close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

440.Интернет-экзамен по химии Балабаева Р Ф

код для вставкиСкачать
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Министерство образования Российской Федерации
Ярославский государственный университет им. П. Г. Демидова
Кафедра общей и экспериментальной физики
Р. Ф. Балабаева
h…2е!…е2-.*ƒ=ме…
C% .,м,,
Методические указания
Рекомендовано
Научно-методическим советом университета
для студентов, обучающихся по направлению Физика
Ярославль 2012
1
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
УДК 371:004.738.5(072)
ББК Гя73
Б20
Рекомендовано
Редакционно-издательским советом университета
в качестве учебного издания. План 2012 года
Рецензент
кафедра общей и экспериментальной физики
Б 20
Балабаева, Р. Ф. Интернет-экзамен по химии / Р. Ф. Балабаева ; Яросл. гос. ун-т им. П. Г. Демидова. – Ярославль : ЯрГУ,
2012. – 48 с.
Предназначено для студентов, обучающихся по направлениям
010700.62, 011200.62 Физика (дисциплина «Физика квазичастиц в
конденсированном состоянии», блок СД, цикл Б3), очной формы
обучения.
УДК 371:004.738.5(072)
ББК Гя73
 Ярославский государственный
университет им. П. Г. Демидова, 2012
Учебное издание
Балабаева Римма Фроловна
Интернет-экзамен по химии
Методические указания
Редактор, корректор М. В. Никулина
Верстка И. Н. Иванова
Подписано в печать 02.04.2012. Формат 6084 1/16. Бум. офсетная.
Гарнитура "Times New Roman". Усл. печ. л. 3,02. Уч.-изд. л. 2,22.
Тираж 50 экз. Заказ
Оригинал-макет подготовлен в редакционно-издательском отделе
Ярославского государственного университета им. П. Г. Демидова.
Отпечатано на ризографе.
Ярославский государственный университет им. П. Г. Демидова.
150000, Ярославль, ул. Советская, 14.
2
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
delnmqŠp`0hnmm{i b`ph`mŠ
Задание № 1 (- выберите один вариант ответа)
Формула высшего оксида элемента, образующего водородное
соединение ЭH2, имеет вид …
Варианты ответов:
2) ЭО3
3) ЭO
4) ЭО4
1) ЭО2
Задание № 2 (- выберите один вариант ответа)
Вещества, содержащие только ковалентные полярные
химические связи, приведены в ряду …
Варианты ответов:
1) PF5, Cl2O7, NH4Cl 2) F2, H2SO4, P2O5 3) H3PO4, BF3, CH3COONH4 4) NO2, SOCl2, CH3COOH
Задание № 3 ( - выберите один вариант ответа)
Смешали 200 г 20%-ного и 300 г 10%-ного раствора глюкозы.
%
Массовая доля вещества в полученном растворе равна
Варианты ответов:
1) 15
2) 16
3) 18 4) 14 Задание № 4 (- выберите один вариант ответа)
Уравнение реакции, практически осуществимой в водном
растворе, имеет вид …
Варианты ответов:
1) Вa(NO3)2 +2NaOH = 2NaNO3+ 2) NaNO3+ HCl = NaCl +HNO3
Ba(OH)2
Fe2(SO4)3 +6HNO3=2Fe(NO3)3
3) CuSO4+ 2KOH = K2SO4 +
Cu(OH)2
4) 3H2SO4
Задание № 5 (- выберите несколько вариантов ответа)
LiH + H2O … + …
Пропущенными веществами в схеме химической реакции
являются …
Варианты ответов:
1) Li2O
2) O2
3) LiOH
4) H2
3
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Задание № 6 (- выберите один вариант ответа)
Для цепочки превращений
+HCl
+NaOH
t0
Fe
X1
X2
X3
Варианты ответов:
2) Fe3O4
3) FeO 4) Fe(OH)3 1) Fe(OH)2
Задание № 7 (- выберите один вариант ответа)
При взаимодействии оксида серы (IV) с избытком NaOH
образуется…
Варианты ответов:
1) гидросульфит натрия
2) гидросульфат натрия
3) сульфит натрия и вода
4) сульфат натрия и вода
Задание № 8 ( - выберите один вариант ответа)
С кислотами и щелочами взаимодействует оксид …
Варианты ответов:
1) хрома (III)
2) хрома (II)
3) хрома (IV)
4) магния
Задание № 9 (- выберите один вариант ответа)
Если энтальпия образования SO2 равна 297 кДж/моль, то
количество теплоты, выделяемое при сгорании 16 г серы, равно
___ кДж.
Варианты ответов:
1) 148,5
2) 297
3) 74,25
4) 594
Задание № 10 ( - выберите один вариант ответа)
Если температурный коэффициент химической реакции равен 2,
то при повышении температуры от 20oC до 50oC скорость реакции …
Варианты ответов:
1) увеличится в 6 раз
2) уменьшится в 4 раза
3) уменьшится в 2 раза
4) увеличится в 8 раз
Задание № 11 ( - выберите один вариант ответа)
Раствор, содержащий 11,6 г вещества в 400 г воды, замерзает
при температуре –0,93oС  К Н О = 1,86 град × кг  . Молярная масса

моль 
2
растворенного вещества равна ____ г/моль.
Варианты ответов:
1) 29
2) 58
3) 116
4) 87
4
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Задание № 12 ( - выберите один вариант ответа)
Коэффициент перед молекулой восстановителя в уравнении
реакции
MnSO4 + Na2SO4 + K2SO4 + H2O
KMnO4 + Na2SO3 + H2SO4
равен …
Варианты ответов:
1) 2
2) 3
3) 1
4) 5
Задание № 13 ( - выберите один вариант ответа)
При растворении в воде поверхностно-активного вещества
величина поверхностного натяжения …
Варианты ответов:
1) сначала увеличится, затем
2) уменьшится
уменьшится
3) не изменится
4) увеличится
Задание № 14 ( - выберите один вариант ответа)
Среди приведенных веществ дисперсной системой является …
Варианты ответов:
1) раствор сахара
2) минеральная вода
3) соленый раствор
4) молоко
Задание № 15 ( - выберите один вариант ответа)
Согласно теории строения коллоидных растворов, мицелла
является ________________ частицей.
Варианты ответов:
1) электронейтральной
2) положительно заряженной
3) радикальной
4) отрицательно заряженной
Задание № 16 ( - выберите один вариант ответа)
Для золя иодида серебра, полученного по реакции
AgNO3(изб.) + KI
AgI + KNO3, коагуляцию вызывают …
Варианты ответов:
1) анионы электролита
2) нейтральные молекулы
3) катионы электролиты
4) катионы и анионы одновременно
5
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
hmŠepmeŠ-}jg`lem
Задание № 1
Растворы щелочей реагируют с …
1) Zn
2) C
3) Mn
4) N2
Задание № 2
Для защиты железных изделий от коррозии в качестве
катодного покрытия используется …
1) магний
2) алюминий
3) олово
4) бериллий
Задание № 3
Положение, выражающие влияние концентраций реагирующих
веществ на скорость химической реакции, называется законом …
1) Гесса
2) Вант-Гоффа
3) действующих масс
4) Аррениуса
Задание № 4
Иону O2- соответствует электронная конфигурация …
2) 1s22s22p0
1) 1s22s22p6
3) 1s22s22p3
4) 1s22s22p5
Задание № 5
Если скорость увеличилась в 27 раз при повышении температуры на 30oC, то температурный коэффициент скорости равен …
1) 9
2) 2,7
3) 3
4) 2
Задание № 6
Для элементов одного периода характерно одинаковое число …
1) энергетических уровней
2) неспаренных электронов
3) свободных электронных пар 4) валентных электронов
Задание № 7
В соответствии с термохимическим уравнением реакции
CO2(r) +2H2O(r) ,DrH = –802 кДж
CH4(r) +2O2(r)
для полученных 500 кДж теплоты необходимо сжечь ____
литра(ов) (н.y.) метана.
1) 28
2) 42
3) 56
4) 14
6
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Задание № 8
Метод полученных коллоидных систем, основанный на
физическом дроблении крупных частиц, называется …
1) пептизационным
2) конденсационным
3) дисперсионным
4) гидролитическим
Задание № 9
H2 S + …
H2O + ….
Формулы веществ, пропущенных в схеме химической реакции, имеют вид…
1) NaOH
2) Na
3) S
4) Na2S
Задание № 10
Ядро изотопа форфора 15P31 содержит ____ нейтрон(ов).
1) 5
2) 31
3) 16
4) 15
Задание № 11
Продуктами, выделяющимися на инертных электродах при
электролизе водного раствора сульфата меди, являются …
2) Cu и H2S
1) H2 и O2
3) Cu и H2
4) Cu и O2
Задание № 12
Для золя гидроксида железа, полученного гидролизом
солей, коллоидная частица …
1) имеет частичный
2) заряжена отрицательно
отрицательный заряд
3) заряжена положительно
4) не имеет заряда
его
Задание № 13
Ион, вызывающий разрушение коллоидных растворов,
называется …
1) стабилизирующим
2) коагулирующим
3) адсорбционным
4) потенциалопределяющим
Задание № 14
Образование осадка наблюдается при сливании растворов …
2) CuSO4 и KOH
1) K2CO3 и HNO3
4) NaOH и H2SO4
3) CuSO4 и HNO3
7
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Задание № 15
Зависимость величины адсорбции от равновесной концентрации или парциального давления при постоянной температуре
называется _______ адсорбции.
1) адиабатой
2) изохорой
3) изобарой
4) изотермой
Задание № 16
Раствор, содержащий 4,6 г глицерина (Мr = 92) в 100 г воды,
замерзает при температуре _______ 0C.
1) –0,186
2) 0,93
3) –0,465
4) –0,93
Задание № 17
Гидролизу по катиону подвергается соль, формула которой …
1) Na2SO4
2) BaSO4
3) FeCl3
4) K2CO3
Задание № 18
В ряду HF – HCl – HBr – HJ сила кислот …
1) увеличивается
2) уменьшается
3) изменяется неоднозначно
4) не изменится
Задание № 19
Соль образуется при …
1) обугливании сахара в серной
кислоте
2) разложении перекиси
водорода
3) растворении негашеной
извести в воде
4) горении железа в хлоре
Задание № 20
Методы получения коллоидных растворов, основанные на объединении более мелких частиц в более крупные, называются …
1) пептизационными
2) диспергационными
3) гидролитическими
4) конденсационными
Задание № 21
Масса растворенного вещества в 500 мл раствора серной
кислоты с молярной концентрацией 0,1 моль/л равна _____
граммам.
1) 24,5
2) 4,9
3) 49
4) 9,8
8
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Задание № 22
Изменение смачиваемости твердых тел под действие ПАВ
используется при …
1) восстановлении металла
2) флотации руд
3) синтезе аммиака
4) растворении электролитов
Задание № 23
Дым и туман относятся к дисперсным системам типа …
1) аэрозоль
2) золь
3) суспензия
4) эмульсия
Задание № 24
В лаборатории хлороводород можно получить в результате
реакции …
2) NaHCO3 + CaCl2
1) CaCl2 + H2O
3) NaCl(тв) + H2SO4
4) Сl2 + H2O
Задание № 25
Наиболее прочной является связь между элементами в молекуле, формула которой …
1) H2Se
2) H2Te
3) H2S
4) H2O
Задание № 26
Кислотный характер имеют оксиды, образованные металлами …
1) со степенью окисления равной или
2) главных подгрупп
выше +4
3) со степенью окисления ниже +4
4) с любой степенью
окисления
Задание № 27
Энтальпия образования H2S(r) равна – 21 кДж/моль. При
взаимодействии 16 г серы и 11,2 л водорода выделяется _____
кДж теплоты.
1) 10,5
2) 42
3) 5,25
4) 21
Задание № 28
Согласно теории строения коллоидных растворов, коллоидная
частица и диффузионный слой ионов образуют электронейтральную …
1) поверхность
2) плоскость
3) среду
4) мицеллу
9
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Задание № 29
При взаимодействии оксида азота (IV) с раствором NaOH
образуются …
2) NaNO2 NaNO3 и H2O
1) NaNO3 HNO3 и H2O
3) NaNO2 N2O5 и H2O
4) NaNO2 HNO3 и H2O
Задание № 30
Элементы, находящиеся в одной группе и подгруппе, обладают одинаковым числом …
1) валентных электронов
2) протонов
3) энергетических уровней
4) электронов
Задание № 31
Масса воды, необходимая для приготовления 400 г раствора с
массовой долей нитрата калия 20%, равна ___ граммам.
1) 80
2) 360
3) 320
4) 160
Задание № 32
В узлах кристаллической решетки хлорида кальция находятся …
1) ионы Ca2+ и Cl–
2) атомы Ca и Cl
3) молекулы CaCl2
4) атомы Ca и молекулы Cl2
Задание № 33
Для смещения равновесия в системе
SO2Cl2(r), DrHo < 0
SO(2) + Cl2(r)
в сторону продуктов реакции необходимо…
2) понизить температуру
1) понизить концентрацию SO2
3) понизить давление
4) ввести катализатор
Задание № 34
Осмотическое давление раствора глицерина с молярной
концентрацией 0,1 моль/л при 25 oC равно ___ кПа.
1) 61,9
2) 123,8
3) 51,6
4) 247,6
Задание № 35
Различная способность веществ к адсорбции используется в …
1) рентгенографии
2) хроматографии
3) томографии
4) полярографии
10
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Задание № 36
Для получения углекислого газа в лаборатории используется
реакция …
2) Ca(OH)2 + Na2CO3
1) CaCO3 + NaOH
3) CaCO3 + HCl
4) Ca(HCO3)2 + NaOH
Задание № 37
Формула соли, водный раствор которой проявляет щелочную
реакцию, имеет вид …
1) CuSO4
2) KCl
3) K2CO3
4) Fe(NO3)2
Задание № 38
Коллоидные системы отличаются от истинных растворов ____
частиц.
1) большими размерами
2) меньшими размерами
3) различной формой
4) отсутствием движения
Задание № 39
При увеличении концентрации водорода в 2 раза скорость
2NH3(r) при условии ее элеменпрямой реакции N2(r) + 3H2(r)
тарности возрастает в _____ раз(а).
1) 6
2) 2
3) 4
4) 8
Задание № 40
Дисперсной системой, в которой дисперсной фазой выступает
газ, а дисперсионной средой – жидкость, является …
1) дым
2) молоко
3) майонез
4) пена
Задание № 41
Ион, вызывающий разрушение коллоидных растворов,
называется …
1) адсорбционным
2) коагулирующим
3) потенциалопределяющим
4) стабилизирующим
Задание № 42
Радиус атомов уменьшается в ряду элементов …
1) Se, S, O
2) P, Si, Al
3) Br, F, Cl
4) Li, Na, K
11
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Задание № 43
Массовая доля соли в растворе, полученном при смешении
150 г раствора с массовой долей соли 2% и 350 г раствора с
массовой долей 4%, составляет _____%.
1) 6,8
2) 1,7
3) 3
4) 3,4
Задание № 44
Осмотическое давление раствора этанола с молярной
концентрацией 0,5 моль/л при 20oC равно ___ кПа.
1) 4970
2) 1217
3) 2435
4) 609
Задание № 45
В водном растворе невозможна реакция …
2) KCl + Br2
1) KI + Cl2
3) KI + F2
4) KBr + Cl2
Задание № 46
Коагуляция коллоидных растворов может протекать под
действием …
1) сильных электронов
2) света
3) молекул растворителя
4) ПАВ
Задание № 47
Кислая соль образуется при взаимодействии 1 моль Ca(OH)2 c …
1) 1 моль H3PO4
2) 1 моль CH3COOH
3) 2 моль HCl
4) 1 моль HNO3
Задание № 48
Для приготовления 0,5 л раствора глюкозы с молярной концентрацией 0,2 моль/л необходимо растворить _____ граммов
вещества.
1) 18
2) 90
3) 45
4) 9
Задание № 49
Изотопы одного элемента отличаются числом …
1) позитронов
2) электронов
3) протонов
4) нейтронов
12
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Задание № 50
Водород является одним из продуктов растворения …
1) Au в царской водке
2) Cu в азотной кислоте
3) Zn в водном растворе HCl 4) аммиака в воде
Задание № 51
Формула вещества с тетраэдрическим строением молекулы
имеет вид …
2) H2O
3) NH3
4) BF3
1) CH4
Задание № 52
Растворы, обладающие одинаковым осмотическим давлением,
называются …
1) изотермическими
2) гипертоническими
3) гипотоническими
4) изотоническими
Задание № 53
Среди галогенов наиболее сильным окислителем является…
1) фтор
2) хлор
3) бром 4) йод
13
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
nŠbeŠ{
Демонстрационный вариант
1. Элемент с водородом образует соединение ЭH2 (проявляет
валентность +2), поэтому формула его оксида ЭО.
2. Рассмотрим понятие о ковалентной связи. Ковалентная
связь имеет место в молекулах элементарных веществ (H2, F2, Cl2,
B2, N2 и т. п.) и сложных веществ, образованных из атомов
элементов, близко расположенных друг к другу в периодической
системе (ClF, BrCl, SCl2, SiC и т. п.). Чистая ковалентная связь в
основном осуществляется при взаимодействии одинаковых
атомов. В этом случае атомы обладают одинаковой электроотрицательностью (ЭО). Между разными атомами чистая ковалентная
связь может быть в том случае, если ЭО атомов одинаковы. В этих
случаях молекулы будут неполярными. Если соединяющиеся
атомы обладают различной ЭО, то электронное облако смещается
из симметричного положения ближе к атому с наибольшей ЭО, и
связь становится полярной. Чем меньше разность ЭО, тем более
проявляется ковалентная связь и менее – ионная.
Разность ЭО
Ионная связь, %
Ковалентная
связь, %
0
0
100
0,5
6
94
1,0
22
78
1,5
43
57
2,0
63
37
2,5
79
21
3,0
89
11
В табл. 1 приведены значения ЭО для всех элементов
периодической системы.
Электроотрицательность позволяет сравнивать атомы по их
способности оттягивать электронную плотность при образовании
химической связи. Электроотрицательность фтора
ЭОF = ΔHиониз. + ΔHсрод. = 1680,6 + 322,3 ≈ 2000 кДж/моль,
электроотрицательность лития
ЭОLi = ΔHиониз. + ΔHсрод. = 520,1 + 59,8 ≈ 580 кДж/моль.
Следовательно, способность оттягивать на себя электронную
плотность у фтора больше и молекула LiF сильно полярна.
14
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Табл
лица 1
Шкал
ла элект
троотри
ицательн
ности
Посколькку сродсттво к эллектрону
П
у не определено для всеех элементоов, а дляя другихх получеены нето
очные величины
в
ы, при оценке
о
способности атомов оттягиввать элекктроннуую плотн
ность и опреии степеени поляярности химичееской сввязи полььзуютсяя отноделени
сителььными электроо
э
отрицатеельностяями. Об
бычно эллектрооттрицательноость фттора какк элемен
нта с мааксималльной ЭО
О прини
имают
равной 4,0, а лития – 1,0. Наименьш
Н
шее знач
чение эллектрооттрицательноости имееет Сs. В периоде значеения ЭО
О возрасттают, а сверху
с
вниз по под
дгруппе падают. Метааллы имеют ссамые низкие
н
ния ЭО, неметалллы – вы
ысокие. У всех d-элемен
d
нтов, кро
оме Sc
значен
и Y, ЭО
Э = 1,6;; у Sc и Y ЭО = 1,3.
