22 а) Напишите электронную формулу атома индия In Решение

22. а) Напишите электронную формулу атома индия In.
Решение:
49 In
индий 1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p65s24d105p1
б) Распределите по квантовым ячейкам электроны двух последних уровней атома индия, соблюдая принцип Паули и правило Гунда.
Решение:

5p

5S ↓↑

4d
↓↑ ↓↑ ↓↑ ↓↑ ↓↑

4P
↓↑ ↓↑ ↓↑

4S ↓↑

в) Зная, что индий в соединениях может проявлять высшую валентность, равную III, определите, на каких подуровнях находятся валентные электроны атома индия и укажите эти электроны. Напишите значения четырех квантовых чисел для всех валентных электронов атома индия.
Решение:
In3+

5p

5S

4d
↓↑ ↓↑ ↓↑ ↓↑ ↓↑

4P
↓↑ ↓↑ ↓↑

4S ↓↑

Валентные электроны индия:5S25p1
  Набор квантовых чисел для валентных электронов:
n 5 5 5
l 0 0 1
ml
0 0 -1
ms
+0,5 -0,5 +0,5

27. а) Определите число связей в молекуле CH3COOH.
Решение:
Связь С-Н: 1 σ, всего 3 сязи
Связь С-С: 1 σ+2π, всего 1 такая связь
Связь С=О: 1 σ1 σ+π, , всего 1 такая связь
Связь С-О-: 1 σ, всего 1 такая связь
Связь -О-Н: 1 σ, всего 1 такая связь
Всего в молекуле 7 σ и 3 π связи

б) Определите тип гибридизации в молекуле BF3. Изобразите геометрическую структуру данной молекулы.
Решение:
Гибридизация sp2.

Пространственная конфигурация- треугольная.

в молекуле BF3 имеется 3 связи B—F. Они располагаются как можно дальше друг от друга и молекула имеет форму плоского треугольника, где все углы между связями (углы FBF) равны 120о :

в) В какой из перечисленных молекул BeCl4, MgF2, CaBr2, SrI2 связь элемент — галоген является наиболее полярной? Почему?
Решение:
Для определения полярности связи необходимо найти разность электроотрицательностей атомов (∆ЭО), образующих эти связи. Из справочника выписываем значения ЭО этих атомов и находим ∆ЭО:

 ЭОBe=2,6;
ЭОCl = 3,0;
ЭОMg = 2,0;
ЭОF =2,6;
ЭОCa = 3,0;
ЭОBr= 2,0;
ЭОSr =2,6;
ЭОI= 3,0;

∆ЭОBe-Cl=3,0-1,5=1,5;
∆ЭОMg-F = 4,0-1,2=2,8;
∆ЭОCa-Br = 2,8-1,0=1,8;
∆ЭОSr-I= 2,5-1,0-1,5.

Чем больше ∆ЭО атомов, образующих связь, тем выше полярность связи. Поэтому более полярной является связь Mg-F .

г) В какой из приведенных молекул O2, N2, Cl2 имеется больше π-связей? Ответ обоснуйте.
Решение:
Структурная формула молекулы О2:
     σ
О = О   
    π
В молекуле кратная, двойная связь:
Одна σ (p – p)

 и одна  π (р – р)

структурная формула молекулы  N2:

2π и      σ связи
структурная формула молекулы Cl2:
     σ
Н– Cl ,  σ (p – p) — одинарная связь 

Ответ: больше в N2 .

77. а) Каким объёмом 0,5 М раствора H2SO4 можно заменить 0,5 эквивалента соляной кислоты?
Решение:
Э(H2SO4) =Э(HCl)=0,5 г/моль
Э=Cм/2
См=0,5*2=1 моль/л
V=n/Cм=1/1=1 л
Ответ: 1 л

б) Серная и ортофосфорная кислоты имеют одинаковую молярную массу. Каково отношение масс этих кислот, пошедших на нейтрализацию одного и того же количества щёлочи, если образовались соответственно сульфат и дигидроортофосфат?
Решеие:
H2SO4+2NaOH=Na2SO4+2H2O (1)
H3PO4+NaOH=NaH2PO4+H2O (2)
По усовию адачи m(H2SO4) и m(H3PO4) пошли на нейтрализацию одного и того же количества щелочи, т.о. согласно закону эквивалентов:
m(H2SO4) г эквивалентны m(H3PO4) г
Э(H2SO4) г/моль ————//———Э(H3PO4) г/моль
m(H2SO4)/m(H3PO4)= Э(H2SO4)/(H3PO4) г/моль
Э(H2SO4)=М(H2SO4)/основность;
Э(H2SO4)=М/2
Э(H3PO4)=М(H3PO4)/основность;
Э(H2SO4)=М/1
m(H2SO4)/m(H3PO4)= М/2 :2=М/(2М)=1/2
Ответ: 1/2

в) Эквивалентная масса металла в 2 раза больше, чем эквивалентная масса кислорода. Во сколько раз масса оксида больше массы металла?
Решение:
1) М экв. О = 16/2 = 8 г/моль, след-но, М экв. Ме = 8*2 = 16 г/моль, т.е. М экв. Ме = МО;2) М экв. оксида составляет соответственно:
16+8 = 24 г/моль и т.о. масса оксида больше массы металла в 
24/16 = 1,5 раза;Ответ: 1,5 раза
103. Напишите уравнения следующих окислительно-восстановительных реакций. Определите, какое вещество является окислителем и восстановителем, какое вещество создает среду. Укажите степень окисления элемента окислителя и восстановителя, определите, сколько электронов отдает восстановитель и принимает окислитель. Уравняйте коэффициенты в уравнениях реакций.
а) Cu2S + HNO3 (конц.) =
б) MnO2 + O2 + KOH =
в) PH3 + KMnO4 + H2SO4 =
Решение:
а) Cu2S + HNO3 (конц., хол.) = Cu(NO3)2 + S↓ + NO2 + H2O
N5+ + 1ē N4+

2 HNO3  -окислитель Реакция восстановления
S2- -2ē S0

1 Cu2S -восстановитель Реакция окисления

HNO3-среда
Cu2S + 8HNO3 (конц., хол.) = 2Cu(NO3)2 + S↓ + 4NO2 + 4H2O

б) MnO2 + KOH + O2 = K2MnO4 + H2O
O20 + 4ē 2O2-

1 O20  -окислитель Реакция восстановления
Mn4+ -2ē Mn6+

2 MnO2 -восстановитель Реакция окисления

KOH -среда
2MnO2 + 4KOH + O2 = 2K2MnO4 + 2H2O

в) PH3 + KMnO4 + H2SO4 = K2SO4 +MnSO4 +H3PO4 +H2O
Mn+7 +5ē Mn2+

8 KMnO4-окислитель Реакция восстановления
P-3 -8ē P5+

5 PH3  -восстановитель Реакция окисления

H2SO4 -среда

5PH3 + 8KMnO4 + 12H2SO4 = 4K2SO4 + 8MnSO4 + 5H3PO4 + 12H2O

127. а) Рассчитайте массу CuSO4·5H2O, необходимую для приготовления 500 мл 0,5 М раствора CuSO4.
Решение:
n(CuSO4) = Cм*V = 0,5 моль/л*0,5 л = 0,25 мольКристаллогидрата нужно столько же, 0,25 моль.m(CuSO4*5H2O) = n*M = 0,25 моль*250 г/моль = 62,5 г
Ответ: 62,5 г
б) К 400 г 10%-ного раствора Na2SO4 прилили 200 г 5%-ного раствора этой соли. Вычислите массовый процент разбавленного раствора.
Решение:
m1(Na2SO4)=m(р-ра)1*W1=400*0,1=40 г
m2(Na2SO4)=m(р-ра)2*W2=200*0,05=10 г
m(Na2SO4)=40+10=50 г
m(р-ра)=400+200=600 г
w3(Na2SO4)=m(Na2SO4)/m(р-ра)*100%=50/600*100%=8,33%
Ответ: 8,33 %

