Химия Глинка 50 решенных задач

l = 2;

l = 3

Для орбітального квантового числа l = 2, магнітне квантове число може мати п’ять значень: -2, -1, 0, 1, 2.

Для орбітального квантового числа l = 3, магнітне квантове число може мати сім значень: -3, -2, -1, 0, 1, 2, 3.

m = ?

ΔНС
2
Н
4
= 52,3 кДж/моль

ΔНН
2
О
= -285,8 кДж/моль

ΔНСО
2
= -383,5 кДж/моль

Н2
С = СН2
+ 3О2
2СО2
+ 2Н2
О(ж.)
+ 6226 кДж

Визначимо кількість моль етилену, що бере участь у даній реакції. З термохімічного рівняння, використовуючи стандартні ентальпії утворення речовин (
Δ
Н простих речовин = 0)
, що входять в реакцію (подані у довідкових матеріалах підручника)
, запишемо вираз, позначивши кількість моль етилену за Х:

52,3Х = 2Х(-285,8) + 2Х(-393,5) + 6226;

1410,9Х = 6226

Звідки:

Х = 4,41 моль.

З рівняння реакції бачимо, що оксиґену для проходження такого перетворення потрібно в тричі більше ніж етилену, тому νО2
= 3νС2
Н4
= 3*4,41 =13,24 моль.

Звідки об’єм оксигену:

VO2
= νО2
* Vm
=

= 13,24 моль * 22,4 л/моль =

= 296,5л.

VO2
= ?

Складемо рівняння, позначивши масу необхідного для розведення розчина за Х:

В 50%-му розчині міститься 500г КОН і 500г Н2
О, тому коли ми додаватимемо 20%-ний р-н, до присутнього в 50%-му р-ні КОН додаватиметься 0.2Х (по масі)
КОН, а загальна маса розчину збільшуватиметься на Х. В результаті розведення має вийти 25% р-н.

Вище сказане можна записати у вигляді виразу:

;

0,5кг + 0,2Х = 0,25кг + 0,25Х;

0,25кг = 0,05Х;

Х = 5кг.

Отримати

25% р-н КОН

m2
0%
р-на
KOH
= ?

Р-н С СН3
СООН = 0,01н

К СН3
СООН = 0,042

Рівняння дисоціації:

СН3
СООН СН3
СОО –
+ Н +

Запишемо вираз для константи дисоціації оцтової кислоти:

;

З умови, що даний розчин 0,01н слідує – концентрація

[CH3
COOH] = 0,01 моль/л

Враховуючи [CH3
COO-
] = [H+
] підставимо у вираз для константи дисоціації:

;

[СН3
СОО –
] [Н +
] = 0,00042 ;

Знайдемо концентрацію іонів гідроґену:

[H+
] = 0,02049;

Звідки pHсередовища:

pH = - ln[0,02049] = 3,88

рН р-на = ?

Аналізуючи ліву і праву частину рівняння можна зробити висновок, що в даній реакції Mnбуде виступати відновником:

Mn+2
– 2eMn+4
(
втрачає два електрони)

Через те, що оксиґен у даному рівнянні не змінює ступеня окислення – окисником може виступити тільки хлор. Можливий хід реакції:

Mn(OH)2
+ Cl2
+ KOHMnO2
+ KCl + H2
O

Тоді:

Cl2
+ 2e 2Cl –

Прирівняємо кількість речовин у обох частинах рівняння реакції:

Mn(OH)2
+ Cl2
+ 2KOHMnO2
+ 2KCl + 2H2
O

Гальванічний

елемент

Cu – катод:

Для того, щоб в гальванічному елементі купрум міг виступати в якості катода, для анода потрібно обрати менш електронегативний елемент – наприклад цинк (
Zn
)
.

Схема такого гальванічного елемента:

Zn | ZnSO4
|| CuSO4
| Cu

Реакція, що відбувається:

Zn + CuSO4
= ZnSO4
+ Cu

Zn = Zn+2
+ 2e – анод окислюється (φZn
= - 0,76 В)

Cu+2
+ 2e = Cu – катод відновлюється (φCu
= 0,34 В)

Стандартна ЕРС даної реакції:

Е = φCu
– φZn
= 0,34 – ( – 0,76) = 1,1В

Cu – анод:

Для того, щоб в гальванічному елементі купрум міг виступати в якості анода, для катода потрібно обрати більш електронегативний елемент – наприклад золото (
Au
)
.

Схема такого гальванічного елемента:

Cu | CuCl2
|| AuCl3
| Au

Реакція, що відбувається:

3Cu + 2AuCl3
= 3CuCl2
+ 2Au

Cu = Cu+2
+ 2e – анод окислюється (φCu
= 0,34 В)

Au+3
+ 3e = Au – катод відновлюється (φAu
= 1,50 В)

Стандартна ЕРС даної реакції:

Е = φAu
– φCu
= 1,50 – 0,34 = 1,16В

Cu – катод

Cu – анод

Запишемо стандартні електродні потенціали електрохімічних систем, що беруть участь у реакції:

HOCl + H+
+ 2e = Cl–
+ H2
O (φ1
= 1,49)

H2
­O2
= O2
+ 2H+
+ 2e (φ2
= 0,68)

Через те, що φ1
> φ2
, окисником в даній реакції є HOCl, значить реакція відбуватиметься з ліва на право.

