Полный текст:
Контрольная работа по химии
Задание №1: Определите эквивалент и молярную массу эквивалента хлора в следующих соединениях: СuCl2, NaClO, LiClO2, Ca(ClO3)2, KClO4, Cl2O5. Найдите число эквивалентов в 100г хлорида меди (II).
Эквивалент элемента (Э) – реальная или условная частица, которая в кислотно-основных реакциях и реакциях ионного обмена равноценна одному атому или одному иону водорода.
Число, которое показывает какая часть моль элемента или вещества эквивалентна, 1 моль атома водорода называется фактором эквивалентности (fэк).
(fэк)- это величина обратная эквивалентному числу Z этого вещества в конкретной реакции.
Эквивалент – условная химическая частица в Z раз меньшая, чем соответствующая формульная единица вещества, участвующего в конкретной реакции.
Молярная масса эквивалента равна:
Мэк = fэк • Mr
СuCl2:
Э = 1/2
Мэк = 1/2 • 35,5 = 17,75
NaClO:
Э = 1
Мэк = 1 • 35,5 = 35,5
LiClO2:
Э = 1/3
Мэк = 1/3 • 35,5 = 11,83
Ca(ClO3)2:
Э = 1/5
Мэк = 1/5 • 35,5 = 7,1
KClO4:
Э = 1/7
Мэк = 1/7 • 35,5 = 5,07
Cl2O5:
Э = 1/5
Мэк = 1/5 • 35,5 = 7,1
Дано:
m(CuCl2) = 100 г
Найти: число эквивалентов - ?
Решение:
Эквивалент соли может быть вычислен как частное от деления ее молярной массы на произведение числа ионов металла и его валентности:
, где
n – число ионов металла;
B – валентность
n = 2
B = 2
M(CuCl2) = 64 г/моль + 2•35,5 г/моль = 135 г/моль
Э(CuCl2) = 135/2•2 = 33,75
Ответ: Э(CuCl2) = 33,75
Задание №2: Укажите число протонов, электронов и нейтронов в атомах изотопов элемента в соответствии со своим вариантом. Составьте электронную формулу атома элемента и подчеркните в формуле валентные электроны. Укажите, к какому электронному семейству относится данный элемент. Распределите электроны атома по электронным ячейкам и укажите число неспаренных электронов в атоме в нормальном (невозбуждённом состоянии).
Изотопы элемента: Si2814, Si30 14
Si2814 – число протонов 14, число нейтронов 14, число электронов 14.
Si30 14 – число протонов 14, число нейтронов 16, число электронов 14.
Si 1s22s22p63s23p2 – подчеркнуты валентные подуровни
Данный элемент относится к семейству p-элементов
^v
^
^
3s 3p
Число неспаренных электронов равно 2.
Задание №3: Внешние уровни атомов имеют строение:… 2s2 2p6 ; …4s2 3d1 ;…5s2 5p4 ;…6s2 . В каких периодах, группах и подгруппах находятся эти элементы? К каким электронным семействам они принадлежат?
…2s22p6 – (10) Ne – Неон (находится во 2 периоде, VIII группы, главной подгруппы, относится к семейству p-элементов);
…4s23d1 – (21) Sc – Скандий (находится в 4 периоде, III группы, главной подгруппы, относится к семейству d-элементов);
…5s25p4 – (52) Te – Теллур (находится в 5 периоде, VI группы, главной подгруппы, относится к семейству p-элементов);
…6s2 – (56) Ba – Барий (находится в 6 периоде, II группы, главной подгруппы, относится к семейству s-элементов).
Задание №4: Вычислите изменение энтропии и энтальпии образования 1 моля метана из водорода и углерода (графит)
Дано:
n(CH4) = 1 моль
Найти: ?H0298 - ? ?S0298 - ?
Решение:
Запишем уравнение реакции:
H2 + C(графит) = CH4
?H0298 = ?H0(CH4) – (?H0(H2) + ?H0(C(графит)))
?H0298 = -74,85 – (0 + 0) = -74,85 кДж•моль-1
?S0298 = S0(CH4) – (S0(H2) + S0(C(графит)))
?S0298 = 186,19 – (130,52 + 5,740) = 49,93 Дж•моль-1•К-1
Ответ: ?H0298 = -74,85 кДж•моль-1; ?S0298 = 49,93 Дж•моль-1•К-1
Задание №5: Применяя принцип Ле-Шаталье укажите, в каком направлении произойдёт смещение равновесия систем:
а) СО(газ) + H2O(ж) = СО2(газ) +H2(газ) ?Hхр = 2,85 кДж/моль
б) 2SО2(газ) + О2(газ) = 2SO3(газ) ?Hхр = 1.77 кДж/моль,
если а) повысить температуру,
б) увеличить концентрацию оксида углерода (II),
в) увеличить концентрацию оксида серы (IV).
а) СО(газ) + H2O(ж) = СО2(газ) +H2(газ) ?Hхр = 2,85 кДж/моль
а – при повышении температуры в соответствии с принципом Ле-Шателье равновесие сместится в сторону обратной реакции;
б – при увеличении концентрации оксида углерода (IV) в соответствии с принципом Ле-Шателье равновесие сместится в сторону обратной реакции.
б) 2SО2(газ) + О2(газ) = 2SO3(газ) ?Hхр = 1.77 кДж/моль
а – при повышении температуры в соответствии с принципом Ле-Шателье равновесие сместится в сторону обратной реакции;
в - при увеличении концентрации оксида серы (IV) в соответствии с принципом Ле-Шателье равновесие сместится в сторону прямой реакции.
Задание №6: Какой объём раствора нитрата серебра с молярной концентрацией эквивалента 0,1 моль/л израсходуется в реакции осаждения с раствором, содержащего 0,84г хлорида кальция? Cоставьте уравнение реакции.
Дано:
CH(AgNO3) = 0,1 моль/л
m(CaCl2) = 0,84 г
Найти: Vр-ра(AgNO3) - ?
Решение:
CaCl2 + 2AgNO3 = 2AgClv + Ca(NO3)2
Для решения задачи нам необходимо использовать следующие формулы:
(1) n(fэкв.X) = n(fэкв.Y)
(2) m(X) = n(fэкв.X) · M(fэкв.X)
(3) n(fэкв.X) = C(fэкв.X) · V(fэкв.X)
Находим fэкв. CaCl2 и fэкв. AgNO3 они равны соответственно 1/2 и 1.
Таким образом, n(1/2CaCl2) = n(AgNO3) из уравнений (1), (2) и (3) находим:
V(AgNO3) = m(CaCl2) / (C(AgNO3)·M(1/2CaCl2))
M(CaCl2) = 40 г/моль + 2·35,5 г/моль = 111 г/моль
V(AgNO3) = 0,84 г / (0,1 моль/л ·1/2·111г/моль) = 0,84 / 5,55 = 0,1514 л = 151,4 мл.
Ответ: V(AgNO3) = 0,1514 л = 151,4 мл.
Задание №7: Сколько граммов сахара С12Н22О11 следует растворить в 500г воды чтобы он не замерзал при температуре -1,2?С? Ккр =1,86?.
Дано:
m(H2O) = 500 г
t = -1,2?С
Ккр =1,86?
Найти: m(С12Н22О11) - ?
Решение:
Температура кристаллизации чистой воды 0?С, следовательно, понижение температуры кристаллизации ?t = 0 – (-1,2?С) = 1,2.
Для расчета используем следующую формулу:
m(С12Н22О11) = (?tзам.·M(С12Н22О11)·q) / (1000·Kкр)
M(С12Н22О11) = 12·12г/моль + 22·1г/моль + 11·16 г/моль = 342 г/моль
m(С12Н22О11) = (1,2 · 342 г/моль · 500 г) / (1000·1,86?) = 110,32 г
Ответ: m(С12Н22О11) = 110,32 г
Задание №8: Кдис1(Н2А) = 10-3, Кдис2(Н2А)= 10-9. Вычислите полную константу диссоциации кислоты, степень диссоциации по первой ступени в 0,1М растворе и рН раствора.
Дано:
Кдис1(Н2А) = 10-3
Кдис2(Н2А) = 10-9
С0 = 0,1 моль/л
Найти: Кдис - ? ? - ? pH - ?
Решение:
Полная константа диссоциации кислоты равна:
Кдис = Кдис1(Н2А) + Кдис2(Н2А) = 10-3 + 10-9(мало, не учитывается) ? 10-3
Вычислим степень диссоциации кислоты:
0,1-х х х
H2A - H+ + HA-
Запишем выражение константы диссоциации для первой ступени:
Кдис1(Н2А) = C(H+)•C(HA-) / C(H2A) (в равновесии)
Кдис1(Н2А) = х•х / С0 – х = х•х / 0,1 – х
Решим уравнение:
х2 / (0,1 – х) = 10-3
х2 + 10-3х + 10-4 = 0
х = -0,001/2 + v(0,001/2)2 + 0,0001 = -0,0005 + 0,0100123 = 0,0095123
Рассчитаем степень диссоциации по формуле:
? = х/ С0
? = 0,0095123/0,1 = 0,095123
Вычислим pH данного раствора:
C(H+) = 0,0095123
pH = -lg C(H+)
pH = -lg0,0095123 = 2,02
Ответ: Кдис ? 10-3; ? = 0,095123; pH = 2,02
Задание №9: Выпадет ли осадок сульфата кальция, если к 200мл 0,002М раствора хлорида кальция добавить 200мл 0,01М раствора сульфата калия ПР(СaSO4) = 10-4.
Дано:
Vр-ра(CaCl2) = 200 мл
СМ(CaCl2) = 0,002 моль/л
Vр-ра(K2SO4) = 200 мл
СМ(K2SO4) = 0,01 моль/л
ПР(СaSO4) = 10-4
Найти: выпадет ли осадок - ?
Решение:
Для того, чтобы узнать выпадет осадок или нет, необходимо сравнить произведение растворимости (ПР) с произведением концентраций (ПС), если ПС > ПР – осадок образуется, если ПС < ПР – осадок не образуется.
Запишем уравнение реакции:
CaCl2 + K2SO4 = CaSO4v + 2KCl
CaSO4 - Ca2+ + SO42-
Рассчитаем произведение концентраций ионов Ca2+ и SO42- в полученном растворе:
Vобщ. = Vр-ра(CaCl2) + Vр-ра(K2SO4) = 200 мл + 200 мл = 400 мл = 0,4 л
C(Ca2+) = 0,2•0,002/0,4 = 0,001 моль/л
С(SO42-) = 0,2•0,01/0,4 = 0,005 моль/л
Рассчитаем произведение концентраций:
ПС = C(Ca2+)• С(SO42-) = 0,001•0,005 = 5•10-6
10-4 > 5•10-6, ПР > ПС – следовательно, осадок не образуется
Ответ: осадок не образуется
Задание №10: Cоставьте молекулярные и ионно-молекулярные уравнения гидролиза солей и на основании этих уравнений определите реакцию среды (кислая, нейтральная, щелочная) и рН. Укажите цвет лакмуса и фенолфталеина в растворах солей: сульфат марганца (II), нитрит цезия, хлорид гидроксоцинка.
MnSO4 – сульфат марганца (II)
MnSO4 > Mn2+ + SO42- - гидролиз идет по катиону Mn2
+
Гидролиз идет полностью по первой ступени, степень гидролиза на второй ступени незначительна.
I ступень:
2MnSO4 + 2H2O - (MnOH)2SO4 + H2SO4
2Mn2+ + 2SO42- + 2H2O - 2MnOH+ + 2SO42- + 2H
+
2Mn2+ + 2H2O - 2MnOH+ + 2H+
II ступень:
(MnOH)2SO4 + 2H2O - 2Mn(OH)2v + H2SO4
2MnOH+ + SO42- + H2O - 2Mn(OH)2v+ SO42- + 2H
+
2MnOH+ + H2O - 2Mn(OH)2v + 2H
+
Реакция среды кислая, pH < 7,
Лакмус – красный
Фенолфталеин – бесцветный
CsNO2 – нитрит цезия
CsNO2 > Cs+ + NO2- - гидролиз идет по аниону NO2-
I ступень:
CsNO2 + H2O - HNO2 + CsOH
Cs+ + NO2- + H2O - HNO2 + Cs+ + OH-
NO2- + H2O - HNO2 + OH-
Реакция среды щелочная, pH > 7,
Лакмус – синий
Фенолфталеин – малиновый
ZnOHCl – хлорид гидроксоцинка
ZnOHCl > ZnOH+ + Cl- - гидролиз идет по катиону ZnOH
+
ZnOHCl + H2O - Zn(OH)2v + HCl
ZnOH+ + Cl- + H2O - Zn(OH)2v + H+ + Cl-
ZnOH+ + H2O - Zn(OH)2v + H+
Реакция среды кислая, pH < 7,
Лакмус – красный
Фенолфталеин – бесцветный
Задание №11: Составьте молекулярные уравнения электронного баланса для реакций окисления-восстановления. Расставьте коэффициенты в молекулярном уравнении и укажите окислитель и восстановитель, какое вещество окисляется, а какое восстанавливается.
а) КBr + H2SO4(конц.) =
б) H2S + HNO2 =
а) 2КBr- + 3H2S+6O4(конц.) = 2KHSO4 + Br20 + S+4O2^ + 2H2O
2Br- - 2•1e > Br20 – восстановитель (окисляется) 2 1
2
S+6 + 2e > S+4 – окислитель (восстанавливается) 2 1
2Br- + S+6 > Br20 + S+4
б) 2HN+3O2 + H2S-2 = 2N+2O + S0 + 2H2O
N+3 + 2e > N+2 – окислитель (восстанавливается) 2 1
2
S-2 – 2e > S0 – восстановитель (окисляется) 2 1
N+3 + S-2 > N+2 + S0
Литература:
1. Глинка Н.Л. Общая химия. Изд-во: Л.: Химия, 24-е изд. испр., 1985. – 702 с.
2. Ахметов Н.С. Общая и неорганическая химия. Учеб. для вузов. — 4-е изд., испр. — М. Высш. шк., Изд. центр «Академия», 2001. — 743 с., ил.
3. Основы физической химии. Теория и задачи: Учеб. пособие для вузов / В.В. Еремин, СИ. Каргов, И.Л. Успенская, H.F.. Кузьменко, В.В. Лунин. М: Издательство «Экзамен». 2005. — 480 с.
4. Крешков А.П. Основы аналитической химии. Том 1. М. Химия. 1970. – 472 с. ил.
5. Рабинович В. А., Хавин 3. Я. Краткий химический справочник. Изд. 2-е, испр. и доп. 392 стр., 114 табл., 19 рис.
6. Задачник по количественному анализу, Изд. 3-е, доп., Изд-во «Химия», Л., 1972, стр. 376, 644 задачи.
7. Задачник по аналитической химии/Н.Ф. Клещев, Е.А. Алферов, Н.В. Базалей и др.; Под. ред. Н.Ф. Клещева. — М.: Химия, 1993. — 224 с: ил.
8. Основы физической химии. Теория и задачи: Учеб. пособие для вузов / В.В. Еремин, СИ. Каргов, И.А. Успенская, Н.Е. Кузьменко, В.В. Лунин. — М.: Издательство «Экзамен», 2005. — 480 с. (Серия «Классический университетский учебник»)