Logo GenDocs.ru

Поиск по сайту:  

Загрузка...

РГР по химии, вариант №33 - файл n1.doc


РГР по химии, вариант №33
скачать (148.5 kb.)

Доступные файлы (1):

n1.doc149kb.23.01.2013 19:03скачать

Загрузка...

n1.doc

Реклама MarketGid:
Загрузка...
Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Уфимский государственный авиационный технический университет

Институт экономики и управления

Расчетно-графическая работа

по «ХИМИИ»
Вариант №33

Выполнил:
Проверил: профессор

Амерханова Н. А.
Уфа 2010

Задание 1.

Строение атома



Номер

Символы химических элементов

варианта

s-

p-

d-

f-

2

88Ra

6C

79Au

70Yb




      1. Группу и период, в которых находится данный элемент в периодической таблице Д.И. Менделеева;

Радий находится в VII периоде в главной подгруппе II группы


      1. Электронную формулу атома элемента и указать, к какому семейству относится данный элемент;

1s22s22p63s23p64s23d104p65s24d105p66s24f145d106p67s2


      1. Валентные электроны, перечислить все теоретически возможные степени окисления привести примеры соединений, в которых данный элемент имеет разные степени окисления;

валентные электроны – 7s2 Следовательно, у элемента возможно проявление степени окисления +2 (пример – RaCl2). Также, как и для любого элемента, возможна нулевая степень окисления (пример - Ra)
1.1.4. как изменяются радиус атома, энергия ионизации, электроотрицательность, окислительные и восстановительные свойства по периодам и группам таблицы Д.И. Менделеева.

Согласно периодическому закону, в пределах периода с увеличением порядкового номера элемента (от франция до мейтнерия) увеличиваются окислительные свойства, энергия ионизации и электроотрицательность, а радиус атома и восстановительные свойства падают. В пределах группы с увеличением порядкового номера элемента (от бериллия до радия) уменьшаются окислительные свойства, энергия ионизации и электроотрицательность, а радиус атома и восстановительные свойства растут
1.2.1. группу и период, в которых находится данный элемент в периодической таблице Д.И. Менделеева;

Углерод находится во II периоде в главной подгруппе IV группы
1.2.2электронную формулу атома элемента и указать, к какому семейству относится данный элемент;

1s22s22p2
1.2.3. валентные электроны, перечислить все теоретически возможные степени окисления привести примеры соединений, в которых данный элемент имеет разные степени окисления;

Валентные электроны – 2s22p2 Следовательно, у элемента возможно проявление степени окисления +2 в стационарном состоянии (пример – CO) и +4 в возбуждённом состоянии (за счёт распаривания 2s2 электронов)(пример – CH4). Также, как и для любого элемента, возможна нулевая степень окисления (пример - C).
1.2.4. как изменяются радиус атома, энергия ионизации, электроотрицательность, окислительные и восстановительные свойства по периодам и группам таблицы Д.И. Менделеева.

Согласно периодическому закону, в пределах периода с увеличением порядкового номера элемента (от лития до неона) увеличиваются окислительные свойства, энергия ионизации и электроотрицательность, а радиус атома и восстановительные свойства падают. В пределах группы с увеличением порядкового номера элемента (от углерода до резерфордия) уменьшаются окислительные свойства, энергия ионизации и электроотрицательность, а радиус атома и восстановительные свойства растут.
1.3.1 группу и период, в которых находится данный элемент в периодической таблице Д.И. Менделеева;

Золото находится в VI периоде в побочной подгруппе I группы.
1.3.2. электронную формулу атома элемента и указать, к какому семейству относится данный элемент;

1s22s22p63s23p64s23d104p65s24d105p66s14f145d10
1.3.3 валентные электроны, перечислить все теоретически возможные степени окисления для привести примеры соединений, в которых данный элемент имеет разные степени окисления;

Валентные электроны – 6s15d10 Следовательно, у элемента возможно проявление степени окисления +1 в стационарном состоянии (пример – AuNO3) и +3 в возбуждённом состоянии (за счёт распаривания 5d10 электронов)(пример – AuCl3). Также, как и для любого элемента, возможна нулевая степень окисления (пример - Au).
1.3.4. как изменяются радиус атома, энергия ионизации, электроотрицательность, окислительные и восстановительные свойства по периодам и группам таблицы Д.И. Менделеева.
Согласно периодическому закону, в пределах периода с увеличением порядкового номера элемента (от цезия до астата) увеличиваются окислительные свойства, энергия ионизации и электроотрицательность, а радиус атома и восстановительные свойства падают. В пределах группы с увеличением порядкового номера элемента (от водорода до франция) уменьшаются окислительные свойства, энергия ионизации и электроотрицательность, а радиус атома и восстановительные свойства растут.
1.4.1. группу и период, в которых находится данный элемент в периодической таблице Д.И. Менделеева;

