по теме “Электрохимические системы”.

ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ

Вариант №24

Контрольная работа №1

По теме “Реакционная способность веществ”.

Задание 6.

Определить массовую долю кислорода (в процентах) в оксиде азота (IV).

Решение.

Формула определения массовой доли определенного компонента в смеси:

Молярная масса кислорода равна 32 г/моль, молярная масса этого соединения M(NO2)=46 г/моль, подставляем известные значения в формулу:

Ответ: массовая доля кислорода в оксиде азота (IV) равна 69,5%.

 

Задание 34.

1).Напишите электронную формулу невозбужденного атома элемента с зарядом ядра z, приведите графическую схему распределения электронов по квантовым ячейкам (орбиталям).

2).Укажите валентные электроны его атома. Для каждого из них приведите значения всех квантовых чисел.

3). Сколько в атоме данного элемента электронов с совокупностью главного и орбитального квантовых чисел n и l?

Дано:

z= 50; n= 5;l= 1.

Решение.

1). Элементом с зарядом ядра 50 является олово(Sn), напишем электронную формулу невозбужденного атома элемента Sn:

₅₀Sn - 1S²2S²2P⁶3S²3P⁶3D¹⁰4S²4P⁶4D¹⁰4F⁰5S²5P²

 

Графическая схема распределения электронов по квантовым ячейкам:

2). Валентными электронами p-элементов являются s и p электроны внешнего квантового уровня. Для олова это 5s² 5p². Номер группы указывает максимальное число валентных электронов. Значения квантовых чисел, характеризующих валентные электроны, очевидны из выше приведенных графических схем.

3). ₅₀Sn

Номер электрона	Подуровень	Квантовые числа
n	e	me	ms
	s				+½
			–½
p			-1	+½
			+½

 

 

Задание 49.

Составьте формулы оксидов и гидроксидов элементов второго периода (Li, Be, B, C, N) в их высших степенях окисления. Как изменяется в этом ряду кислотно-основной характер гидроксидов? Приведите обоснованный ответ.

Решение.

В периодах основные свойства оксидов и гидроксидов ослабевают, а кислотные усиливаются, поэтому:

а)Li, Li2O основной оксид реагирует с кислотными оксидами и солями, R2O подгруппа лития.

б)Be, BeO (амфотерный) основной оксид реагирует с кислотами и солями, RO подгруппа бериллия. Гидроксид Ве (ОН)2- амфотерные соединения.

в)B, B2O3 кислотный оксид реагирует с основаниями и солями, R2O3 подгруппа алюминия.

г)C, CO2 кислотный оксид реагирует с оксидами (основными), RO2 подгруппа углерода.

д)N, N2O5 кислотный оксид реагирует с основаниями,подгруппа R2O5.

 

Контрольная работа №2

По теме “Химическая термодинамика и кинетика”.

 

Задание 74.

Чем можно объяснить, что при стандартных условиях невозможна экзотермическая реакция, протекающая по уравнению:

H_2(г) + CO_2(г) = CO_(г) + H₂O_(ж); ∆H = -2,85 кДж.

Зная тепловой эффект реакции и абсолютные стандартные энтропии соответствующих веществ, определите реакции.

Решение.

H_2(г) +CO_2(г) =CO_(г) +H₂O_(ж);∆H=-2,85кДж

∆S_х.р. =197,91+69,94-213,65-130,59=-76,39Дж/моль*К

∆G_х.р. = -2,85 - 298*(-76,39/1000) = 19,91 кДж

При стандартных условиях невозможна экзотермическая реакция, т.к. ∆G_х.р. >0.

Ответ: при стандартных условиях невозможна экзотермическая реакция.

 

Задание 87.

В гетерогенной системе установилось равновесие. Напишите выражение для константы равновесия. Дайте обосно­ванные ответы на вопросы: а) как уменьшение давления отразится на состоянии равновесия; б) в каком направлении сместится рав­новесие при уменьшении температуры; в) как и во сколько раз из­менится скорость прямой реакции при уменьшении давления в системе в два раза?

FeO(к) + H₂(г) Fe(к) + H₂O, ΔH > 0

Решение.

Константа равновесия для системы FeO(к) + H₂(г) Fe(к) + H₂O, ΔH > 0 получается такая:

K=[H₂O]/[H₂]=p(H₂O)/p(H₂)

а) На одну молекулу газообразного вещества реагентов (водорода) образуется одна молекула газообразных продуктов (водяной пар). Таким образом, количество газа и давление (при изохорно-изотермическом процессе) в ходе реакции не изменяются. Следовательно, изменение давления на равновесие не влияет.

б)При повышении температуры равновесие смещается в сторону эндотермической, а при понижении – в сторону экзотермической реакции.

в)Изменение общего давления приводит к изменению парциальных давлений всех газов в равное число раз и (в данном случае) не нарушает равновесие.

Задание 114.

Какой объем раствора вещества NaOH с массовой долей ω₁, (плотность ρ₁)следует взять для приготовления объема V₂ рас­твора с массовой долей ω₂ (плотность ρ₂)? Чему равна молярная концентрация полученного раствора? При ω₁=40%, ρ₁=1,430 г/моль, V₂=5 л, ω₂=10%, ρ₂=1,110 г/моль.

Решение.

Определяем массу вещества, при 10%:

Определяем массу вещества, при 40%:

Зная молекулярную массу NaOH находим молярную концентрацию:

M(NaOH)= 40 г/моль.

Ответ: Cm=0,036 моль/л, V(NaOH)=9,7 л.

 

 

Контрольная работа №3

по теме “Электрохимические системы”.

Задание 125.

Окислительно-восстановительные реакции протекают по приведенным схемам. Для каждой реакции укажите: а) окислитель и восстановитель; б) какое вещество окисляется, какое вещество вос­станавливается. Составьте электронные уравнения и на основании их расставьте коэффициенты в уравнениях реакций.

1) Cr₂O₃ + KNO₃ + KOH → K₂CrO₄ + KNO₂ + H₂O;

2) HNO₃ + H₂S → H₂SO₄ + NO + H₂O.

Решение.

1) Cr2O3 + KNO3 + KOH = K2CrO4 + KNO2 + H2O
2Cr{+3} — 6e = 2Cr{+6} 1 — окисление
N{+5} + 2e = N{+3} 3 — восстановление
Cr2O3 + 3KNO3 + 4KOH = 2K2CrO4 + 3KNO2 + 2H2O

2) HNO3 + H2S = H2SO4 + NO + H2O
S{-2} — 8e = S{+6} 3 — окисление
N{+5} + 3e = N{+2} 8 — восстановление
3Н2S + 8HNO3 = 3H2SO4 + 8NO + 4H2O

 

Задание 150.

Напишите уравнения анодного и катодного процессов. Суммарные ионно-молекулярное и молекулярное уравнения этих процессов, протекающих в гальваническом элементе. Вычислите величину электродвижущей силы (ЭДС) гальванического элемента при указанных молярных концентрациях растворов соответствующих солей.

Pb | Pb(NO₃)₂ || AgNO₃ | Ag

(1 M) (0,01 M)

Решение.

Правый электрод:

Левый электрод:

Общая реакция:

ЭДС гальванического элемента вычисляется по формуле:

Ответ: E= 0,93 В.

Задание 165.

Электролиз водного раствора вещества KI проводили с угольными электродами катодного и анодного процессов. Вычислите массы веществ, выделившихся на катоде и на аноде. Определите объем выделившихся газообразных веществ (н.у.). При I=10 А, =50 мин.

Решение.

Электролиз йодида калия протекает по следующей схеме:

На аноде:

На катоде:

Ответ: Масса йода = 39,47 г, масса водорода = 0,311 г, объем водорода = 3,5 л.

 

Задание 183.

Какие коррозионные процессы могут протекать при контакте двух металловCu, Ag? Составьте уравнения анодного и катодного процессов и результирующее (суммарное) уравнение процесса коррозии в заданных условиях. Если коррозия невозможна, то объясните, почему?

а) аэрируемый раствор H₂SO₄;

б) закрытый сосуд с раствором HCl.