Контрольная работа по химии вариант 18
Из 1.35 г оксида металла получается 3.15 г его нитрата. Вычислите эквивалентную массу его металла.
Эквиваленты соли и оксида металла можно расписать:
Тогда в соответствии с законом эквивалентов:
Выразим из этого уравнения MЭ(Me):
Ответ: 32.5 г/моль.(цинк)
Запишите электронные формулы элементов с порядковыми номерами 17 и 25. К каким семействам элементов они относятся и почему? Объясните сходство и различие в их свойствах.
Элементом с порядковым номером 17 является хлор.
Рассмотрим атом хлора:
Электронная формула: 17Cl 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 5
Он принадлежит к p-семйству, находится в главной группе, так как у него происходит заполнение внешнего p-подуровня. Хлор проявляет сильные окислительные свойства, так как на последнем энергетическом уровне у хлора 7 электронов, и до устойчивой конфигурации благородного газа ему не хватает одного электрона.
Элементом с порядковым номером 25 является марганец.
Электронная формула марганца:
25Mn 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 5 .
Он принадлежит к d-семейству, находится в побочной подгруппе, т. к. идет заполнение конкурирующих энергетических подуровней (внешнего и предвнешнего энергетических уровней). Марганец проявляет восстановительные (металлические) свойства, т. к. на последнем – четвертом энергетическом уровне имеется 2 электрона, которые он способен легко отдать.
Сходство данных элементов в том, что у них по 7 валентных электронов и формулы оксидов в высших степенях окисления для обоих элементов имеют общую формулу Э2О7, но в отличие от хлора для марганца свойственны восстановительные свойства.
А в высшей степени окисления, равной +7, для обоих элементов характерны сильные окислительные свойства.
Вычислите энергию активации (Еа) реакции
если константы скоростей (К) этой реакции при 600 и 640 К соответственно равны 84 и 407 моль/л*с. Какой физический смысл К и Еа и от каких факторов зависят их численные значения?
Для определения энергии активации реакции воспользуемся уравнением Аррениуса:
Учтя что определим энергию активации:
Энергия активации реакции – это минимальная энергия, которую необходимо сообщить частицам, чтобы их взаимодействие было эффективным, выражается в кДж/моль. Численное значение Еа зависит от природы реагирующих веществ и присутствия катализатора.
Константа скорости К – показывает с какой скоростью протекает реакция при концентрациях веществ, равных 1 моль/л. Численное значение константы скорости зависят от природы реагирующих веществ, температуры и от присутствия катализатора.
При 782 К константы скоростей прямой и обратной реакций равны соответственно 0.16 и 0.0047. Чему равна константа равновесия? При каких кинетических условиях наступает равновесие? От каких факторов зависит численное значение константы равновесия?
Запишем выражение для Кс:
Кинетическим условием наступления равновесия является равенство скоростей прямой и обратной реакций.
Численное значение константы равновесия зависит от природы веществ и температуры, но не зависит от концентраций или парциальных давлений.
Запишите уравнения диссоциации HNO2 (Кд = 4*10 -4 ) и HNO3 (α = 1) и определите рН и рОН растворов этих кислот одинаковой молярной концентрации, равной 0,01 М.
Кислота HNO2 является слабым электролитом и в растворе не полностью диссоциирует на ионы. Для характеристики числа продиссоциировавших молекул существует такое понятие как константа диссоциации, численное значение которой зависит от природы электролита и от температуры. Для HNO2 Кд = 4*10 -4
Уравнение диссоциации HNO2
Определим рН 0.01М раствора HNO2
рОН1 = 14 – рН1 = 14 – 2,7 = 11,3
Кислота HNO3 является сильным электролитом и в растворе полностью диссоциирует на ионы:
Определим рН 0.01М раствора HNO3
рОН2 = 14 – рН2 = 14 – 2 = 12
Вычислите константу равновесия при 25 0 С и стандартном давлении для реакции
Как изменится численное значение константы равновесия при повышении температуры до 125 0 С (докажите расчетом)?
Величина константы равновесия связана с изменением изобарно-изотермического потенциала соотношением:
Изменение изобарно-изотермического потенциала определяется по следующей формуле:
Определим изменение энтальпии в результате протекания химической реакции:
Тогда изменение энергии Гиббса реакции:
∆rG298º = --26.78 – 298*14.85 *10 -3 = - 31.20 (кДж);
Тогда lgKp = - ΔG 0 /(2.3*R*T) = 5.48; Kp298 = 3*10 5
Используя уравнение изобары, определим значение константы равновесия при 125 0 С :
Ответ: Kp298 = 3*10 5 , при повышении температуры до 125 0 С величина константы равновесия уменьшилась и стала равна
Составьте схему гальванического элемента, в котором самопроизвольно протекает реакция
Определите рН раствора электролита водородного электрода, если никелевый электрод – стандартный, а ЭДС элемента равна 340 мВ. Запишите уравнения анодно-катодных процессов и рассчитайте значения А’max, G и Кр.
Схема гальванического элемента:
Уравнения электродных процессов:
К: Ni 2+ + 2е = Ni 0
ЭДС процесса определяется по формуле:
Зная ЭДС процесса и потенциал стандартного никелевого электрода, определим потенциал водородного электрода:
φ(H2O/H2) = φ(Ni 2+ / Ni) – Е = - 0.25 – 0.340 = - 0.59 (В);
Величина электродного потенциала водородного электрода связана с рН соотношением:
Определим энергию Гиббса:
∆G = - А’м = - n*F*E = - 2*96500*0.34 = - 65.62 (кДж);
Определим константу равновесия:
Ответ: рН = 10, ∆G = - 65.62 кДж; .
Ток силой 4 А пропускали через электролит в течение 15 мин 5 с. На катоде выделился свинец массой 4.14 г. из расплава одного из его соединений. Определите валентность свинца в этом соединении. Запишите уравнения анодно-катодных процессов, если известно, что на аноде выделился хлор, рассчитайте его объем (н.у.).
Из закона Фарадея выразим и определим валентность свинца:
Из закона Фарадея для газообразных продуктов определим количество хлора которое выделилось на аноде, зная что эквивалентный объем хлора равен 11.2 л:
Процессы на электродах:
A: Pb 0 - 2e = Pb +2 ;
Ответ: Z(Pb) = 2; V(Cl2)= 0.42 л;
Цинк находится в контакте со стальным изделием в условиях влажной атмосферы (Н2О, О2), рН =7. За 1 мин 20 с восстановилось 0.034 л О2(н.у.). На сколько уменьшится масса корродируемого металла и чему будет равна сила тока, возникающего при коррозии? Составьте схему электрохимической системы и уравнения коррозионных процессов.
При контакте железа и цинка в условиях влажной атмосферы (Н2О, О2) возникает гальваническая пара в которой железо будет катодом (φ 0 (Fe 2+ /Fe) = -0.44 B) и на нем будет восстанавливаться кислород из воздуха, а цинк (φ 0 (Zn 2+ /Zn) = -0.769 B) – анодом и будет разрушаться.
Процессы на электродах:
A: Zn 0 - 2e = Zn +2 ;
Суммарное уравнение реакции:
Из закона Фарадея для газообразных продуктов определим силу тока, зная что эквивалентный объем кислорода равен 5.6 л: