Рекомендации по выполнению контрольной работы для студентов заочной формы обучения по Математическому анализу



Дата15.04.2019
Размер72,8 Kb.
ТипКонтрольная работа
Контрольная работа по химии

1. Пользуясь периодической системой, выясните, какие химические элементы относятся к подгруппе азота. Выпишите их символы и названия. Приведите для каждого элемента электронную конфигурацию валентного слоя атома. Предскажите возможные степени окисления данных элементов.

Решение:

Азот находится в V группе главной подгруппе. В этой подгруппе находятся: фосфор Р, мышьяк As, сурьма Sb, висмут Bi.

Электронные конфигурации валентного слоя атома

фосфора ;

мышьяка:

сурьмы:

висмута:

Таким образом, электронная конфигурация валентного слоя атомов Р, As, Sb, Bi: т.е. они имеют пять валентных электронов. Распределение валентных электронов по квантовым ячейкам в невозбужденном состоянии:






























































На внешнем энергетическом уровне атомов Р, As, Sb, Bi имеются свободные -орбитали, что позволяет атомам переходить в возбужденное состояние:



























































Таким образом, в соответствии с числом неспаренных электронов в основном и возбужденном состояниях атомы Р, As, Sb, Bi в соединениях могут проявлять степени окисления –3, +3 и +5.
2. Оцените величины ∆ и реакции Fe2O3(к) + 3/2С(к) = =3/2CO2(г) + 2Fe(к). На их основании определите условие её протекания.

Решение:


Fe2O3(к) + 3/2С(к) = 3/2CO2(г) + 2Fe(к)

Выпишем из таблицы , для веществ, участвующих в реакции.



Вещество

Fe2O3(к)

С(к)

CO2(г)

Fe(к)

, кДж/моль

–822,1

0

–393,5

0

, кДж/(моль ∙ К)

89,96

5,69

213,7

27,2

Согласно следствию из закона Гесса: тепловой эффект реакции равен разности между суммой теплот образования продуктов реакции и суммой теплот образования исходных веществ:



Т.к. то реакция протекает с поглощением теплоты (реакция эндотермическая).

Изменение энтропии химической реакции:

Т.к. то реакция протекает с увеличением энтропии.

Изменение энергии Гиббса при температуре можно рассчитать по формуле:

Изменение энергии Гиббса при температуре



Т.к. то при температуре 298 К невозможно самопроизвольное протекание реакции в прямом направлении.

Вычислим температуру, при которой равновероятны оба процесса:

Таким образом, ниже температуры 1551 К протекает обратная реакция, выше температуры 1551 К протекает прямая реакция.

3. Температурный коэффициент скорости некоторой реакции равен 2,3. Во сколько раз увеличится скорость реакции при повышении температуры на 25 градусов.


Дано:



Найти:

Решение:


Зависимость скорости реакции от температуры определяется правилом Вант-Гоффа, согласно которому при повышении температуры на каждые 10 градусов скорость большинства реакций увеличивается в 2 – 4 раза. Математически эта зависимость выражается соотношением:

(1)

где скорость реакции соответственно при начальной и конечной температурах, температурный коэффициент скорости реакции.

Из (1) находим отношение скоростей:

Ответ: при повышении температуры на 25°С скорость реакции возрастет в 8 раз.

4. Присутствие каких солей обусловливает жёсткость природной воды? Как можно устранить карбонатную и некарбонатную жёсткость воды? Рассчитайте сколько граммов Ca(HCO3)2 содержится в 1 м3, жёсткость которой равна 3 мг-экв/л.

Ответ:


Жесткость природной воды зависит от присутствия в ней растворимых солей кальция и магния.

Жесткость воды выражается суммой миллиэквивалентов ионов Са2+ и Мg2+, содержащихся в 1 л воды (мг-экв/л или ммоль/л). Один миллимоль жесткости отвечает содержанию 20,04 мг/л Са2+ или 12,16 мг/л Мg2+.

Исходя из того, какие соли обуславливают жесткость, различают жесткость карбонатную (устранимую) и некарбонатную (постоянную).

Карбонатная жесткость обусловлена присутствием в растворе гидрокарбонатов кальция и магния Са(НСО3)2 и Mg(HCO3)2. Если воду прокипятить, то содержащиеся в ней гидрокарбонаты разлагаются с образованием осадка средних солей и жесткость устраняется, например:

Ca(HCO3)2 → CaCO3 + H2O + CO2

Mg(HCO3)2 → MgCO3 + H2O + CO2

Вследствие этого карбонатную жесткость называют устранимой.

Некарбонатная (постоянная) жесткость обусловлена присутствием в воде других растворимых солей кальция и магния (обычно сульфатов).

В отличие от карбонатной жесткости постоянная жесткость не может быть устранена кипячением. Некарбонатная жесткость удаляется химическими средствами:

CaSO4 + Na2CO3 = CaCO3 + Na2SO4

3CaSO4 + 2Na3PO4 = Ca3(PO4)2 + 3Na2SO4

Сумма постоянной и карбонатной жесткости дает общую жесткость воды.

Задача.


Дано:



Найти:

Решение:


Масса вещества, обуславливающего жесткость воды (в мг):

где – эквивалентная масса вещества, обуславливающего жесткость воды; V – объем воды в литрах.

Эквивалентная масса гидрокарбоната кальция Са(НСО3)2) равна половине его молярной массы:

Тогда


Ответ:

5. Рассчитайте ЭДС элемента, в котором при 298 К установилось равновесие: Fe + 2Ag+ Fe2+ + 2Ag, при . Напишите электронные уравнения электродных процессов.

Решение:


Схема гальванического элемента:

(–)Fe | Fe2+ || Ag+ | Ag(+)



Вертикальная линейка обозначает поверхность раздела между металлом и раствором, а две линейки – границу раздела двух жидких фаз – пористую перегородку (или соединительную трубку, заполненную раствором электролита).

Стандартные электродные потенциалы:

Потенциалы электродов рассчитываем по уравнению Нернста:



где количество электронов, участвующих в электродной полуреакции.

Сравнивая потенциалы электродов, составляющих гальванический элемент, можем сделать вывод, что железный электрод в данном элементе является анодом, а серебряный – катодом, т.к. .

Записываем уравнения процессов, протекающих на катоде (К) и аноде (А). На серебряном электроде будет происходить восстановление ионов серебра:

(+) К: Ag+ + 1е = Ag0

на железном электроде – окисление железа:

(–) А: Fe0 – 2e = Fe2+

Для определения ЭДС гальванического элемента из потенциала катода нужно вычесть потенциал анода:



6. Напишите уравнения реакций, протекающих на нерастворимых электродах при электролизе водного раствора КОН. Какие вещества и в каком объёме можно получить при н. у, если пропустить ток 13,4 А в течение 2 часов.




Дано:



Найти:

Решение:


В водном растворе гидроксида калия протекают два процесса диссоциации:

гидроксида калия: КОН → К+ + ОН

воды: Н2О ОН + Н+

Т.к. стандартный электродный потенциал калия



то на катоде будут восстанавливаться молекулы воды, а на аноде окисляться ОН-ионы:

катод(–): 2H2O + 2e = 2OH + H2

анод (+): 4ОН – 4е = 2Н2О + О2

На катоде выделяется водород Н2, на аноде – кислород О2.

Согласно законам Фарадея:

(1)

где объем вещества, окисленного или восстановленного на электроде; эквивалентный объем этого вещества; сила тока, А; продолжительность электролиза, с; число Фарадея, равное 96500 Кл.

Объем выделившегося на катоде водорода:

где – эквивалентный объем водорода.

Объем выделившегося на аноде кислорода:

где – эквивалентный объем кислорода.

Ответ:

7. В раствор электролита, содержащего растворенный кислород, опустили цинковую пластинку и цинковую пластинку частично покрытую медью. В каком случае процесс коррозии цинка происходит интенсивнее? Составьте электронные уравнения анодного и катодного процессов.

Решение:

Процесс коррозии цинка происходит интенсивнее, в случае, если цинк частично покрыт медью.

В растворе электролита, содержащего растворенный кислород, в случае, если цинк частично покрыт медью, возникает гальваническая пара:

(–)Zn/ электролит, О2/ Cu(+)

Т.к. у цинка стандартный потенциал меньше, чем у меди , то цинк будет анодом (будет растворяться).

Анодный процесс: Zn0 – 2e Zn2+

а медь – катодом:

Катодный процесс: 2О2 + 2Н2О + 4e 4ОН

8. Какие полимеры называются термопластичными и термореактивными. Укажите три состояния полимеров. Чем характеризуется переход из одного состояния в другое.

Ответ:


По отношению к воздействию теплоты полимеры делят на термопластичные и термореактивные. Термопластичные полимеры способны размягчаться при нагревании и вновь затвердевать при охлаждении, сохраняя все свойства: растворимость, плавкость и т.д. Термореактивные полимеры формуются только при их получении, а в готовом виде не могут быть переведены при нагревании в пластическое состояние.

К термореактивным полимерам относятся фенолформальдегидные смолы; к термопластичным – полипропилен, полиэтилен.

Различают три состояния полимера:

Стеклообразное – это состояние, в котором он не способен к растяжению и большими упругим деформациям.

Высокоэластичное – это состояние, в котором он способен обратимо деформироваться на многие сотни процентов.

Вязкотекучее – это состояние, в котором он обнаруживает текучесть при воздействии внешних сил.

При низкой температуре полимер и почти не деформируется под влиянием определенного напряжения. При нагревании полимера выше температуры стеклования он размягчается и становится эластичным. В таком состоянии он способен обратимо деформироваться.

Дальнейшее повышение температуры настолько размягчает полимер, что, будучи растянутым и освобожденным от действия нагрузки, он уже не способен к обратимым деформациям. Это характеризует вязкотекучее состояние полимера.






Поделитесь с Вашими друзьями:


База данных защищена авторским правом ©psihdocs.ru 2019
обратиться к администрации

    Главная страница