Контрольная работа по химии

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Контрольная работа по химии

7.

а) Напишите электронную формулу атома никеля Ni.

б) Распределите по квантовым ячейкам электроны двух последних уровней атома

никеля, соблюдая принцип Паули и правило Гунда.

в) Зная, что никель в соединениях может проявлять высшую валентность, равную II,

определите, на каких подуровнях находятся валентные электроны атома никеля и укажите эти электроны. Напишите значения четырёх квантовых чисел для всех валентных электронов атома никеля.

1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p⁶4s ²3d⁸ - электронная формула никеля. Электронно-графическая формула атома никеля: 

 

3d ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↓ ↓ 

4s ↑↓ 

3p ↑↓ ↑↓ ↑↓ 

3s ↑↓ 

2p ↑↓ ↑↓ ↑↓ 

2s ↑↓  1s ↑↓

Валентными у d-элементов являются s- и d-электроны, здесь: 4s²3d⁸.

Сначала рассмотрим электроны на 5s-подуровне. Главное квантовое число равно 5 и химический элемент находится в 5 периоде периодической системы химических элементов. Поскольку в молибдене валентный электрон расположен на s-подуровне то его орбитальное квантовое число имеет значение равное 0. Поскольку электрон будет только один, то его спин будет иметь значение ms = +1/2. Поскольку ml = 0 то у элемента не будет других подуровней кроме s-подуровня.

 

Набор квантовых чисел будут иметь вид:

n = 5; l = 0; ml = 0; ms = +1/2.

 

Рассмотрим электроны на 4d-подуровне. Их количество равно 5. главное квантовое число п равно 4. Орбитальное квантовое число равно и орбитальное квантовое число может принимать значения равные 0, 1, 2, 3. магнитное квантовое число может принимать значения в пределах от +l до -l. Поскольку то ml = -2, -1, 0, +1, +2. Согласно правила Хунда суммарный спин должен быть максимальным, поэтому мы можем считать, что спин электронов будет равен +1/2.

 

Наборы квантовых чисел для электронов.

 

n = 5; l = 2; ml = -2 ;ms = +1/2. n = 5; l = 2; ml = -1 ;ms = +1/2. n = 5; l = 2; ml = 0 ;ms = +1/2. n = 5; l = 2; ml = +1 ;ms = +1/2. n = 5; l = 2; ml = +2 ;ms = +1/2.

37.

а)

Определите число связей в молекуле KMnO4.

К-O-Mn(=O)3

3 пи связи,5 сигма связи б)

Какая геометрическая форма молекулы NF3?

Молекула фторида азота будет иметь форму тригональной пирамиды, т.к. атом азота находится в состоянии sp3-гибридизации, но имеет 1 неподеленную электронную пару.

в)

В какой  из  перечисленных  молекул B₂O₃, Al₂O₃, HgO, CaO связь элемент -кислород обладает наибольшей ковалентностью? Почему?

B2O3

О=B-О-В=O

г)

Определите, в каких из перечисленных молекул 

H₂S, NO, O₂, H₂O содержатся только σ-связи В молекулахH2S, H2Oсодержатся только σ-связи

 

62.

а)

Сколько эквивалентов кислоты останутся нейтрализованными при смешивании 100 мл 0,5 М раствора H2SO4 и 500 мл 0,5 М раствора NaOH?

2NaOH+H₂SO₄=Na₂SO₄+2H₂O Дореакции nэ (H₂SO₄)=Cн (H₂SO4)*V(H₂SO₄)=2*0,5*0,1=0,1 моль-экв. n(NaOH)=Cн (NaOH)*V(NaOH)=0,5*0,5=0,25 моль-экв

После реакции

n(H₂SO₄)=0 - вся кислота прореагировала n(NaOH)=0,25-0,1=0,15 - в избытке

в)

Определите эквивалент металла, если при сгорании 10 г этого металла образуется 18,88 г этого оксида?

Определим m(O) = m (MexOy) - m (Me),  m(O) = 18,88 г - 10,00 г = 8,88 г 

Зная, что Эm(O)= 8 г/моль составим уравнение для закона эквивалентов:  m (О) / Эm (О) = m (Me)/ Эm (Me) 

Выразим Эm(Ме) = Эm(O)* m (Me)/ m (О) и найдем значение: 

Эm (Me) = 8*10,00/8,88 = 9 (г/моль) 

Методом подбора будем определять возможные значения: 

M(Me) = Эm (Me) * валентность (Me) 

9*1=9 - Ве (II)  9*2=18 - -- 9*3=27 - Аl (III) + 

9*4=36 - -- 9*5=45 - Sc (III) 

 

Таким образом, искомый металл алюминий. 

Уравнение реакции   4Al + 3O₂ = 2Al₂O₃ 87.

Написать             уравнение      следующих    окислительно-восстановительных            реакций. Определить, какое вещество является окислителем и восстановителем, какое вещество создает среду. Указать степень окисления элемента окислителя и восстановителя, определить, сколько электронов отдает восстановитель и принимает окислитель. Уравнять коэффициенты в уравнениях реакций.

а)

P (красный) + HNO₃ (конц.) → H₃PO₄ + NO₂ + H₂O

HNO₃ - окислитель

P - восстановитель

 

Восстановление:

NO₃⁻ + 2H⁺ + 1e− = NO₂ + H₂O 

Окисление:

P + 4H₂O − 5e− = PO₄³⁻ + 8H⁺

5NO₃⁻ + 2H⁺ + P = 5NO₂ + H₂O + PO₄³⁻

P (красный) + 5HNO₃ (конц.) = H₃PO₄ + 5NO₂ + H₂O

 

б)

KClO₃ + K₂S + H₂SO₄ → KCl + S + K₂SO₄ + H₂O 

KClO₃- окислитель

K₂S- восстановитель

Восстановление:

ClO₃^- + 6H⁺+ 6e = Cl^- + 3H₂O

Окисление:

S^2- - 2e = S⁰ |3 

KClO₃ + 3K₂S + 3H₂SO₄ = KCl + 3S + 3K₂SO₄ + 3H₂O  в)

KMnO₄ + Na₂SO₃ + KOH → K₂MnO₄ + Na₂SO₄ + H₂O

Na₂SO₃- восстановитель KMnO₄ - окислитель

Окисление:

S⁴⁺ - 2e → S⁶⁺ | 2 | 1 

Восстановление:

Mn⁷⁺ + 1e → Mn⁶⁺ | 1 | 2 

2KMnO₄ + Na₂SO₃ + 2KOH = 2K₂MnO₄ + Na₂SO₄ + H₂O

 

112. а)

Рассчитайте, сколько граммов Na2SO4·10H2Oнеобходимо взять для приготовления 400 мл 0,3 н. раствора Na2SO4 m(Na2SO4∙10H2O)=v*М(Na2SO4)+10v*M(H2O) v (Na2SO4) = 0.4*0.3 = 0.12 моль

m(Na2SO4∙10H2O)= 0.12*142 + 10*0.12*18 = 17.04+21,6 = 38,64 г б)

Рассчитайте, сколько миллилитров воды надо добавить к 100 мл 48%-ного раствора (ρ = 1,303 г/см3), чтобы раствор стал 20%.

m в одном литре раствора = 1303 г.

В 100 мл =130,3 г

В этом 48% растворе m_в-_ва  =130,3*48/100=62,544 г. m(Н2О)=130,3-62,544=67,756 г.

m _в-_ва в 20% растворе = 130,3*20/100 =26,06 г. m(Н2О)=130,3-26,06=104,24 г.

m(Н2О)=104,24-67,756=36,484 г. – необходимо добавить воды к 48% раствору.  

 

в)

Давление пара эфира при 30 °С равно 648 мм рт.ст. Сколько молей вещества надо растворить в 40 молях эфира, чтобы понизить давление пара при данной температуре на 10 мм рт.ст.?

(p0 - p1) / p0 = n2 / (n1+ n2)

13303/86392= n2 / (n1+ n2) 0.153== n2 / (40+ n2) n2 = 0,153(40+ n2) n2 = 6,12 + 0,152n2

n=0,627 моль

 

137. а)

В 100 мл щелочи содержится 0,004 г NaOH. Определите рН раствора.

М(NaOH)=40г\моль п(NaOH)=0,0001 моль NaOH - сильное основание (щелочь). В  водных растворах сильные основания диссоциируют полностью:

NaOH = Na⁺ + OH⁻

Из одного моль NaOH образуется один моль ионов OH⁻.

Равновесная молярная концентрация гидроксид-ионов равна молярной концентрации растворенной щелочи: [OH⁻] = Cм(NaOH).

Рассчитаем молярную концентрацию NaOH. 

Для этого сначала найдем n - количество NaOH, исходя из m - массы NaOH и M - молярной массы NaOH:

n(NaOH) = m(NaOH)/M(NaOH) = 0.004/40=0.0001 моль

 

[OH⁻] = Cм(NaOH) = 0,001 моль/л От [OH⁻] переходим к [H⁺]:

[H⁺]*[OH⁻] = 10⁻¹⁴ [H⁺] = 10⁻¹⁴/[OH⁻] = 10⁻¹⁴/0,001 = 10⁻¹³ pH = - lg 10⁻¹³ = 13

 

б)

Вычислите рН 0,2 М раствора хлоруксусной кислоты СН2ClСООН, К= 1,4*10^-3.

Запишем уравнение диссоциации хлоруксусной кислоты (СН2ClСООН):

СН2ClСООН→СН2ClСОО^- + Н⁺

Учитывая, что хлоруксусная кислота– это очень слабая одноосновная кислота, которая существует лишь в растворах, найдем равновесную концентрацию ионов водорода по формуле:

[Н⁺]= КС

Где:

K – константа диссоциации кислоты; C  – молярная концентрация кислоты. Получаем:

          [Н⁺]=    1,4*10^3 *0,2 =0,0167моль/л

Рассчитать pH раствора по формуле:

      

Водородный показатель (pH) раствора численно равен отрицательному десятичному логарифму концентрации ионов водорода в этом растворе. Рассчитать pH

pH = – lg [0,0167]

 

164.

Вычислить H°, G°, S° приведенных ниже реакций. Сделать вывод о возможности протекания приведенных реакций в указанном направлении при 25°С, если реакция при комнатных условиях не идет, выяснить, пойдет ли реакция при других температурах. 4NH3г + 5O2г = 4NOг + 6H2Oг

∆Hх.р. = 4*90,37 - 6*241,83 + 4*46,19 = -904,74 кДж

∆Sх.р. = 4*210,2 + 6*188,72 - 4*192,5 - 5*205,03 = 177,97 Дж/моль*К ∆Gх.р. = -904,74 - 298*(177,97/1000) = -957,78 кДж

Эта реакция при стандартных условиях возможна, т.к. ∆G < 0. 187. а)

CO(г) + H2O(г) ↔CO2(г) + H2(г).

б)

Найдите равновесные концентрации СО2, Н2, если константа равновесия равна 1, а исходные концентрации СО, Н2О, СО2, Н2 равны  соответственно  1  моль/л,  1  моль/л,  0  моль/л,  0 моль/л.

Уравнение реакции имеет вид:

 

СО (г) + Н2О (г) ↔ СО2 (г) + Н2 (г)

При равновесии скорости прямой и обратной реакций равны, а отношение констант этих скоростей постоянно и называется константой равновесия данной системы:

 

Обозначаем за х моль/л равновесную концентрацию одного из продуктов реакции, тогда равновесная концентрация другого будет также х моль/л так как они оба образуются в одинаковом количестве. Равновесные концентрации исходных веществ будут:

[СО]исх = 1 – х моль/л; [Н2О]исх = 1 - х моль/л. (так как на образование х моль/л продукта реакции расходуется соответственно по х моль/л СО и Н2О. В момент равновесия концентрация всех веществ будет (моль/л): [СО2]Р = [Н2]Р = х; [СO]P= 1- х; [Н2O]P = 1 – х. 

 

Подставляем эти значения в выражение константы равновесия:

x*x

1=  

(1x)*(1x) Решая уравнение, находим х = 0,5. Отсюда равновесие концентрации (моль/л): 

 

[СО2]Р = [Н2]Р = х = 0,5 моль/л; [Н2O]P = 1 – х = 0,5 моль/л;

[СO]P= 1 – х = 0,5 моль/л.

 

 

217. 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 pHсреды.

a) Cu(NO₃)₂

Cu(NO3)2 – соль слабого основания и сильной кислоты, поэтому гидролиз протекает по катиону.

Первая стадия гидролиза

Молекулярное уравнение:

Cu(NO₃)₂ + HOH  CuOHNO₃ + HNO₃

Полное ионное уравнение:

Cu²⁺ + 2NO₃^- + HOH CuOH⁺ + NO₃^- + H⁺ + NO₃^-

Краткое ионное уравнение: Cu²⁺ + HOH CuOH⁺ + H⁺

Вторая стадия гидролиза

Молекулярное уравнение: CuOHNO₃ + H₂O Cu(OH)₂ + HNO₃

Полное ионное уравнение:

CuOH⁺ + NO₃^- + H₂O  Cu(OH)₂ + H⁺ + NO₃^-

Краткое ионное уравнение:

CuOH⁺ + H₂O Cu(OH)₂ + H⁺

Т.к. в результате гидролиза образовались ионы водорода (H+), то раствор будет иметь кислую среду (pH< 7).

 

b) K₃BO₃

Борат калия - соль образована сильным основанием и слабой кислотой.

