Общая и неорганическая химия

3. Из 1,35 г оксида металла получается 3,15 г его нитрата. Вычислите
эквивалент металла. Ответ: 32,5
Решение:
Решение:
( ) 5,32
33,1 ( ) 33,43
33,2 ( ( ) )8 ( ) 62
( ) 8
( ) 62
35,1
15,3
( ) ( )
( ) ( )
35,1
15,3 3
=
=
⋅ + = +
+
+
=
+
+
=
−
m Ме
m Ме
m Ме m Ме
m Ме
m Ме
m Ме m О
m Ме m NO
Э
Э
Э Э
Э
Э
Э Э
Э Э
Ответ: 32,5 г/моль
23. Напишите электронные формулы атомов марганца и селена. К какому
электронному семейству относится каждый из этих элементов?
Решение:
Запишем электронную формулу марганца:
Mn25 1s2
2s2
2p6
3s2
3p6
4s2
3d5
Покажем распределение электронов по квантовым ячейкам:
Данный элемент относится к семейству d-элементов, так как у него
происходит заполнение 3d-подуровня.
Запишем электронную формулу селена:
Se34 1s2
2s2
2p6
3s2
3p6
4s2
3d104p4
Покажем распределение электронов по квантовым ячейкам:
E
3d
4s
3p
3s
2p

2s

1s
2
Данный элемент относится к семейству p-элементов, так как у него
происходит заполнение 4p-подуровня.
43. Что такое электроотрицательность? Как изменяется
электроотрицательность р-элементов в периоде, в группе периодической
системы с увеличением порядкового номера?
Решение:
Понятие электроотрицательности является условным. Оно позволяет оценить
способность атома данного элемента оттягивать на себя электронную
плотность по сравнению с атомами других элементов в соединении.
Очевидно, что эта способность зависит от энергии ионизации атома, и от его
сродства к электрону. Электроотрицательность атома χ может быть
выражена как полусумма его энергии ионизации и сродства к электрону: χ =
=½(Еи + Ес). Имеется около 20 шкал электроотрицательности, в основу
расчета значений которых положены разные свойства веществ. Наиболее
часто пользуются шкалой электроотрицательности Полинга, в которой
электроотрицательность фтора принята равной 4,0. В периодах наблюдается
общая тенденция роста электроотрицательности элементов (слева направо), а
в подгруппах – ее падения (сверху вниз). Это объясняется тем, что в периоде
слева направо радиус атома уменьшается (а соответственно увеличивается
притяжение ядром атома валентных электронов). В группе сверху вниз
наблюдается падение электроотрицательности вследствие увеличения
размера атома (т.е. ядру становится все тяжелее удерживать валентные
электроны).
Строго говоря, элементу нельзя приписать постоянную
электроотрицательность. Она зависит от многих факторов, в частности от
валентного состояния элемента, типа соединения, в которое он входит, и
прочих факторов.
63. Какой способ образования ковалентной связи называют донорноакцепторным? Какие химические связи имеются в ионах NH4
+
и BF4
-
?
Укажите донор и акцептор.
E
4p
3d
4s
3p
3s
2p

2s

1s
3
Решение:
Данный способ образования ковалентной связи основан на том, что один из
атомов, участвующий в образовании связи, имеет либо свободную орбиталь
(является акцептором электронов), или несвязанную электронную пару
(является донором электронов).
В молекуле NH4
+
три связи с атомами водорода – обычные ковалентные
неполярные, а одна – образована по донорно-акцепторному механизму, т.е.
молекула аммиака выступает акцептором протона.
В молекуле BF4
-
атом бора имеет строение валентной оболочки:
B
*
2s1
2p1
Таким образом, видно, что у бора есть две вакантные орбитали, куда
присоединяются 2 атома фтора, имеющие свободные несвязанные
электронные пары. Т.е. бор выступает как акцептор электронов, фтор -
донор.
83. Вычислите тепловой эффект реакции восстановления оксида железа (+2)
водородом, исходя из следующих термохимических уравнений:
FeO(к)
+ СО(г)
= Fe(к)
+ CO2(г)
; ∆H = − 18,13 кДж
CO(г)
+ 1/2О2(г)
= СО2(г)
; ∆H = −283 0, кДж
H2(г)
+ 1/2О2(г)
= H2O(г)
; ∆H = −24183, кДж
Ответ: +27,99 кДж
Решение:
Запишем уравнение реакции восстановления оксида железа водородом:
FeO(к)
+ H2(г)
= Fe(к)
+ H2O(г)
На основании закона Гесса с термохимическими уравнениями можно
оперировать также, как и с алгебраическими.
Вычтем из первой реакции вторую и прибавим третью:
FeO(к)
+ СО(г)
- CO(г)
- 1/2О2(г) + H2(г)
+ 1/2О2(г)
= Fe(к)
+ CO2(г)
- СО2(г)
+ H2O(г)
FeO(к)
+ H2(г)
= Fe(к)
+ H2O(г)
∆Н = − 18,13 + 283 − 241 83, = + 99,27
То есть тепловой эффект реакции восстановления оксида железа водородом
равен + 27,99 кДж
Ответ: +27,99 кДж
103. Восстановление Fe3O4 оксидом углерода идет по уравнению:
Fe3O4(к)
+ СО(г) → 3FeO(к)
+ СО2(г)
Вычислите o ∆G298 и сделайте вывод о возможности самопроизвольного
протекания этой реакции при стандартных условиях. Чему равно o
S∆ 298 в этом
процессе? Ответ: 24,19 кДж; 31,34 кДж/(моль·К)
Решение:
Fe3O4(к)
+ СО(г) → 3FeO(к)
+ СО2(г)
Вычислим изменение энтропии и энергии Гиббса данной реакции:
4
К моль
Дж S
S S продуктов S реагентов
хр
хр
⋅
∆ = ⋅ + − + =
∆ = ∑ −∑
3( 54 213 )65, 146( 3, 197 )91, 44,31
( ) ( )
0
0
298
0
298
0
G кДж моль
G G продуктов G реагентов
хр
хр
(3( 244 )3, ( 394 ))38, ( 1014 2, ( 137 ))27, 19,24 /
( ) ( )
0
0
298
0
298
0
∆ = −⋅ + − − − + − =
∆ = ∑∆ −∑∆
Так как 0 ∆Gхр >0, то протекание реакции в данных условиях невозможно.
123. Реакция идет по уравнению N2 + O2 → 2NO. Концентрации исходных
веществ до начала реакции были [N2] = 0,049 г/моль; [O2] = 0,01 моль/л.
Вычислите концентрации этих веществ, когда [NO] = 0,005 моль/л. Ответ:
[N2] = 0,0465 моль/л; [O2] = 0,0075 моль/л
Решение:
N2 + O2 → 2NO
Вычислим равновесные концентрации реагентов:
[N2] = 0,049 – 0,005/2 = 0,0465 моль/л
[O2] = 0,01 - 0,005/2 = 0,0075 моль/л
Ответ: [N2] = 0,0465 моль/л; [O2] = 0,0075 моль/л
143. К 3 литрам 10%-ного раствора HNO3 плотностью 1,054 г/см
3
прибавили
5 л 2%-ного раствора той же кислоты плотностью 1,009 г/см
3
. Вычислите
массовую (процентную) и молярную концентрации полученного раствора,
объем которого равен 8 л. Ответ: 5,0%; 0,82М
Решение:
Вычислим массы растворов азотной кислоты:
m V мл г мл г
m V мл г мл г
5000 009,1 / 5045
3000 054,1 / 3162
2 2 2
1 1 1
= ⋅ = ⋅ =
= ⋅ = ⋅ =
ρ
ρ
Вычислим массы чистой кислоты в этих растворах:
m m г
m m г
к
к
5045 02,0 100 9,
3162 1,0 316 2,
2 2 2
1 1 1
= ⋅ = ⋅ =
= ⋅ = ⋅ =
ω
ω
Масса полученного раствора:
m m m 3162 5045 8207г 3 = 1 + 2 = + =
Масса чистой кислоты в полученном растворе:
m m m г к к к
316 2, 100 9, 417 1,
3 = 1 + 2 = + =
Тогда массовая доля кислоты в полученном растворе:
100 %0,5
8207
417 1,
100%
3
3
3 = ⋅ = ⋅ =
m
m к ω
Количество вещества азотной кислоты в полученном растворе равно:
моль
г моль
г
М
m
n
к
62,6
63 /
417 1,
3 = = =
Вычислим молярную концентрацию:
моль л
V
n
CM
82,0 /
8
62,6
= = =
5
Ответ: 5,0%; 0,82М
163. Вычислите температуру кристаллизации раствора мочевины (NH2)2CO,
содержащего 5 г мочевины в 150 г воды. Криоскопическая константа воды
1,86о
.
Ответ: -1,03оС
Решение:
Вычислим температуру кристаллизации раствора мочевины:
о
К M m
m
T K 03,1
60 150
5 1000 86,1
1000
1
2 =
⋅
⋅
= ⋅
⋅
⋅
∆ = ⋅
где m1 – масса растворителя, m2 – масса растворенного вещества, М –
молярная масса растворенного вещества, КК – криоскопическая константа.
Вода кристаллизуется при 0оС, следовательно, температура кристаллизации
раствора 0 – 1,03 = -1,03оС
Ответ: -1,03оС
183. Составьте молекулярные уравнения, которые выражаются ионномолекулярными уравнениями:
Zn2+ + H2S → ZnS + 2H+
а) Mg2+ + CO3
2-
→ MgCO3
б) Н
+
+ ОН- → Н2О
Решение:
Составим соответствующие уравнения:
Zn(NO3)2 + H2S → ZnS↓ + 2HNO3
ZnCl2 + H2S → ZnS↓ + 2HCl
MgSO4 + 2KHCO3 → MgCO3↓ + K2SO4 + H2O + CO2
MgSO4 + Na2CO3 → MgCO3↓ + Na2SO4
NaOH + H2SO4 → Na2SO4 + H2O
KOH + HNO3 → KNO3 + H2O
203. Какие из солей – Al2(SO4)3, K2S, Pb(NO3)2, KCl – подвергаются
гидролизу? Составьте ионно-молекулярные и молекулярные уравнения
гидролиза соответствующих солей.
Решение:
Составим соответствующие уравнения гидролиза:
Al2(SO4)3
Запишем уравнение диссоциации молекулы:
Al2(SO4)3 = 2Al3+ + 3SO4
2-
Запишем сокращенные ионные уравнения:
Al3++ HOH = AlOH2+ + H+

SO4
2- +HOH = гидролиз практически не возможен (так SO4
2-
- анион сильной
кислоты)
Запишем полное ионное уравнение: