Контрольная работа по "Химии"

Общая и неорганическая химия

 

Вариант 27

 

СГАУ

 

Контрольная работа № 1:

№№ 7,28,49, 70, 91,112, 133, 154,175, 196, 217

Контрольная работа № 2:

№№ 228, 249, 270, 291

 

Содержание

 

1. Вычислите в молях:  а) 6,02*10²² молекул С₂Н₂; б) 1,80 *10²⁴ атомов азота; в) 3,01 *10²³ молекул NH₃. Какова молярная масса указанных веществ?

2. Что такое изотопы? Чем можно  объяснить, что у большинства  элементов периодической системы  атомные массы выражаются дробными  числами? Могут ли атомы разных  элементов иметь одинаковую массу? Как  называются подобные атомы?

3. Составьте электронные формулы  атомов элементов с порядковыми  номерами 32 и 42, учитывая, что у  последнего происходит «провал»  одного 5s – электрона на 4d –подуровень. К какому электронному семейству каждый из этих элементов.

4. Как метод валентных связей (ВС) объясняет угловое строение  молекулы  H₂S  и линейное молекулы СО₂.

5. Вычислите, сколько теплоты  выделится при сгорании 165 л (н.у.)  ацетилена, если продуктами сгорания  являются диоксид углерода и  пары воды?

6. На основании стандартных теплот образования и абсолютных стандартных энтропий соответствующих веществ вычислите ∆G⁰₂₉₈ реакции, протекающей по уравнению: СО_2(г) + 4 Н_2(г) = СН_4(г) + 2 Н₂О_(ж)  Возможна ли эта реакция при стандартных условиях?

7. Напишите  выражение для константы химического равновесия гетерогенной системы С + Н₂О_(г)    ↔ СО + Н₂ . Как следует изменить  концентрацию и давление, чтобы сместить равновесие в сторону обратной реакции – образования водяных паров?

8. На нейтрализацию  1 л раствора,  содержащего 1,4 г КОН, требуется 50 см³ раствора кислоты. Вычислите молярную концентрацию эквивалента раствора кислоты.

9. Вычислите массовую  долю (%) водного раствора глюкозы  С₆Н₁₂О₆, зная, что этот раствор кипит при 100,26⁰С. Эбуллиоскопическая константа воды 0,52⁰

10. Составьте молекулярные  и ионно-молекулярные уравнения  реакций взаимодействия в растворах  между:  а) Be(OH)₂ + NaOH; б) Cu(OH)₂ + НNO₃; в) ZnOHNO₃ +  НNO₃;

11. Составьте молекулярные  и ионно-молекулярные уравнения  реакций, которые выражаются ионно-молекулярными уравнениями:  а) Zn²⁺ + H₂S = ZnS + 2 H⁺ б) HCO^-₃ + H⁺ = H₂O + CO₂ в) Ag⁺ + Cl^- = AgCl

12. Составьте ионно-молекулярное  и молекулярное уравнение   гидролиза соли, раствор которой  имеет: а) щелочную реакцию;  б) кислую реакцию.

13. Исходя из степени  окисления хрома, иода и серы  в соединениях K₂Cr₂O₇, KI и H₂SO₃, определите, какое из них является только окислителем, только восстановителем, и какое может проявлять как окислительные, так и восстановительные свойства. Почему? На основании электронных уравнений расставьте коэффициенты в уравнении реакции, идущей по схеме: NaCrO₂ + PbO₂ + NaOH → Na₂CrO₄ +Na₂PO₂ + H₂O

14. При какой концентрации  ионов Cu²⁺ (моль/л) значение потенциала медного электрода становится равным стандартному потенциалу водородного электрода?

15. Электролиз раствора NaI  проводили при силе тока 6 А в течение 2,5 часов. Составьте электронные уравнения процессов, происходящих на угольных электродах, и вычислите массу вещества, выделившегося на катоде и аноде?

16. Железное изделие покрыли кадмием. Какое это покрытие – анодное или катодное? Почему? Составьте электронные уравнения анодного и катодного процессов  коррозии этого изделия при  нарушении покрытия во влажном воздухе и хлорводородной (соляной) кислоте. Какие продукты коррозии образуется в первом и во втором случаях?

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Контрольная работа № 1

 

№ 7. Вычислите в молях: а) 6,02*10²² молекул С₂Н₂; б) 1,80 *10²⁴ атомов азота; в) 3,01 *10²³ молекул NH₃. Какова молярная масса указанных веществ?

Решение:

Моль – это количество вещества, в котором содержится число частиц (молекул, атомов, ионов), равное числу  Авогадро (N_A = 6,02 *10²³).

Отсюда:

а) 6,02*10²² : 6,02 *10²³ = 0,1 моль молекул С₂Н₂;  б) 1,80 *10²⁴ : 6,02 *10²³ = 29,9 моль атомов азота; б) 3,01 *10²³ : 6,02 *10²³ = 0,5 моль молекул NH₃.

 

№ 28. Что такое изотопы? Чем можно объяснить, что у  большинства элементов периодической  системы атомные массы выражаются дробными числами? Могут ли атомы разных элементов иметь одинаковую массу? Как  называются подобные атомы?

Ответ:

Ядра, содержащие одинаковое число протонов, входят в состав атомов одного и того же элемента. Но они могут содержать различное  нейтронов и, следовательно, иметь  разную массу. Разновидности атомов одного и того же химического элемента, отличающиеся своей массой, называются изотопами («равное место»).

Почти все химические элементы состоят из нескольких изотопов, поэтому их атомные массы, являющиеся средними арифметическими величинами от масс изотопов, выражаются не целыми, а дробными числами. Для водорода известно три изотопа: протий ¹₁Н (легкий или обычный водород), дейтерий ²₁Н или D (тяжелый водород) и тритий ³₁Н или Т (свертяжелый водород).

Кислород состоит из трех изотопов: ¹⁶₈О; ¹⁷₈О;¹⁸₈О.

Среди многочисленных изотопов различных элементов можно найти ядра разного заряда, но с одинаковой массой. Различные элементы, атомы которых обладают одинаковой массой, называют изобарами («равная тяжесть»).

Очевидно, что изобары  содержат одинаковое число нуклонов, но разные числа протонов и, следовательно, нейтронов. Например, изобары: ⁴⁰₁₈Ar;⁴⁰₁₉K;⁴⁰₂₀Ca.

 

№49.Составьте электронные  формулы атомов элементов с порядковыми  номерами 32 и 42, учитывая, что у последнего происходит «провал» одного 5s – электрона на 4d –подуровень. К какому электронному семейству каждый из этих элементов

Решение:

₃₂Ge– 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d¹⁰4p² – р-элемент

₄₂Mo- 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d¹⁰4p⁶5s¹4d⁵ - d-элемент

 

№70. Как метод валентных связей (ВС) объясняет угловое строение молекулы  H₂S  и линейное молекулы СО₂.

Ответ:

Ковалентная, как и  донорно-акцепторная  химическая связь  образуется между атомами, расположенными в пространстве друг относительно друга  определенным образом – направленно. Это вызвано необходимостью наибольшего  перекрывания волновых функций (атомных орбиталей) электронов, образующих связь, что должно приводить к минимальной энергии системы. По методу ВС атомная орбиталь принимает форму, позволяющую ей более полно перекрываться с орбиталью соседнего атома. Изменить свою форму атомная орбиталь может, лишь комбинируясь с другими атомными орбиталями иной симметрии этого же атома. В результате комбинации различных орбиталей (s, p, d, f и т.д.) возникают новые атомные орбитали промежуточной формы, которые называются гибридными. Получающиеся гибридные орбитали центрального атома имеют определенную направленность в пространстве. Этим и объясняется строение молекул.

 

₁₆S – 1s²2s²2p⁶3s²3p⁴      p-элемент

        s      p                                    d

n=3	↑↓	↑↓	↑	↑
n=2	↑↓	↑↓	↑↓	↑↓
n=1	↑↓

 

Изменить свою «форму»  атомная орбиталь может лишь комбинируясь с другими атомными орбиталями иной симметрии этого же атома. Гибридизация осуществляется при возбуждении  атома, т.е. требует затрат энергии.

 Возбуждения атома не происходит, поэтому в участии образования молекулы Н₂S не участвуют гибридные орбитали, участвуют просто две р- орбитали; направление от ядра атома

Угол между атомными орбиталями 90⁰.

₆С- 1s²2s²2р²

                                  s       p                                   

n=2

↑↓

↑

↑

 

В возбужденном состоянии:

                                  s       p                                   

n=2

↑

↑

↑

↑

 А результате: одна s + одна  p- орбиталь → две sp- гибридные орбитали, так как центральный атом С образует две связи с кислородом. Две sp- гибридные орбитали имеют следующее направление от ядра атома:

Угол между атомными орбиталями 180⁰.

 

 

№91. Вычислите, сколько теплоты выделится при сгорании 165 л (н.у.)  ацетилена, если продуктами сгорания являются диоксид углерода и пары воды?

Решение:

С₂Н₂ + 2,5 О₂ = 2 СО₂ + Н₂О  + Q (- ∆Η⁰₂₉₈ )

1. По следствию из закона Гесса:

∆ Н ⁰_р   = ∑ ∆ Н ⁰_прод -    ∑∆ Н ⁰_исход 

∆ Н ⁰_р   = (2 ∆ Н ⁰ СО₂  + ∆ Н ⁰ Н₂О) - (∆ Н ⁰ С₂ Н₂ + 2, 5∆ Н ⁰ О₂)=

= 2 моль*(-393,51кДж/моль) + 1 моль * (- 241,83 кДж/моль) –  1 моль *226,75 кДж/моль – 2,5 моль* 0 кДж/моль = - 1255,6 кДж/моль

∆ Н ⁰_р   = -Q; отсюда: Q = + 1255,6 кДж/моль

2.  При сжигании 22,4 л С₂ Н₂   выделяется 1255,6кДж тепла,

    а при сжигании 165 л С₂ Н₂   выделяется Х  кДж тепла

Х = 9248,8 кДж тепла

Ответ: выделяется 9248,8 кДж  тепла

 

№112. На основании стандартных теплот образования и абсолютных стандартных энтропий соответствующих веществ вычислите ∆G⁰₂₉₈ реакции, протекающей по уравнению:

СО_2(г) + 4 Н_2(г) = СН_4(г) + 2 Н₂О_(ж)

Возможна ли эта реакция  при стандартных условиях?

Решение:

1.   По следствию  из закона Гесса:

∆ Н ⁰_р   = ∑ ∆ Н ⁰_прод -    ∑∆ Н ⁰_исход 

∆ Н ⁰_р   = (∆ Н ⁰ СН₄ + 2 ∆ Н ⁰ Н₂O) - (∆ Н ⁰ СO₂  + 4 ∆ Н ⁰ Н₂) =

= (-74,85) + 2*(-285,84) – (-393,51) – 4*0 = - 253,02 кДж

2. 2. ∆ S⁰_р   = ∑ S ⁰_прод -    ∑ S ⁰_исход 

∆ S⁰_р   = (186,19 + 2*69,94)  - (213,65 +4* 130,59) = 326,07 -  736,01 =

= - 409,94 Дж/ К

2. ∆G₂₉₈ = ∆ Н ⁰₂₉₈ - Т *∆ S ⁰₂₉₈  = -253,02 – 298*(-409, 94/1000) =

= -253,02 +  122,16 =  - 130,86 кДж

 

Ответ: ∆G_реакц < 0 , следовательно, при стандартных условиях реакция протекать будет.

 

№133. Напишите  выражение для константы химического равновесия гетерогенной системы С + Н₂О_(г)    ↔ СО + Н₂ . Как следует изменить  концентрацию и давление , чтобы сместить равновесие в сторону обратной реакции – образования водяных паров?

Решение:

1. Константа равновесия данной ситемы:

Кр = [CO]*[H₂]/[ Н₂О] – в этом случае не учитывается концентрация твердой фазы.

2. С +   Н₂О_(г)    ↔    СО +   Н₂

   1 моль      1 моль+1моль

а) При увеличении давления равновесие будет смещаться в сторону меньшего объема, т.е. в сторону образования паров воды.

б) Увеличение  концентрации СО и Н₂  приведет к смещению равновесия в сторону их расхода, т.е. в сторону обратной реакции – образования паров воды.

 

№ 154. На нейтрализацию 1 л раствора,  содержащего 1,4 г КОН, требуется 50 см³ раствора кислоты. Вычислите молярную концентрацию эквивалента раствора кислоты.

 

Решение:

1. Определяем концентрацию раствора КОН:

М(КОН)= 56 г/моль

Э(КОН) = М(КОН) / 1 = 56 г/моль

N(КОН) =1,4 г/л : 56 г/моль = 0,025 моль-экв/л = 0,025 н

2. По закону эквивалентов:

N₁V₁ = N₂V₂ ; отсюда, молярная концентрация эквивалента раствора кислоты равна:  N₂ = N₁V₁ / V₂ = 1000 мл * 0,025 н. / 50 мл = 0,5 н.

Ответ: молярная концентрация эквивалента раствора кислоты равна 0,5 моль-экв/л