Файл: Решение. Согласно положению в Периодической системе атом самария имеет следующую электронную формулу.docx
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 05.12.2023
Просмотров: 190
Скачиваний: 1
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
20. Составьте электронные формулы атома А и электронно-графические схемы атома Б (в возбужденном состоянии) и иона В (табл. 2). Укажите их ковалентность. Определите набор квантовых чисел последнего электрона элемента А.
Решение. Согласно положению в Периодической системе атом самария имеет следующую электронную формулу:
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f6.
Электронно-графическая схема наружного (внешнего) уровня имеет вид:
Ковалентность (число неспаренных электронов) равна 0.
Набор квантовых чисел для последнего электрона 6s2:
| n | 6 |
| l | 0 |
| ml | 0 |
| ms | +1/2 |
Согласно положению в Периодической системе атом серы имеет следующую электронную формулу:
1s2 2s2 2p6 3s2 3p4.
Ковалентность в этом случае будет 6.
Согласно положению в Периодической системе атом натрия имеет следующую электронную формулу:
1s2 2s2 2p6 3s1
Образование иона:
Na - 1e– → Na+,
приводит к изменению электронно-графической схемы:
Ковалентность становится равной 0.
21. Исходя из положения указанных элементов (азота и фосфора) в Периодической системе, охарактеризуйте свойства высших оксидов и соответствующих гидроксидов (кислот или оснований). Какие основания или кислоты из данных пар являются более сильными? Ответ обоснуйте.
Решение. Структура электронной оболочки атома азота N 1s22s22p3. Такое строение характерно для типичного неметалла
, т.е. атом азота способен принимать электроны (быть окислителем), чтобы иметь завершенный электронный слой. Формула высшего оксида азота N2O5, а соответствующего гидроксида HNO3. Оксид проявляет кислотные свойства, гидроксид – одна из самых сильных кислот.
Атом фосфора является электронным аналогом азота, имеет электронную структуру 1s22s22p63s23p3, способен принимать электроны, т.е. проявляет также свойства неметалла, однако менее выраженные (так как увеличивается число электронных слоев). Оксид фосфора P2O5 – кислотный оксид, гидроксид фосфора – кислота средней силы H3PO4. Имеет менее выраженные кислотные свойства по сравнению с азотной кислотой, так как неметаллические свойства азота выражены сильнее. А чем ярче выражены неметаллические свойства элемента, тем сильнее кислотные свойства соответствующего гидроксида.
60. Определите тип химической связи для веществ CH4, H2, Ni, NaCl. Сравните их по термической устойчивости, растворимости в воде и способности к диссоциации.
Решение. Молекулу метана CH4 образуют два неметалла с небольшой разностью электроотрицательностей, поэтому связь между атомами ковалентная полярная.
Разностью электроотрицательностей ΔЭО в молекуле водорода H2 ноль, следовательно, тип химической связи – ковалентная неполярная.
Для никеля характерная металлическая связь – связь между катионами металла, закрепленными в узлах металлической кристаллической решетки, и свободными электронами.
В молекуле хлорида натрия NaCl возникает ионная связь в результате электростатического взаимодействия противоположно заряженных ионов натрия и хлора (связь образуется между элементами с большим различием значений электроотрицательности).
Термически устойчивыми будут вещества с ионной и металлической связями – никель и хлорид натрия, в воде растворяться и диссоциировать будет только соль, растворимость газов (метана и водорода) в воде очень низкая, никель в воде растворяться не будет.
78. Для реакции, соответствующей Вашему номеру задания, рассчитайте:
Решение. Выпишем из приложения необходимые для расчетов данные:
Поскольку ΔG0r,298 < 0, то рассматриваемая реакция при температуре 298 К самопроизвольно протекает в прямом направлении. Знак ΔG определяет энтропийный фактор.
Получилось, что энергия Гиббса химической реакции меньше нуля, следовательно, самопроизвольное протекание реакции в прямом направлении при Т2 = 1173 К также термодинамически возможно. Знак ΔG определяет энтропийный фактор.
При увеличении температуры величина энергии Гиббса уменьшается, а вероятность протекания прямой реакции увеличивается.
99. Для реакции, соответствующей Вашему номеру задания, выполните следующее:
1. Напишите уравнение для скорости прямой реакции согласно закону действующих масс.
2. Определите, как изменится скорость прямой реакции в следующих условиях:
а) если концентрацию каждого из исходных веществ увеличить в а раз;
б) если объем исходных веществ увеличить в b раз.
3. Определите, как изменится скорость этой реакции при повышении температуры от Т1 до Т2 с заданным значением γ.
Решение. 1) Зависимость скорости реакции от концентрации реагирующих веществ выражает закон действующих масс (ЗДМ): при постоянной температуре скорость реакции прямо пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществ, возведенных в степени, равные стехиометрическим коэффициентам реакции. Уравнение для скорости прямой реакции согласно закону действующих масс:
v
1 = k ·[N2O]·[NO2].
2) а) После увеличения концентраций N2O и NO2 в 3 раза:
v2 = k ·3[N2O]·3[NO2] = 9 k ·[N2O]·[NO2]
Скорость прямой реакции увеличится в 9 раз.
б) После увеличения объема газовой смеси в три раза концентрации веществ соответственно уменьшатся в три раза:
v3 = k ·[N2O]/3·[NO2]/3 = 1/9k ·[N2O]·[NO2]
Скорость прямой реакции уменьшится в 9 раз.
По правилу Вант-Гоффа:
Следовательно, скорость реакции, протекающей при температуре 65 °С, увеличилась по сравнению со скоростью реакции, протекающей при температуре 25°С, в 16 раз.
120. Для реакции, соответствующей Вашему номеру задания, выполните следующее:
1. Рассчитайте константу равновесия KCи первоначальные концентрации исходных веществ, учитывая заданные значения равновесных концентраций (все вещества – газообразные).
2. На основании принципа смещения равновесия Ле Шателье определите, как влияют на смещение равновесия в реакции давление, температура и концентрации веществ, участвующих в реакции. Определите условия наиболее полного протекания реакции в прямом направлении.
Решение.
Направление смещения равновесия определяется принципом Ле Шателье: если на систему, находящуюся в равновесии, подействовать извне, то равновесие смещается в том направлении, которое ослабляет это воздействие.
При увеличении давления равновесие смещается в сторону уменьшения количества вещества газа, т.е. в сторону понижения давления; при уменьшении давления равновесие смещается в сторону возрастания количества вещества газов, т.е. в сторону увеличения давления. Протекание данной реакции в прямом направлении сопровождается увеличением давления (из 2 молекул газов образуется 3), поэтому для смещения равновесия вправо
следует уменьшать давление.
При изменении температуры изменяются скорости как прямой, так и обратной реакции, но в разной степени. Для выяснения влияния температуры на химическое равновесие необходимо знать знак теплового эффекта реакции. При повышении температуры равновесие смещается в сторону эндотермической реакции (ΔН > 0), при понижении температуры – в сторону экзотермической (ΔН < 0). Для данной реакции ΔH > 0, т.е. прямая реакция идет с поглощением тепла. Поэтому для смещения равновесия в сторону прямой реакции необходимо повысить температуру.
При увеличении концентрации какого-либо исходного реагента равновесие реакции смещается в сторону расходования его, т.е. вправо (с образованием продуктов реакции). Равновесие можно сместить вправо, если уменьшать концентрацию продукта. Увеличение концентраций исходного вещества NOCl и уменьшение концентраций NO и Cl2 способствует протеканию прямой реакции.
138. Определите молярную концентрацию раствора, если массовая доля карбоната натрия в этом растворе составляет 12 %.
Решение. Молярная концентрация (молярность) СМ выражается числом молей растворенного вещества, содержащегося в 1 дм3 раствора. Молярная концентрация измеряется в моль/дм3.
Согласно справочнику плотность 12%-ного раствора карбоната натрия 1,1243 г/см3. Молярную концентрацию раствора находим по формуле:
где w – массовая доля растворенного вещества, - плотность, М – молярная масса.
159. Определите общую жесткость воды, карбонатную и некарбонатную, а также рассчитайте солесодержание природной воды. Охарактеризуйте основные методы устранения жесткости воды. Составьте уравнения соответствующих реакций.
Решение.
Основные методы устранения жесткости воды
Термический метод устранение жесткости воды используется только для устранения карбонатной (временной) жесткости. Метод основан на реакции разложения гидрокарбонатов при нагревании с образованием осадков карбонатов кальция и магния.