Вариант 3 1 Определите pH 0 02 н раствора серной кислоты считая ее диссоциацию полной

Вариант 3
1.Определите pH 0,02 н раствора серной кислоты, считая ее диссоциацию полной.
2.pH 0,1 н раствора слабой одноосновной кислоты равен 1,8. Чему равна константа диссоциации кислоты?
3.Какая из солей – сульфид калия или сульфид алюминия – гидролизуется в большей степени и почему? Составьте уравнения реакций гидролиза в молекулярной и ионной формах.

1.Определите pH 0,02 н раствора серной кислоты, считая ее диссоциацию полной.
Решение.
способ а) Моль-эквивалентная концентрация растворённого вещества A – это отношение эквивалентного количества вещества к объёму (V, л) раствора:

Эквивалентная концентрация растворенного вещества или нормальность раствора определяются эквивалентным количеством растворенного вещества и, следовательно, как и последнее, зависят от эквивалентного числа, постоянного только для конкретной реакции. Эквивалентное число для кислот часто относят к реакциям нейтрализации.
= 2
Вычислим количество моль серной кислоты в 1 л раствора. По определению нормальной концентрации в 1 л 0,02 н раствора содержится = 0,02 моль эквивалентов серной кислоты.
(моль) – серной кислоты в 1 л 0,02 н раствора
способ б) Можно не пересчитывать, а заключить, что 0,02 моль эквивалентов серной кислоты эквивалентно такому же количеству эквивалентов ионов водорода. Поскольку , то =0,02 (моль)

Водородным показателем pH называется отрицательный десятичный логарифм концентрации водородных ионов в растворе (моль/л):
pH = -lgсH+
H2SO4 2H+ + SO42-
При полной диссоциации серной кислоты на 1 моль серной кислоты образуется 2 моль ионов водорода. То есть, согласно пропорции:
= *2/1 = 0,01*2 = 0,02 (моль/л)
Молярная концентрация растворённого вещества – это отношение количества растворённого вещества к объёму (, л) раствора:
0,02 моль/л
Тогда
pH = -lgсH+ =-lg 0,02 = 1,7

2.pH 0,1 н раствора слабой одноосновной кислоты равен 1,8. Чему равна константа диссоциации кислоты?
Решение.
Диссоциация слабой одноосновной кислоты:
HAn H+ + An–
Выразим константу диссоциации:

=; =

Водородным показателем pH называется отрицательный десятичный логарифм концентрации водородных ионов в растворе (моль/л):
pH = -lg[H+], откуда
[H+] = 10–pH = 10–1,8 = 0,0158 (моль/л)
Так как , то (моль/л)
0,003

3.Какая из солей – сульфид калия или сульфид алюминия – гидролизуется в большей степени и почему? Составьте уравнения реакций гидролиза в молекулярной и ионной формах.
Решение.
Сульфид алюминия Al2S3 – соль, образованная слабым основанием и слабой кислотой, поэтому эта соль гидролизуется в большей степени по сравнению с сульфидом калия К2S солью, образованной сильным основанием и слабой кислотой
Сульфид калия К2S соль образованная сильным основанием и слабой кислотой (сероводородная кислота).
Соль в растворе диссоциирована:
Гидролиз идет по сульфид иону, протекает по двум ступеням:
– 1-я ступень

– 2-я ступень

Уравнение полного гидролиза:

На практике, гидролиз протекает частично, по первой ступени.
В результате гидролиза раствор приобретает щелочную реакцию, pH>7.

Сульфид алюминия Al2S3 – соль, образованная слабым основанием (нерастворимым в воде) и слабой кислотой. Гидролиз протекает практически полностью до образования гидроксида алюминия Al(OH)3 и сероводорода H2S (газообразное соединение).
Гидролиз соли:
Al2S3 +6H2O = 2Al(OH)3↓ + 3H2S↑
Среда – слабокислая, за счет растворенного в воде сероводорода.

Вариант 3
1.Объясните, какой из приведенных ниже ионов и почему может быть восстановителем, окислителем, либо обладать окислительно-восстановительной двойственностью:
1) NO3-;2) SO32-; 3) СlO4-; 4) F-
Решение.
Вещества в промежуточных степенях окисления могут быть как окислителями, так и восстановителями. В максимальной степени окисления вещества могут быть только окислителями, в минимальной – только восстановителями. Определим степени окисления элементов в ионах:
1) N+5O3-;
Азот находится в максимальной степени окисления +5, поэтому он будет только окислителем.
В ионе NO3-есть кислород в степени окисления -2, который может являться восстановителем по отношению только к фтору.
2) S+4O32-;
В сульфит-анионе сера находится в промежуточной степени окисления +4, поэтому сульфит-анион обладает окислительно-восстановительной двойственностью.
3) Сl+7O4-;
Хлор находится в максимальной степени окисления +7, поэтому он будет только окислителем.
В ионе СlO4-есть кислород в степени окисления -2, который может являться восстановителем по отношению только к фтору.

4) F-
В анионе фтор находится в своей низшей степени окисления, поэтому он может быть только восстановителем, отдавать электроны, однако, так как фтор самый электроотрицательный элемент, то нет такого окислителя, который бы окислил фтор до нулевой степени окисления, кроме самого фтора в некоторых реакциях диспропорционирования.

2.Используя метод электронного баланса, рассчитайте стехиометрические коэффициенты в предложенных уравнениях. Укажите окислитель и восстановитель:
Cl2 + КОН → KClO3 + KCl + Н2О
NaNO2 + KMnO4 + H2SO4 → NaNO3 + MnSO4 + K2SO4 + H2O
Решение.
Cl2 + КОН → KClO3 + KCl + Н2О
300882448260Cl2 -2ē = 2Cl-5
Cl2 + 10ē = 2Cl+51
3Cl2 + 6KOH = 5KCl + KClO3 + 3H2O

NaNO2 + KMnO4 + H2SO4 → NaNO3 + MnSO4 + K2SO4 + H2O
300882448260N+3 -2ē = N+55
Mn+7 + 5ē = Mn2+2

5NaNO2+2KMnO4+3H2SO4 = 5NaNO3 + 2MnSO4 + K2SO4 +3H2O

Вариант 3
1.Определите ЭДС гальванического элемента
Fe | 0,1М FeSO4 || 0,1М Н+ | Pt, Н2;
(степень электролитической диссоциации FeSO4 – 60 %). Изобразите краткую электрохимическую схему данного гальванического элемента.
2.Напишите уравнения реакций процессов, происходящих при электролизе водных растворов нитрата и хлорида кадмия с платиновыми электродами.
3.Медная пластина, склепанная с никелевой пластиной, помещена в воду с растворенным в ней кислородом. Какой металл и почему будет подвергаться коррозии? Напишите уравнения соответствующих полуреакций.

1.Определите ЭДС гальванического элемента
Fe | 0,1М FeSO4 || 0,1М Н+ | Pt, Н2;
(степень электролитической диссоциации FeSO4 – 60 %). Изобразите краткую электрохимическую схему данного гальванического элемента.
Решение.
Для определения ЭДС этого гальванического элемента необходимо определить концентрацию ионов Fe2+ в 0,1 М FeSO4:
сион =сэлектр*n*α;
cFe2+ = 0,1*1*0,6 = 0,06 (моль/л).
cH+ = 0,1*1*1 = 0,1 (моль/л)
Вычисление электродного потенциала металла при любой концентрации его ионов с моль/л (г-ион/литр) в растворе производится по формуле Нернста:

где n – количество электронов, участвующих в обратимо протекающем электродном (окислительно-восстановительном) процессе, E0 – стандартный электродный потенциал, с – концентрация ионов металла в растворе, моль/л (г-ион/литр).
Электродный потенциал железа и водородного электрода:

(В)
(В)

ЭДС для указанных концентраций растворов:
= –0,03 – (–0,476) = 0,446 (В)

2207895596900061531559690006153155969000
(–) Fe | 0,1М FeSO4 || 0,1М Н+ | Pt, Н2 (+)

2.Напишите уравнения реакций процессов, происходящих при электролизе водных растворов нитрата и хлорида кадмия с платиновыми электродами.
Решение.
Электролизом называется окислительно-восстановительный процесс, протекающий при прохождении электрического тока через раствор или расплав электролита.
Химические реакции на электродах осуществляются за счет электрической энергии. При электролизе катод — восстановитель, так как он отдает электроны катионам, а анод — окислитель, так как он принимает электроны у атомов.
При электролизе нерастворимые аноды сами не посылают электроны во внешнюю цепь, электроны посылаются в результате окисления анионов или молекул воды (в случае анионов кислородсодержащих кислот).
Диссоциация соли: Cd(NO3)2
335654015970800На катоде (–)2
На аноде Pt(+)1

125158567310

00

Диссоциация CdCl2 в водном растворе:
CdCl2Cd2+ + 2Cl-
400050012700000На катоде (–)1
На аноде Pt(+)1

1450476114277

00

Суммарное уравнение процесса электролиза:
80469378764
00

CdCl2 → Cl2 +

3. Медная пластина, склепанная с никелевой пластиной, помещена в воду с растворенным в ней кислородом. Какой металл и почему будет подвергаться коррозии? Напишите уравнения соответствующих полуреакций.
Решение.
Это пример коррозии на стыке двух металлов – никеля и меди в среде с растворенным кислородом. Стандартные электродные потенциалы никеля и меди соответственно равны: = – 0,25В, = +0,34В. Никель в этой паре металлов является более активным (анодом) и поляризуется отрицательно по отношению к меди (катоду). При этом электроны с никелевой пластинки переходят на медь.
Поскольку концентрация ионов водорода в воде с растворенным в ней кислородом электролита очень мала, то на катоде (меди) наиболее вероятен процесс восстановления растворенного кислорода.
Процессы выражается уравнениями:
2Ni – 4e– = 2Ni2+ (на аноде – никеле)
О2 + 2Н2О + 4е = 4ОН– (на катоде – меди)
Ni2+ + 2ОН– = Ni(ОН)2 (в растворе)

Вариант 3
1.Как изменятся скорости прямой и обратной реакций в системе 2NOCl 2NO + Cl2: при увеличении давления в 3 раза?
2.Реакция при 0°С завершается за 1 с., γ = 2. При какой температуре реакция закончится за 100 секунд?
3.Как повлияет разбавление смеси реагирующих газов в два раза на состояние равновесия системы H2(г) + Вг2(г) 2HBr(г)?

1.Как изменятся скорости прямой и обратной реакций в системе 2NOCl 2NO + Cl2: при увеличении давления в 3 раза?
Решение.

2NOCl 2NO + Cl2
До изменения давления скорости прямой и обратной реакций выражаются уравнениями:
υпр=k·[NOCl]2;
υобр=k·[NO]2 [Cl2].
При увеличении давления в 3 раза объем системы уменьшается в 3 раза, а концентрации реагирующих веществ увеличиваются в 3 раза. Тогда скорости реакций после увеличения давления выражаются уравнениями:
υ’пр= k·(3*[NOCl])2 =9* k·[NOCl]2 ·;
υ’обр= k*(3*[NO])2*3*[Cl2]=27* k·[NO]2 [Cl2].
Сравним скорости реакций до и после уменьшения давления:

υ’пр/υпр=9* k·[NOCl]2 / k·[NOCl]2=9;
υ’обр/υобр=27* k·[NO]2 [Cl2]/ k·[NO]2 [Cl2]=27.

Скорость прямой реакции возрастует в 9 раз, обратной реакций возрастет в 27 раз.

2.Реакция при 0°С завершается за 1 с., γ = 2. При какой температуре реакция закончится за 100 секунд?
Решение.
Зависимость скорости химической реакции от температуры выражается эмпирическим правилом Вант-Гоффа, согласно которому при увеличении температуры на 10 скорость большинства гомогенных реакций увеличивается в 2-4 раза.
Число, показывающее во сколько раз, увеличивается скорость химической реакции при повышении температуры на 10, названо температурным коэффициентом γ.
Математически правилом Вант-Гоффа выражается так:
,
где υ(t1) и υ(t2) – скорости химической реакции при температурах t1 и t2.

Реакция идет при температуре t1 = 0oC, то есть при понижении температура с 0o С до t2, скорость химической реакции в соответствии с правилом Вант-Гоффа уменьшается. В соответствии с определением скорость реакции обратно пропорциональна времени реакции τ, следовательно,
,
где и – время реакции при температурах t1 и t2. Подставляем:

6,64
= -66,4 oC

3. Как повлияет разбавление смеси реагирующих газов в два раза на состояние равновесия системы H2(г) + Вг2(г) 2HBr(г)?
Решение.
При постоянной температуре отношение равновесных концентраций (парциальных давлений) конечных продуктов к равновесным концентрациям (парциальным давлениям) исходных реагентов, возведенных соответственно в степени, равные их стехиометрическим коэффициентам, величина постоянная.

H2(г) + Вг2(г) 2HBr(г)
ν 1 12
ν – коэффициенты
Состояние равновесной химической системы характеризуется по закону действующих масс константой равновесия.

Разбавление системы в 2 раза уменьшает концентрации веществ в 2 раза.
До изменения давления скорости прямой и обратной реакций выражаются уравнениями:
υпр=k·[H2] [Br2];
υобр=k·[HBr]2.
Разбавление системы в 2 раза уменьшает концентрации веществ в 2 раза.

υ’пр= k·0,5*[H2]*0,5* [Br2] =0,25 k·[H2] [Br2]·;
υ’обр= k*(0,5*[ HBr])2=0,25* k·[HBr]2.

Скорость прямой и обратной реакции уменьшилась в 0,25 раз, однако химическое равновесие не изменилось.
Поскольку количество моль реагирующих газов равно количеству моль газообразных продуктов, то изменение концентраций при разбавлении не вызовет смещение равновесия.

Вариант 3
1. Составьте электронную формулу атома марганца. Укажите значения всех квантовых чисел для валентных электронов атома марганца.
2. Каков характер связи и как он изменяется в ряду LiF, BeF2, BF3, CF4? Изобразите геометрическую форму этих молекул.
3. Определите тип гибридизации орбиталей атома германия в молекуле GeJ4 и изобразите геометрическую форму этой молекулы.

1. Составьте электронную формулу атома марганца. Укажите значения всех квантовых чисел для валентных электронов атома марганца.
Решение.

Марганец.
1s22s22p63s23p63d54s2 – – марганец

Марганец (металл) находятся в побочной подгруппе VII группы периодической системы.
Относятся к электронному семейству d-элементов, поскольку заполняется электронами предвнешний энергетический уровень.

Состояния электрона, характеризующиеся различными значениями орбитального (побочного) квантового числа l (принимает значения от 0 до (n-1), где n – главное квантовое число), принято называть энергетическими подуровнями электрона в атоме. Этим подуровням присвоены следующие буквенные обозначения:
Орбитальное квантовое число0123
Обозначение энергетического подуровняspdf
Некоторому значению l соответствует (2l+1) возможных значений магнитного квантового числа ml (возможных расположений электронного облака в пространстве).
Собственное состояние электрона характеризуется спиновым квантовым числом s (значения +1/2 или –1/2).
Значения всех квантовых чисел для валентных электронов атома марганца:
Для пяти 3d электронов
n = 3
l = 2
mi = -2, -1, 0, 1, 2
ms = +1/2
Для двух 4s электронов
n = 4
l = 0
mi = 0
ms = +1/2, -1/2
2. Каков характер связи и как он изменяется в ряду LiF, BeF2, BF3, CF4? Изобразите геометрическую форму этих молекул.
Решение.
В ряду LiF, BeF2, BF3, CF4 характер связи изменяется от ионного к ковалентному, так как электроотицателность элементов, образующих соединения с фтором, в периоде растет с увеличением порядкового номера.

Li+F- – ионный кристалл, кубической сингонии.

INCLUDEPICTURE “C:UsersNIKOLA~1AppDataLocalTempFineReader12.00mediaimage1.jpeg” * MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE “C:UsersNIKOLA~1AppDataLocalTempFineReader12.00mediaimage1.jpeg” * MERGEFORMATINET

В случае молекулы BeF2 подвергаются смешению, гибридизации две орбитали: 2s и одна занятая электроном 2р. При этом образуются две равноценные гибридные sp-орбитали.
Использование двух таких равноценных орбиталей для связей с двумя атомами-партнерами должно приводить к линейной молекуле (sp-гибридизация, угол 180°), как это и имеет место в BeF2

При смешении одной s и двух p-орбиталей образуются 3 гибридные орбитали, угол между которыми 120о. Такой тип гибридизации называется sp2-гибридизацией, ему соответствует образование плоской треугольной молекулы BF3.

При смешении одной s и трех p-орбиталей образуются четыре sp3-гибридные орбитали, угол между которыми 109о28′. Форма такой молекулы является тетраэдрической. Примеры таких молекул: CF4.

3. Определите тип гибридизации орбиталей атома германия в молекуле GeI4 и изобразите геометрическую форму этой молекулы.
Решение.
Германий – элемент IV группы, главной подгруппы, аналог углерода.
Элемент с порядковым номером 32 – германий Ge.
Электронная формула: 1s22s22p63s23p63d104s24p2.
При смешении одной s и трех p-орбиталей образуются четыре sp3-гибридные орбитали, угол между которыми 109о28′. Форма такой молекулы является тетраэдрической.

Вариант 3
1. Рассчитайте молярную концентрацию 3 н. раствора Pb(NO3)2.
2. Какой объем 0,2 н. раствора азотной кислоты HNO3 нужно добавить к 0,2 л 0,3 н раствора HNO3, чтобы получить 0,25 н. раствор?
3. Смешали 3 л 60 % (по массе) раствора H2SO4 (ρ = 1,503 г/мл) и 1,5 л 16 % (по массе) раствора той же кислоты (ρ = 1,113 г/мл). Вычислите массовую долю растворенного вещества в полученном растворе.

1. Рассчитайте молярную концентрацию 3 н. раствора Pb(NO3)2.
Решение.
Моль-эквивалентная концентрация растворённого вещества A – это отношение эквивалентного количества вещества к объёму (V, л) раствора:

Молярность:

Соотношение между нормальностью и молярностью:

Эквивалентная концентрация растворенного вещества или нормальность раствора определяются эквивалентным количеством растворенного вещества и, следовательно, как и последнее, зависят от эквивалентного числа, постоянного только для конкретной реакции. Эквивалентное число часто относят к обменным реакциям. Для солей оно равно валентности металла.
= 2

1,5 M

2. Какой объем 0,2 н. раствора азотной кислоты HNO3 нужно добавить к 0,2 л 0,3 н раствора HNO3, чтобы получить 0,25 н. раствор?
Решение.
Моль-эквивалентная концентрация растворённого вещества A – это отношение эквивалентного количества вещества к объёму (V, л) раствора:

В 0,2 л 0,3 н раствора HNO3 содержится:
моль эквивалентов HNO3.
Пусть необходимо добавить 0,2 н. раствора азотной кислоты для получения 0,25 н. раствора. Используем формулу для нормальности, запишем данные исходного раствора, и учтем прибавление количества азотной кислоты за счет прибавляемого раствора. Объем первоначального раствора увеличивается на .
Подставляем и решаем уравнение:

= 0,2 л

На странице представлен фрагмент работы. Его можно использовать, как базу для подготовки.

Заказать полное решение

Часть выполненной работы