Ессли расссматриваать соед
динения элементтов какоого-либо периода с одним и тем же
ж элем
ментом, то по мере
м
проодвижен
ния от
началаа к кон
нцу перриода прреимущеественноо ионны
ый тип связи
измен
няется наа ковален
нтный. В ряду
LiF - BeF
B 2 - BF
F3 - CF4 - NF3 - OF
O 2 - F2
ионнаая связь ослабеввает и прревращаается в типично
т
о ковален
нтную
связь у F2.
Величинаа полярн
ности моолекулы
ы количеественноо описывается
значен
ниями дипольно
д
ого мом
мента. Пр
риведем
м примерры дипо
ольных
момен
нтов (в Дебаях)
Д
д некооторых веществ:
для
в
:
15
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
H2
N2
Cl2
CO
CO2
CS2
NO
BeCl2
SiF4
SiF6
0
CH
0
0
0
0,11
0
0
0,16
0
0
0
CCl4
HF
HCl
HBr
HI
NaI
KCl
KI
H20
0
1,94
1,04
0.79
0,38
4,9
6,3
6,8
1,84
H2S
0,93
SO2
H2O2
NH3
PH3
AsH3
AsF3
LIClO4
1,61
2,1
1,46
0,55
0,16
2,6
7,84
Ионный тип связи возможен только между атомами, которые
резко отличаются по свойствам. Например, элементы I и II группы
периодической системы (металлы) непосредственно соединяются
с элементами VI и VII групп (неметаллами) (см. периодическую
систему). Резкое отличие в свойствах элементов приводит к тому,
что атом металла полностью теряет свои валентные электроны, а
атом неметалла принимает их. Образовавшиеся в результате такого перераспределения электронов положительно и отрицательно
заряженные ионы удерживаются в молекулах (в парообразном
состоянии) и в кристаллической решетке силами электростатического притяжения. В качестве примеров веществ с ионной связью
можно назвать MgS, NaCl, Al2O3 и т. д.
Если в состав молекулы входят не два, а большее число
атомов, то связь между ними может быть различной, например
между одними парами атомов связь может быть ковалентного
типа, между другими – ионного типа. Так, в молекуле KNO3 связь
между атомами кислорода и азота близка к ковалентному типу, в
то время как связь между атомами калия и группой NO3– близка к
ионному типу. Что это действительно так, следует из диссоциации
KNO3 в растворе на ионы K+ и NO3–. Известно, что силы,
вызывающие электролитическую диссоциацию, действуют лишь
на ионы и полярные связи, имеющиеся в молекуле, именно
поэтому не наблюдается диссоциация группы NO3–, а также таких
молекул, как O2, N2, H2, CCl4 и т. п.
В первом варианте ответа есть соединение NH4Cl, в котором
между NH4+ и Сl- связь ионная. Образование иона аммония NH4+
обусловлено наличием донорно-акцепторной связи. Донорно-ак16
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
цепторная связь образуется между атомами, когда один из них
(донор) имеет пару электронов, не участвующих в образовании
химической связи, а другой (акцептор) – имеет свободную орбиту,
на которую может быть принята эта неопределенная электронная
пара.
Во втором варианте есть F2, где связь ковалентная неполярная. Третий вариант тоже не подходит из-за соединения
СH3COONH4, в котором между СH3COO- и NH4+ связь ионная.
Остается четвертый вариант.
3. В 200 г 20%-го раствора глюкозы содержится 40 г глюкозы,
а в 300 г 10%-го – 30 г глюкозы. Таким образом, в 500 г раствора
имеем 70 г глюкозы. Массовая доля растворенного вещества – это
количество растворенного вещества в 100 г раствора. В 100 г
раствора будет 70:5=14(г) растворенного вещества.
4. Практически осуществимыми реакциями в водном растворе
являются реакции, в результате которых образуются слабо диссоциирующие вещества (например, H2O), вещества, выпадающие в
осадок, или газообразные вещества. Согласно табл. 2, соединение
Сu(ОH)2 выпадает в осадок, поэтому верным ответом будет третий
вариант.
Таблица 2
Соединения
AgCl
AgBr
AgI
Cu(OH)2
Zn(OH)2
Al(OH)3
BaSO4
CaSO4
PbSO4
ПР некоторых веществ при 250С
ПР
Соединения
-10
1,7·10
CaCO3
-13
5,0·10
ZrCO3
-16
1,0·10
HgS
-20
2,2·10
CuS
-17
1,0·10
Cu2S
-33
5,0·10
CuCl
-9
1,5·10
CuBr
-5
2,4·10
CuI
-8
1,3·10
Fe(OH)2
ПР
5,0·10-10
1,6·10-9
~10-52
3,2·10-38
2,0·10-48
3,2·10-7
5,9·10-9
1,1·10-12
4,8·10-33
5. Ряд напряжений металлов:
Li K Ba Ca Na Mg Al Be Mn Zn Cr Fe Co Ni Sn Pb H2 Cu Hg Ag
Pt Au.
17
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Mg и металлы левее вытесняют водород из воды (при
обычной Т). Металлы левее H2 вытесняют его из разбавленных
кислот (кроме HNO3). Металлы правее не вытесняют водород из
кислот. Поэтому данная реакция запишется в виде:
LiH + H2O
LiOH + H2
6. Согласно ряду напряжений металлов, взаимодействие Fe c
соляной кислотой запишется в виде:
Fe + HCl
FeCl2 + H2.
При взаимодействии FeCl2 с NaOH образуется нерастворимое
соединение Fe(OH)2 согласно реакции:
FeCl2 + NaOH
Fe(OH)2 + 2NaCl
Fe(OH)2 при прокаливании разлагается на FeO и H2O.
t0
FeO + H2O.
Fe(OH)2
Конечным веществом является FeO.
7. SO2 – ангидрид сернистой кислоты. H2SO3, являясь двухосновной кислотой, дает два ряда солей: средние – сернистокислые,
сульфиты, и кислые-бисульфиты, гидросульфиты. При взаимодействии SO2 c избытком раствора NAOH образуется средняя
соль, сульфит натрия и вода:
SO2 + 2NaOH =
Na2SO3
сульфит натрия
+
H2O
8. С кислотами и щелочами взаимодействуют только амфотерные оксиды. К числу амфотерных оксидов относятся Al2O3,
Cr2O3, BeO, ZnO, PbO, SnO и ряд других соединений. Следовательно, следует выбрать первый вариант ответа.
9. Энтальпия образования SO2 есть тепловой эффект следующей реакции:
S + O2 = SO2
H0298 = -297 кДж.
18
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Это количество тепла выделяется при сгорании 32 г серы.
Количество теплоты, выделяемое при сгорании 16 г серы, будет в
два раза меньше, т. е. 148,5 кДж. Следует выбрать первый вариант
ответа.
10. В количественном отношении влияние температуры на
скорость химических реакций может быть выражено в приближенной форме правилом Вант-Гоффа, согласно которому повышение температуры на 10o увеличивает скорость гомогенных химических реакций примерно в два – четыре раза.
В математической форме это может быть представлено следующим образом. Если температура повышается от t1 до t2 = t1 + 10n
градусов, то отношение констант скоростей данной реакции,
отвечающих этим температурам,
К2
 n
К1
или
К2
  (t t )/10 ,
К1
2
1
где γ – температурный коэффициент скорости реакции, равный
примерно 2–4.
В нашем случае γ =2, t1 = 20, t2 = 20 + 10 · 3 = 50, n = 3,
К2
 23  8 . Таким образом, скорость реакции увеличивается в
К1
8 раз.
11. Любая жидкость кипит, когда давление ее насыщенного
пара достигнет величины внешнего давления. Температура, при
которой давление насыщенного пара жидкости равно нормальному давлению, называется температурой кипения. Согласно
I закону Рауля, давление насыщенного пара растворителя над раствором меньше давления насыщенного пара над чистым растворителем при той же температуре. Это значит, что при температуре
кипения чистого растворителя давление насыщенного пара над
раствором нелетучего вещества не достигает нормального давления и раствор кипит при более высокой температуре. Разность
между температурами кипения раствора нелетучего вещества и
чистого растворителя называется повышением температуры
кипения и обозначается Δtкип.
19
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
С другой стороны, любая жидкость кристаллизируется, когда
давление ее насыщенного пара равно давлению насыщенного пара
соответствующих кристаллов. При температуре кристаллизации
чистого растворителя давление насыщенного пара растворителя
над раствором не достигает давления пара кристаллов, и из
раствора чистый растворитель кристаллизуется при более низкой
температуре. Разность между температурами кристаллизации
чистого растворителя и раствора называется понижением температуры кристаллизации и обозначается Δ tкр.
Для сильно разбавленных растворов в различных растворителях было установлено, что
Δ tкип = Kэ · m,
Δ tкр = Kкр · m,
где m – молярная концентрация раствора; Kэ – эбуллиоскопическая постоянная растворителя; Kкр – криоскопическая постоянная растворителя. Эти выражения называются II законом Рауля.
