Примеры решения типовых задач

 

Пример 1. Определить валентность N – в NH_3, Н – в Н₂О,
F – в HF.

Решение. Строение валентного (внешнего) электронного уровня азота − …2 s ² 2 p ³, фтора − …2 s ² 2 p ⁵, водорода – 1 s ¹.

У водорода на электронном уровне электрон, значит, валентность его в Н₂О равна 1; у азота на внешнем слое три неспаренных электрона, следовательно, валентность азота в NH₃ равна 3; у фтора на внешнем слое один неспаренный электрон, значит, валентность фтора в HF равна 1.

Пример 2. Определить степени окисления атомов в следующих соединениях:

a) H₂SO₄,  б) Al₂O_3,  в) K₃PO₄.

Решение. В H₂SO₄ определим степень окисления серы. Так как водород имеет степень окисления (+1),кислород (−2), а сумма степеней окисления равна нулю, то, решая простейшее уравнение, где х – степень окисления серы в H₂SO₄, получаем

2^.(+1)+ х + 4^. (−2) = 0, x = +6.

 

В Al₂O₃ определим степень окисления Al, она равна (+3).

В K₃PO₄ определим степень окисления фосфора 3^. (+1) + х +
+ 4^. (−2) = 0; х = +5, т.е. степень окисления фосфора +5. (+1) – степень окисления калия, так как он находится в 1 группе; (−2) – степень окисления кислорода.

Пример 3. Составить уравнение реакции с помощью метода электронного баланса:

P⁰+O₂⁰ → P₂⁺⁵O₅⁻².

^{восст. окислит.}

Решение.            а) P⁰ – 5е → P⁺⁵– реакция окисления

O₂+ 4е → 2O⁻² – реакция восстановления

б) P⁰ – 5е → P⁺⁵        х4

O₂+ 4 е → 2O^-2   х5

4P + 5O₂ = 2P₂O₅ – уравнение составлено.

 

Пример 4. Составить уравнение электронного баланса:

 

KMn⁺⁷O₄ + HCl⁻¹ → KCl+Mn⁺²Cl₂+Cl₂⁰+H₂O

^{окислит.               восст.}

Решение.       Mn⁺⁷+5е → Mn⁺²– реакция восстановления,

                  2Cl⁻¹ − 2е → Cl₂⁰ – реакция окисления.

Уравняем число отданных и принятых электронов:

 

Mn⁺⁷+5е →      Mn⁺²     х2

2Cl⁻¹ − 2е →    Cl₂⁰   х5

2Mn⁺⁷+10Cl⁻ → 2Mn⁺²+5Cl₂

2KMnO₄ + 10HCl → 2KCl+2MnCl₂+3Cl₂+5H₂O – уравнение составлено.

 

Пример 5. Сколько граммов КОН необходимо взять для приготовления его 12% раствора?

Решение. 12 % раствор КОН содержит, например, 12 г КОН в 100 г раствора, и для его приготовления следует взять 12 г КОН и 88 г растворителя (например, воды).

Пример 6. Определить процентную концентрацию раствора хлорида калия – KCl, содержащего53 г KCl в 0,5 л раствора. Плотность раствора ρ = 1,063 г/см³.

Решение.

1.  Определяем массу 0,5 л раствора:

m_р = V_р ρ _р = 500 мл ^.1,063 г/мл = 531,5 г раствора (1 мл = 1 см³).

 

2.  Определяем процентную концентрацию раствора KCl по формуле (1):

w = 53 ^.100/53,5 = 9,98 ≈ 10%.

 

Пример 7. Какова масса гидроксида натрия NaOH, содержащегося в 200 см³ раствора, если молярная концентрация раствора равна
0,2 моль/л?

Решение. 1. Молярная масса NaOH составляет М = 23 + 16 + 1 = = 40 г/моль

2. n = CV. В 1000 см³ 0,2 М раствора содержится 0,2 моль NaOH, n = (200 0,2) /1000 = 0,04 моль NaOH в 200 см³ раствора.

3. Масса NaOH, содержащаяся в 200 см³ раствора, составит:

 

m = nM = 0,04 моль ^. 40 г/моль = 1,6 г.

 

 

6. Основные понятия. Термохимия. Закон Гесса.
Расчет тепловых эффектов химических реакций

 

Основные задачи химической термодинамики:

· определение тепловых (энергетических) эффектов химических реакций и фазовых переходов;

· установление принципиальной возможности и направления самопроизвольного (без затрат энергии извне) протекания процессов в заданных условиях;

· определение условий химического равновесия.

Теоретическая база химической термодинамики – три начала (закона) термодинамики и их следствия [1−2].