Реакционная способность веществ. Периодическая система элементов Д.И.Менделеева

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «СИБИРСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АВТОМОБИЛЬНО-ДОРОЖНАЯ АКАДЕМИЯ (СИБАДИ)»

 

 

Заочный факультет

 

Кафедра: Эксплуатация и сервис транспортно-технологических машин

 

 

 

     КОНТРОЛЬНАЯ   РАБОТА

 

по дисциплине «Химия».

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил: студент СНГб – 11 - 81

   Сулимов А. В. 

 

Проверил: Химич Т.С.

 

 

 

 

 

 

 

                                               Омск - 2011

 

 

 

 

 

                    1.КЛАССЫ НЕОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ

Вариант №1.

 

Задание 1.

NiO + TeO3 = NiTeO4

NiO – оксид никеля                 TeO3 – оксид теллура (VI)

NiTeO4 – теллурат никеля

As2O3 +2 RbOH = 2 RbAsO2 + H2O

As2O3 – оксид мышьяка (ΙΙΙ)                  RbOH – гидроксид рубидия

RbAsO2 – метаарсенит рубидия                   H2O - вода

H2CO3 + ZnCO3 = Zn(HCO3)2

H2CO3 – угольная кислота                     ZnCO3 – карбонат цинка

Zn(HCO3)2 – гидрокарбонат цинка

Ca(OH)2 + Ca(HCO3)2 =2 CaCO3  + 2 H2O

Ca(OH)2 – гидроксид кальция                Са(HCO3)2 – гидрокарбонат кальция

СаCO3 – карбонат кальция                  H2O - вода

PbOHNO3 + HNO3 = Pb(NO3)2  + H2O

PbOHNO3 – основой нитрат свинца                       HNO3 – азотная кислота

Pb(NO3)2 – нитрат свинца                     H2O - вода

Mg + Br2 = MgBr2

Mg – магний              Br2 – бром                            MgBr2 – бромид магния

 

Задание 2.

S + O2 = SO2

SO2 + H2O = H2SO3

H2SO3 + NaOH = NaHSO3

NaHSO3 + Ca(OH)2 = CaSO3 + NaOH + H2O

 

Задание 4.

Fe2O3 – амфотерный гидроксид

Fe2O3 + 6 HCl = 2 FeCl3 + 3 H2O

Fe2O3 + 2 NaOH = 2 NaFeO2 + H2O

Cl2O7 – кислотный оксид

Cl2O7 + H2O = 2 HClO4

 

2. ТЕРМОХИМИЯ И ТЕРМОДИНАМИКА  ХИМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ

 

Задание 1.

2 Cu2O(m) + Cu2S = 6 Cu(m) + SO2(г)

∆Hх.р. =( 6 ∆HCu + ∆H SO2) – (∆H Cu2S + 2 ∆H Cu2O)

∆Hх.р. =( 6∙ 0 + (-296,9)) – (-82,01 + 2 (-167,36)) = -296,9 + 416,73 = =119,83кДж\моль

160г Cu2S поглотилось 119,83кДж теплоты

1000г Cu2S поглотилось х кДж теплоты

х = (119,83 ∙ 1000)/160 = 748,938 кДж

Ответ: ∆Hх.р. = 119,83кДж\моль, при вступлении в реакцию 1кг Cu2S поглотилось 748,938 кДж теплоты

 

Задание 2.

SiH4(г) + 2 H2O(ж) = SiO2(т) +4 H2(г)

∆Sх.р. ˃ 0 ,т.к. в результате реакции образуется газообразное вещество, у которого мера беспорядка будет наибольшая

Sх.р. =( 4 S H2 + S SiO2) – (S SiH4 + 2 S H2O) = (4∙130.6 + 42,7) – (2 ∙ 169,96 + 204,6) = 565,1 – 544,52=20,58 Дж/моль∙К

 

Задание 3.