К3ВО4+H2O - трехступенчатый гидролиз

1  ступень 

К₃BO₃+H₂O=К₂HBO₃+КОН  BO33-+H2O=HBO32-+OH-

2  ступень

К₂HBO₃+ H₂O=КH₂BO₃+КOH

HBO32-+H2O=H2BO3-+OН-

3  ступень 

КH₂BO₃+H₂O=H₃BO₃+КОН

H₂BO₃^-+H₂O=H₃BO₃+OН^- Т.к. в результате гидролиза образовались ионы (OН^-), то раствор будет иметь щелочную среду (pH> 7).

 

в) (NH₄)₃PO₄

(NH4)3PO4 – соль слабого основания и кислоты средней силы, поэтому гидролиз протекает по катиону.

(NH₄)₃PO₄ + HOH (NH₄)₂HPO₄ + NH₄OH

3NH₄⁺ + PO₄^3- + HOH 2NH₄⁺ + H⁺ + PO₄^3- + NH₄OH NH₄⁺ + HOH  H⁺ + NH₄OH Далее гидролиз практически не идет.

Раствор(NH4)3PO4 будет иметь кислую среду (pH< 7). 242.

Рассчитать ЭДС следующих гальванических элементов

 

[Cd 2+] = 10^–4 моль/л, [H+] = 1 моль/л;

Pt,H2/2H+ или Pt,H2/H2SO4 – водородный электрод; Cd/Cd2+ или Cd/CdSO4 – металлический электрод.

Расчет электродных потенциалов 

Стандартные значения: φ°2H+/H2 = 0, φ°Cd 2+/Cd = – 0,40 B. φ Св 2+.Св = φ°Св 2+.Св + (0б059 . 2)дпхСв 2+ъ = –0б40 + (0б059 . 2)дп10–4 = –

0б518 Ию φ Cd2+/Cd< 0, следовательно кадмиевый электрод является анодом.

Расчет ЭДС 

ЭДС = φK – φА = φ°2Н+/Н2 – φZn2+/Zn = 0– (– 0,518) = 0,518 В. Схема гальванического элемента: е-

 

A(–) Cd/ CdSO4 ║ H2SO4 /Pt,H2 (+) K

← SO4 ^2–

Электродные процессы:

Анод (–): Cd⁰ – 2ē → Cd²⁺ – окисление; Катод (+):2H⁺ + 2ē → H2 – восстановление.

Cd + 2H⁺ → Cd²⁺+ H₂ ↑

Cd + H₂SO₄ → CdSO₄ + H₂↑

 

272.

На медную пластину нанесено пористое покрытие из серебра. Будет ли данная пластина подвергаться коррозии? Если будет, то в каких средах (кислой, щелочной или нейтральной). Напишите уравнения реакций тех процессов, которые будут протекать на анодных и катодных участках при коррозии.

 

Сuэлектрохимически более активный, чем Ag. В этом случае при нарушении сплошности покрытия корродировать будет металл с более низким потенциалом, т.е. металл покрытия - Сu. Поэтому при коррозии Сu выступает анодом, а Ag – катодом, т.е. покрытие анодное.

При нарушении покрытия на аноде будет происходить окисление металла, а на катоде - восстановление окислителя агрессивной среды.

 

Во влажной насыщенной кислородом среде:

На катоде: 2H₂O + O₂ – 4e = 4OH^-Ек=+0,40 В

На аноде: Сu – 2e = Сu²⁺Еа=+0,34 В

Е= Ек-Еа=0,40-0,34 >0 - есть реакция.

 

При нарушении в солянокислой среде: На катоде: 2Н⁺ + 2е = Н2Ек=0,00 В

На аноде: Сu – 2e = Сu²⁺Еа=+0,34 В

Е= Ек-Еа=0,00-0,34 <0 - нет реакции, коррозии в этих условиях нет (это и ясно, металл неактивный и не восстанавливает водород).

292.

Рассчитайте время, которое необходимо для выделения всего хрома из 500 мл 0,6 н.

раствора Cr2(SO4)3 силой тока 2,68 А. Предположить, что всё электричество расходуется на выделение хрома.

 

K: Cr³⁺ + 3e → Cr⁰

A: 2H₂O - 4e → O₂ + 4H⁺

2Cr₂(SO₄)₃ + 6H₂O → 4Cr + 6H₂SO₄ + 3O₂ Эм Cr₂(SO₄)₃=392/2*3=65,33экв/моль m(Cr₂(SO₄)₃)=нVМэ/1000=19,599г m(Cr)=5,2г m(Cr) = Mэ(Cr)*I*t*Bт/F

t = m(Cr)*F / (Mэ(Cr)*I*Bт) = 5,2*96500/(17,33*2,68*1) = 10805,34сек или ≈3ч