При некоторой температуре равновесие гомогенной

Вариант 18

Задания (38, 58, 98, 118, 138, 158, 178, 198, 218, 358.)

38. Квантовые числа для электронов внешнего энергетического уровня атомов некоторого элемента имеют следующие значения n=4, l = 0, ml = 0, mS = ±1/2. Напишите электронную формулу атома этого элемента и определите, сколько свободных 3d -орбиталей он содержит.

1. Главное квaнтовое число n определяет общую энергию электрона и степень его удаления от ядра (номер энергетического уровня)
n= 4, значит элемент принадлежит 4 периоду периодической системы

2. Орбитальное квантовое число l определяет форму атомной орбитали. Оно может принимать целочисленные значения от 0 до n-1 (l = 0, 1, 2, 3,..., n-1). Каждому значению l соответствует орбиталь особой формы.

Орбитали с l = 0 называются s-орбиталями,
l = 1 – р-орбиталями (3 типа, отличающихся магнитным квантовым числом m),
l = 2 – d-орбиталями (5 типов),
l = 3 – f-орбиталями (7 типов)

3. Магнитное квантовое число m определяет ориентацию орбитали в пространстве относительно внешнего магнитного или электрического поля. Его значения изменяются от +l до -l, включая 0.

В нашем случае для s -орбиталей число равно 0. она не имеет ориентации в пространстве

4. СПИНОВОЕ КВАНТОВОЕ ЧИСЛО - квантовое число, определяющее величину спина квантовой системы (атома, иона, атомного ядра, молекулы), т. е. её собств. (внутр.) момента кол-ва движения (момента импульса).

Для нашего случая 1 /2 на орбитали имеется один электрон.

Условию задачи соответствует калий (5-d орбиталей свободно)

Электронная формула калия 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s¹

Какова современная формулировка периодического закона? Объясните, почему в периодической системе элементов аргон, кобальт, теллур и торий помещены соответственно перед калием, никелем, иодом и протактинием, хотя и имеют большую атомную массу?

Современная формулировка периодического закона Д. И. Менделеева такова: свойства химических элементов, а также формы и свойства соединений элементов находятся в периодической зависимости от величины заряда атомных ядер.

При построении периодической системы Менделеев руководствовался принципом расположения элементов по возрастающим атомным массам. Однако, как видно из таблицы, в трех случаях этот принцип оказался нарушенным. Так, аргон (атомная масса 39,948) стоит до калия (39,098), кобальт (58,9332) находится до никеля (58,70), теллур (127,60) до иода (126,9045). Здесь Менделеев отступил от принятого им порядка, исходя из свойств этих элементов, требовавших именно такой последовательности их расположения. Таким образом, он не придавал исключительного значения атомной массе и, устанавливая место элемента в таблице, руководствовался всей совокупностью его свойств. Позднейшие исследования показали, что произведенное Менделеевым размещение элементов в периодической системе является совершенно правильным и соответствует строению атомов (подробнее см. гл. III).

Например: Аргон имеет порядковый номер 18, у него 18 протонов в ядре. Калий — порядковый номер 19, у него 19 протонов в ядре. Следовательно, аргон должен стоять перед калием, несмотря на то, что у аргона меньше средняя относительная атомная масса.
Кроме того, элементы располагают на основании их свойств и принадлежности к тому или иному семейству. Если расположить калий перед аргоном, то получится, что в группу инертных газов попадёт щелочной металл, а группа щелочных металлов будет включать в себя инертный газ. Такого, разумеется. быть не должно.

98. При взаимодействии 6,3 г железа с серой выделилось 11,31 кДж теплоты. Вычислите образования сульфида железа FeS. Ответ: - 100,26 кДж/моль.

Fe + S => FeS

(Атомная масса Fe =55,847 а. е. м. (г/моль)

Кол-во вещества железа: 6,3 / 56 = 0,1125 моль.

Образуется столько же сульфида.

Теплота образования отрицательна, поскольку реакция экзотермическая: - 11,31 / 0,1125 = - 100,53 кДж/моль.

118.Определите, при какой температуре начнется реакция восстановления Fe₃O₄, протекающая по уравнению

Fe₃O₄(к) + CO(г)=3FeO(к) + CO₂(г); ∆H= + 34,55кДж

Ответ: 1102,4К

Стандартные абсолютные энтропии (S- мера неупорядочности состояния в-ва):

В-во	Состояние	∆SДж/(моль*K)
Fe3O4 CO FeO CO2	к г к г	146,4 197,91 54,0 213,65

∆S = ∑S⁰_прод.^-∑S⁰_исх.

∆S = 3 * 54 + 213,65 - 146,4 + 197,91= 31,34Дж/(моль*K) = 0,03134кДж/(моль*K)

∆H = 34,55 кДж (по условию)

Найдём температуру, при которой энергия Гиббса не будет изменяться в ходе процесса (это и будет ответ).

