Термодинамические характеристики участков реакции

http://www. аllbest.ru/

Содержание

Задача № 3

Задача № 13

Задача № 23

Задача № 33

Задача № 43

Задача № 53

Задача № 63

Задача № 73

Задача № 83

Задача № 93

Рекомендуемая литература

Задача № 3

Дано: m (Zn) = 1,5 кг

V (H_a) = ?

Уравнение реакций:

Zn + 2HCl = ZnC + H₂

По уравнению реакции количество водорода равно:

N (H₂) = n (Zn)

Найти количество цинка

N =

N — количество вещества, моль

m — масса вещества, г

M — молярная масса, г/моль

N = 23 моль

N (H₂) = 23 моль Найдём объём водорода при нормальных условиях

V (H₂) = N (H₂)*V_м

V — объём, л

N — количество вещества

V_м — молярный объём, л/моль При нормальных условиях молярный объем любого газа равен 22,4 л/моль.

V (H₂) = 23 * 22,4 = 515,2 л Ответ: V (H₂) = 515,2 л

Задача № 13

Элемент № 24 — хром (Cr)

Положение в периодической системе: 4 период, 6 группа, побочная подгруппа.

Число протонов в ядре атома равно заряду ядра атома т. е. номеру элемента: Z = 24

Число нейтронов N равно:

N = A — Z,

где, А — массовое число

N = 53 — 24 = 28

Электронная формула элемента для внешнего и продвинутого уровня:

₊₂₄Сr …3s² 3p⁶ 4s¹ 3d⁵

Электронная графическая формула для внешнего и продвинутого уровня:

Для хрома характерен проскок электрона, для образования более устойчивой электронной конфигурации, электрон проскакивает на орбитале с более высокой скоростью.

Максимальное число валентных электронов 6 они находятся на 4s, 4p и 4d — орбиталях.

Хром — переходный элемент и относится к семейству d — элементов.

Возможные степени окисления +2, +3, +6.

Кислородные соединение хрома: Cr₂O₃, CrO₃, CrO. Cr₂O₃ — оксид хрома (3) относительно к амфотерным оксидам.

Cr₂O₃ — нерастворимый в воде В высокодисперсном состоянии растворяется в сильных кислотах с образованием солей хрома (3):

Cr₂O₃ + 6HCl 2CrCl₃ + 3H₂O

При взаимодействии с щелочами, содой и кислыми солями даёт соединение Cr³⁺ растворимый в воде:

Cr₂O₃ + 2KOH 2KCrO₂ + H₂O

Cr₂O₃ + Na₂CO₃ 2NaCrO₂ + CO₂

Cr₂O₃ + 6 KHSO Cr₂(SO₄)₃ + 3H₂O

В присутствии сильного окисления в щелочной среде Сr₂O окисляется до хроматы:

Сr₂O₃ + 3KNO₃ + 2Na₂CO₃ 2Na₂CrO₄ + 3KNO₂ + 2CO₂

Сильные восстановители восстанавливают Cr₂O₃:

Сr₂O₃ + 3Al Al₂O₃ + 2 Cr

CrO₃ — кислотный оксид хрома (4), ангидрид хромовой и дихромовой кислот. При его растворении в воде образуется хромовая кислота (при недостатке СrO₃):

CrO₃ + H₂O H₂Cr₄O₄

или дихромовая кислота (при избытке CrO₃):

2CrO₃ + H₂O H₂Cl₂O₇

CrO₃ реагирует со щелочами образует хроматы:

CrO₃ + 2KOH K₂ CrO₄ + H₂O

В кислой среде ион CrO₄^2- превращается в ион Cr2O₇^2-. В щелочной среде эта реакция протекает в обратном направлении:

2CrO₄^2- + 2Н⁺ Cr₂O₇^2- + H₂O (кислотная среда)

2CrO₄^2- + 2Н⁺ Cr₂O₇^2- + H₂O (щелочная среда) При нагревании выше 250⁰ С CrO₃ разлагается:

4CrO₃ 2Сr₂O₃ + 3O₂

CrO₃ — сильный окислитель (восстанавливается до Cr₂O₃). Окисляет йод, серу, фосфор, уголь:

4CrO₃ + 3S 2 Cr₄O₃ + SO₂

CrO — оксид хрома (3), пирофорный (в тонкораздробленном состоянии воспламеняется на воздухе), чёрный порошок, растворяется в разбавленной соляной кислоте:

CrO + 2HCl CrCl₂ + H₂O

CrO — сильный восстановитель, чрезвычайно неустойчив в присутствии влаги и кислорода:

4СrO + 3O₂ 2Cr₂O₃

Гидратные соединения: Сr (OH)₂, Cr (OH)₃, H₂CrO₄, HCr₂O₇

Cr (OH)₂ — сильный восстановитель, переходит в соединение Сr³⁺ под действием кислорода воздуха:

4 Сr (OH)₂ + O₂ + 2H₂O 4Cr (OH)₃

При прокаливании в отсутствие кислорода образуется оксид хрома (2) СrO. При прокаливании на воздухе превращается в Сr₂O₃.

Cr (OH)₃ — нерастворимый в воде гидроксид хрома (3), обладает амфотерными свойствами Cr (OH)₃ растворяется как в кислотах, так и в щелочах:

2Cr (OH)₃ + 3H₂SO₄ Cr₂(SO₄)₃ + 6H₂O

Cr (OH)₃ + KOH K[Cr (OH)4]

При прокаливании Сr (OH)₃ получают оксид Сr₂O₃:

2 Сr (OH)₃ Cr₂O₃ + 3H₂O

2H₂CrO₄ — хромовая кислота, кислота средне силы.

H₂Cr₂O₇ — дихромовая кислота, более сильная

Задача № 23

Дано:

T = 298 K

? ₁ H⁰ = 298 — ?,? ₁ S⁰ = 298 — ?,? ₁ G⁰ = 298 — ?

CaCO₄ = CaO + CO₂

Стандартные термодинамические характеристики участков реакции:

? ₁H⁰₂₉₈ — тепловой эффект реакции при стандартной температуре.

? ₁S⁰₂₉₈ — изменение энтропии реакции при стандартной температуре.

? ₁G⁰₂₉₈ — химическое средство (изменение энергии Гиббса) при стандартной температуре.

? ₁H⁰₂₉₈ — стандартная энтальпия образования вещества при T = 298

? ₁S⁰₂₉₈ — стандартное изменение энтропии образования вещества при T = 298

? ₁G⁰₂₉₈ — стандартное изменение энергии Гиббса образования вещества при T = 298

? ₁H⁰₂₉₈ = ?? ₁H⁰₂₉₈ (продуктов реакции) — ?? ₁H⁰₂₉₈ (исходных веществ)

? ₁H⁰₂₉₈ = (? ₁H⁰₂₉₈ (CaO) +? ₁H⁰₂₉₈ (CO₂)) —? ₁H⁰₂₉₈ (CaCO₃)

? ₁H⁰₂₉₈ = (-635,5 + (-393,5)) — (-1207) = -1029 + 1207 = 178 кДж Вывод: в ходе реакции поглотилось 178 кДж тепла, так как? ₁H⁰₂₉₈ > 0

? ₁S⁰₂₉₈ = ?? ₁S⁰₂₉₈ (продуктов реакции) — ?? ₁S⁰₂₉₈ (исходных веществ)

? ₁S⁰₂₉₈ = (? ₁S⁰₂₉₈ (CaO) +? ₁S⁰₂₉₈ (CO₂)) —? ₁S⁰₂₉₈ (CaCO₃)

? ₁S⁰₂₉₈ = (39,7 + 213,7) — 88,7 = 164 Дж/К Вывод: молекулярный беспорядок в системе увеличивается, так как? ₁S⁰₂₉₈ > 0

? ₁G⁰₂₉₈ = ?? ₁H⁰₂₉₈ (продуктов реакции) — ?? ₁H⁰₂₉₈ (исходных веществ)

? ₁G⁰₂₉₈ = (? ₁H⁰₂₉₈ (CaO) +? ₁H⁰₂₉₈ (CO₂)) —? ₁H⁰₂₉₈ (CaCO₃)

? ₁G⁰₂₉₈ = (-604,2 + (-394,4)) — (-1127,7) = 129,1 кДж Вывод: самопроизвольное протекание реакции невозможно, так как? ₁G⁰₂₉₈ > 0

Задача № 33

Дано: г = 3 Т_{1 =} 120⁰ С, Т₂ = 80⁰ С

V₁ — скорость реакции

г — температурный коэффициент скорости реакции Вант-Гоффа Т — температура

3 = 3⁴ = 81

Ответ: скорость химической уменьшается в 81 раз

Задача № 43

Дано: m _{р-ра 1} = 300 г

m _{р-ра 2} = 400 г

щ₁ = 25%

щ₂ = 40%

щ₃ = ?

