Контрольная работа по "Химии"

60

20

21

31

51

90

110

111

140

150

160

 

1. Как влияет повышение степени окисления  элемента на свойства его гидроксидов? Ответьте на вопрос: какой из двух гидроксидов является более сильным основанием: СuОН или Сu(ОН)₂; Fe(OH)₂ или Fe(OH)₃?

    Повышение степени окисления центрального атома способствует усилению кислотных  свойств и ослаблению основных свойств  гидроксидов. В соответствие с этим, Сu(ОН) является более сильным основанием, чем Сu(ОН)₂, а Fe(OH)₂ более сильное основание, чем Fe(OH)₃.

2. Составьте электронные формулы строения атомов водорода, хлора и фтора. На основании строения внешнего энергетического уровня этих атомов приведите схемы перекрывания электронных облаков при образовании молекул F₂ и НС1. Какая из этих молекул образована ковалентной полярной связью?

 

1. Электронные формулы: 1. водород (H), 2. Хлор (Cl), 3. Фтор (F).

1. H 1s¹
2. F 1s² 2s² 2р⁵
3. Cl 1s² 2s² 2р⁶ 3s² 3р⁵

 
 

2. Схемы перекрывания электронных облаков при образовании молекул F₂ и НС1.

1. HCl

↑

 

        Н           1s¹                          

Z = +1

       Cl           1s² 2s² 2р⁶ 3s² 3р⁵

Z = +35                                                   3p   

↑↓

↑↓

↓

                                                    3s

↑↓

      Для образования ковалентной связи  атомы водорода и хлора предоставляют по одному неспаренному электрону с антипараллельными спинами: атом  Н – электрон, находящийся на s – АО (форма АО – сфера), а атом Cl – электрон с 
p – АО (форма АО – гантель).

      Покажем механизм образования ковалентной  связи в молекуле HCl.

В молекуле HCl связь создается за счет перекрывания двух атомных орбиталей: s – АО и p – АО  с образованием между ядрами атомов H  и Cl зоны повышенной электронной плотности:

                                                          H    Cl

 

 

2. F₂

 

       F           1s² 2s² 2р⁵

Z = +35                                                   3p   

↑↓

↑↓

↓

                                                    3s

↑↓

 

       F           1s² 2s² 2р⁵

Z = +35                                                   3p   

↑↓

↑↓

↓

                                                    3s

↑↓

      Для образования ковалентной связи  атомы фтора предоставляют по одному неспаренному электрону с антипараллельными спинами а атом F – электрон с 
p – АО (форма АО – гантель).

      Покажем механизм образования ковалентной  связи в молекуле F₂.

В молекуле F₂ связь создается за счет перекрывания атомных орбиталей p – АО:

                                                          F      F

 
 

3. Для определения  степени полярности связи рассчитаем разность электроотрицательностей атомов, образующих молекулу: 
   ЭО_Н = 2,2; ЭО_Cl =  3,0; т.е. ЭО_{Н - Cl} = 0,8 – связь в HCl ковалентная полярная. 
   ЭО_F = 4,0; т.е. ЭО_{F - F} = 0 - связь в молекуле F₂ ковалентная неполярная.

 

3. В производстве фосфора при восстановлении фосфатов углем шлак образуется в основном при взаимодействии оксидов кремния, кальция, алюминия, железа и магния. Напишите уравнения реакций образования  шлака.

2Ca₃(PO4)₂ + 10C + 6SiO₂ → P₄ + 10CO + 6CaSiO₃ 

4. Возможно  ли осуществление процесса восстановления металлического железа из оксида железа Fe₂O₃ действием водорода при стандартных условиях.

 

   Процесс прямого получения железа. Предварительно измельчённую руду смешивают с особой глиной, формируя окатыши. Окатыши обжигают, и обрабатывают в шахтной печи горячими продуктами конверсии метана, которые содержат водород. Водород  легко восстанавливает железо:

Fe₂O₃ + 3H₂

2Fe + 3H₂O

   при этом не происходит загрязнения железа такими примесями как сера и фосфор, которые являются обычными примесями  в каменном угле. Железо получается в твёрдом виде, и в дальнейшем переплавляется в электрических  печах.

5. Чему равна нормальность 30%-го раствора NaOH , плотность которого составляет 1,33 г/мл? Вычислите процентную концентрацию раствора, полученного добавлением 5 л воды к 1 л 30%-го раствора NaOH.

 

г

моль-экв/л

г

Ответ: C_N = 0,033

       = 6%

6. Выразите молекулярными уравнениями реакции, проходящие в растворах между следующими веществами: 
   а) хлористым кальцием и углекислым аммонием; 
   б) азотнокислым кальцием и содой. 
   В чем заключается сущность этих реакций? 
   Каким одним ионным уравнением они могут быть выражены?

Ca(NO₃)₂ + 2NaHCO₃ → 2NaNO₃ + Ca(OH)₂↓ +2CO₂↑

CaCl₂ + (NH₄)₂CO₃ → CaCO₃↓ + 2NH₄Cl

7. Коагулирование коллоидных примесей в технической воде осуществляется добавлением к ней сульфата алюминия. Образующийся хлопьевидный гидроксид алюминия обволакивает коллоидные частицы и вызывает их осаждение. Объясните образование гидроксида алюминия в результате реакции, проходящей в жесткой воде:

 

A1₂(SO₄)₃ + ЗСа(НСО₃)₂ = 3CaSО₄ + 2А1(ОН)₃ + 6СО₂ 

Сульфат алюминия, как соль слабого основания, подвергается гидролизу по катиону по схеме 

Al3+ + H2O = Al(OH)2+ H+

Гидрокарбонат кальция, как соль слабой кислоты, также  гидролизуется (по аниону):

HCO3- + H2O = H2CO3 + OH-

Поскольку обе  реакции гидролиза равновесны, то при взаимном влиянии друг на друга  они идут до конца - т.е. образуются гидроксид алюминия Al(OH)3 и CO2 (распад угольной кислоты) 

8. В 0,5 л раствора содержится 2 неэлектролита и раствор при 0⁰С имеет осмотическое давление, равное 0,51×10⁵Па. Какова молекулярная масса неэлектролита?

π = c*R*T, где:

π - осмотическое давление пара раствора, Па

с - молярная концентрация раствора, моль/л

R - универсальная газовая постоянная = 8,31 Дж/(моль*град. К)

Т - температура  в градусах Кельвина

Выражаем из формулы c:

с = π/(RT) = 51000/(8.31*273) = 22,48 моль (содержатся в 0,5 л. раствора)

Тогда молярная концентрация раствора составит 22,48*2/0,5 = 89,92 моль/л 

9. Методом электронного баланса подберите коэффициенты в уравнениях реакций. Укажите окислитель и восстановитель, процессы окисления  и восстановления.

 

Fe₂O₃ + 3KNO₃ + 4KOH → 2K₂FeO₄ + 3KNO₂ + 2H₂O

Fe₂O₃ + 10OH^- - 6e → 2FeO₄₂^- + 5H₂O | 1

NO₃^- + H₂O + 2e → NO₂^- + 2OH^- | 3

Fe - восстановитель, так как степень окиследния меняется с +3 до +6, NO3 - окислитель.

реакция проходит в щелочной среде, поэтому используются данные ионы для переноса электрона

2КСlO₃ + 3S → 2KC1 + 3SO₂

Cl - окислитель (+6e), S - восстановитель(-4e)

 

10. Разберите работу гальванического элемента. Напишите электронные уравнения анодного и катодного процессов, составьте  суммарное ионное уравнение окислительно-восстановительной  реакции в гальваническом элементе и вычислите его ЭДС.

 

Мn | МnС1₂ || NiCl₂ | Ni  

С_Mn⁺² = 10^-2 моль/л,  С_Ni⁺² = 10^-2 моль/л

E_Mn²⁺/_Mn⁰ = E⁰ _Mn²⁺/_Mn⁰ + (0,059/2) lg C_Mn²⁺ = - 1,18 + (0,059/2) lg10^-2 = - 1,1859

E_Ni²⁺/_Ni⁰ = E⁰ _Ni²⁺/_Ni⁰ + (0,059/2) lg C_Ni²⁺ = - 0,25 + (0,059/2) lg10^-2  = - 0,2559

E_Mn²⁺/_Mn⁰  <  E_Ni²⁺/_Ni⁰- следовательно, более активным металлом является марганец, оно будет отрицательным электродом – анодом (Мn), а никель – катодом (Ni). 

(-) (А)   Мn ⁰ – 2e → Мn ²⁺         – процесс окисления

(+) (K)  Ni ⁺ + 2e → Ni ⁰            – процесс восстановления

Мn ⁰ + Ni ⁺ → Мn ²⁺ + Ni ⁰