Вычисление массы молекулы фтора и молярных масс эквивалентов окислителя и восстановителя

Определение объема воздуха необходимого для полного сгорания заданного количества пропана. Вычисление изменения энтальпии, энтропии и энергии Гиббса, при помощи следствий из закона Гесса. Определение молярных масс эквивалентов окислителя и восстановителя.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

1. Вычислить в граммах массу молекулы фтора

По закону Авогадро 1 моль любого вещества содержит 6,02*10²³ молекул. Молярная масса фтора равна:

М(F₂) = 38 г/моль.

Тогда 6,02*10²³ молекул фтора весят 38 грамм. Масса одной молекулы будет равна:

m₀ = M/N_a = 38/6.02*10²³ = 6.31*10^-23 грамм.

2. Сколько молекул и атомов содержится в 0,025 моль серы

Так как 1 моль любого вещества содержит 6,02*10²³ молекул, то 0,025 моль серы будут содержать 0,025*6,02*10²³ = 0,15*10²³ молекул. Если молекулу серы считать одноатомной, то число атомов равно числу молекул.

3. Пользуясь законом объемных отношений определить, какой объем воздуха необходим для полного сгорания 10 л пропана

Пропан сгорает согласно уравнению:

С₃Н₈ + 5О₂ = 3СО₂ + 4Н₂О

По закону объемных отношений: объемы вступающих в реакцию газов, а также к объемам образующихся газов, как небольшие целые числа.

Из уравнения реакции видно, что на сгорание 1 объема пропана требуется 5 объемов кислорода, тогда на сгорание 10 литров пропана потребуется 50 литров кислорода.

V(O₂) = 50 литров.

Так как в воздухе содержится в среднем 21% кислорода, то необходимый объем воздуха равен:

V(возд) = V(O₂)/?/100% = 50/0.21 = 238.1 литра.

4. Какой объем раствора азотной кислоты с массовой долей 12% (? = 1,18 г/мл) необходим для приготовления 400 мл раствора с концентрацией 0,3 моль/л

Молярность раствора - число моль растворенного вещества в 1 литре раствора. Следовательно, в 1 литре приготовленного раствора должно содержаться 0,3 моль HNO₃, а в 400 мл соответственно:

n = Cм*V/1000 = 0.3*400/1000 = 0.12 моль кислоты.

Найдем массу кислоты:

m = n*M = 0.12*63 = 7.56 грамм.

Найдем массу раствора азотной кислоты с массовой долей 12%.

? =100%* m(HNO₃) / m(раств)

m(раств) = 100%* m(HNO₃) / ?

m(раств) = 100%*7,56/12% = 63 грамма.

Найдем объем данного раствора:

? = m/V

V = m/? = 63/1.18 = 53.4 мл.

Ответ: Потребуется 53,4 мл 12% раствора.

5. На нейтрализацию 20 мл раствора фосфорной кислоты израсходовано 10 мл раствора NaОН с молярной концентрацией эквивалента, равной 0,10 моль/л. Рассчитайте С(1/Z)H₃PO₄ в растворе

Нейтрализация фосфорной кислоты протекает по уравнению:

H₃PO₄ + 3NaOH = Na₃PO₄ + 3H₂O

По закону эквивалентов для растворов

Сн*V = Cн₁*V₁

где Сн - молярные концентрации эквивалентов реагирующих веществ, V - их объемы. Тогда, подставляя данные находим молярную концентрацию эквивалента фосфорной кислоты:

10*0.1 = 20*C(1/z)H₃PO₄

C(1/z)H₃PO₄ = 10*0.1/20 = 0.05 моль/л.

Так как фосфорная кислота - трехосновная кислота, следовательно число эквивалентов кислоты равно 3, и молярная концентрация кислоты равна:

С(1/3)Н₃РО₄ = 0,05 моль/л

6. Пользуясь следствиями из закона Гесса вычислить изменение энтальпии, энтропии и энергии Гиббса реакции

Ba²⁺_(р-ор) + SO₄^2-_(р-ор) = BaSO_4(кр)

по известным значениям ?Н⁰_обр S⁰ ?G⁰_обр веществ.

По следствию из закона Гесса изменение энтальпии (энтропии, энергии Гиббса) реакции равно сумме энтальпий (энтропий, энергий Гиббса) образования продуктов реакции минус сумма энтальпий (энтропий, энергий Гиббса) образования исходных веществ с учетом всех стехиометрических коэффициентов.

Для данной реакции изменение энтальпии, энтропии и энергии Гиббса будет равно:

?Н_р-ции = ?Н⁰_обр(BaSO_4(кр)) - (?Н⁰_обр(Ba²⁺_(р-ор)) + ?Н⁰_обр(SO₄^2- _(р-ор)))

?S_р-ции = S⁰(BaSO_4(кр)) - (S⁰(Ba²⁺_(р-ор)) + S⁰(SO₄^2- _(р-ор)))

?G_р-ции = ?G⁰_обр(BaSO_4(кр)) - (?G⁰_обр(Ba²⁺_(р-ор)) + ?G⁰_обр(SO₄^2- _(р-ор)))

Запишем табличные данные энтальпий, энтропий и энергий Гиббса образования всех участников реакции:

	?Н0обр кДж/моль	S0 Дж/моль*К	?G0обр кДж/моль
Ba2+(р-ор)	- 537,64	9,6	- 560,77
SO42-(р-ор)	- 909,27	20,1	- 744,53
BaSO4(кр)	- 1458,88	132,21	- 1348,43

Найдем изменение энтальпии реакции:

?Н_р-ции = - 1458,88 - ( - 909,27 + (-537,64)) = - 11,97 кДж

Найдем изменение энтропии реакции:

?S_р-ции = 132,21 - (20,1 + 9,6) = 102,51 Дж/К

Найдем изменение энергии Гиббса реакции:

?G_р-ции = - 1348,43 - (- 744,53 + (-560,77)) = - 43,13 кДж.

7. Закончить составление молекулярного уравнения окислительно-восстановительной реакции. Коэффициенты подобрать электронно-ионным методом. Определить молярные массы эквивалентов окислителя и восстановителя

Определить в каком направлении протекает данная ОВР при стандартных состояниях всех реагирующих веществ.

K₂Cr₂O₇ + H₂O₂ + H₂SO₄

В данной реакции бихромат калия является окислителем, так как хром находится в максимальной степени окисления, а перекись водорода восстанавливается с выделением кислорода:

K₂Cr₂O₇ + H₂O₂ + H₂SO₄ = K₂SO₄ + Cr₂(SO₄)₃ + O₂ + H₂O

Составляем электронно-ионные уравнения

Cr₂O₇^2- + 6e + 14H⁺ = 2Cr³⁺ + 7H₂O |1 окислитель

H₂O₂ - 2e = 2H⁺ + O₂ | 3 восстановитель

Суммируем с учетом получившихся коэффициентов:

Cr₂O₇^2- + 6e + 14H⁺ + 3H₂O₂ - 6e = 2Cr³⁺ + 7H₂O + 6H⁺ + 3O₂

Cr₂O₇^2- + 8H⁺ + 3H₂O₂ = 2Cr³⁺ + 7H₂O + 3O₂

Дописываем недостающие ионы и окончательно уравниваем:

K₂Cr₂O₇ + 3H₂O₂ + 4H₂SO₄ = K₂SO₄ + Cr₂(SO₄)₃ + 3O₂ + 7H₂O

Молярная масса эквивалента в окислительно-восстановительной реакции равна молярной массе окислителя или восстановителя, деленной на число принятых или отданных электронов, таким образом:

Мэ(K₂Cr₂O₇) = М(K₂Cr₂