контрольная работа №1 - вариант 32 - 1й семестр

2

Задание 8. Железо массой 7 г вытесняет из кислоты HCl 3,2 Н₂, измеренного при t = 39 ºC и Р = 760 мм рт. ст. Какова валентность железа в этой реакции? Определить эквивалентные массы его оксида и гидроксида.

Дано: mFe = 7 г; V = 3,2 л; t = 39 ºC; P = 760 мм рт. ст. = = 101325 Па	Решение: Реакция будет протекать следующим образом: . Определим объём водорода при нормальных условиях
ВFe – ? Э – ?

Здесь P₀ = 101325 Па, Т₀ = 273 К.

По закону эквивалентов:

Эквивалентный объём водорода л, эквивалентная масса железа г/моль.

.

реакция имеет вид:

.

Формула оксида железа (II) – FeO, гидроксида – Fe(OH)₂.

Эквивалентная масса оксида:

.

Молярная масса оксида – г/моль.

Эквивалентная масса гидроксида:

Ответ: Валентность железа, которое при массе 7 г при реакции с кислотой HCl выделяет 3,2 л водорода, измеренного при t = 39 ºC и Р = 760 мм рт. ст., составляет 2. Эквивалентная масса оксида железа (II) FeO составляет 36 г/моль, гидроксида Fe(OH)₂ – 45 г/моль.

Задание 104. Скорость реакции С₂Н_{4 (г)} + Н₂ = С₂Н_{6 (г)} увеличилась в 9 раз. Исходя их ЗДМ рассчитайте, во сколько раз увеличилась концентрация реагирующих веществ по сравнению с первоначальной. Каков физический смысл константы скорости реакции и от каких факторов зависит её численное значение?

Дано: = 9	Решение: Скорость данной химической реакции иметь вид
– ? – ?

.

На 1 моль/л С₂Н₄ приходится 1 моль Н₂, и обозначить их через х, то получим

.

После увеличения концентраций:

.

Тогда

.

Ответ: При увеличении скорость реакции в 9 раз концентрация каждого реагирующего вещества в реакции С₂Н_{4 (г)} + Н₂ = С₂Н_{6 (г)} увеличилась в 3 раза.

Задание 130. Константа равновесия гетерогенной реакции при некоторой температуре равна 0,5. Найдите равновесные концентрации СО и СО₂, если начальные составляли , . Как повлияет повышение давления на равновесие системы и численное значение константы равновесия?

Дано: kС = 0,5; ;	Решение: Константа равновесия применительно к данной реакции имеет вид . из 1 моль СО получается 1 моль СО2, и обозначим за х
– ? – ?

.

общее количество СО и СО₂ в ходе реакции будет неизменно

Ответ: Равновесные концентрации угарного газа СО и углекислого газа СО₂ при константе равновесия гетерогенной реакции вида равной 0,5 и начальными концентрациями и составят соответственно 0,04 моль/л и 0,02 моль/л.

Задание 185. Определить степень диссоциации и концентрацию ионов в растворе, в 1 л которого содержится 3,5 г NH₄OH (K_д = 1,8·10^–5). Запишите уравнение диссоциации. Как изменятся значения α и K_д при уменьшении его концентрации? Ответ обоснуйте.

Дано: V = 1 л; m(NH4OH) = 3,5 г; Kд = 1,8·10–5	Решение: Уравнение диссоциации будет иметь вид . По закону разбавления Освальда .
α – ? – ? – ?

Молярная концентрация гидроксида аммония составит при его молярной массе, равной г/моль

Концентрации ионов NH₄⁺ и OH^– будут равны между собой и составят

Ответ: Степень диссоциации ионов в растворе, 1 л которого содержит 3,5 г NH₄OH (K_д = 1,8·10^–5) составляет 0,0133. Концентрация ионов NH₄⁺ и OH^– равны и составляют 0,00133 моль/л. При уменьшении концентрации константа диссоциации не измениться, а степень диссоциации возрастёт.

Задание 218. Определить молярную концентрацию раствора гидроксида аммония NH₄OH, если рН = 11,13. Запишите уравнение диссоциации и выражение для константы диссоциации.

Дано: рН = 11,13	Решение: Уравнение диссоциации будет иметь вид .
– ?

Константа диссоциации будет иметь вид

.

Концентрация иона ОН^– находится по выражению

Приравняем обе части и выразим

Ответ: Молярная концентрация гидроксида аммония NH₄OH при рН = 11,13 составит 0,1 моль/л.

Задание 8/2. Вычислить тепловой эффект реакции , протекающей при постоянном давлении (Р = const) и Т = 600 К. В интервале 298… 1000 К С_р ≠ f(T).

Дано: Т = 600 К	Решение: Тепловой эффект реакции при постоянной давлении и при температуре Т находится по выражению
– ?

Тепловой эффект при Т = 298 К определим по формуле

.

.

Из приложения 1 учебно-методического пособия имеем

Тогда тепловой эффект при Т = 298 К реакции составит

Изменение теплоёмкости составит

Тепловой эффект при Т = 600 К реакции составит

Ответ: Тепловой эффект реакции , протекающей при постоянном давлении и Т = 600 К, составит –278,26 кДж.

Задание 27/2. Рассчитайте стандартное значение энтропии Fe₂O₃, используя стандартные энтропии веществ, если известно, что стандартное изменение энтропии для всей реакции равно – 213,8 Дж/К.

Дано:	Решение: Изменение энтропии реакции определяется по выражению
– ?

Применительно к данной реакции

Откуда искомая энтропия Fe₂O₃

.

Из приложения 1 учебно-методического пособия имеем

Ответ: Стандартное значение энтропии Fe₂O₃, полученное исходя из того, что стандартное изменение энтропии для всей реакции равно – 213,8 Дж/К, составляет 86,39 Дж/(моль·К).

Задание 53/2. Возможно ли самопроизвольное протекание реакции при стандартных условиях. Определите температуру равновесия в данной системе.

Дано:	Решение: Самопроизвольное протекание реакции возможно при отрицательном изменении энергии Гиббса, т.е.
– ? Т – ?

Рассчитаем стандартное изменение энтальпии и энтропии реакции

.

Применительно к данной реакции

Из приложения 1 учебно-методического пособия имеем

Изменение энергии Гиббса

Протекание реакции при стандартных условиях невозможно.

Рассчитаем температуру равновесия

Ответ: Самопроизвольное протекание реакции при стандартных условиях невозможно, т.к. . Температура равновесия составляет 37457 К.

Задание 88/2. Составьте схему гальванического элемента, в котором самопроизвольно протекает реакция . Определите концентрацию раствора , если железный электрод – стандартный, а ЭДС элемента равна 80 мВ. Запишите и рассчитайте К_р.

Дано: ε = 80мВ = 0,08 В	Решение: В данном элементе на электродах будут проходить следующие реакции На катоде – . На аноде – .
– ? Кр – ?

Суммарное уравнение токообразующей реакции

.

Таким образом, из 1 моль образуется 1 моль .

Из таблицы 2 учебно-методического пособия имеем

ЭДС, создаваемая элементом:

С другой стороны по уравнению Нернста

.

Подставляя, получим, что концентрация иона равна

Так как концентрация иона будет равна концентрации сульфата кадмия, то

Константа равновесия

Ответ: Концентрация раствора в гальваническом элементе с ЭДС, равной 80 мВ, в котором самопроизвольно протекает реакция , составляет 1,1·10^–4 моль/л. Константа равновесия реакции составляет 515.

Задание 108/2. Составьте схему электролиза 1 М раствора AgNO₃ на инертных электродах и рассчитать выход по току (В_т), если за 25 мин при силе тока 3 А масса катода увеличилась на 4,8 г. Какое вещество и сколько по массе и объёму (н. у.) выделилось на аноде? Ответ подтвердите, записав уравнение электродных реакций и суммарное уравнение электролиза. Определите электрохимический эквивалент металла.

Дано: = 0,1 М = = 0,1 моль/л; τ = 25 мин = 1500 с; I = 3 А; mпр = 4,8 г; F = 96500 Кл/моль	Решение: На электродах будут проходить следующие процессы На катоде – . На аноде (рН < 7) – . Суммарный процесс Выход по току
Вт – ? m – ? V – ? kAg – ?

Теоретическая масса выделившегося серебра

.

Совместно получим

Эквивалентная масса серебра

Электрохимический эквивалент серебра

На аноде выделяется кислород. Его масса

.

Эквивалентная масса кислорода

Объём выделившегося кислорода

.

Эквивалентный объём кислорода

Ответ: Выход по току при электролизе 1 М раствора AgNO₃ на инертных электродах, если за 25 мин при силе тока 3 А масса катода увеличилась на 4,8 г, составляет 0,95. Электрохимический эквивалент серебра составляет 1,1·10^–3 г/Кл. На аноде будет выделяться кислород массой 0,35 г и объёмом 0,25 л.

Задание 131/2. Определите термодинамическую возможность коррозии медной платы с серебряными выводами с водородной и кислородной деполяризацией в кислой среде (рН = 3). Составьте схемы образующихся микрогальванических элементов и уравнения соответствующих процессов.

Дано: рН = 3	Решение: Рассмотрим водородную деполяризацию. Анодом будет являться медь, а катодом – серебро, т.к. .

Процессы:

на аноде – , ;

на катоде (рН < 7) – ,

.

Так как , то процесс протекать не будет.

Кислородная деполяризация.

Процессы:

на аноде – , ;.

на катоде (рН < 7) – ,

Суммарный процесс

.

Ответ: При водородной деполяризации медной платы с серебряными выводами коррозия проходить не будет, так как . При кислородной деполяризации будет коррозировать медная плата, а на серебряных выводах будет выделяться вода с поглощением кислорода из воздуха.

Задание 156/2. Как электролитически создать катодное покрытие на оловянном изделии? Приведите схему, уравнения соответствующих процессов. Чем объясняется ненадёжность катодных покрытий?

Решение:

Для того, чтобы создать на олове катодное покрытие, необходимо нанести на него более электроположительный металл, например, медь .

При нарушении покрытия во влажном воздухе будут протекать такие процессы ():

на аноде – ;

на катоде – .

Суммарный процесс:

.

Надёжными катодные покрытия являются только при условии отсутствия в них сквозных пор, трещин и других дефектов, так как они механически препятствуют проникновению агрессивной среды к основному металлу.