∆G = ∆H - T∆S

∆H = T∆S

T = ∆H / ∆S = 34,55 / 0,03134 = 1102,4 K

При некоторой температуре равновесие гомогенной

системы 2 NO + O₂ = 2NO₂ установилось при следующих концентрациях реагирующих в-в (моль/л): [ NO]_p=0.2;[O₂]=0.1; [ NO₂]_p=0.1 моль. Вычислите константу равновесия и исходную концентрацию NO и O₂ Ответ: K=2.5; [ NO]_исх=0,3 моль/л;[O₂]_исх=0.15 моль/л.

Вычислим константу равновесия.

К_р = К₁\ К₂
К₁ [ NO] [O₂]; К₂ [ NO₂]

K = 0,1²/ (0,2² * 0,1) = 0,01 / 0,004 = 2,5

Исходные концентрации высчитываются по уравнению реакции.
[NO]исх. =0,2+0,1= 0,3 моль/л
[О2]исх. =0,1+0,1/2= 0,15 моль/л

158.Смешали 247 г 62%-ного и 145г 18%-ного раствора серной кислоты. Какова процентная концентрация полученного раствора? Ответ: 45,72%

m(H₂SO₄) в I растворе: 247 * 0,62 = 153,14 г.

m(H₂SO₄) во II растворе: 145 * 0,18 = 26,1 г.

w(H₂SO₄) = m(H₂SO₄)/m(р-ра)

w(H₂SO₄) = (153,14 + 26,1) / (247 + 145) * 100%=

=179,24 / 392 * 100%= 45,72%

178. При растворении 2,3 г некоторого неэлектролита в 125г воды температура кристаллизации понижается на 0,372°. Вычислите молярную растворенного в-ва. Криоскопическая константа воды 1,86°. Ответ: 92г/моль

m(H2O)=125 г

m_р=2,3 г

Δtкр=0,372 °С

Ккр=1,86 °С·кг/моль

m=m_р *1000/ m(H2O)

m=2,3*1000/125=18,4 г.

M= K* m/∆T

M= 1,86 * 18,4/0,372=92 г/моль

198.Составте молекулярные и ионно-молекулярные уравнения реакции взаимодействия в растворах между: а) FeCl₃ и KOH; б)NiSO₄ и (NH₄)₂S; в) MgCO₃ иHNO₃.

а) запишем уравнение взаимодействия в молекулярном виде:

FeCl₃+3KOH →Fe(OH)₃↓+3KCl

В ионном виде:

Fe₃++3Cl-+3K++3OH- →Fe(OH)₃↓+3K++3Cl-

Исключив одинаковые ионы Cl- и K+ из обеих частей равенства получим краткое ионно-молекулярное уравнение:

Fe₃++3OH- →Fe(OH)₃↓

б) запишем уравнение взаимодействия в молекулярном виде:

NiSO₄+(NH₄)₂ S →NiS↓+(NH₄)₂SO₄

В ионном виде:

Ni₂++SO⁴₂-+2NH₄-+S₂- →NiS↓+2NH₄-+SO⁴₂-

Исключив одинаковые ионы (SO4)₂- и 2(NH₄)- из обеих частей равенства получим краткое ионно-молекулярное уравнение:

Ni₂++S₂- →NiS↓

в) запишем уравнение взаимодействия в молекулярном виде:

MgCO₃+2HNO₃ →Mg(NO₃)₂+H₂ CO₃ (распадается на Н₂О и СО₂)

В ионном виде:

Mg₂++CO³₂-+2H++2NO₃- → Mg₂++2NO₃-+H₂O+CO₂↑

Исключив одинаковые ионы Mg₂+ и 2NO₃- из обеих частей равенства получим краткое ионно-молекулярное уравнение:

2H++CO³₂- → H₂O+CO₂↑

218. Какое значение pH (7 < pH<7) имеют растворы следующих солей:K₃PO₄, Pb(NO₃)₂, Na₂S? Составьте ионно-молекулярные и молекулярные уравнения гидролиза этих солей.

K3PO4 pH>7, Pb(NO3)2 pH<7, Na₂S pH>7

Соль сильной к-ты и слаб. осн-я (Pb(NO3)2) образует кислый р-р:

Pb(NO₃)₂ - гидролиз по катиону, по 1-й ступени:

Pb₂+ + НОН ⇆ PbОН+ + Н+

2Pb(NO₃)₂ + 2НОH ⇆ 2PbОНNO₃ + 2НNO₃

соль слаб. к-ты и сильн. осн-я (K3PO4) образует щелочной р-р:

K3PO4- гидролиз по аниону, по 1-й ступени:

PO4 3+ + НОН ⇆ НPO4 2- + ОН-

K3PO4 + НОН ⇆ К2НPO4 + КОН

Na2S — соль образована сильным основанием NaOH и слабой кислотой H2S. гидролиз по аниону

Na2S + HOH =2NaOH + H2S

2Na(+) + S(-2) + HOH =2Na(+) + 2OH(-) + H2S