Реферат: Химия Глинка 50 решенных задач

l = 2;

l = 3

Для орбітального квантового числа l = 2, магнітне квантове число може мати п’ять значень: -2, -1, 0, 1, 2.

Для орбітального квантового числа l = 3, магнітне квантове число може мати сім значень: -3, -2, -1, 0, 1, 2, 3.

m = ?

ΔН_{С 2 Н 4} = 52,3 кДж/моль

ΔН_{Н 2 О} = -285,8 кДж/моль

ΔН_{СО 2} = -383,5 кДж/моль

Н₂ С = СН₂ + 3О₂ 2СО₂ + 2Н₂ О_(ж.) + 6226 кДж

Визначимо кількість моль етилену, що бере участь у даній реакції. З термохімічного рівняння, використовуючи стандартні ентальпії утворення речовин ( Δ Н простих речовин = 0) , що входять в реакцію (подані у довідкових матеріалах підручника) , запишемо вираз, позначивши кількість моль етилену за Х:

52,3Х = 2Х(-285,8) + 2Х(-393,5) + 6226;

1410,9Х = 6226

Звідки:

Х = 4,41 моль.

З рівняння реакції бачимо, що оксиґену для проходження такого перетворення потрібно в тричі більше ніж етилену, тому νО₂ = 3νС₂ Н₄ = 3*4,41 =13,24 моль.

Звідки об’єм оксигену:

VO₂ = νО₂ * V_m =

= 13,24 моль * 22,4 л/моль =

= 296,5л.

VO₂ = ?

Складемо рівняння, позначивши масу необхідного для розведення розчина за Х:

В 50%-му розчині міститься 500г КОН і 500г Н₂ О, тому коли ми додаватимемо 20%-ний р-н, до присутнього в 50%-му р-ні КОН додаватиметься 0.2Х (по масі) КОН, а загальна маса розчину збільшуватиметься на Х. В результаті розведення має вийти 25% р-н.

Вище сказане можна записати у вигляді виразу:

;

0,5кг + 0,2Х = 0,25кг + 0,25Х;

0,25кг = 0,05Х;

Х = 5кг.

Отримати

25% р-н КОН

m_{2 0% р-на KOH} = ?

Р-н С СН₃ СООН = 0,01н

К СН₃ СООН = 0,042

Рівняння дисоціації:

СН₃ СООН СН₃ СОО ^– + Н ⁺

Запишемо вираз для константи дисоціації оцтової кислоти:

;

З умови, що даний розчин 0,01н слідує – концентрація

[CH₃ COOH] = 0,01 моль/л

Враховуючи [CH₃ COO^- ] = [H⁺ ] підставимо у вираз для константи дисоціації:

;

[СН₃ СОО ^– ] [Н ⁺ ] = 0,00042 ;

Знайдемо концентрацію іонів гідроґену:

[H⁺ ] = 0,02049;

Звідки pHсередовища:

pH = - ln[0,02049] = 3,88

рН р-на = ?

Аналізуючи ліву і праву частину рівняння можна зробити висновок, що в даній реакції Mnбуде виступати відновником:

Mn⁺² – 2eMn⁺⁴ ( втрачає два електрони)

Через те, що оксиґен у даному рівнянні не змінює ступеня окислення – окисником може виступити тільки хлор. Можливий хід реакції:

Mn(OH)₂ + Cl₂ + KOHMnO₂ + KCl + H₂ O

Тоді:

Cl₂ + 2e 2Cl ^–

Прирівняємо кількість речовин у обох частинах рівняння реакції:

Mn(OH)₂ + Cl₂ + 2KOHMnO₂ + 2KCl + 2H₂ O

Гальванічний

елемент

Cu – катод:

Для того, щоб в гальванічному елементі купрум міг виступати в якості катода, для анода потрібно обрати менш електронегативний елемент – наприклад цинк ( Zn ) .

Схема такого гальванічного елемента:

Zn | ZnSO₄ || CuSO₄ | Cu

Реакція, що відбувається:

Zn + CuSO₄ = ZnSO₄ + Cu

Zn = Zn⁺² + 2e – анод окислюється (φ_Zn = - 0,76 В)

Cu⁺² + 2e = Cu – катод відновлюється (φ_Cu = 0,34 В)

Стандартна ЕРС даної реакції:

Е = φ_Cu – φ_Zn = 0,34 – ( – 0,76) = 1,1В

Cu – анод:

Для того, щоб в гальванічному елементі купрум міг виступати в якості анода, для катода потрібно обрати більш електронегативний елемент – наприклад золото ( Au ) .

Схема такого гальванічного елемента:

Cu | CuCl₂ || AuCl₃ | Au

Реакція, що відбувається:

3Cu + 2AuCl₃ = 3CuCl₂ + 2Au

Cu = Cu⁺² + 2e – анод окислюється (φ_Cu = 0,34 В)

Au⁺³ + 3e = Au – катод відновлюється (φ_Au = 1,50 В)

Стандартна ЕРС даної реакції:

Е = φ_Au – φ_Cu = 1,50 – 0,34 = 1,16В

Cu – катод

Cu – анод

Запишемо стандартні електродні потенціали електрохімічних систем, що беруть участь у реакції:

HOCl + H⁺ + 2e = Cl^– + H₂ O (φ₁ = 1,49)

H₂ ­O₂ = O₂ + 2H⁺ + 2e (φ₂ = 0,68)

Через те, що φ₁ > φ₂ , окисником в даній реакції є HOCl, значить реакція відбуватиметься з ліва на право.

Скласти схему електролізу водного розчину хлориду цинку.

а) анод цинковий б) анод вугільний

Вугільний анод:

Вугільний анод є нейтральним – він не братиме участі в електрохімічних реакціях.

Реакції, що можуть відбуватися на аноді:

2Сl^– = Cl₂ + 2e (φ₁ = 1,36) – окислення хлорид-іону

або 2H₂ O = O₂ + 4H⁺ + 4e (φ₂ = 1,23)

Хоча φ₁ > φ₂ , але відбуватиметься саме перший процес. Це пов’язано зі значним перенавантаженням другого процесу: матеріал анода гальмує його протікання.

На катоді в цей час можуть відбуватися такі реакції:

Zn⁺² + 2e = Zn(φ₃ = – 0,76) *

або 2H₂ O + 2e = H₂ + 2OH^–

Та через те, що стандартний електродний потенціал системи (*) негативніший за потенціал водневого електрода в нейтральному водному середовищі ( – 0,41В), відбуватиметься електрохімічне відновлення води, що супроводжується виділенням гідроґену.

Цинковий анод:

Завдяки тому, що (φ₃ = – 0,76) значно менший за потенціали (φ₁ = 1,36) і (φ₂ = 1,23), буде відбуватися анодне розчинення цинку.

З умови задачі: з PtCl₄ *6NH₃ нітрат срібла осаджує весь хлор, значить він входить у зовнішню сферу комплексної сполуки, а 6NH₃ у внутрішню, тому координаційна формула речовини: [Pt(NH₃ )₆ ]Cl₄ і відповідно координаційне число платини дорівнює 6 – за кількістю лігандів.

Аналогічно міркуючи: з PtCl₄ *3NH₃ нітрат срібла осаджує тільки ¼ хлору, значить, тільки один атом хлору входить у зовнішню сферу комплексної сполуки, три інші, разом з 3NH₃ – у внутрішню, тому координаційна формула речовини: [Pt(NH₃ )₃ Cl₃ ]Clі відповідно координаційне число платини в цій сполуці теж дорівнює 6.

Скласти валентну схему молекули.

а) який зв’язок найбільш полярний?

б) в якому напрямку зміщена електронна хмара цього зв’язку?

Молекула хлороформу має вигляд представлений на рис. 1. Чотири неспарених електрони збудженого атома вуглецю беруть участь в утворенні чотирьох ковалентних зв’язків з трьома атомами хлору (1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁵ ) і одним атомом водню (1s¹ ), що мають по одному неспареному електрону на зовнішніх орбіталях.

Найбільш полярним зв’язком є зв’язок між атомами вуглецю і хлору.

В цьому легко переконатися обчисливши різниці відносних електронегативностей атомів для зв’язків: C – ClіC – H.(Cl = 3,0; C = 2,5; H = 2,1)

Δ_{χ c – cl} =3,0 – 2,5 = 0,5; Δ_{χ c – н} = 2,5 – 2,1 = 0,4 => Δ_{χ c – cl} > Δ_{χ c – н} .

Електронна хмара цього зв’язку зміщена в сторону Cl, як більш електронегативного атома.

Щоб дати відповідь на це питання потрібно обчислити стандартну енергію Ґібса реакцій:

1) CaO + H₂ Ca + H₂ O^*

2) ZnO + H₂ Zn + H₂ O

3) SnO₂ + 2H₂ Sn + 2H₂ O

4) NiO + H₂ Ni + H₂ O

5) Al₂ O₃ + 3H₂ 2Al + 3H₂ O^*

По-перше реакції позначені (*) не можуть відбутися (за даних умов), бо в них беруть участь оксиди активних металів, які під час відновлення воднем одразу перетворяться в гідрооксиди.

Стандартні енергії Ґібса для сполук, що беруть участь в реакціях:

ΔG^o ₂₉₈ : CaO(–604,2), ZnO(–320,7), SnO₂ (–519,3), NiO (–211,6), Al₂ O₃ (–1582,0), H₂ O (–237,3)

1) ΔG^o ₂₉₈ = –237,3 – ( – 604,2) = 366,9 кДж > 0 => не може

2) ΔG^o ₂₉₈ = –237,3 – (–320,7) = 83,4 кДж > 0 => не може

3) ΔG^o ₂₉₈ = 2∙( –237,3) – (–519,3) = 44,7 кДж > 0 => не може

4) ΔG^o ₂₉₈ = –237,3 – ( – 211,6) = – 25,7 кДж > 0 => може

5) ΔG^o ₂₉₈ = 3∙(–237,3) – ( – 1582,0) = 1344,7 кДж > 0 => не може

Для того, щоб дати відповідь на це питання обчислимо значення φ якщо рН розчину дорівнює 7. φ = – 0,059 рН = –0,41 В. Відповідно значення водневого електрода зменшиться на 0,41 В.

Відповідь в).

а) Як зміниться вміст СО в рівноважній суміші з підвищенням температури але за незмінного тиску? Зі зростанням загального тиску але за незмінної температури?

б) Чи зміниться константа рівноваги за умови підвищення загального тиску і незмінній температурі? За умови збільшення температури? За умови введення в систему каталізатора?

а) Через те, що ΔН^о = 172,5 кДж > 0 – реакція екзотермічна, тому за умови підвищення температури, та за незмінного тиску, рівновага зміститься вліво, тобто в сторону оберненої, відповідно концентрація СО в суміші зменшиться.

За незмінної температури збільшення тиску призведе до зменшення об’єму системи, що в свою чергу викличе збільшення концентрації речовин, що беруть участь в реакції.

Якщо до збільшення тиску швидкість прямої реакції була: v₁ = k₁ [CO₂ ], а оберненої: v₂ = k₂ [CO]² . Вважатимемо, що концентрації речовин збільшились в nразів, тоді швидкості реакцій:

v₁ ^’ = k₁ n[CO₂ ] = nv₁ – пряма;

v₂ ^’ = k₂ (n[CO])² = n² v₂ – обернена; =>

Швидкість оберненої реакції після підвищення тиску збільшиться в n² разів, а пряма лише в n, значить концентрація СОв суміші зменшиться .

б) На константу рівноваги зміна тиску за незмінної температури не вплине тому, що вона залежить лише від природи речовин, що беруть участь в реакції і від температури.

Так. – К.Р. залежить від температури.

Ні. Тому що каталізатор однаково змінює енергію активації як прямої, так і оберненої реакції. Через це він не впливає на відношення констант і швидкостей реакцій, тому каталізатор не впливає на розмір константи рівноваги і, відповідно, не може ні збільшити, ні зменшити вихід реакції. Він лише може пришвидшити або сповільнити настання рівноваги.

Еквівалентна маса кисню – 8 г/моль. Використовуючи закон еквівалентів, складемо дві пропорції для кожної реакції: метал – кисень; метал – ґалоґен:

1) 0,2г кисню еквівалентні Хг метала

8г/моль кисню – Zг/моль метала

2) Хг метала – 3,17г ґалоґена

Zг/моль метала – Yг/моль ґалоґена

Права частина пропорції №1 дорівнює лівій частині пропорції №2, відповідно ліва частина 1-ї дорівнює правій частині 2-ї, тому можна записати:

0,2г кисню еквівалентні 3,17г ґалоґена

8г/моль кисню – Yг/моль ґалоґена

Звідки еквівалентна маса галогена:

Е_{галогена} = (3,17г ∙ 8г/моль) / 0,2г = 126,8 г/моль.

Обчислимо який об’єм СО₂ міститься у 1л повітря:

VCO₂ = V_пов. ∙ 0,03 / 100% = 1л ∙ 0,03 / 100% = 3 ∙ 10^–4 л.

Кількість речовини, що відповідає такому об’єму СО₂ :

υ = V/V_m = 3 ∙ 10^–4 л / 22,4л/моль = 1,34∙10^–5 моль.

Звідки:

n =υ∙ N_A = 1,34 ∙ 10^–5 ∙ 6,02 ∙ 10^–23 = 8,0625 ∙ 10¹⁸ шт.

Позначимо кількість атомів карбону та гідроґену в простій формулі речовини відповідно через XіY. Атомні маси цих елементів: 12 і 1. Тому відношення мас карбону і гідроґену в складі речовини складає 12X:Y. За умовою задачі це відношення: 93,75 : 6,25. Значить: 12X:Y = 93,75 : 6,25, звідки: .

Найпростіша формула сполуки: С_1,25 Н₁ . Цій формулі відповідає молекулярна маса

М = 12 ∙ 1,25 + 1∙ 1 = 16. Справжню молекулярну масу речовини знайдемо, виходячи з її густини за повітрям: М_пов. = 29г/моль

D = M₁ /M₂ ; => М_{речовини} =M_пов. /D = 29г/моль ∙ 4,41 = 127,89 ≈ 128 г/моль.

Відношення коефіцієнтів у формулі речовини знайдемо з відношення молекулярних мас речовини і її найпростішої формули:

М_реч. /М_{найпрост. ф-ли} = 128 / 16 = 8

X = 1,25 ∙ 8 = 10, Y = 1 ∙ 8 = 8. =>

Формула речовини: С₁₀ Н₈ .

а) Знайдемо можливі значенняnі l, що відповідають сумі:

Але n > 0, l = n –1 іl < n, томумножина

можливих значень зменшується:

Атомні орбіталі, яким відповідають значення l, що рівні 0, 1, 2, 3, називаються відповідно s-, p-, d- і f-орбіталями. Значенню nвідповідає номер енергетичного рівня.

Виходячи з другого правила Клечковського (за однакових значень суми nі l атомні орбіталі заповнюються у порядку послідовного зростання головного квантового числа n), отримаємо, що електронні орбіталі заповнюються у такому порядку:

3d 4p 5s.

Аналогічно міркуючи запишемо послідовність заповнення електронних орбіталей для суми nіl, що дорівнює 6, 7:

б)

Звідки: 4d 5p 6s.

в)

Звідки: 4f 5d 6p 7s.

Ba BaO BaCl₂ Ba(NO₃ )₂ BaSO₄

Mg MgSO₄ Mg(OH)₂ MgO MgCl₂ .

2BaO + O₂ 2BaO;

BaO + 2HCl BaCl₂ + H₂ O;

BaCl₂ + 2HNO₃ Ba(NO₃ )₂ + 2HCl;

Ba(NO₃ )₂ + H₂ SO₄ BaSO₄ + 2HNO₃ .

Mg + H₂ SO₄ MgSO₄ + H₂ ;

MgSO₄ + 2NaOH Na₂ SO₄ + Mg(OH)₂ ;

Mg(OH)₂ MgO + H₂ O;

MgO + 2HCl MgCl₂ + H₂ O.

Електронна оболонка цього атома містить 15 електронів, значить до складу його ядра входить 15 протонів – це випливає з загальної електронейтральності атома. Кількість протонів відповідає заряду ядра атома і його порядковому номеру в таблиці хімічних елементів: Z = 15, №15.Номеру 15 відповідає хімічний елемент Фосфор, його масове число рівне: 30,97376. Отже символ даного елемента:

Відносні електронегативності елементів:

Cl = 3,0; Ge = 2,0; Fe = ?; Ca = 1,04; K = 0,91.

( В справочних відомостях не було знайдено відносної електронегативності для Fe , але виходячи з таблиці відносних електронегативностей для інших елементів і періодичної таблиці хімічних елементів, можна зробити висновок, що значення електронегативності феруму знаходиться між значеннями 2,0 і 1,04 (Ґерманію і Кальцію), тому суттєво не вплине на відповідь.)

Обчислимо різниці електронегативностей зв’язків:

K –Cl = 3,0 – 0,91 = 2,09;

Ca – Cl = 3,0 – 1,04 = 1,96;

Fe – Cl = 3,0 – ? = (1,96 < ? > 1,0);

Ge ­– Cl = 3,0 – 2,0 = 1,0.

Робимо висновок, що найбільшою йонністю характеризується зв’язок K – Cl, а найменшою – Ge ­– Cl, значення для зв’язку Fe – Clзнаходиться між ними.

Заряд електрона: q = 1,60 ∙ 10^–19 Кл.

Один Дебаль: 1D = 3,33 ∙ 10^–30 Кл/м.

μ = q ∙ l = 1,60 ∙ 10^–19 ∙ 4 ∙ 10 ^–11 = 6,4 ∙ 10^–30 Кл/м = 6,4 ∙ 10^–30 /(3,33 ∙ 10^–30 )D = =1,92 D.

Те, що H₂ іC₂ H₂ було взято за однакових умов і їх об’єми рівні, відповідає тому, що кількість речовини у першому і другому випадках однакова. Запишемо рівняння реакцій горіння відносно 1моль речовин, і розрахуємо тепловий ефект:

H₂ + ½O₂ = H₂ O_(г.) ΔH₁ = – 241,8кДж;

C₂ H₂ + 2,5O₂ = 2CO₂ + H₂ OΔH₂ = –241,8 – 2 ∙ (–393,5) – (226,8) = – 1255,6кДж

Бачимо, що під час горіння ацетилену виділяється більше теплоти. Обчислимо у скільки разів її кількість перевищує кількість теплоти, що виділяється під час горіння гідроґену:

ΔH₁ /ΔH₂ = 1255,6/241,8 = 5,19 рази.

(В умові задачі нам не було задано концентрацію речовини D , аналізуючи відповідь у підручнику і концентрації даних речовин, робимо висновок, що в умові задачі допущена помилка, речовина D не бере участь у реакції, а тому рівняння реакції запишеться:

3 A + B 2 C ).

Щоб знайти вихідні концентрації речовин А і В врахуємо, що згідно з рівнянням реакції з 3-х молей А і 1-го моля В утворюється 2моль С. Оскільки за умовою задачі в кожному літрі системи утворилося 0,008моля речовини С, то в ході реакції було витрачено С/2 = 0,004моля речовини В і (С/2) ∙ 3 = 0,012моля речовини А.

Таким чином вихідні концентрації А і В:

[A_o ] = 0,012 + 0,03 = 0,042моль/л;

[B_o ] = 0,01 + 0,004 = 0,014моль/л.

Обчислимо масу 20% розчину сульфатної кислоти:

m_р-ну = V ∙ ρ = 100мл ∙ 1,14г/мл = 114г.

Тепер знайдемо масу сірчаної кислоти у цьому розчині:

m(H₂ SO₄ ) = m_р-ну ∙ 20 / 100% = 114 ∙ 20 / 100% = 22,8г;

маса води у цьому розчині: m(H₂ O)_20%р-н = 114 – 22,8 = 91,2.

Використовуючи знайдену масу, обчислимо масу 5%р-ну:

m_{5% р-ну} = 22,8 ∙ 100 / 5 = 456г.

Маса води, що міститься у даному розчині:

m(H₂ O)_5%р-н =456 – 22,8 = 433,2г.

Для того, щоб знайти об’єм потрібної для приготування розчину води, віднімемо від отриманного значення m(H₂ O)_20%р-н :

m(H₂ O)_необх. = m(H₂ O)_5%р-н – m(H₂ O)_20%р-н = 433,2 – 91,2 = 342г або ж 342мл.

Обчислимо кількість моль сахарози у розчині виходячи з її молярної концентрації 0,5М: за означенням молярної концентрації (відношення кількості розчиненої речовини до об’єму розчину; наприклад 1М розчин або С_м = 1моль/л)

0,5 моль 1000мл

ν 100мл =>

ν = 0,05моль.

Після того, як ми додамо до розчину 300мл води, його об’єм стане рівним 400мл, а кількість сахарози в розчині залишиться сталою, тобто 0,05моль, тому молярна концентрація розчину стане:

0,05моль 400мл

С_м 1000мл =>

С_м = 0,125М

Звідки осмотичний тиск:

P = C_M RT = 0,125 ∙ 8,31 ∙ 298 = 309,55кПа.

M_NaOH = 40г/моль.

Обчислимо кількість речовини NaOH, що міститься у розчині:

ν_NaOH =m / M = 1г / 40г/моль = 0,0025моль.

Рівняння дисоціації даного лугу:

NaOH = Na⁺ + OH^– =>

Кількість іонів OH^– дорівнює кількості молекул NaOH, значить [OH^– ] = 0,0025моль/л

звідки pOH = – lg[OH^– ] = – lg0,0025 = 2,6,

відповідно pH = 14 – pOH = 14 – 2,6 = 11,4.

а)Pb(NO₃ )₂ + KI; б)NiCl₂ + H₂ S ; в) K₂ CO₃ + HCl; г) CuSO₄ + NaOH;

ґ) CaCO₃ + HCl; д) Na₂ SO₃ + H₂ SO₄ ; е) AgBr₃ .

Через те, що солі утворені сульфуром мало розчинні, то сульфіт нікелю випаде в осад:

NiCl₂ + H₂ SNiS + 2HCl

Ni²⁺ + S^2– NiS

Через те, що всі перераховані солі утворені або слабкими основами і сильними кислотами, або сильними основами і слабкими кислотами, то всі вони будуть гідролізуватися.

ZnBr₂

Iступінь: ZnBr₂ + H₂ OZnOHBr + HBr

Zn²⁺ + H₂ O ZnOH⁺ + H⁺

ІІ ступінь: ZnOHBr + H₂ OZn(OH)₂ + HBr

ZnOH⁺ + H₂ O Zn(OH)₂ + H⁺

Реакція розчину: кисла

K₂ S

Iступінь: K₂ S + H₂ O KHS + KOH

S^2– + H₂ O HS^– + OH^–

ІІ ступінь: KHS + H₂ O H₂ S + OH^–

HS^– + H₂ O H₂ S + OH^–

Реакція розчину: лужна

Fe₂ (SO₄ )₃

I ступінь: Fe₂ (SO₄ )₃ + 2H₂ O 2(FeOH)SO₄ + H₂ SO₄

Fe³⁺ + H₂ O FeOH²⁺ + H⁺

ІІ ступінь: 2(FeOH)SO₄ + 2H₂ O (Fe(OH)₂ )₂ SO₄ + H₂ SO₄

FeOH²⁺ + H₂ O Fe(OH)⁺ ₂ + H⁺

IІІ ступінь:(Fe(OH)₂ )₂ SO₄ + H₂ O Fe(OH)₃ + H₂ SO₄

Fe(OH)²⁺ + H₂ O Fe(OH)₃ + H⁺

Реакція розчину: кисла

MgSO₄

I ступінь: 2MgSO₄ + 2H₂ O (MgOH)₂ SO₄ + H₂ SO₄

Mg²⁺ + H₂ O MgOH⁺ + H⁺

ІІ ступінь: (MgOH)₂ SO₄ + H₂ O Mg(OH)₂ + H₂ SO₄

MgOH⁺ + H₂ O Mg(OH)₂ + H⁺

Cr(NO₃ )₃

I ступінь: Cr(NO₃ )₃ + H₂ O CrOH(NO₃ )₂ + HNO₃

Cr³⁺ + H₂ O CrOH⁺ + H⁺

ІІ ступінь: CrOH(NO₃ )₂ + H₂ O Cr(OH)₂ NO₃ + HNO₃

CrOH⁺ + H₂ O CrOH²⁺ + H⁺

IІІ ступінь: Cr(OH)₂ NO₃ + H₂ O Cr(OH)₃ + HNO₃

Cr(OH)²⁺ + H₂ O Cr(OH)₃ + H⁺

Реакція розчину: кисла

K₂ CO₃

I ступінь: K₂ CO₃ + H₂ O KHCO₃ + KOH

CO₃ ^2– + H₂ O HCO₃ ^– + OH^–

ІІ ступінь: KHCO₃ + H₂ O KOH + H₂ CO₃ H₂ O + CO₂

HCO₃ ^– + H₂ O H₂ CO₃ + OH^–

Реакція розчину: лужна

Na₃ PO₄

I ступінь: Na₃ PO₄ + H₂ O Na₂ HPO₄ + NaOH

PO^3– ₄ + H₂ O HPO^2– + OH^–

ІІ ступінь: Na₂ HPO₄ + H₂ O NaH₂ PO₄ + NaOH

HPO^2– ₄ + H₂ O H₂ PO^– ₄ + OH^–

IІІ ступінь: NaH₂ PO₄ + H₂ O H₃ PO₄ + NaOH

H₂ PO^– ₄ + H₂ O H₃ PO₄ + OH^–

Реакція розчину: лужна

CuCl₂

I ступінь: CuCl₂ + H₂ O Cu(OH)Cl + HCl

Cu²⁺ + H₂ O Cu(OH)⁺ + H⁺

ІІ ступінь: Cu(OH)Cl + H₂ O Cu(OH)₂ + HCl

Cu(OH)⁺ + H₂ O Cu(OH)₂ + H⁺

Реакція розчину: кисла

MnO₂ + O₂ + KOH = K₂ MnO₄ +H₂ O₂

Через те, що в розчині присутній KOH, то MnO₂ не може бути окисником (тому що не проявляє окислювальних властивостей у лужних розчинах), він не буде відновлюватись, а навпаки – окислюватись, до Mn⁶⁺ (тобто змінить ступінь окислення з 4+ на 6+), з утворенням манґаната. Окисником у даній реакції буде молекулярний кисень: він змінить ступінь окислення з 0 до 2–, а також (через те, що утворюється H₂ O₂ ) з 0 до 1–. Підрахувавши кількість атомів кисню і калію в обох частинах реакції, побачимо, що потрібно поставити коефіцієнт 2 біля KOH. Остаточно рівняння буде мати вигляд:

MnO₂ + O₂ + 2KOH = K₂ MnO₄ +H₂ O₂

Запишемо рівняння реакцій, що відбуваються на електродах:

Ag⁺ + 2e Ag φ = 0,80В

2H⁺ + 2e H₂ φ = 0B

Сумарне рівняння реакції:

2Ag⁺ + H₂ 2Ag + 2H⁺

Щоб визначити ЕРС елемента необхідно обчислити електродні потенціали на електродах за даної концентрації розчину. Обчислимо значення φ, використавши рівняння Нернста:

φ_Ag = 0,80 + 0,059lg1 = 0,80 + 0 = 0,80B

Аналогічно для гідрогену:

φ_H = 0.

ЕРС гальванічного елементу:

E = φ_Ag – φ_H = 0,80 – 0 = 0,80B.

Запишемо стандартні електродні потенціали електрохімічних систем, що беруть участь в реакції:

2IO^– ₃ + 12H⁺ + 10e = I₂ + 5O₂ + 6H₂ Oφ₁ = 1,19B

O₂ + 2H⁺ + 2e = H₂ O₂ φ₂ = 0,68B.

Оскільки φ₁ > φ₂ , то окисником буде HIO₃ , а відновником – H₂ O₂ ; дана реакція буде протікати з ліва на право.

Те, що перша сіль дає осад з BaCl₂ , але не дає осаду з AgNO₃ , означає, що йон SO^2– ₄ знаходиться у зовнішній сфері комплексної сполук, а Br^– у внутрішній, значить формула цієї речовини:

[Co(NH₃ )₅ Br]SO₄

Рівняння дисоціації:

[Co(NH₃ )₅ Br]SO₄ [Co(NH₃ )₅ Br]²⁺ + SO^2– ₄ .

Друга сіль реагує навпаки, значить Br^– у зовнішній сфері, а SO^2– ₄ – у внутрішній, формула:

[Co(NH₃ )₅ SO₄ ]Br

Рівняння дисоціації:

[Co(NH₃ )₅ SO₄ ]Br[Co(NH₃ )₅ SO₄ ]⁺ + Br^– .

MMe = 5,00г.

MMe_x O_y = 9,44г.

З умови задачі випливає, що в оксиді металу на 5г метала припадає 9,44 – 5 = 4,44г оксиґену. Відповідно до означення еквівалента, еквівалент оксиґену – ½. Виходячи з молекулярної маси оксиґену його еквівалентна маса Е_О = 16 ∙ ½ = 8г/моль. Із закону еквівалентів, маси речовин, що взаємодіють, пропорційні їх еквівалентним масам. Значить:

5,00г металу еквівалентні 4,44г оксиґену

Е_Ме г/моль 8г/моль

Звідки: Е_Ме = 5,00 ∙ 8г/моль / 4,44г = 9,009г/моль.

Е_Ме = ?

V_Г = 0,001м³

m_Г = 0,00152кг

VN₂ = 0,001м³

mN₂ = 0,00125кг

а) Виходячи з закону Авогадро m₁ / m₂ = M₁ / M₂ , підставивши дані з умови задачі отримаємо:

(MN₂ = 28г/моль)

М_Г = ?

m_р-ни = 1,88г

mCO₂ = 0,88г

mH₂ O = 0,3г

mAgBr = 3,76г

D = 94

З умови задачі видно, що спалена сполука містила в собі карбон, гідроґен і бром, але до її складу міг входити і оксиґен. Масу вуглецю, що містився в речовині знайдемо виходячи з мали отриманого під час спалювання СО₂ . Молярна маса СО₂ – 44г/моль (1моль СО₂ = 44г), а в 1 молі СО₂ міститься 12г карбону. Знайдемо масу карбону, що міститься у 0,88г СО₂ :

В 44г міститься 12г

0,88 m_С

m_С = 12 ∙ 0,88 / 44 = 0,24г.

Обчислимо подібним чином масу гідроґену і брому, що містилися у сполуці:

MH₂ O = 18г/моль MAgBr = 188г/моль

mH_{2 ­­} =2 ∙ 0.3 / 18 =0,04

mBr = 80 ∙ 3,76 /188 = 1,6г

Таким чином у речовині, що згоріла на 0,24г карбону припадає 0,04г гідроґену і 1,6г брому. Через те, що сума цих трьох мас дорівнює масі вихідної речовини (1,88), то оксиґен в ній не містився.

Обчислимо відношення кількості атомів карбону (Х), гідроґену (Y) і брому (Z) в молекулі речовини, що згоріла:

X:Y:Z = 0,24/12 : 0,04/1 : 1,6/80 = 0,02 : 0,04 : 0,02 = 2 : 4 : 2

Значить, найпростіша формула речовини C₂ H₄ Br₂ , молекулярна маса MC₂ H₄ Br₂ =188г/моль.

Густина речовини за гідроґеном D = 94, відповідно молярна маса:

М_р-ни = МН₂ ∙ D =2 ∙ 94 = 188г/моль вона співпадає з молекулярною масою найпростішої формули речовини, тому формула речовини: C₂ H₄ Br₂

Молекулярна формула ?

m_HCl = 7,3г

mNH₃ = 4,0г

Рівняння реакції:

HCl +NH₃ NH₄ Cl

Знайдемо кількість речовини HClі NH₃ , що відповідають їх масам (7,3 і 7,0): ν_HCl = m / M_HCl =7,3г / 36,5г/моль = 0,2моль

νNH₃ = m / MNH₃ = 4,0г / 17г/моль = 0,235моль

Через те, що HClі NH₃ реагують у співвідношенні 1:1, то скільки моль HClвізьме участь в реакції, стільки ж реагуватиме і NH₃ . Виходячи з того, що кількість HCl менша ніж NH₃ , робимо висновок, що NH₃ буде у надлишку, він прореагує лише в кількості 0,2моль. 0,035моль залишиться після реакції.

З рівняння реакції видно, що кількість NH₄ Cl буде такою ж як і HClі NH₃ , тобто 0,2моль. Його маса:

mNH₄ Cl = ν ∙ M = 0,2моль ∙ 53,5г/моль = 10,7г.

Маса NH₃ , що залишиться:

mNH₃ = 0,035моль ∙ 17г/моль = 0,595г ≈ 0,6г.

mNH₄ Cl = ?

m_газів = ?

Cr, Cu

Cr 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d⁵ 4s¹

Cu 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d¹⁰ 4s¹

Особливістю цих атомів є те, що вони мають однакову кількість підрівнів у електронних оболонках. Але атомCuмістить на 5 електронів більше ніжCr.Обидва атоми містять один 4sелектрон.

Особливості електронних оболонок?

Кількість 4s електронів?

Формулі CH₄ відповідає sp³ гібридизація, C₂ H₆ – sp³ , C₂ H₄ – sp² , C₂ H₂ –sp.

Рівняння реакції горіння етилену:

C₂ H₄ + 3О₂ 2СО₂ + 2Н₂ О_(р) – 6226кДж

Стандартні ентальпії утворення:

ΔH^o (H₂ O_(р) ) = –285,8кДж; ΔH^o (С₂ H₄ ) = 52,3кДж;

ΔH^o (СO₂ ) = –393,5кДж.

Обчислимо тепловий ефект реакції у перерахунку на 1 моль C₂ H₄

ΔH^o = 2 ∙ ( – 285,8) + 2 ∙ (–293,5) – (52,3) = 1410,9кДж

Тепер обчислимо кількість моль C₂ H₄ , що беруть участь у реакції. В ході реакції виділилось 6226кДж енергії, а з 1молю 1410,9кДж. Відповідно кількість моль C₂ H₄ :

νC₂ H₄ = 6226 / 1410,9 = 4,41моль.

З рівняння реакції: на один моль C₂ H₄ припадає три моль О₂ , значить кількість моль О₂ , що взяли участь у реакції:

νО₂ = 4,41 ∙ 3 = 13,23.

За н. у. він буде мати об'єм:

VО₂ =νО₂ ∙V_m = 13,23моль ∙ 22,4л/моль = 296,352л.

VO₂ = ?

Т = 150^о С

t = 16хв.

γ = 2,5

а) Т₂ = 200^о С

б) Т₂ = 80^о С

Переведемо 16хв. в секунди t = 960с. Використаємо рівняння, що визначає зміну швидкості реакції від температури:

υ_{t + Δt} / υ_t = γ^{Δt / 10}

Припустимо, що за 1с. в реакцію вступає 1л речовин. Тоді υ = V / t = л /с. А через те, що ця величина стоїть і в чисельнику, і в знаменнику дробу, то не важливо, в яких одиницях вимірюється швидкість. Ми можемо відставити в рівняння час, і тоді відповідь теж буде у одиницях часу(у нашому випадку в секундах). Отже для випадку а) :

υ_–50 / υ₁₅₀ = γ^{–50 / 10} =>υ_–50 = 960 ∙ 2,5^–5 = 9,8304с

Для випадку б):

υ₇₀ / υ₁₅₀ = γ^{70 / 10} =>υ₇₀ = 960 ∙ 2,5⁷ = 585937,5c або 162год. 45,6хв.

t= ?

VН₂ О = 1л

Т = 0^о С

VН₂ S = 4,62л

ω% = 5%

Визначимо скільки грамів Н₂ Sпотрібно для приготування 5%(по масі) розчину Н₂ S. Позначимо невідому масу за X, тоді:

95X = 5000

X = 52,63г

В них міститься:

νН₂ S = m / M = 52,63г / 34г/моль =1,55моль речовини.

Через те, що об’єм газу і його розчинність зменшуються пропорційно тискові, то якщо потрібно розчинити в:

n = νН₂ S_потр. / νН₂ S = 1,55 / 0,206 = 7,5разів більше газу, відповідно потрібно збільшити тиск у стільки ж разів.

P_o =101,3кПа – нормальний тиск. P = n ∙ P_o = 7,5 ∙ 101,3кПа ≈ 760кПа.

Р= ?

Щоб відповісти на це питання потрібно обчислити моляльну концентрацію розчинів CO(NH₂ )₂ і C₆ H₁₂ O₆ .

МCO(NH₂ )₂ = 60г/моль; МC₆ H₁₂ O₆ = 180г/моль

mCO(NH₂ )₂ = νCO(NH₂ )₂ / mН₂ O = 31г / 60г/моль / 0,2кг = 2,58моль/кг

mC₆ H₁₂ O₆ = νC₆ H₁₂ O₆ / mН₂ O = 90г / 180г/моль / 0,2кг = 2,5моль/кг.

Відповідь НІ, тому що розчинник один(вода) Δt_кип. = Е ∙ m,m₁ > m₂ => t₁ > t_{2 .}

Щоб визначити силу кислоти нам потрібно знати її константу дисоціації:

Концентрацію кислоти визначаємо за нормальністю розчину: [кислота] = 0,01моль/л. Через те, що вона одноосновна, то розпадається на один іон гідроґена і аніон(їх концентрації в розчині будуть рівні). Концентрацію йонів гідроґену знайдемо із значення рН розчину: [H⁺ ] = 10^–4 => [аніон] = 10^–4 , тоді вираз для константи дисоціації кислоти запишеться:

К = (10^–4 )² / 0,01 = 1 ∙ 10^–6 . Через те, що константа дисоціації кислоти дуже мала, робимо висновок, що кислота слабка. Відповідь а).

Ca(OH)₂ + CO₂ СaCO₃ + H₂ O

Ca²⁺ + 2OH^– + CO₂ СaCO₃ + H₂ O

Зміщення рівноваги реакції відбувається тому, що продуктами є нерозчинна сіль СaCO₃ і малодисоціююча речовина Н₂ О.

а) CH₃ COOH – NaCl – C₆ H₁₂ O₆ – CaCl₂

б) C₆ H₁₂ O₆ – CH₃ COOH – NaCl – CaCl₂

в) CaCl₂ – NaCl – CH₃ COOH – C₆ H₁₂ O₆

г) CaCl₂ – CH₃ COOH – C₆ H₁₂ O₆ – NaCl

Концентрація 0,01М.

Осмотичний тиск над електролітом: P =iC_m RT. З формули видно, що RіT сталі, за умовою задачі С_m теж, значить величина осмотичного тиску залежатиме лише від ізотонічного коефіцієнту речовин, що розчиняються (чим більший і тим більший тиск). Вважатимемо ступінь дисоціації α = 1, тоді для:

CH₃ COOH і = 1 + 1(2 – 1) = 2

NaCl і = 1 + 1(2 – 1) = 2

C₆ H₁₂ O₆ і = 1 + 1(1 – 1) = 1

CaCl₂ і = 1 + 1(3 – 1) = 3

а) 2 = 2 > 1 < 3

б) 1 < 2 = 2 < 3

в) 3 > 2 > 2 > 0 (тому, щоNaCl сильніше дисоціює ніж CH₃ COOH)

г) 3 > 2 > 1 < 2

Варіант в) відповідає зменшенню осмотичного тиску.

Гальванічний елемент з двома гідроґенними електродами.

Розчини а) 0,1М HClб) 0,1MCH₃ COOH в) 0,1MH₃ PO₄

Р-н NaOH

VO₂ = 2,8л

Складемо рівняння процесів, що відбуваються піл час електролізу розчину NaOH. Через те, що електродний потенціал натрію φ_Na = -2,71 – значно менший за потенціал гідроґену, то на катоді буде виділятися Н₂ :

2Н₂ О + 2е = Н₂ + 2ОН^– .

На аноді буде виділятися оксиґен, його виділення буде наслідком реакції:

4ОН^– = О₂ + 2Н₂ О + 4е.

В другій реакції з чотирьох моль йонів ОН^– утворюється 1моль молекул оксиґену. А в другій з двох молей Н₂ О буде утворено 2моля молекул Н₂ . Щоб зрівняти кількість моль молекул і йонів в обох рівняннях, помножимо коефіцієнти на 2, тоді з чотирьох молей Н₂ О буде утворено 2моля молекул Н₂ . Значить гідроґену внаслідок електролізу розчину NaOH виділиться вдвічі більше ніж оксиґену, тобто 2,8л ∙ 2 = 5,6л.

VH₂ = ?

З умови бачимо, що сульфур змінює свій ступінь окислення з 2– на 6+, тому виступає в даній реакції сильним відновником. Купрум ймовірніше змінить ступінь окислення з 1+ на 2+, тому теж буде відновником. Окисником у даній реакції виступатиме нітроґен – знаходиться у найвищому з можливих для нього ступенів окислення – 5+.

Використаємо залежність продуктів реакції HNO₃ з речовинами, які виявляють сильні відновні властивості. Припустимо, що нітроґен змінить свій ступінь окислення до 0. Тоді можливий перебіг реакції:

Cu₂ S + HNO₃ = H₂ SO₄ + Cu(NO₃ ) + H₂ O + N₂

Розставимо коефіцієнти і остаточно отримаємо:

Cu₂ S + 6HNO₃ = H₂ SO₄ + 2Cu(NO₃ ) + 2H₂ O + N₂

Запишемо значення стандартних електродних потенціалів для кожного з процесів. А також потенціал брому.

а) φ = 0,77

б) φ = 0,15

в) φ =1,51

г) φ = 0,15

φ_Br = 1,07

Бромна вода може окислити тільки ті йони, потенціал яких менший ніж потенціал брому: а), б), г).

2Cr(NO₃ )₃ + 3Na₂ S + 6H₂ O 2Cr(OH)₃ + 6NaNO₃ + 3H₂ S

2Cr³⁺ + 3S^2– + 6H₂ O 2Cr(OH)₃ + 3H₂ S

а) розширення ідеального газу – це ендотермічна реакція (ΔU> 0), тому і ентальпія цього процесу буде більше 0 (знак +). За умови збільшення об’єму буде зростати невпорядкованість системи, тому ΔS > 0 (знак +). А ΔG = ΔH – TΔS => за сталої температури >0 (знак +).

б) Закипання води ендотермічна реакція => ΔU> 0 => ΔH> 0, також під час закипання збільшується невпорядкованість системи => ΔS> 0. Цей процес відбувається за досить високої температури, тому ΔG < 0.

в) Кристалізація води екзотермічний процес => ΔU< 0 => ΔH< 0. Під час кристалізації збільшується впорядкованість системи, тому ΔS< 0. Кристалізація відбувається за досить низької температури => ΔG< 0.