Определите массу монооксида углерода и образующегося металла, необходимых для полного восстановления 90 кг оксида железа (iii), содержащего 15% смеси.
Чтобы определить число электронов на внешнем энергетическом уровне, нам нужно узнать электронную конфигурацию каждого из элементов.
1. Цезий (Cs) - у него атомный номер 55. Мы можем провести нормальное заполнение электронов, начиная с элемента 1 (водород), и увидеть, что электронная конфигурация цезия будет: 2-8-18-18-8-1. На внешнем энергетическом уровне (последнем энергетическом уровне) находится 1 электрон.
2. Франций (Fr) - у него атомный номер 87. Мы можем повторить процедуру нормального заполнения и увидеть, что электронная конфигурация франция будет: 2-8-18-32-18-8-1. Таким образом, на внешнем энергетическом уровне также находится 1 электрон.
3. Селен (Se) - у него атомный номер 34. Процедура нормального заполнения показывает, что электронная конфигурация селена будет: 2-8-18-6. На внешнем энергетическом уровне находится 6 электронов.
4. Фосфор (P) - у него атомный номер 15. Процедура нормального заполнения дает электронную конфигурацию фосфора: 2-8-5. На внешнем энергетическом уровне находится 5 электронов.
Теперь перейдем к определению заряда ядра для каждого из элементов.
Заряд ядра можно определить из атомного номера элемента. Атомный номер показывает, сколько протонов есть в ядре, так как протоны имеют положительный заряд. Например, для цезия атомный номер равен 55, что означает, что в ядре у него 55 протонов и, соответственно, заряд ядра равен +55. Аналогично, для франция атомный номер равен 87, что означает, что заряд ядра равен +87.
Для селена атомный номер равен 34, поэтому заряд ядра равен +34. Для фосфора атомный номер равен 15, поэтому заряд ядра равен +15.
Вот, мы определили число электронов на внешнем энергетическом уровне и заряд ядра для каждого из данных элементов.
Для решения данной задачи по физической химии, необходимо применить соответствующие формулы и значения постоянных.
а) Относительное понижение давления насыщенного пара растворителя над раствором можно вычислить по формуле:
ΔP/P₀ = xb
где ΔP - понижение давления насыщенного пара растворителя над раствором,
P₀ - давление насыщенного пара растворителя чистым,
x - мольная доля растворенного вещества,
b - экспериментальная постоянная (величина, определяющая понижение давления, она зависит от характера растворенного вещества).
Сначала необходимо вычислить массу этанола:
масса этанола = объем этанола * плотность этанола
масса этанола = 116,6 мл * 0,789 г/мл = 91,995 г
Затем рассчитаем мольную долю этанола:
х = (масса этанола) / (масса этанола + масса воды)
х = 91,995 г / (91,995 г + 500 г) = 0,155
Для раствора этанола b = 0,52
Подставляя значения в формулу:
ΔP/P₀ = 0,155 * 0,52
ΔP/P₀ ≈ 0,08
Относительное понижение давления насыщенного пара растворителя над раствором равно примерно 0,08.
б) Температура кипения раствора можно найти с помощью закона Рауля. Формула для расчета температуры кипения раствора:
ΔTк = Kb * m
Тк = Тводн + ΔTк
где ΔTк - изменение температуры кипения раствора,
Kb - молярный криоскопическая постоянная,
m - мольная концентрация раствора.
Учитываем, что молярная концентрация раствора (m) равна количеству вещества, выраженному в молях в единице объема раствора. Чтобы рассчитать m, нужно узнать количество вещества растворенного вещества (например, ионов или молекул), деленное на объем раствора (в нашем случае 116,6 мл).
Масса этанола равна 91,995 г, а его молярная масса равна 46,07 г/моль. Поэтому число молей этанола можно рассчитать, поделив массу на молярную массу:
число молей этанола = масса этанола / молярная масса этанола
число молей этанола = 91,995 г / 46,07 г/моль ≈ 1,998 моль
Теперь можно рассчитать мольную концентрацию (m):
m = число молей этанола / объем раствора
m = 1,998 моль / 0,1166 л ≈ 17,14 моль/л
Молярный эбулиоскопическая постоянная воды равна 0,52 K*кг/моль. Подставляя значения в формулу Рауля:
ΔTк = 0,52 K*кг/моль * 17,14 моль/л
ΔTк ≈ 8,9 °C
Тк = Тводн + ΔTк
где Тводн - температура кипения воды, равная 100 °C
Тк = 100 °C + 8,9 °C
Тк ≈ 108,9 °C
Температура кипения раствора примерно равна 108,9 °C.
в) Температура замерзания раствора также может быть рассчитана с использованием закона Рауля, но уже с использованием криоскопической постоянной:
ΔTз = Kc * m
Тз = Тводн - ΔTз
где ΔTз - изменение температуры замерзания раствора,
Kc - молярный криоскопическая постоянная.
Учитываем, что молярная концентрация (m) рассчитывается так же, как и для определения температуры кипения.
Тз = Тводн - ΔTз
Тз = 0 °C - 31,89 °C
Тз ≈ -31,89 °C
Температура замерзания раствора примерно равна -31,89 °C.
г) Осмотическое давление раствора можно рассчитать по формуле Ван't Hoffа:
π = i * C * R * T
где π - осмотическое давление,
i - коэффициент вещества (в данном случае ионизации этанола в растворе),
C - мольная концентрация раствора,
R - универсальная газовая постоянная (R = 8,314 Дж/моль×К),
T - абсолютная температура.
В данном случае этанол не является электролитом, поэтому i = 1.
C = 17,14 моль/л
R = 8,314 Дж/моль×К
T = 25 °C = 298 К
π = 1 * 17,14 моль/л * 8,314 Дж/моль×К * 298 К
π ≈ 4195,1 Па
Осмотическое давление раствора примерно равно 4195,1 Па.
Таким образом, ответ на задачу:
a) относительное понижение давления насыщенного пара растворителя над раствором примерно равно 0,08;
б) температура кипения раствора примерно равна 108,9 °C;
в) температура замерзания раствора примерно равна -31,89 °C;
г) осмотическое давление раствора примерно равно 4195,1 Па.
Чтобы определить число электронов на внешнем энергетическом уровне, нам нужно узнать электронную конфигурацию каждого из элементов.
1. Цезий (Cs) - у него атомный номер 55. Мы можем провести нормальное заполнение электронов, начиная с элемента 1 (водород), и увидеть, что электронная конфигурация цезия будет: 2-8-18-18-8-1. На внешнем энергетическом уровне (последнем энергетическом уровне) находится 1 электрон.
2. Франций (Fr) - у него атомный номер 87. Мы можем повторить процедуру нормального заполнения и увидеть, что электронная конфигурация франция будет: 2-8-18-32-18-8-1. Таким образом, на внешнем энергетическом уровне также находится 1 электрон.
3. Селен (Se) - у него атомный номер 34. Процедура нормального заполнения показывает, что электронная конфигурация селена будет: 2-8-18-6. На внешнем энергетическом уровне находится 6 электронов.
4. Фосфор (P) - у него атомный номер 15. Процедура нормального заполнения дает электронную конфигурацию фосфора: 2-8-5. На внешнем энергетическом уровне находится 5 электронов.
Теперь перейдем к определению заряда ядра для каждого из элементов.
Заряд ядра можно определить из атомного номера элемента. Атомный номер показывает, сколько протонов есть в ядре, так как протоны имеют положительный заряд. Например, для цезия атомный номер равен 55, что означает, что в ядре у него 55 протонов и, соответственно, заряд ядра равен +55. Аналогично, для франция атомный номер равен 87, что означает, что заряд ядра равен +87.
Для селена атомный номер равен 34, поэтому заряд ядра равен +34. Для фосфора атомный номер равен 15, поэтому заряд ядра равен +15.
Вот, мы определили число электронов на внешнем энергетическом уровне и заряд ядра для каждого из данных элементов.