Контрольная работа В – 51

Контрольная работа

В – 51

Номера задач: 28; 52; 141; 230; 266; 322; 386; 400; 441; 460

Содержание

СТРОЕНИЕ АТОМА.. 3

Задание №28. 3

ХИМИЧЕСКАЯ СВЯЗЬ. СТРОЕНИЕ МОЛЕКУЛ.. 5

Задание №52. 5

ХИМИЧЕСКАЯ КИНЕТИКА. ХИМИЧЕСКОЕ РАВНОВЕСИЕ.. 6

Задание № 000. 6

РАСТВОРЫ. СВОЙСТВА РАЗБАВЛЕННЫХ РАСТВОРОВ НЕЭЛЕКТРОЛИТОВ.. 6

Задание № 000. 6

ИОННОЕ ПРОИЗВЕДЕНИЕ ВОДЫ. ВОДОРОДНЫЙ ПОКАЗАТЕЛЬ.. 7

Задание № 000. 7

ОКИСЛИТЕЛЬНО-ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫЕ ПРОЦЕССЫ... 9

Задание № 000. 9

ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКАЯ КОРРОЗИЯ МЕТАЛЛОВ.. 9

Задание № 000. 9

ЭЛЕКТРОЛИЗ ВОДНЫХ РАСТВОРОВ СОЛЕЙ.. 10

Задание № 000. 10

КОЛЛОИДНЫЕ СИСТЕМЫ... 11

Задание 441. 11

ПОЛИМЕРЫ И ОЛИГОМЕРЫ... 13

Задание № 000. 13

СТРОЕНИЕ АТОМА

Задание №28

1. Составить электронную формулу атома А с учетом минимума энергии и графическую формулу для валентных электронов. Показать распределение электронов по энергетическим уровням. Определить число протонов, электронов, нейтронов.

Определить устойчивое/неустойчивое/состояние атома и возможный провал электронов. Составить электронную формулу с учетом провала электронов (если есть).

2. Определить возможные ковалентные состояния атома Б и ковалентность ионов, образуемых данным атомом. Напишите электронные формулы для ионов. Для валентных электронов атома Б укажите набор всех четырех квантовых чисел.

А: 94Pu

Б: S0, S-2, S+4

Решение:

Плутоний:

94Pu 1s22s22p63s23p64s23d104p65s24d105p64f145d106s26p65f67s2

У Pu единственный 6d-электрон перескакивает в глубь электронной оболочки, получается 5f6 - электронная оболочка:

Наиболее характерна степень окисления +3

[(931+1 + 151n10) + 93e0-1]

ядро атом

Электронная формула атома серы 16S 1s2 2s2 2p63s23p43d0 или в сокращенном виде [Ne] 3s23p4. Из электронной формулы видно, что незавершённым является 3p-подуровень, максимально возможное число электронов на котором равно 6, все остальные подуровни завершены полностью, поэтому, согласно правилу Хунда, электроны на них спарены. Следовательно, все неспаренные электроны находятся на 3p-подуровне. Изобразим электронно-графическую формулу для этого подуровня:

Состояние электронов в атомах характеризуется четырьмя квантовыми числами: главным, орбитальным, магнитным и спиновым. Для четырех неспаренных электронов атома серы их значения следующие:

Квантовое число
Главное, n	3	3	3
Орбитальное, l	1	1	1
Магнитное, ml	+1	0	-1
Спиновое, ms	½;-1/2	½	½

S (-2)

S* (+4)

S* (+6)

ХИМИЧЕСКАЯ СВЯЗЬ. СТРОЕНИЕ МОЛЕКУЛ

Задание №52

1. Определите тип гибридизации центрального атома, валентный угол и изобразите электронную и пространственную конфигурацию молекулы.

2. Определите вид химической связи и полярность/неполярность/ молекулы в целом. Используйте справочные данные по электроотрицательности элементов (приложение 1).

Молекула: OF2

Решение:

Валентные электроны центрального атома – кислорода:

Так как у атома кислорода имеется два неспаренных электрона, то он может образовать две связи. Выписываем валентные электроны фтора: 2s22p5

У фтора имеется один неспаренный электрон. По представлениям Льюиса молекула OF2 может быть изображена следующим образом:

Тип гибридизации центрального атома – кислорода: s + p + p + p = 4sp3.

Угловая молекула с теоретическим валентным углом 1090.

Связи О–F – полярные, молекула в целом тоже полярна, так как в вершине угла заряд со знаком «+», а в противоположной стороне «-».

Происходит оттягивание электронов в сторону F, т. е. образуется диполь. Две связи О–F – ковалентные, σ-типа.

ХИМИЧЕСКАЯ КИНЕТИКА. ХИМИЧЕСКОЕ РАВНОВЕСИЕ

Задание № 000

Скорость некоторой реакции увеличивается в 3 раза при повышении температуры на 10С0. Во сколько раз увеличивается скорость при повышении температуры от 30 С0 до 80 С0.

Решение:

Правило Вант-Гоффа: ;

где ; – скорости реакции при температурах t1 и t2

Ɣ – температурный коэффициент скорости реакции.

3 = γ1;

Ответ: Скорость увеличится в 243 раза

РАСТВОРЫ. СВОЙСТВА РАЗБАВЛЕННЫХ РАСТВОРОВ НЕЭЛЕКТРОЛИТОВ

Задание № 000

Вычислите массовую долю водного раствора сахара С12Н22О11, зная температуру кристаллизации раствора (-0,930С).

Решение:

tкрист. = -0,930С

К = 1,86

ω(С12Н22О11) = ?

tзам. = 0 - ∆t; -0,93 = 0 - ∆t; ∆t = 0,930C

По закону Рауля:

;

K – криоскопическая постоянная растворителя (КH2O = 1,86)

М(С12Н22О11) – молярная масса сахара = 342 г/моль.

Пусть масса воды 100 г, тогда:

(14,6%).

Ответ: 14,6%.

ИОННОЕ ПРОИЗВЕДЕНИЕ ВОДЫ. ВОДОРОДНЫЙ ПОКАЗАТЕЛЬ

Задание № 000

1. Напишите уравнения диссоциации и константы диссоциации для слабых электролитов.

2. По заданным ионным уравнениям напишите соответствующие молекулярные уравнения.

3. Определите pH раствора заданной концентрации. При расчете pH раствора слабого электролита учитывайте первую стадию диссоциации. Значения констант диссоциации слабых электролитов приведены в справочных таблицах (приложение 5).

№1: MgОНCl, H2S, Fe(OH)3, Na2HPO4, K2SO4

№2: Cr2++ OH– + Cl– = CrOHCl

№3: 0,005М Н2СО3

Решение:

№1

MgОНCl – гидроксохлорид магния основная соль, диссоциирует по схеме:

MgOHCl → MgOH+ + Cl-

MgOH+ = Mg2+ + OH-

H2S = HS - + H+

HS - = H+ + S2-

Fe(OH)3 = Fe3+ + 3OH-

Na2HPO4 = 2Na+ + HPO42-

Kд. I = [Na+]2 ∙ [HPO42-] / [Na2HPO4]

K2SO4 = 2K+ + SO42-

№2

CrCl2 + NaOH = CrOHCl + NaCl

Cr2++ 2Cl– + Na+ + OH– = CrOHCl + Na+ + Cl-

Cr2++ OH– + Cl– = CrOHCl

№3

Н2СО3 = HCO3- + H+

HCO3- = H+ + CO32-

Так как угольная кислота относится к слабым электролитам, то для расчета степени диссоциации воспользуемся выражением:

Степень диссоциации угольной кислоты по первой ступени равна 0,94%.

Отсюда [H+] = α∙CМ = 9,4⋅10-3⋅0,005 = 4,7⋅10-5 моль/л.

pH = - lg[H+[ = - lg4,7⋅10-5 = 4,3

Ответ: pH = 4,3

ОКИСЛИТЕЛЬНО-ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫЕ ПРОЦЕССЫ

Задание № 000

Расставить коэффициенты электронно-ионным методом в окислительно-восстановительной реакции:

K2Cr2O7+3H2S+4H2SO4→Cr2(SO4)3+3S+K2SO4+7H2O

Решение:

│Cr2O72- + 14H+ +6e →2Cr3+ + 7H2O ок-ль, восс-ся

3│ S2- -2e → S0 восс-ль, ок-ся

ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКАЯ КОРРОЗИЯ МЕТАЛЛОВ

Задание № 000

Рассмотрите коррозию гальванопары. Укажите анод и катод соответствующей гальванопары.

Рассчитайте ЭДС.

Напишите уравнения анодного и катодного процессов, молекулярное уравнение реакции коррозии, укажите направление перемещения электронов в системе.

Окислительно-восстановительные потенциалы водорода, кислорода и металлов в разных средах (приложение 7).

Коррозионная среда Н2О + Н+

Al / Ni

Решение:

Е0(Al/Al3+) = -1,662 В

Е0(Ni/Ni2+) = -0,250 В

Е0(2H+/H2) = 0 B

Al / Н2О, Н+ / Ni

Al(-): Al - 3ē = Al3+ – процесс окисления

Bi(+): Ni2+ + 2ē = Ni – процесс восстановления

Al + Ni2+ = Al3+ + Ni

Электроны движутся от участка с меньшим потенциалом к участку с большим потенциалом:

ē

(-) Al/ Ni (+) ē

H2О, Н+

ЭЛЕКТРОЛИЗ ВОДНЫХ РАСТВОРОВ СОЛЕЙ

Задание № 000

Составьте схему электролиза раствора соли. Напишите электродные уравнения процессов, протекающих на электродах. Катодный процесс подтвердите расчетами.

Рассчитайте массу или (и) объем (при нормальных условиях для газов) продуктов, выделяющихся на электродах при пропускании через раствор тока силой I (А), в течение времени (t).

Раствор: NiSO4

pH = 7

Электроды: А(+) – платина, К(-) – платина

= 0,0001моль/л

= 0,23

I = 2A

t = 1 час

В растворе: NiSO4 = Ni2+ + SO42–;

K(-) Ni2+ + 2ē = Ni │2

А(+) 2H2O – 4ē = O2 + 4H+ │1

2Ni2+ + 2H2O = 2Ni + O2 + 4H+ – ионное;

2NiSO4 + 2H2O = 2Ni + O2 + 2H2SO4 – молекулярное уравнение основной реакции.

В процессе электролиза катион никеля принимает два электрона, превращаясь в атом. По закону Фарадея:

m = M∙I∙t/(z∙F)

Находим массу никеля:

m(Ni) = 59∙2∙7200/(2∙96485) = 4,4 г.

КОЛЛОИДНЫЕ СИСТЕМЫ

Задание 441

При медленном вливании к разбавленному раствору вещества А (в избытке) вещества В, возможно образование гидрозоля вещества С. Напишите формулу мицеллы золя. К какому электроду будет двигаться частица при электрофорезе?

А: Ba(NO3)2

B: Na2SO4

С: BaSO4

Решение:

Записываем уравнение химической реакции между растворами хлорида бария и сульфатом натрия: Ba(NO3)2 + Na2SO4 = BaSO4(тв) + 2NaNO3

В избытке взят нитрат бария:

Ba(NO3)2⇄ Ba2+ + 2NO3-

Труднорастворимый сульфат бария образует кристаллический агрегат, состоящий из m формульных единиц BaSO4 . на поверхности агрегата адсорбируется n ионов Ba2+. С поверхностью ядра связано 2(n-x) нитрат-ионов NO3-. Остальные (2х) противоионы распределяются в диффузном слое:

{m[BaSO4]nBa2+2(n-x)NO3-}2x+2xNO3- 1- агрегат, 2- потенциалопределяющие ионы,

1 2 3 3- противоионы

Ядро адсорбционный диффузный

Слой слой

Гранула

Мицелла

Строение мицеллы золя барий сульфата, полученного при избытке натрия сульфата, записывают следующим образом:

{m[BaSO4]nSO42-2(n-x)Na+}2x-2xNa+ 1- агрегат, 2- потенциалопределяющие ионы,

1 2 3 3- противоионы

Ядро адсорбционный диффузный

Слой слой

Гранула

Мицелла

ПОЛИМЕРЫ И ОЛИГОМЕРЫ

Задание № 000

Полимеризация полиметилметакрилата. Радикальный механизм полимеризации в присутствии персульфата калия. Применение полиметилметакрилата. Свойства.

Ответ:

Радикальной полимеризацией называется цепная реакция, протекающая через образование свободных радикалов.

Инициирование:

Полиметилметакрилат - термопластичный полимер с молекулярной массой от 20 000 до 200000 в зависимости от способов получения и условий полимеризации. Полиметилметакрилат, полученный радикальной полимеризацией, имеет аморфную структуру, чему способствует беспорядочное расположение боковых групп относительно основной цепи макромолекулы.

Полиметилметакрилат - твердый бесцветный прозрачный материал. Органические стекла из полиметилметакрилата обладают высокой светопрозрачностью. Они пропускают до 99% солнечного света, при этом ультрафиолетовых лучей - до 73,5%, в то время как обычные силикатные стекла - только 0,6%. Полиметилметакрилат при нормальной температуре стоек к действию многих веществ - разбавленных кислот и щелочей, воды, спиртов, растительных и минеральных масел. Он растворяется в ацетоне, уксусной и муравьиной кислотах, хлорированных и ароматических углеводородах. Недостатками полиметилметакрилата являются малая поверхностная твердость материала и невысокая теплостойкость. Эти недостатки частично могут быть устранены при сополимеризации метилметакрилата со стиролом (сополимер МС) или со стиролом и акрилонитрилом (сополимер МСН).

Под действием внешних сил и внутренних напряжений в органическом стекле могут появляться мелкие трещины (явление «серебрения»), которые ухудшают его свойства. Повышение устойчивости органического стекла к растрескиванию достигается ориентацией нагретого до 140-1500С полимера путем растяжения листа в двух взаимноперпендикулярных направлениях. Это приводит также к увеличению ударной вязкости в 7-10 раз.

Полиметилметакрилат - один из немногих полимеров, который при 3000С количественно деполимеризуегся с образованием мономера. Это свойство используется при переработке его отходов. Механические свойства полиметилметакрилата зависят от его молекулярной массы и содержания пластификатора.

Основные области применения полиметилметакрилата определяются его главным качеством – высокой прозрачностью. Полиметилметакрилат используется в светотехнике, медицине, авиа- и машиностроении.

Листовой полиметилметакрилат применяется для изготовления светильников, атрибутов рекламы, дорожных знаков, боксов для CD-дисков, прозрачных корпусных деталей промышленного оборудования, бытовой техники и оргтехники.

Гранулированный полиметилметакрилат перерабатывают экструзией в профилированные изделия и трубы, а литьем под давлением – в линзы, призмы, очки и другие элементы оптики. Также из полиметилметакрилата льют рассеиватели фар, фонарей, прочих осветительных приборов, шкалы и индикаторы для всевозможного оборудования, прозрачные канцелярские принадлежности, элементы приборов для переливания крови в медицинской технике и элементы резонаторов в лазерной технике.