Скласти схему електролізу водного розчину хлориду цинку.

а) анод цинковий б) анод вугільний

Вугільний анод:

Вугільний анод є нейтральним – він не братиме участі в електрохімічних реакціях.

Реакції, що можуть відбуватися на аноді:

2Сl–
= Cl2
+ 2e (φ1
= 1,36) – окислення хлорид-іону

або 2H2
O = O2
+ 4H+
+ 4e (φ2
= 1,23)

Хоча φ1
> φ2
, але відбуватиметься саме перший процес. Це пов’язано зі значним перенавантаженням другого процесу: матеріал анода гальмує його протікання.

На катоді в цей час можуть відбуватися такі реакції:

Zn+2
+ 2e = Zn(φ3
= – 0,76) *

або 2H2
O + 2e = H2
+ 2OH–

Та через те, що стандартний електродний потенціал системи (*) негативніший за потенціал водневого електрода в нейтральному водному середовищі ( – 0,41В), відбуватиметься електрохімічне відновлення води, що супроводжується виділенням гідроґену.

Цинковий анод:

Завдяки тому, що (φ3
= – 0,76) значно менший за потенціали (φ1
= 1,36) і (φ2
= 1,23), буде відбуватися анодне розчинення цинку.

З умови задачі: з PtCl4
*6NH3
нітрат срібла осаджує весь хлор, значить він входить у зовнішню сферу комплексної сполуки, а 6NH3
у внутрішню, тому координаційна формула речовини: [Pt(NH3
)6
]Cl4
і відповідно координаційне число платини дорівнює 6 – за кількістю лігандів.

Аналогічно міркуючи: з PtCl4
*3NH3
нітрат срібла осаджує тільки ¼ хлору, значить, тільки один атом хлору входить у зовнішню сферу комплексної сполуки, три інші, разом з 3NH3
– у внутрішню, тому координаційна формула речовини: [Pt(NH3
)3
Cl3
]Clі відповідно координаційне число платини в цій сполуці теж дорівнює 6.

Скласти валентну схему молекули.

а) який зв’язок найбільш полярний?

б) в якому напрямку зміщена електронна хмара цього зв’язку?

Молекула хлороформу має вигляд представлений на рис. 1. Чотири неспарених електрони збудженого атома вуглецю беруть участь в утворенні чотирьох ковалентних зв’язків з трьома атомами хлору (1s2
2s2
2p6
3s2
3p5
) і одним атомом водню (1s1
), що мають по одному неспареному електрону на зовнішніх орбіталях.

Найбільш полярним зв’язком є зв’язок між атомами вуглецю і хлору.

В цьому легко переконатися обчисливши різниці відносних електронегативностей атомів для зв’язків: C – ClіC – H.(Cl = 3,0; C = 2,5; H = 2,1)

Δχ
c
–
cl
=3,0 – 2,5 = 0,5; Δχ
c
–
н
= 2,5 – 2,1 = 0,4 => Δχ
c
–
cl
> Δχ
c
–
н
.

Електронна хмара цього зв’язку зміщена в сторону Cl, як більш електронегативного атома.

Щоб дати відповідь на це питання потрібно обчислити стандартну енергію Ґібса реакцій:

1) CaO + H2
Ca + H2
O*

2) ZnO + H2
Zn + H2
O

3) SnO2
+ 2H2
Sn + 2H2
O

4) NiO + H2
Ni + H2
O

5) Al2
O3
+ 3H2
2Al + 3H2
O*

По-перше реакції позначені (*) не можуть відбутися (за даних умов), бо в них беруть участь оксиди активних металів, які під час відновлення воднем одразу перетворяться в гідрооксиди.

Стандартні енергії Ґібса для сполук, що беруть участь в реакціях:

ΔGo
298
: CaO(–604,2), ZnO(–320,7), SnO2
(–519,3), NiO (–211,6), Al2
O3
(–1582,0), H2
O (–237,3)

1) ΔGo
298
= –237,3 – ( – 604,2) = 366,9 кДж > 0 => не може

2) ΔGo
298
= –237,3 – (–320,7) = 83,4 кДж > 0 => не може

3) ΔGo
298
= 2∙( –237,3) – (–519,3) = 44,7 кДж > 0 => не може

4) ΔGo
298
= –237,3 – ( – 211,6) = – 25,7 кДж > 0 => може

5) ΔGo
298
= 3∙(–237,3) – ( – 1582,0) = 1344,7 кДж > 0 => не може

Для того, щоб дати відповідь на це питання обчислимо значення φ якщо рН розчину дорівнює 7. φ = – 0,059 рН = –0,41 В. Відповідно значення водневого електрода зменшиться на 0,41 В.

Відповідь в).

а) Як зміниться вміст СО в рівноважній суміші з підвищенням температури але за незмінного тиску? Зі зростанням загального тиску але за незмінної температури?

б) Чи зміниться константа рівноваги за умови підвищення загального тиску і незмінній температурі? За умови збільшення температури? За умови введення в систему каталізатора?

а) Через те, що ΔНо
= 172,5 кДж > 0 – реакція екзотермічна, тому за умови підвищення температури, та за незмінного тиску, рівновага зміститься вліво, тобто в сторону оберненої, відповідно концентрація СО в суміші зменшиться.

За незмінної температури збільшення тиску призведе до зменшення об’єму системи, що в свою чергу викличе збільшення концентрації речовин, що беруть участь в реакції.

Якщо до збільшення тиску швидкість прямої реакції була: v1
= k1
[CO2
], а оберненої: v2
= k2
[CO]2
. Вважатимемо, що концентрації речовин збільшились в nразів, тоді швидкості реакцій:

v1
’
= k1
n[CO2
] = nv1
– пряма;

v2
’
= k2
(n[CO])2
= n2
v2
– обернена; =>

Швидкість оберненої реакції після підвищення тиску збільшиться в n2
разів, а пряма лише в n, значить концентрація СОв суміші зменшиться
.

б) На константу рівноваги зміна тиску за незмінної температури не вплине тому, що вона залежить лише від природи речовин, що беруть участь в реакції і від температури.

Так. – К.Р. залежить від температури.

Ні. Тому що каталізатор однаково змінює енергію активації як прямої, так і оберненої реакції. Через це він не впливає на відношення констант і швидкостей реакцій, тому каталізатор не впливає на розмір константи рівноваги і, відповідно, не може ні збільшити, ні зменшити вихід реакції. Він лише може пришвидшити або сповільнити настання рівноваги.

Еквівалентна маса кисню – 8 г/моль. Використовуючи закон еквівалентів, складемо дві пропорції для кожної реакції: метал – кисень; метал – ґалоґен:

1) 0,2г кисню еквівалентні Хг метала

8г/моль кисню – Zг/моль метала

2) Хг метала – 3,17г ґалоґена

Zг/моль метала – Yг/моль ґалоґена

Права частина пропорції №1 дорівнює лівій частині пропорції №2, відповідно ліва частина 1-ї дорівнює правій частині 2-ї, тому можна записати:

0,2г кисню еквівалентні 3,17г ґалоґена

8г/моль кисню – Yг/моль ґалоґена

Звідки еквівалентна маса галогена:

Егалогена
= (3,17г ∙ 8г/моль) /
0,2г = 126,8 г/моль.

Обчислимо який об’єм СО2
міститься у 1л повітря:

VCO2
= Vпов.
∙ 0,03 / 100% = 1л ∙ 0,03 / 100% = 3 ∙ 10–4
л.

Кількість речовини, що відповідає такому об’єму СО2
:

υ = V/Vm
= 3 ∙ 10–4
л / 22,4л/моль = 1,34∙10–5
моль.

Звідки:

n =υ∙ NA
= 1,34 ∙ 10–5
∙ 6,02 ∙ 10–23
= 8,0625 ∙ 1018
шт.

Позначимо кількість атомів карбону та гідроґену в простій формулі речовини відповідно через XіY. Атомні маси цих елементів: 12 і 1. Тому відношення мас карбону і гідроґену в складі речовини складає 12X:Y. За умовою задачі це відношення: 93,75 : 6,25. Значить: 12X:Y = 93,75 : 6,25, звідки: .

Найпростіша формула сполуки: С1,25
Н1
. Цій формулі відповідає молекулярна маса

М = 12 ∙ 1,25 + 1∙ 1 = 16. Справжню молекулярну масу речовини знайдемо, виходячи з її густини за повітрям: Мпов.
= 29г/моль

D = M1
/M2
; => Мречовини
=Mпов.
/D = 29г/моль ∙ 4,41 = 127,89 ≈ 128 г/моль.

Відношення коефіцієнтів у формулі речовини знайдемо з відношення молекулярних мас речовини і її найпростішої формули:

Мреч.
/Мнайпрост. ф-ли
= 128 / 16 = 8

X = 1,25 ∙ 8 = 10, Y = 1 ∙ 8 = 8. =>

Формула речовини: С10
Н8
.

а) Знайдемо можливі значенняnі l, що відповідають сумі:

Але n > 0, l = n –1 іl < n, томумножина

можливих значень зменшується:

Атомні орбіталі, яким відповідають значення l, що рівні 0, 1, 2, 3, називаються відповідно s-, p-, d- і f-орбіталями. Значенню nвідповідає номер енергетичного рівня.

Виходячи з другого правила Клечковського (за однакових значень суми nі l атомні орбіталі заповнюються у порядку послідовного зростання головного квантового числа n), отримаємо, що електронні орбіталі заповнюються у такому порядку:

3d 4p 5s.

Аналогічно міркуючи запишемо послідовність заповнення електронних орбіталей для суми nіl, що дорівнює 6, 7:

б)

Звідки: 4d 5p 6s.

в)

Звідки: 4f 5d 6p 7s.

Ba BaO BaCl2
Ba(NO3
)2
BaSO4

Mg MgSO4
Mg(OH)2
MgO MgCl2
.

2BaO + O2
2BaO;

BaO + 2HCl BaCl2
+ H2
O;

BaCl2
+ 2HNO3
Ba(NO3
)2
+ 2HCl;

Ba(NO3
)2
+ H2
SO4
BaSO4
+ 2HNO3
.

Mg + H2
SO4
MgSO4
+ H2
;

MgSO4
+ 2NaOH Na2
SO4
+ Mg(OH)2
;

Mg(OH)2
MgO + H2
O;

MgO + 2HCl MgCl2
+ H2
O.

