Закон действующих масс (уравнение скорости химической реакции)

Билет № 12 1. Что такое энергетический уровень и в каком порядке происходит их заполнение в атомах (принцип Паули, правила Гунда и Клечковского)? Энергетический уровень - состояние электрона, характеризующееся различными значениями l -(орбитальное квантовое число). S(орбитальное к.ч. 0) - Орбиталь максимально на ней находится 2 элек­трона Р(орбитальное к.ч. ]) - Орбиталь максимально на ней находится 6 электронов D( орбитальное к.ч. 2) - Орбиталь максимально на ней находится 10 электронов F(орбитальное к.ч. 3) - Орбиталь максимально на ней находится 14 электронов 1 n 28, 2р|35,Зр|-Ч Зс1, 4р|5ь, 4с1, 5р|б8,4Г, 5с!, 6р|7я, 5Г, 6(1, 7р Принцип Паули. В атоме не может быть двух электронов, у которых значения всех квантовых чисел (n, l, m, s) были бы одинаковы, т.е. на каждой орбитали может находиться не более двух электронов (c противоположными спинами). Правило Клечковского (принцип наименьшей энергии). В основном состоянии каждый электрон располагается так, чтобы его энергия была минимальной. Чем меньше сумма (n + l), тем меньше энергия орбитали. При заданном значении (n + l) наименьшую энергию имеет орбиталь с меньшим n. Энергия орбиталей возрастает в ряду:  1S < 2s < 2p < 3s < 3p < 4s < 3d < 4p < 5s < 4d < 5p < 6s < 5d » 4f < 6p < 7s.  Правило Хунда. Атом в основном состоянии должен иметь максимально возможное число неспаренных электронов в пределах определенного подуровня. 2. Формула изобарно-изотермического потенциала (свободной энергии Гиббса) и что он характеризует. Энергия Гиббса обозначается буквой G и определяется как ΔG=ΔH-TΔS. Названа она в честь одного из основателей -химической термодинамики, американского ученого Джозайи Уилларда Гиббса (1839-1903). Теперь критерий самопроизвольности реакции и ее равновесия можно выразить через изменение энергии Гиббса системы: ΔG < 0 - самопроизвольная реакция; ΔG = 0 – реакция находится в состоянии равновесия; ΔG > 0 – несамопроизвольная реакция (самопроизвольна обратная реакция). Рассчитав ΔG химической реакции, можно, не проводя экспериментов, дать ответ о принципиальной (термодинамической) возможности (или невозможности ее протекания). Знак ΔG, а значит, и самопроизвольность реакции зависит от соотношения величин ΔH и ТΔS. (ΔH положительно для эндотермических реакций и отрицательно для экзотермических). При низких температурах произведение ТΔS часто мало по сравнению с ΔH, и в формуле ΔG=ΔH-TΔS этим членом можно пренебречь. В таком случае знак ΔG определяется знаком ΔH, и самопроизвольно идут только экзотермические реакции. 3. Напишите вариант реакции диспропорционирования для какого-нибудь актиноида или другого элемента. (плутоний) Элемент Электронная конфигурация Степень окисления Торий Th 5f 27s 2 3, 4 Протактиний Pa 5f 37s 2 3, 4, 5 Берклий Bk 5f 97s 2 3, 4 Калифорний Cf 5f 107s 2 2, 3 Плутоний Pu 5f 67s 2 3, 4, 5, 6, 7 Билет № 13 1. Что такое электронные формулы элементов (приведите пример) и какие еще бывают формулы их изображения? В записи электронных формул первая цифра равна n, буква после нее соответствует 1, а правый верхний индекс равен числу электронов в тгсм состоянии. Например, электронная формула лития - 1s2 2s1, углерода -1s2 2s2 2р2. Заселенность электронных оболочек может быть представле­на в виде квантовых ячеек. В отличии от электронных формул, здесь ис­пользуются не два. а все четыре числа. Свободная ячейка означает сво­бодную орбиталь, которую может занимать электрон при возбуждении атома. 2. Уравнение изотермы Вант-Гоффа.     – равновесные значения активных концентраций Выражение под знаком логарифма, представляющее собой отношение произведения равновесных активностей продуктов к произведению активностей исходных веществ в степенях их стехиометрических коэффициентов, называется константой равновесия 3. Напишите вариант реакции соединения двух неорганических веществ между собой с образованием сложного вещества. CaO + CO2 = CaCO3 4Al + 3O2 = 2Al2O3 2Na + SO4 = Na2SO4 3K + PO4 = K3PO4 2Al + 3SO4 = Al2(SO4)3 Билет № 14 1. Определите местонахождение в периодической системе s-, p-, d- и f-элементов. По вертикали периодическая система подразделяется на восемь групп, которые делятся на главные - А, состоящие из s- и p-элементов, и побочные - В-подгруппы, содержащие d-элементы. Подгруппа III В, кроме d-элементов, содержит по 14 4f- и 5f-элементов (4f- и 5f-семейства). Главные подгруппы содержат на внешнем электронном слое одинаковое число электронов, которое равно номеру группы. В главных подгруппах валентные электроны (электроны, способные образовывать химические связи) расположены на 5- и p-орбиталях внешнего энергетического уровня, в побочных - на s-орбиталях внешнего и d-орбиталях предвнешнего слоя. Для f-элементов валентными являются (n -2)f- (n - 1)d- и ns-электроны. 2. Уравнение Нернста для электродного процесса. В этом уравнении - ЭДС реакции, n - число электронов, участвующих в электронной реакции, F -число Фарадея. Уравнение (7.1) выражает зависимость электродного потенциала от концентрации (активности) ионов и температуры и называется уравнением Нернста для отдельного электрода. Отметив, что - активность окисленной формы реагента (оф), аМ - активность его восстановленной формы (вф), уравнение Нернста можно записать в следующем виде: Перейдя от натуральных логарифмов к десятичным и подставив численные значения F, R и T = 298 К, получим удобную для расчетов форму уравнения Нернста: Активность твердого вещества (атв) принимается равной единице, поэтому в случае рассматриваемого нами металлического электрода (aM) уравнение Нернста упрощается: Потенциал электрода, как видно из этого уравнения, зависит от активности ионов которые являются потенциалопределяющими. Разность потенциалов стандартного водородного электрода и какого-нибудь другого электрода, измеренная при стандартных условиях, называется стандартным электродным потенциалом и обозначается Е°. Следует подчеркнуть, что: 1 Уравнение Нернста отдельного электрода условились писать для процесса восстановления независимо от того, в какую сторону сдвинуто равновесие, то есть под знаком логарифма в уравнении Нернста в числителе стоит окисленная форма реагента, в знаменателе - восстановленная. 2 В дробном индексе при Е и Е° над чертой ставится окисленная форма полуэлемента, под чертой -восстановленная. 3 Активности твердых веществ в уравнение Нернста не входят. 3. Напишите вариант реакции замещения для неорганических веществ. 2Al + 3H2SO4 = Al2(SO4)3 + 3H2 Mg + H2SO4 = MgSO4 + H2 Zn + 2HCL = ZNCl2 + H2 Билет № 15 1. Назовите известные вам семейства элементов по таблице Д.И. Менделеева. Все элементы в таблице расположены по группам и периодам. Период – это горизонтальный ряд элементов, который начинается типичным щелочным металлом и заканчивается инертным газом. Малые периоды (I, II, III) – состоят из одного ряда, Большие периоды (IV, V, VI, VII) – состоят из двух рядов – четного и нечетного. По вертикали периодическая система подразделяется на восемь групп. Группы – это вертикальные ряды элементов, они делятся на главные - А, состоящие из s- и p-элементов, и побочные - В-подгруппы, содержащие d-элементы. Подгруппа III В, кроме d-элементов, содержит по 14 4f- и 5f-элементов (4f- и 5f-семейства). Главные подгруппы содержат на внешнем электронном слое одинаковое число электронов, которое равно номеру группы. В главных подгруппах валентные электроны (электроны, способные образовывать химические связи) расположены на 5- и p-орбиталях внешнего энергетического уровня, в побочных - на s-орбиталях внешнего и d-орбиталях предвнешнего слоя. Для f-элементов валентными являются (n -2)f- (n - 1)d- и ns-электроны. 2. Уравнение электродного потенциала 1-го рода (на примере металлического электрода). К электродам первого рода относятся электроды, в уравнение Нернста которых под знаком логарифма входят активности веществ, участвующих в электродной реакции. Потенциал таких электродов меняется с изменением концентрации реагентов. Электродами первого рода являются: 1. Электроды, состоящие из элементарного вещества, находящегося в контакте с раствором, содержащим его собственные ионы. а) Металлический электрод - металл, погруженный в раствор своей соли М|Мn+, например, цинковый и медный электроды: Металлический электрод обратим по отношению к катиону. Его электродный потенциал 3. Напишите вариант реакции разложения неорганического вещества. (NH4)2Cr2O7 = Cr2O3 + N2 + 4H2O NH4Cl = NH3 + Cl NH4NO2 = N2 + 2H2O 2Al(OH)3 = Al2O3 + H2O 2HgO  2Hg + O2 Билет № 16 1. Перечислите важнейшие свойства атомов, которые периодически изменяются (пользуясь таблицей Д.И. Менделеева). Атомный радиус. За радиус свободного атома принимают положение главного максимума плотности внешних электронных оболочек. Это так называемый орбитальный радиус. При изучении строения молекул и кристаллов атомы и ионы можно рассматривать как имеющие некий эффективный радиус, зависящий от типа химической связи. Если рассматривать только относительные величины атомных радиусов, то легко обнаружить периодичность их зависимости от номера элемента. В периодах орбитальные атомные радиусы по мере увеличения заряда ядра Z в общем монотонно уменьшаются из-за роста степени взаимодействия внешних электронов с ядром. В подгруппах радиусы в основном увеличиваются из-за возрастания числа электронных оболочек. Образование ионов приводит к изменению ионных радиусов по сравнению с атомными. При этом радиусы катионов всегда меньше, а радиусы анионов всегда больше соответствующих атомных радиусов. Ковалентный радиус равняется половине межатомного расстояния в молекулах или кристаллах простых веществ. Энергией ионизации атома I называется количество энергии, необходимое для отрыва электрона от невозбужденного атома или иона. Энергия ионизации I выражается в кДж-моль-1 или эВ-атом-1. Значение I в электрон-вольтах численно равно потенциалу ионизации, выраженному в вольтах, поскольку Е = е-I. Энергия ионизации определяет характер и прочность химической связи и восстановительные свойства элементов. Энергия ионизации изменяется периодически по мере заполнения электронами оболочек атомов Чем меньше потенциал ионизации, тем легче атом отдает электрон. Поэтому восстановительная способность нейтральных атомов с ростом Z в периоде уменьшается, в главных подгруппах растет, а в побочных — падает. Другой важной в химии характеристикой атома является энергия сродства к электрону - энергия, выделяющаяся при присоединении электрона к нейтральному атому. Чем больше электронное сродство, тем более сильным окислителем является данный элемент Немонотонность изменения сродства к электрону в периоде также обусловлена сравнительной устойчивостью полностью и наполовину заполненных подоболочек. Самый сильный из всех элементарных окислителей — фтор (он обладает и самым малым атомным радиусом из всех элементов VII группы). Окислительной способностью не обладают нейтральные атомы с устойчивыми конфигурациями s2 и s2р6 и переходные элементы. У остальных элементов в таблице Менделеева окислительная способность нейтральных атомов повышается слева направо и снизу вверх. В периодах электроотрицательность растет, а в группах уменьшается с ростом Z, то есть растет от Cs к F по диагонали периодической системы. Это обстоятельство до некоторой степени определяет диагональное сходство элементов. Из анализа периодичности геометрических и энергетических параметров атомов следует, что периодическим законом можно пользоваться для определения физико-химических констант, предсказывать изменение радиусов, энергий ионизации и сродства к электрону, и, следовательно, кислотно-основные и окислительно-восстановительные свойства их соединений. 2. Уравнение электродного потенциала 2-го рода (на примере хлорсеребряного электрода). Типы электродов. Электроды второго рода представляют собой металлические электроды, покрытые слоем труднорастворимой соли того же металла. При погружении в раствор соли одноименного аниона его потенциал будет определяться активностью иона в растворе. а) Хлорсеребряный электрод (ХСЭ) Аg, АgСl|Сl- представляет собой серебряный проводник, покрытый твердым АgСl, который погружен в насыщенный раствор КСl. Серебро электрохимически взаимодействует со своим ионом: Сравнение Нернста для этого процесса: (7.2) Однако в присутствии труднорастворимого AgСl активность ионов серебра очень мала и ее трудно определить. Но активность ионов Ag+ связана с легко задаваемой в данной системе активностью ионов Сl-произведением растворимости хлорида серебра ПРАgСl: Откуда Подставляя это выражение в (7.2) , и обозначив получим уравнение Нернста для хлорсеребряного электрода: Потенциалопределяющими являются ионы хлора, а электродный процесс может быть представлен уравнением 3. Напишите вариант реакции обмена для неорганических веществ. 2AgNO3 + CaCl2 = 2AgCl + Ca(NO3)2 BaCl2 + H2SO4 = BaSO4 + 2HCl CuSO4 + 2NaOH = Cu(OH)2 + Na2SO4 NaCl + AgNO3 = AgCl + NaNO3 K2CO3 + Ba(NO3)2 = BaCO3 + 2KNO3

Похожие:

	Основы физической и коллоидной химии. Кинетическая теория агрегатного состояния вещества Газы. Идеальные и реальные газы. Основные газовые законы. Уравнение Клайперона-Менделеева. Закон Дальтона. Уравнение Ван-дер-Ваальса....		Урок химии в 8 классе «Скорость химической реакции» Мастер-класс «Урок в пространстве отношений». Учитель химии и биологии Колпакова В. В
	Приказ В целях оптимизации специализированной медицинской помощи при острых отравлениях химической этиологии и во исполнении решения Коллегии...		Российская федерация федеральный закон об арбитраже (третейском разбирательстве) Настоящий Федеральный закон регулирует порядок образования и деятельности третейских судов и постоянно действующих арбитражных учреждений...
	Российская федерация федеральный закон об арбитраже (третейском разбирательстве) Настоящий Федеральный закон регулирует порядок образования и деятельности третейских судов и постоянно действующих арбитражных учреждений...		Закон РФ «Об образовании» ...
	Правовая природа международного спортивного арбитража Международный арбитражный совет в области спорта (масс): статус, состав и структура, основные полномочия		Постановление от 05. 02. 2015 г. №42 станица Пластуновская Об утверждении... Об утверждении порядка проведения инвентаризации средств радиационной, химической, биологической и медицинской защиты для нужд гражданской...
	Правила страхования (стандартные) урожая сельскохозяйственных культур,... Ральный закон «О развитии сельского хозяйства» (далее – Федеральный закон №260-фз), действующих нормативно-правовых актов Правительства...		Инструкция должностным лицам, осуществляющим проверку соблюдения... Правила использования и содержания средств индивидуальной защиты, приборов радиационной, химической разведки и контроля(утв. Приказом...