Определение влажности в процентном соотношении исследуемого пищевого сырья. Распределение электронов по орбиталям. Причины изменения свойств оксидов и гидроксидов марганца
Работа из раздела: «
Химия»
/
Контрольная работа по химии
№ 1
Определите, какова была влажность (в %) исследуемого пищевого сырья, если при обработке 100 г сырья карбидом кальция выделилось 1,12 л ацетилена.
Решение
Дано:
Запишем реакцию взаимодействия воды с карбидом кальция:
Найдем количество ацетилена:
Согласно уравнения реакции можно сделать вывод, что количество воды равно удвоенному количеству ацетилена:
Масса воды будет равна:
Влажность равна отношению массы воды к массе образца пищевого продукта:
Влажность пищевого продукта составляет .
Ответ: .
№2.
Пользуясь правилом Хунда, распределите электроны по орбиталям, отвечающим высшему энергетическому состоянию атомов хлора и кремния.
Решение
Для хлора:
Как видно из записи электронных формул данных элементов хлор имеет на внешнем р - электронном слое пять электронов, и для завершения электронного слоя атому хлора надо только один электрон. Поэтому хлор относят к активным неметаллам, он легко вступает в химические реакции и притягивает электроны от менее электронегативных элементов.
/
Рассмотрим химические свойства хлора. Хлор может иметь такие степени окисления -1, 0, +1, +3, +5, +7. Это объясняется возможностью последовательного возбуждения спаренных электронов в атомах Cl, Br, I, At на d - подуровне, что приводит к росту числа электронов, которые принимают участие в образовании ковалентных связей до 3, 5 или 7. Хлор относится к сильным окислителям, хотя и более слабый чем фтор.
Кремний имеет порядковый номер в периодической системе 14. В периодической системе кремний расположен в четвертом периоде, поэтому на внешнем энергетическом уровне у него будет четыре электрона.
Можно записать распределение электронов в атоме кремния в виде:
Запишем электронно-графические формулы атома кремния. В нормальном состоянии для кремния можно записать:
/
А в возбужденном:
/
В нормальном состоянии атом кремния проявляет валентность равную 2, а в возбужденном состоянии - валентность равную 4. Валентность будет зависеть от числа неспаренных электронов в атоме. В атоме кремния в возбужденном состоянии их четыре.
№ 3
На основании распределения электронов внешнего энергетического уровня по квантовым ячейкам в основном и возбужденном состояниях определите возможные степени окисления атомов указанных элементов: фосфора, брома.
Решение
Рассмотрим атом фосфора. Он расположен в 5 периоде и на его внешнем энергетическом уровне расположено 5 электронов.
Запишем строение его энергетических уровней в нормальном и возбужденном состоянии:
/
Поэтому в нормальном состоянии атом фосфора может проявлять степень окисления равную +3 (Р2О3).
А в возбужденном:
/
В нормальном состоянии атом фосфора проявляет валентность равную 3, а в возбужденном состоянии - валентность равную 5. степень окисления фосфора: +3 и +5.
Рассмотрим свойства брома. Его электронная формула:
Как видно из записи электронной формулы бром имеет на внешнем р - электронном слое пять электронов, и для завершения электронного слоя атому брома надо только один электрон. Поэтому бром относят к активным неметаллам, он легко вступает в химические реакции и притягивает электроны от менее электронегативных элементов.
В нормальном состоянии атом брома проявляет степень окисления - 1.:
/
Далее возможны возбужденные состояния:
/
Возможна приведенная ниже конфигурация, в которой есть четыре неспаренных электрона (степень окисления +4):
/
Возможна приведенная ниже конфигурация, в которой есть семь неспаренных электрона (степень окисления +7):
/
Бром может проявлять степени окисления -1, 0, +1, +3, +5, +7. Это объясняется возможностью последовательного возбуждения спаренных электронов в атоме брома на 4d - подуровне, что приводит к росту числа электронов, которые принимают участие в образовании ковалентных связей до 3, 5 или 7.
№ 4
Как и почему изменяются кислотно-основные свойства оксидов и гидроксидов марганца с изменением его степени окисления в ряду: Mn(II)> Mn(IV) > Mn(VI) > Mn(VII).
Решение
Составим формулы оксидов и гидроксидов марганца с указанными в условии степенями окисления.
Марганец имеет четыре оксида MnO, Mn2O3, MnO2, Mn2O7. Как известно из курса химии по кислотно-основным свойствам оксиды марганца разделяют на: MnO, Mn2O3 - основные оксиды, MnO2 - амфотерен, а высший оксид Mn2O7 является ангидридом марганцовой кислоты. Гидроксиды марганца имеют формулы , , .
Амфотерными свойствами владеет Mn(OH)4. При действии щелочей на растворы солен марганца (II) выпадает белый осадок гидроксид марганца Мп(ОН)2. Осадок легко растворяется в кислотах. На воздухе он быстро темнеет, окисляясь в бурый гидроксид марганца(IV) Мп(ОН)4. Оксид марганца, или закись марганца, МпО получается в виде зеленого порошка при восстановлении других оксидов марганца водородом.
Наиболее стойким соединением марганца является темно-бурый диоксид марганца МпО2; он легко образуется как при окислении низших, так и при восстановлении высших соединений марганца. Как уже указывалось, МпО2 - амфотерный оксид; однако и кислотные, и основные свойства выражены у него очень слабо.
Поэтому можно сделать вывод, что в ряду оксидов марганца основные свойства слабеют, а нарастают кислотные свойства. Это можно объяснить изменением степени окисления марганца в этих соединениях. В основных соединениях степень окисления марганца невысока (+2), а в кислотах степень окисления марганца более высока (+6, +7). Увеличение степени окисления приводит к возрастанию кислотных свойств. Высокая степень окисления (+6, +7) более характерна для неметаллов, например хлора, серы и т.п. поэтому при высоких степенях окисления более проявляются кислотные свойства.
№ 5
Составьте молекулярные, молекулярно-ионные и сокращенные ионные уравнения реакций между веществами:
А) нитратом свинца и хроматом калия,
Б) гидроксидом алюминия и гидроксидом калия.
В) гидроксохлоридом кобальта (ІІ) и соляной кислотой.
Решение
Запишем уравнения реакций между указанными ниже веществами.
А) нитратом свинца и хроматом калия
Б) гидроксидом алюминия и гидроксидом калия.
В) гидроксохлоридом кобальта (ІІ) и соляной кислотой.
Уравнения реакций записаны в молекулярном и ионном видах.
№ 6
Напишите реакцию образования комплексного соединения и константу его нестойкости.
Образование хлорида диамминсеребра (І) за счет растворения осадка хлорида серебра в NH4OH.
Решение
Запишем сначала реакцию получения комплексного соединения хлорида диамминсеребра (І) за счет растворения осадка хлорида серебра в NH4OH.
В результате взаимодействия мы получим комплексное соединение серебра .
В водных растворах комплексное соединение будет диссоциировать согласно уравнения реакции:
Комплексный катион может разлагаться, эту меру разложения и характеризирует константа нестойкости комплексного соединения:
Константа нестойкости равна:
Уравнение для константы нестойкости комплекса записано.
№ 7
К двум литрам воды прибавили 1 л 40% раствора гидроксида натрия (плотность 1,43 г/мл). Рассчитайте процентную концентрацию полученного раствора.
Решение
Дано:
Для решения задания мы используем формулу:
Вычислим сначала массу 1 литра раствора хлорида калия:
Далее вычислим массу соли хлорида калия в указанном растворе:
Тогда используя формулу вычислим процентную концентрация раствора полученного при смешивании 1 литра первоначального раствора и 2 литров воды.
Ответ: .
№ 8
Вычислите степень диссоциации в 0,1 н растворе цианистоводородной кислоты. .
Решение
Дано:
Согласно условия задачи нам необходимо вычислить значение степени диссоциации в 0,1 н растворе цианистоводородной кислоты. цианистоводородная кислота относится к группе слабых кислот, она в малой мере диссоциирует на ионы в водных растворах. Эта кислота относится к одноосновным кислотам. Запишем уравнение диссоциации кислоты в растворе:
Степень диссоциации можно вычислить при помощи формулы:
Поскольку степень диссоциации незначительна, то:
Ответ: .
№ 9
В какой цвет будет окрашена лакмусовая бумажка в водных растворах цианида калия, хлорида аммония, сульфата лития, нитрата натрия? Составьте молекулярные и ионно-молекулярные уравнения реакций.
Решение
Рассмотрим процессы гидролиза солей в растворах. Найдем значение РН растворов солей.
Цианид калия образован слабой кислотой и сильным основанием.
В результате гидролиза образуются ионы и среда будет щелочной. Лакмусовая бумага будет иметь синий цвет.
Рассмотрим гидролиз хлорида аммония. Он образован сильной кислотой и слабым основанием.
В результате гидролиза образуются ионы , поэтому среда будет кислой и лакмус будет окрашен в красный цвет.
Сульфат лития образован сильной кислотой и сильным основанием, литий принадлежит к щелочным металлам, поэтому гидролиз такой соли не протекает, РН равно 7, среда нейтральная. В нейтральной среде лакмус будет бесцветен.
Нитрат натрия образован сильной кислотой и сильным основанием, поэтому соль не гидролизируется и РН среды равно 7, лакмус бесцветен.
№ 10
Вычислить объем воды, необходимый для растворения при 25єС 1 грамма сульфата бария ().
Решение
Дано:
В водных растворах сульфат бария диссоциирует на ионы согласно уравнения реакции:
Тогда концентрация ионов бария в растворе равна:
Тогда в 1 литре воды мы можем растворить моль сульфата бария. Вычислим массу сульфата бария, который растворим в 1 литре воды.
Тогда объем воды будет равен отношению:
Ответ:
№ 11
Рассчитайте сколько граммов гидрокарбоната кальция содержится 1 м3 мягкой воды, если ее временная жесткость по Са2+ равна 1,5 ммоль/л?
Решение
Дано:
Согласно условия задания нам дано временную жесткость воды, которая равна 1,5 ммоль/л. Тогда мы можем вычислить количество гидрокарбоната кальция, который находится в 1000 литров воды.
Вычислим массу гидрокарбоната в воде:
Масса гидрокарбоната кальция в 1 м3 воды составила .
Ответ: .
№ 12
При 100єС некоторая реакция заканчивается за 1 мин. Рассчитайте, через какое время закончится эта реакция при температуре 60єС, если температурный коэффициент скорости реакции равен 2.
Решение
Дано:
Вычислим значение времени Т2. для этого мы сначала вычислим насколько уменьшится скорость химического процесса при уменьшении температуры от 100єС до 60єС. Используем уравнение Вант-Гоффа:
Поэтому скорость химического процесса уменьшилась в 16 раз. Тогда можно сделать вывод, что время протекания процесса увеличиться также в 16 раз. Тогда реакция будет продолжаться не 1 минуту, а в 16 раз больше:
Ответ:
№ 13
Расставьте коэффициенты в окислительно-восстановительных процессах на основании составления электронно-ионного баланса:
В реакции между растворами иодида калия и пероксидом водорода в сернокислой среде, используемой при определении активных окислительных ферментов.
Решение
Расставьте коэффициенты в окислительно-восстановительных процессах на основании составления электронно-ионного баланса. Запишем уравнение реакции между растворами иодида калия и пероксидом водорода в сернокислой среде. Также запишем продукты данного процесса.
Рассмотрим полученное уравнение реакции и запишем его в ионном виде:
Запишем ионные полуреакции:
Суммируем полуреакции:
Запишем реакцию в молекулярном виде и уравняем ее:
Уравнение реакции окислительно-восстановительного процесса уравнено.
№ 13
Расставьте коэффициенты в окислительно-восстановительных процессах на основании составления электронного баланса:
В реакции между сульфидом свинца (ІІ) и пероксидом водорода, используемой для осветления картин за счет образования сульфата свинца (ІІ) белого цвета.
Решение
Запишем уравнение реакции между сульфидом свинца (ІІ) и пероксидом водорода, в результате которой образуется сульфат свинца.
Проставим степени окисления элементов у уравнении:
Составим уравнения электронного баланса:
Уравняем уравнение окислительного процесса:
Уравнение уравнено при помощи метода электронного баланса.
хлор кремний гидроксид молекулярный
№ 14
В каких растворах восстановительная способность цинка выражена более сильно, если:
А) Е = - 0,76В,
Б) Е = - 1,26В.
Решение
В условии задания нам дано значения потенциалов восстановления цинка в растворе. Восстановительная способность цинка будет зависеть от потенциала восстановления, чем потенциал менее негативный, тем большей будет восстановительная способность цинка, тем проще и легче восстановить его из раствора. Поэтому восстановительная способность будет большей в случае реакции , потенциал которой Е = -0,76В. в случае реакции , потенциал которой Е = - 1,26В, восстановительная способность будет меньшей.
№ 15
Исходя из положения металлов в ряду напряжений металлов и растворимости продуктов их взаимодействия с указанными ниже реагентами, определите в каком из приведенных реагентов: воде, уксусной, азотной, серной кислотах (различной концентрации), гидроксиде калия - происходит растворение меди в стандартных условиях. Ответ подтвердите соответствующими уравнениями реакций.
Решение
Медь расположена в ряду напряжений металлов после водорода, поэтому она не вытесняет водород из кислот. Медь относится к малоактивным металлам, она не будет реагировать с водой. Уксусная кислота, которая относится к малоактивным кислотам не будет реагировать с медью, водород не вытесняется. Гидроксид калия также не реагирует с медью.
Из всего списка веществ в реакцию в медью будет вступать только серная кислота и азотная кислота.
Медь не реагирует с разбавленной серной кислотой. Только если в растворе серной кислоты присутствует кислород, то тогда возможна химическая реакция:
Возможна реакция концентрированной серной кислоты и меди с образованием оксида серы .
Медь реагирует как с концентрированной, так и с разбавленной азотной кислотами.
Рассмотрим отношение меди к концентрированной азотной кислоте.
С разбавленной азотной кислотой протекает реакция:
Уравнения взаимодействия меди с кислотами записаны.
Список использованной литературы
1. Артеменко А. И., Тикунова И. В., Ануфриев Е. К. Практикум по органической химии. - М.: Высшая школа, 1991. - 175 с.
2. Глинка Н. Л. Общая химия. - Л.: Химия, 1988. - 702 с.
3. Крешков А. П., Ярославцев А. А. Курс аналитической химии. - М.: Химия, 1964. - 430 с.
4. Полеес М. Э. Аналитическая химия. - М.: Медицина, 1981. - 286 с.
5. Рабинович В. А., Хавин З. Я. Краткий химический справочник. - Л.: Химия, 1978. - 331 с.
6. Химия: Справочное издание/ под ред. В. Шретер, К.-Х, Лаутеншлегер, Х. Бибрак и др.: Пер. с нем. - М.: Химия, 1989.- 648 с.
7. Щукарев С. А. Неорганическая химия. - М.: Высшая школа, 1970. - 437 с.
