WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 | 6 |   ...   | 10 |

С ростом порядкового номера благородных газов увеличиваются размеры их атомов при сохранении аналогичной структуры внешнего электронного слоя атома. Поэтому поляризуемость атомов возрастает, вследствие чего возрастают и силы дисперсионного взаимодействия между ними; отрыв атомов друг от друга, происходящий при переходе вещества из жидкого в газообразное состояние, требует все большей затраты энергии. Это и приводит к повышению температуры кипения.

ЗАДАЧИ И УПРАЖНЕНИЯ 1. Сравните способы образования ковалентных связей в молекуле NH3 и в ионе NН4+.

2. Какой атом выступает в роли донора, a какой – в роли акцептора электронной ковалентной пары при образовании иона BF4– по реакции BF3 + F– BF4– 3. По значениям относительных электроотрицательностей определите характер связи в соединениях HF, NaF.

4. Пользуясь значениями относительных электроотрицательностей элементов, определите, как меняется характер связи в оксидах элементов третьего периода периодической системы элементов.

5. Как меняется степень ионности связи в предложенном ряду:

Н2О – Li2O – Na2O – K2О – Rb2O – Cs2O 6. Как определить, какая связь в молекуле H – О – Сl более полярна 7. Сопоставьте значения разности относительных электроотрицательностей элементов в гидридах (водородных соединениях) щелочных металлов. Что можно сказать о распределении зарядов в молекулах гидридов: LiH – NaH – KH – RbH – CsH 8. Определите степень окисления атомов серы в соединениях: Н2S, H2S2, SO3, SO2, Н2SО4.

9. Определите степень окисления атомов кислорода в соединениях: О2, О3, Н2О, Н2О2, Li2О.

10. Определите длину связи C – Сl в CСl4, если известны длины связей l(С – С) = 1,5410–10 м; l(Сl – Сl) = 1,99 10–10 м.

11. Чем объяснить разницу в длинах связей в различных молекулах 12. Какой из приведенных катионов обладает большей поляризуемостью: Li+, K+, Cs+ 13. Какой из анионов обладает большей поляризуемостью: F–, I–, Сl–, Вr– 14. Расположите катионы в ряд по возрастанию их поляризующего действия: Na+, Аl3+, Rb+, Mg2+.

15. Расположите катионы в ряд по возрастанию их поляризующего действия: Ag+, K+, Сu+ Cs+.

16. Определите, какая из солей будет плавиться при более низкой температуре: LiСl или RbСl.

17. Температуры плавления CaI2 и CdI2 575 °С и 388 °С, соответственно, радиусы ионов Са2+ и Сd2+ близки по размерам.

B чем причина различия в температурах плавления данных веществ 18. B чем причина меньшей температуpы плавления кристаллов РbСl4 по сравнению c РbСl2 19. Что можно сказать о температурах плавления следующих соединений: NaСl, MgСl2, АlСl3 20. Сравните температуры плавления АlСl3 и NaF.

21. Какой вывод можно сделать об отношении значений энергий кристаллических решеток: 1) K2S с K 2Sе; 2) СаСl2 и CaI2 22. Исходя из представлений о природе ионной связи, объясните, почему при обычных условиях ионные соединения существуют в виде ионных кристаллов, а не в виде отдельных молекул.

23. При переходе от CsF к CsI температура плавления кристаллов уменьшается. Объясните наблюдаемый ход изменения температур плавления.

24. Объясните неустойчивость гидроксидов меди (I) и серебра (I).

25. K2СО3 плавится при 890 °С без разложения, Ag2СО3 разлагается уже при 220°С. Объясните указанное различие.

26. Температуры кипения BF3, BСl3, Вr3 и ВI3 соответственно равны 172, 286, 364, 483 К. Объясните наблюдаемую закономерность.

27. Температуры кипения NF3, PF3 и AsF3 соответственно равны 144, 178, 336 К. Объясните наблюдаемую закономерность.

