Задача 1. Сколько молей содержится в 100 г следующих веществ при... условиях: а) кислорода; б) брома; в) хлора; г) метана; д) аммиака.

Задача 1. Сколько молей содержится в 100 г следующих веществ при нормальных
условиях: а) кислорода; б) брома; в) хлора; г) метана; д) аммиака.
Количество молей любого вещества при нормальных условиях есть отношение
массы этого вещества к его молярной массе:
где
n – количество вещества, моль;
m – масса вещества, г
M – молярная масса вещества, г.
а) кислород (О2)
Молярная масса:
M = 2*16=32г/моль
Количество вещества:
б) бром (Br2)
Молярная масса:
M = 2*80=160г/моль
Количество вещества:
в) хлор (Cl2)
Молярная масса:
M = 2*35,5=71г/моль
Количество вещества:
г) метан (CH4)
Молярная масса:
M = 12+4*1=16г/моль
Количество вещества:
д) аммиак (NH3)
Молярная масса:
M = 14+3*1=17г/моль
Количество вещества:
Задача 2. Какие орбитали атома заполняют электронами раньше: 5s или 4d; 6s или
5p? Почему? Составьте электронную формулу атома элемента с порядковым
номером 43.
Заполнение электронами орбиталей в атоме происходит по правилу Клечковского:
орбитали в атоме заполняются в порядке возрастания суммы (n+l), а при одинаковом
значении этой суммы в порядке возрастния n (n –главное квантовое число, l –
орбитальное квантовое число).
Для орбитали 4d: n = 4, l = 2; n + l = 6
Для орбитали 5s: n = 5, l = 0; n + l = 5
Значит 5s заполнится раньше, чем 4d.
Для орбитали 6s: n = 6, l = 0; n + l = 6
Для орбитали 5p: n = 5, l = 1; n + l = 6
Значит 5p заполнится раньше, чем 6s.
Элемент № 43 – технеций. Электронная формула: 43Tc 1s22s22p63s23p63d104s24p64d55s2.
Задача 3. При взаимодействии газообразных сероводорода и метана образуются
сероуглерод СS2(Г) и водород. Напишите термохимическое уравнение этой реакции,
вычислив ее тепловой эффект
Термохимическое уравнение реакции имеет вид:
CH4(г) + 2H2S(г) → CS2(г) + 4H2(г),
∆H0 = 230,5 кДж
По закону Гесса тепловой эффект реакции равен сумме энтальпий (теплот) образования
продуктов реакции за вычетом суммы энтальпий (теплот) образования исходных веществ
с учетом стехиометрических коэффициентов в уравнении реакции.
∆H0 (CH4) = -74,9кДж/моль
∆H0 (H2S) = -20,15кДж/моль
∆H0 (CS2) = 115,3кДж/моль
∆H0 (H2) = 0 кДж/моль
∆H0 реакции = 115,3 + 74,9 + 2*20,15 = 230,5 кДж/моль
Ответ: ∆H0 реакции= 230,5 кДж/моль
Задача 4. Прямая или обратная реакция будет протекать при стандартных условиях
в системе 2NO(г)+O2(г)2NO2(г) Ответ мотивируйте, вычислив прямой реакции.
По закону Гиббса для протекания реакции: ΔG0= ΔH0 – T⋅ΔS0<0
Используя стандартные значения ΔH и ΔS найдем энергию Гиббса для прямой реакции:
2NO(г)+O2(г)→2NO2(г)
Вещество
ΔH0, кДж/моль
ΔS0, Дж/моль∙К
NO
90,37
210,62
O2
0
205,03
NO2
33,89
240,45
Тогда:
ΔH0(298) = 2ΔH0(NO2) – (2ΔH0(NO) +ΔH0(O2)) = 2*33,89 – (2*90,37+0) = -112,96 кДж/моль
Изменение энтропии реакции:
ΔS0 (298)=2ΔS0 (NO2)–(2ΔS0(NO)+ΔS0(O2))=2*240,45–(2*210,62+205,03)=-145,37Дж/моль∙К
Тогда энергия Гиббса равна:
ΔG0= ΔH0 – T⋅ΔS0 = -112,96-298*(-145,37/1000)=-156,28 кДж/моль < 0
ΔG0 < 0, значит при стандартных условиях будет протекать прямая реакция.
