Задачи по общей химии. Задачи 209 — 215

Как правильно решать расчетные задачи по общей химии

 

Видео:Решение задач по общей химии | Химия ЦТ, ЕГЭСкачать

Решение задач по общей химии | Химия ЦТ, ЕГЭ

Связывание воды в кристаллогидратах. Дипольные моменты связей в молекулах

 

Задача 209.
Как происходит связывание воды в кристаллогидоатах CuSO4•5H2O и SO2 • H2O?
Решение:
а) Катион меди Cu2+ достаточно прочно связывают ближайшие к нему молекулы воды, образуя аквакатион, [Cu(Н2О)4]2+. Кристаллогидраты солей обычно образуются в тех случаях, когда катионы в их кристаллической решетке образуют более прочные связи с молекулами Н2О, чем с анионами в решетке безводной соли.  При низких температурах вода в кристаллогидрате CuSO4•5H2O связана и с катионом Cu(2+) и с анионом SO4(2-). С катионом Cu(2+) вода как диполь своими отрицательными полюсами связывается за счет электроститических сил притяжения, при этом катион меди связывает 4 диполя воды, а с анионом SO4(2-) водородными связями, образуя систему [Cu(H2O)4](H2O)SO4 или CuSO4*5H2O, которая устойчива при обычных условиях (— 25 °С и атмосферном давлении).
б) Молекула SO2 имеет треугольную конфигурацию и она полярна, также имеет треугольну конфигурацию полярная молекула воды. Дипольные моменты (µ) молекул SO2 и Н2О, соответственно равны 1,67 D и 1,49 D.  Благодаря диполям молекулы SO2 и Н2О, взаимодействия между собой образуют систему SO2 • H2O. Так как дипольные моменты и размеры молекул этих веществ не очень отличны, то они и образуют друг с другом систему SO2 • H2O.


Задача 210.
Зная, что дипольные моменты связей С—Сl и С—Н составляют соответственно 2,2 D и 0,4 D, вычислите дипольный момент хлористого метилена СН2Сl2. Экспериментально определенный дипольный момент равен 1,6 D. Объясните расхождение между экспериментальной и вычисленной величинами, исходя из геометрии молекул.
Решение:
Суммы моментов двух связей С-Н иравна моменту одной связи С-Н, которая была бы расположена на одной оси, в сою очередь сумма мрментов двух связей С-Cl равнанаправлены в противоположные стороныy) получим:

м = м(С-Cl) — м(С-Н) = 2б2 — 0,4 = 1,8 D.

Экспериментально определенный дипольный момент равен 1,6 D, причем отрицательным концом диполя являются атомы Cl, вследствие их большей электроотрицательности. Так как полярность связи С-Н определяется ионной структурой С(+)Н(-), то момент связи С—Cl должен быть равен 2,0 D (0,4 + 1,6 = 2,0). Чтобы найти истинную величину момента связи С—Cl, необходимо знать истинное направление момента свзи С-Н, который до сих пор не опредеден с большой вероятности точностью, в действительности молекула СН2Cl2 имеет форму неправильного тетраэдра. В центре этого неправильного тетраэдра находится атом углерода в состоянии sp3-гибридизации, в углах этого тетраэдра находятся атомы Н и Сl. Причем атомы Сl как более электроотрицательнее оттягивают на себя электронную плотность атома С, который, в свою очередь, оттягивает на себя электронную плотность менне электроотрицательного атома Н. В действительности не происходит полного переноса электронной плотности от более положительного атому к более электротрицательному, т.е. частично заряженные частицы С(+),H(+) Cl(-) продолжают действовать друг на друга. Влияние друг на друга близко расположенных противоположно заряженных астиц вызывает их поляризацию. При сближении или удалении частично заряженных частиц происходит смещение электронной плотности по отношению к ядру и возникает индуцированный дипольный момент (µинд), что и приводит к отклонению расчетных и экспериментальных данных по определению дипольного момента молекулы СН2Cl2.
Экспериментальное значение (µ = 1,6 D) отличается от теоретического (µ = 1,8 D). Это расхождение значений дипольных моментов можно объясняеть тем, что в действительности не происходит полного переноса заряда от катиона к аниону, т.е. ионы продолжают действовать друг на друга.
Влияние друг на друга близко расположенных противоположно заряженных ионов вызывает их поляризацию. При сближении ионов происходит смещение электронной плотности по отношению к ядру и возникает индуцированный дипольный момент (µинд), что и приводит фактически к уменьшению  дипольного момента в молекуле вещества.