в) Определите молекулярную массу анилина, зная, что при 30 °С давление пара раствора, содержащего 3,09 г анилина в 370 г эфира (С2Н5)2О, равно 643,6 мм рт. ст., а давление пара чистого эфира при той же температуре равно 647,9 мм рт. ст.
Решение:
М = Мо×(m/mo)×po/(po – p) М(анилина)=74*(3,09/370)(647,9/(647,9-643,6))=93,12 г/моль
Ответ: 93,12 г/моль
153. а) В 200 мл щелочи содержится 0,00056 г КOH. Определите рН раствора.
Решение:
Cм(KOH)=m/(M*V)=0,00056/(56,1*0,2)=4,99*10-5 моль/л
КОН=К++ОН-
[ОН-]=[ КОН]= 4,99*10-5 моль/л
pOH=-lg[OH-]=4,3
pH=14-pOH=14-4,3=9,7
Ответ: 9,7
б) Смешали 120 мл HNO3 c рН = 2,85 и 1,15 л этой же кислоты с рН =3,25. Чему равен рН полученного раствора?
Решение:
[Н+]1=10-pH=10-2,85=0,0014 моль-ион/л
[Н+]2=10-pH=10-3,25=0,00056 моль-ион/л
n1=Cm*V=0,0014*0,120=1,68*10-4 моль
n1=Cm*V=0,00056*1,15=6,466 *10-4 моль
n(H+)=1.68*10-4+6.5*10-4=8.15*10-4 моль
См=n/VM=8,15*10-4/(1,15+0,12)=6,41*10-4 моль/л
pH=-lg[H+]=3,19
Ответ: 3,19

177. Вычислите ΔH°, ΔG°, ΔS° приведенных ниже реакций. Сделайте вывод о возможности протекания приведенных реакций в указанном направлении при 25 °С. Если реакция при комнатных условиях не идет, выясните, пойдет ли она при других температурах.
Fe2O3тв + CH4г = 2Feтв + COг + 2H2Oг
Решение:

Fe тв COг H2Oг
Fe2O3тв CH4г
Нобр 298, кДж/моль 0 -110,53 -241,81 -822,16 -74,85
, Дж/мольК 27,15 197,55 188,72 87,45 186,27
∆rН0298 и ∆rS0298 находим из соотношений :
∆Н = ∑Нкон — ∑Ннач
∆S= ∑Sкон — ∑Sнач
∆rН0298 =-110,53-2*241,81+822,16+74,85=302,86 кДж/моль
∆rS0298=2*27,15+197,55+2*188,72-87,45-186,27=355,57 Дж/моль*К
Стандартное изменение энергии Гиббса при 298 К:
∆rG0298=∆rН0283-298∆rS0283=302,86-298*(-0,35557)=408,82 кДж
Так как ∆rG0283 >0, реакция не иде в прямом направлении.
Т=∆rН0/∆rS0=302,86/0,35557=851,75 К
Реакция возможна выше температуры 851,75 К
Ответ: 302,86 кДж/моль; 355,57 Дж/моль*К; 408,82 кДж; 851,75 К

202.
а) 2CO (г) + O2 (г) ↔2CO2 (г).
Напишите выражение константы равновесия и определить, в какую сторону сместится равновесие при повышении в заданной системе давления, температуры. Ответ обоснуйте. Какими ещё воздействиями на систему равновесие можно сместить вправо?
б) Определите исходную концентрацию СО, если равновесные концентрации CO, O2, CO2 равны соответственно 1,2, 0,1 и 4 моль/л.
Решение:
Кр=[ CO2]2/([ CO]2[O2])=42/(1,22*0,1)=111,1
В ходе химической реакции число молей компонентов меняется (Δν =-1), то при повышении давления в системе равновесие смещается в сторону меньшего числа молей, т.е. в право
Это реакция экзотермическая (ΔН < 0), dlnКр/dt<0 с увеличением температуры константа скорости химической реакции уменьшается, равновесие сдвигается в сторону образования исходных веществ, т.е. влево.
Чтобы сместить реакцию вправо, можно понизить температуру, увеличить концентрацию исходных веществ, и понижать концентрацию продуктов.
Б) [СО]исх.= [СО]равн.+[СО]р-ции.=1,2+4=5,2 моль/л

