Решение. 8. Сколько молей молекулярного азота содержится в азоте массой 280 г?

Лабораторная работа №1

Задание 1

8. Сколько молей молекулярного азота содержится в азоте массой 280 г?

9. Чему равна эквивалентная массa (г/моль) оксида бария BaO?

10. В 100 мл раствора содержится 49 г серной кислоты. Какова нормальность раствора?

11. Какой объем (л) занимает 0,6 молей углекислого газа (принимая условия нормальными, а газ – идеальным)?

12. Плотность газа по воздуху составляет 4,53. Определите какой одноатомный газ имеет такую плотность?

13. Какова масса кислорода (кг), находящегося в баллоне объемом 20л при температуре 20 С и давлении 10⁶ Па?

14. Какова масса гелия (в г), содержащего столько же атомов, сколько содержится в 4 г углерода.

Дано к задаче записывается самостоятельно

8)
Молярная масса молекулярного азота (N2) = 14*2= 28 г/моль

Количество молей ν= 280/28 = 10 моль
Количество молекул: N = ν * Na = 10* 6.02*10²³ = 6.02*10²⁴

9) Эквивалентная масса оксида вычисляется по формуле:

Эоксида = Моксида / (число атомов элемента * валентность элемента)
Для BaO:
Моксида = 137,33+16 = 153,33
Число атомов = 1
Влентность = 2
Эоксида = 153,33 / (2*1) = 76,67 г/моль

10) Молек.масса к-ты (Н₂SO₄)=98 г/моль

N к-ты=m*1000/V*Экв.к-ты
Экв.к-ты=Молек.масса/2=49
N=98*1000/100*49=20 моль/л

11) 0,6 моль CO₂
Один моль любого газа при нормальных условиях занимают объем.равный 22,4.л
V = 22.4*0.6=13.44 л

12) Воздух — это смесь газов, поэтому для него можно рассчитать только среднюю молярную массу. Её величина принята за 29 г/моль (исходя из примерного усреднённого состава).

D_{по возд.} = М_{(газа Х)} / 29 = 4,53
отсюда М_{(газа Х)} = 131,37 г/моль
Ответ: это Ксенон Xe

13) Дано: V= 20л; t= 20 C; P=10⁶ Па

Из уравенения Клайперона-Менделеева:
PV=nRT
PV=m*R*T/M
m=PVM/RT, где P=2*10⁶ Па, V=20 л=2*10^-2, T=293,15 K, R=8,31 дж/(моль*к)

m=2*10⁶*2*10^-2*32*10^-3/8,31*293.15 = 0,52 кг

m(O₂)=0.52 кг

14)
4г углерода это 4/12 = 1/3 моль.
Молярная масса гелия равна 4г.
Масса 1/3 моль гелия равна 4/3 г = 1,333г

Лабараторная работа номер 2

Задание№13

1. Каково максимальное число электронов на 6d- орбиталях?

На d- орбиталях – любого энергетического уровня максимальное количество электронов - 10

2. Какие значения принимают орбитальные и магнитные квантовые числа для 5р-орбиталей?

Орбитальное квантовое число равно 1 (поскольку это р- орбитали)

Магнитные квантовые числа связаны с орбитальным: -1, 0 1

3. Какова частота кванта света (с^-1) с длиной волны550нм?

Частота колебания и длина волны связаны следующим соотношением:

С =ᾀ ὐ,

где С – скорость света (300000км\сек),

ᾀ- длина волны, ὐ - частота,

отсюда ὐ = С / ᾀ

ὐ = 3*10⁸м /сек / 550 * 10 ^-9м = 5,54 *10¹⁴ с^-1

4. Сколько свободных d- орбиталей содержится в атома хрома? Напишите электронную формулу атома

Cr – элемент IVпериода,6 Б -группы Периодической системы

электронную формулу его атома: 1S²2S²2p⁶ 3S²3p⁶3d⁵4S¹ у атома хрома происходит «провал» электрона с 4S на3d подуровни, поэтому на3d будет 5електронов, которые согласно правила Гунда займут все d- орбитали и свободных d- орбиталей не будет.

5 Укажите атом в III периоде Периодической системы обладающий наибольшей энергией ионизации. Ответ обоснуйте.

По III периоду энергия ионизации возрастает, от S- элементов к p- элементам что связано с возрастанием эффективного заряда ядра. А поскольку энергия ионизации это количество энергии, необходимое для отрыва электрона от невозбужденного атома, то чем больше заряд ядра тем сильнее притяжение к нему электронов и, соответственно больше энергия ионизации. Таким образом,для III периода таким элементом будет – аргон.

6. Рассчитайте максимальное количество электронов в атоме на энергетическом уровне с n =4

Максимальное количество электронов в атоме рассчитывается по формуле:

N = 2 n² N = 2 * 4² = 32

7. Какие энергетические переходы электронов в атоме водорода соответствуют спектральной серии Пашена?

Спектральная серия Пашена соответствует переходам электронов на третий уровень со всех вышерасположенных. Серия Пашена наблюдается в инфракрасной области спектра.

Лабараторная работа номер 8

К 5 лабе подходят так же задачи из лаб 8 и 12.

Задание№14

1 Чему равен водородный показатель рН раствора, концентрация гидроксильных групп в котором ровна 10^-11 моль/л?

рН = - lg [ H⁺] [ H⁺] = 10^-14/ 10^-11 = 10^-3 моль/л

рН = - lg [ 10^-3] = 3

2 Определите осмотическое давление сахарозы при 0⁰С, если при 20⁰ С осмотическое давление этого же водного раствора равно 1,07 *10⁵Па

Осмотическое давление в растворах зависит (прямопропорционально) от концентрации раствора и температуры

Р _(293К) = Р_(273К) * 273К / 293К

= 1,07 *10⁵*273 / 293 =0,997 * 10⁵ Па

3.Сколько граммов серной кислоты требуется для получения 3 л 1,5 М раствора?

С_м = m / M (H₂ SO₄) *V

m = C_M *M_H2SO4 *V M_H2SO4 = 98 г/моль

m = 1,5 * 98 * 3 = 441г.

4.Какую реакцию имеет водный раствор хлорида цинка ZnCl₂ Запишите уравнение гидролиза этой соли

ZnCl₂ + H₂O = ZnOHCl + HCl

Zn⁺² + 2 Cl^- + HOH = ZnOH⁺ + H⁺

В результате гидролиза хлорида цинка ZnCl₂ (соль образована слабым основанием и сильной кислотой) в растворе образовываются ионы водорода,

рН < 7,реакция кислая.

5.Чему равен рН 0,15н раствора NH₄ Cl если степень диссоциации равна 1?

NH₄Cl + H₂O = NH₄OH + HCl

NH₄⁺ +H₂O = NH₄OH + H⁺

Для раствора NH₄ Cl нормальная концентрация совпадает с молярной и степень диссоциации равна 1, значит концентрация H⁺ равна 0,15 моль/л

рН = - lg [ H⁺] = - lg [ 0,15 ] = 0,82

6. При температуре 20⁰ С растворимость CaSO₄ равна примерно 0,001 моль/л

Вычислите произведение растворимости этой соли.

ПР = [ Ca⁺²] [SO₄^-2]

Поскольку 1моль CaSO₄ при растворении даст 1 Ca⁺² и 1 SO₄^-2, то в растворе с концентрвцией0,001моль/л CaSO₄ будет соответственно 0,001моль/л Ca⁺² и 0,001моль/л SO₄^-2

ПР = [ Ca⁺²] [SO₄^-2] =(0,001)²= 10^-6

7. Вычислить водородный показатель рН 0,01н раствора слабой одноосновной кислоты, если константа ее диссоциации 10^-10

Поскольку кислота одноосновная то нормальная концентрация отвечает молярной концентрации. Согласно закону разведения Освальда степень диссоциации

ᾀ = к/с = 10^-10/ 10^-2 = 10^-8 = 10^-4

1моль одноосновная кислота при диссоциации даст 1Н⁺ , а при концентрации 0,01 и степени диссоциации 10^-4 концентрация Н⁺ равна

[ H⁺] = 0,01* 10^-4 = 10^-6

рН = - lg [ 10^-6] = 6

Лабораторная работа №2

Изучение эмиссионных спектров атомов

Градуировка монохроматора Таблица1

Цвет линий Длина волны нм Деление барабана

фиолетовая 404,6 973

синяя

435,8 1494

голубая 491,6 2157

зеленая 546,1 2575

желтая 577,0 2769

----------------------------------------------------------------------------------------------------

Строим градуировочный график (длина волны – деление барабана)

В таблицу 2 вносим экспериментально полученные значения деления барабана и по градуировочному графику находим соответствующие им длины волн (эксп)

Эмиссионный спектр атомарного водорода Таблица2

----------------------------------------------------------------------------------------------------

Элемент Цвет деление длина длина энергетичес. энергия

Линий барабан.волны эксп волны расч.переход перехода

------------------------------------------------------------------n_j n₂--------------- Е--эВ--

Фиолет.1442 428 410 6-----2 3,09

_водо_____________________________________________________________

род Синяя 1800 459 434 5-----2 2,86

Голуб. 2073 486 486 4------2 2,55

__________________________________________________________________

Красн. 3036 624 656 3-------2 1,912

__________________________________________________________________

Рассчитываем длину волны теоретическую:

l_j2=hc/R(1/n₂² – 1/n_j²)

Для n =3 656,3; n=4 486,1; 4 =4 434,1; n=6 410

Погрешность ḡ% =428-410/ 410 =4,39%__ ḡ% =459 -434 /434 = 5,7%

ḡ%= 486 -486 /486 = 0% ḡ%=656-624 /656 =4,4%

По уравнению Ридберга рассчитываем энергию перехода:

Е = Rz² (1/ n²_i - 1 / n²_j) R- константа Ридберга –2,18.*10^-18Дж или13,6 эВ

n_i =1,2,3,4,5

n_j =2,3,4

Эмиссионный спектр неизвестного элемента Таблица 3

__________________________________________________________________

Цвет линии Деление барабана Длина волны Длина волны Элемент

эксперимент таблич.

__________________________________________________________________

Красный 2850 590 589,5 Na

_______________________________________________________

Желтый 2716 568 588,8 Na

_______________________________________________________

Зеленый 2570 549 568,8 Na

_______________________________________________________

Голубой 2330 516

__________________________________________________________

Синий 1820 461

___________________________________________________________

Фиолетов 1150 410

______________________________________________________________

Таким образом, неизвестный элемент Na

Лабораторная работа № 4

Тепловые эффекты химических процессов

Определение теплоты растворения соли в воде

______________________________________________________

№ t T № t T № t T

____мин ____________мин______________мин________________________

1 0 1,28 16 7,5 1,36 31 15 1.26

___________________вкл. нагрев_____всып соль____________________

2 0,5 1,28 17 8 1,37 32 15,5 1.24

______________________________________________________

3 1 1,28 18 8,5 1,38 33 16 1,23

_____________________________________________________

4 1,5 1,28 19 9 1,38 34 16,5 1,20

______________________________________________________

5 2 1,28 20 9,5 1,39 35 17 1.20

_______________________________________________________

6 2,5 1,28 21 10 1,40 36 17,5 1,20

___________________выкл. нагрев___________________________________

7 3 1,28 22 10,5 1,41 37 18 1,20

______________________________________________________

8 3,5 1,28 23 11 1,42 38 18,5 1,20

_____________________________________________________-

9 4 1,28 24 11,5 1,42 39 19 1,20

______________________________________________________

10 4,5 1,31 25 12 1,43 40 19,5 1,20

______________________________________________________

11 5 1,32 26 12,5 1,43 41 20 1,20

_______________________________________________-_______

12 5,5 1,33 27 13 1,43 42 20,5 1,20

___________________________________________________-

13 6 1,34 28 13,5 1,33 43 21 1,20

___________________________________________________

14 6,5 1,35 29 14 1,29 44 21,5 1,20

___________________________________________________

15 7 1,35 30 14,5 1,26 45 22 1,20

___________________________________________________

46 22,5 1,20

_____________________________________________________

Рассчитываем теплоту растворения:

По графику определяем Т_{калор. =} 0,491

Т_расч = 0,511

Рассчитываем постоянную калориметра

I²Rt 1*6* 180

С_к =------------ =------------ = 2199,59 Дж/К

Tкалор. 0,491

aqua

NaNO₃ тв. -------------- Na⁺aq + NO₃^-aq

H⁰_гид.(Na⁺aq) + H⁰_гид.(NO₃^-aq) - [ H⁰ обр _NaNO3] = H ⁰рас

NaNO₃

H⁰_{раст NaNO3} =-420,1 + -306,7 – (-743,3) = 19,5кДж

Расч.

Рассчитываем теплоту растворения по экспериментальным данным

H⁰раств.(NaNO₃) =С_к Т(раст) М / m

экс.

H⁰ раств.(NaNO₃ = 2199,59 0,511 *85/ 5 =

=19107,83Дж/К= 19,11Кдж/к

| Н_экс - Н_рас | | 19,11 – 19,5|

Погрешность ḡ% = ------------- = ---------------------=2%

Н_рас 19,5

Определение теплоты нейтрализации

______________________________________________________

№ t T № t T № t T

____мин ____________мин______________мин________________________

1 0 0,37 16 7,5 0,52 31 15 1.11

_____________________выкл.нагр_________________________________

2 0,5 0,38 17 8 0,53 32 15,5 1.11

______________________________________________________

3 1 0,4 18 8,5 0,54 33 16 1,12

_____________________________________________________

4 1,5 0,4 19 9 0,56 34 16,5 1,13

______________________________________________________

5 2 0,41 20 9,5 0,57 35 17 1.14

_______________________________________________________

6 2,5 0,41 21 10 0,58 36 17,5 1,15

______________________________________________________

7 3 0,42 22 10,5 0,59 37 18 1,15

______________________________________________________

8 3,5 0,43 23 11 0,6 38 18,5 1,15

_____________________________________________________-

9 4 0,44 24 11,5 0,61 39 19 1,15

______вкл наг________________________________________________

10 4,5 0,45 25 12 0,63 40 19,5 1,15

______________________________________________________

11 5 о,46 26 12,5 0,64 41 20 1,15

_______________________влить кисл________________________-_______

12 5,5 0.47 27 13 1.04 42 20,5 1,15

___________________________________________________-

13 6 0,48 28 13,5 1,08 43 21 1,15

___________________________________________________

14 6,5 0,49 29 14 1,1 44 21,5 1,15

___________________________________________________

15 7 0,5 30 14,5 1,11 45 22 1,15

___________________________________________________

46 22,5 1,15

_____________________________________________________

Рассчитываем теплоту нейтрализации по экспериментальным результатам

I² R t 1 * 6 * 180

С калор.= -------------- = ------------------ =1543 Дж\К

T калор. 0,7

С_к Т_нейтр

Н_нейтр = ------------------

V C_кисл

1543* 0,35

Н_{нейт = ---------------------------- =} 54000Дж/К = 54 кДж /к

Экс 0,01* 1

2 NaOH + H₂SO₄ = Na₂SO₄ + 2H₂O

2Na⁺ + 2 OH^- +2H⁺ + SO₄^- = 2Na⁺ + SO₄^- +2H₂O

2 OH^- +2H⁺ =2H₂O

Табличные значения энтальпий образования ионов H⁺ и OH^- и молекулы

H₂O(ж) известны и соответственно равны: 0, -229,94 и -285,84 кДж/моль

Тогда тепловой эффект реакции нейтрализации равен:

Н⁰_{нейтр(расч.)} = -285,84 – (-229,94) = - 55,9 Кдж/моль (эта реакция экзотермическая – теплота выделяется)

| Н_экс - Н_рас | | 54 – 55,9|

Погрешность ḡ% = ------------- = ---------------------=3,3 %

Н_рас 55,9

Лабораторная работа №5

Определение электродных потенциалов металлов

Определение электродных потенциалов Cu, Pb, Zn, Fe, Ni и изучение изменения величины электродного потенциала Zn в зависимости от

Е_Me2+_/Me= E⁰_с.х.- ЭДС для Me = Zn, Ni, Fe, Pb, где E⁰_с.х.=0.202В

Е_Cu2+_/Cu= E⁰_с.х.- ЭДС для медного электрода DG⁰_p= -nFЭДС, где n=2, F=96484 Кл/моль

Е_Me2+_/Me= E⁰_Me2+_/Me + 0.059/n*Ln[C_Me2+], где n=2.

E = ½(E_p - E_экс)/E_p½*100%

Результаты и последовательность расчетов.

Иссл.электрод	Схема гальванического элемента	ЭДС,В	ЕMe2+/Me рассчит.В	E^0, В	DG^0p дж/ моль^-1
Ni	Ni|Ni^2+||KCl,AgCl	0.12	0.082	0.202	-23156.16
Cu	Cu|Cu^2+||KCl,AgCl	0.04	0.206	0.202	-7718.72
Fe	Fe|Fe^2+||KCl,AgCl	0.35	-0.148	0.202	-675388
Pb	Pb|Pb^2+||KCl,AgCl	0.415	-0.213	0.202	-800081.72

Cr Cr|Cr²⁺||KCl,AgCl 0,24 -0,38 0,202 - 73327,84

__________________________________________________________________

a)

1. E_Ni2+_/Ni = 0.202 – 0.12 = 0.082 B

2. Е_Cu2+_/Cu = 0.202 + 0.04 = 0.206 B

3. Е_Fe2+_/Fe = 0.202 – 0.35 = -0.148 B

4. Е_Pb2+_/Pb = 0.202 – 0.415 = -0.213 B

5. E_Cr2+_/Cr = 0.202 – 0.24 = - 0.38 B

b)

_1. DG⁰_pNi = -2*96484*0.12 = -23156.16 (дж/ моль^-1)

2. DG⁰_pCu = -2*96484*0.04 = -7718.72 (дж/ моль^-1)

3. DG⁰_pFe = -2*96484*0.35 =-675388 (дж/ моль^-1)

4. DG⁰_pPb = -2*96484*0.415 = -80081.72 (дж/ моль^-1)

5. DG⁰_pCr = -2*96484*0,38 = -73327,84(дж/ моль^-1)

Исслед электрод	Схема гальванического элемента	Концентр,m	ЭДС, В	Величина электр. потенциала	Ошибка %
экс	рас
Zn	Zn|Zn^2+||KCl,AgCl|Ag	0.1	0.9	-0.698	-0.8995	22%
0.5	0.89	-0.688	-0.8889	22%
1.0	0.88	-0.678	-0.88	23,6%
1.5	0.86	-0.658	-0.8548	23%

1. E_экс = 0.202 – 0.9 = -0.698 B

E_p = -0.87 + (0.059*Lg0.1)/2 = -0.8995 B

E = ((-0.8995 + 0.698)/-0.8995)*100% = 22%

2. E_экс = 0.202 – 0.89 = -0.688 B

E_p = -0.88 + (0.059*Lg0.5)/2 = -0.8889 B

E = ((-0.8889 + 0.688)/-0.8889)*100% = 22%

3. E_экс = 0.202 – 0.88 = -0.678 B

E_p = -0.88 + (0.059*Lg1.0)/2 = -0.88 B

E = ((-0.88 + 0.678)/-0.88)*100% = 23,6%

4. E_экс = 0.202 – 0.86= -0.658 B

E_p = -0.86 + (0.059*Lg1.5)/2 = -0.8548 B

E = ((-0.8548 + 0.658)/-0.8548)*100% = 23%

Дата добавления: 2015-01-03