Примеры решения задач по Химии

Решение

Высшую степень окисления определяют по номеру группы.

Углерод +4 СО2 –оксид углерода (1V)
Фосфор +5 Р2О5 – оксид фосфора (V)
Сера +6 SO3 – оксид серы (V1)
Йод +7 I2 O7 – оксид йода (V11)

Решение

В методе МО состояние молекулы описывается как совокупность электронных молекулярных орбиталей. При этом число молекулярных орбиталей равно сумме атомных орбиталей. Молекулярной орбитали, возникающей от сложения атомных орбиталей (АО), соответствует более низкая энергия, чем исходным орбиталям. Такая МО имеет повышенную электронную плотность в пространстве между ядрами, способствует образованию химической связи и называется связывающей. Молекулярной орбитали, образовавшейся от вычитания атомных, соответствует более высокая энергия, чем атомным орбиталям. Электронная плотность в этом случае сконцентрирована за ядрами атомов, а между ними равна нулю. Подобные МО энергетически менее выгодны, чем исходные АО, они приводят к ослаблению химической связи и называются разрыхляющими. Электроны, занимающие связывающие и разрыхляющие орбитали, называют соответственно связывающими (св) и разрыхляющими (разр) электронами. Заполнение молекулярных орбиталей происходит при соблюдении принципа Паули и правила Хунда по мере увеличения их энергии в такой последовательности:
?св1s < ?разр1s < ?св2s < ?разр2s < ?св2px < ?св2py =
= ?св2pz < ?разр2py = ?разр2pz < ?разр2px
На рисунке изображена энергетическая схема образования молекулярных орбиталей из атомных для двухатомных гомоядерных (одного и того же элемента) молекул элементов второго периода. Число связывающих и разрыхляющих электронов зависит от их числа в атомах исходных элементов.

Рис.2 Энергетическая схема образования молекулярных орбиталей из атомных для гомоядерных молекул второго периода
Следует отметить, что при образовании молекул B2, C2, и N2 энергия связывающей ?2px-орбитали больше энергии связывающих ?2py- и ?2pz-орбиталей, тогда как в молекулах O2 и F2, наоборот, энергия связывающих ?2py- и ?2pz-орбиталей больше энергии связывающей ?2px-орбитали. Это нужно учитывать при изображении энергетических схем (рис.) соответствующих молекул.
Порядок связи в молекуле определяется разностью между числом связывающих и разрыхляющих орбиталей, деленной на два. Порядок связи может быть равен нулю (молекула не существует), целому или дробному положительному числу.
Подобно электронным формулам, показывающим распределение электронов в атоме по атомным орбиталям, в методе МО составляют формулы молекул, отражающие их электронную конфигурацию. По аналогии с атомными s-, p-, d-, f-орбиталями молекулярные орбитали обозначаются греческими буква-ми ?, ?, ?, ?
Так, электронная конфигурация молекул О2 описывается следующим образом:
O2[KK (?sсв)2 (?sразр)2 (?pxсв)2 (?pyсв)2(?pzсв)2?pyразр?pzразр]
Буквами КК показано, что четыре 1 s-электрона (два связывающих и два разрыхляющих) практически не оказывают влияния на химическую связь.

Решение

n(Fe2O3)=1 моль,
DHo298(Fe)=0, DHo298(Al)=0,
DHo298(Fe2O3)=-822,16 кДж/моль,
DHo298(Al2O3)=-1675,69 кДж/моль.

Fe2O3+2Al  Al2O3+2Fe;

DHo298=DHo298(Al2O3)+2DHo298(Fe)-DHo298(Fe2O3)-2DHo298(Al)= — 1675,69+822,16= -847,7 кДж;

Q=-DHo298*n=853,53 кДж/моль * 1 моль= 847,7 кДж.

Ответ: Q = 847,7 кДж; DHo298= -847,7 кДж.

4.При какой температуре наступит равновесие системы: 4HCl(г) + O2(г) 2H2O(г) + 2Cl2(г) ; ?H = -114,42 кДж ?

Решение

?H – ?U = ? n RT
T= ?H / ? nR = 114,47 / 8,314 х (-1) =13,77 К

5.Реакция идет по уравнению СО(г) + Н2О(г)СО2(г) + Н2(г)
Вычислите концентрации всех веществ при равновесии, если исходные концентрации: ССО= 3моль/л, Сн2о= 2моль/л.
Ответ: [CO2] =1,2 моль/л; [H2] =1,2 моль/л; [CO] =3 – 1,2 =1,8 моль/л; [H2O] =2 – 1,2 = 0,8 моль/л.

Решение

При равновесии скорости прямой и обратной реакций равны, а отношение констант этих скоростей постоянно и называется константой равновесия данной системы:

;
;
.

В условии задачи даны исходные концентрации, тогда как в выражение Кс входят только равновесные концентрации всех веществ системы. Предположим, что к моменту равновесия концентрация [CO2]=х моль/л. Согласно уравнению системы число молей образовавшегося водорода при этом будет также х моль/л. По столько же молей (х моль/л) СО и Н2О расходуется для образования по х молей СО2 и Н2. Следовательно, равновесные концентрации всех четырех веществ:
[CO2] = [H2]= х моль/л; [CO] = (3 – х) моль/л; [H2O] = (2 – х) моль/л.
Зная константу равновесия, находим значение х, а затем исходные концентрации всех веществ:

Таким образом, искомые равновесные концентрации: [CO2] =1,2 моль/л; [H2] =1,2 моль/л; [CO] =3 – 1,2 =1,8 моль/л; [H2O] =2 – 1,2 = 0,8 моль/л.