Вычисления импульса молекулы, объема газообразного вещества
Вычисление импульса фотона видимого света и импульса молекулы водорода
Задача 315.
Вычислите импульс фотона видимого света (λ = 5 . 10-7 м) и сравните его с импульсом молекулы водорода, взятым при комнатной температуре (c = 1700 м/с).
Решение:
λ = 5 . 10-7 м;
h = 6,63 . 10-34 Дж . с или (кг . м2/c2);
v(H2) = 1700 м/с;
с - 3 . 108 м/с;
М(Н2) = 2 г/моль = ; 0,002 кг/моль;
р(Н2)/рф = ?
Импульс фотона выражается формулой:
р = hv/c = h/λ, где
v - скорость частицы;
с - скорость света;
h - постоянная планка;
λ - длина волны частицы.
Тогда
рф = h/λ = 6,63 . 10-34/5 . 10-7 = 1,325 . 10-27 (кг . м/с).
Импульс молекулы1 рассчитаем по формуле:
р = [М(В) . v)]/NA = m(В) . v, где
М(В) - молярная масса молекулы вещества, г/моль;
v - скорость молекулы, м/с;
NA - число Авогадро, 6,02 . 1023;
m(В) - масса молекулы вещества, кг.
Тогда
р(Н2) = [2 . 1700)]/(6,02 . 1023 . 1000) = 5,648 . 10-24 кг . м/с.
Рассчитаем отношение рм/рф, получим:
рм/рф = 5,648 . 10-24/1,325 . 10-27 = 4262,64.
Ответ: р(Н2)/рф = 4262,64.
Запись квантовых чисел для последних электронов атомов
Задача 316.
Какие квантовые числа для последних электронов атомов технеция и иода в невозбужденном состоянии будут одинаковы, а какие будут отличаться? Ответ обоснуйте.
Решение:
а) Электронная формула технеция:
+43Tc - 1s22s22p63s23p64s23d104p65s24d5
Короткая запись:
Tc: [Kr]5s24d5
Квантовые числа для последнего электрона атома технеция:
n = 4;
l = 2;
mi = +2;
ms = +1/2.
б) Электронная формула иода:
+53I - 1s22s22p63s23p64s23d104p65s24d105p5
Короткая запись:
I: [Kr]5s24d105p5
Квантовые числа определяются последним электроном в конфигурации, для атома I эти числа имеют значение n = 5, l = 1, ml = 0, ms = -½
Квантовые числа для последнего электрона атома йода:
n = 5;
l = 1;
mi = 0;
ms = -1/2.
Таким образом, для последних электронов атомов технеция и иода в невозбужденном состоянии будут численно одинаковы спиновые квантовые числа ms, для технеция (+1/2), а для иода - (-1/2), так как у технеция последний электрон находится один в 5-й ячейке 4d-орбитали, поэтому его электронное облако вращается по часовой стрелке (ms = +1/2), а последний электрон атома иода находится вторым во 2-й ячейке 5р-орбитали, поэтому его электронное облако будет вращаеться против часовой стрелки (ms = -1/2).
У технеция последний электрон находится на 4d-подуровне в 5-й ячейке, а у атома иода на 5р-подуровне во 2-й ячейке, поэтому главные квантовые числа (n), (l) и (mi) их будут отличаться.
Особенности физических свойств кристаллического бора
Задача 317.
С какими особенностями в строении связаны высокие температуры кипения и плавления, высокая твердость кристаллического бора?
Решение:
Кристаллическая решетка бора имеет правильную ромбоэдрическую структуру строения и величинами a = 1 0,17 и c = 65,18 А, дающими коэффициент соотношения, равный 0,576 и это придает ей (решетке) высокую твердость. Особенности строения кристаллической решетки бора обусловливают его прочность, т. к. каждый атом находится в центре икосаэдра (ромбоэдрическую структура) и связан
Связи атомов бора из-за равномерного расположения атомов бора в углах
Бор имеет несколько кристаллических модификаций: α-ромбоэдрическая форма (плотность 2,45 г/см3) состоит из почти правильных икосаэдров B12 в слегка деформированной кубической плотнейшей упаковке. Термодинамически наиболее устойчивая β-ромбоэдрическая модификация (плотность 2,35 г/см3) имеет структуру, содержащую 105 атомов бора в элементарной ячейке; основной структурный элемент можно описать как центральный икосаэдр B12, окруженный икосаэдром из икосаэдров.
Определение массовой доли кальция в молоке
Задача 318.
Какова массовая доля кальция в 1 стакане молока массой 250 гр?
Решение:
Коровье молоко 2,5% - 3,5% в 100 г содержит 120 мг = Са.
Тогда
m(Ca) = (120. 250)/100 = 30 мг = 0,3 г;
w%(Ca) = 0,3/250 = 0.0012 = 0,12%.
Ответ: 0,12%.
Обменные реакции комплексных соединений
Задача 319.
Какие обменные реакции (и почему) пойдут в прямом направлении:
а) [HgCl4]2- + I-; б) [ZnCl4]2- + I-; в) [CdCl4]2- + Zn2+.
Решение:
Кн[HgCl4]2- = 8,5 . 10-16;
Кн[HgI4]2- = 1,5 . 10-30;
Кн[CdCl4]2- = 9,3∙10-3;
Кн[ZnCl4]2- = 1 . 10-1;
Кн[ZnI4]2- = 3 . 10-1.
а) [HgCl4]2- + I-
Реакция протекает так как Kн[HgCl4]2- > Кн[HgI4]2- (8,5 . 10-16 > 1,5 . 10-30), ион [HgCl4]2- обладает большой устойчивостью чем ион [HgI4]2- получим:
[HgCl4]2- + 4I- = [HgI4]2- + 4Cl- (сокращенная ионная форма).
В растворе будут присутствовать ионы [HgI4]2- и 4Cl-, т.е. наблюдается изменение состава ионов.
б) [ZnCl4]2- + I-
Реакция не протекает так как Кн[ZnI4]2- < Кн[ZnCl4]2- (3 . 10-1 < 1 . 10-1), ион [ZnI4]2- обладает большей устойчивостью, чем ион [ZnCl4]2-.
В растворе будут присутствовать ионы [ZnCl4]2- и I-, т.е. изменений в составе ионов не наблюдается.
в) [CdCl4]2- + Zn2+
Реакция не протекает так как Кн[CdCl4]2- < Кн[ZnI4]2- (9,3 ∙ 10-3 < 3 . 10-1, ион [ZnI4]2- обладает большей устойчивостью, чем ион [CdCl4]2-.
В растворе будут присутствовать ионы [CdCl4]2- + Zn2+, т.е. изменений в составе ионов не наблюдается.
Реакция иодида аммония и нитрата натрия
Задача 320.
Иодид аммония и нитрат натрия растворили в воде и нагрели. Выделившийся газ пропустили через измельченный графит при нагревании. Образовавшуюся соль в первой реакции добавили к раствору нитрата меди (II). Выделившийся при этом осадок обработали концентрированной серной кислотой. Напишите уравнения четырёх описанных реакций.
Решение:
NH4I + NaNO3 = NaI + N2O + 2H2O;
N2O + C = N2 + CO;
4NaI + 2Cu(NO3)2 = 2CuI + 4NaNO3 + I2;
2CuI + 4H2SO4 = 2CuSO4 + I2 + 4H2O + 2SO2.
Вычисление объёма выделившегося при реакции газа
Задача 321.
Какой объем водорода образуется при взаимодействии 2,7 г алюминия, содержащего 10% примесей с необходимым количеством соляной кислоты?
Решение:
m(смеси) = 2,7 г;
w%(смеси) = 10% или 0,1;
M(Al) = 27 г/моль;
V(H2) = ?
Уравнение реакции имеет вид:
2Al + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2
Из уравнения реакции вытекает, что 2 моль алюминия способствуют образованию 3 моль водорода, т.е. 2n(Al) = 3n(H2).
Рассчитаем количество алюминия, получим:
n(Al) = [m(смеси) . 0,9]/M(Al) = (2,7 . 0,9)/27 = 0,09 моль.
Тогда
n(H2) = 3/2n(Al) = 3/2 . 0,09 = 0,135 моль.
Рассчитаем объем водорода, получим:
V(H2) = n(H2) . Vm = 0,135 моль . 22,4 л/моль = 3,024 л.
Ответ: V(H2) = 3,024 л.