Если раствор состоит из x г растворенного вещества с молярной массой M и y г растворителя, то моляльная концентрация
такого раствора равна
х
1000  х
.
m М 
у
1000  у
1000
Используя это значение концентрации и определяя экспериментально Δ tкр и Δ tэ, можно рассчитать молярную массу
растворенного вещества.
K кр  1000  х
K э  1000  х
M
и M 
tкр  у
tэ  у
По условию задачи x = 11,6 г; y = 400 г; Δtкр = 0,93; Kкр = 1,86.
1,86  1000  11,6
M
 58 ( г / моль) . Следует выбрать второй
0,93  400
вариант ответа.
20
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
12. Для составления уравнения окислительно-восстановительной реакции, протекающей в водном растворе, удобно использовать метод электронно-ионного баланса.
Сначала составляют уравнения реакций окисления и восстановления. В нашей реакции изменяются степени окисления
(валентное состояние) серы и марганца:
SO32-
SO42-;
MnO4-
Mn2+.
Первый переход представляет собой реакцию окисления, второй – реакцию восстановления. Следовательно, необходимо найти
коэффициент перед молекулой Na2SO3 в уравнении реакции.
В схеме процесса окисления число атомов серы, входящих в
ионы сульфита и сульфата, одно и то же, а число атомов кислорода разное. Для уравнивания числа атомов кислорода в левую
часть схемы этого перехода записывают молекулу воды (или ионы
OH- для щелочной среды):
SO32- + H2O
SO42-.
Число атомов S и O в обеих частях этой схемы одинаково, а
атомы водорода только в левой части. Для уравнивания числа атомов водорода справа в схему приписывают недостающее их число
в виде ионов водорода:
SO32- + H2O
SO42- + 2H+.
В данной записи не выполняется равенство суммарных зарядов: слева заряд (-2) не равен сумме зарядов справа (0). С учетом
правила сохранения зарядов ионное уравнение этого процесса
должно быть записано так:
SO32- + H2O – 2e-
SO42- + 2H+.
Аналогичные операции проводят при составлении ионного
уравнения перехода перманганат-иона в двухвалентный ион
марганца:
Mn2+ + 4H2O
MnO4Mn2+ + 4H2O
MnO4- + 8H+
MnO4- + 8H+ + 5eMn2+ + 4H2O
21
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Разумеется при составлении уравнений реакции их не следует
переписывать несколько раз, а нужно последовательно дополнять
недостающими ионами и молекулами и расставлять стехиометрические коэффициенты.
Таким образом получают уравнения двух процессов, одновременно протекающих в растворе:
SO32- + H2O – 2eMnO4- + 8H+ + 5e-
SO42- + 2H
Mn2+ + 4H2O.
В первой реакции происходит отдача электронов, это реакция
окисления, а ион SO32 – восстановитель. Во второй реакции происходит присоединение электронов, это реакция восстановления, a
ион MnO4– – окислитель.
В общем уравнении окислительно-восстановительного процесса число принятых окислителем электронов должно равняться
числу электронов, отданных восстановителем, поэтому умножают
стехиометрические коэффициенты первого уровня на 5, а
второго – на 2 (чтобы получить наименьшее одинаковое число
принятых и отданных электронов) и суммируют оба выражения:
5SO32- + 5H2O – 10e2MnO4- + 16H+ + 10e-
5SO42- + 10H
2Mn2+ + 8H2O
5SO32- + 2MnO4- + 16H+ = 5SO42- + Mn2+ + 3H2O.
При составлении молекулярного уравнения требуется уравнять число катионов, входящих в состав солей:
2KMnO4 + 5Na2SO3 +3H2SO4 = 2MnSO4 + 5Na2SO4 + K2SO4 + 3H2O.
Коэффициент перед молекулой восстановителя в уравнении
реакции будет равен 5.
13. Известно, что находящиеся на поверхности раздела фаз
(жидкость – жидкость, жидкость – газ, жидкость – твердое тело
или, наконец, твердое тело – газ) молекулы вещества обладают избытком энергии по сравнению с молекулами внутри твердой или
жидкой фазы. Этот избыток энергии в поверхностном слое, отнесенный к единице площади поверхности, называется поверхностным натяжением.
22
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вещества, понижающие поверхностное натяжение, называются поверхностно-активными (ПАВ). С повышением их концентрации в растворе поверхностное натяжение падает, т. к. их молекулы
адсорбируются растворителем.
Молекулы ПАВ должны содержать полярные и неполярные
группы атомов в разных частях молекулы. Такие молекулы, находясь в поверхностном слое, ориентируются так, что их полярная
группа обращается к воде (полярной жидкости), неполярная – к
воздуху или вообще к менее полярной фазе. В роли полярных
групп в молекулах органических соединений обычно выступают
группы атомов: OH, COOH, NH2, SH и др.; а в роли неполярных
групп – углеводородные (пропил СH3-CH2-CH2-) или циклические
радикалы, например циклопентил
CH2 – CH2 – CH – .
CH2
CH2
Полярные группы являются по отношению к воде гидрофильными, т. к. они взаимодействуют с водой. Часто такое взаимодействие определяется возможностью возникновения водородных
связей между этими группами и молекулами воды. Группы
неполярные (малополярные) вследствие малой интенсивности их
взаимодействия с молекулами воды (по сравнению с полярными)
принято называть гидрофобными.
ПАВ адсорбируются тем лучше, чем резче выражена неоднородность размещения гидрофильных и гидрофобных групп в
молекуле.
В разбавленных растворах органических веществ способность
понижать поверхностное натяжение возрастает с увеличением длины углеродной цепи. Для соединений одного гомологического ряда
эта способность возрастает примерно в 3,2 раза. Так, например, бутиловый спирт С4H9OH снижает поверхностное натяжение воды в
3,2 раза сильнее, чем пропиловый С3H7OH. Когда концентрация
адсорбированных молекул в поверхностном слое мала, они как бы
лежат на поверхности. При увеличении концентрации адсорбированные молекулы образуют насыщенный адсорбированный слой, в
котором они расположены в виде плотной молекулярной (т. е.
23
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
толщиной в одну молекулу) пленки (своеобразный «молекулярный
частокол»). Следует выбрать второй вариант ответа.
14. Системы, в которых одно вещество, дисперсная фаза, распределено в другом, в дисперсионной среде, называются дисперсными. Существует несколько различных классификаций дисперсных систем: по размерам частиц, по агрегатному состоянию дисперсной фазы и дисперсионной среды, по характеру взаимодействия частиц дисперсной фазы с молекулами дисперсионной
среды, по термодинамической и кинетической устойчивости
дисперсных систем и т. п. В зависимости от размеров частиц
дисперсной фазы дисперсные системы условно можно разделить
на две группы: высокодисперсные системы, или собственно
коллоидные системы, и низкодисперсные системы.
Классификация дисперсных систем по агрегатному состоянию
дисперсной фазы и дисперсионной среды приведена в табл. 3.
Таблица 3
Дисперсная Дисперсионная
фаза
среда
Газ
Газ
Жидкость
Тв. тело
Название
Примеры
системы
Дисперсная система не образуется
Жидкость
Пена
Тв. тело
Тв. пена
Газ
Жидкость
Тв. тело
Газ
Аэрозоль
Эмульсия
Тв. эмульсия
Аэрозоль,
порошок
Суспензия и Глина, паста, ил, жидкие
золь (кол. рр) смазочные масла с добавкой
графита или MoS2
Тв. золь
Сплавы, цв. стекла, минералы
Жидкость
Тв. тело
Пена газиров. воды, пузырьки
газа в жидкости
Пенопласт, микропористые
резины, пемза
Туман, облака, струя из баллона
Молоко, сливочное масло, крем
Жемчуг, опал
Пыль, дым
На основании вышеизложенного следует выбрать четвертый
вариант ответа.
15. В золях или коллоидных растворах дисперсной фазой является твердое тело. Следует отметить, что термин «коллоидный
раствор» не совсем правильный, так как истинные растворы – это
24
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
гомогенные системы с молекулярной степенью раздробленности
вещества, а коллоидные растворы – гетерогенные системы, обладающие межфазной поверхностью.
По размерам частиц и по ряду свойств золи занимают промежуточное положение между истинными растворами и грубодисперсными системами-суспензиями. Можно предположить, что в
реакциях, протекающих с получением и растворением осадков,
одной из промежуточных стадий является образование и разрушение коллоидных частиц.
Золи – типичные коллоидные системы, которые наиболее ярко
проявляют свойства, присущие веществу в коллоидном состоянии.
Рассмотрим процесс образования гидрозоля (дисперсионная
среда – вода) и строение его дисперсных частиц на примере гидрозоля хлорида серебра. Этот гидрозоль образуется при медленном
приливании водного раствора хлорида натрия NaCl к водному
раствору нитрата серебра AgNO3, взятому в избытке. Если ввести
сразу большую порцию раствора NaCl, то мгновенно выпадает
осадок хлорида серебра и золь не получится. При постепенном
введении раствора NaCl в раствор AgNO3 в системе в первый
момент образуются кристаллические агрегаты (AgCl)n из ионов
Ag+ и Сl-, расположенных в том же порядке, что и в решетке
кристалла AgCl. Агрегаты (AgCl)n адсорбируют на своей поверхности те ионы, которые составляют кристаллическую решетку и
находятся в растворе в избытке. Этим условиям отвечают ионы
серебра. В результате адсорбции ионов Ag+ кристаллические
агрегаты хлорида серебра приобретают положительный заряд.
Ионы, адсорбирующиеся на поверхности кристаллического
агрегата, называются потенциалопределяющими. Наличие одноименных зарядов на агрегатах препятствует их объединению и
росту кристаллов AgCl. Таким образом, агрегаты AgCl с адсорбированными на них ионами приобретают состояние агрегативной
устойчивости.