Ответ: при стандартных условиях будет протекать прямая реакция
Задача 5. Реакция идет по уравнению H2+I2= 2HI. Константа скорости этой реакции
при 5080С равна 0,16. Исходные концентрации реагирующих веществ [Н2]=0,04
моль/л , [I2]=0,05 моль/л. Вычислите начальную скорость реакции и скорость ее,
когда [Н2]=0,03 моль/л.
Скорость реакции H2+I2→ 2HI будет определятся по формуле:
где υ – скорость реакции
k – константа скорости.
Скорость реакции в начальный момент: υ1 = 0,16*0,04*0,05=0,00032моль/(л*с)
Для определения концентрации йода в тот момент, когда концентрация водорода станет
0,03 моль/л составим таблицу (изменение концентрации происходит пропорционально
количеству молей вещества в уравнении реакции):
Вещества
Исх. концентрация
Изменение концентрации
Конечная концентрация
H2
0,04
0,01
0,03
I2
0,05
0,01
0,04
Тогда искомая скорость: υ2 = 0,16*0,03*0,04=0,000192моль/(л*с)
Ответ: υ1 = 0,00032моль/(л*с)
υ2 = 0,000192моль/(л*с)
HI
0
0,01
0,01
Задача 6. Вычислите молярную, эквивалентную и моляльную концентрации 16%
раствора хлорида алюминия, плотность которого 1,149 г/см3.
Задана массовая доля вещества (ω ), которая показывает какую часть от данной массы
раствора составляет масса растворенного вещества. Пусть дано 100 г раствора.
Подставляя имеющиеся значения, получаем:
Плотность (ρ, г/см3) есть отношение массы раствора к его объему, отсюда объем раствора
равен:
Молярная масса заданного вещества AlCl3:
M (AlCl3) = 27+3*35,5=133,5 г/моль
1) Молярная концентрация вещества [С (в-ва)] определяется количеством
растворенного вещества, содержащаяся в одном литре раствора:
2)
2) Эквивалентная (нормальная) концентрация [С(1/z в-ва)]вещества показывает число
эквивалентов растворенного вещества, содержащихся в 1 л раствора.
М (1/z AlCl3)= M (AlCl3)/3=44,5 (г экв/моль)
3) Моляльная концентрация (моляльность) (Cm) – величина, показывающая, сколько
молей растворенного вещества в растворе приходится на 1 кг растворителя
4)
Ответ: Молярная концентрация 1,38 моль/л
Эквивалентная концентрация 4,14 моль экв/л
Моляльная концентрация 190,5 г/кг р-ля
Задача 7. Вычислите мольную массу неэлектролита, зная что раствор, содержащий
2,25 г этого вещества в 250 г воды, кристаллизуется при -0,2790С. Криоскопическая
константа воды 1,86 град.
Молярную массу неэлектролита будем определять по формуле:
где K – криоскопическая константа растворителя
Δt – понижение температуры кристаллизации.
Температура кристаллизации чистой воды 00С, следовательно, понижение температуры
кристаллизации ∆t = 0 – (– 0,279) = 0,2790С.
Подставляя в формулу данные, вычисляем
Задача 8. Реакции выражаются схемами: KClO3 + Na2SO3 KCl + Na2SO4
KMnO4 + HBr Br2 + KBr + MnBr2 + H2O
Составьте электронные уравнения. Расставьте коэффициенты в уравнениях
реакций. Для каждой реакции укажите какое вещество является окислителем, какое
- восстановителем; какое вещество окисляется, какое - восстанавливается.
1) KCl+5 O3 + Na2S+4 O3→ KCl-1 + Na2S+6 O4
Данная реакция является окислительно-восстановительной, степень окисления меняют 2
элемента:
Cl+5 + 6e → Cl-1 | 1
S+4 - 2e → S+6 | 3
KClO3 + 3Na2SO3 → KCl + 3Na2SO4
Хлор восстанавливается (принимает электроны), являясь окислителем; сера окисляется
(отдает электроны), являясь восстановителем.
2) KMn+7 O4 + HBr-1 →Br20 + KBr + Mn+2 Br2 + H2O
Данная реакция является окислительно-восстановительной, степень окисления меняют 2
элемента:
Mn+7 + 5e → Mn+2 | 2
2Br-1 - 2e → Br20 | 5
2КМnО4 + 16HBr → 5Br2 + 2KBr + 2MnBr2 + 8H2O
Марганец восстанавливается (принимает электроны), являясь окислителем; бром
окисляется (отдает электроны), являясь восстановителем.