Видео:Как Решать Задачи по Химии // Задачи с Уравнением Химической Реакции // Подготовка к ЕГЭ по ХимииСкачать

Как Решать Задачи по Химии // Задачи с Уравнением Химической Реакции // Подготовка к ЕГЭ по Химии

Расчет объемов газов и растворов веществ, участвующих в химических процессах
 

Задача 211.
Необходимо получить 17 г аммиака. Сколько литров азота и водорода потребуется для этого (выход аммиака составляет 50% от теоритического) и сколько 20 % раствора соляной кислоты необходимо для нейтрализации этого количества аммиака?
Решение:
1. Количество вещества аммиака:

n(NH3) = m(NH3)/M(NH3) = 17/17 = 1 моль.

2. Реакция образования аммиака из водорода и азота идет имеет вид:

N+ 3H= 2NH3.

3. Количество вещества азота, необходимого для реакции:

n(N2) = [0,5•n(NH3)]/0,5 =(0,5 • 1)/0,5 = 1 моль.

4. Объем азота при н. у., ytj,необходимый для реакции:

V(N2) = n(N2)•Vm = 1•22,4 = 22,4 л.

5. Количество вещества водорода, потребного для реакции:

n(H2) = 1,5•n(NH3)/0,5 = 3 моль.

6.Объем водорода при н. у., необходимый для реакции:

V(H2) = n(H2)•Vm = 3•22,4 = 67,2 л.

7. Уравнение реакции нейтрализация аммиака соляной кислотою имеет вид:

NH+ HCl = NH4Cl.

8 .Количество вещества хлороводорода, необходимого для нейтрализации 1 моль аммиака:

n(HCl) = n(NH3) = 1 моль.

9 .Вес хлороводорода, необходимый для реакции:

m(HCl) = n(HCl)•M(HCl) = 1•36,5=36,5 г.

10. Вес 20%-го раствора соляной кислоты:

m(p-p)=m(HCl)/w%(HCl) = 36,5/0,2 = 182,5 г.

11. По справочным данным плотность (d) 20%-й соляной кислоты составляет 1,0980 г/мл .

12. Объем раствора 20% соляной кислоты: V(p-p)=m(p-p)/d(p-p) = 182,5/1,0980 = 166,2 мл.


Характеристика состояния в атоме электрона с определенным набором квантовых чисел

 

Задача 212.
1) Охарактеризуйте состояние в атоме электрона с набором квантовых чисел: n = 4;  l = 1;  m = 0;  ms =  +1/2.
2) Может ли электрон характеризоваться следующими наборами квантовых чисел:
а) n = 1, l= 2, m = -1, ms = -1/2;
б) n = 2, l= 0, m = 0, ms = -1/2;
в) n = 3, l= 0, m = 1, ms = +1/2;
г) n = 4, l= 3, m = -3, ms = +1/2.
Решение:
1. Охарактеризуйте состояние в атоме электрона с набором квантовых чисел: n = 4;  l = 1;  m = 0;  ms =  +1/2.  
Значение квантовых чисел на внешнем электроном уровне: n = 4;  l = 1;  m = 0;  ms =  +1/2 соответствуют электрону, расположенному на 3d-подуровне, что может характеризовать электронное строение атома галлия.

Электронное строение атома галия

1) электронная формула атома галлия в порядке возрастания энергий орбиталей:

1s22s22p63s23p64s23d104p1

2) электронная формула атома галлия в порядке следования уровней:

1s22s22p63s23p63d104s24p1

3) сокращенная электронная конфигурация Ga:

[Ar]3d104s24p1

У атома данного элемента на внешнем электронном слое на 4р-подуровне находится один неспаренный электрон со спином +1/2. Таким образом, у атома галлия на внешнем энергетическом уровне будет заполнена единственная АО 4s-подуровня и на 4р-подуровня единственный электрон будет находиться на 1-й АО, а остальные две р-орбитали будут не заполнены.

2. Так как n указывает число энергетических уровней, а l — ориентацию АО в пространстве, то на s-подуровне число m имеет единственное значение 0, на р-подуровне оно будет иметь значения -1, 0, +1, на d-подуровне – будет иметь значения -2, -1, 0, +1, +2, на f-подуровне – соответственно -3, -2, -1, 0, +1, +2, +3. Число  ms — спин электрона. Он возникает за счёт вращения электрона вокруг собственной оси. Электроны в атоме должны отличаться хотя бы одним квантовым числом (принцип Паули), поэтому в атомной орбитали могут находиться не более двух электронов, различающиеся своими спинами (+1/2) и (-1/2). 
а) n = 1, l = 2, m = -1, ms = -1/2. 
Этим значениям кваноаых чисел не соответствует характеристика ни одного электрона, так как главному квантовому числу n = 1. соответствует орбитальное квантовое число «l» только со значением «0».
б) n = 2, l = 0, m = 0, ms = -1/2.
Так как n, l определяет ориентацию АО в пространстве, то на s-подуровне m имеет единственное значение 0. Этот набор квантовых чисел может харектирозовать электрон, который находится на 2s-подуровне и имеет левостороннее вращение вокруг своей оси.
в) n = 3, l= 0, m = 1, ms = +1/2.
Так как n, l определяет ориентацию АО в пространстве, то на s-подуровне m имеет единственное значение 0. Этот набор квантовых чисел не может харектирозовать электрон, так как s-лектрон не может находиться на р-орбитали.
г) n = 4, l= 3, m = -3, ms = +1/2.
Так как n, l определяет ориентацию АО в пространстве, то на f-подуровне m имеет значения:  -3, -2, -1, 0, +1, +2, +3. Этот набор квантовых чисел может харектирозовать электрон, который находится на 4f-подуровне и имеет правостороннее вращение вокруг своей оси.
Так как n, l определяет ориентацию АО в пространстве, то на s-подуровне число m имеет единственное значение 0, на р-подуровне оно будет иметь значения -1, 0. +1, на d-подуровне – будет иметь значения -2, -1, 0, +1, +2, на f-подуровне – соответственно -3, -2, -1, 0, +1, +2, +3. Число  ms — спин электрона. Он возникает за счёт вращения электрона вокруг собственной оси. Электроны в атоме должны отличаться хотя бы одним квантовым числом (принцип Паули), поэтому в атомной орбитали могут находиться не более двух электронов, различающиеся своими спинами (+1/2) и (-1/2). 


Реакции ионного обмена


Задача 213.
Напишите реакции ионного обмена (молекуляное уравнение, полное и сокращенное ионное уравнение) для системы:
Al2(SO4)3 + Ba(NO3)2 = ? +
Решение:
Al2(SO4)3 + 3Ba(NO3)2 + 3BaSO4 + 2Al(NO3) — (молекулярное уравнение);
2Al3+ + 3SO42- + 3Ba2+ + 6NO3 = 3BaSO4 + 2Al3+ + 6NO3 (полное ионно-молекулярное уравнение);
3Ba3+ + 3SO42- = 3BaSO4 (сокращенное ионно-молекулярное уравнение).


Вычисление  потери осадка вследствие растворимости

Задача 214.
Вычислите массу CaSO4 содержащегося в 200 мл насыщенного водного раствора и в 200 мл 0,025 М раствора H2SO4. В каком из растворов и во сколько раз меньше потери осадка вследствие растворимости?
Решение:
V(СаSO4) = 200 мл = 0,2 л;
M(CaSO4) = 136,1406 г/моль;
ПР(CaSO4) = 2,4 . 10-5.
Уравнение диссоциации CаSO4 имеет вид:

CаSO4 ⇔ Ca2+ + SO42-.

1. Вычисление массы CaSO4 содержащегося в 200 мл насыщенного водного раствора
Обозначим искомую растворимость соли CаSO4 через S моль/л. Тогда в насыщенном растворе соли содержится по S моль/л ионов Ca2+ и  SO42-.
Выражение произведения растворимости сульфата кальция можно записать как: 

ПР(CаSO4)  = [Ca2+] • [SO42-] = S * S = S2.

Отсюда

S = 2,4 . 10-5 = 4,9 . 10-3 моль/л.
Рассчитаем массу СаSO4 в 200 мл раствора, учитывая, что  M(СаSO4) = 136,1406 г/моль, получим:
m(СаSO4) = S • M(СаSO4) • V(СаSO4) =  [(4,9 . 10-3 моль/л) • 136,1406 г/моль) • 0,2 л]  = 0,1334 г.
2. Вычисление массы CaSO4 содержащегося в в 200 мл 0,025 М раствора H2SO4
Пусть S — растворимость CaSO4 в данных условиях, тогда S = [Ca2+]. Однако концентрация cульфат-ионов в растворе [SO42-] = S + 0,025. Первое слагаемое показывает, какую концентрацию ионов создает сульфат кальция, а второе — серная кислота. Если S << 0,1,то [SO42-] = 0,025 моль/л, тогда
S’(CaSO4) = S • 0,025 = (4,9 . 10-3) • 0,025 = 0,0001225 = 1,225 10-4 моль/л.
Рассчитаем массу СаSO4 в 200 мл раствора, учитывая, что  M(СаSO4) = 136,1406 г/моль, получим:
m'(СаSO4) = S • M(СаSO4) • V(СаSO4) =  [(1,225 10-4 моль/л) • 136,1406 г/моль) • 0,2 л]  = 0,0033 г.

Ответ: m(СаSO4) = 0,1334 г; m'(СаSO4) = 0,0033 г.


Задача 215.
В жаркий летний день Игорь достал из холодильника бутылку сладкого газированного напитка, сделал несколько глотков и оставил ее на столе, не закрыв. Через некоторое время напиток показался ему не таким вкусным. Что произошло? Поясните, почему.
Решение:
Потому что при производстве газированных напитков используется угольная кислота (углекислый газ), образуется раствор, насыщенной углекислым газом. А в результате открытия бутылки пароисходит разрушение углекислоты, что сопровождается выделением СО2. Также в открытую бутылку проникет кислород из воздуха, что приводит к частчному окислению ароматизаторов и других веществ, а это сказывается на изменении вкуса газированного напитка.


 

📹 Видео

тк рф 209 215Скачать

тк рф 209 215

Реакция на результаты ЕГЭ 2022 по русскому языкуСкачать

Реакция на результаты ЕГЭ 2022 по русскому языку

Вся практика по общей химии за 6 часов для ЕГЭ| Екатерина СтрогановаСкачать

Вся практика по общей химии за 6 часов для ЕГЭ| Екатерина Строганова

Как Решать Задачи по Химии // Задачи с Уравнением Химической Реакции // Химия ПростоСкачать

Как Решать Задачи по Химии // Задачи с Уравнением Химической Реакции // Химия Просто

Самые сложные задания из блока «Общая химия» | Екатерина СтрогановаСкачать

Самые сложные задания из блока «Общая химия» | Екатерина Строганова

Решение задач в неорганической химииСкачать

Решение задач в неорганической химии

ТИПОВЫЕ ЗАДАЧИ ПО ХИМИИ. Часть 1.Скачать

ТИПОВЫЕ ЗАДАЧИ ПО ХИМИИ. Часть 1.

СТАРТ ИНТЕНСИВА «XO» | День 1 | Общая химия теория и тестовая часть | Екатерина СтрогановаСкачать

СТАРТ ИНТЕНСИВА «XO» | День 1 | Общая химия теория и тестовая часть | Екатерина Строганова

Решение задач по химии в ЕНТ 2023Скачать

Решение задач по химии в ЕНТ 2023

Расчетный интенсив. Все 27 и 28 задачи ЕГЭ по химии за 1 урок | Екатерина СтрогановаСкачать

Расчетный интенсив. Все 27 и 28 задачи ЕГЭ по химии за 1 урок | Екатерина Строганова

12 апреля. Ежедневное задание по общей химииСкачать

12 апреля. Ежедневное задание по общей химии

8 класс. Массовая доля растворенного вещества. Решение задач.Скачать

8 класс. Массовая доля растворенного вещества. Решение задач.

Задачи на "избыток" и "недостаток". 1 часть. 10 класс.Скачать

Задачи на "избыток" и "недостаток". 1 часть. 10 класс.
Поделиться или сохранить к себе:
Конспекты лекций по химии