Вычисления импульса молекулы, объема газообразного вещества 

Вычисление импульса фотона видимого света и импульса молекулы водорода

Задача 315.
Вычислите импульс фотона видимого света (длина волны = 5 ^. 10^-7 м) и сравните его с импульсом молекулы водорода, взятым при комнатной температуре (скорость = 1700 м/с).
Решение:
λ = 5 ^. 10^-7 м;
h = 6,63 ^. 10^-34 Дж ^. с или (кг ^. м²/c²);
v(H₂) = 1700 м/с;
с — 3 ^. 10⁸ м/с;
М(Н₂) = 2 г/моль = ; 0,002 кг/моль;
р(Н₂)/рф = ?

Импульс фотона выражается формулой:

р = hv/c = h/λ, где

v — скорость частицы;
с — скорость света;
h — постоянная планка;
λ — длина волны частицы.

Тогда

рф = h/λ = 6,63 ^. 10^-34/5 ^. 10^-7 = 1,325 ^. 10^-27 (кг ^. м/с).

Импульс молекулы1 рассчитаем по формуле:
р = [М(В) ^. v)]/N_A = m(В) ^. v, где

Видео:Идеальный газ в молекулярно-кинетической теории | Физика 10 класс #28 | ИнфоурокСкачать

М(В) — молярная масса молекулы вещества, г/моль;
v — скорость молекулы, м/с;
N_A — число Авогадро, 6,02 ^. 10²³;
m(В) — масса молекулы вещества, кг.

Тогда

р(Н₂) = [2 ^. 1700)]/(6,02 ^. 10^{23 .} 1000) = 5,648 ^. 10^-24 кг ^. м/с.

Рассчитаем отношение рм/рф, получим:

рм/рф = 5,648 ^. 10^-24/1,325 ^. 10^-27 = 4262,64.

Ответ: р(Н₂)/рф = 4262,64.
 

Запись квантовых чисел для последних электронов атомов

Задача 316.
Какие квантовые числа для последних электронов атомов технеция и иода в невозбужденном состоянии будут одинаковы, а какие будут отличаться? Ответ обоснуйте.
Решение:
Квантовые числа определяются последним электроном в конфигурации атома элемента, для атома Tc эти числа имеют значение n = 4, l = 2, m_i = 2, m_s = ½.

а) Электронная формула технеция:

₊₄₃Tc — 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d¹⁰4p⁶5s²4d⁵

Видео:Установление эмпирической и молек. формул по массовым долям элем., входящих в состав в-ва. 10 класс.Скачать

Короткая запись:

Tc: [Kr]5s²4d⁵

Квантовые числа для последнего электрона атома технеция:

n = 4;
l = 2;
m_i = +2;
m_s = +1/2.

б) Электронная формула иода:

₊₅₃I — 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d¹⁰4p⁶5s²4d¹⁰5p⁵

Короткая запись:

I: [Kr]5s²4d¹⁰5p⁵

Квантовые числа определяются последним электроном в конфигурации, для атома I эти числа имеют значение n = 5, l = 1, m_l = 0, m_s = -½

Видео:Все формулы молекулярной физики, МКТ 10 класс, + преобразования и шпаргалкиСкачать

Квантовые числа для последнего электрона атома йода:

n = 5;
l = 1;
m_i = 0;
m_s = -1/2.

Таким образом, для последних электронов атомов технеция и иода в невозбужденном состоянии будут численно одинаковы спиновые квантовые числа m_s, для технеция (+1/2), а для иода — (-1/2), так как у технеция последний электрон находится один в 5-й ячейке 4d-орбитали, поэтому его электронное облако вращается по часовой стрелке (m_s = +1/2), а последний электрон атома иода находится вторым во 2-й ячейке 5р-орбитали, поэтому его электронное облако будет вращаеться против часовой стрелки (m_s = -1/2).
У технеция последний электрон находится на 4d-подуровне в 5-й ячейке, а у атома иода на 5р-подуровне во 2-й ячейке, поэтому главные квантовые числа (n), (l) и (m_i) их будут отличаться.

Особенности физических свойств кристаллического бора

Задача 317.
С какими особенностями в строении связаны высокие температуры кипения и плавления, высокая твердость кристаллического бора?
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.
 

Определение массовой доли кальция в молоке

Задача 318.
Какова массовая доля кальция в 1 стакане молока массой 250 гр?
Решение:
Коровье молоко 2,5% — 3,5% в 100 г содержит 120 мг = Са.

Тогда

Видео:Урок 14 (осн). Три состояния веществаСкачать

m(Ca) = (120^. 250)/100 = 30 мг = 0,3 г;
w%(Ca) = 0,3/250 = 0.0012 = 0,12%.

Ответ: 0,12%.
 

Обменные реакции комплексных соединений

Задача 319.
Какие обменные реакции (и почему) пойдут в прямом направлении:
а) [HgCl₄]^2- + I^—; б) [ZnCl4]^2- + I^—; в) [CdCl₄]^2- + Zn²⁺.
Решение:
Кн[HgCl₄]^2- = 8,5 ^. 10^-16;
Кн[HgI₄]^2- = 1,5 ^. 10^-30;
Кн[CdCl₄]^2- = 9,3∙10^-3;
Кн[ZnCl₄]^2- = 1 ^. 10^-1;
Кн[ZnI₄]^2- = 3 ^. 10^-1.

а) [HgCl₄]^2- + I^—

Реакция протекает так как Kн[HgCl₄]^2- > Кн[HgI₄]^2- (8,5 ^. 10^-16 > 1,5 ^. 10-³⁰), ион [HgCl₄]^2- обладает большой устойчивостью чем ион [HgI₄]^2- получим:

[HgCl₄]^2- + 4I- = [HgI₄]^2- + 4Cl^— (сокращенная ионная форма).

В растворе будут присутствовать ионы [HgI₄]^2- и 4Cl^—, т.е. наблюдается изменение состава ионов.

б) [ZnCl₄]^2- + I^— 

Реакция не протекает так как Кн[ZnI₄]^2- <  Кн[ZnCl₄]^2- (3 ^. 10^-1 < 1 ^. 10^-1), ион [ZnI₄]^2- обладает большей устойчивостью, чем ион [ZnCl₄]^2-.

Видео:Поиск формулы вещества по массовым долям элементовСкачать

В растворе будут присутствовать ионы [ZnCl₄]^2- и I^—, т.е. изменений в составе ионов не наблюдается.

в) [CdCl₄]^2- + Zn²⁺

Реакция не протекает так как Кн[CdCl₄]^2- <  Кн[ZnI₄]^2- (9,3 ^∙ 10^-3 < 3 ^. 10^-1, ион [ZnI₄]^2- обладает большей устойчивостью, чем ион [CdCl₄]^2-.

В растворе будут присутствовать ионы [CdCl₄]^2- + Zn²⁺, т.е. изменений в составе ионов не наблюдается.
 

Реакция иодида аммония и нитрата натрия

Задача 320.
Иодид аммония и нитрат натрия растворили в воде и нагрели. Выделившийся газ пропустили через измельченный графит при нагревании. Образовавшуюся соль в первой реакции добавили к раствору нитрата меди (II). Выделившийся при этом осадок обработали концентрированной серной кислотой. Напишите уравнения четырёх описанных реакций.
Решение:
NH₄I + NaNO₃ = NaI + N₂O + 2H₂O;
N₂O + C = N₂ + CO;
4NaI + 2Cu(NO₃)₂ = 2CuI + 4NaNO₃ + I₂;
2CuI + 4H₂SO₄ = 2CuSO₄ + I₂ + 4H₂O + 2SO₂.
 

Вычисление объёма выделившегося при реакции газа

Задача 321.
Какой объем водорода образуется при взаимодействии 2,7 г алюминия, содержащего 10% примесей с необходимым количеством соляной кислоты?
Решение:
m_(смеси) = 2,7 г;
w%(смеси) = 10% или 0,1;
M(Al) = 27 г/моль;
V(H₂) = ?
Уравнение реакции имеет вид:

2Al + 6HCl = 2AlCl₃ + 3H₂

Из уравнения реакции вытекает, что 2 моль алюминия способствуют образованию 3 моль водорода, т.е. 2n(Al) = 3n(H2).

Рассчитаем количество алюминия, получим:

Видео:Физика - импульс и закон сохранения импульсаСкачать

n(Al) = [m_(смеси) ^. 0,9]/M(Al) = (2,7 ^. 0,9)/27 = 0,09 моль.

Тогда

n(H₂) = 3/2n(Al) = 3/2 ^. 0,09 = 0,135 моль.

Рассчитаем объем водорода, получим:

V(H2) = n(H2) ^. Vm = 0,135 моль ^. 22,4 л/моль = 3,024 л.

Ответ: V(H₂) = 3,024 л.