Ответ: 5,2 моль/л

207. Напишите в молекулярной и краткой ионной форме уравнения гидролиза солей. Если гидролиз идёт по стадиям, напишите уравнения гидролиза по стадиям. Укажите условия, при которых происходит данная стадия гидролиза. Укажите, как изменяется pH среды.
а) Co(NO3)2 б) Na2CO3 в) (NH4)3PO4
Решение:
А) Co(NO3)2 – соль слабого основания и сильной кислоты, поэтому гидролиз протекает по катиону.
Первая стадия гидролизаCo(NO3)2 + HOH ⇄ CoOHNO3 + HNO3Co2+ + 2NO3- + HOH ⇄ CoOH+ + NO3- + H+ + NO3-Co2+ + HOH ⇄ CoOH+ + H+
Вторая стадия гидролизаCoOHNO3 + H2O ⇄ Co(OH)2 + HNO3CoOH+ + NO3- + H2O ⇄ Co(OH)2 + H+ + NO3-CoOH+ + H2O ⇄ Co(OH)2 + H+
Т.к. в результате гидролиза образовались ионы водорода (H+), то раствор будет имееть кислую среду (pH < 7).

Б) Na2CO3 – соль сильного основания и слабой кислоты, поэтому гидролиз протекает по аниону.
Первая стадия гидролизаNa2CO3 + HOH ⇄ NaHCO3 + NaOH2Na+ + CO32- + HOH ⇄ Na+ + HCO3- + Na+ + OH-CO32- + HOH ⇄ HCO3- + OH-
Вторая стадия гидролизаNaHCO3 + H2O ⇄ H2CO3 + NaOHNa+ + HCO3- + H2O ⇄ H2CO3 + Na+ + OH-HCO3- + H2O ⇄ H2CO3 + OH-
Т.к. в результате гидролиза образовались гидроксид-ионы (OH-), то раствор имеет щелочную среду (pH > 7).

В) (NH4)3PO4 – соль слабого основания и кислоты средней силы, поэтому гидролиз протекает по катиону.
Первая стадия гидролиза(NH4)3PO4 + HOH ⇄ (NH4)2HPO4 + NH4OH3NH4+ + PO43- + HOH ⇄ 2NH4+ + H+ + PO43- + NH4OH
NH4+ + HOH ⇄ H+ + NH4OH
Вторая стадия гидролиза
Далее гидролиз практически не идет.
Т.к. в результате гидролиза образовались ионы водорода (H+), то раствор будет имееть кислую среду (pH < 7).

257.Рассчитать ЭДС следующих гальванических элементов:
Mn | MnSO4 0,02 н. | | CuCl2 0,02 н. | Cu
Решение:
Cм(MnSO4)=0,02*2=0,04 моль/л
Cм(CuCl2)=0,02*2=0,04 моль/л
Равновесный потенциал электрода рассчитывается по уравнению Нернста.
E0 (Mn2+/Mn) =-1,170 В
E0(Cu2+/Cu)=0,337 В
E(Mn2+/Mn) = E0 (Mn2+/Mn)+(0,059/n)*lg[Mn2+]=-1,170+0,059/2lg0,04=-1,211 BE(Cu2+/Cu)= E0(Cu2+/Cu)+ (0,059/n)*lg[Cu2+]=0,337+0,059/2lg0,04=0,296 В
Так как потенциал марганцевого электрода более отрицателен, то марганцевый электрод в данном элементе является анодом, а медный — катодом. Реакции на электродах:
— на аноде Mn0 — 2 = Mn2+ — окисление;
— на катоде Cu2+ + 2 = Cu0 — восстановление.
Суммарная окислительно-восстановительная реакция в элементе:
Mn0 + Cu2+ = Mn2+ + Cu0 — в ионном виде;
ЭДС=Eк0 –Eа0=0,296+1,211=1,507 В
Ответ: 1,507 В

