Укажите набор квантовых чисел для энергетических состояний 5s2

1. Укажите набор квантовых чисел для энергетических состояний 5s2; 3d2; 7p2

Решение
Определим набор квантовых чисел для данных состояний.

5s2 3d2 7p2
n 5 3 7
l 0 2 1
ml 0 –2, –1 –1, 0
ms +1/2, –1/2 +1/2, +1/2 +1/2, +1/2

2. По указанным конфигурациям валентных электронов 5s24d9; 2s22p4 определите:
а) место элемента в Периодической таблице (период, группу, подгруппу);
б) распределение электронов для данного элемента по слоям;
в) высшую степень окисления;
г) формулу высшего оксида
Решение
1) 5s24d9
Данная электронная конфигурация является первым возбужденным состоянием атома серебра.
Элемент расположен в 5 периоде, I группе, побочной подгруппе.
Распределение электронов для данного элемента по слоям:

Электронная формула:
1s2 2s22p6 3s23p63d10 3s23p63d10 4s24p64d10 5s1
Для серебра характерна степень окисления +1, реже +2 (высшая).
Формула высшего оксида AgO.
2) 2s22p4
Данная электронная конфигурация отвечает атому кислорода.
Элемент расположен во 2 периоде, VI группе, главной подгруппе.
Распределение электронов для данного элемента по слоям:

Электронная формула:
1s2 2s22p4
Для кислорода характерна степень окисления +2 (высшая), реже +1.
Кислород не имеет оксидов, поскольку сам является оксидоформирующим элементом.

3. Напишите полную электронную формулу и электронно-графические формулы валентных электронов атома Fe, ионов Fe2+, Fe3+

Решение
Электронная формула атома Fe:
1s2 2s22p6 3s23p63d6 4s2
Электронно-графическая формула:

Электронная формула иона Fe2+:
1s2 2s22p6 3s23p63d6 4s0
Электронно-графическая формула:

Электронная формула иона Fe3+:
1s2 2s22p6 3s23p63d5 4s0
Электронно-графическая формула:

1. Определите возможность протекания процесса при стандартных условиях и при 1000 K (см. прил.): 4NH3(г) + 5O2(г) = 4NO(г) + 6H2O(г)

Решение
Уравнение реакции:
4NH3(г) + 5O2(г) = 4NO(г) + 6H2O(г)
Вычисляем тепловой эффект реакции по следствию из закона Гесса:
ΔH°р = nΔH°прод. – nΔH°исх.
Энтальпия образования простых веществ равна 0.
Записываем справочные значения.
ΔH°(NO(г)) = 90,25 кДж/моль
ΔH°(H2O(г)) = –241,82 кДж/моль
ΔH°(NH3(г)) = –46,19 кДж/моль
ΔH°(O2(г)) = 0
ΔH°р = 4ΔH°(NO(г)) + 6ΔH°(H2O(г)) – 4ΔH°(NH3(г))
ΔH°р = 4 · 90,25 + 6 · (–241,82) – 4 · (–46,19) = –905,16 кДж.
Вычисляем изменение энтропии.
S°(NO(г)) = 210,6 Дж/(моль·К)
S°(H2O(г)) = 188,72 Дж/(моль·К)
S°(NH3(г)) = 192,6 Дж/(моль·К)
S°(O2(г)) = 205,04 Дж/(моль·К)
ΔS°р = 4S°(NO(г)) + 6S°(H2O(г)) – 4ΔH°(NH3(г)) – 5ΔH°(O2(г))
ΔS°р = 4 · 210,6 + 6 · 188,72 – 4 · 192,6 – 5 · 205,04 = 179,12 Дж/К.
Вычисляем изменение энергии Гиббса при 298 К.
ΔG°р = ΔH°р – TΔS°р = –905,16 – 298 · 0,17912 = –958,54 кДж.
При 298 К ΔG°р < 0, реакция идет в прямом направлении.
Вычисляем изменение энергии Гиббса при 1000 К.
ΔG°р = ΔH°р – TΔS°р = –905,16 – 1000 · 0,17912 = –1084,28 кДж.
При 1000 К ΔG°р < 0, реакция идет в прямом направлении.
Ответ: при 298 К и при 1000 К реакция идет в прямом направлении.

2. Составьте кинетическое уравнение для прямой реакции: а) 2CO(г) = CO2(г) + C(граф); б) 2NO(г) + Cl2(г) = 2NOCl(г). Укажите, как изменится скорость каждой реакции при увеличении давления в 3 раза

Решение
а) 2CO(г) = CO2(г) + C(граф)
Скорость прямой реакции:
υпр = kпр [CO]2
Записываем выражения скорости прямой и обратной реакции через давления.
υпр = kпр p(CO)2
υобр = kобр p(CO2)
После увеличения давления в 3 раза:
υпр1 = kпр (3p(CO))2 = 9υпр
υобр1 = kобр 3p(CO2) = 3υобр
Скорость прямой реакции увеличится в 9 раз, обратной – в 3 раза. Общая скорость реакции увеличится в 9/3 = 3 раза.
б) 2NO(г) + Cl2(г) = 2NOCl(г)
Скорость прямой реакции:
υпр = kпр [NO]2[Cl2] Записываем выражения скорости прямой и обратной реакции через давления.
υпр = kпр p(NO)2p(Cl2)
υобр = kобр p(NOCl)2
После увеличения давления в 3 раза:
υпр1 = kпр (3p(NO))2 3p(Cl2) = 27υпр
υобр1 = kобр (3p(NOCl))2 = 9υобр
Скорость прямой реакции увеличится в 27 раз, обратной – в 9 раза. Общая скорость реакции увеличится в 27/9 = 3 раза.

3. Укажите, как следует изменить: а) температуру, б) давление, в) концентрацию, чтобы сместить равновесие в системе в сторону продукта реакции SO3: 2SO2(г) + O2(г) = 2SO3(г), ΔH > 0

Решение
Уравнение реакции:
2SO2(г) + O2(г) = 2SO3(г), ΔH > 0
Направление смещения равновесия определяется правилом Ле-Шателье: если на равновесную систему оказать внешнее воздействие, то равновесие сместится в сторону ослабления этого воздействия.
Данная реакция эндотермическая, ΔH > 0. В ходе реакции теплота поглощается. Значит, для смещения равновесия в сторону продукта нужно повысить температуру.
В левой части 3 моля газообразных веществ, в правой части — 2 моля газообразных веществ. Значит, для смещения равновесия в сторону продукта нужно повысить давление.
Для смещения равновесия вправо нужно повысить концентрацию исходных веществ или уменьшить концентрацию продукта реакции.

1. Напишите уравнения электролитической диссоциации растворов H2ТеO4, Ba(OH)2, Al2(SO4)3, Zn(HCO3)2

Решение
Теллуровая кислота — слабая, диссоциирует ступенчато:
H2TeO4 H+ + HTeO4–
HTeO4– H+ + TeO42–
Гидроксид бария — щелочь, диссоциирует полностью:
Ba(OH)2 → Ba2+ + 2OH–
Сульфат алюминия — сильный электролит, диссоциирует полностью:
Al2(SO4)3 → 2Al3+ + 3SO42–
Ацетат цинка — сильный электролит, диссоциирует полностью:
Zn(HCO3)2 → Zn2+ + 2HCO3–

2. Напишите молекулярные и ионно-молекулярные уравнения реакций
CdCl2 + K2S =
Fe(OH)3 + KOH =

Решение
1) Молекулярное уравнение:
CdCl2 + K2S = CdS↓ + 2KCl
Полное ионно-молекулярное уравнение:
Cd2+ + 2Cl– + 2K+ + S2– = CdS↓ + 2K+ + 2Cl–
Сокращенное ионно-молекулярное уравнение:
Cd2+ + S2– = CdS↓
2) Молекулярное уравнение:
Fe(OH)3 + 3KOH = K3[Fe(OH)6] Полное ионно-молекулярное уравнение:
Fe(OH)3 + 3K+ + 3OH– = 3K+ + [Fe(OH)6]3–
Сокращенное ионно-молекулярное уравнение:
Fe(OH)3 + 3OH– = [Fe(OH)6]3–

3. Составьте молекулярные уравнения реакций, которым соответствуют данные ионно-молекулярные уравнения:
Ca(OH)2 + 2NH4+ = Ca2+ + 2NH4OH
Mg2+ + CO32– = MgCO3

Решение
1) Ионно-молекулярное уравнение:
Ca(OH)2 + 2NH4+ = Ca2+ + 2NH4OH
Молекулярное уравнение:
Ca(OH)2 + 2NH4Cl = CaCl2 + 2NH4OH
2) Ионно-молекулярное уравнение:
Mg2+ + CO32– = MgCO3
Молекулярное уравнение:
Mg(NO3)2 + K2CO3 = MgCO3↓ + 2KNO3

4. Напишите молекулярные и ионно-молекулярные уравнения гидролиза солей и укажите реакцию среды раствора: Zn(NO3)2, KNO2, Cr2S3

Решение
1) Нитрат цинка Zn(NO3)2 – соль слабого многокислотного основания Zn(OH)2 и сильной кислоты HNO3. Гидролиз протекает по аниону по первой ступени. Молекулярное и ионно-молекулярное уравнения гидролиза имеют вид
Zn(NO3)2 + Н2О ZnOHNO3 + НNO3
Zn2+ + Н2О ZnOH+ + Н+
Среда кислая, рН < 7.
2) Нитрит калия KNO2 – соль сильного основания KOH и кислоты средней силы HNO2. Гидролиз протекает по катиону. Молекулярное и ионно-молекулярное уравнения гидролиза имеют вид
KNO2 + Н2О KOH + НNO2
NO2– + Н2О OH– + НNO2
Среда щелочная, рН > 7.
3) Cr2S3 — соль, образованная слабым основанием и слабой кислотой, гидролизуется необратимо полно. Такие соли не растворимы в воде или водные растворы этих соединений не существуют
Cr2S3 + 6H2O = 2Cr(OH)3↓ + 3H2S↑
рН ≈ 7.

5. Вычислите концентрацию ионов водорода в растворе (моль/л), рН которого равен 5

Решение
pH — отрицательный логарифм концентрации ионов водорода в растворе:
pH = –lg[H+] Отсюда [H+] = 10–pH = 10–5 моль/л.
Ответ: [H+] = 10–5 моль/л.

21. Оксид трехвалентного элемента содержит 31,58% кислорода. Вычислите молярную массу эквивалента, мольную массу и атомную массу этого элемента

Решение
По закону эквивалентов массы (объемы) реагирующих веществ пропорциональны их эквивалентным массам (объемам):
m1 / Mэ(1) = m2 / Mэ(2),
где m – масса вещества, Mэ – молярная масса эквивалента.
При образовании оксида происходит реакция: nM + m/2O2 = MnOm
Тогда закон эквивалентов запишется так:
m(M) / Mэ(M) = m(O) / Mэ(O)
Так как масса кислорода в оксиде составляет 31,58% массы оксида, то масса металла равна 100% – 31,58% = 68,42%. Эквивалентная масса кислорода равна 8 г/моль.
68,42m(M2O3) / Mэ(M) = 31,58m(M2O3) / 8
Mэ(M) = 68,42 · 8 / 31,58 = 17,33 г/моль.
Молярная масса металла равна произведению молярной массы эквивалента и валентности, поэтому M(M) = 17,33 · 3 = 51,99 г/моль.
Так как молекулы металла одноатомны, то атомная масса численно равна мольной. A(M) = 51,99 а.е.м.
Металл – хром. Оксид Cr2O3.
Ответ: Mэ(M) = 17,33 г/моль; M(M) = 51,99 г/моль; A(M) = 51,99 а.е.м.
Литература

Ахметов А. С. Общая и неорганическая химия: учеб. для вузов. – 4-е изд, испр. – М.: Высшая школа, Академия, 2010. – 743 с.
Глинка Н. Л. Общая химия: учеб. пособие для вузов. – изд. 17-е. – М.: ЮРАЙТ, 2010. – 702 с.
Зайцев О. С. Химия. – М.: Академия, 2008. – 544 с.
Князев Д. А., Смарыгин С. Н. Неорганическая химия: учеб. для вузов. – М.: Высшая школа, 2006. – 430 с.
Лурье Ю. Ю. Справочник по аналитической химии. – М.: Химия, 1989. – 448 с.

user529293 4.5

курганский технологический коледж 2005 Менеджмент по отраслям Курганский государственный университет 2008, Факультет финансы и кредит, преподаватель

Нанять автора