Кристаллический агрегат (AgCl)n вместе с потенциалопределяющими ионами Ag+ составляет ядро. К заряженному ядру
притягиваются ионы противоположного заряда – противоионы.
Для рассматриваемой системы водный раствор AgNO3 – кристалл
AgCl противоионами будут нитрат-ионы NO3-. Противоионы,
непосредственно примыкающие к ядру, образуют адсорбционный
25
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
слой противоионов. За этим слоем следует диффузный слой тех
же противоионов. Концентрация противоионов диффузного слоя
постепенно понижается по мере удаления от ядра. Между противоионами адсорбционного и диффузного слоев устанавливается
подвижное равновесие.
Противоионы диффузного слоя ориентируют полярные молекулы растворителя, создавая дополнительную сольватную оболочку.
Ядро вместе с противоионами адсорбционного слоя составляет
коллоидную частицу, или гранулу. Коллоидная частица совместно с
противоионами диффузного слоя называется мицеллой. Следует
иметь в виду, что коллоидная частица всегда заряжена, знак заряда
соответствует знаку заряда потенциалопределяющих ионов; мицелла, в отличие от гранулы, электронейтральна.
Строение мицеллы гидрозоля хлорида серебра представлено
на рис. 1. Формула мицеллы записывается так:
{(AgCl)nmAg+, (m-x)NO3-}x+xNO3(в фигурные скобки заключена гранула). Ионы, указанные за фигурными скобками, составляют внешнюю часть мицеллы. Эти
ионы под действием электрического поля отрываются от мицеллы, и к отрицательно заряженному электроду будет передвигаться
гранула, заряд которой определяется ионами серебра, входящими
в ядро.
Строение мицеллы и заряд гранулы зависят от способа получения коллоидного раствора. Если приливать раствор хлорида
натрия, взятый в избытке, то на поверхности агрегата (AgCl)n
будут адсорбироваться хлориды-ионы, имеющиеся в избытке в
растворе, а в качестве противоионов адсорбированного и диффузионного слоев будут выступать ионы натрия.
Состав мицеллы полученного гидрозоля записывается
формулой:
{(AgCl)nmCl-,(m-x)Na+}x-xNa+.
Во внешнем электрическом поле отрицательно заряженная
гранула, образовавшаяся в этих условиях, перемещается к
положительно заряженному электроду.
26
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рис. 1.
27
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
В зависимости от условий получения золей коэффициенты n,
m и x, определяющее число частиц, составляющих мицеллу, могут
принимать различные значения. Легкость получения коллоидных
частиц и их устойчивость возрастает в ряду AgCl-AgBr-AgI.
Ионы обладают различной способностью адсорбироваться на
поверхности агрегата и ядра коллоидной частицы. При этом
обычно соблюдаются общие правила адсорбции. Согласно одному
из них, на поверхности кристалла, как и на поверхности агрегата
коллоидной частицы, преимущественно адсорбируются ионы,
имеющие общий с поверхность состав или одинаковую с ней
атомную группу.
Способность ионов одинакового заряда адсорбироваться
понижается с уменьшением их размеров (и их массы):
Li+<Na+<K+<Rb+<Cs+
Cl-<Br-<I-.
Ионы с большим зарядом адсорбируются лучше:
Na+<Mg2+<Al3+.
Знак заряда коллоидной частицы определяется зарядом ионов,
адсорбированных агрегатом. На границе раздела коллоидной частицы и диффузного слоя противоионов возникает двойной
электрический слой.
Если каким-либо путем заряд коллоидных частиц уменьшить
или полностью уничтожить, то диффузный слой разрушается.
Тогда частицы получают возможность слипания и укрупнения,
что приведет к понижению устойчивости коллоидной системы.
Процесс укрупнения (слипания) коллоидных частиц, приводящий к образованию осадка, называется коагуляцией. Явление
осаждения частиц дисперсной фазы под действием силы тяжести
называют седиментацией. Подбором соответствующего электролита осевшие частицы можно снова зарядить и перевести в коллоидный раствор. Переход осадка в золь называется пептизацией.
Согласно теории строения коллоидных растворов, мицелла
является электронейтральной частицей (первый ответ).
28
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
16. Рассмотрим процесс образования золя иодида серебра по
предложенной реакции. В первый момент образуются кристаллические агрегаты (AgI)n из ионов Ag+ и I-, расположенных в том же
порядке, что и в решетке кристалла AgI. Агрегаты (AgI)n адсорбируют на своей поверхности те ионы, которые составляют кристаллическую решетку и находятся в растворе в избытке. Этим условиям отвечают ионы серебра. В результате адсорбции ионов Ag+
кристаллические агрегаты иодида серебра приобретают положительный заряд. Коагулирующее действие в данном случае оказывают анионы электролита, которые по знаку противоположны
заряду коллоидной частицы.
Коагулирующая способность анионов в зависимости от их
массы изменяется в направлении:
Cl– > Br– > I–.
Чем выше заряд иона, тем сильнее его коагулирующее действие и тем ниже порог коагуляции (минимальная концентрация
электролита в растворе, вызывающая коагуляцию). Правильным
ответом в данном случае является первый ответ.
29
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
nŠbeŠ{
h…2е!…е2-.*ƒ=ме…
1. Растворы щелочей
реагируют с Zn согласно реакции:
Zn + 2NaOH = Na2ZnO2 + H2 .
2. Рассмотрим
более подробно процесс коррозии. Все металлы
и изделия из них подвергаются разрушению в результате
химического взаимодействия с окружающими их веществами.
В самом общем случае эти процессы называются коррозионными,
или просто коррозией. Процессы коррозии металлов принято
разделять на два типа – химические и электрохимические.
Химическая, или газовая, коррозия – это коррозия, связанная
со взаимодействием металлических материалов с газовой фазой,
чаще всего с кислородом и во влажной среде.
Электрохимическая, или электронная, коррозия – это коррозия, обусловленная взаимодействием металлических материалов с
растворами электролитов, чаще всего связанная с образованием
гальванических элементов при контакте различных металлов или
с их нахождением в растворах с различными концентрациями
электролита. Любая металлическая конструкция в обычных
условиях представляет собой гальванический элемент.
В ряде случаев коррозионные процессы обоих типов протекают одновременно и создают сложнейшую систему взаимосвязанных реакций. Эта система настолько сложна, что часто для новых
материалов или сред коррозия оказывается непредсказуемой.
Изучение коррозии всегда преследует цель ее предотвращения
или замедления. Коррозия – самопроизвольный (ΔG < 0) при данных условиях процесс, и защита от нее основывается на термодинамических и кинетических принципах. Некоторые важнейшие
способы защиты от коррозии состоят в следующем.
Электрохимическая коррозия предотвращается контактом разрушающегося от коррозии металла с металлом, имеющим более
отрицательный электродный потенциал, например железо в контакте с цинком или покрытое им (оцинкованное) не подвергается
коррозии в связи с тем, что в образующемся гальваническом
элементе растворяется цинк, а на железе выделяется водород.
30
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Цинк по сравнению с железом обладает большей способностью
к передаче ионов в раствор, поэтому приобретает отрицательный
заряд, переходящий на железо. Возникающая высокая концентрация
электронов на железе препятствует переходу железа в виде ионов в
раствор, что уже защищает железо от растворения (коррозии). Так
как переход ионов железа в раствор ограничен, поверхность железа
не закрыта слоем ионов железа (двойной электрический слой), и
электроны на железе беспрепятственно участвуют в реакции с водой
в нейтральной и щелочной средах или с ионами водорода в кислой
среде. В результате на железе выделяется водород. Слой водорода
(атомарного или молекулярного) препятствует не только подходу к
поверхности железа коррозионно-агрессивных веществ, но и
окислению его поверхности.
Электрохимичекая коррозия, главным образом, вызывается
примесями и различного рода неоднородностями, выходящими на
поверхность металла. При соприкосновении металла с электролитом, которым может быть просто влага, адсорбируемая или
конденсирующаяся на поверхности, возникают гальванические
элементы. В них основной металл играет роль анода, а загрязнения и примеси других металлов, имеющие более положительный потенциал, становятся катодами. На катоде обычно выделяется водород, а анод – основной металл – корродирует.
Процесс усложняется другим процессом, связанным с
растворением в электролите кислорода, который на катоде может
участвовать в реакции (кислородная деполяризация катода)
-
O2 + 2H2O + 4e = 4OH .
Эта реакция становится особенно важной в основной (щелочной) среде. Поэтому водород образуется в кислотной среде, а в
нейтральной и основной средах водород обычно не выделяется.
Заметим, что в обычных условиях коррозии водород в свободном
виде также не выделяется, т. к. окисляется атмосферным кислородом и превращается в воду уже в момент образования.
На практике контакт менее активного, но разрушающегося
коррозией металла с более активным осуществляется двумя путями: покрытием поверхности менее активного металла слоем
более активного (оцинкованное железо) или размещением куска
31
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
более активного металла в той же среде поблизости от защищаемого металлического изделия и соединением обоих металлов
проводником (так называемая протекторная защита).
Защита металла от электролитной коррозии путем повышения
его отрицательного заряда может быть осуществлена не только
контактом с более активным металлом, но и подсоединением его к
отрицательному полюсу внешнего источника постоянного тока.
Защищаемое изделие играет роль катода.
Перечисленные способы защиты от коррозии имеют термодинамическую основу: повышением отрицательного заряда искусственно изменяется электродный потенциал металла – ЭДС гальванического элемента – и тем самым изменяется знак изобарного
потенциала реакции, ответственной за коррозию данного металла.
Целый ряд способов защиты от коррозии основан на кинетических принципах: в коррозийную среду вводятся ингибиторы
коррозии, поверхность коррозирующего изделия покрывается
слоем какого-либо вещества, препятствующего доступу агрессивных агентов, и др.
Довольно часто железо покрывают слоем олова («лужение»),
которое устойчиво к действию воды солевого состава в присутствии кислорода воздуха. Поведение луженого железа в условиях
эксплуатации изделий принципиально противоположно поведению оцинкованного железа. Повреждение слоя цинка на железе
приводит к разъеданию цинка, что предохраняет железо от
ржавления. Но повреждение слоя олова приводит к ржавлению
железа при неизменяемости покрытия. При этом также возникает
гальванический элемент, но направление перехода электронов в
нем иное, чем в случае с оцинкованным железом. Железо в
соответствии со значениями стандартных электродных потенциалов обладает большей способностью посылать ионы в раствор
и приобретает отрицательный заряд. В соответствии с этим
электроны с железа переходят на олово, на поверхности которого
они, взаимодействуя в кислотной среде с ионами H+ или
молекулами воды в нейтральной и щелочной средах, приводят к
образованию водорода. Железо в этих условиях непрерывно
переходит в раствор в виде ионов Fe2+. Дальнейшая судьба ионов
Fe2+ не зависит от типа покрытия.
32
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Переходящие в раствор с железа иона Fe2+ начинают участвовать в многочисленных реакциях, которые схематически можно
представить следующим образом. Они взаимодействуют с ионами
OH-, образующимися в реакции выделения водорода из воды:
-
+
Fe2+ + OH = FeOH ,
-
Fe2+ + 2OH = Fe(OH)2.
Ионы Fe2+ подвергаются гидролизу:
-
Fe2+ + HCO3 = FeHCO3+,
Fe2+ + CO2 + H2O = FeCO3 + 2H+.
Все частицы с двухвалентным железом в окислительных
условиях неустойчивы и окисляются до частиц, имеющих железо
в трехвалентном состоянии. Например:
-
4Fe2+ + O2 + 2H2O = 4Fe3+ + 4OH ,
4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3.
Основным продуктом ржавления железа считают гидроксид
Fe(OH)3. При удалении влаги (высушивании) гидроксид частично
отщепляет воду:
Fe(OH)3 = FeOOH + H2O,
и получается вещество, отвечающее составу бурой ржавчины.
Гальванические элементы образуются не только при контакте
двух различных металлов, но и при наличии примесей, неоднородностей в составе металла (сплава), а также при наличии в металлическом изделии любых участков, отличающихся друг от друга
какими-либо параметрами: температурой, давлением, плотностью,
состоянием поверхности и т. п. Даже предыстория обработки
играет роль в возникновении коррозии. Наличие деформированного и недеформированного участков приводит к возникновению
разности потенциалов, и деформированный участок коррозирует
сильнее недеформированного.
33
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Коррозия – сложнейшая химическая система, обладающая
огромной и ярко выраженной многоаспектностью способов воздействия на нее и последствий от ее прохождения. Коррозия зависит от химической природы вещества, его окружения и термодинамических и кинетических характеристик отдельных реакций и
всего процесса в целом, а также от многих других часто не
поддающихся учету факторов (примесей, состояния поверхности,
предыстории получения и обработки изделия, климата, географических и геологических условий эксплуатации и т. п.). Именно
поэтому коррозия часто непредсказуема, а результаты лабораторного эксперимента не подтверждаются в условиях реального
использования материала.
По стехиометрическим коэффициентам уравнения реакции
коррозии довольно просты, но по механизму и элементарным стадиям коррозия относится к числу наиболее сложных гетерогенных
реакций. Скорость коррозии определяется скоростью наиболее
медленной в данных условиях стадии, а она может быть как
химической (переход электрона, окисление металла и т. п.), так и
физической (диффузия электролита или газа) природы.
Катализатор ускоряет, а ингибитор замедляет обычно лишь
одну из стадий химического процесса. Из-за многостадийности
процесса коррозии и очень высокой чувствительности скорости
отдельных стадий даже к незначительному изменению внешних
условий поиск ингибитора для какого-либо реального процесса
коррозии теоретически очень затруднен, и часто положительные
результаты обнаруживаются случайно. Любой предполагаемый
ингибитор должен сделать одну из стадий самой медленной и тем
самым лимитирующей весь процесс.
Одним из распространенных методов борьбы с коррозией
металла является создание защитной пленки на его поверхности.
Эта пленка создается различными путями, например покрытием
коррозирующего металла слоем другого металла, практически не
коррозирующего в тех же условиях (Cr, Ni, Zn, Sn, Cd, Ag и др.).
Такие покрытия называют анодными, если они изготовлены из
металла с более отрицательным потенциалом, и катодными, если
они изготовлены из металла с более положительным потенциалом.
В табл. 1 приведены значения стандартных электродных
потенциалов при t = 20 oС.
34
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Для защиты железных изделий от коррозии в качестве катодного покрытия используется олово, т. к. олово обладает более
положительным потенциалом по сравнению с железом.
3. Для реакции аА + вВ = Х зависимость скорости от концентраций реагирующих веществ выражается уравнением:
V = KCА · CB ,
где K – константа скорости; СA и CB – концентрации веществ А и
В соответственно; m и n – экспериментальные величины, указывающие, как именно скорость реакции зависит от концентрации.
Если реакция проходит в одну стадию, то эти показатели степеней
равны стехиометрическим коэффициентам: m = a и n = в. Это
имеет место, например, в следующих простых реакциях:
H2 + I2 = 2HI
V = K · CH · CI2;
2NO + O2 = 2NO2
V = K · C2NO · CO .
Таблица 1
Металл
Ba
Ca
Na
Mg
Be
Al
Ti
Zк
V
Cr
Zn
Fe
Электродный
процесс
Ba
Ba2+ + 2e
Ca
Ca2+ + 2e
Na
Na+ + e
Mg
Mg2+ + 2e
Be
Be2+ + 2e
Al
Al3+ + 3e
Ti
Ti2+ + 2e
Zк
Zr4++2e
V
V2+ + 2e
Cr
Cr2+ + 2e
Zn
Zn2+ + 2e
Fe
Fe2+ + 2e
Ме ,В
-2,90
-2,87
-2,714
-2,37
-1,85
-1,66
-1,603
-1,58
-1,18
-0,913
-0,762
-0,440
Металл
Cd
Co
Ni
Mo
Sn
Pb
H2
Cu
Ag
Pt
Au
Электродный
процесс
Cd
Cd2+ +2e
Co
Co2+ +2e
Ni
Ni2+ + 2e
Mo
Mo3++3e
Sn
Sn2++2e
Pb
Pb2++ 2e
H2
2H++2e
Cu
Cu2++2e
Ag
Ag+ + e
Pt
Pt2+ +2e
Au
Au++e
Ме ,В
-0,402
-0,277
-0,250
-0,2
-0,136
-0,126
0,000
+0,337
+0,799
+1,19
+1,68
Чаще всего m ≠ a и n ≠ в, т. к. большинство реакций
проходит в несколько стадий. При этом суммарная скорость
определяется скоростью самой медленной реакции.
Зависимость скорости химической реакции от концентраций
реагирующих веществ называется законом действующих масс.
4. Электронная конфигурация атома кислорода соответствует
2 2 4
1s 2s 2p , а иону O2- – 1s22s22p6.
35
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
5. Повышение температуры, увеличивая скорость движения
молекул, вызывает возрастание числа столкновений между ними.
С повышением температуры увеличивается энергия всех форм
молекулярного движения молекул. Это, естественно, влечет за
собой и повышение скорости химической реакции.
В количественном отношении влияние температуры на
скорость гомогенных химических реакций может быть выражено
в приближенной форме правилом Вант-Гоффа, согласно которому
повышение температуры на 10o увеличивает скорость гомогенных
химических реакций примерно в два – четыре раза.
В математической форме может быть представлено следующим образом. Если температура повышается от t1 до t2 = t1 + 10·n
градусов, то отношение скоростей данной реакции, отвечающих
этим температурам,
К2
  n или
К1
К2
  (t t )/10 ,
К1
2
1
где – температурный коэффициент скорости реакции, равный
примерно 2–4. Правило Вант-Гоффа дает возможность оценить
пределы возможного изменения скорости при ожидаемом
изменении температуры.
В нашем случае
К2
 27 при n = 3, следовательно, γ = 3.
К1
6. Периоды в периодической системе Д. И. Менделеева
начинаются элементами, в атомах которых на новом электронном
уровне появляется первый S-электрон. Периоды заканчиваются
элементами, в атомах которых полностью заполнен p-подуровень
внешнего уровня шестью электронами (благородные газы);
первый период заканчивается гелием, у которого уровень
застраивается двумя S-электронами.
Так как у самых сложных атомов электронная оболочка
состоит из 7 уровней, то в системе должно быть семь периодов.
Номер периода указывает на число уровней в атоме данного
элемента (единственное исключение известно для элемента пятого
периода – палладия, в атоме которого четыре электронных
условия).
36
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Число элементов в периодах (или длина периода) может быть
определено по формулам:
Для нечетных периодов
Для четных периодов
(n = 1,3,5,7)
(n = 2,4,6)
2
X = 0.5 · (n + 2)2
X = 0.5 · (n + 1)
Номер периода ……………………………………..1 2 3 4 5 6 7
Число элементов…………..…………………..2 8 8 18 18 32 32
Все периоды, за исключением 1-го, парные. В двух соседних
парных периодах содержится одинаковое число элементов.
Седьмой период полностью не заполнен.
Если бы каждый электронный уровень состоял только из двух
подуровней – S и P, то все периоды имели бы по 8 элементов, что
отвечает максимальной емкости данных подуровней (S2P6).
В действительности в 4-м и 5-м периодах между S-и Pподуровнями происходит «вклинивание» d-подуровня с 10
электронами, что приводит к увеличению в этих периодах числа
элементов до 18. Соответственно, в 6-м и 7-м периодах имеет
место «вклинивание» f-подуровня, содержащего 14 электронов,
удлиняющих периоды до 32 элементов (см. схему).
Схема построения периодов
Номер периода
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Значение подуровней
s1s2
s1s2p1……..p6
s1s2p1……. p6
«вклинивание» 3 d-электронов
s1s2d1……..d10p1……..p6
«вклинивание» 4 d-электронов
s1s2d1d2………d10p1….p6
«вклинивание» 4 f – электронов
s1s2d1f2 ..... f14 d2…d10p1…p6
«вклинивание» 5 f – электронов
s1s2d1 f2…….….....f14 d2
37
Число элементов
2
8
8
18
18
32
(неоконченный
период)
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Самый длинный период содержит 32 элемента, поэтому таблица периодической системы, отражающая строение электронной
оболочки атомов, должна строиться на основе 32-клеточной формы.
В этой таблице периодической системы по горизонтали расположены периоды, а по вертикали – группы аналогов. В системе
32 группы аналогов (вертикальное направление). Каждая группа
состоит из элементов, атомы которых имеют подобное строение
электронных оболочек. Например, в группе, начинающейся
углеродом (C-Si-Ge-Sn-Pb), атомы элементов, отличаясь числом
электронных уровней, имеют во внешнем уровне по 4 электрона,
из которых два относятся к S- и два к p-электронам. В системе нет
ни одного элемента, не входящего в эту группу, у которого в
атоме была бы аналогичная группировка (s2p2) электронов во
внешнем уровне. Подобные электронные структуры повторяются
через определенные промежутки, или периоды, а следовательно,
повторяются и подобные химические свойства.
На основании вышесказанного можно сделать вывод, что для
элементов одного периода характерно одинаковое число
энергетических уровней.
7. В соответствии с уравнением химической реакции
CH4(г) + 2O2(г) = CO2(г) + 2H2O(г), Δ H = -802 кДж.
При сжигании 1 моль CH4 выделяется 802 кДж теплоты.
1 моль газа при н.у. занимает объем 22,4 л. Следовательно, при
сжигании 22,4 л метана выделяется 802 кДж теплоты. Составим
пропорцию
22,4 л – 802
х л – 500
Отсюда х = 13,96 л. Таким образом, для получения 500 кДж
теплоты необходимо сжечь ~ 14 л метана.
8. Метод получения коллоидных систем, основанный на физическом дроблении крупных частиц, называется дисперсионным.
9. Сероводородная кислота (H2S) реагирует с основаниями,
образуя сульфиды:
H2S + NaOH
H2O + Na2S.
38
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
10. Ядро изотопа 15P31 содержит 15 протонов, следовательно,
количество нейтронов будет равно 31-15=16.
11. Электролиз – это разложение вещества электрическим током. Его сущность – окислительно-восстановительная реакция,
протекающая при прохождении электронного тока через расплав
или раствор электролита. При этом на катоде восстанавливаются
катионы, на аноде окисляются анионы.
Например, в расплаве гидроксида натрия (промышленный
процесс получения металлического натрия), который состоит из
ионов Na+ и OH-, на катоде: Na+ + e = Na0, на аноде: 4OH — 4e =
O2 + 2H2O.
Суммарное уравнение электролиза:
4Na+ + 4OH- = 4Na + O2 + 2H2O
или 4NaOH = 4Na + O2 + 2H2O.
В случае соли, например NaCl, имеем
на катоде: Na+ + e = Na0,
на аноде: 2Cl- — 2e = Cl20.
Суммарно: 2Na+ + 2Cl- = 2Na + Cl2 .
Сложнее обстоит дело в растворах, где присутствует несколько катионов и анионов. Например, при промышленном получении
металлического алюминия электролизу подвергается раствор
Al2O3. в расплавленном криолите 3NaF · AlF3. В этом растворе –
расплаве имеются два разных катиона: Na+ и Al3+ и два аниона: O2и F-. Что же будет восстанавливаться на катоде – Na+ или Al3+?
Это зависит от того, какой из этих ионов сильнее притягивает
электроны. Очевидно, тот, который труднее отдает. Как известно,
Al труднее отдает электроны, чем Na, значит, Al3+ сильнее притягивает электроны, чем Na+, он и будет восстанавливаться:
Al3+ + 3e = Al0.
Что будет окисляться на аноде – O2- или F-? Предлагаем те же
рассуждения: кислород слабее притягивает электроны, чем более
сильный окислитель фтор, следовательно, O2- легче отдает их, чем
F-, и на аноде будет окисляться O2-: 2O2- - 4e = O2.
Суммарное уравнение электролиза Al2O3 в 3NaF · AlF3:
39
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
2Al2O3 = 4Al + 3O2.
В водных растворах необходимо учитывать наличие катионов
H (H3O+) и OH- помимо ионов растворенного вещества.
Порядок разряда ионов на электродах определяется по тому
же принципу, что описан выше для раствора оксида алюминия в
криолите, с нижеследующими особенностями.
Для катионов. Если в электрохимическом ряду напряжений
металл стоит правее водорода, то выделяется металл. Если в
условиях электролиза металл взаимодействует с водой (это Al и
стоящие левее его), то выделяется водород. В остальных случаях
происходит разряд и катионов металла, и ионов H+.
Для анионов. В случае оксоанионов и фторид-иона выделяется кислород из воды, во всех других – разряжается анион.
Примеры.
1. Рассмотрим водный раствор NaCl. На катоде, так как Na с
водой реагирует, выделятся водород:
+
2H2O + 2e = H2 + 2OH-.
На аноде, поскольку Cl- не оксоанион: 2Cl - 2e = Cl2.
Суммарно: 2NaCl + 2H2O = H2 + 2NaOH + Cl. (Заметим, что
это промышленный способ получения NaOH и Cl2.)
2. Рассмотрим водный раствор Na2SO4.
На катоде: 2H2O + 2e = H2 + 2OH-.
На аноде, т. к. SO42- оксоанион, выделяется кислород:
2H2O - 4e = O2 + 4H+,
Складывая эти полуреакции (предварительно умножив первое
уравнение на два), получим:
4H2O + 2H2O = 2H2 + 4OH- + O2 + 4H+, 2H2O = 2H2 + O2,
т. е. идет электролиз воды.
3. Рассмотрим водный раствор CuCl2.
На катоде (так как медь правее водорода): Cu2+ + 2e = Cu0.
На аноде: 2Cl- - 2e = Cl2.
Суммарно: CuCl2 = Cu + Cl2.
40
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
При электролизе водного раствора сульфата меди на электродах будут выделяться:
катод: Cu2+ + 2e = Cu0.
анод: 2H2 - 4e = O2 + 4H+ (т. к. SO42- оксоанион).
Таким образом, продуктами, выделяющимися на инертных
электродах при электролизе водного раствора сульфата железа,
будет Сu и O2.
12. Рассмотрим реакцию гидролиза соли железа, например
FeCl3:
FeCl3 + 3H2O = Fe(OH)3 + 3HCl.
При образовании золя Fe(OH)3 в начальный момент образуются кристаллические агрегаты [Fe(OH)3]n, которые адсорбируют
на своей поверхности те ионы, которые составляют кристаллическую решетку и находятся в растворе в избытке. Этим условиям
отвечают ионы железа. В результате адсорбции ионов железа
коллоидная частица будет заряжена положительно.
13. Процесс укрупнения (слипания) коллоидных частиц, приводящий к образованию осадка, называют коагуляцией, поэтому
ион, вызывающий разрушение коллоидных растворов, называется
коагулирующим.
14. Составим уравнения реакций:
1) K2CO3 + 2HNO3 = 2KNO3 + H2O + CO2
2) CuSO4 + 2KOH = Cu(OH)2 + K2SO4
3) CuSO4 + 2HNO3 = Cu(NO3)2 + H2SO4
4) 2NaOH + H2SO4 = Na2SO4 + 2H2O
Осадок образуется при сливании растворов CuSO4 и KOH
(реакция 2).
15. Зависимость величины адсорбции от равновесной концентрации или парциального давления при постоянной температуре называется изотермой адсорбции.
16. Используя формулы, приведенные в задании № 11 демонстрационного варианта, получим
Т 
4,6  1,859  1000
 0,93
92  1000
Ккр.(H2O) = 1,859.
41
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Следует выбрать четвертый вариант ответа.
17. Для ответа на этот вопрос рассмотрим более подробно
процесс гидролиза солей. Водные растворы солей в зависимости
от природы образующих их кислот и оснований могут быть кислыми, щелочными и нейтральными. Так, раствор хлорида аммония имеет кислую среду, раствор ацетата натрия – щелочную, а
растворы ацетата аммония и хлорида натрия почти нейтральны.
Кислотность или основность водных растворов солей объясняются протеканием в них реакции гидролиза. Гидролиз – это
любое взаимодействие веществ с водой; более конкретно гидролиз
можно определить как реакцию соли с водой, приводящую к
образованию кислоты и основания.
Так как большинство солей – сильные электролиты и находятся в водном растворе в виде ионов, то уравнения реакции
гидролиза можно записать сокращенным ионным способом как
реакцию между ионами и молекулами воды.
Характер протекания гидролиза, т. е. природа продуктов реакции и реакции получающегося раствора, зависит от сочетания
силы кислоты и силы основания, образующих соль, поэтому
возможны четыре варианта гидролиза солей.
1. Соль образована слабой кислотой и сильным основанием,
например NaCH3COO, Na2CO3, NaCN, NaNO2, Na2SO3. Рассмотрим гидролиз таких солей на примере ацетата натрия. В воде эта
соль находится в состоянии полной диссоциации:
NaCH3COO = Na+ + CНO3 COO-.
С водой возможна реакция того иона, который с одним из
ионов воды, H+ или OH-, дает слабый электролит. Поэтому взаимодействие иона Na+ с водой неосуществимо (так как образовавшийся при этом NaOH является сильным электроном), а протекает
реакция между ацетат-ионами и водой с выделением слабой
уксусной кислоты:
CH3COO-+H2O = CH3COOH + OH-.
Образующиеся ионы OH- обусловливают щелочную среду
раствора pH > 7.
42
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
2. Соль образована сильной кислотой и слабым основанием,
например NH4Cl, (NH4)2SO4, NH4NO3. Гидролиз таких солей разберем на примере хлорида аммония. Эта соль в воде находится в
состоянии полной диссоциации:
NH4Cl = NH4+ + Cl-.
Гидролиз иона Cl- невозможен, так как он привел бы к образованию сильной кислоты HCl. При гидролизе иона NH4+ получается слабый электролит – гидроксид аммония:
NH4+ + H2O = NH4OH + H+.
Ионы водорода обусловливают кислую реакцию раствора.
3. Соль образована слабым основанием и слабой кислотой,
например NH4CH3COO, NH4HCO3, NH4HSO3, NH4NO2. Гидролиз
такой соли рассмотрим на примере ацетата аммония. Эта соль в
воде диссоциирует по уравнению:
NH4CH3COO = NH4+ + CH3COO-.
Оба иона NH4+ и CH3COO- с водой образуют слабые электролиты – гидроксид аммония и уксусную кислоту:
NH4+ + H2O = NH4OH + H+
CH3COO-+H2O = CH3COOH + OH-,
или в суммарном виде:
NH4+ + CH3COO-+H2O = NH4OH + CH3COOH.
В связи с тем что константы диссоциации CH3COOH и
NH4OH примерно одинаковы, концентрации ионов OH- и H+ также
равны, поэтому раствор ацетата аммония почти нейтральный.
В общем случае при гидролизе соли, образованной слабым
основанием и слабой кислотой, может получаться нейтральный,
кислый или щелочной раствор в зависимости от того, гидролиз
какого солеобразующегося иона (катиона или аниона) преобладает.
4. Соль образована сильной кислотой и сильным основанием.
К таким солям относятся NaCl, K2SO4, NaNO3 и многие другие.
Растворы этих солей практически нейтральные, pH ≈ 7, так как ни
43
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
один из ионов, входящих в состав соли, не подвергается в водном
растворе гидролизу.
В нашем случае гидролизу по катиону подвергается соль,
образованная слабым основанием и сильной кислотой, т. е. FeCl3.
18. В ряду HF-HCl-HBr-HI сила кислот увеличивается HI –
одна из самых сильных кислот (ее степень диссоциации составляет ≈ 95%), а HF – слабая кислота (степень диссоциации ≈ 8%).
19. Соль образуется при горении железа в хлоре:
Fe + Cl2 = FeCl2.
20. Методы получения коллоидных растворов, основанные на
объединении более мелких частиц в более крупные, называются
конденсационными.
21. Молярная концентрация 0,1 моль/л соответствует содержанию 0,1 моль H2SO4 в 1 литр раствора, т. е. 98·0,1 = 9,8 г H2SO4
в 1 л раствора, а в 500 мл раствора – 4,9 г серной кислоты.
22. Изменение смачиваемости твердых тел под действием
ПАВ используется при флотации руд. Флотация – это процесс
разделения мелких твердых частиц (главным образом, минералов),
основанный на различии их в смачиваемости водой.
23. Дым и туман относятся к дисперсным системам типа
аэрозоль (см. табл. 3).
24. В лаборатории хлороводород можно получить в результате
реакции:
2NaCl(тв.) + H2SO4
Na2SO4 + 2HCl
Это так называемый «сульфатный» метод получения HCl.
В настоящее время его используют в основном в лабораторных
условиях. «Сульфатный» способ основан на взаимодействии NaСl
c концентрированной H2SO4; при слабом нагревании образуется
кислая соль NaHSO4 и HCl, а при сильном нагревании – средняя.
44
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
25. Наиболее прочной является связь между элементами в
молекуле, формула которой H2O, т. к. O, S, Se и Te находятся в
одной группе, но в разных периодах. При переходе от O к Te
количество энергетических уровней возрастает, а связь в
гидридных соединениях ослабевает.
26. Кислотный характер имеют оксиды, образованные
переходными металлами в высоких степенях окисления.
27.
Напишем реакцию образования H2S:
H2 + S = H2S ΔfH0298 = -21 кДж/моль.
При взаимодействии 32 г серы и 22,41 л (1 моль) водорода
(н. у.) выделяется 21 кДж теплоты, а при взаимодействии 16 г серы и 11,2 л водорода выделится в два раза меньше, т. е. 10,5 кДж.
28. Коллоидная частица и диффузионный слой ионов образуют электронейтральную мицеллу.
29. Напишем реакцию взаимодействия оксида азота (IV) с
раствором NaOH:
2NO2 + 2NaOH = NaNO2 + NaNO3 + H2O.
30. Элементы, находящиеся в одной группе и подгруппе,
обладают одинаковым числом валентных электронов.
31. В 400 г раствора с массовой долей нитрата калия 20 % содержится 80 г растворенного вещества. Следовательно, масса
воды равна 320 г.
32. CaCl2 относится к соединениям с ионным типом связи,
поэтому в узлах кристаллической решетки содержатся ионы Ca2+
и Cl-.
33. Рассматриваемая реакция является экзотермической, т. к. в
результате реакции выделяется теплота. Для смещения равновесия
45
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
в системе в сторону продуктов реакции необходимо понизить
температуру.
34. Осмотическое давление разбавленных растворов вычисляется по уравнению Вант-Гоффа:
π = cRT,
где π – осмотическое давление; с – концентрация раствора в
моль/л, R – константа, равная 8300 Па·л/(К·моль); T – абсолютная
температура. В нашем случае π = 0,1·8300·298 = 247,3 кПа.
35. Различная способность веществ к адсорбции используется
в хроматографии. Хроматография – метод разделения и анализа
смесей, основанный на различном распределении их компонентов
между двумя фазами – неподвижной и подвижной (элюентом).
36. Для получения
используется реакция:
углекислого
газа
в
лаборатории
CaCO3 + 2HCl = CaCl2 + H2O + CO2 .
37. Формула соли, водный раствор которой проявляет щелочную реакцию, должна быть образована сильным основанием и
слабой кислотой, например K2CO3. В воде эта соль полностью
диссоциирована.
K2CO3 = 2K+ + CO32-.
Затем ион CO32- взаимодействует с водой по уравнению:
CO32- + H2O = HCO3- + OH-.
Образующиеся гидроксид-ионы обусловливают щелочную
среду раствора.
38. Коллоидные системы отличаются от истинных растворов
большими размерами частиц.
39. Для реакции
46
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
N2(г) + 3H2(г) = 2NH3(г)
выражение для скорости прямой реакции при условии ее
элементарности запишется в виде
υ = к·СN2·C3H2.
При увеличении концентрации водорода в два раза скорость
реакции увеличивается в 23 = 8 раз.
40. Дисперсной системой, в которой дисперсной фазой выступает газ, а дисперсионной средой – жидкость, является пена
(подробнее см. табл. 3).
41. Ион, вызывающий разрушение коллоидных растворов,
называется коагулирующим.
42. Радиус атомов уменьшается в ряду элементов Se, S, O.
43. В 150 г раствора с массовой долей соли 2% содержится 3 г
соли, а в 350 г раствора с массовой долей 4% содержится 14 г
соли. Всего будет 17 г соли в 500 г раствора. Составим пропорцию
500 г – 17 г
100 г – x
x = 3,4%.
44. Осмотическое давление этанола будет равно
π = cRT = 0,5·8300·293 = 1216 (кПа).
45. В водном растворе невозможна реакция
KCl +Br2
Сверху вниз в группе размеры атомов галогенов возрастают, и
в этом направлении уменьшается окислительная способность
элементов. Br2 менее сильный окислитель, чем Сl2.
46. Коагуляция коллоидных растворов может протекать под
действием сильных электролитов.
47
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
47. Кислая соль образуется при взаимодействии с многоосновными кислотами, например с H3PO4. Уравнение реакции для
1 моль H3PO4 запишется в виде:
Ca(OH)2 + H3PO4 = CaHPO4 + 2H2O.
48. Молярная концентрация глюкозы 0,2 моль/л соответствует
0,2 моль глюкозы в 1 л раствора. Молярная масса глюкозы равна
180 г/моль, а 0,2 моль соответствует 180·0,2 = 36 (г) глюкозы в 1 л
раствора, а в 0,5 л – 18 г глюкозы.
49. Изотопы одного элемента отличаются числом нейтронов.
50. Водород является одним из продуктов растворения Zn в
водном растворе HCl согласно реакции:
Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2 .
51. Формула
молекулы CH4.
вещества
с
тетраэдрическим
строением
52. Растворы, обладающие одинаковым осмотическим давлением, называются изотоническими.
53. Среди галогенов наиболее сильным окислителем является
фтор.
48
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
21
Размер файла
517 Кб
Теги
балабаева, 440, интернет, химия, экзамен
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа