Как правильно производить расчеты и давать характеристику химических реакций 

Характеристика реакции горения аммиака

Задача 356.
Дайте развернутую характеристику химической реакции: 
4NH₃(г) + 5O₂(г) → 4NO(г) + 6H₂O(г) + Q
Решение:
Характеристика реакции горения аммиака:
1. Необратимая реакция. Данная реакции практически протекают только в одном направлении, до полного расходования одного из исходных веществ. Образовавшиеся продукты реакции NO и H₂O не взаимодействуют между собой с образованием исходных веществ.
2. Гомогенная реакция. Эта реакция протекает между веществами, находящимися в одной газовой фазе.
3. Экзотермическая реакция. Реакция сопровождается потерей энергии системой и выделением тепла во внешнюю среду. При написании химических реакций в конце экзотермических ставят «+ Q».
4. Окислительно-восстановительная реакция (ОВР). Это реакция, в ходе которой степени окисления веществ изменяются (степень окисления азота увеличилась с -3 до +2, а у кислорода — уменьшилась с 0 до -2). При этом произошел обмен электронами между атомами.
5. Каталитическая реакция. Реакция, которая идет с участием платинового катализатора.
 

Молярный коэффициент поглощения комплекса

Задача 357.
Рассчитайте молярный коэффициент поглощения комплекса свинца (ΙΙ) с эрихром черным Т (состава комплекса 1 : 1), если известно, что оптическая плотность раствора, содержащего 2,07 мг/л свинца (ΙΙ) и избыток реагента, при 440 нм в кювете длиной 0,5 см равна 0,315. Поглощением реагента в этой области можно пренебречь.
Решение:
Молярный коэффициент поглощения рассчитывается по формуле:

Видео:Типы химических реакций. 1 часть. 8 класс.Скачать

ɛ = А/(l ^. C), где

ɛ — молярный коэффициент поглощения, л/(моль ^. см);
A — оптическая плотность (количество света определенной длины волны, который был поглощен образцом), единица безразмерная;
l — расстояние, пройденное светом в растворе, см;
С — концентрация раствора (количество изучаемых молекул в единице объема), моль/л.
Рассчитаем концентрацию раствора в молях комплекса свинца (ΙΙ), получим:

С = (m(Pb)/1000)/М(Pb) = (2,07/1000)/207 =
= 0,00001 моль/л.

Рассчитаем молярный коэффициент поглощения комплекса свинца (ΙΙ) подставив численные значения А l и С в формулу ɛ = А/(l ^. C), получим:

ɛ = А/(l ^. C) = 0,315/(0,00001 ^. 0,5) =
= 63000 л/(моль ^. см) =
= 6,3 ^. 10⁴ л/(моль ^. см).

Видео:Типы Химических Реакций — Химия // Урок Химии 8 КлассСкачать

Ответ: ɛ = 6,3 ^. 10⁴ л/(моль ^. см).
 

Температуры плавления и кипения бора

Задача 358.
Почему бор имеет высокую прочность и температуры кипения и плавления?
Решение:
Кристаллическая решетка бора имеет правильную ромбоэдрическую структуру строения и величинами a = 1 0,17 и c = 65,18 А, дающими коэффициент соотношения, равный 0,576 и это придает ей (решетке) высокую твердость. Особенности строения кристаллической решетки бора обусловливают его прочность, т. к. каждый атом находится в центре икосаэдра (ромбоэдрическую структура) и связан ковалентными связями. При этом каждый атом плотно связан с 12 соседними атомами.
Связи атомов бора из-за равномерного расположения атомов бора в углах кристаллической решетки (состоит из почти правильных икосаэдров B₁₂) становятся прочными, поэтому бор образует очень твердое вещество, уступает по твердости только алмазу. Несмотря на всю свою твердость, бор обладает хрупкостью, но имеет высокие температуры кипения и плавления.
Бор имеет несколько кристаллических модификаций: α-ромбоэдрическая форма (плотность 2,45 г/см³) состоит из почти правильных икосаэдров B₁₂ в слегка деформированной кубической плотнейшей упаковке. Термодинамически наиболее устойчивая β-ромбоэдрическая модификация (плотность 2,35 г/см³) имеет структуру, содержащую 105 атомов бора в элементарной ячейке; основной структурный элемент можно описать как центральный икосаэдр B₁₂, окруженный икосаэдром из икосаэдров.
 

Расчет производительности катализатора

Задача 359.
Конверсия метана с водяным паром протекает в реакторе при 1000 °С и 10 МПа, который загружен катализатором весом 1000 кг. Какова производительность катализатора, если установка производит 18 т/сут. водорода?
Решение:
Под производительностью катализатора подразумевают количество вещества, получающееся в единицу времени с единицы площади поверхности (Sk), массы (mk) или объема (Vk) катализатора. Производительность катализатора рассчитаем по формуле:

 Ak = m/(mk ^. t), где 

Видео:Химические уравнения // Как Составлять Уравнения Реакций // Химия 9 классСкачать

m − масса получаемого вещества; τ − время протекания процесса.
Массу продукта выразим в килограммах, а время в часах.

Тогда

Ak = [18000 кг/(1000 кг ^. 24 час)] ^. 1000 = 750 кг/(кг ^. час).

Таким образом, активность катализатора при получении водорода равна 750 кг/(кг ^. час).
 

Реакции металлов с соляной кислотой

Задача 360.
Вещество реагирует с разбавленной соляной кислотой. Полученная соль вступает в реакцию с гидроксидом калия с образованием осадка. Осадок выделили и прокалили, получив оксид и воду. Определите, о каком веществе может идти речь в задании (выберите все возможные варианты): Al, Ag, Li, Ca.
Решение:
Из предложенных металлов: Al, Ag, Li, Ca с разбавленной соляной кислотой реагируют Al, Li и Ca с образованием соответствующих хлоридов. Из хлоридов алюминия, лития и кальция с гидроксидом калия реагирует с образованием осадка только хлорид алюминия, при этом образуется нерастворимое основание — гидроксид алюминия. Хлориды лития и кальция с гидроксидами щелочных металлов не вступают в реакции обмена, так как соответствующие гидроксиды растворимы в воде.
Алюминий легко растворяется в соляной кислоте:

Видео:Химия 11 класс (Урок№5 - Классификация химических реакций.)Скачать

2Al + 6HCl = 2AlCl₃ + 3H₂↑.

Хлорид алюминия взаимодействует с гидроксидом натрия:

AlCl₃ + 3КOH(разб.) → Al(OH)₃↓ + 3КCl.

Гидроксид алюминия разлагается при нагревании:

2Al(OH)₃ → Al₂O₃ + 3H₂O.
 

Вычисление массы образовавшейся соли

Видео:Составление уравнений химических реакций. 1 часть. 8 класс.Скачать

Задача 361.
Кальций карбоната массой 300 г залили раствором хлоридной кислоты массой 2 кг с массовой долей кислоты 10%. Вычислить массу образовавшейся соли.
Решение:
М(CaCO₃) = 100 г/моль;
M(HCl) = 36,5 г/моль;
m(p-pa) = 2 кг = 2000 г;
w%(HCl) = 10% = 0,1;
m(CaCO₃) = 300 г;
M(CaCl₂) = 111 г/моль;
m(CaCl₂) = ?
Уравнение реакции имеет вид:

CaCO₃ + 2HCl = CaCl₂ + H₂O + CO₂

Из уравнения реакции вытекает, что на образование 1 моль хлорида кальция затрачивается 2 моль соляной кислоты и 1 моль карбоната кальция, т.е. 
2n(HCl) = n(CaCl₂) = n(CaCO₃).
1. Рассчитаем количество кислоты, получим:

n(HCl) = [m(p-pa) ^. w%(HCl)]/M(HCl) =
= (2000 ^. 0,1)/36,5 = 5,48 моль.

2. Рассчитаем количество карбоната кальция, получим:

Видео:ОСНОВАНИЯ В ХИМИИ — Химические свойства оснований. Реакции оснований с кислотами и солямиСкачать

n(CaCO₃) = m(CaCO₃)/M(CaCO₃) = 300/100 = 3 моль.

Так как n(HCl) : n(CaCO₃) = 2 : 1, а 5,48 : 3 = 1,8 : 1, значит НCl взят в недостатке, поэтому расчет будем вести по расходу соляной кислоты.

3. Рассчитаем массу образовавшегося хлорида кальция, получим:

n(CaCl₂) = 1/2n(HCl) = 0,5 ^. 5,48 = 2,74 моль;
m(CaCl₂) = n(CaCl₂) ^. M(CaCl₂) = (2,74 ^. 111) = 304,14 г.

Ответ: m(CaCl₂) = 304,14 г.