Вычисление массы молекулы фтора и молярных масс эквивалентов окислителя и восстановителя

Вычисление массы молекулы фтора и молярных масс эквивалентов окислителя и восстановителя

1. Вычислить в граммах массу молекулы фтора

По закону Авогадро 1 моль любого вещества содержит 6,02*1023 молекул. Молярная масса фтора равна:

М(F2) = 38 г/моль.

Тогда 6,02*1023 молекул фтора весят 38 грамм. Масса одной молекулы будет равна:

m0 = M/Na = 38/6.02*1023 = 6.31*10-23 грамм.

2. Сколько молекул и атомов содержится в 0,025 моль серы

Так как 1 моль любого вещества содержит 6,02*1023 молекул, то 0,025 моль серы будут содержать 0,025*6,02*1023 = 0,15*1023 молекул. Если молекулу серы считать одноатомной, то число атомов равно числу молекул.

3. Пользуясь законом объемных отношений определить, какой объем воздуха необходим для полного сгорания 10 л пропана

Пропан сгорает согласно уравнению:

С3Н8 + 5О2 = 3СО2 + 4Н2О

По закону объемных отношений: объемы вступающих в реакцию газов, а также к объемам образующихся газов, как небольшие целые числа.

Из уравнения реакции видно, что на сгорание 1 объема пропана требуется 5 объемов кислорода, тогда на сгорание 10 литров пропана потребуется 50 литров кислорода.

V(O2) = 50 литров.

Так как в воздухе содержится в среднем 21% кислорода, то необходимый объем воздуха равен:

V(возд) = V(O2)/ω/100% = 50/0.21 = 238.1 литра.

. Какой объем раствора азотной кислоты с массовой долей 12% (ρ = 1,18 г/мл) необходим для приготовления 400 мл раствора с концентрацией 0,3 моль/л

Молярность раствора - число моль растворенного вещества в 1 литре раствора. Следовательно, в 1 литре приготовленного раствора должно содержаться 0,3 моль HNO3, а в 400 мл соответственно:

n = Cм*V/1000 = 0.3*400/1000 = 0.12 моль кислоты.

Найдем массу кислоты:

m = n*M = 0.12*63 = 7.56 грамм.

Найдем массу раствора азотной кислоты с массовой долей 12%.

ω =100%* m(HNO3) / m(раств)

m(раств) = 100%* m(HNO3) / ω

m(раств) = 100%*7,56/12% = 63 грамма.

Найдем объем данного раствора:

ρ = m/V

V = m/ρ = 63/1.18 = 53.4 мл.

Ответ: Потребуется 53,4 мл 12% раствора.

5. На нейтрализацию 20 мл раствора фосфорной кислоты израсходовано 10 мл раствора NaОН с молярной концентрацией эквивалента, равной 0,10 моль/л. Рассчитайте С(1/Z)H3PO4 в растворе

Нейтрализация фосфорной кислоты протекает по уравнению:

H3PO4 + 3NaOH = Na3PO4 + 3H2O

По закону эквивалентов для растворов

Сн*V = Cн1*V1

где Сн - молярные концентрации эквивалентов реагирующих веществ, V - их объемы. Тогда, подставляя данные находим молярную концентрацию эквивалента фосфорной кислоты:

*0.1 = 20*C(1/z)H3PO4(1/z)H3PO4 = 10*0.1/20 = 0.05 моль/л.

Так как фосфорная кислота - трехосновная кислота, следовательно число эквивалентов кислоты равно 3, и молярная концентрация кислоты равна:

С(1/3)Н3РО4 = 0,05 моль/л

6. Пользуясь следствиями из закона Гесса вычислить изменение энтальпии, энтропии и энергии Гиббса реакции

Ba2+(р-ор) + SO42-(р-ор) = BaSO4(кр)

по известным значениям ∆Н0обр S0 ∆G0обр веществ.

По следствию из закона Гесса изменение энтальпии (энтропии, энергии Гиббса) реакции равно сумме энтальпий (энтропий, энергий Гиббса) образования продуктов реакции минус сумма энтальпий (энтропий, энергий Гиббса) образования исходных веществ с учетом всех стехиометрических коэффициентов.

