3%

4) Эквивалентная масса NaOH:

Э = М(NaOH)/1 = 40 г/моль

5) Молярная концентрация эквивалента 30% раствора NaOH составит:

398,4 г/см³ /40 г/моль = 9,96 моль/см³ = 9,96 н

Ответ: 6,3 %; 9,96 н

164. Раствор, содержащий 3,04 г камфары C₁₀H₁₆O в 100 г бензола, кипит при 80,714⁰ С. Температура кипения бензола – 80,2⁰С.

Вычислите эбулиоскопическую константу бензола.

Решение:

ΔT	= К	m*1000
		M* m1

где m = 3,04 г; m₁ = 100 г; М (C₁₀H₁₆O) = 152 г/моль

ΔT = 80,714⁰ - 80,2⁰ = 0,514 ⁰С

Кэб	=	ΔT *M m1
		m*1000

К_эб = (0,514 *152*100) / (3,04*1000) = 2,57⁰

Ответ: эбулиоскопическая константа бензола равна 2,57⁰

186. Составьте молекулярные и ионно-молекулярные уравнения взаимодействия в растворах между:

1) CuSO₄ + H₂S →

2) BaCO₃ + HNO₃ →

3) FeC1₃ + KOH →

Решение:

1) CuSO₄ + H₂S → CuS↓ + H₂ SO₄

Cu²⁺ + SO₄^2- + H₂S = CuS↓ + 2 H⁺ + SO₄^2-

Cu²⁺ + H₂S = CuS↓ + 2 H⁺

2) BaCO₃ + HNO₃ → Ba (NO₃)₂ + CO₂ + H₂O

BaCO₃ + 2 H⁺ + 2 NO₃^- = Ba²⁺ + 2 NO₃^- + CO₂ + H₂O

BaCO₃ + 2 H⁺ = Ba²⁺ + CO₂ ↑+ H₂O

3) FeC1₃ + 3 KOH → Fe(OH)₃ + 3 KC1₃

Fe³⁺ + 3C1^- + 3 K⁺ + 3 OH^- = Fe(OH)₃ ↓ + 3 K⁺ + 3C1^-

Fe³⁺ + 3 OH^- = Fe(OH)₃ ↓

216. Какая из двух солей при равных условиях в большей степени подвергается гидролизу: NaCN или NaC1O; MgC1₂ или ZnC1₂ ? Почему?

Составьте ионно-молекулярные и молекулярные уравнения гидролиза соответствующих солей.

Решение:

1) NaCN или NaC1O?

Степень гидролиза той или иной соли определяется константой диссоциации слабого электролита.

Чем меньше константа диссоциации слабого электролита, входящего в состав соли, тем больше степень гидролиза.

Поэтому, сравним К_дисс. слабых кислот.

К_НCN = 7,9*10^-10

К_НC1O = 5,0*10^-8

Следовательно, NaCN подвергается гидролизу в большей степени.

NaCN + H₂O ↔ NaOH + НCN

Na⁺ + CN^- + H₂O ↔ Na⁺ + OH^- + НCN

CN^- + H₂O ↔ OH^- + НCN

pH > 7 (щелочная реакция среды)

NaC1O + H₂O ↔ NaOH + НC1O

Na⁺ + C1O^- + H₂O ↔ Na⁺ + OH^- + НC1O

C1O^- + H₂O ↔ OH^- + НC1O

2) MgC1₂ или ZnC1₂ ?

В этом случае надо сравнивать произведения растворимости ПР.

ПР (Mg (OH) ₂) = 1,8*10^-11

ПР (Zn (OH) ₂) = 7,0*10^-18

Большему гидролизу подвергается Zn C1₂

Уравнения гидролиза:

MgC1₂ + H₂O ↔ MgOHC1 + HC1

Mg²⁺ + 2 C1^- + H₂O ↔ MgOH⁺ + 2 C1^- + H⁺

Mg²⁺ + H₂O ↔ MgOH⁺ + H⁺

pH < 7 (кислая реакция среды)

ZnC1₂ + H₂O ↔ ZnOHC1 + HC1

Zn²⁺ + H₂O ↔ ZnOH⁺ + H⁺

pH < 7 (кислая реакция среды)