Массовая доля вещества в растворе равна:

щ = * 100%

щ₁ = 25% щ = массовая доля, %

m_в-ва — масса вещества

m_р-ра — масса раствора Массу вещества в первм и во втором растворе найти можно по формуле:

m _{в-ва 1} =

m _{в-ва 2} =

m _{в-ва 1} = = 75 г

m _{в-ва 2} = = 160 г Масса вещества в растворе после смещения:

m _{р-ра 3} = m _{р-ра 1} + m _{р-ра 2}

m _{р-ра 3} = 75 + 160 = 235 г Масса полученного раствора равна:

m _{р-ра 3} = m _{р-ра 1} + m _{р-ра 2}

m _{р-ра 3} = 300 + 400 = 700 г Массовая доля вещества в полученном растворе равна:

щ₃ = * 100%

щ₃ = * 100% = 33,6%

Ответ: щ₃ = 33,6%

Задача № 53

HF + KOH = KF + H₂O

HF, H₂O — слабые электролиты

KOH, KF — сильные электролиты, диссоциируют на ионы в растворе

HF + OH = F + H₂O — уравнение в сокращённой ионно-молекулярной форме

Задача № 63

Fe₂(SO₄)₃ 2Fe³⁺ + 3SO₄^2- (уравнение диссоциации) Гидролиз по катиону:

Fe³⁺ H⁺OH^- FeOH²⁺ + H⁺ (уравнение 1 стадии гидролиза в сокращённой форме) В гидролизе применяют участие ионы железа (3).

рН < 7, кислая среда

Задача № 73

Cu + H₂SO₄ (конц.) CuSO₄ + 2H₂O + SO₂

Cu⁰ — 2e Cu⁺² 1 окислительные

S⁺⁶ + 2e S⁺⁴ 1 восстановительные окислитель — Н₂SO₄

восстановитель — Сu

Задача № 83

Для расчёта потенциала электродов используют уравнение Нернcта:

Е_ок/вос = Е_ок/вос + = lgC

Е_ок/вос — электродный потенциал, В Е⁰_ок/вос — стандартный электродный потенциал, В

n — число электронов принимающих участие в процессе С — концентрация ионов металла в растворе, М ок — окислительная форма иос — восстановительная форма Е⁰_Ag⁺_/Ag = 0,80 B

Е_Ag⁺_/Ag = 0,80 + lg 0,1 = 0,741 B

Е_Ag⁺_/Ag = 0,80 + lg 0,01 = 0,682 B

ЭДС гальванического элемента разности электродных потенциалов катода и анода.

Катодом будит служить электрод с более положительным электродным потенциалом, а анодом — электрод с более отрицательным потенциалом.

ЭДС = Е (катода) — Е (анода) = 0,741 — 0,682 = 0,059 В Уравнение реакций на катоде: Ag⁺ + e Ag⁰ на аноде: Ag⁺ + e Ag⁺

Задача № 93

K₃[Fe (CN)₆] - гексацианоферрат (3) калия Центральный атом: Fe

Лиганды: CN^-

Координальное число: 6

Ионы внешней среды: К⁺

Заряд центрального атома: 3+

Заряд комплексного иона: 3;

Уравнение первичной диссоциации:

K₃[Fe (CN)₆] 3К⁺ + [Fe (CN)₆]^3-

Уравнение полной вторичной диссоциации:

[Fe (CN)₆]^3- Fe³⁺ + 6CN^-

Выражение для константы неустойчивости:

К_н =

[ ] - равновесные концентрацииводород хром реакция гидролиз

Источники

Н.Л. Глинка «Задачи и упражнения по общей химии»

Н.В. Коровин. Общая химия. М., Высшая школа аllbest.ru