Електронна оболонка цього атома містить 15 електронів, значить до складу його ядра входить 15 протонів – це випливає з загальної електронейтральності атома. Кількість протонів відповідає заряду ядра атома і його порядковому номеру в таблиці хімічних елементів: Z = 15, №15.Номеру 15 відповідає хімічний елемент Фосфор, його масове число рівне: 30,97376. Отже символ даного елемента:

Відносні електронегативності елементів:

Cl = 3,0; Ge = 2,0; Fe = ?; Ca = 1,04; K = 0,91.

(
В справочних відомостях не було знайдено відносної електронегативності для
Fe
, але виходячи з таблиці відносних електронегативностей для інших елементів і періодичної таблиці хімічних елементів, можна зробити висновок, що значення електронегативності феруму знаходиться між значеннями 2,0 і 1,04 (Ґерманію і Кальцію), тому суттєво не вплине на відповідь.)

Обчислимо різниці електронегативностей зв’язків:

K –Cl = 3,0 – 0,91 = 2,09;

Ca – Cl = 3,0 – 1,04 = 1,96;

Fe – Cl = 3,0 – ? = (1,96 < ? > 1,0);

Ge ­– Cl = 3,0 – 2,0 = 1,0.

Робимо висновок, що найбільшою йонністю характеризується зв’язок K – Cl, а найменшою – Ge ­– Cl, значення для зв’язку Fe – Clзнаходиться між ними.

Заряд електрона: q = 1,60 ∙ 10–19
Кл.

Один Дебаль: 1D = 3,33 ∙ 10–30
Кл/м.

μ = q ∙ l = 1,60 ∙ 10–19
∙ 4 ∙ 10 –11
= 6,4 ∙ 10–30
Кл/м = 6,4 ∙ 10–30
/(3,33 ∙ 10–30
)D = =1,92 D.

Те, що H2
іC2
H2
було взято за однакових умов і їх об’єми рівні, відповідає тому, що кількість речовини у першому і другому випадках однакова. Запишемо рівняння реакцій горіння відносно 1моль речовин, і розрахуємо тепловий ефект:

H2
+ ½O2
= H2
O(г.)
ΔH1
= – 241,8кДж;

C2
H2
+ 2,5O2
= 2CO2
+ H2
OΔH2
= –241,8 – 2 ∙ (–393,5) – (226,8) = – 1255,6кДж

Бачимо, що під час горіння ацетилену виділяється більше теплоти. Обчислимо у скільки разів її кількість перевищує кількість теплоти, що виділяється під час горіння гідроґену:

ΔH1
/ΔH2
= 1255,6/241,8 = 5,19 рази.

(В умові задачі нам не було задано концентрацію речовини
D
, аналізуючи відповідь у підручнику і концентрації даних речовин, робимо висновок, що в умові задачі допущена помилка, речовина
D
не бере участь у реакції, а тому рівняння реакції запишеться:

3

A

+

B



2

C

).

Щоб знайти вихідні концентрації речовин А і В врахуємо, що згідно з рівнянням реакції з 3-х молей А і 1-го моля В утворюється 2моль С. Оскільки за умовою задачі в кожному літрі системи утворилося 0,008моля речовини С, то в ході реакції було витрачено С/2 = 0,004моля речовини В і (С/2) ∙ 3 = 0,012моля речовини А.

Таким чином вихідні концентрації А і В:

[Ao
] = 0,012 + 0,03 = 0,042моль/л;

[Bo
] = 0,01 + 0,004 = 0,014моль/л.

Обчислимо масу 20% розчину сульфатної кислоти:

mр-ну
= V ∙ ρ = 100мл ∙ 1,14г/мл = 114г.

Тепер знайдемо масу сірчаної кислоти у цьому розчині:

m(H2
SO4
) = mр-ну
∙ 20 / 100% = 114 ∙ 20 / 100% = 22,8г;

маса води у цьому розчині: m(H2
O)20%р-н
= 114 – 22,8 = 91,2.

Використовуючи знайдену масу, обчислимо масу 5%р-ну:

m5%
р-ну
= 22,8 ∙ 100 / 5 = 456г.

Маса води, що міститься у даному розчині:

m(H2
O)5%р-н
=456 – 22,8 = 433,2г.

Для того, щоб знайти об’єм потрібної для приготування розчину води, віднімемо від отриманного значення m(H2
O)20%р-н
:

m(H2
O)необх.
= m(H2
O)5%р-н
– m(H2
O)20%р-н
= 433,2 – 91,2 = 342г або ж 342мл.

Обчислимо кількість моль сахарози у розчині виходячи з її молярної концентрації 0,5М: за означенням молярної концентрації (відношення кількості розчиненої речовини до об’єму розчину; наприклад 1М розчин або См
= 1моль/л)

0,5 моль 1000мл

ν 100мл =>

ν = 0,05моль.

Після того, як ми додамо до розчину 300мл води, його об’єм стане рівним 400мл, а кількість сахарози в розчині залишиться сталою, тобто 0,05моль, тому молярна концентрація розчину стане:

0,05моль 400мл

См
1000мл =>

См
= 0,125М

Звідки осмотичний тиск:

P = CM
RT = 0,125 ∙ 8,31 ∙ 298 = 309,55кПа.

MNaOH
= 40г/моль.

Обчислимо кількість речовини NaOH, що міститься у розчині:

νNaOH
=m / M = 1г / 40г/моль = 0,0025моль.

Рівняння дисоціації даного лугу:

NaOH = Na+
+ OH–
=>

Кількість іонів OH–
дорівнює кількості молекул NaOH, значить [OH–
] = 0,0025моль/л

звідки pOH = – lg[OH–
] = – lg0,0025 = 2,6,

відповідно pH = 14 – pOH = 14 – 2,6 = 11,4.

а)Pb(NO3
)2
+ KI; б)NiCl2
+ H2
S ; в) K2
CO3
+ HCl; г) CuSO4
+ NaOH;

ґ) CaCO3
+ HCl; д) Na2
SO3
+ H2
SO4
; е) AgBr3
.

Через те, що солі утворені сульфуром мало розчинні, то сульфіт нікелю випаде в осад:

NiCl2
+ H2
SNiS + 2HCl

Ni2+
+ S2–
NiS

Через те, що всі перераховані солі утворені або слабкими основами і сильними кислотами, або сильними основами і слабкими кислотами, то всі вони будуть гідролізуватися.

ZnBr2

Iступінь: ZnBr2
+ H2
OZnOHBr + HBr

Zn2+
+ H2
O ZnOH+
+ H+

ІІ ступінь: ZnOHBr + H2
OZn(OH)2
+ HBr

ZnOH+
+ H2
O Zn(OH)2
+ H+

Реакція розчину: кисла

K2
S

Iступінь: K2
S + H2
O KHS + KOH

S2–
+ H2
O HS–
+ OH–

ІІ ступінь: KHS + H2
O H2
S + OH–

HS–
+ H2
O H2
S + OH–

Реакція розчину: лужна

Fe2
(SO4
)3

I ступінь: Fe2
(SO4
)3
+ 2H2
O 2(FeOH)SO4
+ H2
SO4

Fe3+
+ H2
O FeOH2+
+ H+

ІІ ступінь: 2(FeOH)SO4
+ 2H2
O (Fe(OH)2
)2
SO4
+ H2
SO4

FeOH2+
+ H2
O Fe(OH)+
2
+ H+

IІІ ступінь:(Fe(OH)2
)2
SO4
+ H2
O Fe(OH)3
+ H2
SO4

Fe(OH)2+
+ H2
O Fe(OH)3
+ H+

Реакція розчину: кисла

MgSO4

I ступінь: 2MgSO4
+ 2H2
O (MgOH)2
SO4
+ H2
SO4

Mg2+
+ H2
O MgOH+
+ H+

ІІ ступінь: (MgOH)2
SO4
+ H2
O Mg(OH)2
+ H2
SO4

MgOH+
+ H2
O Mg(OH)2
+ H+

Cr(NO3
)3

I ступінь: Cr(NO3
)3
+ H2
O CrOH(NO3
)2
+ HNO3

Cr3+
+ H2
O CrOH+
+ H+

ІІ ступінь: CrOH(NO3
)2
+ H2
O Cr(OH)2
NO3
+ HNO3

CrOH+
+ H2
O CrOH2+
+ H+

IІІ ступінь: Cr(OH)2
NO3
+ H2
O Cr(OH)3
+ HNO3

Cr(OH)2+
+ H2
O Cr(OH)3
+ H+

Реакція розчину: кисла

K2
CO3

I ступінь: K2
CO3
+ H2
O KHCO3
+ KOH

CO3
2–
+ H2
O HCO3
–
+ OH–

ІІ ступінь: KHCO3
+ H2
O KOH + H2
CO3
H2
O + CO2

HCO3
–
+ H2
O H2
CO3
+ OH–

Реакція розчину: лужна

Na3
PO4

I ступінь: Na3
PO4
+ H2
O Na2
HPO4
+ NaOH

PO3–
4
+ H2
O HPO2–
+ OH–

ІІ ступінь: Na2
HPO4
+ H2
O NaH2
PO4
+ NaOH

HPO2–
4
+ H2
O H2
PO–
4
+ OH–

IІІ ступінь: NaH2
PO4
+ H2
O H3
PO4
+ NaOH

H2
PO–
4
+ H2
O H3
PO4
+ OH–

Реакція розчину: лужна

CuCl2

I ступінь: CuCl2
+ H2
O Cu(OH)Cl + HCl

Cu2+
+ H2
O Cu(OH)+
+ H+

ІІ ступінь: Cu(OH)Cl + H2
O Cu(OH)2
+ HCl

Cu(OH)+
+ H2
O Cu(OH)2
+ H+

Реакція розчину: кисла

MnO2
+ O2
+ KOH = K2
MnO4
+H2
O2

Через те, що в розчині присутній KOH, то MnO2
не може бути окисником (тому що не проявляє окислювальних властивостей у лужних розчинах), він не буде відновлюватись, а навпаки – окислюватись, до Mn6+
(тобто змінить ступінь окислення з 4+ на 6+), з утворенням манґаната. Окисником у даній реакції буде молекулярний кисень: він змінить ступінь окислення з 0 до 2–, а також (через те, що утворюється H2
O2
) з 0 до 1–. Підрахувавши кількість атомів кисню і калію в обох частинах реакції, побачимо, що потрібно поставити коефіцієнт 2 біля KOH. Остаточно рівняння буде мати вигляд:

MnO2
+ O2
+ 2KOH = K2
MnO4
+H2
O2

Запишемо рівняння реакцій, що відбуваються на електродах:

Ag+
+ 2e Ag φ = 0,80В

2H+
+ 2e H2
φ = 0B

Сумарне рівняння реакції:

2Ag+
+ H2
2Ag + 2H+

Щоб визначити ЕРС елемента необхідно обчислити електродні потенціали на електродах за даної концентрації розчину. Обчислимо значення φ, використавши рівняння Нернста:

φAg
= 0,80 + 0,059lg1 = 0,80 + 0 = 0,80B

Аналогічно для гідрогену:

φH
= 0.

