Контрольная работа №1

Контрольная работа №1

Вариант №2

Задание 1. Опишите положение в периодической системе (период, группа,
подгруппа) элемента с порядковым номером 24. Составьте электронную
формулу его атома, укажите принадлежность к электронному семейству.
Какие валентности этот элемент проявляет? Напишите формулы оксидов,
соответствующих этим валентностям. Химический характер оксидов подт­вердите уравнениями реакций.

Решение:

Элемент периодической системы химических элементов с порядковым номером 24 – хром Cr. Это элемент 4 периода 6 группы побочной подгруппы. Электронная формула:

Cr24 1s22s22p63s23p64s13d5 d-элемент

Последовательность заполнения 3d-орбитали атомов хрома несколько нарушается, один электрон с внешней 4s-орбитали как бы «проваливается» на 3d-орбиталь. Это явление объясняется особой устойчивостью атома с наполовину или полностью заполненной d-оболочкой.

Хром проявляет валентности: II (CrO), III (Cr2O3) и VI (CrO3)

CrO – закись хрома – проявляет основные свойства, вступает во взаимодействие с кислотами:

CrO + H2SO4 = CrSO4 + H2O

Cr2O3 – окись хрома – проявляет амфотерные свойства, взаимодействует как с кислотами, так и со щелочами:

Cr2O3 + 6HCl = 2CrCl3 + 3H2O

Cr2O3 + 3KOH = 2KCrO2 + H2O

CrO3 – хромовый ангидрид – проявляет кислотные свойства, взаимодействует со щелочами, при взаимодействии с водой образует хромовую кислоту:

CrO3 + 2KOH = K2CrO4 + H2O

CrO3 + H2O = H2CrO4

Задание 2. Вычислите константу равновесия для обратимой реакции

2NO+O2 ↔ 2NO2,

зная, что в состоянии равновесия [NO] = 0,056 моль/л; [О2] = 0,028 моль/л; [N02] = 0,044 моль/л.

Решение:

Константа равновесия реакции 2NO+O2 ↔ 2NO2 :

где [NO], [О2] – равновесные концентрации исходных веществ, моль/л;

[N02] – равновесная концентрация продукта реакции, моль/л.

Показатели степени при равновесных концентрациях равны соответствующим стереохимическим коэффициентам.

Ответ: К = 22,05.

Задание 3. Сколько воды и хлористого калия KCl нужно взять, чтобы приготовить 500 мл 20%-ного раствора, плотность которого 1,133 г/мл?

Решение:

Массовая доля растворённого вещества (KCl):

где mKCl – масса растворённого вещества, г;

mр-ра – масса раствора, г;

Vр-ра – объём раствора, мл;

ρ – плотность раствора, г/мл.

Отсюда:

При этом масса воды:

Ответ: mводы = 453,2г; mKCl = 113,3г.

Задание 4. Давление водяного пара при 75°С равно 289 мм рт. ст. В сколь­ких молях воды нужно растворить 0,4 моль вещества, чтобы при данной
температуре понизить давление пара на 9 мм рт. ст.?

Решение:

Согласно закону Рауля, относительное понижение давления пара растворителя над раствором:

где Р – давление пара растворителя над раствором, мм рт. ст.;

Р0 – давление пара чистого растворителя, в данном случае – давление водяного пара, мм рт. ст.;

χ0 – молярная доля растворённого вещества;

νв-ва – количество растворённого вещества, моль;

νр-ля – количество растворителя, в данном случае – воды, моль.

Отсюда:

Ответ: νводы = 12,4моль.

Задание 5. Раствор, содержащий 3,00 г MgCl2 в 125 г воды, кристаллизуется
при -1,23°С. Определите кажущуюся степень диссоциации хлорида магния
в растворе. (Криоскопическая константа воды 1,86 °С).

Решение:

Понижение температуры кристаллизации без учета диссоциации соли:

где К - криоскопическая константа воды;

m1 – масса растворённого вещества, г

М – молярная масса растворённого вещества, г/моль;

m2 – масса растворителя, г.

Установленное из опыта понижение температуры кристаллизации, т. е. ∆tкрист оп, составляет, согласно условию задачи, 1,23°С

Изотонический коэффициент:

Тогда кажущаяся степень диссоциации соли:

k – число ионов, образующих молекулу электролита (MgCl2 ↔ Mg2+ + Cl - + Cl-)

Ответ: α = 0,81.

Задание 6. Вычислите ионную силу и активность ионов в 0,01М растворе Ва(NO3)2.

Решение:

В растворе нитрат бария диссоциирует на три иона (трёхионный электролит):

Ва(NO3)2 → Ва2+ + 2NO3-

Ионная сила раствора:

µ = 0,5 ΣCi Z2i

где Ci – молярная концентрация i-го иона

Zi - заряд i-го иона.

Получим:

µ = 0,5 ∙ (СВа2+ ∙Z2Ва2+ + СNO3- ∙Z2NO3-) = 0,5 ∙ (0,01∙22 + 0,02∙12) = 0,03.

Активность ионов вычисляется по формуле

a = Cf

где С – молярная концентрация иона, моль/л;

f – коэффициент активности иона.

По формуле Дебая-Хюккеля определим коэффициент активности ионов Ва2+:

lgfBa2+ = - 0,5z2I1/2 = -0,5∙22∙0,031/2 = - 0,35.

fBa2+ = 10-0,35 = 0,45.

Определим значение активности ионов Ва2+:

aBa2+ = C∙f = 0,01∙0,45 = 0,0045.

Определим значение активности нитрат-ионов NO3-:

lgfNO - = - 0,5z2I1/2 = -0,5∙(-1)2∙0,031/2 = - 0,09.

fNO - = 10-0,09 = 0,82.

aNO - = C∙f = 2∙0,01*0,82 = 0,0164.

Ответ: µ = 0,03; aBa2+ = 0,0045; aNO- = 0,0164.

Задание 7. Произведение растворимости BaSO4 составляет 1,1∙10-10. Вычис­лите растворимость сульфата бария в моль/л, г/л.

Решение:

В насыщенном водном растворе:

BaSO4 (твёрдая фаза) ↔ Ba2+ + SO42- (раствор)

Концентрации ионов:

СBa2+ = СSO4 2- = х

Произведение растворимости:

ПРBaSO4 = СBa2+ ∙ СSO4 2- = х2

Отсюда растворимость BaSO4:

Умножив полученную величину на молярную массу соли МBaSO4 = 233г/моль, получим растворимость в г/л:

Ответ: х = 1,05∙10-5моль/л = 2,44∙10-3г/л.

Задание 8. К каждому из веществ: FeCl3, KCl, Be(ОН)2, NaHCO3 - прибавили
раствор едкого натра. В каких случаях произошли реакции? Выразите их
молекулярными и ионными уравнениями.

Решение:

1) Молекулярное уравнение:

FeCl3 + 3NaOH = Fe(OH)3 + 3NaCl

Полное ионное уравнение:

Fe3+ + 3Cl - + 3Na+ + 3OH - = Fe(OH)3↓ + 3Na+ + 3Cl-

Сокращённое ионное уравнение:

Fe3+ + 3OH - = Fe(OH)3↓

Образуется малорастворимое вещество, реакция протекает необратимо.

2) KCl + NaOH = KOH + NaCl

K+ + Cl- + Na+ + OH - = K+ + OH - + Na+ + Cl-

Т. к. малорастворимых, летучих и малодиссоциированных веществ нет ни среди продуктов реакции, ни среди исходных веществ, то такая реакция невозможна, компоненты системы находятся в виде ионов.

3) Be(ОН)2 + 2NaOH = Na2[Be(OH)4]

Be(ОН)2 + 2Na+ + 2OH- = 2Na+ + [Be(OH)4]2-

Be(ОН)2 + 2OH - = [Be(OH)4]2-

В левой части есть малорастворимое вещество, а в правой - малодиссоциированное; реакция является обратимой.

4) NaHCO3 + NaOH = Na2CO3 + H2O

Na+ + HCO3- + Na+ + OH - = 2Na+ + CO32- + H2O

HCO3- + OH - = CO32- + H2O

Задание 9. Составьте ионные и молекулярные уравнения постепенного гидро­лиза карбоната калия. Вычислите константы гидролиза этой соли по I и
II ступеням.

Решение:

Карбонат калия К2СО3 – средняя соль, образованная сильным основанием и слабой кислотой. Гидролиз идёт по аниону.

Первая ступень:

СO32- + HOH ↔ HСO3- + OH-, среда щелочная, рН ˃ 7.

K2СO3 + HOH ↔ КHСO3 + KOH

Константа гидролиза:

где Кω = 10-14 – ионное произведение воды;

КД – константа диссоциации слабого электролита образовавшего соль.

Для первой ступени:

Вторая ступень:

НСO3- + HOH ↔ H2СO30 + OH-, среда щелочная, рН ˃ 7.

KНСO3 + HOH ↔ Н2СO3 + KOH

Константа гидролиза по второй ступени:

Ответ: Кг1 = 1,79∙10-4; Кг2 = 2,27∙10-8.

Задание 10. При действии на соль состава Co(NO3)2(CNS)5(NH3) иона Fe3+ не
наблюдается характерного кроваво-красного окрашивания, связанного с
образованием Fe(CNS)3. Соль не дает специфических реакций на кобальт
и аммиак. Каково координационное строение этой соли? Напишите уравне­ния ее диссоциации на ионы.

Решение:

Так как данная соль не дает специфических реакций на кобальт, аммиак и тиосульфат, значит, перечисленные ионы входят в состав комплексного иона. В качестве комплексообразователя выступает кобальт с координационным числом к. ч. = 6. Получаем комплексную соль:

[Co(NH3)5(CNS)](NO3)2

Нитрат тиоцианатопентаамминкобальта (III)

Диссоциирует на комплексный катион и нитрат-ионы:

[Co(NH3)5(CNS)](NO3)2 ↔ [Co(CNS)(NH3)5]2+ + 2NO3-

Задание 11. Составьте электронные схемы окислительного и восстановитель­ного процессов и закончите уравнения реакций:

а) H202 + KMn04 + H2S04 → 02 + МnS04 + ...

б) KI + NaN02 + H2S04 → I2 + NO + ...

в) H2S + K2Cr207 + H2S04 → S +...

В каждом случае укажите окислитель и восстановитель.

Решение:

а) H202 + KMn04 + H2S04 → 02 + МnS04 + ...

2 MnO4- + 8H+ + 5e - → Mn2+ + 4H2O окислитель, процесс восстановления

5 H202 – 2e - → O20 + 2Н+ восстановитель, процесс окисления

2MnO4- + 16H+ + 5H202 → 2Mn2+ + 8H2O + 5O20 + 10H+

5H202 + 2КMnO4 + 3H2S04 → 5O20 + 2MnS04 + К2S04 + 8H2O

б) KI + NaN02 + H2S04 → I2 + NO + ...

2 NO2- + 2H+ +1e - → NO0 + H2O0 окислитель, процесс восстановления

1 2I - – 2e - → I20 восстановитель, процесс окисления

2NO2- + 4H+ + 2I - → 2NO0 + 2H2O0 + I20

2KI + 2NaNO2 + 2H2SO4 → + I2 + 2NO + 2H2O + K2SO4 + Na2SO4

в) H2S + K2Cr207 + H2S04 → S +...

1 Cr2O72- + 14H+ + 6e - → 2Cr3+ + 7H2O окислитель, процесс восстановления

3 S2- – 2e - → S0 восстановитель, процесс окисления

Cr2O72- + 14H+ + 3S2- → 2Cr3+ + 7H2O + 3S0

3H2S + K2Cr207 + 4H2S04 → 3S + Cr2(S04)3 + 7H2O + K2S04