proseminarium.doc

(1447 KB) Pobierz
Wydział Chemii Uniwersytetu Warszawskiego

4

 

Wydział Chemii Uniwersytetu Warszawskiego

 

 

Jan S. Jaworski

 

 

 

 

PROSEMINARIA

 

z

 

CHEMII  OGÓLNEJ

 

 

dla  studentów I roku  studiów  chemicznych

 

 

 

 

ZADANIA  i  PROBLEMY

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Warszawa   2007


 

 

 

                                                        Spis  treści

 

 

I A. Stechiometria reakcji chemicznych ...........................................................               3

I B.  Gazy, ciecze, równowagi fazowe ..............................................................               4

II. Równowagi jonowe w roztworach wodnych, stała równowagi ...................              6

III. Cząstki subatomowe i elementarne, fale materii de Broglie ..........................                8

              Wymagania do kolokwium 1 .....................................................................               10

IV. Zasada nieoznaczoności, podstawy mechaniki kwantowej,

       konfiguracja elektronowa atomów i jonów a ich właściwości ......................              11

V. Orbitale molekularne, wiązania kowalencyjne typu σ i π ..........................              13

VI. Wiązania kowalencyjne spolaryzowane, jonowe i metaliczne ..................              14

              Wymagania do kolokwium 2 ................................................................              15

VII. Geometria związków kowalencyjnych, metoda VSEPR .........................              16

VIII. I zasada termodynamiki ...............................................................................              18

              IX.  II zasada termodynamiki, entropia .................................................................              19

                            Wymagania do kolokwium 3 ................................................................              20             

              X. Entalpia swobodna Gibbsa i samorzutność reakcji ........................................              21

              XI. Kinetyka chemiczna: szybkość i rząd reakcji, energia aktywacji .................              22

      XII. Kinetyka chemiczna: mechanizmy reakcji ................................................                24

              Wymagania do kolokwium 4 ................................................................              25

XIII. Wiązanie jonowe i kryształy jonowe ......................................................              26

              Odpowiedzi zadań rachunkowych i na niektóre pytania.......................              28

 

 

 

 

 

 

Wykorzystano zadania z wieloletniej praktyki na Wydziale Chemii UW a także

z podręcznika D.A. McQuarrie i P.A. Rock’a General Chemistry, 1991.

 

 

 

 


Proseminarium I

Część A: stechiometria reakcji chemicznych

 

Definicje i wzory

Stechiometria - dział chemii zajmujący się określaniem ilościowego stosunku reagujących pierwiastków i związków chemicznych, pozwalający prawidłowo zapisać równanie reakcji chemicznej, podać sumaryczny wzór związku chemicznego, ustalić teoretyczną wydajność reakcji. Opiera się na prawach: zachowania masy, stosunków stałych i stosunków równoważnikowych, elektrolizy oraz prawach gazowych.

Mol - jednostka liczności substancji, zawierająca liczbę Avogadro NA elementarnych jednostek substancji (atomów, cząsteczek, jonów, elektronów). NA = ok. 6.022 . 1023 mol-1 i z definicji tyle właśnie atomów węgla zawiera 12 g czystego izotopu węgla 12C.

Stężenie molowe roztworu cm - określa liczbę moli substancji rozpuszczonej n zawartą w 1 dm3 roztworu; cm = n /V = ms /M V, gdzie V - objętość roztworu, ms i Ms - masa i masa molowa substancji rozpuszczonej. Jednostką cm jest mol/dm3, ale często stosuje się mol/l przyjmując w przybliżeniu 1 dm3 = 1 l (litr).

 

Przykład: bilansowanie reakcji redoks: Utlenianie kwasu szczawiowego manganianem(VII) potasu:

  H2C2O4(aq) + MnO-4(aq) → Mn2+(aq) + CO2(g)

Uwaga: W nawiasach u dołu symboli zaznaczono stan skupienia: g – gazowy, c – ciekły, s – stały,

         aq – roztwór wodny (od łac. aqua = woda)

1.       rozpoznać, że jest to reakcja utleniania-redukcji                           

zachodzi zmiana stopnia utlenienia manganu: MnVIIO-4(aq) → MnII 2+(aq)             

2.       zapisać reakcje połówkowe

redukcja              MnO-4 → Mn2+

utlenienie                H2C2O4 → CO2(g) + 2H+

3.       zrównoważyć liczbę atomów (masę)

8H+ + MnO-4 → Mn2+ + 4H2O

                                          H2C2O4 → 2CO2 + 2H+

4.       dodać elektrony   

8H+ + MnO-4 + 5e → Mn2+ + 4H2O

                                          H2C2O4 → 2CO2 + 2H+ + 2e

     5. zbilansować ładunki 

8H+ + MnO-4 + 5e→ Mn2+ + 4H2O              ‌ x 2

                                          H2C2O4 → 2CO2 + 2H+ + 2e                            ‌ x 5

6. dodać stronami obie reakcje

16H+ +2MnO-4 +10e + 5H2C2O4 →  2Mn2+ + 8H2O + 10CO2 + 10H+ + 10e

     7. uprościć

6H+(aq) + 2MnO-4(aq) + 5H2...

Zgłoś jeśli naruszono regulamin