золото находится в VI периоде в главной подгруппе III группы.
1.4.2. электронную формулу атома элемента и указать, к какому семейству относится данный элемент;

1s22s22p63s23p64s23d104p65s24d105p66s24f145d0.
1.4.3. валентные электроны, перечислить все теоретически возможные степени окисления для привести примеры соединений, в которых данный элемент имеет разные степени окисления;

Валентные электроны – 6s2 Следовательно, у элемента возможно проявление степени окисления +2 в стационарном состоянии (пример – YtO) Также, как и для любого элемента, возможна нулевая степень окисления (пример - Yt).
1.4.4. как изменяются радиус атома, энергия ионизации, электроотрицательность, окислительные и восстановительные свойства по периодам и группам таблицы Д.И. Менделеева.

Согласно периодическому закону, в пределах периода с увеличением порядкового номера элемента (от цезия до астата) увеличиваются окислительные свойства, энергия ионизации и электроотрицательность, а радиус атома и восстановительные свойства падают. В пределах группы с увеличением порядкового номера элемента (от бора до актиния) уменьшаются окислительные свойства, энергия ионизации и электроотрицательность, а радиус атома и восстановительные свойства растут


Задание 2

Химическая связь


Задание 2.1. Для двух, указанных по варианту молекул (табл.), с позиций метода валентных связей показать образование молекул и ответить на следующие вопросы:


Номер варианта

Формулы молекул

19

ZnF2

PbBr4


атом цинка в возбужденном состонии:



атом фтора:

связь образуется взаимодействием неспаренного электрона атома фтора с обним из неспаренных электронов атома цинка

2.1.1. Каков тип гибридизации центрального атома в молекуле и валентный угол между связями?

Поскольку задействованы только одна s и одна p орбитали, то тип гибридизации – sp, следовательно угол между связями равен 180о

2.1.2. Какова пространственная структура молекулы?

С таким углом между связями молекуле ничего не остаётся кроме как быть линейной

2.1.3. Сколько ?- и ?-связей содержит молекула?

Обе связи в молекуле одинарны, значит молекула содержит 2 ?- и 0? связей

2.1.4. Определить полярность связей и полярность молекулы в целом. Связь Zn-F полярна, электронная плотность молекулы смещена к атому фтора. Молекула в целом неполярна, из-за её симметричности.
Задание 2.1. Для двух, указанных по варианту молекул (табл. II.1), с позиций метода валентных связей показать образование молекул и ответить на следующие вопросы: атом свинца в возбужденном состоянии (показан только внешний уровень):

атом брома(показан только внешний уровень):

связь образуется взаимодействием неспаренного электрона атома брома с одним из неспаренных электронов атома свинца
2.1.1. Каков тип гибридизации центрального атома в молекуле и валентный угол между связями?

Поскольку задействованы только одна s и три p орбитали, то тип гибридизации – sp3, следовательно угол между связями равен 109о

2.1.2. Какова пространственная структура молекулы?

С таким углом между связями молекула имеет тетраэдрическое строение

2.1.3. Сколько ?- и ?-связей содержит молекула?

все связи в молекуле одинарны, значит молекула содержит 4 ?- и 0? связей

2.1.4. Определить полярность связей и полярность молекулы в целом. Связь Pb-Br полярна, электронная плотность молекулы смещена к атому брома. Молекула в целом неполярна, из-за её симметричности.
Задание 2.2. Для двух приведенных комплексных соединений (табл. II. 3): определить степени окисления всех составляющих и указать комплексообразователь, лиганды, ионы внешней и внутренней сферы и координационное число.

Записать уравнение диссоциации комплексного соединения.


Номер

варианта

Формулы комплексных соединений

19

K2[Pt(OH)5Cl]

[Ag(NH3)2]NO3

K2[Pt(OH)5Cl]

K+, Cl-, OH-, Pt4+ (комплексообразователь)

Лиганды – ОН-,Cl-

Ионы внешней сферы – K+

ионы внутренней сферы - ОН-,Cl-

координационное число равно 6

K2[Pt(OH)5Cl]=2K++ [Pt(OH)5Cl]2-
[Ag(NH3)2]NO3

NO3-, Ag+ (комплексообразователь)

Лиганды – NH3

Ионы внешней сферы – NO3-

ионы внутренней сферы - отсутствуют

координационное число равно 2

[Ag(NH3)2]NO3=[Ag(NH3)2]++ NO3-

Задание 3

Химическая термодинамика

Для приведенной по варианту реакции (табл. 3.2.) рассчитайте: ?H (кДж), ?S (Дж/К), ?G (кДж) химической реакции, вероятность ее протекания при Р = 101,3 кПа и Т = 298 К и температуру начала реакции.
Табл. 3.1.

Вариант

Элемент

Масса элемента, г

Формула

оксида

Выделенное

тепло, кДж

1

Fe

560

FeO

-2648


Fe+0,5O2=FeO+Q

nFe=m/M=560/56=10моль

=-Q/n=-2648/10=-264,8кДж/моль

Табл. 3.2.

Номер

варианта

Уравнение реакции

1

CH4 (г) + 2O2 (г) = CO2 (г) + 2H2O (г)


По следствию из закона Гесса

=2H2O+CO2-CH4-2O2=-2*241,84-393,51+74,85-0=-727,49кДж/моль

Аналогично

=2H2O+CO2-CH4-2O2=2*188,74+213,6-186,19-2*205,03=-5,17Дж/моль*К=-0,00517кДж/моль*К

=-Т*=-727,49+298*0,00517=-725,95кДж/моль

<0, значит в данных условиях реакция будет протекать в прямом направлении

Поскольку <0, то при понижении температуры равновесие реакции будет смещаться вправо, то есть, температурой начала реакции является низкая температура, скажем, 0,001К
Задание 4.

Химическая кинетика и химическое равновесие
4.1.1. Проанализируйте данную Вам реакцию (табл. 4.1) и укажите, какой она является: гомогенной или гетерогенной.

4.1.2. Запишите математическое выражение для скорости прямой и обратной реакции, выразив скорость через концентрации, если вещества находятся в твердой или жидкой фазе, или через парциальные давления компонентов, если вещества являются газообразными.

4.1.3. Определите молекулярность и порядок реакции.

4.1.4. Запишите выражение для константы равновесия химической реакции.

4.1.5. Рассчитайте изменение скоростей прямой и обратной реакций и укажите, в какую сторону будет смещаться равновесие:

А) при увеличении концентрации исходных веществ в 2 раза;

Б) при увеличении объема всей системы в 3 раза;

В) при повышении температуры.
Табл. 4.1.

Номер

варианта


Уравнение реакции

?H,

кДж/моль

6

SO2 (г) + 1/2 O2 (г)SO3 (г)

+98,0


4.1.1.

Все реагенты являются газами – система является гомогенной
4.1.2.





4.1.3.

Порядок реакции равен 3 , молекулярность равна 2, так как в столкновении принимают участие не более 2 молекул

4.1.4.



4.1.5.

А) при увеличении концентрации исходных веществ в 2 раза;

Согласно уравнению скорости прямой реакции скорость вырастет в 22*2=в 8 раз, скорость обратной реакции не изменится, равновесие сместится вправо

Б) при увеличении объема всей системы в 3 раза;

В таком случае, у нас в 3 раза упадут концентрации всех газовых компонентов. Согласно уравнению скорости прямой реакции скорость упадет в 22*2=в 8 раз, скорость обратной реакции в 22= в 4 раза, следовательно, равновесие сместится влево
В) при повышении температуры.

Поскольку реакция эндотермическая, при увеличении температуры равновесие реакции сместится вправо. Скорости обеих реакций возрастут, но насколько определить нельзя по имеющимся данным

Задание 5.
Дисперсные системы

В определенном объеме раствора V л содержится m г вещества. Плотность раствора ? (табл. V.1). Рассчитайте:

5.1.1. Процентную концентрацию ( %, масс.).

5.1.2. Молярность.

5.1.3. Нормальность.

5.1.4. Моляльность раствора.


Номер варианта

Соль

V, л

Массовая доля, %

?, кг/м3

24

Na2CO3

0,5

12

1102


CM =n/V=m/MV=pVw/MV=pw/M=1102*0,12/106=1,25M
Фактор эквивалентности карбоната натрия равен 2. Следовательно, CH=CM*2=2,5н

Моляльность раствора m=nNa2CO3*1000/mH2O

nNa2CO3=V*p*w/M

mH2O=V*p*(1-w)

m= nNa2CO3*1000/mH2O=1000 *w/M(1-w)=1000*0,12/(106*0,88)=1,29моль/кг


Номер варианта

Основание или кислота

Концентрация, с, моль/л

24

HI

1·10-3


HI – сильный электролит, значит [H+]=10-3M

pH=-lg[H+]=3

Номер варианта

Формулы солей


24

FeF2

NaHCO3

MnBr2

NaI


FeF2+2H2O=Fe(OH)2+2HF

Fe2++2F-+2H2O=Fe(OH)2+2HF

pH=7 (примерно)
NaHCO3 является продуктом гидролиза, дальше гидролиз практически не протекает

pH=7 (примерно)
MnBr2+H2O=MnOHBr+HBr

Mn2++H2O=MnOH++H+

pH<7
CsI не гидролизуется, так как образован сильными основанием и кислотой

pH=7 (примерно)


Вариант

Соль I

Соль II

cМ,

моль/л

Труднораство-римое соединение

ПР трудно-растворимого соединения при 25 0С

24

Zn(NO3)2

K2S

0,001

ZnS

1,6·10-24


Zn(NO3)2+K2S=ZnS+2KNO3

Поскольку смешиваются равные объёмы, то концентрации реагентов уменьшаются в 2 раза

[Zn2+]=[S2-]=0,001/2=0,0005M

ИП=[Zn2+][S2-]=0,00052=2,5*10-7

ИП>ПР, значит, осадок образуется
Задание 6.

Основы электрохимии
6.1. В данной окислительно-восстановительной реакции (табл. VI.1) определите стехиометрические коэффициенты ионно-электронным методом и рассчитайте термодинамическую вероятность протекания реакции.


Номер варианта

Схемы окислительно-восстановительных реакций

25

K2Cr2O7 + KI + H2SO4 Cr2(SO4)3 + I2 + K2SO4 + H2O


K2Cr2O7 + 6KI + 7H2SO4 Cr2(SO4)3 + 3I2 + 4K2SO4 + 7H2O

2Cr6++6e=2Cr3+, E=1,33В

6I- -6e=3I2 , E=-0,54B
ЭДС Е=1,33-(-0,54)=1,87B

=-n*F*E=-6*96500*1,87=-1082,73кДж/моль

6.2. Для двух металлов (табл. VI.2), находящихся в растворах своих солей с определенной концентрацией:

6.2.1. Составьте схему гальванического элемента.

Номер варианта

Металлы

Концентрация ионов металла, моль/л

25

Pb,Cu

0,01

В роли анода будет выступать свинец, поскольку он химически активнее меди

(-)Pb||Pb2+||Cu2+|Cu(+)
6.2.2. Запишите реакции, протекающие на катоде и аноде.

Анод: Pb-2e=Pb2+

Катод: Cu2++2e=Cu
6.2.3. Рассчитайте ЭДС (?0) гальванического элемента и ?G0298 протекающей реакции.

Поскольку концентрации ионов металлов равны между собой, то мы не будем прибегать к уравнению Нернста

=0,34-(-0,13)=0,45В
=-n*F*E=-2*96500*0,45=-86,85кДж/моль
Задание 6.3. Составьте схемы электролиза и рассчитайте массу металла, выделяющегося на катоде по приведенным данным (табл. VI.3) при 3-х разных условиях его проведения:
6.3.1. Из раствора соли металла, при использовании растворимого анода.


Номер варианта

Формула соли

I, A

, мин

ВТ, % масс.

25

Cu(NO3)2

2,7

45

70


(–) Катод: Cu2+ + 1ē = Cuo (+) Анод: Cuo – 2ē = Cu2+

Cuo + Cu2+ = Cu2+ + Cuo

Электролиз сводится к переносу меди с анода на кА, масса выделившейся меди =0
6.3.2. Из раствора соли металла, при использовании нерастворимого анода.

Раствор Cu(NO3)2

(–) Катод? Cu2+ 2NO3? (+) Анод

H2O H2O

(–) Катод: Cu2++2ē =Cu

(+) Анод: 2H2O–4ē = O2?+ 4H+

По закону Фарадея

, где m – масса веществ – продуктов электролиза, гр.

Э – эквивалентная масса вещества, гр. Для меди Э=М/2=32г/моль-экв

I – сила тока, А.

F – постоянная Фарадея = 96500 Кл.

t – время электролиза, сек.

mCu=0,7*32*27*(45*60)/96500=16,92г
6.3.3. Из расплава соли металла, при использовании растворимого анода.
(–) Катод: Cu2+ + 1ē = Cuo (+) Анод: Cuo – 2ē = Cu2+

Cuo + Cu2+ = Cu2+ + Cuo

Электролиз сводится к переносу меди с анода на кА, масса выделившейся меди =0


Скачать файл (148.5 kb.)

Поиск по сайту:  

© gendocs.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации