Строение атома и химическая связь

Казанский государственный технический университет им. А.Н. Туполева

 

 

СБОРНИК

КОНТРОЛЬНЫХ РАБОТ

ПО КУРСУ ОБЩЕЙ ХИМИИ

 

Учебное пособие

 

 

DH (реакции) =

=SDH_f (продуктов) – S DH_f (реагентов)

 

Казань – 2011

 

Печатается по рекомендации УМЦ КГТУ им. А.Н. Туполева

 

 

Рецензенты:

Будников Г.К. – докт. хим. наук, проф.Казанского Федерального университета

Евгеньев М.И. – докт. хим. наук, проф. Казанского государственного технологического университета

 

Авторы:А.Н. Глебов, А.Р. Буданов, И.Г. Григорьева, О.В. Лавриненко,

 С.А. Мальцева, А.И. Шамкаева, Д.В. Фролов, Е.П. Чеклаукова

 

Сборник контрольных работ по курсу общей химии: Учебное пособие /
Под ред. проф. А.Н. Глебова. 4-е изд. Казань: Изд-во «Экоцентр», 2011. 32 стр.

 

 

Учебное пособие предназначено для студентов технического университета, изучающих общую химию по дневной, вечерней и заочной формам обучения. Пособие составлено в соответствии с учебным планом, программой курса общей химии. «Сборник контрольных работ» способствует более полному освоению изучаемого материала и развитию навыков самостоятельной работы студентов. В пособии приведены контрольные задания по основным темам курса общей химии, необходимые расчетные формулы, даны решения типовых задач.

 

 

ã Издательство «Экоцентр», 2011 г.

Содержание

1.   Основные классы неорганических соединений	4
2.   Основные законы химии	6
3.   Строение атома и химическая связь	9
4.   Химическая термодинамика	11
5.   Химическая кинетика и равновесие	14
6.   Растворы	17
7.   Теория электролитической диссоциации	20
8.   Окислительно-восстановительные реакции	22
9.   Электрохимические процессы и системы	25
10. Примеры решения типовых задач	28
Литература	30

 

Основные классы неорганических соединений

Взаимосвязь между основными классами неорганических веществ (оксиды, кислоты, основания, соли) можно упрощенно представить в виде схемы:

Химические свойства основных классов неорганических соединений:

	Металл	Основной оксид	Основание	Соль
Неметалл	Fe + S = FeS	—	—	2NaBr + Cl2 = 2NaCl + Br2
Кислотный оксид	—	CaO + CO2 = CaCO3	2NaOH + CO2 = Na2CO3 + H2O	—
Кислота	Fe + 2HCl = FeCl2 + H2	CaO + H2SO4 = CaSO4 + H2O	NaOH + HCl = NaCl + H2O	BaCl2 + H2SO4 = BaSO4↓ + 2HCl
Соль	Zn + CuSO4= Cu + ZnSO4	—	CuSO4 + 2NaOH = Cu(OH)2↓ + Na2SO4	AgNO3 + NaCl = AgCl↓ + NaNO3

1.1. Назовите вещество и укажите класс химических соединений:

1.1.1. Fe(OH)₂Cl

1.1.2. K₂CrO₄

1.1.3. Mg(ClO₃)₂

1.1.4. NaHS

1.1.5. Al(OH)₃

1.1.6. NaH₂PO₄

1.1.7. NH₄OH

1.1.8. Na₂Cr₂O₇

1.1.9. Ba(HSO₃)₂

1.1.10. Na₂SO₃

1.1.11. Ba(OH)₂

1.1.12. HClO₄

1.1.13. (CuOH)₂CO₃

1.1.14. Ba₂P₂O₇

1.1.15. HMnO₄

1.1.16. Al(OH)SO₄

1.1.17. Ca(ClO)₂

1.1.18. Ca(H₂PO₄)₂

1.1.19. Al(NO₃)₃

1.1.20. K₂ZnO₂

1.2. Напишите формулы следующих соединений:

1.2.1. Хлорид фосфора (III) 1.2.2. Хромат калия 1.2.3. Гидрофосфат кальция 1.2.4. Гидроксид цинка 1.2.5. Дигидрофосфат калия 1.2.6. Пероксид водорода 1.2.7. Гидрокарбонат натрия 1.2.8. Оксид марганца (IV) 1.2.9. Селеновая кислота 1.2.10. Хлорид аммония

1.2.11. Нитрат ртути (II) 1.2.12. Сульфат железа (III) 1.2.13. Гидрофосфат железа (II) 1.2.14. Угольная кислота 1.2.15. Бромоводородная кислота 1.2.16. Нитрат хрома (III) 1.2.17. Нитрат меди (II) 1.2.18. Гидроксид железа (III) 1.2.19. Ортофосфорная кислота 1.2.20. Перманганат натрия

1.3. Составьте уравнение реакции получения следующего соединения и
рассчитайте массы реагентов, необходимых для получения 1 г вещества:

1.3.1. BaCrO4 1.3.2. (CuOH)2CO3 1.3.3. Al(OH)SO4 1.3.4. Ba(HSO3)2 1.3.5. NH4HS

1.3.6.Cr(OH)SO4 1.3.7. Fe(NO3)3 1.3.8. NaHSO3 1.3.9. Ba(H2PO4)2 1.3.10. KClO3

1.3.11. MgHPO4 1.3.12. Fe(OH)Cl2 1.3.13. Ca(HSO4)2 1.3.14. NaH2PO4 1.3.15. Na2HPO4

1.3.16. Be(ClO4)2 1.3.17. Na4P2O7 1.3.18. LiHSO4 1.3.19. (NH4)2SO4 1.3.20. Al(OH)2NO3

1.4. Напишите уравнения соответствующих реакций, учитывая, что другие вещества можно использовать только в качестве катализаторов:

1.4.1. Даны: сульфат никеля, гидроксид натрия, хлор, водород. Получить: хлорид никеля (II), хлорид натрия, оксид никеля (II).

1.4.2. Даны: оксид меди (II), оксид серы (VI), натрий, вода. Получить: серную
кислоту, гидроксид меди (II), медь.

1.4.3. Даны: оксид меди (II), нитрат бария, серная кислота, гидроксид натрия,
вода. Получить: гидроксид меди (II), гидроксид бария, азотную кислоту.

1.4.4. Даны: кислород, натрий, сера, оксид магния, вода, соляная кислота.
Получить: хлорид магния, гидроксид магния, сульфит натрия.

1.4.5. Даны: гидроксид бария, вода, кислород, серная кислота, железо, оксид меди (II). Получить: гидроксид меди (II), сульфат железа (II), гидроксид железа (III).

1.4.6. Даны: карбонат меди (II), оксид азота (IV), вода, натрий. Получить: нитрат меди (II), гидроксид меди (II), карбонат натрия.

1.4.7. Даны: алюминий, кислород, сульфат меди (II), железо, соляная кислота.
Получить: хлорид меди (II), хлорид железа (II), сульфат алюминия.

1.4.8. Даны: хлорид железа (III), барий, вода, соляная кислота. Получить: железо, оксид железа (III), хлорид железа (II).

1.4.9. Даны: кислород, уголь, гидроксид кальция. Получить: оксид кальция,
карбонат кальция, гидрокарбонат кальция.

1.4.10. Даны: оксид серы (IV), вода, кислород, хлорид натрия, нитрат серебра.
Получить: хлорид серебра, серебро, соляную кислоту.

1.4.11. Даны: оксид кальция, уголь, хлорат калия, серная кислота. Получить:
карбонат кальция, оксид углерода (II), хлороводород.

1.4.12. Даны: магний, уголь, кислород, соляная кислота, гидроксид натрия.
Получить: оксид магния, гидроксид магния, карбонат магния.

1.4.13. Даны: железо, сера, вода, кислород, гидроксид натрия. Получить: серную кислоту, сульфат железа (II), гидроксид железа (III).

1.4.14. Даны: оксид меди (II), оксид серы (IV), кислород, натрий, соляная кислота. Получить: гидроксид меди (II), серную кислоту, сульфат меди (II).

1.4.15. Даны: водород, кислород, азот. Получить: азотную кислоту, нитрат
аммония, оксид азота (I).

1.4.16. Даны: хлорид алюминия, натрий, вода. Получить: алюминат натрия,
алюминий, оксид алюминия.

1.4.17. Даны: сульфид аммония, сульфит натрия, водород, хлор. Получить: серо­водород, оксид серы (IV), серу.

1.4.18. Даны: гидроксид алюминия, гидроксид калия, фосфор, кислород, вода, оксид серы (IV). Получить: сульфит калия, дигидрофосфат калия, оксид алюминия.

1.4.19. Даны: оксид меди (II), сульфид натрия, соляная кислота, кислород.
Получить: сероводород, сульфат меди (II), сульфид меди (II).

1.4.20. Даны: натрий, кислород, вода, оксид железа (II), соляная кислота.
Получить: гидроксид натрия, хлорид железа (II), хлорид железа (III).

1.5. Изобразите структурные формулы следующих соединений:

1.5.1. Пероксид водорода 1.5.2. Борная кислота 1.5.3. Метафосфорная кислота 1.5.4. Серная кислота 1.5.5. Пирофосфорная кислота 1.5.6. Азотная кислота 1.5.7. Хлорноватистая кислота 1.5.8. Циановодородная кислота 1.5.9. Хлорноватая кислота 1.5.10. Ортофосфорная кислота

1.5.11. Гидроксид меди (II) 1.5.12. Гидразин 1.5.13. Фосфористая кислота 1.5.14. Гидроксиламин 1.5.15. Угольная кислота 1.5.16. Хлорная кислота 1.5.17. Сернистая кислота 1.5.18. Азотистая кислота 1.5.19. Гидроксид кальция 1.5.20. Гидроксид железа (III)

Основные законы химии

Закон Авогадро: равные объемы газов при нормальных условиях содержат одинаковое количество молекул.

Уравнение состояния идеального газа (Менделеева – Клапейрона):

,

где p – давление, Па; V – объем, м³; m – масса, г; M – молярная масса, г/моль;
R = 8,31 Дж/(моль×К) – универсальная газовая постоянная; T – температура, К.

Химическим эквивалентом вещества называется такое его количество, которое соединяется с 1 моль атомов водорода или замещают его в соединении.

Эквивалентная масса элемента равна его атомной массе, деленной на его
валентность.

Эквивалентная масса кислоты/основания равна их молярной массе, деленной на его основность/кислотность.

Эквивалентная масса окислителя/восстановителя равна его молярной массе, деленной на число электронов, принимаемых/отдаваемых в ходе реакции.

2.1. Рассчитайте давление в сосуде:

2.1.1. объемом 5 л, содержащем 16 г кислорода и 28 г азота при 0ºС

2.1.2. объемом 20 л, содержащем 28 г этилена и 10 г аргона при 50ºС

2.1.3. объемом 10 л, содержащем 16 г метана и 42 г азота при -10ºС

2.1.4. объемом 20 л, содержащем 16 г кислорода и 28 г азота при 30ºС

2.1.5. объемом 20 л, содержащем 8 г метана и 4 г водорода при 25ºС

2.1.6. объемом 5 л, содержащем 18,25 г хлороводорода и 20,25 г бромоводорода при 80ºС

2.1.7. объемом 5 л, содержащем 1 г водорода и 2 г гелия при 20ºС

2.1.8. объемом 20 л, содержащем 16 г диоксида серы и 7 г азота при 15ºС

2.1.9. объемом 10 л, содержащем 14 г оксида углерода и 44 г диоксида углерода при 0ºС

2.1.10. объемом 50 л, содержащем 24 г метана и 4 г гелия при 0ºС

2.1.11. объемом 20 л, содержащем 8 г водорода и 30 г этана при 80ºС

2.1.12. объемом 20 л, содержащем 2 г гелия и 42 г азота при 20ºС

2.1.13. объемом 20 л, содержащем 8 г кислорода и 22 г диоксида углерода
при 125ºС

2.1.14. объемом 20 л, содержащем 32 г кислорода и 14 г азота при 45ºС

2.1.15. объемом 5 л, содержащем 4 г водорода и 8,5 г аммиака при 50ºС

2.1.16. объемом 10 л, содержащем 10 г аргона и 48 г кислорода при 0ºС

2.1.17. объемом 50 л, содержащем 20 г гелия и 8 г водорода при -100ºС

2.1.18. объемом 50 л, содержащем 17 г фосфина и 6 г водорода при 200ºС

2.1.19. объемом 10 л, содержащем 34 г аммиака и 14 г азота при 50ºС

2.1.20. объемом 10 л, содержащем 51 г аммиака и 7 г азота при 50ºС

 

2.2. Вычислите эквивалентную массу:

2.2.1. азота в оксидах N₂O, NO, NO₂

2.2.2. соляной кислоты в реакции    2HCl + Ni = NiCl₂ + H₂

2.2.3. металла, при сгорании 2 г которого образуется 2,76 г оксида

2.2.4. серы в фторидах SF₄ и SF₆

2.2.5. железа в оксидах FeO, Fe₂O₃

2.2.6. фосфорной кислоты в реакции H₃PO₄ + Mg(OH)₂ = MgHPO₄ + 2H₂O

2.2.7. металла, при сгорании 5 г которого образуется 9,44 г оксида

2.2.8. серы в оксидах SO₂ и SO₃

2.2.9. мышьяковой кислоты в реакции H₃AsO₄ + NaOH = NaH₂AsO₄ + H₂O

2.2.10. металла, 2 г которого вытесняют из соляной кислоты 1,85 л водорода (н.у.)

2.2.11. перманганата калия в реакции
       2KMnO₄ + 2KOH + Na₂SO₃ = 2K₂MnO₄ + H₂O + Na₂SO₄

2.2.12. углерода в оксидах CO и CO₂

2.2.13. перманганата калия в реакции
       2KMnO₄ + 3H₂SO₄ + 5Na₂SO₃ = K₂SO₄ + 2MnSO₄ + 5Na₂SO₄ + 3H₂O

2.2.14. титана в хлоридах TiCl₂, TiCl₃, TiCl₄

2.2.15. перманганата калия в реакции
       2KMnO₄ + H₂O + 3Na₂SO₃ = 2KOH + 2MnO₂ + 3Na₂SO₄

2.2.16. хрома в оксидах CrO, Cr₂O₃, CrO₃

2.2.17. гидроксида кальция в реакции Ca(OH)₂ + 2CO₂ = Ca(HCO₃)₂

2.2.18. основной соли в реакции Fe(OH)₂Cl + NaOH = Fe(OH)₃ + NaCl

2.2.19. основной соли в реакции Fe(OH)₂Cl + 2HCl = FeCl₃ + 2H₂O

2.2.20. сульфита натрия в реакции    
       3Na₂SO₃ + K₂Cr₂O₇ + 4H₂SO₄ = 3Na₂SO₄ + K₂SO₄ + Cr₂(SO₄)₃ + 4H₂O

2.3. Определите простейшую формулу вещества, если оно содержит
(по массе):

2.3.1. 18,28% лития, 71,09% алюминия и 10,62% водорода

2.3.2. 60,04% калия, 18,45 углерода и 21,51% азота

2.3.3. 72,36% железа и 27,64% кислорода

2.3.4. 1,40% водорода, 19,49% кремния и 79,11% фтора

2.3.5. 44,90% калия, 0,58% водорода, 17,78% фосфора и 36,74% кислорода

2.3.6. 19,15% натрия, 0,84% водорода, 26,74% серы и 53,31% кислорода

2.3.7. 35,00% азота, 5,04% водорода и 59,96% кислорода

2.3.8. 27,41% азота, 9,86% водорода и 62,73% серы

2.3.9. 52,14% углерода, 13,13% водорода и 34,73% кислорода

2.3.10. 57,48% меди, 0,91% водорода, 5,43% углерода и 36,18% кислорода

2.3.11. 69,19% серебра, 10,28% серы и 20,53% кислорода

2.3.12. 17,11% кальция, 0,86% водорода, 27,38% серы и 54,65% кислорода

2.3.13. 3,69% водорода, 37,77% фосфора и 58,54% кислорода

2.3.14. 39,67% калия, 27,87% марганца и 32,46% кислорода

2.3.15. 46,65% азота, 6,71% водорода, 20,00% углерода и 26,64% кислорода

2.3.16. 65,78% цинка, 2,03% водорода и 32,19% кислорода

2.3.17. 31,90% калия, 28,93% хлора и 39,17% кислорода

2.3.18. 26,95% серы, 13,45% кислорода и 59,60% хлора

2.3.19. 36,80% азота, 5,30% водорода, 15,78% углерода и 42,12% серы

2.3.20. 8,46% углерода, 2,13% водорода и 89,41% иода.

2.4. Расставьте стехиометрические коэффициенты в реакциях и рассчитайте, какую массу второго реагента необходимо взять на 1 г первого, чтобы
реакция прошла до конца:

2.4.1. H₂O + P₂O₅ → H₃PO₄

2.4.2. NaH₂PO₄ + KOH → NaK₂PO₄ + H₂O

2.4.3. (CuOH)₂CO₃ + H₂SO₄ → CuSO₄ + CO₂ + H₂O

2.4.4. VO₂ + HCl → VOCl₂ + H₂O

2.4.5. NaHSO₄ + NaOH → Na₂SO₄ + H₂O

2.4.6. NaOH + H₂SO₄ → Na₂SO₄ + H₂O

2.4.7. Na₂CO₃ + HCl → NaCl + CO₂ + H₂O

2.4.8. Al₂O₃ + HNO₃ → Al(NO₃)₃ + H₂O

2.4.9. CuSO₄ + KOH → (CuOH)₂SO₄  + K₂SO₄

2.4.10. K₂SO₃ + HCl → KCl + SO₂ + H₂O

2.4.11. K₂Cr₂O₇ + KOH → K₂CrO₄ + H₂O

2.4.12. Al₂(SO₄)₃ + NaOH →Al(OH)SO₄ + Na₂SO₄

2.4.13. FeCl₃ + NaOH → Fe(OH)₂Cl + NaCl

2.4.14. NaOH + Al(OH)₃ → Na₃[Al(OH)₆]

2.4.15. Al₂O₃ + NaOH → NaAlO₂ + H₂O

2.4.16. Cr₂O₃ + H₂SO₄ → Cr₂(SO₄)₃ + H₂O

2.4.17. Al(OH)₃ + H₂SO₄ → Al₂(SO₄)₃ + H₂O

2.4.18. Zn(OH)₂ + KOH → K₂[Zn(OH)₄]

2.4.19. Fe(OH)₃ + H₂SO₄ → Fe₂(SO₄)₃ + H₂O

2.4.20. NaHCO₃ + NaOH → Na₂CO₃ + H₂O

2.5. Определите, какие продукты и в каком количестве (по массе) получатся при взаимодействии (обратите внимание на избыток одного из реагентов):

2.5.1. 500 г 1% раствора гидроксида кальция и 1 л углекислого газа (н.у.)

2.5.2. 2 г оксида кальция и 200 мл воды

2.5.3. 3 л хлора (Т = 353 К, p = 1,2×10⁵ Па) и 8 г цинка

2.5.4. 200 г 30% раствора серной кислоты и 20 г карбоната кальция

2.5.5. 20 г 15% раствора соляной кислоты и 3 г алюминия

2.5.6. 300 г гидроксида калия и 40 л углекислого газа (н.у.)

2.5.7. 30 л аммиака (н.у.) и 200 г 15% раствора соляной кислоты

2.5.8. 0,5 г лития и 20 мл воды

2.5.9. 15 г магния и 20 л кислорода (t = 25°C, р = 800 мм рт. ст.)

2.5.10. 2 г серы и 8 г железа

2.5.11. 1 г магния и 3 г иода

2.5.12. 200 л хлора и 150 л водорода (н.у.)

2.5.13. 5 л водорода (н.у.) и 3 г оксида меди (II)

2.5.14. 100 г 5% раствора азотной кислоты и 100 г 5% раствора гидроксида натрия

2.5.15. 2,7 г алюминия и 3,2 г серы

2.5.16. 5 г натрия и 200 мл воды

2.5.17. 100 л водорода и 70 л кислорода (н.у.)

2.5.18. 3 г цинка и 200 г 10% раствора соляной кислоты

2.5.19. 5 г серы и 12 л кислорода (t = 0°C, p = 760 мм рт. ст.)

2.5.20. 50 г 3% раствора хлорида натрия и 10 г 7% раствора нитрата серебра.

 

 

Строение атома и химическая связь

Состояние электрона в атоме характеризуется четырьмя квантовыми числами:

главное	n = 1, 2, 3, ...
орбитальное	l = 0, 1, ... , n – 1
магнитное	m = –l, ... , –1, 0, 1, ... , l
спиновое	s = ±1/2

Заполнение электронных оболочек в многоэлектронных атомах происходит в соответствии со следующими закономерностями:

Принцип запрета Паули: в атоме не может быть двух электронов с одинаковыми значениями всех четырех квантовых чисел.

Правило Гунда (Хунда): электроны располагаются по вырожденным орбиталям так, чтобы их суммарный спин был максимален.

Правило Клечковского: электроны заполняют подуровни по возрастанию суммы n + l, при равенстве сумм сначала заполняется подуровень с меньшим значением n.

Явление радиоактивности – процесс самопроизвольного распада ядер некоторых элементов. При a-распаде испускается a-частица (ядро ), заряд ядра уменьшается на 2, массовое число – на 4, образуется элемент, расположенный в Периодической системе на две клетки левее. При b^–-распаде испускается электрон, заряд ядра увеличивается на 1, массовое число не изменяется, образуется элемент, расположенный в Периодической системе на одну клетку правее.
При b⁺-распаде или К-захвате испускается позитрон или захватывается электрон с ближайшей к ядру оболочки соответственно, заряд ядра уменьшается на 1, массовое число не изменяется, образуется элемент, расположенный в Периодической системе на одну клетку левее.

Теоретическое рассмотрение химической связи возможно в рамках метода валентных связей (ВС) или метода молекулярных орбиталей (МО).

Метод ВС позволяет объяснить строение молекул многих химических соединений. Согласно этому методу химическая связь между атомами осуществляется обобществленными парами электронов с антипараллельными спинами на внешних подуровнях. Этот вид связи называется ковалентной связью (полярной и неполярной). Она характеризуется направленностью и насыщаемостью, что означает определенное расположение атомов в пространстве. Ионная связь возникает в результате электростатического взаимодействия противоположно заряженных ионов.

Метод МО предполагает, что электроны находятся на молекулярных орбиталях, охватывающих все ядра атомов в молекуле. Для двухатомных молекул элементов второго периода МО обозначаются (в порядке увеличения энергии):

2s_s < 2s_s^* < 2p_y = 2p_z < 2s_x < 2p_y^* = 2p_z^* < 2s_x^*.

Для элементов, находящихся в конце периода, начиная с кислорода, порядок следования МО несколько изменяется: ... < 2s_x < 2p_y = 2p_z < ...

3.1. Напишите электронные и электронно-ячеечные формулы валентных электронов атомов следующих элементов в основном и возбужденном
состояниях, определите высшую и низшую степени окисления, приведите
формулы оксидов в высшей степени окисления элемента:

3.1.1. p-элемент VI периода IV группы

3.1.2. p-элемент V периода V группы

3.1.3. p-элемент V периода VII группы

3.1.4. d-элемент IV периода IV группы

3.1.5. p-элемент III периода IV группы

3.1.6. p-элемент III периода VI группы

3.1.7. s-элемент V периода I группы

3.1.8. p-элемент IV периода V группы

3.1.9. p-элемент IV периода IV группы

3.1.10. d-элемент IV периода III группы

3.1.11. s-элемент III периода II группы

3.1.12. p-элемент IV периода VII группы

3.1.13. d-элемент VI периода V группы

3.1.14. s-элемент V периода II группы

3.1.15. p-элемент V периода IV группы

3.1.16. d-элемент V периода VI группы

3.1.17. p-элемент III периода VI группы

3.1.18. d-элемент IV периода VI группы

3.1.19. p-элемент III периода V группы

3.1.20. d-элемент V периода IV группы

3.2. Определите, относится ли данная электронно-ячеечная формула
к основному, возбужденному или невозможному состоянию атома, назовите химический элемент и укажите его порядковый номер:

3.2.1.			3.2.10.
3.2.2.			3.2.11.
3.2.3.			3.2.12.
3.2.4.			3.2.13.
3.2.5.			3.2.14.
3.2.6.			3.2.15.
3.2.7.			3.2.16.
3.2.8.			3.2.17.
3.2.9.			3.2.18.
3.2.19.			3.2.20.

3.3. Напишите уравнения ядерных реакций:

3.3.1. 238U + 4He 3n + ...  ... 3.3.2. 225Th  ...  ... 3.3.3. 59Co+4He n+...  ... 3.3.4. 142Nd+p 2n+ ...  ... 3.3.5. 131Sn  ... ... 3.3.6. 14N+12C 4He+... ... 3.3.7. 19F + p  n + ...  ... 3.3.8. 16O + 14N 2p+...  ... 3.3.9. 235U + n  139Ba + 3n + ... 3.3.10. 213Bi  ...  ...

3.3.11. 30Si+3He  2p+...  ... 3.3.12. 114Cd + n p+...  ... 3.3.13. 10B+4He n+.... ... 3.3.14. 139Xe  ...  ... 3.3.15. 226Pa  ...  ... 3.3.16. 46Ti + 2H n+... ... 3.3.17. 89Br  ...  ... 3.3.18. 238U  ...  ... 3.3.19. 213Po  ...  ... 3.3.20. 211Bi  ...  ...

3.4. Определите тип гибридизации и пространственное строение следующих молекул и ионов:

3.4.1. SiF4 3.4.2. NH3 3.4.3. CO2 3.4.4. BeF2

3.4.5. BF4– 3.4.6. CH4 3.4.7. PCl5 3.4.8. SiH4

3.4.9. NH4+ 3.4.10. BeH2 3.4.11. C2H4 3.4.12. BF3

3.4.13. SF6 3.4.14. H2O 3.4.15. C2H6 3.4.16. PCl3

3.4.17. SiF62– 3.4.18. SiCl4 3.4.19. C2H2 3.4.20. CCl4

3.5. Объясните с помощью метода молекулярных орбиталей возможность
образования следующих молекул и ионов, определите порядок связи,
установите, являются ли они диамагнитными или парамагнитными:

3.5.1. C2 3.5.2. Be2+ 3.5.3. N2+ 3.5.4. Ne2+

3.5.5. CO 3.5.6. Li2+ 3.5.7. B2 3.5.8. CO+

3.5.9. O2– 3.5.10. F2 3.5.11. B2+ 3.5.12. O2

3.5.13. C2+ 3.5.14. N2 3.5.15. O2+ 3.5.16. CN

3.5.17. NO+ 3.5.18. CN– 3.5.19. Li2 3.5.20. NO

Химическая термодинамика

Первое начало термодинамики:DU = Q – A, где U – внутренняя энергия;
Q – теплота; A – работа.

Закон Гесса: тепловой эффект химической реакции зависит только
от начального и конечного состояния, но не зависит от пути превращения.

Следствие из закона Гесса:

DH(реакции) = S DH_f (продуктов) – S DH_f (реагентов),

где H – энтальпия (DH = DU + pDV), DH_f – энтальпия образования вещества.

Второе начало термодинамики: , где S – энтропия.

Для изолированных систем: DS ³ 0.

DS(реакции) = S S(продуктов) – S S(реагентов).

Свободная энергия Гиббса: DG = DH – TDS,

DG(реакции) = S DG_f (продуктов) – S DG_f (реагентов).

Для самопроизвольных реакций DG < 0.

4.1. Используя справочные данные вычислить тепловой эффект реакции:

4.1.1. 2SO₂(г.) + O₂(г.) = 2SO₃(г.)

4.1.2. 4NH₃(г.) + 3O₂(г.) = 2N₂(г.) + 6H₂O(г.)

4.1.3. 2С₂H₂(г.) + 5O₂(г.) = 4CO₂(г.) + 2H₂O(г.)

4.1.4. С₂H₅OH(ж.) + 3O₂(г.) = 2CO₂(г.) + 3H₂O(ж.)

4.1.5. 2KClO₃(тв.) = 2KCl(тв.) + 3O₂(г.)

4.1.6. 4HCN(г.) + 5O₂(г.) = 2H₂O(ж.) + 4CO₂(г.) + 2N₂(г.)

4.1.7. CO₂(г.) + C(графит) = 2CO(г.)

4.1.8. C₂H₄(г.) + 3O₂(г.) = 2CO₂(г.) + 2H₂O(г.)

4.1.9. WO₃(тв.) + 2Al(тв.) = Al₂O₃(тв.) + W(тв.)

4.1.10. TiO₂(тв.) + 2Mg(тв.) = Ti(тв.) + 2MgO(тв.)

4.1.11. 2H₂O₂(ж.) = 2H₂O(ж.) + O₂(г.)

4.1.12. (CuOH)₂CO₃(тв.) = 2CuO(тв.) + CO₂(г.) + H₂O(г.)

4.1.13. Fe₂O₃(тв.) + 3СO(г.) = 2Fe(тв.) + 3СO₂(г.)

4.1.14. CH₄(г.) + 2O₂(г.) = CO₂(г.) + 2H₂O(г.)

4.1.15. 2C₂H₆(г.) + 7O₂(г.) = 4CO₂(г.) + 6H₂O(г.)

4.1.16. 6CO₂(г.) + 6H₂O(ж.) = C₆H₁₂O₆(тв.) + 6O₂(г.)

4.1.17. 2Fe₂O₃(тв.) + 3С(графит) = 4Fe(тв.) +3СO₂(г.)

4.1.18. С₆H₁₂O₆(тв.) = 2С₂H₅OH(ж.) + 2CO₂(г.)

4.1.19. 2H₂S(г.) + SO₂(г.) = 3S(ромб.) + 2H₂O(г.)

4.1.20. 4NH₃(г.) + 5O₂(г.) = 4NO(г.) + 6H₂O(ж.)

4.2. Не производя вычислений, определите знак изменения энтропии:

4.2.1. H₂(г.) + I₂(г.) = 2HI(г.)

4.2.2. 2H₂(г.) + O₂(г.) = 2H₂O(ж.)

4.2.3. PCl₃(ж.) + Cl₂(г.) = PCl₅(тв.)

4.2.4. 2NH₃(г.) = N₂(г.) + 3H₂(г.)

4.2.5. 2SO₂(г.) + O₂(г.) = 2SO₃(ж.)

4.2.6. 3C₂H₂(г.) = C₆H₆(ж.)

4.2.7. 2NO(г.) + O₂(г.) = 2NO₂(г.)

4.2.8. 2H₂S(г.) + 3O₂(г.) = 2H₂O(ж.) + 2SO₂(г.)

4.2.9. NH₄NO₂(тв.) = N₂(г.) + 2H₂O(ж.)

4.2.10. 2CH₃OH(г.) + 3O₂(г.) = 4H₂O(ж.) + 2CO₂(г.)

4.2.11. 2N₂O(г.) = 2N₂(г.) + O₂(г.)

4.2.12. 4NH₃(г.) + 5O₂(г.) = 4NO(г.) + 6H₂O(ж.)

4.2.13. C(графит) + CO₂(г.) = 2CO(г.)

4.2.14. 6Li(тв.) + N₂(г.) = 2Li₃N(тв.)

4.2.15. C(алмаз) = С(графит)

4.2.16. P₂O₅(тв.) + 3H₂O(ж.) = 2H₃PO₄(тв.)

4.2.17. 4NH₃(г.) + 5O₂(г.) = 4NO(г.) + 6H₂O(г.)

4.2.18. С(графит) + 2N₂O(г.) = СO₂(г.) + 2N₂(г.)

4.2.19. Cu(OH)₂(тв.) = CuO(тв.) + H₂O(г.)

4.2.20. N₂O₄(г.) = 2NO₂(г.)

4.3. Вычислите изменение свободной энергии Гиббса и определите возможность протекания реакции при стандартных условиях:

4.3.1. NaHCO₃(тв.) = NaOH(тв.) + CO₂(г.)

4.3.2. 2CH₄(г.) + 2NH₃(г.) + 3O₂(г.) = 2HCN(г.) + 3H₂O(ж.)

4.3.3. SiH₄(г.) + 2O₂(г.) = SiO₂(тв.) + 2H₂O(ж.)

4.3.4. H₂S(г.) + 2O₂(г.) = H₂SO₄(ж.)

4.3.5. 2Ag(тв.) + H₂S(г.) = Ag₂S(тв.) + H₂(г.)

4.3.6. Ca₃N₂(тв.) + 6H₂O(ж.) = 3Сa(OH)₂(тв.) + 2NH₃(г.)

4.3.7. C₆H₁₂O₆(тв.) = 2C₂H₅OH(ж.) + 2CO₂(г.)

4.3.8. 4Ag(тв.) + 2H₂S(г.) + O₂(г.) = 2Ag₂S(тв.) + 2H₂O(ж.)

4.3.9. NH₄NO₃(тв.) = N₂O(г.) + 2H₂O(ж.)

4.3.10. Mg₃N₂(тв.) = 3Mg(тв.) + N₂(г.)

4.3.11. 2KCl(тв.) + 3O₂(г.) = 2KClO₃(тв.)

4.3.12. 3H₂SO₄(ж.) + Al₂O₃(тв.) = Al₂(SO₄)₃(тв.) + 3H₂O(ж.)

4.3.13. 4CuO(тв.) = 2Cu₂O(тв.) + O₂(г.)

4.3.14. PbO₂(тв.) + Pb(тв.) = 2PbO(тв.)

4.3.15. 4NO₂(г.) = 2N₂O(г.) + 3O₂(г.)

4.3.16. Al₂O₃(тв.) + 3H₂(г.) = 2Al(тв.) + 3H₂O(ж.)

4.3.17. 2Al₂O₃(тв.) + 3С(графит) = 4Al(тв.) + 3СO₂(г.)

4.3.18. CH₄(г.) + NH₃(г.) = HCN(г.) + 3H₂(г.)

4.3.19. 3C₂H₄(г.) = C₆H₆(ж.) + 3H₂(г.)

4.3.20. SiCl₄(ж.) + 2H₂O(ж.) = SiO₂(тв.) + 4HCl(г.)

4.4. Определите, как влияет повышение температуры на смещение равно­весия и при какой температуре направление реакции сменится на противоположное (зависимостью DH и DS реакций от температуры пренебречь):

4.4.1. 2NaHCO₃(тв.)  Na₂CO₃(тв.) + H₂O(г.) + CO₂(г.)

4.4.2. Mg(OH)₂(тв.)  MgO(тв.) + H₂O(г.)

4.4.3. N₂(г.) + 3H₂(г.)  2NH₃(г.)

4.4.4. CaO(тв.)+ CO₂(г.)  CaCO₃(тв.)

4.4.5. 3C₂H₂(г.)  C₆H₆(г.)

4.4.6. C₂H₂(г.) + 2H₂(г.)  C₂H₆(г.)

4.4.7. 2PbO(тв.) + O₂(г.)  2PbO₂(тв.)

4.4.8. CH₄(г.)  C(графит) + 2H₂(г.)

4.4.9. ZnCO₃(тв.)  ZnO(тв.) + CO₂(г.)

4.4.10. 2NO(г.) + O₂(г.)  2NO₂(г.)

4.4.11. 2H₂(г.) + O₂(г.)  2H₂O(г.)

4.4.12. CO₂(г.) + H₂(г.)  CO(г.) + H₂O(г.)

4.4.13. N₂O₄(г.)  2NO₂(г.)

4.4.14. 2SO₂(г.) + O₂(г.)  2SO₃(г.)

4.4.15. Fe₂O₃(тв.) + H₂(г.)  2FeO(тв.) + H₂O(г.)

4.4.16. CaO(тв.) + H₂O(г.)  Ca(OH)₂(тв.)

4.4.17. Fe₃O₄(тв.) + H₂(г.)  3FeO(тв.) + H₂O(г.)

4.4.18. CO₂(г.) + C(графит)  2CO(г.)

4.4.19. C₂H₆(г.)  C₂H₄(г.) + H₂(г.)

4.4.20. C₂H₄(г.) + H₂O(ж.)  C₂H₅OH(ж.)

4.5. Определите энергетическую ценность следующих органических веществ – пищевых продуктов (продукт + nO₂(г.) → xCO₂(г.) + yH₂O(ж.)), пользуясь приведенными значениями DH_f°:

4.5.1. Ацетилсалициловая кислота (аспирин) CH₃COOC₆H₄COOH (-1300 ^кДж/_моль)

4.5.2. Лактоза (молочный сахар) С₁₂H₂₂O₁₁·H₂O (-1980 кДж/моль)

4.5.3. Сахароза C₁₂H₂₂O₁₁ (-2221 кДж/моль)

4.5.4. Глюкоза C₆H₁₂O₆ (-1273 кДж/моль)

4.5.5. Сорбит СH₂OH(CHOH)₄CH₂OH (-1250 кДж/моль)

4.5.6. Щавелевая кислота (COOH)₂ (-827 кДж/моль)

4.5.7. Янтарная кислота (CH₂COOH)₂ (-583 кДж/моль)

4.5.8. Яблочная кислота HOOCCH₂CHOHCOOH (-630 кДж/моль)

4.5.9. Глицерин CHOH(CH₂OH)₂ (-659 кДж/моль)

4.5.10. Валериановая кислота C₅H₁₀O₂ (548 кДж/моль)

4.5.11. Этилвалериат C₄H₇COOC₂H₅ (552 кДж/моль)

4.5.12. Этиловый спирт C₂H₅OH (-278 кДж/моль)

4.5.13. Этилацетат CH₃COOC₂H₅ (-463 кДж/моль)

4.5.14. Этилизовалериат (CH₃)₂CHCH₂COOC₂H₅ (569 ^кДж/_моль)

4.5.15. Уксусная кислота CH₃COOH (-487 кДж/моль)

4.5.16. Бензойная кислота C₆H₅COOH (50 кДж/моль)

4.5.17. Масляная кислота CH₃(CH₂)₂COOH (556 кДж/моль)

4.5.18. Молочная кислота CH₃CHOHCOOH (-550 кДж/моль)

4.5.19. Мальтоза C₁₂H₂₂O₁₁·H₂O (-1910 кДж/моль)

4.5.20. Фруктоза CH₂OH(CHOH)₃COCH₂OH (-1260 кДж/моль)

 

---

Дата добавления: 2018-05-12; просмотров: 634; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!