97. Что следует понимать под степенью окисления атома? Определите степень окисления атома углерода и его валентность, обусловленную числом неспаренных электронов, в соединениях ,,hcooh, .

Ответ.

Степень окисления – это условный заряд атома в соединении, вычисленный из предположения, что оно состоит только из ионов. Степень окисления может принимать отрицательное, положительное и нулевое значение. Сумма степеней окисления атомов в соединении всегда равна нулю, а в сложном ионе – заряду иона.

Запишем структурные формулы указанных в условии соединений:

Как видно, во всех указанных соединениях валентность углерода равна 4, так как углерод связан 4 ковалентными связями с другими элементами.

Степень окисления атома углерода в соединениях разная:

В метане степень окисления углерода равна; в метанолестепень окисления углерода равна; в муравьиной кислотеHCOOH степень окисления углерода ; в диоксиде углеродастепень окисления углерода.

122. Рассчитайте ∆h , если известно, что:

, кДж;

, кДж;

, кДж.

Ответ.

Стандартной теплотой образования называется тепловой эффект реакции образования данного соединения из простых веществ, отвечающих наиболее устойчивому состоянию рассматриваемого элемента при температуре 298 К и стандартном давлении.

Так, теплота образования 1 моль равна тепловому эффекту реакции образования сульфата цинка в данной его кристаллической модификации из металлического цинка, кристаллической серы и газообразного кислорода:

Термохимические расчеты проводят на основании закона Гесса: тепловой эффект реакции не зависит от пути, по которому протекает процесс, а определяется только природой исходных веществ и продуктов реакции и их физическим состоянием. Согласно закону Гесса, при расчетах с термохимическими уравнениями можно производить любые алгебраические действия, то есть переносить члены уравнений из одной части уравнения в другую, складывать, вычитать и т.д.

Имеем:

кДж

кДж

кДж

кДж

Нетрудно заметить, что для получения уравнения (5) необходимо к уравнению (1) прибавить уравнение (2), вычесть умноженное на 2 уравнение (3) и прибавить умноженное на 2 уравнение (4), а полученный результат разделить на 2. Такие же действия проведем и с энтальпиями этих реакций, то есть теплота образования сульфата цинка будет равна:

Подставляя значения, получим:

147. Определите расчетом, какие из реакций, уравнения которых:

а) ;

б) ;

г) ;

будут протекать самопроизвольно в изолированной системе при стандартных условиях. Сделайте вывод о возможности протекания реакции.

Ответ.

В изолированной системе самопроизвольно протекают процессы, идущие с ростом энтропии (). Определяем изменении энтропии реакций согласно закона Гесса:

Как видно из расчетов, самопроизвольно в изолированной системе при стандартных условиях могут протекать реакции (б) и (г), для которых .

Зная, что есть функция состояния и чтодля простых веществ, находящихся в устойчивых при стандартных условиях агрегатных состояниях, равны нулю, находимреакций (б) и (г):

Полученные значения указывают на возможность протекания реакций.

172. Исходные концентрации азота и водорода в реакции были (моль/л):,. К моменту наступления равновесия прореагировало 10% исходного количества азота. Вычислить давление газовой смеси в этот момент, если температура ее была 500°С.

Ответ.

Согласно условию, к моменту наступления равновесия прореагировало 10% исходного количества азота, то есть моль. В соответствии с уравнением реакции, 1 моль взаимодействует с 3 мольи при этом образуется 2 моль. Следовательно, 0,2 мольпрореагирует смольс образованиеммоль.

Таким образом, количества молей каждого газа и общее количество молей газов в 1 л смеси в момент равновесия равно:

Для вычисления давление газовой смеси в этот момент воспользуемся уравнением Менделеева-Клапейрона (уравнение состояния идеального газа), которое устанавливает соотношение между количеством вещества газа (, моль), температурой (T, К), давлением (, Па) и объемом (V, ):

где R – универсальная газовая постоянная, равная 8,314 Дж/(моль∙К).

Отсюда давление газовой смеси определим по уравнению:

Подставляя значения и учитывая, что , а, получим: