Transcript
Page 1: Caiet Probleme - Chimie Generala

CAIET DE PROBLEME LA

CHIMIE

Al studentului ..............................................

Grupa.............................................

AN ŞCOLAR 2005-2006

Page 2: Caiet Probleme - Chimie Generala

1. CALCULE CU MĂRIMI ŞI UNITĂŢI IMPORTANTE ÎN CHIMIE

Executarea corectă a calculelor în cadrul diverselor operaţii de laborator si aplicaţii de chimie, presupune cunoaşterea principalelor noţiuni care stau la baza evaluării cantitative a transformărilor fizico-chimice. Aceste noţiuni vor fi prezentate mai jos:

substanţă chimică, element chimic, compus chimic; masă atomică; atom-gram; kiloatom-gram; masă moleculară; moleculă-gram; milimol, kilomol; masă echivalentă sau echivalent-gram; calcul de număr de moli sau atom-gram cunoscând masa substanţei; raportul de masă; compoziţia procentuală.

SUBSTANŢĂ CHIMICĂ, ELEMENT CHIMIC, COMPUS CHIMIC

Substanţa chimică este definită ca fiind un tip omogen de materie, cu o compoziţie chimică bine definită.

Substanţele chimice pot fi subîmpărţite în două categorii: substanţe elementare (elemente chimice) şi substanţe compuse (compuşi chimici).

Elementul chimic poate fi definit ca fiind tipul de materie care constă din atomi de acelaşi fel (adică din atomi ale căror nuclee au toate aceeaşi sarcină electrică).

Elementele sunt reprezentate printr-un simbol, compus dintr-o literă sau două, de exemplu, simbolul hidrogenului este H, al oxigenului O, al clorului Cl etc. Simbolurile tuturor elementelor chimice sunt trecute în sistemul periodic al lui Mendeleev.

Elementele chimice pot fi formate din unul sau mai mulţi atomi. Astfel gazele rare (argonul, neonul etc.) sunt elemente monoatomice, notându-se cu Ar, Ne etc. În timp ce majoritatea gazelor obişnuite (oxigenul, clorul, azotul etc.) sunt biatomice, notându-se cu O 2, H2, Cl2, N2 etc. Există şi elemente poliatomice, ca de exemplu fosforul, P4, sulful, S8 etc.

Gradul de asociere al atomilor într-un element poate să varieze în funcţie de condiţiile în care se află elementul respectiv. De exemplu, în intervalul de temperatură 20 – 10000C, sulful octoatomic S8 trece succesiv, pe măsura creşterii temperaturii, în S6, S4 şi S2. De aceea, trebuie reţinut faptul că denumirea de element biatomic, triatomic, tetratomic etc. se referă la starea elementului respectiv în condiţii obişnuite de temperatură şi presiune.

Compusul chimic poate fi definit ca fiind substanţa rezultată prin combinarea, în anumite proporţii, a două sau mai multe elemente chimice. Compusul chimic rezultat are proprietăţi diferite de ale elementelor care îl compun.

Orice compus chimic se reprezintă printr-o formulă chimică, care indică numărul de atomi ai diferitelor elemente care intră în compoziţia sa. De exemplu, formula acidului azotic HNO3, a oxidului de magneziu MgO, a clorurii de zinc ZnCl2 etc.

Moleculele chimice rezultă prin unirea (în anumite condiţii şi după anumite reguli) a doi sau mai mulţi atomi. Atomii pot fi de acelaşi fel sau diferiţi. În primul caz se obţin molecule de substanţe elementare, ca de exemplu Cl2, O2, P4 etc, în timp ce în al doilea caz se obţin molecule de substanţe compuse cum sunt MgO, ZnCl2, SO2, H2O etc.

MASĂ ATOMICĂ, ATOM-GRAM, KILOATOM-GRAM

Masa atomică este o mărime relativă care arată de câte ori atomul unui element este mai mare decât unitatea atomică de masă (u.a.m). Drept unitate atomică de masă s-a ales daltonul, care reprezintă a douăsprezecea parte din masa atomului de carbon. Rezultă că masa

2

Page 3: Caiet Probleme - Chimie Generala

atomică este un număr fără dimensiuni. De exemplu, masa atomică a hidrogenului este 1,008, a oxigenului 16, a clorului 35,453 etc. Masele atomice se notează cu litera A urmată de indicele care indică substanţa.

Exemple:AH = 1, AC = 12, AFe = 56

Atomul-gram (atom-g) este o mărime dimensională ce reprezintă cantitatea în grame dintr-un element, numeric egală cu masa lui atomică. Se calculează exprimând masa atomică în g.

Exemple:1 atom-g O = 16g, 1 atom-g Al = 27g

Kiloatom-gram (katom-g) este o mărime derivată: 1 Katom-g = 103 atom-g, şi se defineşte ca mărime dimensională ce reprezintă cantitatea în kg dintr-un element, numeric egală cu masa lui atomică. Se calculează exprimând masa atomică în kg.

Exemple:1 katom-g Cu = 64 kg, 1 katom-g C = 12 Kg

MASĂ MOLECULARĂ, MOLECULĂ-GRAM, MILIMOL, KILOMOL

Masa moleculară, M, este o mărime relativă ce arată de câte ori molecula unui element poliatomic sau molecula unei combinaţii este mai mare decât u.m.a.

Masa moleculară reprezintă suma maselor atomice ale elementelor componente (ţinând cont de coeficienţii stoechiometrici). În calcule masele moleculare se rotunjesc.

Exemple:MHCl = 1 + 35,5 = 36,5 MNaOH = 23 + 16 + 1 = 40

Molecula-gram, mol, este cantitatea în grame dintr-o substanţă numeric egală cu masa moleculară a substanţei.

Molul reprezintă cantitatea în grame dintr-o substanţă egală cu suma maselor absolute a N particule, reprezentate printr-o formulă chimică.

Se calculează exprimând masa moleculară în g.Termenul de mol se aplică la:- substanţe cu formule moleculare cunoscute: H2O, HCl etc.;- substanţe ce nu formează molecule: NaCl, CaCl2 etc.;- la atomii liberi: H, Cl etc.;- la ioni: Na+, Cl- etc.;- la particule subatomice: e-.Exemple:

1 mol O2 = 32 g, 1 mol CaO = 56gMilimol, mmol, este o mărime derivată:

1 mmol = 10-3 molşi reprezintă cantitatea în mg dintr-o substanţă, numeric egală cu masa ei moleculară. Se calculează exprimând masa moleculară în mg.

Exemple:1 mmol F2 = 38 mg, 1 mmol H3PO4 = 98 mg

Kilomol, kmol, este o mărime derivată:1 kmol = 103 mol

şi reprezintă cantitatea în kg dintr-o substanţă, numeric egală cu masa ei moleculară. Se calculează exprimând masa moleculară în kg.

Exemple:1 kmol Cl2 = 71 kg, 1 kmol HNO3 = 63 kg

3

Page 4: Caiet Probleme - Chimie Generala

MASĂ ECHIVALENTĂ SAU ECHIVALENT-GRAM

Echivalent chimic (gram) al unui element, este acea cantitate, exprimată în grame, din acest element care se combină cu 1 g de hidrogen sau 8 g oxigen.

În sensul teoriei atomice, echivalenţii chimici reprezintă mase relative ale atomilor care se combină, raportate la masa atomului de hidrogen (cel mai uşor atom).

Echivalentul gram: - la elemente se calculează prin împărţirea masei atomice la valenţă.- la săruri se calculează împărţind masa moleculară la produsul dintre valenţa

metalului şi numărul atomilor de metal;- la oxizi se obţine împărţind masa moleculară a oxidului la produsul dintre numărul

atomilor de metal sau nemetal şi valenţa acestuia;- la acizi şi baze, se calculează împărţind masa moleculară la numărul atomilor de

hidrogen care se pot înlocui prin metale, respectiv numărul grupărilor oxidril, (OH).

Exemple:

= g/echivalent

= g/echivalent

g/echivalent

g/echivalent

g/echivalent

CALCUL DE NUMĂR DE MOLI SAU DE ATOM-GRAM CUNOSCÂND MASA SUBSTANŢEI

Număr de moli: se calculează împărţind masa substanţei, exprimată în grame, la masa ei molară.

Număr de atomi-gram, se calculează împărţind masa substanţei elementare exprimată în grame la masa atomică a elementului.

RAPORTUL DE MASĂ

– reprezintă raportul cantitativ al elementelor care compun unitatea de structură a substanţei chimice compuse.

COMPOZIŢIA PROCENTUALĂ

A calcula compoziţia procentuală a unei substanţe compuse înseamnă a calcula % în care sunt conţinute elementele respective în unitatea de structură.

4

Page 5: Caiet Probleme - Chimie Generala

PROBLEME REZOLVATE:

Problema nr.1Câţi atom-g reprezintă: 60 g C; 0,4 katom-g N?60 g C = 60 : 12 = 5 atom-g C0,4 katom-g N = 0,4 × 103 = 400 atom-g N

Problema nr.2Câte grame reprezintă: 8 mol H2; 500 mmol CaO; 0,02 kmol H2SO4?8 mol H2 = 8 × 2 = 16 g H2

500 mmol CaO = 500 × 55 × 10-3 = 27,5 g CaO0,02 kmol H2SO4 = 0,02 × 103 × 98 = 196 g H2SO4

Problema nr.3Câţi moli reprezintă: 4 g CuSO4; 300 mmol KOH; 0,4 kmol HNO3?4 g CuSO4 = 4 : 160 = 0,025 mol CuSO4

300 mmol KOH = 300 × 10-3 = 0,3 mol KOH0,4 kmol HNO3 = 0,4 × 103 = 400 mol HNO3

Problema nr.4Să se calculeze masa molară pentru: H2O, CaCO3?

= (1 × 2) + 16 = 18 g H2O

= 40 + 12 + (3 × 16) =100 g CaCO3

Problema nr. 5Să se calculeze raportul de masă al apei.

= (2 × 1) + 16 = 18H : O = 2 : 16 = 1 : 8

Problema nr. 6Să se calculeze raportul de masă pentru CaCO3.

= 40 + 12 + (3 × 16) = 100Ca : C : O = 40 : 12 : 48 = 10 : 3 : 12

Problema nr. 7Să se calculeze compoziţia procentuală a apei.

= (2 × 1) + 16 = 1818 g H2O ............................ 2 g H100 g H2O ............................ xx = 11,11% Hy = 100 – x = 100 – 11,11 = 88,89 % O

Problema nr.8Să se calculeze masa de sulf existentă în 680 g de CaSO4 anhidru.

= 40 + 32 + (16 × 4) = 136 136 g CaSO4 ..................................... 32 g S680 g CaSO4 ..................................... x

5

Page 6: Caiet Probleme - Chimie Generala

x = 160 g S

Problema nr.9Determinaţi formula unei substanţe care conţine : 43,39% Na, 11,32% C şi 45,28% O.NaxCyOz

x = 43,39 : 23 = 1,89 atom-g Na 1,89 : 0,94 = 2,01y = 11,32 : 12 = 0,94 atom-g C 0,94 : 0,94 = 1z = 45,28 : 16 = 2,83 atom-g O 2,83 : 0,94 = 3,01x : y : z = 2 : 1 : 3NaxCyOz = Na2CO3

PROBLEME PROPUSE:

1. Câte grame reprezintă: 10 atom-g Ca; 5 atom-g Al; 2 atom-g S; 0,5 katom-g O; 0,2 katom-g C; 0,1 katom-g Fe?

2. Câţi atom-g reprezintă:70 g N; 80 g O; 3,55 g Cl; 0,5 katom-g Cu; 0,4 katom-g Ag; 0,3 katom-g Au?

3. Câţi katom-g reprezintă:200 g H; 420 g O; 660 g N; 50 atom-g Zn; 40 atom-g Cd; 30 atom-g Hg?

6

Page 7: Caiet Probleme - Chimie Generala

4. Câţi mol reprezintă:6,2 g C2H2; 30 mmol Fe2O3; 0,6 kmol CO2?

5. Câte kg reprezintă:0,4 kmol Ca(OH)2; 5 kmol CaCO3; 0,06 kmol HNO3?

6. Câţi kmol reprezintă:1,2 kg FeS2; 3,4 kg Fe2O3; 0,23 kg C2H5OH?

7. Calculaţi masa molară pentru:Ca3(PO4)2; Na2S; CaCl2; AlCl3; Na3PO4; NH4H2PO4; Al2(SO4)3?

7

Page 8: Caiet Probleme - Chimie Generala

8. Calculaţi echivalentul-gram pentru:Na; Al; SO2; Al2O3; HCl; H3PO4; Ca(OH)2; Al(OH)3; CuSO4; Al2(SO4)3; HNO3; KOH;

Ba(OH)2; Fe(OH)3; MgO; Fe2O3.

9. Să se calculeze raportul de masă al elementelor care compun CaCO3.

10. Să se calculeze raportul de masă al elementelor care compun CaO.

8

Page 9: Caiet Probleme - Chimie Generala

11. Să se calculeze raportul de masă al elementelor care compun Al2(SO4)3.

12. Să se calculeze compoziţia procentuală a Ca3(PO4)2.

13. Să se calculeze compoziţia procentuală a Na2SO4.

9

Page 10: Caiet Probleme - Chimie Generala

14.Să se calculeze compoziţia procentuală a Al2(SO4)3.

15. Să se afle compoziţia procentuală a unui aliaj format din 140 g argint şi 260 g aur.

16. La analiza a 2 g aliaj Cu-Au-Ag s-a găsit 0,4Au; 1,2 gCu şi 0,02 g impurităţi. Determinaţi compoziţia procentuală a aliajului.

10

Page 11: Caiet Probleme - Chimie Generala

17. Determinaţi masa fierului existent în 111,2 kg calaican (FeSO4 ∙ 7 H2O).

18. Determinaţi masa fosfatului monoacid de amoniu în care se găsesc 4,5 kg hidrogen.

11

Page 12: Caiet Probleme - Chimie Generala

19. Aflaţi formula substanţei care conţine: 28,67 % K; 1,47 % H şi 22,8 % P.

20. Să se afle formula substanţei al cărui raport de masă este: H : S : O = 1 : 16 : 24.

21. Determinaţi formula chimică a substanţei al cărui raport de masă este: Ca : H : P : O = 20 : 2 : 31 : 64

12

Page 13: Caiet Probleme - Chimie Generala

22. Determinaţi formulele combinaţiilor cu compoziţia procentuală:a). 43,09% K; 39,21 % Cl; 17,7 % Ob). 36,67 % K; 33,33%; 30 % Oc). 31,8 % K; 28,9 % Cl; 39,3 % Od). 28 % K; 25,7 % Cl; 46,3 % O

23. Determinaţi formulele substanţelor în care raportul de masă al elementelor componente este: a). Ca : S : O = 5 : 4 : 6 b). Ca : S : O = 5 : 4 : 8c). Ca : P : O = 60 : 31 : 48d). Ca : P : O = 60 : 31 : 64e). Ca : H : P : O = 40 : 1 : 31 : 64

13

Page 14: Caiet Probleme - Chimie Generala

2. CONFIGURAŢIA ELECTRONICĂ A ATOMILOR

Mărimile caracteristice nucleului sunt: Z: număr de ordine, număr atomic, număr de protoni ( = numărul de electroni); A: număr de masă, masă atomică, sumă de nucleoni; N = A – Z : număr de neutroni: N – Z : număr izotopic.izotopi = acelasi Zizobari = acelaşi Aizotoni = acelaşi N

REGULI DE OCUPARE CU ELECTRONI A ORBITALILOR ATOMICI

a). Ocuparea cu electroni se face în ordinea creşterii energiei;b). Principiul excluziunii lui Pauli Conform acestui principiu, într-un atom nu pot exista doi sau mai mulţi electroni care

să aibă toate cele patru numere cuantice (n, l, m, ms) identice. Toţi electronii unui atom trebuie să difere între ei cel puţin prin unul din cele patru numere cuantice.

c). Regula lui Hund – electronii se repartizează în numărul maxim de orbitali de acelaşi fel care le stă la dispoziţie. Cu alte cuvinte, mai întâi se ocupă pe rând fiecare orbital cu câte un electron şi numai după aceea cu cel de-al doilea.

SUCCESIUNEA DE OCUPARE A NIVELELOR ŞI SUBNIVELELOR ENERGETICE CU ELECTRONI

a). Regula sumei n + lConform acestei reguli valoarea crescătoare a păturilor şi nivelelor energetice este dată

de valoarea crescătoare a sumei n + l. Dacă două sau mai multe nivele au aceeaşi valoare a sumei n + l, nivelele corespunzătoare numărului cuantic n cel mai mic are energia mai mică.

b). Tabla de şah Goldanski

1s

2s

2p 3s

3p 4s

3d 4p 5s

4d 5p 6s

4f 5d 6p 7s

5f 6d 7p 8s

c). Cu ajutorul sistemului periodic.

Orbitalii de tip: s = 2 e-; p = 6 e-; d = 10e-; f = 14 e-;

I- II- III- IV- V- VI- VII- VIII-

14

Page 15: Caiet Probleme - Chimie Generala

A A A A A A A As1 s2 III-

BIV-B

V-B

VI-B

VII-B

VIII-B I-B

II-B

p1 p2 p3 p4 p5 p6

d1 d2 d3 d4 d5 d6 d7 d8 d9 d10

Exemple: Pentru Z = 11 să se scrie configuraţia electronică.Z = 11 1s2 2s2 2p6 3s1

Numărul din faţa ultimului orbital de tip s ne dă numărul perioadei, iar ultimul orbital ne dă numărul grupei.

În cazul Z = 11 avem perioada a 3-a, grupa I-A.

PARTICULE EMISE DIN NUCLEE RADIOACTIVE

Partea centrală a atomului în care este acumulată aproape toată masa atomului are dimensiuni de ordinul a 10-15 m în comparaţie cu dimensiunile atomilor care sunt de ordinul de mărime a 10-10m.

În nucleu există protoni – particule cu sarcină electrică pozitivă şi neutroni – particule neutre.

Un nucleu (sau denumit mai general nuclid) oarecare este exprimat simbolic sub forma, în care s-a notat cu X simbolul atomului din care face parte nucleul respectiv; cu Z s-a

notat numărul de protoni sau numărul de sarcini electrice elementare a nucleului, iar cu A s-a notat numărul de nucleoni sau masa aproximativă a nucleului exprimată în unităţi atomice de masă. Numărul de neutroni se obţine scăzând din numărul de nucleoni, numărul de protoni. Deci numărul de neutroni este A – Z.

Doi nuclizi X şi Y sunt izotopi dacă au acelaşi număr de protoni sau altfel spus dacă atomii corespunzători ocupă acelaşi loc în sistemul periodic al elementelor. Aceşti nuclizi izotopi se exprimă simbolic: ; .

Doi nuclizi X şi Y sunt izobari dacă au acelaşi număr de nucleoni sau daca atomii au aceeaşi masă. Aceşti nuclizi izobari se exprimă simbolic sub forma: ; .

Doi nuclizi X şi Y sunt izotoni dacă au acelaşi număr de neutroni. Aceşti nuclizi izotoni se exprimă simbolic sub forma: ; , cu condiţia: A – Z = - .

Configuraţia unui nuclid instabil se modifică prin dezintegrare, conducând la o altă configuraţie care poate fi stabilă, sau de asemenea instabilă.

În funcţie de particula emisă din nucleu, există diferite tipuri de dezintegrări:a). Dezintegrarea αProcesul în care un nucleu de masă A şi sarcină Z emite în mod spontan particule α (

sau ) cu eliberarea unei cantităţi de energie sub forma energiei cinetice a particulelor α, se numeşte dezintegrare α.

Schematic procesul de dezintegrare α se reprezintă astfel: +

În urma dezintegrării se obţine un nou nucleu al unui atom situat în sistemul periodic cu două căsuţe mai la stânga.

b). Dezintegrarea βNucleele radioactive β sunt cele mai numeroase. Acest tip de dezintegrare apare

natural la nucleele cu Z ≥ 81.Dezintegrarea radioactivă β:

15

Page 16: Caiet Probleme - Chimie Generala

+

PROBLEME REZOLVATE

Problema nr.1

Se dă nuclidul . Să se scrie mărimile caracteristice nucleului, valori, semnificaţii. Să se scrie câte 2 izotopi, 2 izobari şi 2 izotoni.

Z = 56 – număr de ordine, număr de protoni, număr atomic;

A = 137 – număr de masă, masă atomică, ;

A – Z = 81 – număr de n0;N – Z = 25 – număr izotopic.izotopi Z = 56

izobari A = 137

izotoni N = 81

Problema nr.2

Grupaţi următorii nuclizi pe specii caracteristice:

Izotopi:

Izobari:

Izotoni:

Problema nr.3

Să se scrie configuraţia învelişului electronic a nucleului obţinut din prin emiterea a 6 particule α şi 4 particule β. Precizaţi grupa, perioada şi principalele proprietăţi ale noului element format.

6 + 4 +

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 4d10 5p6 6s2 4f14 5d10 6p4

perioada a 6-a grupa VI-A, metal

PROBLEME PROPUSE

16

Page 17: Caiet Probleme - Chimie Generala

1. Să se stabilească poziţia în sistemul periodic şi caracterul chimic al elementelor cu Z: 12, 16, 24, 26, 29, 32, 36, 47, 64, 83.

2. Să se scrie configuraţia elementului E1 din perioada a 5-a, grupa V-A şi a elementului E2 din perioada a 4-a, grupa V-A. Să se stabilească caracterul chimic al elementelor respective.

Care este valoarea Z1 şi Z2 pentru cele două elemente?Ştiind că A1 = 122 şi A2 = 75 să se calculeze mărimile caracteristice nucleelor

respective şi să se scrie un izotop pentru E1 şi un izobar pentru E2.

3. O specie atomică are Z = 16 şi A = 32.

17

Page 18: Caiet Probleme - Chimie Generala

Câţi e-, p+, n0 are specia şi cum poate fi redată simbolic?Scrieţi câte un izotop, izoton şi izobar al speciei. Precizaţi poziţia în sistemul periodic

şi caracterul chimic al elementului.

4. Se dă următoarea serie de nuclizi:

Să se grupeze nuclizii pe baza relaţiei dintre A, Z, N.

5. Se dă izotopul cu următoarea compoziţie a nucleului: 15 p+ şi 16 n0. Scrieţi configuraţia electronică a elementului, mărimile caracteristice nuclidului, poziţia în sistemul periodic, un izotop, un izobar şi un izoton posibil. Elementul formează un acid cu compoziţia procentuală: H - 3,06%, X – 31,63%. Care este formula acidului şi ce stare de oxidare are X?Mase atomice: H – 1, O – 16.

18

Page 19: Caiet Probleme - Chimie Generala

6. Elementul X din perioada a 3-a, grupa VI-A are în nucleu şi 16 n0. Scrieţi configuraţia electronică a elementului, mărimile caracteristice nuclidului, un izotop, un izobar şi un izoton posibil. Elementul formează un acid în care starea lui de oxidare este 4+. Care este formula acidului şi compoziţia lui procentuală?

Mase atomice: H – 1, O – 16.

7. Să se scrie configuraţia învelişului electronic a nucleului obţinut din prin emiterea a 7 particule α şi 5 particule β. Precizaţi grupa, perioada şi principalele proprietăţi ale noului element format.

8. Să se scrie configuraţia învelişului electronic a nucleului obţinut din prin emiterea a 7 particule α şi 6 particule β. Precizaţi grupa, perioada şi principalele proprietăţi ale noului element format.

19

Page 20: Caiet Probleme - Chimie Generala

9. Să se scrie configuraţia învelişului electronic a nucleului obţinut din prin emiterea a 5 particule α şi 4 particule β. Precizaţi grupa, perioada şi principalele proprietăţi ale noului element format.

10. Să se scrie configuraţia învelişului electronic a nucleului obţinut din prin emiterea a 6 particule α şi 5 particule β. Precizaţi grupa, perioada şi principalele proprietăţi ale noului element format.

11. Să se scrie configuraţia învelişului electronic a nucleului obţinut din prin emiterea a 7 particule α şi 4 particule β. Precizaţi grupa, perioada şi principalele proprietăţi ale noului element format.

20

Page 21: Caiet Probleme - Chimie Generala

3. PROPRIETĂŢI FIZICE ŞI CHIMICE ALE ELEMENTELOR

Proprietăţi fizice şi modul de variaţie corelat cu poziţia elementelor în sistemul periodic.

1. Volumul atomicVolumul atomic este definit prin relaţia:

este o funcţie periodică de numărul atomic. Volumele atomice cele mai mari le au metalele alcaline, iar cele mai mici, metalele tranziţionale.

creşte VI B creşte VIII A

scad

2. Razele atomiceO periodicitate analogă prezintă şi razele atomice. Cele mai mari raze atomice prezintă

metalele alcaline, iar cele mai mici, metalele tranziţionale.Raza atomică (ra): creşte VI B creşte VIII A

creşte

3. Razele ioniceRazele ionice variază la fel ca şi razele atomice. Cu cât sarcina pozitivă a ionilor

pozitivi este mai mare cu atât raza este mai mică. Razele ionilor negativi sunt mai mari decât razele atomilor. Cu cât sarcina negativă a

ionilor negativi este mai mare, raza ionilor este mai mare.

creşte VI B creşte VIII A

creşte

4. Energia de ionizareUna dintre cele mai importante mărimi fizice ale atomilor este energia de ionizare.

Prin energie de ionizare se înţelege energia cheltuită pentru smulgerea unui electron dintr-un atom. Ea se exprimă de obicei în electroni volţi (eV). Cele mai mici energii de ionizare le au metalele alcaline, deoarece ele pot pierde cel mai uşor electronul de pe ultimul strat. Energia de ionizare creşte paralel şi cu creşterea numărului atomic Z pentru elementele din aceeaşi perioadă. Aceasta se explică prin creşterea puterii de atracţie a electronilor de către nucleu.

Ei creşte

21

Page 22: Caiet Probleme - Chimie Generala

creşte5. Afinitatea pentru electroniPrin afinitate pentru electroni se înţelege energia eliberată la alipirea unui electron la

un atom, cu formarea unui ion negativ. Faptul că atomul neutru poate să accepte electroni, arată că nucleul nu are câmpul

electric complet saturat şi tinde spre o saturare formând ioni negativi prin acceptare de electroni. Stabilitatea ionului negativ astfel format este mult mai mare decât a atomului neutru. Aşa se explică de ce ionul de fluor F- este mai stabil ca atomul de fluor, iar anionul OH- este mai stabil decât radicalul OH.

Afinitatea variază invers cu energia de ionizare:

Proprietăţi chimice şi modul de variaţie corelat cu poziţia elementelor în sistemul periodic.

1. Starea de oxidareO proprietate periodică este şi starea de oxidare (număr de oxidare, treaptă de oxidare). Se înţelege prin stare de oxidare o sarcină electrică formală, pozitivă sau negativă ce se

atribuie unui element în combinaţiile sale. Se atribuie sarcină pozitivă sau negativă în funcţie de caracterul electropozitiv sau electronegativ al partenerului.

Ca regulă, putem spune că în combinaţiile cu elemente mai electronegative decât ele, stările de oxidare maxime ale elementelor din grupele principale, sunt pozitive egale cu numărul grupei din sistemul periodic. În combinaţiile lor cu elemente mai electropozitive decât ele, stările de oxidare sunt negative şi egale cu 8 - numărul grupei în care se găseşte elementul.

Starea de oxidare reprezintă numai întâmplător sarcina ionului real (de exemplu în Na2S, Na2O, NaCl etc.). Metalele de regulă au număr de oxidare pozitiv, iar nemetalele au număr de oxidare şi pozitiv şi negativ.

Valenţa elementelor într-o perioadă creşte de la stânga spre dreapta.

2. Electronegativitatea. Electropozitivitate.Fiecare perioadă se termină cu un gaz rar, formând împreună grupa a VIII-a A. Aceste

elemente se caracterizează printr-o mare inerţie chimică, explicată printr-o structură electronică stabilă. După gazele rare urmează metalele alcaline care formează grupa IA şi se caracterizează toate prin uşurinţa de a pierde electronul s, transformându-se într-un ion pozitiv.

Elementele care prezintă o tendinţă accentuată de a primi electroni se numesc electronegative, iar cele care pierd uşor electronii periferici, se numesc electropozitive.

Caracterul electronegativ creşte de la stânga spre dreapta în rândurile orizontale ale sistemului periodic, iar caracterul electropozitiv se atenuează. De asemenea se constată o scădere a caracterului electronegativ în grupe, de sus în jos. Aceasta înseamnă că cele mai electropozitive elemente se găsesc în stânga jos a sistemului periodic, iar cele mai electronegative în dreapta sus. În grupele din mijlocul sistemului periodic se găsesc elementele care nu au un caracter electropozitiv sau electronegativ pronunţat, ele sunt practic neutre.

3. Caracterul acido-bazic

creşte

creşte

22

Page 23: Caiet Probleme - Chimie Generala

Există un paralelism între electronegativitate şi caracterul acid sau bazic. Elementele electropozitive (sau cu electronegativitate mică) formează oxizi cu caracter bazic, iar elementele electronegative (sau cu electronegativitate mare) formează oxizi cu caracter acid.

Caracterul acid creşte în grupă de jos în sus, iar în perioadă creşte de la stânga la dreapta. Cel mai puternic caracter acid se întâlneşte la elementele situate în colţul din dreapta, sus a sistemului periodic.

Caracterul bazic creşte în grupă de sus în jos, iar în perioadă creşte de la dreapta spre stânga. Elementele aflate în colţul din stânga, jos al sistemului periodic au caracterul bazic cel mai pronunţat.

Elementele din grupele secundare nu se supun regulilor de mai sus. Majoritatea elementelor din grupele secundare (tranziţionale) apar în mai multe stări de oxidare.

4. Punctele de topire şi de fierbereDesfacerea reţelei cristaline prin topire depinde de forţele de legătură dintre particulele

constituente. Aceste forţe depind de caracteristicile particulelor (volum, sarcină electrică, înveliş electronic, etc.).

Elementele cu volum atomic mic şi valenţă mare formează cristale în care forţele de legătură sunt foarte mari.

Punctele de topire sunt funcţie de numărul atomic, Z. În grupele principale, I – IV, temperaturile de topire scad cu creşterea numărului atomic, pe când în grupele IV – VIII principale şi în grupele secundare cresc cu numărul atomic. În perioadă, temperatura de topire a elementelor creşte până la grupa a IV-a, apoi, scade. În acelaşi mod se comportă şi temperatura de fierbere.

PROBLEME REZOLVATE

Problema nr.1Ordonaţi următoarele elemente în sensul creşterii electronegativităţii lor:

Se scrie configuraţia electronică a elemenetelor şi se poziţionează în sistemul periodic.O : 1s2 2s2 2p4 perioada a 2-a, gr. VIAF : 1s2 2s2 2p5 perioada a 2-a, gr. VIIAS : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p4 perioada a 3-a, gr. VIAP : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p3 perioada a 3-a, gr. VACl : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5 perioada a 3-a, gr. VIIAŢinând cont de variaţia electronegativităţii elementelor în grupe şi perioade, se

ordonează elementele în sensul creşterii electronegativităţii:

VA VIA VIIA

2 O F

3 P S Cl

P < S < Cl < O < F

Problema nr. 2

23

grper.

Page 24: Caiet Probleme - Chimie Generala

Care din elementele următoare are energia de ionizare mai mare?

Se scrie configuraţia electronică a elemenetelor şi se poziţionează în sistemul periodic.

Na : 1s2 2s2 2p6 3s1 perioada a 3-a, gr.IAAl : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p1 perioada a 3-a, gr. IIIAK : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1 perioada a 4-a, gr.IACa: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 perioada a 4-a, gr. IIA

Ţinând cont de variaţia energiei de ionizare elementelor în grupe şi perioade, se ordonează elementele în sensul creşterii energiei de ionizare:

IA IIA IIIA

3 Na Al

4 K CaAl < Ca < Na < K

Problema 3.

Care dintre metalele Zr (Z=40), V (Z=23) şi Ir (Z=77) va avea duritatea mai mare? (Toate metalele cristalizează în reţea compactă.)

Se scrie configuraţia electronică a metalelor şi se stabileşte numărul de electroni de pe ultimul strat cu care metalul participă la formarea legăturii metalice:

Zr Z=40 1s22s22p63s23p64s23d104p65s24d2 4e-

V Z=23 1s22s22p63s23p64s23d3 5e-

Ir Z=77 1s22s22p63s23p64s23d104p65s24d105p66s24f145d7 9e-

Se ocupă cu electroni banda de valenţă pentru a stabili care este gradul de ocupare cu electroni a acesteia.

Duritatea cea mai mare o are V, deoarece el are cel mai mare grad de ocupare cu electroni a benzii de valenţă. Urmează apoi Zr şi Ir.

24

grper.

Page 25: Caiet Probleme - Chimie Generala

PROBLEME PROPUSE

1. Să se discute comparativ proprietăţile metalelor: Ti Z = 22; Cr Z = 24; Mo = 42; Mn Z = 25; W Z = 74; Rb Z = 37; Nb Z = 41.

Cu excepţia Rb care cristalizează în reţea afânată, restul metalelor cristalizează în reţea compactă.

2. Care din elementele următoare are caracterul cel mai metalic?

25

Page 26: Caiet Probleme - Chimie Generala

3. Care dintre următoarele elemente are raza cea mai mică?

5. Aranjaţi elementele de mai jos în ordinea creşterii energiei de ionizare:

26

Page 27: Caiet Probleme - Chimie Generala

6. Se dau elementele chimice A cu numărul atomic Z = 11 şi B cu Z = 17. Se cere:a) valenţa metalelor date;b) poziţia în sistemul periodic.

7. Ordonaţi în sensul creşterii temperaturilor de topire următoarele metale: Ti Z= 22; Mo Z = 42; Ag Z = 47. Scrieţi configuraţiile electronice şi poziţiile în sistemul periodic al elementelor.

27

Page 28: Caiet Probleme - Chimie Generala

4. CONCENTRAŢIA SOLUŢIILOR

Concentraţia unei soluţii exprimă raportul dintre substanţa dizolvată şi soluţie sau solvent. Există numeroase moduri de exprimare a concentraţiei soluţiilor, în funcţie de unităţile de măsură în care se exprimă cele două componente (dizolvatul şi soluţia sau solventul).

1. Concentraţia procentuală1.1. Concentraţia procentuală de masă: reprezintă cantitatea de substanţă dizolvată,

exprimată în grame din 100 g de soluţie.

,

ms = md + msolv.

unde: c%m – concentraţia procentuală de masă[%] ; md – masa soluţie [g]; ms – masa soluţiei [g]; msolv. – masa solventului [g].

1.2. Concentraţia procentuală de volum: exprimă numărul de litri de dizolvat din 100 l de soluţie.

, Vs = Vd + Vsolv.

unde: c%v – concentraţia procentuală de masă[%] ; Vd – volumul soluţiei [l]; Vs – volumul soluţiei [l]; Vsolv. – volumul solventului [l].

Acest mod de exprimare a concentraţiei se aplică atunci când componentele soluţiei sunt gaze.

1.3. Concentraţia procentuală volumetrică: reprezintă grame de solut la 100 ml soluţie.

2. Concentraţia molară (molaritatea)- reprezintă numărul de moli de substanţă dizolvată într-un litru de soluţie.

unde: m – concentraţia molară [mol/l]; Md – masa molară a solvatului [g].

3. Concentraţia normală (normalitatea)- reprezintă numărul de echivalenţi-gram de solut dintr-un litru de soluţie.

unde: n – concentraţia normală, [val/l]; Ed – echivalentul gram al solutului, [g]; VS – volumul soluţiei [l].

4. Concentraţia molală (molalitatea)- este definită ca fiind moli de solut la 1000 g de solvent.

28

Page 29: Caiet Probleme - Chimie Generala

unde: a – concentraţia molală, [moli/1000 g solvent]; Md – masa molară a solutului, [g]; m2 – masa solutului, [g].

5.Fracţia molarăConsiderând o soluţie binară ce conţine n1 mol solvent şi n2 mol substanţă dizolvată,

atunci fracţiile molare x1 (a solventului) şi x2 ( a substanţei dizolvate) sunt:

unde: x1 + x2 = 1.6.Titrul soluţiei- reprezintă cantitatea de substanţă dizolvată, exprimată în grame, într-un mililitru de

soluţie.

unde: T – titrul soluţie, [g/ml]; md – masa de substanţă , [g]; VS – volumul soluţiei, [ml].

Alte relaţii utilizate în calcule de concentraţii:

c m n T

c -

m-

n -

T -

PROBLEME REZOLVATE:

Problema nr.1:Reacţionează 200 g soluţie NaOH 20% cu 200 g soluţie HCl 18,25%. Să se arate dacă

reacţia este totală.

NaOH + HCl = NaCl + H2OMNaOH = 23 + 16 + 1 = 40MHCl = 1 + 35,5 = 36,5

Pentru NaOH: g NaOH

Pentru HCl: g HCl

29

Page 30: Caiet Probleme - Chimie Generala

40 g NaOH …………………36,5 g HCl36,5 – 36,5 = 0Rezultă că reacţia este totală.

Problema nr.2Se dă 100 g soluţie x% H2SO4, care dizolvă 13 g zinc. Se cere x.

H2SO4 + Zn ZnSO4 + H2

AZn = 64

98 g H2SO4 …………………………64 g Zny g H2SO4 …………………………13 g Zn

g H2SO4

Problema nr.3Se amestecă două soluţii ale unei substanţe cu raportul molar: H : S : O = 1 : 16 : 32,

astfel:- 800 cm3 soluţie 4% cu ρ = 1025 kg/m3

- 500 cm3 soluţie 54% cu ρ = 1435 kg/m3

Despre ce substanţă este vorba? Să se determine concentraţia procentuală, molară, normală, molală şi titrul soluţiei finale.

HxSyOz

H : H = 1

S: x 2 S = 1 H2SO4 acidul sulfuric

O: O = 4

Din relaţia

g

g

g

Din relaţia

g

30

Page 31: Caiet Probleme - Chimie Generala

g

g

Problema nr.4Se amestecă:- 1,2 kg soluţie H2SO4 4,9%- 2 l soluţie H2SO4 0,2M;- 1 l soluţie H2SO4 0,2 N;- 0,25 kmol apă.Considerând denstitatea soluţiei ca fiind aproximativ egală cu 1 g/cm3, să se exprime

concentraţia soluţiei finale în toate modurile posibile.

31

Page 32: Caiet Probleme - Chimie Generala

PROBLEME PROPUSE:1. Reacţionează 300 g soluţie KOH 28% cu 500 g soluţie HNO3 12.8%. Să se arate

dacă reacţia este totală.

2. Reacţionează 500 cm3 soluţie H2SO4 51% cu ρ = 1,4 g/cm3 cu 500 cm3 soluţie KOH 50% cu ρ = 1500 kg/m3. Să se arate dacă reacţia este totală.

3. Se dă 200 g soluţie y% HNO3 care dizolvă 4,8 g magneziu. Se cere y.

32

Page 33: Caiet Probleme - Chimie Generala

4. La neutralizarea a 500 g soluţie z% H2SO4 se consumă 28 g KOH. Se cere z.

5.Ce cantitate de substanţă este necesară pentru a obţine:a) 250 g soluţie 35%;

33

Page 34: Caiet Probleme - Chimie Generala

b) 50 g soluţie 2,5%;c) 2 kg soluţie 10%;d) 0,8 kg soluţie 20%.

6.S-au dizolvat 20 g dintr-o substanţă cu raportul molar Mg : S : O = 3 : 4 : 8 şi s-a adus la 3 l de soluţie. Densitatea acestei soluţii este 1125 kg/m3. Despre ce substanţă este vorba? Să se exprime concentraţia soluţiei în toate modurile posibile.

7. Se amestecă două soluţii ale unei substanţe cu următoarea compoziţie procentuală: H = 3,06%, P = 31,63%, astfel:

34

Page 35: Caiet Probleme - Chimie Generala

- 400 g cu c = 13,76% şi ρ = 1075 kg/m3

- 200 g cu c = 44% şi ρ = 1575 kg/m3

Despre ce substanţă este vorba? Să se determine concentraţia procentuală, molară, normală, molală şi titrul soluţiei finale.