Для данной реакции изменение энтальпии, энтропии и энергии Гиббса будет равно:

∆Нр-ции = ∆Н0обр(BaSO4(кр)) - (∆Н0обр(Ba2+(р-ор)) + ∆Н0обр(SO42- (р-ор)))

∆Sр-ции = S0(BaSO4(кр)) - (S0(Ba2+(р-ор)) + S0(SO42- (р-ор)))

∆Gр-ции = ∆G0обр(BaSO4(кр)) - (∆G0обр(Ba2+(р-ор)) + ∆G0обр(SO42- (р-ор)))

Запишем табличные данные энтальпий, энтропий и энергий Гиббса образования всех участников реакции:

∆Н0обр кДж/мольS0 Дж/моль*К∆G0обр кДж/мольBa2+(р-ор)- 537,649,6- 560,77SO42-(р-ор)- 909,2720,1- 744,53BaSO4(кр)- 1458,88132,21- 1348,43

Найдем изменение энтальпии реакции:

∆Нр-ции = - 1458,88 - ( - 909,27 + (-537,64)) = - 11,97 кДж

Найдем изменение энтропии реакции:

∆Sр-ции = 132,21 - (20,1 + 9,6) = 102,51 Дж/К

Найдем изменение энергии Гиббса реакции:

∆Gр-ции = - 1348,43 - (- 744,53 + (-560,77)) = - 43,13 кДж.

7. Закончить составление молекулярного уравнения окислительно-восстановительной реакции. Коэффициенты подобрать электронно-ионным методом. Определить молярные массы эквивалентов окислителя и восстановителя

Определить в каком направлении протекает данная ОВР при стандартных состояниях всех реагирующих веществ.

K2Cr2O7 + H2O2 + H2SO4

В данной реакции бихромат калия является окислителем, так как хром находится в максимальной степени окисления, а перекись водорода восстанавливается с выделением кислорода:

K2Cr2O7 + H2O2 + H2SO4 = K2SO4 + Cr2(SO4)3 + O2 + H2O

Составляем электронно-ионные уравнения

Cr2O72- + 6e + 14H+ = 2Cr3+ + 7H2O |1 окислитель

H2O2 - 2e = 2H+ + O2 | 3 восстановитель

Суммируем с учетом получившихся коэффициентов:

Cr2O72- + 6e + 14H+ + 3H2O2 - 6e = 2Cr3+ + 7H2O + 6H+ + 3O22O72- + 8H+ + 3H2O2 = 2Cr3+ + 7H2O + 3O2

Дописываем недостающие ионы и окончательно уравниваем:

K2Cr2O7 + 3H2O2 + 4H2SO4 = K2SO4 + Cr2(SO4)3 + 3O2 + 7H2O

Молярная масса эквивалента в окислительно-восстановительной реакции равна молярной массе окислителя или восстановителя, деленной на число принятых или отданных электронов, таким образом:

Мэ(K2Cr2O7) = М(K2Cr2O7)/6 = 294/6 = 49 г/моль

Мэ(H2O2) = М(H2O2)/2 = 34/2 = 17 г/моль

Для определения направления реакции выпишем стандартные окислительно-восстановительные потенциалы:

Если разница потенциалов окислителя и восстановителя положительна, следовательно реакция протекает в прямом направлении

φ(О2,Н+/Н2О2) = + 0,68 В

Е = φок-ля - φвосст-ля = 1,33 - 0,68 = 0,65 В > 0.

Так как ЭДС реакции > 0, то реакция при стандартных условиях протекает в прямом направлении.

8. Константа равновесия Fe(OH)2(тв) ↔ Fe2+(р-ор) + 2ОН-(р-ор) при некоторой температуре равна 1*10-15. В каком направлении идет реакция при следующих концентрациях ионов: С(Fe2+) = 1 моль/л, С(ОН) = 2 моль/л

Константа равновесия данного процесса запишется:

Кр = [Fe2+]*[OH-]2 / [Fe(OH)2]

Пусть в момент равновесия концентрация Fe(OH)2 равна х моль/л. Тогда, согласно уравнению диссоциации, концентрации ионов Fe2+ и ОН- соответственно равны х и 2х моль/л.

Подставляя все в выражение константы равновесия, найдем х.

Кр = х*(2х)2/х = 4х3

Х = 3√(Кр/4) = 3√(1*10-15/4) = 6,3*10-6 моль/л.

Таким образом в состоянии равновесия концентрация ионов Fe2+ равна 6,3*10-6 моль/л, а концентрация ионов ОН- равна 1,26*10-5 моль/л.

Так как, по условию концентрации ионов Fe2+ и ОН- значительно больше равновесных, то реакция протекает в обратном направлении.

9. Написать в молекулярной и ионной форме уравнения реакций

FeCl3 + NH3(р-р) →

Сa(HCO3)2 + HCl →)3 + 3NH3*H2O → Fe(OH)3 + 3NH4Cl3+ + 3Cl- + 3NH3*H2O → Fe(OH)3 + 3NH4+ + 3Cl-3+ + 3NH3*H2O → Fe(OH)3 + 3NH4+

б)

Сa(HCO3)2 + 2HCl → CaCl2 + 2CO2 + 2H2O2+ + 2HCO3- + 2H+ + 2Cl- → Ca2+ + 2Cl- + 2CO2 + 2H2O

HCO3- + 2H+ → 2CO2 + 2H2O3- + H+ → CO2 + H2O

10. Образуется ли осадок при смешивании равных объемов 0,02 моль/ СaCl2 и 0,004 моль/л раствора Na2HPO4

О возможности образования осадка можно судить по произведению концентраций ионов Ca2+ и HPO42- в растворе. Если произведение концентраций (ПК) больше величины произведения растворимости (ПР), то осадок выпадает, если меньше - то не выпадает.

Произведение растворимости гидрофосфата кальция находим в таблице.

ПР(CaHPO4) = 2.7*10-7

Для удобства расчетов примем что объемы исходных раствором равны по 1 литру, тогда концентрация ионов кальция в растворе СаCl2 равна концентрации соли:

CaCl2 = Ca2+ + 2Cl-

[Ca2+] = См = 0,02 моль/л.

Концентрация гидрофосфат ионов также равна концентрации соли:

Na2HPO4 = 2Na+ + HPO42-

[HPO42-] = См = 0,004 моль/л.

При сливании растворов объем увеличится вдвое, следовательно концентрации ионов уменьшатся вдвое.

[Ca2+] = 0,02/2 = 0,01 моль/л.

[HPO42-] = 0,004/2 = 0,002 моль/л.

Находим произведение концентраций ионов:

[Ca2+]*[HPO42-] = 0,01*0,002 = 2*10-5

Так как ПК > ПР, то осадок образуется.

11. Напишите уравнения возможных протолитических реакций в водных растворах, и укажите рН этих растворов

KClO(NO3)3

) соль образована сильным основанием и слабой кислотой. В растворе протолизуется по аниону:

KClO + H2O ↔ KOH + HClO

K+ + ClO- + H2O ↔ K+ + OH- + HClO

ClO- + H2O ↔ OH- + HClO

pH раствора >7.

б) соль образована слабым основанием и сильной кислотой, протолизуется по катиону:

(NO3)3 + H2O ↔ FeOH(NO3)2 + HNO33+ + 3NO3- + 2H2O↔ FeOH2+ + 2NO3- + H3O+ + NO3-3+ + 2H2O↔ FeOH2+ + H3O+ раствора <7.

Теоретически возможен протолиз по 2-й и 3-й ступеням:

FeOH(NO3)2 + H2O ↔ Fe(OH)2NO3 + HNO32+ + 2NO3- + 2H2O↔ Fe(OH)2+ + 2NO3- + H3O+2+ + 2H2O↔ Fe(OH)2+ + H3O+(OH)2NO3 + H2O ↔ Fe(OH)3 + HNO3(OH)2+ + NO3- + 2H2O↔ Fe(OH)3 + NO3- + H3O+(OH)2+ + 2H2O↔ Fe(OH)3 + H3O+

12. Вычислите рН раствора, содержащего 0,64 г NaOH в 800 мл раствора

Найдем молярность раствора NaOH.

