Как выполнить следующие задания по химии?
Помогите решить задачи по химии..никак не получается..
- На основании положений зонной теории кристаллов охарактеризуйте металлы, проводники и диэлектрики. От чего зависит ширина запрещенной зоны? Какие примеси нужно добавить к кремнию, чтобы превратить его в:
а) n-полупроводник; б) р-полупроводник?
Растворение моля безводной соды Na2CO3 в достаточно большом количестве воды сопровождается выделением 25,10 кДж теплоты, тогда как при растворении кристаллогидрата Na2CO3×10Н2О поглощается 66,94 кДж теплоты. Составьте термохимические уравнения процессов гидратации и растворения гидратированной соли. Вычислите теплоту гидратации Na2CO3.
При какой температуре наступит равновесие системы:
СО2 (г) + 4 Н2(г) ↔ СH4 (г) + 2 Н2О (ж)?
При каких температурах реакция будет протекать в прямом, а при каких – в обратном направлении?
- Как следует изменить концентрацию кислорода, чтобы скорость гомогенной элементарной реакции:
2 NО(г) +O2(г) → 2 NО2(г)
не изменилась при уменьшении концентрации оксида азота (II) в 2 раза?
- Константа равновесия реакции:
СОСl2(г) ↔ СО(г)+С12(г)
равна 0,02. Исходная концентрация СОCl2 составила 1,3 моль/л. Рассчитайте равновесную концентрацию Сl2. Какую исходную концентрацию СОCl2 следует взять, чтобы увеличить выход хлора в 3 раза?
Какое осмотическое давление будет иметь при 40оС 6%-ный водный раствор Ва(ОН)2, если экспериментально найденная степень диссоциации данной соли равна 72%?
Составьте молекулярные и ионно-молекулярные уравнения реакций взаимодействия в растворах между:
а) нитрит калия и азотная кислота;
б) дигидрофосфат калия и гидроксид калия.
Сколько граммов гидроксида натрия находится в состоянии полной диссоциации в 100 мл раствора, рН которого равен 13?
Ответы (6):
- С точки зрения зонной теории кристаллов:
Проводники: Уровень Ферми лежит в пределах валентной зоны, валентная зона частично заполнена, поэтому энергетический барьер для перемещения электрона от атома к атому отсутствует (всегда есть разрешенные, но незаполненные уровни вблизи уровня Ферми).
Полупроводники: уровень Ферми лежит в запрещенной зоне, выше нее имеется незаполненная зона -- зона проводимости. Валентная зона заполнена и изменение энергии электрона возможно только при возбуждении его в зону проводимости. При этом одновременно возникает квазичастица -- положительный заряд, дырка, соответствующая пустому уровню в валентной зоне, куда может перейти электрон, что обеспечивает подвижность дырки. При абсолютном нуле в зоне проводимости электронов нет, при Т>0 из-за размытия уровня Ферми всегда есть некоторая концентрация свободных носителей (электронов и дырок), обеспечивающая собственную проводимость полупроводника. Концентрация носителей растет с температурой, растет и проводимость, несмотря на падение подвижности (в проводниках концентрация носителей от температуры не зависит, подвижность падает, сопротивление растет).
Диэлектрики -- полупроводники с очень широкой запрещенной зоной Eg>>kT и концентрация носителей пренебрежимо мала. Все они, как правило, локализованы на примесных и дефектных уровнях-ловушках, лежащих глубоко в запрещенной зоне и подвижность их крайне мала, так как осуществляется через возбуждение в зону проводимости и возврат в ловушки (прыжковая проводимость).
ПРимеси, добавляемые в полупроводник, и дающие уровень в запрещенной зоне, близкий к краю валентной зоны приводят к тому, что электрон легко возбуждается на этот уровень и в валентной зоне образуется дырка. Напротив, примесь с уровнем в запрещенной зоне рядом с краем зоны проводимости легко поставляет в нее электрон с этим уровнем. В случае кремния легирование его трехвалентным элементом (бор, алюминий) приводит к возникновению дырочной проводимости (недостающий электрон), пятивалентным (фосфор, мышьяк) -- электронной проводимости.
Третья задача: СО2(г) + 4Н2(г) <==> CH4(г) + 2Н2О(ж). По условию задачи:химическое равновесие, при котором скорость прямой р-ции = скорости обратной р-ции, т.е. Кр = 1. Тогда стандартная энергия Гиббса хим. реакции равна 0, тогда из соотношения дельта G(0,T) = дельта Н(0,Т) - Т * дельта S(0,T) вытекает, что при соответствующей т-ре дельта Н(0,Т) = Т* дельта S(0,T), откуда Т = дельта Н(0,Т)\ дельта S(0,T). Из табл. данных стандартных энтальпий (дельта Н 0,298) и энтропий (дельта S 0,298) рассчитываем:
дельта Н(0,298)= сумма энтальпий (образования продуктов) - сумма энтальпий (исх.веществ) с учетом коэффициентов получим выражение: дельта Н (0,298) = -74,9 + 2 * (-285,8) - (-393,5 +4*0 = -253 кДж = - 253000Дж.
Дельта S (0,298)= сумма энтропий продуктов - сумма энтропий исх. веществ с учетом коэффициентов: дельта S (0,298) = 186,2 + 2*70,1 - (231,7 + 4* 130,5) = -409,3 Дж\К.
Т = -253000/ -409,3 = 618К или 51,85 градусов Цельсия.
Прямая реакция экзотермическая, т.к. энтальпия (Н) меньше 0, следовательно, при температуре меньше 618 К равновесие будет смещаться вправо, а при температуре больше 618 К - смещается влево.
Четвертая задача по порядку: об изменении концентрации кислорода.
По закону действующих масс скорость реакции выражается уравнением: v1 = k [NO]^2 * [O2] уравнение(1).
При уменьшении концентрации NO в два раза чтобы скорость реакции не изменилась, т.е.
V1 =V2, то V2 = k ([NO]/2)^ 2 * X (2), где Х - концентрация кислорода. Разделим 2 уравнение на 1 уравнение и получим выражение: V2/V1 = k[NO] ^2* X [O2}/ 4 k{NO]^2 * [O2] =1.
Сократив выражение, получим Х\4 = 1, следовательно, Х = 4. Ответ: концентрацию кислорода надо увеличить в четыре раза.
Последнее задание: заряды ионов в ионных уравнениях буду указывать не сверху справа, а в скобках: а) NaNO2 + HNOз = NaNOз + HNO2
H(+) + NO2 (-) = HNO2
б) KH2PO4 + 2KOH = КзРО4+ 2Н2О
2Н(+) + 2ОН(-) = 2Н2О, сокращаем на два Н(+) +ОН (-) = Н2О
И задача: Из уравнения ионного произведения воды: рОН + рН = 14 определяем
рОН = 14-13 = 1 . -lg[OH] =1 ; [OH] = 10^ (-1) = 0,1 моль\л.
В 100 мл раствора содержится 0,01 моль NaOH, т.к. NaOH == Na(+) + OH(-) - по условию полной диссоциации.
М(NaOH) =40 г\моль, то m(NaOH) = 0,01 * 40 = 0,4 (г). Ответ: 0,4 г гидроксида натрия.
Пятая задача: СОСl2 <==> CO + Cl2
Kp = [CO] *[Cl2] / [COCl2] (1).
Примем равновесные концентрации СО и хлора равными за Х, т.к. по уравнению на 1 моль СО приходится 1 моль хлора, а концентрация СОСl2 в момент равновесия будет равна (1,3 - Х). Подставляем все значения в уравнение 1 и получаем:
Х^2 / 1,3 -X = 0,02. Преобразуем и решаем квадратное уравнение: Х^2 +0,02X -0,026 =0. Один корень отрицательный и не удовлетворяет, а другой корень Х = 0,15 моль\л. Следовательно, равновесная концентрация хлора равна 0,15 моль\л. Для увеличения выхода хлора необходимо увеличить исходную концентрацию СОСl2 в три раза.
Задача 6. Вычисление осмотического давления (Р. кПа) раствора электролита используют формулу: Р = i * Cm * R * T (1), где i - изотонический коэффициент;
Сm - молярная концентрация электролита, моль\л;
R - газовая постоянная (8,31 Дж/ моль* К);
Т - абсолютная температура, К.
Изотонический коэффициент i связан со степенью диссоциации электролита (альфа- заменим ее буквой "А") соотношением: i = 1 + A( k - 1), где k - число ионов, на которые распадается электролит. Ва(ОН)2 == Ва (+2) + 2 ОН (-) - всего три иона, следовательно, k = 3.
Определяем изотонический коэффициент: i = 1 + 0,72 (3-1) = 2,44.
T = 273 +40 = 313K ; находим М (Ва(ОН)2) = 171 г\моль; Сm =6*1000 / 100*171 = 0,35 моль\л .
По формуле 1 находим Р = 2,44 * 0,35 * 8.31 * 313 = 2221,3 кПа.
Задача вторая: по условию задачи 1 моль безводной соды выделяет 25,6 кДж теплоты, следовательно, термохимическое уравнение гидратации соды имеет вид:
Na2COз(кр) + 10Н2О(ж) == Na2COз * 10Н2О(кр) + 25,6 кДж (этот процесс всегда экзотермический);
вторая стадия - процесс растворения кристаллогидрата в воде - всегда эндотермический:
Na2COз * 10Н2О(кр) + nH2O(ж) = Na2COз(p-p) + (n+10) H2O(p-p) - 66,94 кДж.
Суммарное уравнение:
Na2COз(кр) + (n + 10)H2O(ж) = Na2COз(p-p) + (n+10) H2O(p-p) "+" или "-" Q.
Тепловой эффект растворения равен алгебраической сумме теплот: Q = 25,6 + (-66,94) = =-41.34 кДж.