У никеля идёт заполнение 3d – подуровня, поэтому он относится к d – электронному семейству.

Задача 21.

Вычислить тепловой эффект реакции восстановления 1 моль Fe₂O₃ металлическим алюминием.

Решение:

При восстановлении протекает реакция Fe₂O₃ + 2Al → Al₂O₃ + 2Fe

В соответствии со следствием из закона Гесса тепловой эффект реакции равен суме стандартных энтальпий образования исходных веществ (с учётом стеклометрических коэффициентов в уравнении химической реакции). Стандартные энтальпии образования простых веществ по определению принимаются равными нулю.

По справочным таблицам находим значения стандартных энтальпий образования для веществ, участвующих в реакции:

          = (Fe₂O_3k) = - 822,16 кДж/моль

          = (Al₂O_3k) = - 1675,69 кДж/моль

= (Al) = 0 кДж/моль

          = (Fe) = 0 кДж/моль

Тепловой эффект реакции в расчёте на 1 моль Fe₂O₃:

∑ = (-1675,69 + 2*0) –

- (-822,16 + 2*0) = - 853,53 кДж/моль ≤ 0, следовательно, данная реакция экзотермическая, протекает с выделение 853,53 кДж тепла на 1 моль Fe₂O₃. Реакция используется в технике (под названием «алюминотермии»), например, для сварки рельсов.

Ответ: = - 853,53 кДж/моль.

Задача 31.

Теплоты образования оксида (II) и оксида (IV) азота соответственно равны +90,37 кДж и 33,85 кДж. Определите и для реакций получения NO и NO₂ из простых веществ. Можно ли получить эти оксиды при стандартных условиях? Какой из оксидов образуется при высокой температуре? Почему?

Решение:

Используем справочные данные значений и для всех веществ, участвующих в реакциях образования оксидов азота в соответствии с термохимическими уравнениями.

1. Условием самопроизвольного протекания реакции является  Для обоих оксидов в с. у.  > 0, следовательно, обе реакции образования оксидов из простых веществ при стандартных условиях протекать не могут.

Находим изменение энтропии (с. у.) для реакций образования оксидов по формуле

2.

3. Сравнение  тепловых эффектов эндотермических реакций образования оксидов показывает, что первая реакция протекает с большим   поглощением тепла, значит она будет протекать при более высокой температуре.

Ответ: 1) Оба оксида термодинамически невозможно получить из простых веществ в стандартных условиях;

2)

3) Реакция образования NO протекает при более высокой температуре, чем реакция образования NO₂.

Задача 41.

Окисление серы и её диоксида протекает по уравнениям:

а) S (К) + О_{2 (г)} = SO_{2 (г)};

б) 2SO_{2 (г)} + О_{2 (г)} = 2SO_{3 (г)}.

Как изменятся скорости этих реакций, если объёмы каждой из систем уменьшить в 4 раза?

Решение:

При уменьшении объёма системы в 4 раза, происходит увеличение концентрации всех газообразных веществ в системе в 4 раза.

а) Для реакции S (К) + О_{2 (г)} = SO_{2 (г)}.

Для гетерогенной реакции в соответствии с законом действующих масс скорость реакции определяется концентрациями газообразных веществ и определяется по формуле: V_{исх. пр.} = К₁ [O₂]

                                    V_{исх. обр.} = К₂ [SO₂]

После сжатия системы в 4 раза:

V _пр.^/ = К₁ [4O₂] = 4 К₁ [O₂]

V _обр.^/ = К₂ [4SO₂] = 4 К₂ [SO₄]

Увеличение скорости реакции:

Скорости прямой и обратной реакции возрастут в 4 раза.

б) Для гомогенной реакции 2SO_{2 (г)} + О_{2 (г)} = 2SO_{3 (г)}, протекающей в газовой фазе:

Скорости исходные:

V_{исх. пр.} = К₁ [O₂] [SO₂]²

V_{исх. обр.} = К₂ [SO₃]²

После сжатия:

= 64 К₁ [O₂] [SO₂]²

Сравнение скоростей прямой и обратной реакций:

При сжатии системы в 4 раза скорость прямой реакции возрастёт в 64 раза, а скорость обратной реакции только в 16 раз, что обусловливает сдвиг равновесия реакции влево, в сторону образования продуктов реакции, что соответствует принципу Ле Шателье.

Задача 51.

Вычислите молярную и эквивалентную концентрации 20%-ного раствора хлорида кальция, плотность которого 1,178 г/см³.

Решение:

1) На ходим массу  1 л 20%-ного раствора CaCl₂

m_р-ра = р * V_р-ра = 1,178 г/см³ * 1000 см³ = 1178 г

2) Находим массу хлорида кальция m (CaCl₂), содержащегося в 1 л раствора. Из соотношения для определения массовой доли вещества:

, выводим

3) Находим молярную массу и молярную массу эквивалентов CaCl₂, эквивалентное число для CaCl₂ z_экв. = 2.

М (CaCl₂) = 40 + 2*35,5 = 111 г/моль

М_э (CaCl₂) =

4) Молярная концентрация раствора равна количеству растворённого вещества в 1 л раствора. Вычисляется по формуле:

5) Эквивалентная концентрация (молярная концентрация эквивалентов вещества в растворе) равна количеству эквивалентов вещества в 1 л раствора. Рассчитывается по формуле:

Ответ: С (СaCl₂) = 2,12 моль/л;  С_э (СaCl₂) = 4,25 моль/л (н).

Задача 61.

Вычислите процентную концентрацию водного раствора сахара С₁₂Н₂₂О₁₁, зная температуру кристаллизации раствора (-0,93 ⁰С). Криоскопическая константа воды 1,86 град.

Решение:

1) Находим молярную массу сахара

М (С₁₂Н₂₂О₁₁) = 12*12 + 1*22 + 12*16 = 358 г/моль.

2) В соответствии с законом Рауля понижение температуры кристаллизации раствора зависит только от количества частиц растворённого вещества в растворе и не зависит от их природы. Для неэлекролитов (сахар – неэлектролит)

Находим моляльную концентрацию сахара в растворе

С_m (С₁₂Н₂₂О₁₁) =

3) В соответствии с определением моляльной концентрации раствора содержит 0,5 моль сахара в 1 кг растворителя.

Масса сахара  в 1 кг растворителя будет

m (С₁₂Н₂₂О₁₁) = n (С₁₂Н₂₂О₁₁) * М (С₁₂Н₂₂О₁₁) = 0,5 моль * 358 г/моль = = 179 г

Масса раствора: m_р-ра = m (Н₂О) + m (С₁₂Н₂₂О₁₁)

4) Массовая (процентная) концентрация раствора равна

 (С₁₂Н₂₂О₁₁) =

Ответ:  (С₁₂Н₂₂О₁₁) = 15,18%.

Задача 71.

Реакции выражаются схемами:

Р + НlO₃ + Н₂О → Н₃РО₄ + НСl

H₂S + Cl₂ + Н₂О → H₂SO₄ + HCl

Составьте электронные уравнения. Расставьте коэффициенты в уравнениях реакций. Для каждой реакции укажите какое вещество является окислителем, а какое – восстановителем; какое вещество окисляется, а какое – восстанавливается.

Решение:

1)

В данной реакции восстановитель фосфор окисляется до ортофосфорной кислоты (Н₃РО₄), а окислитель HJO₃ (йодноватая кислота) восстанавливается до йодоводородной кислоты (HJ).

2)

Окислитель хлор Cl₂ восстанавливается до соляной кислоты, восстановитель сероводород окисляется до серной кислоты.