– – 28. Объясните, почему анион HF2 существует, а анион HCl2 нет.

29. Объясните, как образуются водородные связи в хингидроне – молекулярном соединении хинона (а) с гидрохиноном (б).

а) б) 5. ХИМИЧЕСКИЕ РЕАКЦИИ И ЗАКОНОМЕРНОСТИ ИХ ПРОТЕКАНИЯ Количественной характеристикой быстроты течения химической реакции является ее скорость. За скорость химической реакции принимают изменение количества реагирующего вещества (или продукта) во времени в единице объема реакционной системы. Например, Ai – одно из реагирующих веществ или продуктов реакции. В момент времени 1 в объеме V содержалось вещество A количеством n1(Ai), в момент времени 2 в том же объеме количество вещества A равно n2(Ai).

n2(Ai ) - n1(Ai ) n(Ai ) Тогда скорость реакции по веществу Ai составит: = ± или = ±.

V (2 - 1) V n(Ai ) Учитывая, что = c(Ai ), получаем V c(Ai ) = ±, где c(Ai) – молярная концентрация – количество вещества, содержащееся в единице объема, моль/л.

Таким образом, скорость реакции – это изменение концентрации реагирующего вещества в единицу времени.

В зависимости от концентрации реагирующих веществ в соответствии с основным законом химической кинетики для реакции aA + bB продукты скорость выражается следующим соотношением:

p q = kCACB, где k – константа скорости реакции; p и q – коэффициенты (определяются экспериментально).

Зависимость скорости реакции от температуры передается уравнением Вант-Гоффа:

t2 -t(t2) = (t1), где (t2) и (t1) – скорости реакции при температурах t2 и t1; – температурный коэффициент скорости реакции (для многих реакций = 2…4). Это правило говорит о том, что скорость реакций возрастает в 2 – 4 раза при увеличении температуры на 10 °C.

Состояние обратимой системы, при котором скорость прямой реакции равна скорости обратной реакции, называется химическим равновесием. Химическое равновесие можно сместить, т.е. изменить равновесные концентрации веществ.

Согласно принципу Ле Шателье, если на систему, находящуюся в состоянии равновесия, оказать внешнее воздействие (изменить температуру, давление, концентрацию веществ), то равновесие сместится в сторону протекания той реакции, которая ослабляет это воздействие.



Реакции, протекающие с выделением теплоты, называют экзотермическими, с поглощением теплоты – эндотермическими. Количество выделенной или поглощенной теплоты при данных количествах реагирующих веществ называют тепловым эффектом реакции.

Примеры:

1. При сгорании магния массой 3 г в кислороде выделилась теплота количеством 75 кДж. Составьте термохимическое уравнение реакции.

Решение:

Дано:

1. Вычисляем количество вещества сожженного магния:

m(Mg) = 3 г m 3 г ' = 75 кДж n' (Mg) = = = 0,125 моль.

M 24 г/моль 2. Составляем уравнение реакции горения магния в кислороде:

2Mg + O2 2MgO.

Вычисляем количество теплоты, которая выделилась бы при сгорании 2 моль магния:

n(Mg) 2 моль = ' = (-75 кДж) = -1200 кДж.

n' (Mg) 0,125 моль 3. Записываем термохимическое уравнение реакции:

2Mg(т) + O2(г) = 2MgO(т) – 1200 кДж.

Ответ: – 1200 кДж.

2. В сосуде вместимостью 2 л смешали 4,5 моль газа А и 3 моль газа В. Газы А и В реагируют в соответствии с уравнением А + В = 2С.

Через 2 с в реакционной системе образовался газ С количеством вещества 1 моль. Определите среднюю скорость реакции. Рассчитайте количества веществ газов А и В, которые не прореагировали.

Решение:

Дано:

1. Из уравнения реакции следует, что n(C) = 1 моль `1 n1(A) = 4,5 моль n(A) = - n(C) = 1 моль = 0,5 моль, 2 n1(B) = 3 моль где n – изменение количества вещества в ходе реакции, знак «–» означает, что вещество А V = 2 л расходуется в ходе реакции.