NH3(г) + HCl(г) = NH4Cl(т)

 

Определим изменение энтальпии:

∆Н = Нкон – Нисх = -315,39 – ((-46,19) + (-92,3)) = -315,39 +(-138,49) = -453,88 кДж/моль

Определим изменение энтропии для определения энергии Гиббса

∆S = Sкон – Sисх = 94,56 – (192,5 + 186,7) =  -284,64 Дж/моль К

Рассчитаем энергию Гиббса для стандартной температуры

∆G298 = ∆Н - Т∆S = -453,88*103 – 298*(-284,64) = -453880 -(-84822,72) = -369057,28 = -369,057кДж/моль

Следовательно, энергия Гиббса отрицательная величина, поэтому процесс получения хлорида аммония самопроизвольно протекать будет при стандартных условиях.

 

3. ХИМИЧЕСКАЯ КИНЕТИКА И РАВНОВЕСИЕ

 

Задание 1.

Cl2(г) + 3 F2(г) = 2ClF3(г)

υпр.р.= С Cl2 ∙ (с F2)3

υобр.р.= (с ClF3)2

а) вдвое увеличено давление в системе, следовательно, концентрации веществ увеличиваются вдвое

υ*пр.р.= 2С Cl2 ∙ (2с F2)3= 16 С Cl2 ∙ (с F2)3

υ*обр.р.= (2с ClF3)2= 4 (с ClF3)2

Ответ: При увеличении давления в системе в 2 раза скорость прямой реакции увеличивается в 16  раз, скорость обратной реакции в 4 раза. Равновесие смешается в сторону образования продуктов реакции (вправо).

Б) вдвое увеличен объем системы (без изменения количества вещества), следовательно, концентрации веществ уменьшаются вдвое

 

υ*пр.р.= 1/2С Cl2 ∙ (1/2с F2)3= 1/16 С Cl2 ∙ (с F2)3

υ*обр.р.= (1/2с ClF3)2= 1/4 (с ClF3)2

Ответ: При увеличении объема системы (без изменения количества вещества) в 2 раза скорость прямой реакции уменьшается в 16  раз, скорость обратной реакции в 4 раза. Равновесие смешается в сторону исходных веществ (влево).

В) вдвое увеличены концентрации исходных веществ.

υ*пр.р.= 2С Cl2 ∙ (2с F2)3= 16 С Cl2 ∙ (с F2)3

υ*обр.р.= (с ClF3)2= (с ClF3)2

Ответ: При увеличении концентрации исходных веществ в 2 раза скорость прямой реакции увеличивается в 16  раз, скорость обратной реакции не изменяется. Равновесие смешается в сторону образования продуктов реакции (вправо).

 

Задание 2.

Согласно правилу Вант – Гоффа: при увеличении температуры на каждые 10°С скорость реакции увеличивается в 2 – 4 раза.

υпр.р.= υпр.р.∙

= = 1,6∙10-6

При уменьшении температуры с 420̊ С до 320°С скорость реакции уменьшается в 1,6∙10-6 раз.

 

Задание 4.

Решение:

Cl2(г) + 3 F2(г) = 2ClF3(г)

1. Константа равновесия для данной реакции:

Кс = = 

Кс = =   = 363,636

По уравнению реакции  из 1 моль Cl2 образуется  2 моль ClF3

По условию     из х моль Cl2 образуется  6,0 моль ClF3

Решаем пропорцию и получаем  [Cl2] = 3 моль

Начальная концентрация [Cl2] = 1,1 + 3,0 = 4,1 моль /л

По уравнению реакции  из 3 моль F2 образуется  2 моль ClF3

По условию     из х моль F2 образуется  6,0 моль ClF3

Решаем пропорцию и получаем  [F2] = 9 моль

Начальная концентрация [F2] = 0,3 + 9,0 = 9,3 моль /л

б) Согласно принципу Ле – Шателье : равновесие при увеличении давления смещается в сторону меньшего объема.

Для данной реакции при увеличении давления равновесие будет смещаться в сторону образования продуктов реакции (вправо)

 

4. Реакционная способность веществ. Периодическая система элементов Д.И.Менделеева.

Задание 1.

№ 3 – литий, элемент находится во втором периоде, в первой группе. Высшая степень окисления +1. Низшая степень окисления 0.

Li2O – оксид лития (основный оксид)

LiOH – гидроксид лития (основание)

Газообразного соединения с водородом не образует.

№ 52 – теллур, элемент находится в пятом периоде, в шестой группе. Высшая степень окисления +6. Низшая степень окисления -2.

ТеO3 – оксид теллура (кислотный оксид)

Н2ТеО4 –  теллуровая кислота (кислота)

Газообразное соединение с водородом  Н2Те.

 

 

Задание 2.

I, Br, Cl, F – элементы расположены в порядке возрастания неметаллических (окислительных) свойств.

 

7. СПОСОБЫ ВЫРАЖЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ  РАСТВОРОВ

Задание 1.

1л раствора имеет массу 1128г и содержит  1128 ∙ 0,26 =  293,28г HCl, что составляет = 8,035 моль

эквивалентная концентрация, или нормальность, показывает число эквивалентов растворенного вещества, содержащихся в 1 л раствора.

Так как эквивалентная масса М (HCl) = 36,5 г/моль, то

СН = 293,28/36,5 = 8,035 н.;

Ответ: См  = 8,035 моль\л ;    СН = 8,035 н

Задание 2.

СМ =                  n = V ∙ СМ

n = 2 ∙ 5 = 10 моль(HCl)

m(HCl) = 10 ∙ 36,5 = 365г

m(р-ра) = =

V = = 1244,544мл

Ответ: объем раствора равен 1244,544мл

Задание 3.

m(р-ра) = V ∙ ρ

m(р-ра1) = 2000 ∙ 1,050 = 2100г

m(р-ра2) = 4000 ∙ 1,075 = 4300г

m(р-ра общего) = m(р-ра 1) + m(р-ра 2) = 2100 + 4300 = 6400г

m(р. в-ва) = m(р-ра) ∙ w

m(р. в-ва 1) = 2100 ∙ 0,1 = 210г

m(р. в-ва 2) = 4300 ∙ 0,15 = 645г

m(р. в-ва общ) = m(р. в-ва 1) + m(р. в-ва 2) = 210 + 645 = 855г

w =

w(HCl) = = 13,36%

Ответ: w(HCl) = 13,36%

 

Задание 4.

Молярность, показывает число молей растворенного вещества, содержащихся в 1 л раствора. Масса 1 л раствора 1125 г и содержит  1125 ∙ 0,18 = 202,5г Н2SО4

Молярность раствора получим делением числа граммов Н2SО4 в 1 л раствора на молярную массу Н2SО4 (98 г/моль):

СМ = 202,5/98 = 2,066 М

Ответ: СМ = 2,066 М

 

9. ОКИСЛИТЕЛЬНО – ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫЕ РЕАКЦИИ

 

Задание1.

2 KMnO4 + 5 Zn + 16 HCl = 5 ZnCl2 + 2 MnCl2 + 2 KCl + 8 H2O

2 Cr(OH)3 + 3 Cl2 + 10 KOH = 6 KCl + 2 K2CrO4 + 8 H2O

Na2MnO4 + K2SO3 + H2O = K2SO4 + MnO2 + 2 NaOH

K2Cr2O7 + 14 HI = 3 I2 + 2 CrI3 + 2 KI + 7 H2O

2 KMnO4 + K2S + H2O = 2 MnO2 + 2 KOH + K2SO3

 

 

 

 

10. ГАЛЬВАНИЧЕСКИЙ ЭЛЕМЕНТ

 

Задание 1.

Схема гальванического элемента:

Mg / Mg(NO3)2 ││Pb(NO3)2 / Pb

Правый электрод (катод): Pb2+ + 2e = Pb

Левый электрод (анод): Mg0 - 2e = Mg2+

Общая реакция: Pb2+ + Mg = Pb + Mg2+или Pb(NO3)2 + Mg = Pb + Mg(NO3)2 

При работе элемента расходуется  магний.

 

Задание 2.

1. Электрод, на котором происходит окисление, называется анодом; электрод, на котором происходит восстановление, называется катодом.

В данной паре анод Ag / Ag+, катод Sn / Sn2+

Рассчитаем электродные потенциалы металлов

Е Ag / Ag+ = Е0 Ag / Ag+  + = 0,8 + 0,059∙lg1 = 0,8B

Е Sn / Sn2+ = Е0 Sn / Sn2+  + = - 0,14 +0,0295∙ lg0,1 = -0,1695B

Рассчитаем ЭДС гальванического элемента по формуле

Е = Е Ag / Ag+ - Е Sn / Sn2+ = 0,8 – (-0,1695) = 0,9695B

Гальванический элемент будет работать

Б) Гальванические элементы могут быть получены из двух одинаковых электродов, но они должны быть помещены в растворы с различной активностью катиона. При этом металлический электрод, помещенный в более разбавленный раствор, выполняет функцию анода, а помещенный в более концентрированный  - катода.

Zn/Zn2+(0,01M) -  анод

Zn2+/ Zn(1M) -  катод

Е Zn / Zn2+ = Е0 Zn /Zn2+ + = - 0,76 +0,059/2 lg0,01 =       -0,76 +  +0,0295∙(-2)=-0,819 B

Е Zn / Zn2+ = Е0 Zn /Zn2+ + = - 0,76 +0,059/2 lg1 =       -0,76  B

Е =  Е Zn / Zn2+(0,1M)- Е Zn / Zn2+(0,01M)= - 0,76 – (-0,819) = 0,059B

Гальванический элемент будет работать

 

 

 

11.ЭЛЕКТРОЛИЗ

 

Задание 1.

CaCl2 (расплав) = Ca0 + Cl2 0

На катоде восстанавливается металл Са2+ + 2e = Са

 На аноде окисляется хлор 2Cl- - 2e = Cl20

CaCl2 (раcтвор)

На катоде восстанавливается вода 2 Н2О + 2e = Н2 + 2 ОН-

 На аноде окисляется хлор 2Cl- - 2e = Cl20

Суммарное уравнение:

CaCl2 + 2 Н2О = Н2 + Cl2 + 2 Са(ОН)2

CuSO4(раствор)

На катоде восстанавливается медь Сu2+ + 2e = Сu

 На аноде окисляется вода 2 Н2О - 4e = 2 О2 + 4 Н+

Суммарное уравнение:

2 CuSO4 + 2 Н2О = О2 + 2 Cu + 2 Н2SO4

 

Задание2.

m = , где

m -масса вещества

z - химический эквивалент

I - сила тока

t - время

F - число Фарадея

t = = = 13510сек = 225,16мин

Задание 3.

m = = = 3г

mтеор = mпр /ɳ = 3/0,7=4,286г

 

КОРРОЗИЯ МЕТАЛЛОВ

 

Задание 1.

Хром имеет более отрицательный потенциал (–0,74 В), чем медь (0,34 В), поэтому он является анодом, а медь – катодом.

Анодный процесс: Cr0-2ē→Cr2+

катодный процесс:

в кислой среде 2Н++2ē→Н2

Окисляется при коррозии хром, продуктом коррозии будет Н2 и хлорид хрома

Задание 2.

Луженое железо – железо, покрытое оловом

Железо имеет более отрицательный потенциал (–0,44 В), чем олово (- 0,14 В), поэтому он является анодом, а олово – катодом.

Анодный процесс: Fe0-2ē→Fe2+

катодный процесс:

в нейтральной среде О2+2 Н2О+4ē→ 4 ОН-

Так как ионы Fe2+ с гидроксильной группой образуют нерастворимый гидроксид, то продуктом коррозии будет Fe(ОН)2.

 

Задание 3.

Магний имеет более отрицательный потенциал (–2,38 В), чем медь (0,34 В), поэтому он является анодом, а медь – катодом.

Магний имеет более отрицательный потенциал (–2,38 В), чем цинк (-0,76 В), поэтому он является анодом, а цинк – катодом.

Интенсивнее идет коррозия в паре металлов Mg/Cu, так как разница потенциалов в данном случае наибольшая

Анодный процесс: Mg0-2ē→Mg2+

катодный процесс:

в кислой среде 2Н++2ē→Н2 продуктом коррозии является водород и сульфат магния