Решение задачи: Контрольная работа №1, 2 вариант (Химия)

Хорошо, давайте разберем задания из "Контрольной работы №1 «Теоретические основы химии»" (2 вариант).

2 вариант

1. Элемент, атом которого имеет электронную конфигурацию \(1s^22s^22p^63s^23p^64s^23d^2\)

Чтобы определить элемент, нужно посчитать общее количество электронов в атоме. Количество электронов: \(2 + 2 + 6 + 2 + 6 + 2 + 2 = 22\). Элемент с атомным номером 22 – это Титан (Ti). Ответ: в) Ti

2. Ряд элементов, образующих оксиды с общей формулой \(RO_2\)

Общая формула \(RO_2\) означает, что элемент R проявляет степень окисления \(+4\). Рассмотрим предложенные варианты: а) Ba, Ca, Sr – это щелочноземельные металлы, они образуют оксиды с формулой \(RO\) (степень окисления \(+2\)). б) P, N, As – Фосфор (P) образует \(P_2O_5\), Азот (N) образует \(NO_2\), \(N_2O_4\), Мышьяк (As) образует \(As_2O_3\), \(As_2O_5\). в) C, Si, Ge – Углерод (C) образует \(CO_2\), Кремний (Si) образует \(SiO_2\), Германий (Ge) образует \(GeO_2\). Все эти элементы образуют оксиды с формулой \(RO_2\), где R имеет степень окисления \(+4\). г) B, Al, Ga – Бор (B) образует \(B_2O_3\), Алюминий (Al) образует \(Al_2O_3\), Галлий (Ga) образует \(Ga_2O_3\). Ответ: в) C, Si, Ge

3. Пара элементов, имеющих сходное строение внешнего и предвнешнего энергетических уровней

Сходное строение внешнего и предвнешнего энергетических уровней имеют элементы, находящиеся в одной группе периодической системы, но в разных подгруппах (главной и побочной) или элементы, находящиеся в одной группе, но с разным заполнением d-подуровня. Однако чаще всего речь идет о элементах, находящихся в одной группе. Рассмотрим варианты: а) Si и Cl – Кремний (Si) находится в IV группе, Хлор (Cl) – в VII группе. Строение внешних уровней разное. б) Be и B – Бериллий (Be) находится во II группе, Бор (B) – в III группе. Строение внешних уровней разное. в) K и Rb – Калий (K) и Рубидий (Rb) находятся в одной группе (I группа, главная подгруппа). Они являются щелочными металлами и имеют сходное строение внешнего энергетического уровня (один электрон на внешнем s-подуровне). Предвнешние уровни у них также заполнены по сходному принципу (инертный газ). г) Mg и Al – Магний (Mg) находится во II группе, Алюминий (Al) – в III группе. Строение внешних уровней разное. Ответ: в) K и Rb

4. Понижение давления смещает химическое равновесие в реакции, уравнение которой:

Понижение давления смещает равновесие в сторону образования большего количества молей газообразных веществ. Нужно найти реакцию, где сумма коэффициентов газообразных продуктов больше суммы коэффициентов газообразных реагентов. а) \(CH_4 + H_2O \leftrightarrow 3H_2 + CO\) Реагенты: \(1\) моль \(CH_4\) (газ) + \(1\) моль \(H_2O\) (газ) = \(2\) моля газа. Продукты: \(3\) моля \(H_2\) (газ) + \(1\) моль \(CO\) (газ) = \(4\) моля газа. \(2\) моля газа \(\rightarrow\) \(4\) моля газа. Понижение давления сместит равновесие вправо. б) \(CO_2 + H_2O \leftrightarrow H_2CO_3\) Реагенты: \(1\) моль \(CO_2\) (газ) + \(1\) моль \(H_2O\) (жидкость) = \(1\) моль газа. Продукты: \(1\) моль \(H_2CO_3\) (раствор). \(1\) моль газа \(\rightarrow\) \(0\) молей газа. Понижение давления сместит равновесие влево. в) \(2H_2 + N_2 \leftrightarrow 2NH_3\) Реагенты: \(2\) моля \(H_2\) (газ) + \(1\) моль \(N_2\) (газ) = \(3\) моля газа. Продукты: \(2\) моля \(NH_3\) (газ) = \(2\) моля газа. \(3\) моля газа \(\rightarrow\) \(2\) моля газа. Понижение давления сместит равновесие влево. г) \(2CO + O_2 \leftrightarrow 2CO_2\) Реагенты: \(2\) моля \(CO\) (газ) + \(1\) моль \(O_2\) (газ) = \(3\) моля газа. Продукты: \(2\) моля \(CO_2\) (газ) = \(2\) моля газа. \(3\) моля газа \(\rightarrow\) \(2\) моля газа. Понижение давления сместит равновесие влево. Ответ: а) \(CH_4 + H_2O \leftrightarrow 3H_2 + CO\)

5. Составьте молекулярные уравнения реакций, сущность которых выражают следующие сокращенные ионные уравнения:

А. \(SO_3^{2-} + 2H^+ = SO_2\uparrow + H_2O\) Это реакция сульфита с кислотой. Сульфит-ион \(SO_3^{2-}\) реагирует с ионами водорода \(H^+\) с образованием сернистого газа \(SO_2\) и воды \(H_2O\). Примеры молекулярных уравнений: \(Na_2SO_3 + 2HCl = 2NaCl + SO_2\uparrow + H_2O\) \(K_2SO_3 + H_2SO_4 = K_2SO_4 + SO_2\uparrow + H_2O\) Б. \(Pb^{2+} + S^{2-} = PbS\downarrow\) Это реакция ионов свинца \(Pb^{2+}\) с сульфид-ионами \(S^{2-}\) с образованием нерастворимого сульфида свинца \(PbS\). Примеры молекулярных уравнений: \(Pb(NO_3)_2 + Na_2S = PbS\downarrow + 2NaNO_3\) \(PbCl_2 + K_2S = PbS\downarrow + 2KCl\)

6. В уравнении ОВР: \(K_2Cr_2O_7 + HCl = Cl_2 + KCl + CrCl_3 + H_2O\) расставьте коэффициенты методом электронного баланса. Определите окислитель и восстановитель.

Запишем степени окисления элементов: \(K_2Cr_2O_7 + HCl = Cl_2 + KCl + CrCl_3 + H_2O\) \(K_2Cr_2O_7\): \(K^{+1}\), \(Cr^{+6}\), \(O^{-2}\) \(HCl\): \(H^{+1}\), \(Cl^{-1}\) \(Cl_2\): \(Cl^0\) \(KCl\): \(K^{+1}\), \(Cl^{-1}\) \(CrCl_3\): \(Cr^{+3}\), \(Cl^{-1}\) \(H_2O\): \(H^{+1}\), \(O^{-2}\) Определим элементы, изменившие степень окисления: Хром: \(Cr^{+6} \rightarrow Cr^{+3}\) Хлор: \(Cl^{-1} \rightarrow Cl^0\) Составим электронный баланс: 1. Окисление (отдача электронов): \(2Cl^{-1} - 2e^- \rightarrow Cl_2^0\) (хлор отдает электроны, является восстановителем) 2. Восстановление (прием электронов): \(Cr_2^{+6} + 6e^- \rightarrow 2Cr^{+3}\) (хром принимает электроны, является окислителем) Найдем наименьшее общее кратное для числа отданных и принятых электронов: НОК(2, 6) = 6. Для реакции окисления: \(6 / 2 = 3\) Для реакции восстановления: \(6 / 6 = 1\) Теперь расставим коэффициенты в уравнении: \(1 \cdot K_2Cr_2O_7 + xHCl = 3 \cdot Cl_2 + yKCl + 1 \cdot 2CrCl_3 + zH_2O\) \(K_2Cr_2O_7 + xHCl = 3Cl_2 + yKCl + 2CrCl_3 + zH_2O\) Расставим коэффициенты по элементам: * **Cr:** Слева \(2\) атома, справа \(2\) атома (в \(2CrCl_3\)). Коэффициент перед \(K_2Cr_2O_7\) равен \(1\). * **K:** Слева \(2\) атома (в \(K_2Cr_2O_7\)). Справа должно быть \(2\) атома. Значит, коэффициент перед \(KCl\) равен \(2\). \(K_2Cr_2O_7 + xHCl = 3Cl_2 + 2KCl + 2CrCl_3 + zH_2O\) * **Cl:** Справа: \(3 \cdot 2 = 6\) атомов в \(Cl_2\), \(2 \cdot 1 = 2\) атома в \(KCl\), \(2 \cdot 3 = 6\) атомов в \(CrCl_3\). Всего \(6 + 2 + 6 = 14\) атомов хлора. Слева должно быть \(14\) атомов хлора. Значит, коэффициент перед \(HCl\) равен \(14\). \(K_2Cr_2O_7 + 14HCl = 3Cl_2 + 2KCl + 2CrCl_3 + zH_2O\) * **H:** Слева \(14\) атомов (в \(14HCl\)). Справа должно быть \(14\) атомов. Значит, коэффициент перед \(H_2O\) равен \(14 / 2 = 7\). \(K_2Cr_2O_7 + 14HCl = 3Cl_2 + 2KCl + 2CrCl_3 + 7H_2O\) * **O:** Проверим кислород. Слева \(7\) атомов (в \(K_2Cr_2O_7\)). Справа \(7\) атомов (в \(7H_2O\)). Кислород сбалансирован. Окончательное уравнение: \[K_2Cr_2O_7 + 14HCl = 3Cl_2 + 2KCl + 2CrCl_3 + 7H_2O\] Определим окислитель и восстановитель: * **Окислитель:** Вещество, которое принимает электроны и понижает свою степень окисления. В данном случае это \(K_2Cr_2O_7\) (или \(Cr^{+6}\) в его составе). * **Восстановитель:** Вещество, которое отдает электроны и повышает свою степень окисления. В данном случае это \(HCl\) (или \(Cl^{-1}\) в его составе).