= 2 с 2. Аналогично получаем для вещества В:

– `1 n2(A) – n(B) = - n(C) = 1 моль = 0,5моль.

2 n2(В) – 3. Вычисляем количество вещества А, которое вступило в реакцию:

n2 (A) = n1 (A) + n(A) = (4,5 - 0,5)моль = 4 моль.

4. Количество вещества В, которое осталось в реакционной смеси, равно:

n2 (B) = n1 (B) + n(B) = (3 - 0,5) моль = 2,5 моль.

5. Среднюю скорость реакции за данный промежуток времени вычисляем по формуле 0,5 моль n моль = - = - = 0,125.

лс V 2л 2с моль Ответ: 4 моль; 2,5 моль; 0,125.

л с 3. Реакция при температуре 50 °С протекает за 2 мин 15 с. За сколько времени закончится эта реакция при 70 °С, если в данном температурном интервале температурный коэффициент скорости реакции равен 3 Решение:

Дано:

1. С использованием правила Вант-Гоффа вычисляем, во сколько раз увеличится скорость реакции t1 = 50 °C t2 = 70 °C при увеличении температуры с 50 до 70 °С:

1 = 2 мин 15 с = vt2 t2 -t1 70-10 = 135 с = = 3 = 9.

vt = 2 – 2. По определению скорости c c vt1 = - ; t2 = -.

1 Так как при обеих температурах t1 и t2 C одинаково, получаем:

1 t2 = ; = 9.

2 t1 3. Вычисляем время, за которое реакция произойдет при температуре 70 °C:

1 135 c 2 = = = 15 c.

9 Ответ: 15 с.

4. Во сколько раз увеличится скорость реакции H2 + I2 = 2HI, если увеличить количества вещества йода и водорода в реакционной системе в два раза при постоянном объеме.

Дано:

n2 (H2 ) = 2n1(H2 ) Решение:

n2(I2) = 2n1(I2) В соответствии с основным законом химической кинетики V = const - n1(H2 ) n1(I2) 1 = kC1(H2)C1(I2 ) = k.

V V Аналогично для скорости 2, когда количества реагентов увеличились, имеем:

2n1(H2) 2n1(I2) n1(H2) n1(I2) 2 = kC2(H2)C2(I2) = k = 4k.

V V V V Определяем, во сколько раз увеличилась скорость реакции:

n1(H2 ) n1(I2 ) 4k V V = = 4.

n1(H2 ) n1(I2 ) k V V Ответ: Скорость реакции увеличится в 4 раза.

5. В реакции 2SO2(г)+О2(г) 2SO3(ж) установилось химическое равновесие. Какое влияние на равновесное состояние окажут: 1) увеличение давления; 2) уменьшение концентрации оксида серы (VI) Решение:

1. При протекании прямой реакции количество газообразных веществ в системе уменьшается (из 2 моль газа SO2 и моль газа О2 образуется жидкость SO3). В соответствии с принципом Ле Шателье повышение давления приведет к смещению равновесия в сторону образования меньшего количества газообразных веществ, т.е. SO3.

2. Уменьшение концентрации SO3 (отвод продукта из реакционной системы) вызовет смещение равновесия в сторону образования SO3.

6. В системе А + В 2С, < 0 установилось равновесие. Какое влияние окажут на равновесное состояние:

1) понижение температуры;

2) катализатор Решение:

1. Из приведенного термохимического уравнения реакции следует, что прямая реакция является экзотермической (так как < 0 ), следовательно, обратная реакция – эндотермическая.

В соответствии с принципом Ле Шателье понижение температуры будет способствовать протеканию реакции, которая увеличивает температуру системы, т.е. экзотермической реакции. Поэтому при понижении температуры равновесие сместится в сторону образования вещества С.

2. Катализатор не приводит к смещению равновесия в системе, так как в одинаковой степени ускоряет прямую и обратную реакции.

7. Составьте уравнение реакций окисления сульфата железа (II) перманганатом калия в кислой и щелочной средах:

а) кислая среда FeSO4 + KМnО4 + H2SO4 Fe2(SO4)3 + MnSO4 + K2SO4 + H2O;

б) щелочная среда FeSO4 + KMnO4 + KОН Fe(OH)3 + K2MnО4 + K2SO4.

Решение:

а) Для определения коэффициентов воспользуемся методом электронного баланса. В кислой среде 2Fe+2 – 2 е 2Fe+Mn+7 + 5 е Mn+10Fe+2 + 2 Mn+7 10Fe+3 + 2 Mn+Расставляем коэффициенты в уравнении реакции:





10FeSO4 + 2КМnО4 + 8H2SO4 5Fe2(SO4)3 + 2MnSO4 + K2SO4 + 8H2O.

б) В щелочной среде Fe+2 – е Fe+Mn+7 + е Mn+Fe+2 + Mn+7 Fe+3 + Mn+Расставляем коэффициенты в уравнении реакции:

FeSO4 + KMnO4 + 3КОН Fe(OH)3 + K2MnО4 + K2SO4.

8. Составьте уравнение реакции окисления дисульфида железа (II) концентрированной азотной кислотой. Напишите схемы электронного баланса.

Решение:

HNО3 – сильный окислитель, поэтому сера будет окисляться до максимальной степени окисления S+6, а железо – до Fe+3, при этом HNO3 может восстанавливаться до NO или NO2. Рассмотрим случай восстановления до NО2.

FeS2 + HNО3(конц) – Fe(NO3)3 + H2SO4 + NO2.

Где будет находиться Н2О (в левой или правой части), пока неизвестно.

Уравняем данную реакцию методом электронного баланса. Процесс восстановления описывается схемой:

N+5 + е N+4.

В полуреакцию окисления вступают сразу два элемента – Fe и S. Железо в дисульфиде имеет степень окисления +2, а сера -1. Необходимо учесть, что на один атом Fe приходятся два атома S:

Fe+2 – е Fe+3;

2S- – 14 е 2S+6.

Вместе железо и сера отдают 15 электронов. Полный баланс имеет вид:

N+5 + е N+Fe+2 – е Fe+2S- – 14 е 2S+Fe+2 + 2S- + 15 N+5 Fe+3 + 2S+6 + 15N+15 молекул HNO3 идут на окисление FeS2, и еще три молекулы HNO3 необходимы для образования Fe(NO3)3:

FeS2 + 18HNO3 Fe(NO3)3 + 2H2SO4 + 15NO2.

Чтобы уравнять водород и кислород, в правую часть надо добавить семь молекул Н2О:

FeS2 + 18HNO3(конц) = Fe(NO3)3 + 2H2SO4 + 15NO2 + 7H2O.

9. Используя метод электронного баланса, составьте уравнения следующих окислительно-восстановительных реакций:

1) FeCl3 + KI 2) Н2О2 + KMnO4 + H2SO3) FeS + OРешение:

1) Fe+3 – окислитель, восстанавливается до Fe+2; I- – восстановитель, окисляется до I2:

FeCl3 + KI FeCl2 + I2 + KСFe+3 + е Fe+2 I- – 2 е I2Fe+3 + 2 I- 2Fe+2 + I 2FeCl3 + 2KI 2FeCl2 + I2 + 2KС2) Mn+7 – окислитель, восстанавливается в кислой среде до Mn+2; О- – восстановитель, окисляется до О2:

Н2О2 + KMnO4 + H2SO4 О2+ K2SO4 + MnSO4 + Н2О.

Mn+7 + 5 е Mn+2О- – 2 е О2 Mn+7 + 10О- 2 Mn+2 + 5О5Н2О2 + 2КМnО4 + 3H2SO4 = 5О2 + K2SO4 + 2MnSO4 + 8Н2О.

3) О2 – окислитель, восстанавливается до О-2; Fe+2 и S-2 – восстановители, окисляются до Fe+3 и S+4:

FeS + О2 Fe2O3 + SO2.

О2 + 4 е 2О-Fe+2 – е Fe+S-2 – 6 е S+4Fe+2 + 4S-2 + 7О2 4Fe+3 + 4S+4+ 14О-В этом балансе мы учли, что число атомов S и Fe должно быть одинаковым, как в молекуле FeS:

4FeS + 7О2 2Fe2O3 + 4SO2.

ЗАДАЧИ И УПРАЖНЕНИЯ 1. Сколько теплоты выделится при сгорании серы массой 240 г, если известно, что изменение энтальпии реакции образования оксида серы (IV) из кислорода и серы равно –297 кДж/моль 2. При сгорании кальция массой 8 г количество выделившейся теплоты составило 127 кДж. Составьте термохимическое уравнение реакции.

3. Железо массой 7 г сожгли в хлоре, получив хлорид железа (III). При этом количество выделившейся теплоты составило 50 кДж. Напишите термохимическое уравнение данной реакции.

4. На разложение оксида ртути (II) массой 8,68 г затрачена теплота количеством 3,64 кДж. Составьте термохимическое уравнение реакции.

5. Сколько теплоты выделится при сгорании теллура массой 1,92 г, если для ТеО2(к) ° = 322кДж/моль 6. Рассчитайте количество теплоты, которая поглотится при получении кислорода объемом 6,72 л по реакции 2KNO3 = 2KNO2 + О2, ° = 255 кДж.

Объем кислорода приведен к нормальным условиям.

7. Две реакции протекают с такой скоростью, что за единицу времени в первой образовался сероводород массой 3 г, во второй – йодоводород массой 10 г. Какая из реакций протекала с большей средней скоростью 8. Скорость реакции при температуре 0 °С равна 1 моль/(лс). Вычислите скорость этой реакции при температуре 30 °С, если температурный коэффициент скорости реакции равен 3.

9. На сколько градусов надо увеличить температуру, чтобы скорость реакции возросла в 27 раз Температурный коэффициент скорости реакции равен 3.

10. При температуре 20 °С реакция протекает за две минуты. За сколько времени будет протекать эта же реакция: а) при температуре 0 °С; б) при температуре 50 °С Температурный коэффициент скорости реакции равен 2.

11. При температуре 30 °С реакция протекает за 25 мин, при 50 °С – за 4 мин. Рассчитайте температурный коэффициент скорости реакции.

12. Во сколько раз надо увеличить концентрацию водорода, чтобы скорость реакции H2(г) + I2(г) = 2HI(г) возросла в три раза 13. Концентрация реагирующих веществ в системе H2(г) + I2(г) = = 2HI(г) уменьшилась в 1,5 раза. Во сколько раз уменьшилась при этом скорость реакции 14. Газы X и Y реагируют в соответствии с уравнением: X + 2Y = 2Z.

В сосуде вместимостью 10 л исходные количества X и Y равны 2 моль. Через 4 с образовался газ Z, количество вещества которого составило 0,8 моль. Определите среднюю скорость реакции по веществу X и количества веществ оставшихся в сосуде газов X и Y.

15. Как повлияет увеличение давления на равновесие в следующих системах:

а) SO2 (г) + С12 (г) SO2C12 (г);

б) Н2(г) + Вr2(г) 2НВr(г).

16. Как надо изменить температуру и давление, чтобы равновесие в реакции разложения карбоната кальция СаСО3(тв) СаО(тв) + СО2(г), = 178 кДж сместить в сторону продуктов разложения 17. В каком направлении будет смещаться равновесие в обратимой реакции 2SO2(г) + О2(г) 2SO3(ж), = –284,2 кДж:

а) при уменьшении температуры; б) при уменьшении давления; в) при добавлении катализатора 18. Как повлияет уменьшение температуры на химическое равновесие в следующих системах:

Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 | 6 |   ...   | 10 |










© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.