ЕРС гальванічного елементу:

E = φAg
– φH
= 0,80 – 0 = 0,80B.

Запишемо стандартні електродні потенціали електрохімічних систем, що беруть участь в реакції:

2IO–
3
+ 12H+
+ 10e = I2
+ 5O2
+ 6H2
Oφ1
= 1,19B

O2
+ 2H+
+ 2e = H2
O2
φ2
= 0,68B.

Оскільки φ1
> φ2
, то окисником буде HIO3
, а відновником – H2
O2
; дана реакція буде протікати з ліва на право.

Те, що перша сіль дає осад з BaCl2
, але не дає осаду з AgNO3
, означає, що йон SO2–
4
знаходиться у зовнішній сфері комплексної сполук, а Br–
у внутрішній, значить формула цієї речовини:

[Co(NH3
)5
Br]SO4

Рівняння дисоціації:

[Co(NH3
)5
Br]SO4
[Co(NH3
)5
Br]2+
+ SO2–
4
.

Друга сіль реагує навпаки, значить Br–
у зовнішній сфері, а SO2–
4
– у внутрішній, формула:

[Co(NH3
)5
SO4
]Br

Рівняння дисоціації:

[Co(NH3
)5
SO4
]Br[Co(NH3
)5
SO4
]+
+ Br–
.

MMe = 5,00г.

MMex
Oy
= 9,44г.

З умови задачі випливає, що в оксиді металу на 5г метала припадає 9,44 – 5 = 4,44г оксиґену. Відповідно до означення еквівалента, еквівалент оксиґену – ½. Виходячи з молекулярної маси оксиґену його еквівалентна маса ЕО
= 16 ∙ ½ = 8г/моль. Із закону еквівалентів, маси речовин, що взаємодіють, пропорційні їх еквівалентним масам. Значить:

5,00г металу еквівалентні 4,44г оксиґену

ЕМе
г/моль 8г/моль

Звідки: ЕМе
= 5,00 ∙ 8г/моль / 4,44г = 9,009г/моль.

ЕМе
= ?

VГ
= 0,001м3

mГ
= 0,00152кг

VN2
= 0,001м3

mN2
= 0,00125кг

а) Виходячи з закону Авогадро m1
/ m2
= M1
/ M2
, підставивши дані з умови задачі отримаємо:

(MN2
= 28г/моль)

МГ
= ?

mр-ни
= 1,88г

mCO2
= 0,88г

mH2
O = 0,3г

mAgBr = 3,76г

D = 94

З умови задачі видно, що спалена сполука містила в собі карбон, гідроґен і бром, але до її складу міг входити і оксиґен. Масу вуглецю, що містився в речовині знайдемо виходячи з мали отриманого під час спалювання СО2
. Молярна маса СО2
– 44г/моль (1моль СО2
= 44г), а в 1 молі СО2
міститься 12г карбону. Знайдемо масу карбону, що міститься у 0,88г СО2
:

В 44г міститься 12г

0,88 mС

mС
= 12 ∙ 0,88 / 44 = 0,24г.

Обчислимо подібним чином масу гідроґену і брому, що містилися у сполуці:

MH2
O = 18г/моль MAgBr = 188г/моль

mH2
­­
=2 ∙ 0.3 / 18 =0,04

mBr = 80 ∙ 3,76 /188 = 1,6г

Таким чином у речовині, що згоріла на 0,24г карбону припадає 0,04г гідроґену і 1,6г брому. Через те, що сума цих трьох мас дорівнює масі вихідної речовини (1,88), то оксиґен в ній не містився.

Обчислимо відношення кількості атомів карбону (Х), гідроґену (Y) і брому (Z) в молекулі речовини, що згоріла:

X:Y:Z = 0,24/12 : 0,04/1 : 1,6/80 = 0,02 : 0,04 : 0,02 = 2 : 4 : 2

Значить, найпростіша формула речовини C2
H4
Br2
, молекулярна маса MC2
H4
Br2
=188г/моль.

Густина речовини за гідроґеном D = 94, відповідно молярна маса:

Мр-ни
= МН2
∙ D =2 ∙ 94 = 188г/моль вона співпадає з молекулярною масою найпростішої формули речовини, тому формула речовини: C2
H4
Br2

Молекулярна формула ?

mHCl
= 7,3г

mNH3
= 4,0г

Рівняння реакції:

HCl +NH3
NH4
Cl

Знайдемо кількість речовини HClі NH3
, що відповідають їх масам (7,3 і 7,0): νHCl
= m / MHCl
=7,3г / 36,5г/моль = 0,2моль

νNH3
= m / MNH3
= 4,0г / 17г/моль = 0,235моль

Через те, що HClі NH3
реагують у співвідношенні 1:1, то скільки моль HClвізьме участь в реакції, стільки ж реагуватиме і NH3
. Виходячи з того, що кількість HCl менша ніж NH3
, робимо висновок, що NH3
буде у надлишку, він прореагує лише в кількості 0,2моль. 0,035моль залишиться після реакції.

З рівняння реакції видно, що кількість NH4
Cl буде такою ж як і HClі NH3
, тобто 0,2моль. Його маса:

mNH4
Cl = ν ∙ M = 0,2моль ∙ 53,5г/моль = 10,7г.

Маса NH3
, що залишиться:

mNH3
= 0,035моль ∙ 17г/моль = 0,595г ≈ 0,6г.

mNH4
Cl = ?

mгазів
= ?

Cr, Cu

Cr 1s2
2s2
2p6
3s2
3p6
3d5
4s1

Cu 1s2
2s2
2p6
3s2
3p6
3d10
4s1

Особливістю цих атомів є те, що вони мають однакову кількість підрівнів у електронних оболонках. Але атомCuмістить на 5 електронів більше ніжCr.Обидва атоми містять один 4sелектрон.

Особливості електронних оболонок?

Кількість 4s електронів?

Формулі CH4
відповідає sp3
гібридизація, C2
H6
– sp3
, C2
H4
– sp2
, C2
H2
–sp.

Рівняння реакції горіння етилену:

C2
H4
+ 3О2
2СО2
+ 2Н2
О(р)
– 6226кДж

Стандартні ентальпії утворення:

ΔHo
(H2
O(р)
) = –285,8кДж; ΔHo
(С2
H4
) = 52,3кДж;

ΔHo
(СO2
) = –393,5кДж.

Обчислимо тепловий ефект реакції у перерахунку на 1 моль C2
H4

ΔHo
= 2 ∙ ( – 285,8) + 2 ∙ (–293,5) – (52,3) = 1410,9кДж

Тепер обчислимо кількість моль C2
H4
, що беруть участь у реакції. В ході реакції виділилось 6226кДж енергії, а з 1молю 1410,9кДж. Відповідно кількість моль C2
H4
:

νC2
H4
= 6226 / 1410,9 = 4,41моль.

З рівняння реакції: на один моль C2
H4
припадає три моль О2
, значить кількість моль О2
, що взяли участь у реакції:

νО2
= 4,41 ∙ 3 = 13,23.

За н. у. він буде мати об'єм:

VО2
=νО2
∙Vm
= 13,23моль ∙ 22,4л/моль = 296,352л.

VO2
= ?

Т = 150о
С

t = 16хв.

γ = 2,5

а) Т2
= 200о
С

б) Т2
= 80о
С

Переведемо 16хв. в секунди t = 960с. Використаємо рівняння, що визначає зміну швидкості реакції від температури:

υt + Δt
/ υt
= γΔt / 10

Припустимо, що за 1с. в реакцію вступає 1л речовин. Тоді υ = V / t = л /с. А через те, що ця величина стоїть і в чисельнику, і в знаменнику дробу, то не важливо, в яких одиницях вимірюється швидкість. Ми можемо відставити в рівняння час, і тоді відповідь теж буде у одиницях часу(у нашому випадку в секундах). Отже для випадку а) :

υ–50
/ υ150
= γ–50
/ 10
=>υ–50
= 960 ∙ 2,5–5
= 9,8304с

Для випадку б):

υ70
/ υ150
= γ70
/ 10
=>υ70
= 960 ∙ 2,57
= 585937,5c або 162год. 45,6хв.

t= ?

VН2
О = 1л

Т = 0о
С

VН2
S = 4,62л

ω% = 5%

Визначимо скільки грамів Н2
Sпотрібно для приготування 5%(по масі) розчину Н2
S. Позначимо невідому масу за X, тоді:

95X = 5000

X = 52,63г

В них міститься:

νН2
S = m / M = 52,63г / 34г/моль =1,55моль речовини.

Через те, що об’єм газу і його розчинність зменшуються пропорційно тискові, то якщо потрібно розчинити в:

n = νН2
Sпотр.
/ νН2
S = 1,55 / 0,206 = 7,5разів більше газу, відповідно потрібно збільшити тиск у стільки ж разів.

Po
=101,3кПа – нормальний тиск. P = n ∙ Po
= 7,5 ∙ 101,3кПа ≈ 760кПа.

Р= ?

Щоб відповісти на це питання потрібно обчислити моляльну концентрацію розчинів CO(NH2
)2
і C6
H12
O6
.

МCO(NH2
)2
= 60г/моль; МC6
H12
O6
= 180г/моль

mCO(NH2
)2
= νCO(NH2
)2
/ mН2
O = 31г / 60г/моль / 0,2кг = 2,58моль/кг

mC6
H12
O6
= νC6
H12
O6
/ mН2
O = 90г / 180г/моль / 0,2кг = 2,5моль/кг.

Відповідь НІ, тому що розчинник один(вода) Δtкип.
= Е ∙ m,m1
> m2
=> t1
> t2
.

Щоб визначити силу кислоти нам потрібно знати її константу дисоціації:

Концентрацію кислоти визначаємо за нормальністю розчину: [кислота] = 0,01моль/л. Через те, що вона одноосновна, то розпадається на один іон гідроґена і аніон(їх концентрації в розчині будуть рівні). Концентрацію йонів гідроґену знайдемо із значення рН розчину: [H+
] = 10–4
=> [аніон] = 10–4
, тоді вираз для константи дисоціації кислоти запишеться:

К = (10–4
)2
/ 0,01 = 1 ∙ 10–6
. Через те, що константа дисоціації кислоти дуже мала, робимо висновок, що кислота слабка. Відповідь а).

Ca(OH)2
+ CO2
СaCO3
+ H2
O

Ca2+
+ 2OH–
+ CO2
СaCO3
+ H2
O

Зміщення рівноваги реакції відбувається тому, що продуктами є нерозчинна сіль СaCO3
і малодисоціююча речовина Н2
О.

а) CH3
COOH – NaCl – C6
H12
O6
– CaCl2

б) C6
H12
O6
– CH3
COOH – NaCl – CaCl2

в) CaCl2
– NaCl – CH3
COOH – C6
H12
O6

г) CaCl2
– CH3
COOH – C6
H12
O6
– NaCl

Концентрація 0,01М.

Осмотичний тиск над електролітом: P =iCm
RT. З формули видно, що RіT сталі, за умовою задачі Сm
теж, значить величина осмотичного тиску залежатиме лише від ізотонічного коефіцієнту речовин, що розчиняються (чим більший і тим більший тиск). Вважатимемо ступінь дисоціації α = 1, тоді для:

CH3
COOH і = 1 + 1(2 – 1) = 2

NaCl і = 1 + 1(2 – 1) = 2

C6
H12
O6
і = 1 + 1(1 – 1) = 1

CaCl2
і = 1 + 1(3 – 1) = 3

а) 2 = 2 > 1 < 3

б) 1 < 2 = 2 < 3

в) 3 > 2 > 2 > 0 (тому, щоNaCl сильніше дисоціює ніж CH3
COOH)

г) 3 > 2 > 1 < 2

Варіант в) відповідає зменшенню осмотичного тиску.

Гальванічний елемент з двома гідроґенними електродами.

Розчини а) 0,1М HClб) 0,1MCH3
COOH в) 0,1MH3
PO4

Р-н NaOH

VO2
= 2,8л

Складемо рівняння процесів, що відбуваються піл час електролізу розчину NaOH. Через те, що електродний потенціал натрію φNa
= -2,71 – значно менший за потенціал гідроґену, то на катоді буде виділятися Н2
:

2Н2
О + 2е = Н2
+ 2ОН–
.

На аноді буде виділятися оксиґен, його виділення буде наслідком реакції:

4ОН–
= О2
+ 2Н2
О + 4е.

В другій реакції з чотирьох моль йонів ОН–
утворюється 1моль молекул оксиґену. А в другій з двох молей Н2
О буде утворено 2моля молекул Н2
. Щоб зрівняти кількість моль молекул і йонів в обох рівняннях, помножимо коефіцієнти на 2, тоді з чотирьох молей Н2
О буде утворено 2моля молекул Н2
. Значить гідроґену внаслідок електролізу розчину NaOH виділиться вдвічі більше ніж оксиґену, тобто 2,8л ∙ 2 = 5,6л.

VH2
= ?

З умови бачимо, що сульфур змінює свій ступінь окислення з 2– на 6+, тому виступає в даній реакції сильним відновником. Купрум ймовірніше змінить ступінь окислення з 1+ на 2+, тому теж буде відновником. Окисником у даній реакції виступатиме нітроґен – знаходиться у найвищому з можливих для нього ступенів окислення – 5+.

Використаємо залежність продуктів реакції HNO3
з речовинами, які виявляють сильні відновні властивості. Припустимо, що нітроґен змінить свій ступінь окислення до 0. Тоді можливий перебіг реакції:

Cu2
S + HNO3
= H2
SO4
+ Cu(NO3
) + H2
O + N2

Розставимо коефіцієнти і остаточно отримаємо:

Cu2
S + 6HNO3
= H2
SO4
+ 2Cu(NO3
) + 2H2
O + N2

Запишемо значення стандартних електродних потенціалів для кожного з процесів. А також потенціал брому.

а) φ = 0,77

б) φ = 0,15

в) φ =1,51

г) φ = 0,15

φBr
= 1,07

Бромна вода може окислити тільки ті йони, потенціал яких менший ніж потенціал брому: а), б), г).

2Cr(NO3
)3
+ 3Na2
S + 6H2
O 2Cr(OH)3
+ 6NaNO3
+ 3H2
S

2Cr3+
+ 3S2–
+ 6H2
O 2Cr(OH)3
+ 3H2
S

а) розширення ідеального газу – це ендотермічна реакція (ΔU> 0), тому і ентальпія цього процесу буде більше 0 (знак +). За умови збільшення об’єму буде зростати невпорядкованість системи, тому ΔS > 0 (знак +). А ΔG = ΔH – TΔS => за сталої температури >0 (знак +).

б) Закипання води ендотермічна реакція => ΔU> 0 => ΔH> 0, також під час закипання збільшується невпорядкованість системи => ΔS> 0. Цей процес відбувається за досить високої температури, тому ΔG < 0.

в) Кристалізація води екзотермічний процес => ΔU< 0 => ΔH< 0. Під час кристалізації збільшується впорядкованість системи, тому ΔS< 0. Кристалізація відбувається за досить низької температури => ΔG< 0.