См = (m/M)*1000/V

См = (0,64/40)*1000/800 = 0,02 моль/л.

Так как раствор NaOH является сильным электролитом, то считаем щелочь диссоциированной полностью

NaOH = Na+ + OH-

Концентрация гидроксид-ионов в растворе равна молярности раствора.

[OH-] = См = 0,02 моль/л

Находим гидроксильный показатель среды:

рОН = - lg[OH-] = - lg0.02 = 1.7

Водородный и гидроксильный показатели связаны между собой соотношением:

рН + рОН = 14. Отсюда

рН = 14 - рОН = 14 - 1,7 = 12,3

рН раствора равен 12,3.

13. Рассчитать степень ионизации HClO в 0,01 моль/л растворе и рН этого раствора

молярный пропан окислитель энтальпия

Хлорноватистая кислота является слабым электролитом с константой диссоциации = 5*10-8.

По закону разбавления Оствальда для слабых электролитов константа диссоциации связана со степенью диссоциации и концентрацией электролита соотношением:

Кд = См*α2/(1 - α).

Так как Кд достаточна мала, то степень диссоциации кислоты тоже мала, следовательно знаменатель можно приравнять к 1: (1 - α) ≈ 1, тогда:

Кд = См*α2

Найдем степень диссоциации:

α = √Кд/См

α = √(5*10-8/0,01 = 0,0022

Степень диссоциации кислоты равна 0,0022 или 0,22%.

[H+] = Cм*α = 0,01*0,0022 = 2,2*10-5 моль/л

Найдем рН раствора:

РН = - lg[H+] = - lg(2.2*10-5) = 4.66

14. Приведите электронную конфигурацию следующих атомов и ионов: Mo0(или Mn0 видно плохо); N-3

Видно плохо атом молибдена или марганца, напишу оба.

Mo 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d4 но у молибдена происходит «провал» одного электрона с 5s орбитали на 4d:

Mo 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s1 4d51s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d5

Ион атома азота N-3

Атом азота имеет следующую электронную конфигурацию:

N 1s2 2s2 2p3

При образовании иона N-3 атом азота принимает на 2р орбиталь еще 3 электрона: N-3 1s2 2s2 2p6

15. Учитывая, что координационное число комплексообразователя равно 6, написать координационную формулу соединения

Дать название этого соединения. Написать уравнения ионизации этого соединения. Написать выражение константы нестойкости этого иона.

Co(CN)3*KCN*2H2O

В данном соединении комплексообразователем является кобальт. Координационное число равно 6, следовательно ион Co3+ образует 6 связей с лигандами, которыми являются цианид ионы CN- и молекулы воды. Ион калия является внешнесферным ионом.

Исходя из этого формула соединения может быть записана:

K[Co(H2O)2(CN)4]

Это тетрацианодиаквакобальтат(III) калия.

В растворе происходит ступенчатая диссоциация:

-я ступень на внешнюю и внутреннюю сферы:

K[Co(H2O)2(CN)4] = К+ + [Co(H2O)2(CN)4]-

Далее протекает ступенчатая диссоциация внутренней сферы:

[Co(H2O)2(CN)4]- = [Co(H2O)2(CN)3] + CN-

[Co(H2O)2(CN)3] = [Co(H2O)2(CN)2]+ + CN-

[Co(H2O)2(CN)2]+ = [Co(H2O)2(CN)]2+ + CN-

[Co(H2O)2(CN)]2+ = [Co(H2O)2]3+ + CN-

[Co(H2O)2]3+ = [Co(H2O)]3+ + Н2О

[Co(H2O)]3+ = Co3+ + Н2О

Суммарная диссоциация комплексного иона:

[Co(H2O)2(CN)4]- = Co3+ + Н2О + 4CN-

Суммарная диссоциация комплексного соединения:

K[Co(H2O)2(CN)4] = К+ + Co3+ + Н2О + 4CN-

Константа равновесия процесса диссоциации комплексного иона называется константой нестойкости. Молекулы воды не включаются в выражение для Кн.

Кн = [Co3+]*[CN-]4 / [[Co(H2O)2(CN)4]-]