Главная страница

зачётная работа. Зачётная работа первого семестра


Скачать 128.82 Kb.
НазваниеЗачётная работа первого семестра
Дата29.01.2018
Размер128.82 Kb.
Формат файлаdocx
Имя файлазачётная работа.docx.docx
ТипДокументы
#35416


Зачётная работа первого семестра


  1. По значениям квантовых чисел “последнего” электрона электронной формулы (n=3, l=2, ml= -2, ms= -1/2) определить положение данного элемента в периодической системе. Привести электронно-графическую формулу валентного слоя этого элемента, показать с помощью этой формулы возможные состояния возмущения данного атома, его ионы. Привести формулы оксидов и гидратных соединений.

Ответ.

Главное квантовое число n соответствует энергетическому уровню (номеру периода).

Побочное квантовое число l соответствует энергетическому подуровню (типу орбитали).

Магнитное квантовое числоml определяет расположение орбитали в пространстве (номер квантовой ячейки).

Спиновое квантовое число msопределяет вращение электрона вокруг своей оси (один или два электрона в квантовой ячейке).

Последний электрон, судя по набору квантовых чисел, поступает на 3 уровень(n=3), на d-подуровень(l=2). На 3d-подуровне данного элемента находится всего 6 электронов, т.к. он является вторым в первой ячейке(ml= -2, ms= -1/2).

Т.к. d-подуровень появляетсяу элементов 3 периода, а энергетически 3d-подуровень располагается после 4s-подуровня, значит, характеристическая формула атома элемента …4s23d6. Ей соответствует элемент 4 периода VIIIB группы – железо.Порядковый номер 26.

Электронно-графическая формула валентных слоев:

c:\users\николай\desktop\ceee</h2>1.jpg

Для железа возможны два возбужденных состояния.

Первое возбужденное состояние реализуется, когда происходит расспаривание 4s-электронов и поступление одного из них на более энергетически высокий 4p-уровень:

Fe + hν → Fe*.

Тогда электронно-графическая формула принимает вид:

c:\users\николай\desktop\ceee</h2>1.jpg

Второе возбужденное состояние реализуется, когда происходит расспаривание 3d-электронов и поступление одного из них на более энергетически высокий 4p-уровень:

Fe* + hν → Fe**.

Электронно-графическая формула принимает вид:
c:\users\николай\desktop\ceee</h2>1.jpg

Для железа наиболее характерны степени окисления +2 и +3.

При этом электронно-графическая схема принимает вид:

Fe – 2e → Fe2+.

c:\users\николай\desktop\ceee</h2>1.jpg

Fe – 3e → Fe3+.

c:\users\николай\desktop\ceee</h2>1.jpg

Оксид железа (II) имеет формулу FeO, носит основный характер.

Гидроксид железа (II)Fe(OH)2также основен.

Оксид железа (III) имеет формулу Fe2O3, носит амфотерный характер.

Гидроксид железа (III) Fe(OH)3также амфотерен.

Ответ. Элемент железа.

2.Вычислить начальную скорость реакции

2СО(г) + O2(г) = 2СО2 (г)

и скорость через некоторое время, если начальные концентрации исходных веществ были равны: [СО]0 = 1,8 моль/л; [O2]0 = 1 моль/л, а к указанному моменту прореагировало 60% оксида углерода. Константа скорости реакции равна 3,15.

Ответ.



Дано:

[СО]0 = 1,8 моль/л

[O2]0 = 1 моль/л

ω(CO)прор. = 60%

k = 3,15

Решение:

2СО(г) + O2(г) = 2СО2 (г).

Согласно закону действующих масс начальная скорость реакции:

υ0 =k·[СO]02·[O2]0 = 3,15·1,82·1 = 10,2 моль/л·с.

Вычислим концентрации оксида углерода и кислорода к моменту, когда прореагировало 60% CO.

υ0 - ?

υ1 - ?

.

[CO] = [CO]0 – n(CO)прор. = 1,8 – 1,08 = 0,72 моль/л.

Согласно уравнению реакции 2 моль СО реагируют с 1 моль О2, а с 1,08 моль СО прореагирует 1,08/2 = 0,54 моль.

Отсюда [O2] = [O2]0 – n(O2)прор. = 1 – 0,54 = 0,46 моль/л.

Скорость реакции к моменту, когда прореагирует 60% оксида углерода, равна:

υ1 =k·[СO]2·[O2] = 3,15·0,722·0,46 = 0,75 моль/л·с.

Ответ. υ0 = 10,2 моль/л·с;υ1 = 0,75 моль/л·с.
3. Вычислить константу равновесия реакции

С2Н6(г) ↔ С2Н2 (г) + 2 Н2 (г) - Q

если начальная концентрация этана была [С2Н6]0 = 2,5 моль/л, а к моменту достижения равновесия концентрация водорода в реакционной смеси составляла [Н2]равн. = 0,8 моль/л. Как сместится равновесие этой реакции, если

а) повысить давление в системе;

б) повысить температуру;

в) применить катализатор;

г) добавить дополнительное количество водорода?

Ответ.


Дано:

2Н6]0 = 2,5 моль/л

2]равн. = 0,8 моль/л

Решение:

С2Н6(г) ↔ С2Н2(г) + 2Н2(г)– Q.

Запишем выражение для константы равновесия:

.

Кр - ?

Вычислим равновесные концентрации этана и ацетилена, зная равновесную концентрацию водорода.

Согласно уравнению реакции из 1 моль этана образуются 1 моль ацетилена и 2 моль водорода. Значит, 0,8 моль водорода образовалось из 0,8/2 = 0,4 моль этана.

Отсюда равновесная концентрация этана будет равна:

2Н6]равн = [С2Н6]о– 0,4 = 2,5 – 0,4 = 2,1 моль/л.

Количество образовавшегося ацетилена равно количеству затраченного этана:

2Н2]равн = 0,4 моль/л.

Тогда константа равновесия будет равна:

.

Согласно принципу ЛеШателье, при воздействии на равновесную систему извне химическое равновесие смещается так, чтобы ослабить это воздействие. Поэтому:

а) при повышении давления в системе химическое равновесие смещается в сторону реакции, протекающей с уменьшением количества газообразных веществ. В данном случае в сторону обратной реакции;

б) при повышении температурыхимическое равновесие смещается в сторону эндотермической реакции(-Q). В данном случае в сторону прямой реакции;

в) применение катализатора не влияет на химическое равновесие (т.к. он одинаково ускоряет и прямую, и обратную реакции);

г) при добавлении дополнительного количества водородахимическое равновесие смещается в сторону реакции его связывания, т.е. в сторону обратной реакции образования этана.

Ответ. Кр = 0,12.
4. Рассчитать pH раствора, в 4 л которого содержится 1,48 гCa(OH)2 (α=100%).

Ответ.

Дано:

V = 4 л

m(Ca(OH)2) = 1,48 г

α = 100% = 1

Решение:

Гидроксид кальция – сильный электролит, диссоциирует нацело согласно схеме:

Ca(OH)2 → Ca2+ + 2OH-.

Вычислим молярную концентрацию раствора Ca(OH)2:

рН - ?

.

Вычислим концентрацию гидроксид-ионов:

[OH-] = 2C·α = 2·0,005·1 = 0,01моль/л.

Вычислим рН исходя из соотношений:

рН = 14 – рОН; рОН = -lg[OH-]; рН = 14 + lg[OH-].

рН = 14 + lg[OH-] = 14 + lg0,01 = 14 – 2 = 12.

Ответ.рН = 12.
5.Какова молярность раствора HCl, pH которого равен 2? (α=100%).

Дано:

рН = 2

α = 100% = 1

Решение:

Соляная кислота – сильный электролит, диссоциирует нацело согласно схеме:

HCl → H+ + Cl-.

C(HCl) - ?

Вычислим концентрацию ионов водорода исходя из рН:

pH = -lg[H+], [H+] = 10-pH = 10-2моль/л.

Вычислим молярность раствора кислоты:

[H+] =С(HCl)·α, отсюда С(HCl) =[H+]/α = 10-2/1 = 0,01 моль/л.

Ответ. С(HCl) = 0,01 моль/л.
6. а) Закончить уравнение реакции, записать сокращённое ионно-молекулярное:

FeCl2 + К2S →

б) По сокращенному ионно-молекулярному уравнению составить

молекулярное:

Pb+2 + 2OH- → Pb(OH)2

Ответ.

а) FeCl2 + К2S → … .

Реакция ионного обмена между хлоридом железа(II)и сульфидом калия протекает до конца с образованием осадка сульфида железа(II):

FeCl2 + К2S →FeS↓ + 2KCl.

Сокращенное ионно-молекулярное уравнение имеет вид:

Fe2++ S2- →FeS↓.

б) Pb+2 + 2OH- → Pb(OH)2↓.

Согласно сокращенному ионно-молекулярному уравнению реакция протекает с образованием осадка гидроксида свинца(II).

Это реакция между растворимой солью нитрата свинца и щелочью:

Pb(NO3)2 + 2NaOH →Pb(OH)2↓ + 2NaNO3.

7.Записать уравнения гидролиза соли K2CO3 (молекулярные, ионно- молекулярные, сокращённые ионно-молекулярные) по всем ступеням. Указать окраску универсального индикатора в растворе этой соли, определить направление смещения равновесия гидролиза при:

а) подкислении раствора;

б) подщелачивании раствора;

Рассчитать pH в 0,05 н растворе этой соли.

Ответ.

K2CO3 – карбонат калия – соль, образованная сильным основанием и слабой кислотой, подвергается гидролизу по аниону по 2 ступеням:

I ст.:K2CO3 + НОН ↔ KНCO3 + KOH;

2K++ CO32- + HOH ↔ K++ НCO3-+ K++OH-;

CO32- + HOH ↔ НCO3-+OH-.

II ст.:KНCO3+ НОН ↔Н2CO3 + KOH;

K++ НCO3-+ HOH ↔ Н2CO3+ K++OH-;

НCO3-+ HOH ↔ Н2CO3+ OH-.

Т.к. в растворе накапливаются гидроксид-ионы, среда будет щелочной, т.е. рН > 7. Поэтому универсальный индикатор в растворе соли будет иметь синюю окраску.

При подкислении раствора будет происходить связывание гидроксид-ионов с протонами водорода кислоты с образованием воды, что приведет к смещению равновесия вправо – усилению гидролиза.

При подщелачивании раствора будет происходить смещение равновесия влево – гидролиз будет ослабевать.

рН соли вычисляется по формуле:

рН = 7 + 1/2рКк-ты + 1/2lgСсоли, где рК = -lgKДH2CO3.

Угольная кислота является слабым электролитом, диссоциирует обратимо по 2 ступеням. Причем константа диссоциации по 2 ступени значительно меньше.

Согласно уравнению гидролиза по 1 ступени:

CO32- + HOH ↔ НCO3-+OH-

выражениедляконстантыравновесияимеетвид:

.

Величину [Н2О], являющуюсяпостоянной, можноперенестивлевуючастьравенства, чтодастновуюпостояннуювеличину – константугидролиза:

.

Согласно выражению [H+][OH-]=КH2O,и тогда:

.

Этому выражению соответствует константа диссоциации угольной кислоты по 2 ступени:

НCO3-↔ CO32- +H+, .

Т.е. константа гидролиза по 1 ступени связана с константой диссоциации кислоты по 2 ступени таким соотношением:

.
Гидролиз соли в значительной степени протекает по 1 ступени. По 2 ступени он настолько мал, что им можно пренебречь. Следовательно, при расчете рН раствора соли необходимо использовать константу диссоциации кислоты по 2 ступени.

Тогда:

рК = -lg = -lg4,8·10-11 = 10,32.

Переведем нормальность раствора соли в молярность:

С = fэкв·Сн, откуда С = 1/2·0,05 = 0,025 моль/л.

Тогда значение рН раствора равно:

рН = 7 + 1/2·10,32 + 1/2·lg0,025 = 7 + 5,16 – 0,8 = 11,36.

Ответ.рН = 11,36.


написать администратору сайта