СТРОЕНИЕ АТОМА Определите символы элементов и найдите величины

СТРОЕНИЕ АТОМА

Определите символы элементов и найдите величины, помеченные знаком «?», в табл. 1. Составьте электронные и электронно-графические формулы для атомов соответствующего элемента в основном состоянии.
Таблица 1
Номер задачи Символ Атомный номер Массовое число Число протонов Число нейтронов
6 Ga
31 70 31 39
Число протонов равно атомному номеру химическому элементу 31.
Массовое число равно числу протонов и нейтронов 31 + 39 = 70
Данный элемент – галлий (Ga)

Тема 2. ПЕРИОДИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ЭЛЕМЕНТОВ Д. И. МЕНДЕЛЕЕВА
На основании положения химического элемента (порядковый номер определите по табл. 2) в периодической системе Д. И. Менделеева и его электронной формулы составьте прогноз его химических свойств, а также свойств его соединений.
Номер задачи Порядковый номер элемента
26 38
1. Данный элемент стронций (Sr). Стронций расположен в 5 периоде 2 группы главной подгруппы в периодической системе Д. И. Менделеева?
2. Номер внешнего энергетического уровня стронция 5 (5 период), общее число валентных электронов 2 (2 группа), d-подуровень данного элемента полностью заполнен (главная подгруппа)
3. На внешнем энергетическом уровне происходит заполнение s- подуровня. Стронций относится к s-семейству
5. Максимальная степень окисления стронция + 2. Минимальная степень окисления 0.
6. Стронций – металл
9. SrO – оксид стронция, Sr(OH)2 – гидроксид стронция.
10. Оксид и гидроксид стронция проявляют только основные свойства, реагируя с кислотами.
SrO + HCl → SrCl2 + H2O
Sr(OH)2+ 2HCl → SrCl2 + 2H2O

Тема 3. ХИМИЧЕСКАЯ СВЯЗЬ И СТРОЕНИЕ МОЛЕКУЛ
1.Определите тип химической связи (ковалентная неполярная, ковалентная полярная или ионная) в веществах, указанных в табл. 3
В случае ковалентной полярной укажите направление смещения электронов.
Номер задачи Вещества
46 бромид бора (III)
бромид бериллия

бромид бора (III) BBr3 – химическая связь ковалентная полярная. Близость значений электроотрицательности бора (2,0) и брома (2,8) делают низкой полярность связи. Электроны смещаются к более электроотрицательному элементу брому.
бромид бериллия BeBr2 – химическая связь ионная. Большая разность значений электроотрицательности исходных атомов бериллия (1,5) и брома (2,8).

Тема 4. ХИМИЧЕСКАЯ ТЕРМОДИНАМИКА

1.Вычислите величины , для реакций, уравнения которых приведены в табл. 4. Объясните знак изменения энтальпии и энтропии. Возможна ли данная реакция при стандартных условиях?
2NO(r) + С12(г) ↔ 2NOCl(r)
Вещество ΔH°f; 298°,
кДж/моль S° 298°,
Дж/(К-моль)
NO(r) 91,26 210,64
С12(г) 0,00 222,98
NOCl(r) 52,59 263,50

ΔH°r,298 = ∑(ν ΔH° f 298)продукты —  ∑(ν ΔH° f 298)исходные вещества
ΔH°r,298 = 2* 52,59 – 2*91,26 = 104,58 – 182,52= -77,94 кДж
ΔH°r,298 < 0 , реакция идет с выделением тепла (экзотермическая).

ΔS°r,298 = ∑(ν S°298)продукты —  ∑(ν ΔS°298)исходные вещества
ΔS°r,298 = 2*263,50 – 2*210,64 = 527 – 421,28 = 105,72 Дж/К
ΔS°r,298 = 105,72 * 10-3 кДж/К

ΔH < 0 (реакция экзотермическая) и ΔS > 0 — реакция идет самопроизвольно при любых температурах
∆G0r,T = ΔH°r,298 — T * ΔS°r,298
∆G0r,298 = -77,9 – 298 * 105,72 * 10-3 = -77,9 – 31,5 = -109,4 кДж
∆G0r,298  > 0, реакция не идет в прямом направлении при стандартных условиях.

 Тема 5. ХИМИЧЕСКАЯ КИНЕТИКА И РАВНОВЕСИЕ

Скорость химической реакции и ее зависимость от концентрации, давления. Закон действующих масс.
Скорость химической реакции это изменение количества одного из реагирующих веществ за единицу времени в единице реакционного пространства.
Закон действующих масс: скорость химической реакции прямо пропорциональна концентрациям исходных веществ, возведенных в степень их стехиометрических коэффициентов.
Например, для реакции: 2H2 + O2 = 2H2O
υ = k * [H2]2 * [O2]
k = коэффициент пропорциональности (константа скорости реакции). Данный коэффициент равен скорости химической реакции при концентрации исходных веществравной 1
υ = k
Согласно закону действующих масс при увеличении концентрации реагирующих веществ, скорость реакции возрастает. При увеличении давления в системе с газообразными веществами также будет происходить увеличение скорости.
Зависимость скорости от температуры. Правило Вант-Гоффа
При повышении температуры на каждые 10 градусов константа скорости гомогенной элементарной реакции увеличивается в два — четыре раза.
Правило Вант-Гоффа:
υ1 = υ2 * γ (t2 — t1) / 10
υ1 = скорость реакции при t1, моль / л * с-1
υ2 = скорость реакции при t2, моль / л * с-1
γ — температурный коэффициент
Уравнение Аррениуса. Понятие об энергии активации.
Уравнение Аррениуса: 
k = A * e -Ea / R * T
k =  константа скорости реакции
A  = коэффициент пропорциональности 
e  = основание натурального логарифма
Ea = энергия активации, Дж
R =  универсальная газовая постоянная
T = температура, К
Энергия активации — минимальное количество энергии, которое требуется сообщить системе, чтобы произошла реакция.
Химическое равновесие и его смещение по принципу Ле-Шателье.
В системе с обратимой реакцией возможен вариант, при котором, скорость прямой и обратной реакции будут равны. В этом случаи говорят о химическом равновесии. При изменении внешних условий химическое равновесие можно смещать в сторону протекания прямой или обратной реакции. Данную зависимость описывает принцип Ле-Шателье.
Принцип Ле-Шателье: если на систему, находящуюся в равновесии, оказать какое-либо воздействие, то в результате протекающих в ней процессов равновесие сместится в таком направлении, что оказанное воздействие уменьшится.
Тема 6. РАСТВОРЫ. СПОСОБЫ ВЫРАЖЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ ВЕЩЕСТВА В РАСТВОРЕ
№ задачи Растворенное вещество Масса растворенного вещества, г
Масса растворителя , г Объем раствора, мл Плотность раствора, г/см3 Массовая доля, % Мольная доля, % Молярная концентрация, моль/л
106 HJ 106,24 80,2 110 1,69 56,98 15,7 7,57
Масса растворенного вещества:
n = CM * V
n(HJ) = 7,57 моль/л * 0,11 л = 0,83 моль
M(HJ) = 128 г/моль
m = n * M
m(HJ) = 0,83 моль * 128 г/моль = 106,24 г
Mасса растворителя:
nобщ = n(HJ) / X
nобщ = 0,83 моль / 0,157 = 5,287 моль
nрастворителя = nобщ — n(HJ)
nрастворителя = 5,287 моль — 0,83 моль = 4,457 моль
m = n * M
M(H2O) = 18 г/моль
m(H2O) = 4,457 моль * 18 г/моль = 80,2 г
Плотность раствора:
m(раствора) = m(HJ) + m(H2O)
m(раствора) = 106,24 г + 80,2 г = 186,44 г

p = m / V
p = 186,44 г / 110 мл = 1,69 г/моль
Массовая доля:
ω(HJ) = m(HJ) / m(раствора)*100%
ω(HJ) = 106,24 г / 186,44 г *100% = 56,98%

Тема 7. Растворы электролитов. Расчет рН растворов кислот, солей, оснований.
Номер варианта Электролит 1 Электролит 2 Электролит 3 Электролит 4 Электролит 5 Электролит 6
126 HClO4 Ca(OH)2 NH4OH K3AsO4 AlBr3 Na2CO3

1.Для предложенных водных растворов электролитов написать уравнения электролитической диссоциации, указать силу электролита, качественный состав раствора. Назвать соединения.
HClO4 → H+ + ClO4- (сильный электролит, в растворе только соответствующие ионы) хлорная кислота
Ca(OH)2 ↔ Ca2+ + 2OH- (малорастворимое соединение, слабый электролит, в растворе соответствующие ионы и Ca(OH)2) гидроксид кальция
NH4OH ↔ NH4+ + OH- (слабый электролит, в растворе соответствующие ионы и NH4OH) гидроксид аммония
K3AsO4 → 3K+ + AsO43-(сильный электролит, в растворе только соответствующие ионы) арсенат калия
AlBr3 → Al3+ +3Br- (сильный электролит, в растворе только соответствующие ионы) бромид алюминя
Na2CO3 → 2Na+ + CO32- (сильный электролит, в растворе только соответствующие ионы) карбонат натрия

2.Расчитать значение рН растворов кислот и оснований из Вашего варианта, если молярная концентрация растворов равна 0,01моль/л.

HClO4 → H+ + ClO4- (сильный электролит полностью диссоциирует на ионы)
C(HClO4) = [H+] = 0,01 моль/л
pH = — lg[H+]
pH = — lg0,01 = 2
Ca(OH)2 ↔ Ca2+ + 2OH- (малорастворимое соединение)
Произведение растворимости ПР (Ca(OH)2) = 5,5 * 10-6
ПР = [Ca2+] * [OH-]2
[Ca2+] – обозначим за X
[Ca2+] = 2[OH] = 2X
[OH-]2 = 2X2
5,5 * 10-6 = 4X3
[OH-] = 0,00425 моль/л
pOH = — lg[OH-]
pOH = 2,37
pH = 14 – 2,37 = 11,63
NH4OH ↔ NH4+ + OH- (слабый электролит)
Кд = [NH4+] * [OH-] / [NH4OH]
Кд(NH4OH) = 2,09*10-5
[NH4+] = [OH-] =X
Кд = X2 / [NH4OH]
2,09*10-5 = X2 / 0,01
X2 = 2,09*10-5 * 0,01
X = 2,09*10-7 = 0,006
pOH = — lg 0,006
pOH = 2,22
pH = 14 – 2,22 = 11,78

Для солей написать уравнения гидролиза по первой ступени, указать кислотность среды.
Соль, образованная сильным основанием и слабой кислотой
K3AsO4 + H2O ↔ K2HAsO4+ KOH (pH > 7)
Соль, образованная слабым основанием и сильной кислотой
AlBr3 + H2O ↔ AlOHBr2 + HBr (pH < 7)
Соль, образованная сильным основанием и слабой кислотой
Na2CO3 + H2O ↔ NaHCO3 + NaOH(pH > 7)

Тема 8. Коллигативные свойства растворов.
146. Раствор 1,05 г неэлектролита в 30 г воды замерзает при температуре -0,7 0С. Вычислите молекулярную массу неэлектролита.. (К(Н2О) = 1,87 К·Кг/моль)

ΔT = K * m(в-ва) * / M * m(растворителя)
ΔT = 0 – (- 0,7) = 0,7 °С
M = K * m(в-ва) m(растворителя) / ΔT
M = 1,87 * 1,05 * 30 / 0,7 = 84,15 г/моль

Тема 10. ЭЛЕКТРОДНЫЕ ПОТЕНЦИАЛЫ И ЭЛЕКТРОДВИЖУЩИЕ СИЛЫ
Номер задачи Металл 1-го электрода Электролит 1-го электрода Концентрация электролита 1-го электро-да, моль/л Металл 2-го элек-трода Электролит 2-го электрода Концентрация электролита 2-го электрода, моль/л ЭДС, В
186 Bi Bi(N03)3 0,10 Zn Zn(N03)2 ? 0,988

Zn│Zn(NO3)2││Bi│Bi(NO3)3
E0(Zn +2/ Zn) = -0,763 В
E0(Bi +2/ Bi) = 0,215 В
Цинк обладает более отрицательным значением стандартного окислительно-восстановительного потенциала, является более активным металлом и будет подвержен окислению:
Анод: Zn – 2e- → Zn 2+
Катод: Bi 2+ +2e- → Bi
Zn + Bi 2+ → Zn 2+ + Bi
По уравнению Нернста найдем значение потенциала металлов, соответствующим данным условиям:
E = E0 + 0,059/ n lg C
ЭДС = Eкатода – Eaнода
E(Bi +2/ Bi) = 0,215 + 0,059/ 2 lg 0,1 = 0,215 — 0,059/ 2 = 0,185 В
Eaнода = Eкатода — ЭДС
Eaнода = 0,1855 – 0,988 = — 0,80 В
0,059/ 2 lg C = E — E0
lg C = (E — E0)/0,0295
lg C = — 0,80 – (-0,763) /0,0295 = -1,254
С(Zn +2) = С(Zn(NO3)2) = 0,055 моль/л

Тема 11. КОРРОЗИЯ МЕТАЛЛОВ И СПОСОБЫ ЗАЩИТЫ ОТ НЕЕ

211. Для защиты от коррозии стальных корабельных винтов в морской воде широко используют цинковые протекторы. Объясните принципиальные основы такой защиты. Приведите электронные уравнения анодного и катодного процессов.
Цинк является более активным металлом по сравнению с железом. Попадая, в морскую воду между металлами возникает гальванический элемент Zn – Fe.
Цинк будет подвержен окислению теряя, свои электроны и восстанавливая молекулы воды.
процесс на аноде: 2Zn — 4e- = 2Zn2+
процесс на катоде: O2 + 2H2O + 4e- = 4OH-
2Zn + O2 + 2H2O = 2Zn(OH)2

Тема 12. ЭЛЕКТРОЛИЗ
№ задачи Вещество т 1,А
226 AgN03 3 ч 40 мин 18

AgNO3 → Ag+ + NO3-
Ионы серебра в водном растворе при электролизе восстанавливаются на катоде. Нитрат-ионы в реакциях окисления не участвуют в место них окисляются молекулы воды:
Катод (-): Ag+ + 1e- → Ag
Анод (+): 2H2O — 4e- → 4H+ + O2

4AgNO3 + 2H2O → 4Ag↓ + O2↑ + 4HNO3
m = M * I * t / n * F
m — масса вещества, выделившаяся на электроде, г
n — число отдаваемых или принимаемых (1)
F — постоянная Фарадея = 96500 Кл/моль
M -молярная масса вещества (108 г/моль)
I — сила тока, А (18 А)
t — время, в течении которого проходил электролиз, с (13200 с)
m(Ag) = 108*18*13200 / 1 * 96500 = 265,91 г
V(газа) = Vm * I * t / n * F
Vm — молярный объем 22,4 л/моль
V(O2) = 22,4 * 18 * 13200 / 4 * 96500 = 13,78 л

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: :???: :?: :!:

3 + 11 =

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

Adblock detector