8. Se amestecă două soluţii ale unei substanţe cu următoarea compoziţie procentuală: H = 2.06%, S = 32.65%, astfel:

- 500 g soluţie 20% cu ρ = 1140 kg/m3

- 300 g soluţie 60% cu ρ = 1500 kg/m3

Despre ce substanţă este vorba? Să se determine concentraţia procentuală, molară, normală, molală şi titrul soluţiei finale.

9. Se amestecă:a) 400 cm3 soluţie de HCl 0,4 m cu 0,8 l soluţie HCl 0,1 m

35

Page 36: Caiet Probleme - Chimie Generala

b) 600 cm3 soluţie H2SO4 0,5 n cu 1,2 l soluţie H2SO4 n.Se cere m şi n a soluţiei finale.

10. Se amestecă:a) 0,4 kg soluţie de NaOH 40% cu 600 cm3 apă distilatăb) 0,4 l soluţie CuSO4 20% cu ρ = 1,2 g/cm3 cu 0,6 l apă distilată..Se cere c% a soluţiei finale.

11. Se amestecă:a) 400 g soluţie H2SO4 40% cu 600 cm3 apă distilată. Se cere c% a soluţiei finale.

36

Page 37: Caiet Probleme - Chimie Generala

b) 500 cm3 soluţie H2SO4 0,5 m cu 500 g apă distilată. Se cere molaritatea şi normalitatea soluţiei finale.

11. 49 g soluţie 10% H2SO4 se neutralizează cu x g soluţie NaOH 8%. Se cere x.

12. 400 g soluţie 28% KOH se neutralizează cu y g soluţie 6,3% HNO3 .Se cere y.

37

Page 38: Caiet Probleme - Chimie Generala

13. 300 g soluţie 11,2% KOH se neutralizează cu z g soluţie 49% H2SO4. Se cere z.

14.Se amestecă:- 600 g soluţie H2SO4 20% cu ρ = 1,14 g/cm3

38

Page 39: Caiet Probleme - Chimie Generala

- 600 g soluţie H2SO4 60% cu ρ = 1,52 g/cm3

- 600 g soluţie H2SO4 14% cu ρ = 1,09 g/cm3

- 0,25 kmol apă.Să se exprime concentraţia soluţiei finale în toate modurile posibile.

5. TERMODINAMICA CHIMICĂ

39

Page 40: Caiet Probleme - Chimie Generala

1. CONSIDERAŢII TEORETICE

O reacţie chimică este însoţită de un schimb energetic, de cele mai multe ori de căldură. Transferul de căldură se ia în considerare fie la volum constant, fie la presiune constantă. Dacă are loc un transfer de căldură la volum constant atunci transferul de căldură este egal cu variaţia energiei interne (ΔU). Dacă se lucrează la presiune constantă, atunci schimbul de căldură este egal cu variaţia de entalpie (ΔH). În condiţii obişnuite, se lucrează la presiune constantă şi ca urmare, se ia în considerare variaţia entalpiei, ΔH. Reacţiile în care ΔH>0 se numesc endoterme, cele în care ΔH<0, exoterme.

Există tabele care conţin variaţiile entalpiilor în condiţii standard. Pentru condiţiile standard, aceste variaţii de entalpii se notează în mod diferit în funcţie de procesul care a avut loc, conform unei convenţii. Dacă variaţia de entalpie produsă la cantităţile exprimate de către

ecuaţia chimică, se numeşte entalpia standard de reacţie şi se notează cu . Cu se

notează entalpia standard de formare, care reprezintă variaţia de entalpie care însoţeşte formarea unui mol de substanţă în stare standard din elementele sale componente, tot în stare standard. Entalpiile standard de formare ale elementelor se consideră prin convenţie egale cu zero. Dacă însă un element se cunoaşte sub mai multe forme, atunci se consideră egală cu zero numai entalpia standard de formare a structurii stabile în condiţii standard (de exemplu în cazul carbonului pentru grafit sau în cazul sulfului pentru sulful ortorombic).

Cunoscând entalpiile standard de formare se pot calcula entalpiile standard de reacţie.

Legile termochimiei se bazează pe conservarea energiei, deci pe primul principiu al termodinamicii.

a) Legea Lavoisir-Laplace (1781)„Efectul termic al reacţiei de descompunere a unei substanţe în elemente este egal şi

de semn contrar cu căldura de formare din elemente a substanţei”. Exemplu:

ΔH=-6,2 kcal/mol

ΔH=+6,2 kcal/mol

b) Legea lui Hess (1840) – legea aditivităţii căldurilor de reacţie:„Efectul termic al unei reacţii depinde numai de starea iniţială şi finală a sistemului,

adică efectul termic este acelaşi, fie că reacţia se desfăşoară direct, într-o singură etapă, fie că are loc în mai multe etape intermediare”.

Ecuaţiile termochice se pot deci aduna sau scădea ca şi ecuaţiile algebrice.Consecinţele legii lui Hess

1. „Efectul termic al unei reacţii este egal cu diferenţa dintre suma căldurilor de formare din elemente ale produşilor de reacţie şi suma căldurilor de formare ale reactanţilor iniţiali” (se ţine seama de coeficienţii stoechiometrici ai reacţiilor):

2. „Efectul termic al unei reacţii este egal cu diferenţa dintre suma căldurilor de combustie a reactanţilor şi suma căldurilor de combustie a produşilor de reacţie” (se ţine seama de coeficienţii stoechiometrici ai reacţiilor):

40

Page 41: Caiet Probleme - Chimie Generala

Cu ajutorul legii lui Hess se pot calcula căldurile de reacţie ale proceselor greu de realizat sau de măsurat direct (de exemplu: procese care decurg prea lent pentru a le fi determinat efectul termic).

Mai uzual, consecinţa a doua a legii lui Hess se enunţă astfel: „căldura de formare din elemente a unei substanţe se află scăzând căldura ei de ardere din suma căldurilor de ardere ale elementelor componente”.

c) Legea lui KirchhoffCăldura de reacţie este dependentă de temperatură. Legea lui Kirchhoff exprimă

cantitativ această dependenţă.Coeficientul de temperatură al căldurii de reacţie este egal cu diferenţa capacităţilor

calorice ale sistemului după reacţie (Cpf) şi înainte de reacţie (Cpi):

Această ecuaţie permite calcularea căldurii de reacţie la orice temperatură.Dacă ΔCp este constant, atunci integrarea între T1=0 şi T2=T duce la ecuaţia:

unde ΔH0 este valoarea extrapolată la 0 K a căldurii de reacţie.

ΔHT=f(T) este o curbă crescătoare sau descrescătoare, care poate avea minim sau maxim, în funcţie de modul cum se schimbă ΔCp cu temperatura.

La proiectarea instalaţiilor industriale trebuie să se aibe în vedere acest lucru pentru dimensionarea corectă a încălzitoarelor sau răcitoarelor.

2. PROPBLEME REZOLVATE

2.1. Legea lui Hess

Problema 1.

Să se determine căldura de formare din elemente a ZnSO4 cunoscând efectele termice ale reacţiilor de mai jos (în kcal/mol):

ZnS = Zn + Sortorombic ΔH1 = +44,00

ΔH2 = -110,94

ΔH3 = -23,44

ΔH4 =+55,10

RezolvareSe rescriu ecuaţiile ca mai jos şi se adună:

-ΔH1

41

Page 42: Caiet Probleme - Chimie Generala

ΔH2

ΔH3

-ΔH4

_____________________________________ ΔHf

ΔHf = -ΔH1 + ΔH2+ ΔH3 + ΔH4 = -233,48 kcal/mol

Problema 2.

Determinaţi căldura de reacţie a procesului:

dacă sunt cunoscute căldurile de formare din elemente ale substanţelor:

J/mol

J/mol

J/mol

Rezolvare Se cunosc deci efectele termice ale reacţiilor următoare:

ΔH1= -1,2·106 J/mol

ΔH2 = -0,394·106 J/mol

ΔH3 =-0,286·106 J/mol

care se pot scrie astfel:

ΔH1

- 6ΔH 2

- 6 ΔH3

_________________________________________________

J/mol

Se ajungea la acelaşi rezultat aplicând direct consecinţa 1 a legii lui Hess:

J/mol

Problema 3.

Să se calculeze căldura de formare a metanului (care nu poate fi măsurată direct): ΔH= ?

Se cunosc efectele termice ale reacţiilor următoare: ΔH1 = -94,05 kcal/mol

42

Page 43: Caiet Probleme - Chimie Generala

ΔH2 = - 68,32 kcal/mol

ΔH3 = -212,80 kcal/mol.

Rezolvare Conform consecinţei a doua a legii lui Hess, rezultă:

kcal/mol

Sau, se cunosc efectele termice ale următoarelor reacţii: ΔH1

2 ΔH2

- ΔH3

kcal/mol

Problema 4.

Să se calculeze căldura de esterificare standard a alcoolului etilic şi a acidului acetic:a) din călduri de ardere;b) din entalpii de formare.

Se cunosc:Substanţa ΔHc [kcal/mol] ΔHf [kcal/mol]

C2H5OH -326,70 -66,35CH3COOH -208,34 -116,7CH3COOC2H5 -539,1 -110,7H2O 0 -68,3

RezolvareReacţia de esterificare este:

a)

kcal

kcalkcal

b)

kcal kcal

kcal

Problema 5.

În condiţii standard, în reacţia:

Se degajă cantitatea de căldură de 135,28 kcal. Să se calculeze căldura molară de formare standard a CO2(g), cunoscând căldura de formare standard a CO(g): ΔHf(CO)=-26,41 kcal/mol.

Rezolvare

43

Page 44: Caiet Probleme - Chimie Generala

Căldura de reacţie este:

kcal/mol

2.2. Legea lui Kirchhoff

Problema 1.

Sinteza alcoolului metilic din gazul de sinteză este însoţită de degajarea a 22,1 kcal/mol în condiţii normale. Care este entalpia de reacţie la 500°C, dacă se cunosc căldurile molare:

Substanţa Cp [cal/mol]CO 7H2 7CH3OH 2+0,03·T

RezolvareReacţia de sinteză a alcoolului metilic este:

kcalSe cunoaşte relaţia:

Δa = 2 - (7 + 2·7) = -19 cal/K Δb = 0,03 – (0 + 2·0) = 0,03 cal/K2

ΔCp = -19 + 0,03·T T = 273 + 500 = 773 K

= 23494 cal = 23,494 kcal

3. PROBLEME PROPUSE

3.1. Legea lui Hess

1. Să se calculeze căldura de formare din elemente a Fe2(SO4)3. se cunosc:

ΔH1 = -198,5 kcal/mol

ΔH2 = -106,0 kcal/mol

44

Page 45: Caiet Probleme - Chimie Generala

ΔH3 = -136,7 kcal/mol

2. În reacţia carbidului (CaC2) cu apă în exces rezultă acetilenă şi hidroxid de calciu. Calculaţi căldura de reacţie care apare la obţinerea a 10 m3 acetilenă (C2H2), la 20°C şi 760 mmHg. În aceste condiţii se cunosc:

ΔH1 = -14,100 kcal/mol

ΔH2 = -68,52 kcal/mol

ΔH3 = +54,8 kcal/mol

ΔH4 = -238,8 kcal/mol

3. Un alcan cu catenă normală, a cărui căldură de formare din elemente în condiţii standard este = -1505,3 kcal/mol are căldura de combustie = -845,3 kcal/mol. Să se determine formula alcanului.Se cunosc:

kcal/mol;

kcal/mol.

45

Page 46: Caiet Probleme - Chimie Generala

4. În condiţii standard în reacţia:

Se degajă cantitatea de căldură de 249,88 kcal. Să se calculeze căldura molară de formare standard a H2S, cunoscând:

kcal/mol:

kcal/mol.

5. Să se calculeze căldura de reacţie standard (în J şi cal) pentru reacţia:

Se dau: Substanţa [kcal/mol]

NH3 -11,04NO 21,60H2O(g) -58,80

6. Să se calculeze cantitatea de căldură necesară pentru descompunerea unui kilogram de CaCO3 în CaO şi CO2 în condiţii standard, ştiind că:

Substanţa [kcal/mol]CaCO3 -288,2CaO -151,8

46

Page 47: Caiet Probleme - Chimie Generala

CO2 -94,05

7. Să se calculeze cantitatea de căldură degajată sau absorbită la neutralizarea completă a 5 l soluţie HCl 0,2N cu cantitatea echivalentă de NaOH.Se dau:

Substanţa [kJ/mol]HCl -92,3NaOH -426,6NaCl -410,9H2O -187,02

3.2. Legea lui Kirchhoff

1. Să se calculeze efectul termic al reacţiei:

47

Page 48: Caiet Probleme - Chimie Generala

la temperatura de 600°C, cunoscându-se următoarele date:

Substanţa [cal/mol] [cal/mol K]SO3(g) -94450 8,2 + 10,236·10-3·TSO2(g) -70960 8,12 + 6,825·10-3·T -2,103·10-6·T2

O2(g) 0 6,0954 + 3,2533·10-3·T -10,171·10-

7·T2

2. Să se calculeze cantitatea de căldură necesară la descompunerea a 1 t de CaCO 3 de puritate 60% la temperatura de 927°C. Se cunosc următoarele date:

Substanţa [kcal/mol] [J/mol K]CaCO3 -285,5 113,8CaO -151,7 51,09CO2 -94,05 48,53

48

Page 49: Caiet Probleme - Chimie Generala

3. Să se calculeze variaţia de entalpie la încălzirea unui mol de MgO de la 298 K la 1298 K. Se cunoaşte:

cal/mol K

49


Top Related