262. При никелировании железные изделия сначала покрывают медью, а затем никелем. Напишите уравнения реакций, протекающих на анодных и катодных участках в кислых, щелочных и нейтральных средах при повреждении этого двухслойного покрытия. Определите, в какой среде коррозия идёт наиболее интенсивно.
Решение:
Fe Cu Ni Среда
-0,328 0,154 -0,031 к
-0,161 0,027 -0,126 щ
-0,255 0,070 -0,023 н

Кислая среда:
При нарушении двойного покрытия:
Fe относительно Cu будет анодом
Cu относительно Ni катодом
φCu = +0,154 В; φFe = -0,328 В. В образующейся гальванопаре
железо – анод, медь – катод, так как φО2>φFe>φН2 (φН2 = – 0,050 В;
φО2 = + 1,173), то реакция на аноде:
2Fe – 4е = 2Fe2+,
реакция на катоде:
О2+4Н++4 е = 2Н2О;
(разрушается железо)

φCu = +0,154 В; φNi = -0,031 В. В образующейся гальванопаре
никель – анод, медь – катод, так как φО2>φNi>φН2 (φН2 = – 0,050 В;
φО2 = + 1,173), то реакция на аноде:
2Ni– 4 е = 2Ni2+,
реакция на катоде:
О2+4Н++4 е = 2Н2О;
(разрушается никель)
Щелочная среда:
При нарушении двойного покрытия:
Fe относительно Cu будет анодом
Cu относительно Ni катодом
φCu = +0,027 В; φFe = -0,161 В. В образующейся гальванопаре
железо – анод, медь – катод, так как φО2>φFe>φН2 (φН2 = – 0,765 В;
φО2 = + 0,442), то реакция на аноде:
2Fe – 4е = 2Fe2+,
реакция на катоде:
О2+4Н++4 е = 2Н2О;
(разрушается железо)

φCu = +0,027 В; φNi = -0,126 В. В образующейся гальванопаре
никель – анод, медь – катод, так как φО2>φNi>φН2 (φН2 = – 0,765 В;
φО2 = + 0,442), то реакция на аноде:
2Ni– 4 е = 2Ni2+,
реакция на катоде:
О2+4Н++4 е = 2Н2О;
(разрушается никель)

Нейтральная среда:
При нарушении двойного покрытия:
Fe относительно Cu будет анодом
Cu относительно Ni катодом
φCu = +0,070 В; φFe = -0,255 В. В образующейся гальванопаре
железо – анод, медь – катод, так как φО2>φFe>φН2 (φН2 = – 0,413 В;
φО2 = + 0,805), то реакция на аноде:
2Fe – 4е = 2Fe2+,
реакция на катоде:
О2+4Н++4 е = 2Н2О;
(разрушается железо)

φCu = +0,070 В; φNi = -0,023 В. В образующейся гальванопаре
никель – анод, медь – катод, так как φО2>φNi>φН2 (φН2 = – 0,413В;
φО2 = + 0,805), то реакция на аноде:
2Ni– 4 е = 2Ni2+,
реакция на катоде:
О2+4Н++4 е = 2Н2О;
(разрушается никель)

292. Рассчитайте время, которое необходимо для выделения всего хрома из 500 мл 0,6 н. раствора Cr2(SO4)3 при силе тока 2,68 А. Предположите, что всё электричество расходуется на выделение хрома.
Решение:
Сн = См/f
Cм=Сн*f=0,6*2=1,2 моль/л
Сульфат хрома-сильный электролит и диссоциирует на 100%:
Cr2(SO4)3 ↔2Cr3++3SO42-
[Cr3+]=2[Cr2(SO4)3]=1,2*2=2,4 моль/л
m(Cr3+)=Cм*M(Cr3+)*V=51,996*2,4*0,5=62,3952 г
По закону Фарадея рассчитаем время, необходимое для выделения всего хрома приэлектролизе:
t=m*F/(Mэ*I);
где m — масса вещества, г;
MЭ — эквивалентная масса, г/моль;
I — сила
тока, А;
τ — время, с;
F — константа Фарадея, F = 96500 Кл/моль.
MЭ(Cr3+)=51,996/3=17,332 г/моль
t=62,3952*96500/(17,332*2,68)= 129627 с или 36 ч
Ответ: 36 ч

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!:

десять + 13 =

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.

Adblock detector