Винокурова_химические_системы_2011

42

2Н2 (г) + О2 (г)  Н2О (г); Н0 < 0

при повышении температуры? Напишите выражения для констант равновесия каждой из данных систем.

Вариант 73

1.Вычислите температурный коэффициент, зная, что при увеличении температуры на 400С скорость реакции увеличивается в 256 раз.

2.При некоторой температуре константа равновесия системы

N2 + 3H2  2NH3 равна 1. Равновесные концентрации [Н2] = 0,2 моль/л; [NH3] = 0,08 моль/л. Вычислите начальную и равновесную концентрации азота.

3. В каком направлении происходит смещение равновесия системы

3Fe (к) + 4Н2О (г)  Fe3O4 (к) + 4Н2 (г), если а) увеличить концентрацию водорода, б) уменьшить концентрацию паров воды? Напишите вы-

ражение для константы равновесия этой системы.

Вариант 74

1. Как изменится скорость реакции образования NO2

2NO (г) + O2 (г)  2NO2 (г) с увеличением концентрации NO в 4 раза? Напишите выражение для константы равновесия этой системы.

2. Обратимая реакция выражается уравнением СО2 + Н2  СO + Н2О Равновесие установилось при следующих концентрациях участвующих

веществ: [СO2] = 0,032 моль/л, [Н2] = 0,002 моль/л, [CO] = [Н2О] = 0,08

моль/л. Определите исходные концентрации оксида углерода (IV), водорода и константу равновесия.

3.Напишите выражение для константы равновесия системы

С(к) + Н2О (г)  СО (г) + Н2 (г). Как следует изменить давление, чтобы сместить равновесие вправо?

Вариант 75 1. Вычислить температурный коэффициент реакции, зная, что с по-

вышением температуры на 700С скорость реакции возрастает в 128 раз. 2. Обратимая реакция выражается уравнением Н2 + J2  2HJ. Равно-

весие установилось при следующих концентрациях участвующих ве-

ществ: [H2] = 0,02 моль/л, [J2] = 0,005 моль/л, [HJ] = 0,03 моль/л. Опре-

делите исходные концентрации водорода и йода и константу равновесия.

3. В какую сторону сместится равновесие реакции

4HCl (г) + O2 (г)  2Сl2 (г) + 2Н2О (г); Н0 < 0

а) при увеличении давления, б) при понижении температуры? Напишите выражение для константы равновесия данной системы.

44

ме совпадает с порядковым номером элемента, следовательно, в состав атома йода входит 53 электрона. Распределяем их по уровням и под-

уровням в соответствии с принципом минимума энергии:

1s22s22p63s23p64s23d104p65s24d105p5

Последним заполняется р-подуровень, поэтому йод относится к семейству р-элементов.

Валентные электроны – это электроны, которые могут участвовать в образовании химических связей. К ним относятся все электроны внешнего уровня и электроны предвнешних подуровней, которые находятся в процессе заполнения. В атоме йода валентными являются семь электронов внешнего пятого уровня: 5s25p5 (номер внешнего уровня совпадает с номером периода, в котором находится элемент, а число валентных электронов обычно соответствует номеру группы). Изобразим их графически:

5p

5 s

2. Запишите значения квантовых чисел для последнего по порядку заполнения электрона.

Решение: Последним является р-электрон пятого энергетического уровня.

5p

n = 5 (соответствует номеру уровня) l = 1 (для р-электронов l = 1)

ml = [–1, 0, 1] ms = –1/2

Аналогично выполняем задание для двух других элементов:

45

3.Дайте краткую характеристику свойств элемента, нахождения его

вприроде и применения.

Йод входит в подгруппу галогенов. По физическим и химическим свойствам – это типичный неметалл, обладающий высокой химической активностью и ярко выраженной окислительной способностью. Вступает реакции со множеством простых и сложных веществ, проявляя в соединениях степени окисления –1, +1, +3, +5, +7.

В обычных условиях йод – серо-черные кристаллы с фиолетовым металлическим блеском. При нагревании образует фиолетовые пары (происходит возгонка – испарение твердого вещества, минуя жидкое состояние). Молекула йода двухатомна с ковалентной неполярной связью. Растворимость в воде небольшая, при этом образуется йодная вода. Хорошо растворяется в органических растворителях (спирте, бензоле, бензине, хлороформе). В больших дозах вызывает ожоги и отравление.

Водный раствор водородного соединения йода является кислотой. Йод достаточно редкий рассеянный элемент (его запасы 4 · 10–5% от

массы земной коры). Промышленных месторождений йодсодержащих минералов на Земле нет. Получают йод из золы морских водорослей (ламинария) и из природных йодсодержащих растворов – попутных нефтяных вод, соленой воды некоторых озер.

Йод нашел применение в производстве чистых металлов и полупроводниковых материалов, используется как антисептик и для йодирования поваренной соли. Йод относится к биогенным элементам, являясь микроэлементом. Большая часть йода в организме находится в щитовидной железе, в которой синтезируются йодсодержащие гормоны.

Аналогичным образом в контрольном задании кратко характеризуются два других элемента.

46

4. Учитывая величины относительных электроотрицательностей элементов (приложение 2), определите, какой тип химической связи (ковалентная неполярная, ковалентная полярная, ионная) имеет место для указанных веществ.

Решение: Ионная связь – это связь, образованная за счет электростатического взаимодействия противоположно заряженных ионов. Ионная связь образуется между атомами металлов и неметаллов, т.е. между атомами элементов, сильно отличающихся по электроотрицательности

(ΔЭО > 1,7).

Ковалентная связь – это связь, возникающая за счет образования общей электронной пары между взаимодействующими атомами. Ковалентная связь образуется между атомами неметаллов. Если связь образуется между одинаковыми атомами, то такая связь называется неполярной ковалентной связью. Если атомы в молекуле различны, электронная плотность связи смещается к ядру более электроотрицательного элемента – такая связь называется ковалентной полярной.

Н2О – вещество, образованное атомами неметаллов, различающихся по электроотрицательности (ΔЭО = 1,24), следовательно, Н2О – соединение с ковалентной полярной связью.

NaCl – вещество образованное атомами металла и неметалла, следовательно, NaCl – соединение с ионной связью.

Задания для самостоятельного выполнения

В соответствии с вариантом задания, приведенным в таблице 2:

1.По координатам элемента определите местонахождение элемента

впериодической системе химических элементов, назовите его, запишите полную электронную формулу, укажите семейство элемента и валентные подуровни, изобразите распределение валентных электронов по подуровням для нейтрального атома.

2.Запишите значения квантовых чисел для последнего по порядку заполнения электрона.

3.Дайте краткую характеристику свойств элемента, нахождения его

вприроде и применения.

4.Учитывая величины относительных электроотрицательностей элементов (приложение 2), определите, какой тип химической связи (ковалентная неполярная, ковалентная полярная, ионная) имеет место для указанных веществ.

47

Таблица 2

Варианты заданий по теме «Строение атома. Химическая связь»

48

49

ЗАДАНИЕ 4

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАСТВОРОВ

Литература:

1.Глинка Н.Л. Общая химия. – М.: Высшая школа, 1985. Гл. I § 9, 12;

гл. VII § 73-80; гл. VIII § 81.

2.Коровин Н.В. Общая химия. – М.: Высшая школа, 1998. – § 8.1-8.6.

План изучения темы

1. Повторить следующие понятия:

атомная масса, молекулярная масса, количество вещества, молярная (мольная) масса, молярный (мольный) объем газа, эквивалент, молярная масса эквивалента, молярный объем эквивалента, закон эквивалентов, гомогенные и гетерогенные системы.

2.Кратко конспектируя, усвоить следующие вопросы и понятия:

1)раствор, растворитель, растворенное вещество,

2)сходство и различие растворов с физическими смесями и химическими соединениями,

3)гидратация, гидратная теория растворов Д.И. Менделеева, гидраты, кристаллогидраты,

4)энтальпия растворения, изменение энтальпии и энтропии при растворении,

5)растворы насыщенные, ненасыщенные, перенасыщенные,

6)способы выражения состава растворов: а) массовая доля, б) мольная доля,

в) моляльная концентрация (моляльность), г) молярная концентрация (молярность),

д) молярная концентрация эквивалента или нормальная концентрация (нормальность),

е) титр,

7)математическая зависимость между нормальными концентрациями и объемами реагирующих веществ,

8)растворимость,

9)растворимость твердых веществ в жидкостях, зависимость ее от температуры,

10)растворимость жидкостей в жидкостях, закон распределения,

11)растворимость газов в жидкостях, закон Генри,

12)явление осмоса, осмотическое давление, закон Вант-Гоффа,

50

13)давление пара растворов, 1-й закон Рауля,

14)замерзание и кипение растворов, 2-й закон Рауля,

15)причины отклонения от законов Рауля и Вант-Гоффа.

3.Разобрать задачи, упражнения и информацию к ним, предложенные в данных указаниях.

4.Выполнить индивидуальное задание, согласно номеру варианта.

Задачи и упражнения с комментариями

Задача 1. Дайте характеристику способов выражения состава растворов. Всеми возможными способами выразите концентрацию гидроксида натрия в растворе, если 40 г щелочи растворили в 360 мл воды; плотность полученного раствора (ρ) равна 1,109 г/мл.

Под концентрацией раствора понимают содержание растворенного вещества в растворе. В химической практике наиболее широко употребляются шесть способов выражения состава растворов.

1. Массовая доля растворенного вещества (ω) выражает отноше-

ние массы растворенного вещества к общей массе раствора в долях единицы или процентах:

mв ва

mр ра .

Врастворе гидроксида натрия (задача 1):

2. Мольная доля растворенного вещества или растворителя (χ)

характеризует отношение количества растворенного вещества или растворителя (моль) к сумме количеств растворенного вещества и растворителя (моль):

Количество вещества – ν, вычисляется по формуле Mm ,

где m – масса вещества, М – молярная масса вещества, численно равная относительной молекулярной массе, которая может быть рассчитана по формуле вещества с помощью периодической системы элементов, т.к.

Мотн. = ΣАотн.