По формулам написать названия веществ

Индивидуальное домашнее задание. Вариант 40.

1 По формулам написать названия веществ а) V2O5, б) KOH, в) AuCl3, г) LiH2PO4; по названию написать формулы веществ: а) ортофосфат натрия, б) азотная кислота, в) сульфат дигидроксожелеза(III). К какому классу относится каждое вещество (оксид, основание, кислота, средняя, кислая, основная соль)?

Решение:
1. а) V2O5 - оксид ванадия (V), пентаоксид диванадия – оксид;
б) KOH – гидроксид калия – основание;
в) AuCl3 – хлорид золота (III), трихлорид золота – средняя соль;
г) LiH2PO4 – дигидрофосфат лития, дигидроортофосфат лития – кислая соль.
2. а) ортофосфат натрия – Na3PO4 – средняя соль;
б) азотная кислота – HNO3 – кислота;
в) сульфат дигидроксожелеза (III) – [Fe (OH)2]2SO4 – основная соль.

2 Для растворения 16,8 г металла потребовалось 14,7 г серной кислоты. Определить эквивалентную массу металла и объем выделившегося водорода (н.у.).

Решение:
Запишем уравнение реакции:
Me + H2SO4 = MeSO4 + H2↑
1.Определяем эквивалентную массу металла, воспользовавшись законом эквивалентов. Запишем его математическое выражение применительно к данной задаче:
(m(Me))/(m_Э (Me))=(〖m(H〗_2 SO_4))/(m_э 〖(H〗_2 SO_4))
 
где m(Me) и 〖m(H〗_2 SO_4) – массы металла и серной кислоты, г;
m_Э (Me) и m_э 〖(H〗_2 SO_4) – эквивалентные массы металла и серной кислоты, г/моль.
Эквивалентная масса кислоты определяется следующим отношением:
m_э (кислоты)= М(кислоты)/(основность кислоты),
где М(кислоты) – молярная масса кислоты, г/моль.
m_э 〖(H〗_2 SO_4)= М(H_2 SO_4 )/2= 98/2=49 г/моль.
2. Подставляя значения в математическое выражение закона эквивалентов, получаем значение эквивалентной массы металла:
16,8/(m_Э (Me) )=14,7/49,отсюда m_Э (Me)= (16,8*49)/14,7=56 г/моль.
3. Чтобы определить атомную массу металла воспользуемся формулой:
m_Э (Me)=(A_r (Me))/В(Me) ,
где A_r (Me) и В(Me) – соответственно относительно атомная масса и валентность металла.
Отсюда: A_r (Me)= m_Э (Me)*В(Me)=56*2=112 а.е.м.
4. Пользуясь законом эквивалентов, определяем объем выделившегося водорода:
m(Me)/(m_Э (Me) )=(〖V(H〗_2))/(V_э 〖(H〗_2)),
где 〖V(H〗_2) – объем водорода, л;
V_э 〖(H〗_2)- эквивалентный объем водорода, л/моль, при н.у. = 11,2.
〖V(H〗_2)= (m(Me)*V_э 〖(H〗_2))/(m_Э (Me) )=(16,8*11,2)/56=3,36 л.
Ответ: Эквивалентная масса металла равна 56 г/моль, объем выделившегося водорода 3,36 л.
 
3 Найти массу метана, при полном сгорании которого (с образованием жидкой воды) выделяется теплота достаточная для нагревания 100 г воды от 20 до 30С. Мольную теплоемкость воды принять равной 75,3 Дж/(мольК).
Вещество  Но298,
кДж / моль Sо298,
Дж / (моль·К)  Gо298,
кДж / моль
СН4 (г.)  74,9 186,2  50,8
H2O (ж.)  285,8 70,1  237,3
СО2 (г.)  393,5 213,7  394,4


Решение:
1. Мольная теплоёмкость (Cм) – это количество теплоты, необходимое для нагревания одного киломоля вещества на один градус. Находим количество теплоты необходимое для нагревания 100 г воды от 20°С до 30°С:
Q= (m(H_2 O)*C_M (H_2 O)*(T_2-T_1 ))/(〖M(H〗_2 O)*1000)= (100*75,3*(30-20))/(18*1000)=4,18 кДж.
2. Уравнение реакции:
〖CH〗_4 (г)+〖2О〗_2 (г)= 〖СО〗_2 (г)+〖2Н〗_2 О(ж)
Стандартную энтальпию реакции рассчитаем, используя уравнение из следствия закона Гесса, согласно которому, тепловой эффект любой реакции находится как разность между суммой теплот образования всех продуктов и суммой образования всех реагентов в данной реакции:
〖∆Н〗_реакции= 〖∑∆Н〗_продукты- 〖∑∆Н〗_реагенты
Для реакции сгорания метана закон Гесса имеет вид:
∆H_р^°=(∆H_(〖СО〗_2)^°+2∆H_(H_2 O)^° )-∆H_(CH_4)^°,
кислород – простое вещество, его стандартная энтальпия образования равна нулю.
∆H_р^°=(-393,5)+2(-285,8)-(-74,9)=890,2 кДж.
 
3. При сгорании 1 моля метана выделяется 890,2 кДж теплоты, рассчитаем его массу, которая необходима для выделения 4,18 кДж теплоты из пропорции:
890,2 – 16
4,18 – Х
Х = 16*4,18/890,2 = 0,075 г.
Ответ: масса метана равна 0,075 г.

4 Как изменится скорость реакции 2NO(г)  O2(г)  2NO2(г) , если: а) давление увеличить в 3 раза; б) концентрацию оксида азота (II) уменьшить в 2 раза?

Решение:
1) Скорость прямой реакции или кинетическое уравнение реакции:
V = k[NO]2*[O2]
2) В реакцию вступили 3 объема газа – 2 объема NO и один объем O2, а образовалось 2 объема NO2. Следовательно, реакция идет с уменьшением объема или с уменьшением суммарного числа молей газа. По принципу Ле Шателье при повышении давления равновесие реакции смещается в направлении образования веществ, занимающих меньший объем. Следовательно, при повышении давления равновесие реакции сместится в сторону прямой реакции – образования оксида азота (IV) NO2. Поэтому рассмотрим отношение прямых скоростей реакции до и после увеличения давления. Скорость прямой реакции до увеличения давления:
V1 = k1[NO]2*[O2]
По уравнению Менделеева-Клайперона
P*V = n*R*T
P = (n/V)*R*T = Cm*R*T
 
Таким образом, получили, что парциальное давление газа P (при T = const) прямо пропорционально молярной концентрации газообразных веществ Cm. Следовательно, увеличение (или уменьшение) давления в системе в N раз приводит соответственно к увеличению (или уменьшению) молярной концентрации всех газов-участников реакции также в N раз.
Тогда скорость прямой реакции после увеличения давления:
V1' = k1[3NO]2 *[3O2] = 27k1[NO]2*[O2]
V1'/V1 = (27k1[NO]2*[O2])/ (k1[NO]2*[O2]) = 27
При увеличении давления в 3 раза скорость прямой реакции увеличится в 27 раз.
3) Скорость прямой реакции до изменения концентрации
V1 = k[NO]2*[O2]
Скорость прямой реакции после уменьшения концентрации оксида азота (II) в 2 раза:
V_1^,=k ([NO]^2)/2*[O_2]
(V_1^,)/V_1 = (k[NO]^2*[O_2 ])/(2k[NO]^2*[O_2 ] )=0,5
При уменьшении концентрации оксида азота (II) в 2 раза скорость реакции увеличится в 0,5 раза.

5 Как следует изменить давление, чтобы сместить равновесие в сторону образования продуктов в следующих реакциях: а) 2СО(г)  О2(г)  2СО2(г); б) MgCO3(к) MgO (к)  CO2(г). Написать выражение Кр для каждой реакции.

Решение:
а) 2СО(г)  О2(г)  2СО2(г)
В реакцию вступили 3 объема газа – 2 объема CO и один объем O2, а образовалось 2 объема CO2. Следовательно, реакция идет с уменьшением объема или с уменьшением суммарного числа молей газа. 
По принципу Ле Шателье, при увеличении давления, равновесие смещается в сторону образования веществ, занимающих меньший объём, следовательно, равновесие сместится вправо, т.е. в сторону образования СО2, в сторону прямой реакции. Выражение константы равновесия:
k_р= ([〖CO〗_2 ]^2)/([CO]^2 〖[O〗_2])
б) MgCO3(к) MgO (к)  CO2(г)
Данная реакция является гетерогенной, поэтому можно предсказать, что изменение давления не приведет к смещению равновесия. Здесь скорости прямой и обратной реакции зависят в основном от концентрации газа (который при изменении давления меняется одинаково). Карбонат магния – твердое вещество, концентрация которого не изменяется в ходе реакции и не входит в кинетическое уравнение. Выражение константы равновесия:
k_р= [〖CO〗_2]