^
2.1. Строение атома
Запишите электронную конфигурацию атома ванадия в основном состоянии и все квантовые числа его неспаренных электронов. Сколько свободных d-орбиталей содержится на предпоследнем энергетическом уровне?
Запишите электронные конфигурации атомов элементов с зарядами ядер +20 и +35 . Покажите графически распределение электронов на внешних уровнях и определите возможные степени окисления этих атомов в их соединениях.
На основании электронных формул строения электронных оболочек Са и S укажите, какой из этих элементов проявляет металлические, а какой - неметаллические свойства и почему?
Почему элементы № 40 и № 50 расположены в одном периоде, в одной группе, но в разных подгруппах?
Запишите электронные конфигурации ионов Сг3+ и S2-. Напишите электронные уравнения процессов образования этих ионов из нейтральных атомов. Какие свойства при этом проявляют атомы Сг и S?
На основании правила Клечковского укажите последовательность заполнения электронами энергетических подуровней 4s и 3d. Запишите электронную конфигурацию атома титана и графическую электронную схему его внешнего и предвнешнего уровней. Определите возможные степени окисления атома титана в его соединениях.
Что определяет положение Са и Вг в 4-м периоде периодической системы? Дайте объяснение, исходя из строения внешних энергетических уровней атомов этих элементов. Почему Са находится во II группе, а Вг - в VII группе?
Запишите электронные конфигурации атома мышьяка и его иона As+3 . Напишите электронное уравнение процесса образования этого иона из нейтрального атома. Какое свойство при этом проявляет атом мышьяка?
Напишите электронные формулы атомов элементов по указанным координатам в периодической системе: а) 3-й период, IA-группа; б) 4-й период, VA-группа. Изобразите схемы распределения электронов незавершенных подуровней. Определите возможные степени окисления этих атомов в их соединениях.
Составьте электронные формулы атомов Аl и Мn. Выделите валентные электроны и изобразите графически их распределение по aтомным орбиталям.
2.2. Периодический закон
На основании положения кальция в периодической системе элементов напишите его электронную формулу и формулы высшего оксида, гидроксида и хлорида.
Заряды ядер атомов элементов в периодической системе непрерывно увеличиваются, в то время как свойства элементов изменяются периодически. Объясните наблюдаемую закономерность.
Опишите химические свойства элемента с порядковым номером 23 по его положению в периодической системе.
Исходя из закономерностей периодической системы, дайте мотивированный ответ на вопрос: какой из двух гидроксидов является более сильным основанием: Sr(OH)2 или Ва(ОН)2 ; Са(ОН)2 или Fe(OH)2 ?
Составьте формулы оксидов и гидроксидов элементов 3-го периода периодической системы, отвечающих их высшей степени окисления. Как изменяются кислотно-основные свойства этих соединений при переходе от Na к С1?
У какого из р- элементов V группы периодической системы – фосфора или сурьмы - сильнее выражены неметаллические свойства? Какое из водородных соединений данных элементов является более сильным восстановителем?
Как изменяются свойства химических элементов, простых веществ и их соединений (оксидов и гидроксидов) в главной подгруппе? Разберите на примере элементов главной подгруппы V группы.
Как изменяются свойства химических элементов в периоде с увеличением зарядов ядер их атомов, а также состав (формы) и свойства образованных ими простых и сложных веществ (оксидов и гидроксидов)? Разберите на примере 3-го периода.
Элементы кремний и титан расположены в одной группе периодической системы. Составьте электронные формулы атомов этих элементов и скажите, можно ли считать их электронными аналогами? Ответ поясните.
Как влияет повышение степени окисления элемента на свойства его гидроксидов? Ответьте на вопрос: какой из двух гидроксидов является более сильным основанием: СuОН или Сu(ОН)2; Fe(OH)2 или Fe(OH)3?
2.3. Химическая связь
Составьте электронные формулы строения атомов водорода, хлора и фтора. На основании строения внешнего энергетического уровня этих атомов приведите схемы перекрывания электронных облаков при образовании молекул F2 и НС1. Какая из этих молекул образована ковалентной полярной связью?
Определите количество химических связей, которое может; образовывать атом хлора в нормальном и возбужденном состояниях. Дайте ответ, исходя из электронной формулы и электронной схемы строения атома хлора.
Приведите примеры молекул, в которых реализуются следующие типы химических связей: а) ковалентная неполярная; б) ковалентная полярная; в) ионная. Ответ объясните.
На примере образования иона аммония (NH4+) из Н+ и NH3 объясните сущность и механизм образования донорно-акцепторной связи.
Определите химические свойства атома мышьяка, его валентность и возможные степени окисления в основном и возбужденном состояниях. Сколько химических связей в молекуле AsH3?
Известно, что NaCl и Na в твердом состоянии существуют в виде кристаллов. Какие типы связей лежат в основе образования кристаллических решеток NaCl и Na , в чем их особенности?
Как изменяются степень полярности и длина химической связи в молекулах галогеноводородов (Н–Г, где Г – Cl, Br, J) при последовательном переходе от HCI к HJ?
В основном или возбужденном состоянии находятся атомы фосфора, серы и мышьяка при образовании молекул РС13 и РС15 , H2S и SO3 , AsH3 и H3AsО4?
Определите, в каком из оксидов элементов 3-го периода периодической системы связь Э–О наиболее приближается к ионной?
Составьте формулы: а) нитрида бора, заменяющего алмаз при резке стекла; б) фосфида цинка – сильнейшего яда для грызунов. Определите степень окисления элементов в названных соединениях и вид химической связи.
2.4. Классы неорганических соединений
В производстве фосфора при восстановлении фосфатов углем шлак образуется в основном при взаимодействии оксидов кремния, кальция, алюминия, железа и магния. Напишите уравнения реакций образования шлака.
К какому типу солей относятся: питьевая сода NaHCO3 , кальцинированная сода Na2CO3, двойной суперфосфат Са(Н2РО4)2, малахит (СuОН)2СО3? Назовите эти вещества по систематической номенклатуре.
На каких свойствах гидроксидов алюминия и железа основан способ очистки оксида алюминия от оксида железа (III) в бокситах при производстве алюминия путем обработки бокситов щелочью, отделения осадка и обработки полученного раствора соляной кислотой? Напишите уравнения реакций.
Из перечисленных оксидов: СаО, ZnO, SO2, Fe2O3, CO, CuO, SiO2, Al2O3 – выпишите формулы: а) основных оксидов; б) кислотных оксидов; в) амфотерных оксидов. Составьте формулы соответствующих им гидроксидов.
Добавка амфотерного бериллия к рессорной стали с массовой долей 1% повышает прочность рессор. Напишите формулу гидроксида двухвалентного бериллия и уравнения взаимодействия его с кислотой и щелочью.
Определите, с какими из перечисленных соединений будет взаимодействовать оксид серы (IV): NaOH, Н3РО4, Н2О, Сr2О3, MnSO4, Ве(ОН)2, H2SO4 и КС1. Составьте уравнения соответствующих реакций и назовите получаемые продукты.
Какие из перечисленных веществ будут взаимодействовать с раствором гидроксида натрия: Р2О5, СО2, А1(ОН)3, MgO, H2SO4. Составьте уравнения соответствующих реакций и назовите получаемые продукты.
Какие новые соединения могут быть получены, если в Вашем распоряжении имеются следующие вещества: оксид кальция, вода, соляная кислота, углекислый газ и гидроксид бериллия? Напишите уравнения соответствующих реакций.
С какими из перечисленных соединений: КОН, HNО3, Na2O, СО2, Н2О – будет взаимодействовать оксид алюминия? Напишите уравнения возможных реакций и назовите получаемые продукты.
Составьте молекулярные уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить следующие превращения:
Са(ОН)2 — СаСОз — Са(НСО3)2 — СаСО3 —СО2 —(NH4)2CO3.
2.5. Основы термохимии
Используя значения стандартных теплот образования соединений, вычислите тепловой эффект реакции образования 171 г сульфата алюминия из оксида алюминия и серы (VI).
Напишите термохимическое уравнение эндотермической реакции восстановления 12,76 г оксида меди (II) углеродом (до образования оксида углерода (II)) и вычислите теплоту образования оксида меди (II), если тепловой эффект процесса равен 8,24 кДж.
43. При восстановлении алюминием 480 г Fe2O3 выделяется теплота
∆Н0298= –249,2 кДж. Зная, что ∆Н0f,298 Al2O3 = 1646 кДж/моль, рассчитайте тепловой эффект реакции: Fe2O3 + 2A1 = А12О3 + 2Fe, ∆Н < 0 и энтальпию образования Fe2O3.
Найдите стандартную теплоту образования NH3 (г), зная, что окисление NH3 протекает по термохимическому уравнению
4NH3(г) + ЗО2(г) = 2N2(г) + 6Н2О(ж) , ∆Н°298= – 1530 кДж .
Кристаллический хлорид аммония образуется при взаимодействии газообразных NH3 и НС1. Приведите термохимическое уравнение этой реакции, вычислив ее тепловой эффект.
Сколько теплоты выделится при сгорании серы массой 240 г, если известно, что изменение энтальпии образования оксида серы (IV) из кислорода и серы равно
297 кДж/моль?
Что называется теплотой образования (энтальпией) данного соединения? Вычислите, сколько литров азота (н.у.) участвовало в реакции с водородом при образовании аммиака, если при этом выделилось 18,45 кДж теплоты?
Вычислите энтальпию образования Fe2O3, если в реакции
Fe2O3(г) + ЗСО(г) = 2Fe(т) + ЗСО2(г), изменение энтальпии ∆Н°298 = -28,4 кДж ,
а энтальпии образования участников реакции имеют следующие значения:
∆Н°f,298 СО2(г) = -394,0 кДж/моль, ∆Н0 f, 298 СО (г), = - 110,6 кДж/моль.
Вычислите теплоту образования гидроксида кальция, исходя из следующих термохимических уравнений: СаО,(т) +1/2О2(г) = СаО(т) , ∆Н°298 = -635,6 кДж ;
Н2(г) + '/2О2(г) = Н2О,(ж) , ΔН°298 = -285,84 кДж ;
СаО(т) + Н2О(ж) = Са(ОН)2(т), ΔН°298 = - 65,06 кДж.
Рассчитайте, выделением или поглощением теплоты сопровождается термическое разложение хлорида аммония?
2.6. Основы химической термодинамики
Возможно ли осуществление процесса восстановления металлического железа из оксида железа Fe2O3 действием водорода при стандартных условиях:
Как изменяются основные свойства оксидов элементов IIА-группы? Ответ подтвердите расчетом ∆G°298 реакций взаимодействия оксидов металлов с диоксидом углерода (IV) для СаО и MgO : ЭО(т) + СО2(г), = ЭСО3(т), где Э – Са , Mg.
Вычислите значения ∆Н0298, ∆S0298, ∆G0298 для процесса МеСОз(т) = МеО(т) + СО2(г)
и сравните термическую стабильность карбонатов MgCO3 и СаСО3.
Предскажите знак изменения энтропии в следующих реакциях и проверьте предсказание расчетами: а) СаО(т) + СО2(г) = СаСОз(т),
б) А12О3(т) + 3SO3(г) = A12(SO4)3(т).
Вычислите изменение энергии Гиббса и определите возможность процесса получения титана магнийтермическим способом – восстановлением хлорида титана (IV) металлическим магнием при 1000 К.
Определите, при какой температуре возможен самопроизвольный процесс восстановления оксида железа (III) по реакции
Fe2O3(т) + ЗСО(г), = 2Fe (т), + ЗСО2(г), ∆Н°298 = 346 кДж .
Какие из приведенных водородных соединений могут быть получены в стандартных условиях непосредственно из элементов, а какие – косвенным путем: Н2О(г), H2S(г), H2Se(г) и Н2Те(г)? Вывод обоснуйте сравнением значений ∆G0298 реакций Н2 + Э = Н2Э, где Э – О , S , Se, Те.
Можно ли использовать реакцию Сr2О3(т) + ЗС(т) = 2Сr (т) + ЗСО(г) для получения хрома при 1500К? Изменение энергии Гиббса определите на основании расчета теплового эффекта и изменения энтропии этой реакции.
Определите, при какой температуре в реакционной системе
4НС1(г) + О2(г) ⇄ 2Н2О(г) , + 2С12(г) , ∆H0298= - 114,4 кДж,
наступит термодинамическое равновесие. Приведите соответствующие расчеты, принимая во внимание, что в состоянии равновесия реализуется условие ∆G0 = 0.
Определите, прямая или обратная реакция будет протекать при стандартных условиях и при 500К в системе 2NO(т) + О2(т) ⇄ 2NO2(т).
Ответ мотивируйте, вычислив значения ∆G0298 и ∆G0500 прямой реакции.
2.7. Химическая кинетика
Рассчитайте, как изменится скорость реакции образования оксида азота
N2(г) + О2(г) ⇄ 2NO(г), если общее давление в системе увеличить в 3 раза.
При 20°С реакция протекает за 2 мин. За сколько времени будет протекать эта реакция: а) при 0° С; б) при 50°С? Температурный коэффициент скорости равен 2.
Рассчитайте, как изменится скорость прямой и обратной реакций в гомогенной системе 2SO2 + О2 ⇄ 2SO3, если уменьшить объем, занимаемый газами, в два раза? Сместится ли при этом равновесие системы?
Процесс окисления аммиака протекает по уравнению
4NH3(г) + 5О2(г) = 4NO(г) + 6Н2О(г).
Определите, как изменится скорость прямой реакции: а) при увеличении давления в системе в два раза; б) при уменьшении концентрации аммиака в 3 раза.
Известно, что при 25°С две реакции протекают с одинаковой скоростью. Определите соотношение скоростей этих реакций при 95°С, если известно, что температурный коэффициент скорости первой реакции равен 2, а второй равен 3.
Рассчитайте, как и во сколько раз изменится скорость химической реакции
2Cu2О (т)+ О2(г) = 4СuО (т) а) при повышении температуры на 30° С (γ = 3); б) при уменьшении парциального давлении кислорода в газовой фазе в 2 раза.
В реакции Na2S2O3 + 2HC1 = 2NaCl + S + SO2 + Н2О
исходные концентрации реагирующих веществ равны CNa2S2O3 =1 моль/л и СHCl =
2 моль/л. Как изменится скорость реакции, если концентрацию тиосульфата натрия увеличить до 3 моль/л, а концентрацию соляной кислоты до 6 моль/л?
Во сколько раз увеличится скорость прямой реакции Н2 + Сl2 ⇄ 2HCl при повышении температуры от 25°С до 200°С, если известно, что при повышении температуры на каждые 25° С скорость этой реакции увеличивается в четыре раза?
С увеличением температуры на 10°С скорость химической реакции увеличивается в 2 раза. Определите скорость реакции при 40°С и 10°С, если известно, что при 20°С скорость реакции равна 0,08 моль/л • ч.
Реакция при температуре 50°С протекает за 2 мин 15 с. За сколько времени закончится эта реакция при температуре 70°С, если в данном температурном интервале температурный коэффициент скорости равен 3?
2.8. Химическое равновесие
Укажите и объясните, в каком направлении будет смещаться равновесие в системах:
2СО(г) ⇄ СО2 (г) + С (т), ∆H0298= -173,0 кДж
MgCO3(т) ⇄ MgO(т)+СО2(г) ∆H0298 = 385,0 кДж
а) при повышении температуры; б) при понижении общего давления. Напишите выражения для константы равновесия этих реакций.
Вычислите константу равновесия для обратимой реакции, протекающей по уравнению 2NО2(г) ⇄ 2NO(г)+О2(г), если известно, что в состоянии равновесия
[NO2] = 0,06 моль/л , [NO] = 0,24 моль/л и [О2 ] = 0,22 моль/л. В каком направлении сместится равновесие при повышении давления ?
Напишите выражение для константы равновесия следующих обратимых реакций:
2НВr(г) ⇄ Н2(г) + Вr2(г) , ∆H0298= 72,5 кДж;
3Fe(т) + 4Н2О(г) ⇄ Fe3O4(т), + 4Н2(г) , ∆H0298 = -152,3 кДж .
Объясните, как повлияют увеличение концентрации реагирующих веществ и понижение температуры на химическое равновесие в этих системах.
При сгорании метана протекает экзотермическая реакция
СН4(г) + 2О2(г) ⇄ СО2(г) + 2Н2О(г)
Напишите выражение для константы равновесия этой системы. Какие внешние воздействия надо оказать на систему для увеличения выхода углекислого газа?
При некоторой температуре константа равновесия ^ гомогенной системы
N2 + О2 ⇄ 2NO равна 4,1•10 -4. Вычислите равновесную концентрацию О2, если равновесные концентрации N2 и NO соответственно равны 0,10 и 0,05 моль/л.
Начальные концентрации NO, Н2 и Н2О в гомогенной системе
2NO + 2Н2 ⇄ N2+ Н2О соответственно равны 0,10; 0,05 и 0,10 моль/л. Вычислите равновесные концентрации Н2, N2 и Н2О, если равновесная концентрация [NO] = 0,07 моль/л. Чему равна константа равновесия?
При некоторой температуре константа равновесия Кр гомогенной системы
N2+ 3H2 ⇄ 2NH3 равна 0,1. Равновесные концентрации Н2 и NH3 соответственно равны 0,2 и 0,08 моль/л. Вычислите равновесную и начальную концентрацию N2.
Как влияет на равновесие гетерогенной системы С(т) + СО2(г) ⇄ 2C0(г), ∆Hº298 = +119,8кДж: а) добавление СО2(г); б) добавление С(т); в) повышение температуры; г) повышение давления; д) введение катализатора; е) удаление СО(г)?
Эндотермическая реакция разложения пентахлорида фосфора протекает по уравнению РС15(г) ⇄ РС13(г) + С12{г), ∆Hº298= +92,6 кДж.
Как надо изменить: а) температуру; б) давление; в) концентрацию, чтобы сместить равновесие в сторону прямой реакции разложения РС15?
Напишите выражения константы равновесия КР для равновесных систем: |
