Задачи -24 Оглавление TOC o «1-3» h z u Задача№22 PAGEREF _Toc409039350 h 3 Задача№47 PAGEREF _Toc409039351 h 4 Задача№64 PAGEREF _Toc40903

Дипломные работы на заказ

Задачи -24
Оглавление
TOC o «1-3» h z u Задача№22 PAGEREF _Toc409039350 h 3
Задача№47 PAGEREF _Toc409039351 h 4
Задача№64 PAGEREF _Toc409039352 h 4
Задача№88 PAGEREF _Toc409039353 h 5
Задача№105 PAGEREF _Toc409039354 h 6
Задача№126 PAGEREF _Toc409039355 h 7
Задача№158 PAGEREF _Toc409039356 h 8
Задача№179 PAGEREF _Toc409039357 h 8
Задача№200 PAGEREF _Toc409039358 h 9
Задача№218 PAGEREF _Toc409039359 h 10
Задача№221 PAGEREF _Toc409039361 h 11
Задача№258 PAGEREF _Toc409039362 h 12
Задача№263 PAGEREF _Toc409039363 h 13
Литература PAGEREF _Toc409039364 h 14

Задача№22
Вычислите изменения энтропии и энергии Гиббса в системе, где протекает реакция
Са(ОН)2 (к) Са О (к) + Н2О (г)
Поясните изменение энтропии и объясните возможность или невозможность самопроизвольного протекания реакции
Решение
S0 Дж/мольК ∆G0кДж/моль
Са(ОН)2 (к) 83,4 -897,5
Са О (к) 38,1 -603,5
Н2О (г)188,7 -228,6

1.Изменение энтропии системы в результате химической реакции (Sx.p.) равно:
S0 исходных веществ и продуктов реакции
∆S0х.р. = S0(СаО) + S0(Н2О) — S0(Са(ОН)2 =
38,1 + 188,7 – 83,4 = 143,4 Дж/К
Прохождение данной реакции увеличивает неупорядоченность системы, так как в системе появляется газообразное вещество, поэтому энтропия системы возрастает.
2.Изменение свободной энергии Гиббса химической реакции (∆G0х.р.) равно:
∆G0 исходных веществ и продуктов реакции
∆G0х.р. =∆G0 (СаО) + ∆G0(Н2О) — ∆G0(Са(ОН)2 =
( -603,5 +(-228,6) – ( — 897,5) = 65,4 кДж
реакция самопроизвольно невозможна

Задача№47
Вычислите температурный коэффициент скорости реакции, если скорость ее при температуре 550С составляет 8,19*10-2 моль/л с, а при 750С –
73,71*10-2 моль/л с
решение
Правило Вант – Гоффа:

Число, показывающее, во сколько раз увеличивается скорость реакции при повышении температуры на каждые 100 называется температурным коэффициентом().
VT2 / VT1 = T2 –T1/ 10
73,71*10-2 / 8,19*10-2 = 75-55/10
9 =2 32 =2
=3

Задача№64
Некоторый элемент имеет валентные электроны
4S24p2
Определите, какой это элемент. Напишите электронную формулу этого элемента. Какова ковалентность атома в нормальном и возбужденном состояниях? Покажите это, используя квантовые ячейки
Решение
Элемент, который имеет валентные электроны 4S24p2 – это германий, Ge элемент 4 периода, IV А -группы

1s 22s 22p 63s 23p64s 23d104p2
4S 4P
Geковалентность равна — II

Ge*ковалентность равна — IV

Задача№88
Укажите в каком из рядов элементов : Ca – Sr — Ba и Zn – Cd — Hg
как изменяется восстановительная способность с увеличением заряда атомных ядер этих элементов. Объясните причину такой зависимости
Решение
Ca – Sr — Ba — S- элементы II –A группы
В подгруппах сверху вниз восстановительные свойства нейтральных атомов усиливаются, поскольку потенциал ионизации в этом направлении уменьшается. Энергией ионизации (потенциалом ионизации) I называется количество энергии, необходимое для отрыва электрона от невозбужденного атома с образованием катиона:
X –2 e X2+
В группах потенциал ионизации уменьшается с увеличением заряда атомных ядер этих элементов. Это связано с большей удаленностью валентных электронов от ядра и, следовательно, с их более легким отрывом по мере увеличения количества электронных слоев.
Для ряда Zn – Cd — Hg — элементы II -Б группы
Размеры атомов сверху вниз от d-элементов 4 периода к d-элементам 5 периода возрастают, энергия ионизации уменьшается и металлические свойства увеличиваются. Когда переходим от 5 к 6 периоду, то размер атомов остается практически без изменений, свойства атомов также близки
Цинк и кадмий химически более активны, чем ртуть, которая в элек- трохимическом ряду металлов стоит за водородом. В отличие от элементов II-А группы элементы подгруппы цинка, имея меньший радиус, поэтому труднее окисляются, проявляют меньшую реакционную способность и имеют менее выраженные восстановительные свойства.
Задача№105
По методу МО постройте энергетическую диаграмму молекулы В2. Определите кратность связи и магнитные свойства молекулы
Решение

В В2 В

Кратность связи равна половине разности числа электронов на связывающих с  и разрыхляющих  МО:
 

К.с. = n – n* / 2 = 4 -2 / 2 = 1
Наличие двух неспаренных электронов сообщает молекуле В2 парамагнитные свойства.

Задача№126
Реакция протекает по уравнению
3 Ва(ОН)2 + 2Н3РО4 = Ва3(РО4)2 + 6 Н2О
Вычислить фактор эквивалентности f ( Ва(ОН)2) и f(Н3РО4). Определите, какой объем ортофосфорной кислоты Н3РО4 Сэкв(Н3РО4) = 0,7 моль/л необходим для нейтрализации 30мл раствора гидроксида бария Ва(ОН)2 титр которого 0,0960г/мл
Решение
В этом случае на 2 моль ортофосфорной кислоты приходится 6 моль ионов водорода, т. е. 1 моль Н3РО4 соответствует 3 моль H+, значит fэкв (Н3РО4) = 1/3.
Аналогично вычисляют фактор эквивалентности оснований. В этой реакции на 3 моля Ва(ОН)2 расходуется 6 Н+, а на 1 моль гидроксида бария будет приходиться 2 моля ионов водорода, т.е. fэкв (Вa(OH)2) = 1/2.
Mэкв ((Вa(OH)2) = М((Вa(OH)2* fэкв (Вa(OH)2)
Mэкв (Вa(OH)2) =208/2 = 104 г/моль
T = m/V Cэкв(Вa(OH)2 =T*1000/ Mэкв ((Вa(OH)2)
Cэкв(Вa(OH)2 =0,096*1000/104=0,92 моль/л
Если при сливании двух растворов, содержащих различные по природе растворенные вещества, и между ними происходит химическое взаимодействие, то по закону эквивалентов вещества реагируют в количествах, пропорциональных их эквивалентам. Например, для процесса взаимодействия кислоты с основанием будет выполняться соотношение
Cэкв(Вa(OH)2* V(Вa(OH)2) = Сэкв(Н3РО4)* V(Н3РО4)
V(Н3РО4) = Cэкв(Вa(OH)2* V(Вa(OH)2) / Сэкв(Н3РО4)*
V(Н3РО4) =30*0,92 /0,7 =39мл
Задача№158
Напишите сокращенное ионно-молекулярное уравнение реакции:
2CrOHSO4 +H2SO4 = Cr2(SO4)3 +2H2O
Определите и объясните, в какую сторону смещено равновесие реакции
Решение
2CrOHSO4 +H2SO4 = Cr2(SO4)3 +2H2O
2CrOH2+ +2SO4 2- +2H+ +SO4 2- = 2 Cr 3+ +3SO4 2- +2H2O
2CrOH2+ +2H+ = 2 Cr 3+ +2H2O
CrOH2+ +H+ = Cr 3+ +H2O
Равновесие реакции смещено в строну продуктов реакции, поскольку образуется менее диссоцирующее вещество -вода
Кд(Н2О) =1,8*10-16 < Кд(CrOH2+ ) =1,0*10-10
Задача№179
Вычислите степень гидролиза следующих солей NaCl и NaNO3 при концентрации 0,1М и 0,001М. Как изменится гидролиз солей при разбавлении растворов в 100раз
Решение
1.Соль NaCl – образована сильной кислотой НCl Кд(НCl ) =107> 1 и сильным основанием Кд(NaОН ) =5,9. Следовательно, соль NaCl относится к 1типу солей и не гидролизуется. В водном растворе соль диссоциирует по уравнению NaCl Na+ + Cl-, а вода по уравнению Н2О Н+ +ОН-
При растворении NaCl в воде ионы Na+ и Cl- с ионами Н+ и ОН- не образуются молекулы NaОН и НCl, так как эти соединения являются сильными электролитами и существуют в воде только в видн ионов
2 Соль NaNO3 – образована сильной кислотой НNO3 Кд(НNO3 ) =3,7> 1 и сильным основанием Кд(NaОН ) =5,9. Следовательно, соль NaNO3 относится к 1типу солей и не гидролизуется. В водном растворе соль диссоциирует по уравнению NaNO3 Na+ + NO3-, а вода по уравнению Н2О Н+ +ОН-
При растворении NaNO3 в воде ионы Na+ и NO3- с ионами Н+ и ОН- не образуются молекулы NaОН и НNO3, так как эти соединения являются сильными электролитами и существуют в воде только в видн ионов
Задача№200
А) Определите степень окисления титана в следующих частицах:
Ti0, TiOH2+, TiO32- , TiO2+

Б) На основании электронных уравнений расставьте коэффициенты в уравнениях реакций.
Ti + H2SO4 = TiSO4 + S + H2O
Cd + KMnO4 + H2SO4 = Cd SO4 + K2SO4 +MnSO4 + H2O
Решение
При определении степени окисления атомов элементов в составе иона необходимо помнить, что заряд иона равен алгебраической сумме степеней окисления атомов элементов, входящих в состав иона.
Ti0 с.о. =0
TiOH2+, Х + (-1) = +2 Х = +3
TiO32- Х + 3·(2) = 2 Х = +4
TiO2+ Х + (2) = +2 Х = +4

Б) 3Ti0 + 4H2S6+ O4 =3 Ti 2+SO4 + S0 + 4 H2O
Ti0 -2e = Ti2+ | 3
S6+ + 6e = S0| 1

5Cd0 + 2KMn7+ O4 + 8H2SO4 = 5Cd2+SO4 + K2SO4 +2Mn2+ SO4 + 8H2O
Cd0 -2e = Cd2+| 5
.Mn7+ +5e = Mn2+ |2

Задача№218
Вычислите ЭДС гальванического элемента, в котором при 298К установилось равновесие:Cd + Cu2+ = Cd2+ + Cu, если активность ионов меди
а (Cu2+) = 10-3моль/л,а ионов кадмия а (Cd2+) = 10-2 моль/л. Напишите уравнение ионных процессов
решение
Значение электродных потенциалов рассчитываем по уравнению Нернста
.
Е0 (Сd/Cd2+) = – 0,403 В, Cd2+ = 0,01 = 10-2 моль/л, заряд ионов
n = +2, следовательно:
E(Сd/Cd2+) = — 0,403 + 0,059/2 lg (10-2) = -0,462B

Е0( Cu/Cu2+) = + 0,337 В, Cu2+ = 0.001 = 10-3 моль/л, заряд ионов
n = +2, следовательно:

E(Сu/Cu2+) = +0,337 + 0,059/2 lg (10-3) = +0,248B
E(Сd/Cd2+)< E(Сu/Cu2+)
следовательно, электрод Сd является анодом.
Схема гальванического элемента:

Cd Cd2+ (Cd2+ 10-2) ( Cu2+ 10-3) Cu2+ | Cu
а н о д к а т о д
Реакция на аноде: Cd 0- 2 e- = Cd2+
Реакция на катоде: Cu2+ + 2 e- = Cu0
ЭДС гальванического элемента определяем по формуле:
ЭДС = E Cu– E Cd = +0,248 – (-0,462) =0,710B

Задача№221
Стальное изделие ( основа-железа) покрыто цинком. Какой из металлов будет окисляться в кислой среде и во влажном воздухе при нарушении покрытия.
Напишите электродные уравнения на аноде и катоде.
решение
a) при нарушении покрытия на поверхности начинают работать галтванические элементы

Схема гальванопары Zn / H+ / Fe
Потенциалы E0 (Zn2+/Zn) = — 0,763B, E0 (Fe2+/Fe) = -0,44B
Перенапряжение выделения водорода Н2 (Fe) = 0,36В, Н2(Zn) =0,83В
Восстановитель Zn – , окислитель Н+.
Zn (): Zn 2 ē = Zn 2+ процесс окисления;
Fe(+): 2Н+ + 2 ē = Н2 процесс восстановления
Zn +2Н+ = Zn 2+ + Н2

Б) Схема гальванопары Zn / Н2О + О2/ Fe
Потенциалы E0 (Zn2+/Zn) = — 0,763B, E0 (Fe2+/Fe) = -0,44B
= + 0,814B.
Восстановитель Zn – , окислитель О2.
Zn (): 2 Zn 2 ē = Zn 2+ процесс окисления;
Fe(+): О2 + 4 ē + 2Н2 О = 4ОН — процесс восстановления
2Zn +О2 + 2 Н2О =2 Zn(ОН)2

Задача№258
Через раствор соли Ni( NO3)2 в течение 2,45г пропускали ток силой 3,5А. Определите на сколько граммов за это время уменьшилась масса никелевого анода
Решение
Электролиз раствора соли Ni( NO3)2 с никелевым анодом:
Ni( NO3)2 = Ni2+ + 2 NO3-
() Kатод Ni 2+ H2O (+) Aнод Ni , NO3- H2O;
E0 ( Ni2+ / Ni ) = — 0,250B E0 ( Ni2+ / Ni ) = — 0,250B
= 1 B. 1,8 B.
Так как E0 ( Ni2+ / Ni ) > , Нитрат-ионы не разряжаются.
происходит восстановление Так как E0 ( Ni2+ / Ni ) < ,
ионов : Ni 2+ +2ē = Ni анод растворяется: Ni 0 2ē = Ni 2+

Количественные соотношения при электролизе определяют в соответствии с законами, открытыми М. Фарадеем (1834).
Обобщенный закон Фарадея связывает количество вещества, образовавшегося при электролизе, со временем электролиза и силой тока:
,
где m масса образовавшегося вещества , г;
М молярная масса вещества, г/ моль;
n количество электронов, участвующих в электродном процессе;
I сила тока, А;
время электролиза, с;
F константа Фарадея (96500 Кл/моль).
Масса образовавшегося вещества соответствует массе растворенного анода
m =58,71*3,5 *8820 / 2* 96500 =9,39г

Задача№263
Чему равна постоянная жесткость воды, если в 2,5л ее содержится 40мг сульфата кальция
Решение
Ж = m (СаSO4) / Mэкв(СаSO4)*V
Mэкв(СаSO4) = M(СаSO4) / 2 = 138/2 =69 мг/ммоль
Ж =40/ 69*2,5= 0,23 ммоль/ л

Литература
1.Коровин Н.В. Общая химия: учебник для вузов /Н. В. Коровин. – 3-е изд., испр. – М.: Высшая школа, 2002. – 558 с.
2. Угай А.Я. Общая и неорганическая химия: учебник для вузов /А.Я.Угай. – 4-е изд., испр. – М.: Высшая школа, 2000. – 527 с.
3. Глинка Н.Л. Общая химия: учебное пособие для вузов /Н.Л.Глинка; под ред. А.И. Ермакова. – 30-е изд. испр. – М.: Интеграл-ПРЕСС, 2004. – 728 с.


+7 (812) 389-23-13

Работаем: Пн-Пт, с 10 до 17

+7 (499) 649-65-17

Работаем: Пн-Пт, с 10 до 17