Контрольная работа

Контрольная работа № 1

17, 33, 41, 63, 82, 101, 126, 142, 164, 186, 216

17. При взаимодействии 3,24 г трехвалентного металла с кислотой вытесняется  4,03 л водорода (н. у.). Вычислите молярную массу эквивалента, молярную и  относительную атомную массы металла.

Решение:

2Ме + 6Н+ = 2Ме3+  + 3 Н2

По закону эквивалентов:

3,24 г металла  - « - « -  4,03 л Н2

Э Me  - « - « -  11,2 л Н2

Отсюда молярная масса эквивалента металла

Э Me  = 3,24 г * 11,2 л / 4,03 л =  9,00 г/моль

Отсюда, молярная масса металла равна:

Э Me  * В Me  = 9,00 г/моль * 3 = 27 г/моль

Атомная масса металла: 27 а. е.м.

33. Напишите электронные формулы атомов элементов с порядковыми номерами 21 и 23. Сколько свободных 3d орбиталей в атомах этих элементов.

Решение:

Принцип наименьшей энергии требует, чтобы электроны заселяли АО в порядке увеличения энергии электронов на этих орбиталях. Это отражает общее правило – максимуму устойчивости системы соответствует минимум ее энергии.

Энергия атомных орбиталей возрастает согласно ряду :

1s < 2s < 2p < 3s < 3p < 4s ≈ 3d < 4p < 5s ≈ 4d < 5p < 6s ≈ 4f ≈ 5d < 6p < 7s ≈ 5f ≈ 6d < 7p

Тогда:

21Sc– 1s22s22p63s23p64s23d1 – d-элемент

23Mo - 1s22s22p63s23p64s23d3  - d-элемент

d-орбитали определяются квантовым числом l = 2 (n ≥ 3), при котором ml = –2, –1, 0, +1, +2, то есть характеризуются пятью вариантами ориентации в пространстве.

Каждый подуровень содержит 2l + 1 орбитали. Отсюда -  5  d-орбиталей.

                          s                 p  d

n=4	↑↓
n=3	↑↓	↑↓	↑↓	↑↓	↑
n=2	↑↓	↑↓	↑↓	↑↓
n=1	↑↓

21Sc– 4 свободных 3d орбиталей

                        s                 p  d

n=4	↑↓
n=3	↑↓	↑↓	↑↓	↑↓	↑↓	↑
n=2	↑↓	↑↓	↑↓	↑↓
n=1	↑↓

23Mo - 3 свободных 3d орбиталей

41. Исходя из положения германия и технеция в периодической системе, составьте формулы мета-  и ортогерманиевой кислот, и оксида технеция, отвечающие их высшей степени окисления. Изобразите формулы этих соединений графически.

Решение:

32Ge - 1s22s22p63s23p64s23d10 4p2  - p-элемент

s                 p  d

n=4

↑↓

↑

↑

В возбужденном состоянии:

s                 p  d

n=4

↑

↑

↑

↑

Число неспаренных  электронов равно 4, следовательно В = 4

Высшая степень окисления -  Ge +4

52Те -1s22s22p63s23p64s23d104p65s24d10 5p44f0

Высшая степень окисления -  Те +6

В возбужденном состоянии:

                4f

s	p	↑	↑
n= 5	↑	↑	↑	↑

Формулы:

Н - О
мета –	Н2 Ge О3	Ge  =	О
Н - О

Н - О
орто  –	Н4 Ge О4	Н - О	Ge
Н - О
Н - О

	О
Те О3	Те	О
О

63. Какой способ образования ковалентной связи называется донорно-акцепторным. Какие химические связи имеются в ионах: NH4+,  BF4- ? Укажите донор и акцептор.

Решение:

Химическая связь, образованная за счет пары электронов одного атома (донора) и вакантной орбитали второго атома (акцептора), называется донорно-акцепторной или донорно-акцепторным механизмом образования ковалентной связи.

Н

Н

Н

+

│

│

│

H+

+

:

N

─Н

→ H+

:

N

─Н

→

Н─

N

─Н

│

│

│

Н

Н

Н

акцептор

донор

Донорно-акцепторная связь

Ион аммония

F

F

F

_

│

:

│

│

F

─

B

+

:

F

:

→

F

─

B

:

F

→

F

─

B

─ F

│

:

│

│

F

F

F

акцептор

донор

Донорно-акцепторная связь

Тетрафторид бора

82. Газообразный этиловый спирт C2H5OH можно получить при взаимодействии этилена C2H4  и водяных паров  H2O. Напишите термохимическое уравнение этой реакции, предварительно вычислив тепловой эффект.

Решение:

C2H4 (г)  + H2O (г)  = C2H5OH (г)

По следствию из закона Гесса:

ДH0реак  = У ДH0прод *ni  - У ДH0исх *ni

ДH0реак  =  ДH0 (C2H5OH(г)) - [ДH0 (C2H4(г) )  + ДH0 (H2O (г) )  =

= (- 235,31 кДж/ моль * 1 моль) – (52,28 – 241,83) = -235,31 -52,28 + 241,83

= - 46,06 кДж

Термохимическое уравнение:

C2H4 (г)  + H2O (г)  = C2H5OH (г);  ДH0  = - 46,06 кДж

101. Вычислите ДG0298 для следующих реакций:

а) 2 NaF(к)  + Cl2 (г)  = 2 NaCl (к)  +  F2 (г)

б)  PbO2 (к)  + 2Zn(к)  =  Pb (к)  + 2ZnО (к) 

Решение:

Если  ДG0< 0, то процесс принципиально осуществим.

ДG0  для простых веществ равно 0.

а) ДG0298 = 2 ДG0298 (NaCl (к)) - 2 ДG0298 (NaF (к)) = 2*(-284,03) – 2(-541,0) = +313,94 кДж

б) ДG0298 = 2 ДG0298 (ZnО(к)) - 2 ДG0298(PbO2(к)) = 2*(-318,2) – 2(-219,0) = - 417,4 кДж

Следовательно, реакция:

а) не возможна;

б) возможна.

121. Вычислите, во сколько раз уменьшится скорость реакции, протекающей в газовой фазе, если понизить температуру от 1200 до 800С?

Температурный коэффициент скорости реакции равен 3.

Решение:

Дt = 1200 - 800 = 400

г  = 3.

По уравнению Вант-Гоффа:

V2/V1  = г Дt/ 10  = 340/10  = 34 = 81 раз

Ответ: Скорость реакции уменьшится в 81 раз.

142. Чему равна молярная концентрация эквивалента 30% раствора NaOH плотностью 1,328 г/см3? К 1 л этого раствора прибавили 5 л воды.

Вычислите массовую долю полученного раствора.

Решение:

1) 30% раствор означает, что в растворе содержится 30 % NaOH безводной.

1 л  30% раствора NaOH весит:

m = V*с = 1 см3*1,328 г/см3 = 1328 г

тогда масса NaOH:

1328 г * 30% /100% =  398,4 г

2) При прибавлении 5 л воды масса вновь полученного раствора составит:

5000 г + 1328 г = 6328 г

3) Массовая доля полученного раствора:

398,4 г/ 6328 г * 100% = 0,063 *100% = 6,3%

4) Эквивалентная масса  NaOH:

Э  = М(NaOH)/1 = 40 г/моль

5) Молярная концентрация эквивалента 30% раствора NaOH составит:

398,4 г/см3 /40 г/моль = 9,96 моль/см3 = 9,96 н

Ответ: 6,3 %; 9,96 н

164. Раствор, содержащий 3,04 г камфары  C10H16O в 100 г бензола, кипит при 80,7140 С. Температура кипения бензола – 80,20С.

Вычислите эбулиоскопическую константу бензола.

Решение:

ДT	= К	m*1000
M* m1

где  m = 3,04 г;  m1  = 100 г; М (C10H16O) = 152 г/моль

ДT = 80,7140  - 80,20 = 0,514 0С

Кэб	=	ДT *M m1
m*1000

Кэб  = (0,514 *152*100) / (3,04*1000) = 2,570

Ответ:  эбулиоскопическая константа бензола равна  2,570

186. Составьте молекулярные и ионно-молекулярные уравнения взаимодействия в растворах между:

1) CuSO4 + H2S →

2) BaCO3 + HNO3 →

3) FeC13 + KOH →

Решение:

1) CuSO4 + H2S →  CuS↓ +  H2 SO4

Cu2+ + SO42-  + H2S  =  CuS↓ +  2 H+ + SO42- 

Cu2+ + H2S  =  CuS↓ + 2 H+

2) BaCO3 + HNO3 → Ba (NO3)2 + CO2 + H2O

BaCO3 + 2 H+ + 2 NO3-  = Ba2+ +  2 NO3-  + CO2 + H2O

BaCO3 + 2 H+ = Ba2+ +  CO2  ↑+ H2O

3) FeC13 + 3 KOH → Fe(OH)3 + 3 KC13

Fe3+ +  3C1-  +  3 K+  + 3 OH-  =  Fe(OH)3 ↓ + 3 K+ + 3C1- 

Fe3+ +  3 OH-  =  Fe(OH)3 ↓

216. Какая из двух солей при равных условиях в большей степени подвергается гидролизу: NaCN или NaC1O; MgC12 или ZnC12 ? Почему?

Составьте ионно-молекулярные и молекулярные уравнения гидролиза соответствующих солей.

Решение:

1) NaCN или NaC1O?

Степень гидролиза той или иной соли определяется константой диссоциации слабого электролита.

Чем меньше константа диссоциации слабого электролита, входящего в состав соли, тем больше степень гидролиза.

Поэтому,  сравним Кдисс. слабых кислот.

КНCN  = 7,9*10-10

КНC1O  = 5,0*10-8

Следовательно, NaCN подвергается гидролизу в большей степени.

NaCN + H2O  ↔  NaOH + НCN

Na+  + CN-  + H2O  ↔  Na+  + OH - + НCN

CN-  + H2O  ↔  OH - + НCN

pH > 7 (щелочная реакция среды)

NaC1O + H2O  ↔  NaOH + НC1O

Na+  + C1O-  + H2O  ↔  Na+  + OH - + НC1O

C1O-  + H2O  ↔ OH - + НC1O

2) MgC12 или ZnC12 ?

В этом случае надо сравнивать  произведения растворимости ПР.

ПР (Mg (OH) 2) = 1,8*10-11

ПР (Zn (OH) 2) = 7,0*10-18

Большему гидролизу подвергается Zn C12

Уравнения гидролиза:

MgC12  + H2O  ↔  MgOHC1 + HC1

Mg2+  + 2 C1-  + H2O  ↔  MgOH+  + 2 C1-  +  H+

Mg2+  + H2O  ↔  MgOH+  + H+

pH < 7 (кислая реакция среды)

ZnC12  + H2O  ↔  ZnOHC1 + HC1

Zn2+  + H2O  ↔  ZnOH+  + H+

pH < 7 (кислая реакция среды)

Контрольная работа № 2

238, 256, 280, 296, 301, 321, 356, 386, 406, 416, 436

238. Составьте электронные уравнения. Расставьте коэффициенты в уравнениях реакций. Для каждой реакции укажите, какое вещество является окислителем, какое – восстановителем; какое вещество окисляется, какое – восстанавливается.

1) H2 S+4O3  + НC1+5O3  = H2S+6O4  +  НC1-1

3*	S+4	-2к	→	S+6	S+4 - восстановитель	процесс окисления
C1+5	+6к	→	C1-1	C1+5 - окислитель	процесс восстановления
3 S+4	+ C1+5	=	3 S+6	C1-1

3 H2SO3  + НC1O3  = 3 H2SO4  +  НC1

2) Fe+2SO4 + K2Cr+62O7  + H2SO4 →  Fe+32 (SO4)3 + Cr+3 2 (SO4)3  + K 2SO4 + H2O

3*	2Fe+2	-2к	→	2Fe+3	Fe+2-восстановитель	процесс окисления
2Cr+6	+6к	→	2Cr+3	Cr+6- окислитель	процесс восстановления
6 Fe+2+ 2Cr+6=2Fe+3 + 2Cr+3

6FeSO4 + K2Cr2O7  + 7H2SO4 →  3Fe2 (SO4)3 + Cr 2 (SO4)3  + K 2SO4 + 7H2O

256. Составьте схему гальванического элемента, состоящего из пластин цинка и железа, погруженных в растворы их солей. Напишите электронные уравнения процессов, протекающих на аноде и катоде. Какой концентрации надо бы было взять ионы Fe2+, чтобы ЭДС элемента стала равной  нулю, если [Zn2+] = 0,001 моль/л?

Решение:

Е0(Fe2+/ Fe0) =  - 0,44 В

Е0(Zn 2+/ Zn 0) =  - 0,763 В

По уравнению Нернста:

Е0(Zn 2+/ Zn 0) =  - 0,763 В + 0,059/2* lg10-3 = - 0,763 – 0,0885 = - 0,8515 В

ЭДС = Е0(Fe2+/ Fe0) - Е0(Zn 2+/ Zn 0) = 0 В

0 = х – (- 0,8515) → х = - 0,8515 В

Тогда:

Е0(Fe2+/ Fe0) =  - 0,44 В + 0,059/2* lg у = - 0,8515 В

0,059/2* lg у =  - 0,8515 + 0,44 = - 0,4115

lg у =  -13,95

[Fe2+] = 10-14

Zn имеет меньший потенциал – он анод, Fe – катод.

На аноде:  Zn 0  - 2к = Zn 2+

На катоде:  Fe2+  + 2к = Fe0

Уравнение окислительно-восстановительной реакции:

Zn 0  +  Fe2+  = Zn 2+  + Fe0

(-) Zn 0  |Zn 2+ || Fe2+  | Fe0  (+)

280. Составьте электронные уравнения процессов, происходящих на электродах при электролизе раствора KOH. Чему равна сила тока, если в течение 1 ч 15 мин 20 с на аноде выделилось 6,4 г газа? Сколько л газа (н. у.) выделилось при этом на катоде?

Решение:

KOH  ↔  K+  + OH-

H2O ↔  H +  + OH-

На катоде:	На аноде:
K++ к = К0	Е(K+/К0) = -2,924 В	4OH - - 4к =О2 +2 H2O
2 H + +2 к = Н2	Е(Н+/Н0) = 0,00 В

Поэтому на катоде:

2 H + +2 к = Н2

Суммарно:

2H2O  ↔ 2 Н2 + О2

По закону Фарадея:

m =	Э*I*t	→ I =	m * F	=	6,4 г* 96500 А*с	= 17,08 А
F	Э * t	8 г * 4520 с

t  = 1 ч 15 мин 20 с = 3600 + 900 +20 = 4520 с

Эквивалентный объем 11,2 л

V = (Э V * I*t)/ F

Объем водорода  на катоде:

V (Н2) = (11,2 л *17,08 А * 4520 с)/ 96500 А*с = 8,96 л

296. Цинковую и железную пластинку опустили в раствор сульфата меди. Составьте электронные и ионно-молекулярные уравнения реакций, происходящих на каждой из этих пластин. Какие процессы будут происходить на пластинках, если наружные концы их соединены проводником.

Решение:

Электродные потенциалы:

Е0(Fe2+/ Fe0) =  - 0,44 В

Е0(Zn 2+/ Zn 0) =  - 0,763 В

Следовательно, коррозии сначала будет подвергаться более активный цинк – он анод.

Zn 0  - 2к = Zn 2+

На катоде (Fe):

Cu2+  + 2к = Cu0  Е0 = + 0,34 В

О2 + 2 H2O + 4к = 4 OH-  Е0 = + 0,40 В

На катоде будет протекать процесс с большим электродным потенциалом:

О2 + 2 H2O + 4к = 4 OH- 

Тогда:

2 Zn 0  + О2 + 2 H2O  =  2 Zn(OH)2

При соединении пластин проводником – гальванический элемент:

(-) Zn 0  |Zn 2+ || Fe2+  | Fe0  (+)

На катоде:

Раствор сульфата меди имеет кислую реакцию среды

2 H + +2 к = Н2  Е0 = - 0,412 В

Zn 0  - 2к = Zn 2+  Е0 = -  0,76 В

Тогда, на катоде выделяется водород:  2 H + +2 к = Н2 

На аноде будет оседать медь:

Cu2+  + 2к = Cu0

301. Определите заряд комплексного иона, степень окисления и координационное число комплексообразователя в соединениях:

[Cu(NH3) 4]SO4;  К2[PtCl6];  К[Ag(CN)2]

1) [Cu(NH3) 4]SO4  ↔ [Cu(NH3) 4]2+  +  SO42- 

Заряд комплексного иона [Cu(NH3) 4]2+  -  2+

Комплексообразователь - Cu2+, степень окисления равна +2

Лиганды  - NH3

Координационное число равно числу лигандов. В данном случае Лиганды – ионы хлора Cl-:

К. ч.( Cu2+)  = 4

2) К2[PtCl6] ↔  2К+  +  [PtCl6]2-

Заряд комплексного иона  [PtCl6]2-

Комплексообразователь – Pt4+, степень окисления равна +4

Координационное число  К. ч.( Pt4+)  = 6

3) К[Ag(CN)2] ↔  К+  +  [Ag(CN)2]-

Заряд комплексного иона [Ag(CN)2]-  = 1-

Комплексообразователь – Ag +, степень окисления равна +1

Координационное число  К. ч.( Ag +)  = 2

321. Какую степень окисления может проявлять водород в своих соединениях? Приведите примеры реакций, в которых газообразный водород окислитель, и в которых – восстановитель.

Решение:

Водород в своих соединениях может проявлять следующие степени окисления:

1)  -1 (Na+H-1)

2)  0 (H20)

3) +1 (Н+Cl; H2+O-2)

2  H20  +  O20  = 2 H2+O-2

2*	H20	-2к	→	2 H+	H20  - восстановитель	процесс окисления
O20	+4к	→	2O-2	O20- окислитель	процесс восстановления
2 H20  + O20  =  2 H2+O-2

H20  +  2 Na0  = 2 Na +Н-

H20	+2к	→	2 H-1	H20  - окислитель	процесс восстановления
2*	Na0	+1к	→	Na+	Na0  - восстановитель	процесс окисления
2 H20  + O20  =  2 Na +Н-1

356. Какие ионы надо удалить из природной воды, чтобы сделать ее мягкой?  Введением,  каких ионов можно умягчить воду? Составьте уравнения соответствующих реакций.

Какую массу Ca(OH)2  надо прибавить к 2,5 л воды, чтобы устранить ее жесткость, равную 4,43 ммоль/л?

Решение:

Временная жесткость определяется наличием в воде Ca(HСO3)2 и Mg(HСO3)2,  которые при кипячении выпадают в осадок в виде карбонатов:

Ca(HСO3)2  →  CaСO3  + СO2  +  H2O

Mg(HСO3)2  →  MgСO3  + СO2  +  H2O

Постоянная жесткость определяется наличием ионов Ca2+; Mg2+; а так же ионов Fe3+; Cl-; SO42-; РO43-. Кипячением их  не устранить.

В этом случае смягчают воду содой  Na2СO3  или гашеной известью Ca(OH)2. 

Ca2+  + СO32-  →  CaСO3 

Mg2+  + 2ОН-  → Mg (OH)2 

Уравнения:

Mg(HСO3)2  + 2 Ca(OH)2  = 2 CaСO3  + Mg (OH)2  + 2 H2O

Ca(HСO3)2  + Ca(OH)2  =  2 CaСO3  + 2 H2O

Молярная масса эквивалента Ca(OH)2  равна 74/2 = 37 г/моль

В 2,5 л воды содержится: 

2,5 л * 4,43 ммоль/л = 11,075 моль солей, обусловливающих жесткость воды.

Для устранения жесткости следует  прибавить:

11,075 * 37 = 409 мг извести

Ответ: 0,409 г Ca(OH)2 

386. Какие реакции нужно провести, имея азот и воду, чтобы получить нитрат аммония? 

Составьте уравнения соответствующих реакций.

Решение:

Нитрат аммония: NН4 NО3

1) Электролиз:  2 Н2О → 2Н2  + О2

2)  давление (≈ 300 атм.), температура, катализатор (Pt):

N2  + 3Н2  ↔ 2 NН3

3) катализатор, температура

4 NН3  + 5 О2  → 4 NО + 6Н2О

4)  2NО +  О2  → 2NО2

5) 2NО2 + Н2О  → НNО2 + НNО3

Или:

4NО2 + О2 + 2Н2О → 4 НNО3

6) NН3  + НNО3  → NН4 NО3

406. Кусок латуни обработали азотной кислотой. Раствор разделили на  две части. К одной из них прибавили избыток раствора аммиака, к другой – избыток раствора щелочи. Какие соединения цинка и меди образуются при этом?

Составьте уравнения соответствующих реакций.

Решение:

Латунь представляет собой сплав меди и цинка.

Цинк является активным металлом

Е0(Zn 2+/ Zn 0) =  - 0,763 В

Медь в ряду напряжений стоит после водорода:

Е0(Cu2+/ Cu 0)  = + 0,34 В

Нормальный окислительный потенциал азотной кислоты:

NО3-1 + 3 Н+	+ 2 е =	НNО2 + Н2О	Е0  = + 0,94
NО3-1 + 2 Н+	+ 1 е =	NО2 + Н2О	Е0  = + 0,80
NО3-1 + 4 Н+	+ 3 е =	NО  + 2 Н2О	Е0  = + 0,96
2NО3-1 + 12 Н+	+ 10 е =	N2 +  6 Н2О	Е0  = + 1,24
NО3-1 +  10 Н+	+ 8 е =	NН4+ + 3 Н2О	Е0  = + 0,87

Если кислота – концентрированная, то:

Zn + 4 НNО3  = Zn (NО3)2  + 2 NО2 +  2 Н2О

Cu + 4 НNО3  = Cu (NО3)2  + 2 NО2 +  2 Н2О

Если кислота – разбавленная, то:

Цинк активный металл:

5 Zn + 12 НNО3  = 5 Zn (NО3)2  +  N2 +  6 Н2О

3 Cu + 8 НNО3  = 3 Cu (NО3)2  +  2 NО  +  4 Н2О

Полученные растворы нитрата цинка и нитрата меди разделили на две части:

1) добавили аммиак -  получаются аммиачные комплексы

Zn (NО3)2  + 4 NН3  =  [Zn(NН3)2] (NО3)2 

Cu (NО3)2  + 4 NН3  =  [Cu (NН3)2] (NО3)2 

2) во вторую пробирку добавили избыток раствора щелочи:

Cu (NО3)2  + 2 КОН = Cu (ОН)2 ↓ +  2 КNО3

Выпадает осадок синего цвета Cu (ОН)2 и студенистый осадок белого цвета Zn (ОН)2:

Zn (NО3)2  + 2 КОН = Zn (ОН)2 ↓ +  2 КNО3

но  Zn (ОН)2  - амфотерный гидроксид, поэтому он в избытке щелочи будет растворяться:

Zn (ОН)2  + 2 КОН = К2 [Zn (ОН)4]

416. Составьте уравнения реакций, которые надо провести для осуществления превращений:

Na2Cr2O7  →  Na2CrO4  → Na2Cr2O7  → CrCl3  →Cr (OH) 3

Решение: 

Na2Cr2O7  + 2 NaOH  = 2  Na2CrO4  + Н2О

Na2CrO4  + 2 НCl  =  Na2Cr2O7  + 2 NaCl + Н2О

Na2Cr2O7  + 14 НCl  = 2 CrCl3  + 3 Cl2↑  +  2 NaCl  + 7 Н2О

CrCl3  + 3 NaOH  =  Cr (OH) 3↓  + 3 NaCl

436. Напишите уравнения реакций  получения ацетилена и превращения его в ароматический углеводород. При взаимодействии, какого вещества с ацетиленом образуется акрилонитрил?

Решение:

Ацетилен СН≡СН

Получение ацетилена:

1) из карбида кальция

СаС2  + 2 Н2О → С2 Н2↑  + Cа(OH)2↓

2) из дигалогенпроизводных, действием спиртового раствора щелочи:

СН2Cl - СН2Cl  + 2 КОН → С2 Н2↑  + 2 КCl + 2 Н2О

3) из природного газа при их термическом или электрокрекинге:

t = 15000С

2 СН4  → С2 Н2↑ + 3 Н2

4) производные ацетилена -  алкилированием металлических производных ацетилена:

СН3 – I  +  Na – С ≡СН  →  СН3 – С ≡СН  +  Na I

Реакция полимеризации трех молекул ацетилена при 4500С и катализаторе (активированный уголь) дает по реакции   ароматический бензол.

3 СН≡СН  → С6 Н6

бензол

Присоединение синильной кислоты к ацетилену  в присутствии  (CuCI2  + NH3)

дает акрилонитрил:

СН≡СН  + Н – СN →  СН2  = СН  – СN (акрилонитрил)