Задача про клатраты
(для решения требуется авторизация)
Источник: Международная химическая олимпиада
При пропускании газообразного хлора через охлажденную почти до температуры замерзания воду выделяется хлопьевидный зеленоватый осадок. Похожие осадки образуются и для других газов, таких как метан или инертные газы.
Все эти вещества имеют сходное строение. Молекулы охлажденной воды вблизи температуры замерзания образуют развитую сеть водородных связей. Молекулы газов ("гости") стабилизируют эту сеть, заполняя пустоты в ней и образуя клатраты. В виде подобных клатратов в глубинах Мирового океана содержатся огромные запасы природного газа.
Клатраты хлора и метана имеют одну и ту же кристаллическую структуру. Ее основу составляют додекаэдры, каждый из которых образован 20 молекулами воды. Элементарная ячейка имеет объемно-центрированную кубическую структуру, составленную из додекаэдров, которые можно считать сферическими. Кроме них, на каждой грани элементарной ячейки находится еще по 2 молекулы воды, соединяющие додекаэдры между собой. Длина ребра элементарной ячейки для обоих веществ равна 1.182 нм.
В структуре этих клатратов существуют два типа пустот – внутри додекаэдров (A) и между ними (B). Пустоты типа A меньше по размерам. Пустот типа B приходится 6 штук на каждую элементарную ячейку.
-
Сколько пустот типа A приходится на каждую элементарную ячейку?
Решение задачи доступно только авторизованным пользователям — Войти
Решение
-
Сколько молекул воды приходится на каждую элементарную ячейку?
Решение задачи доступно только авторизованным пользователям — Войти
Решение
-
Если в каждой пустоте будет находиться одна молекула «гостя», каким будет отношение числа молекул воды к числу молекул гостя?
Решение задачи доступно только авторизованным пользователям — Войти
Решение
-
Гидрат метана, полученный при температурах 0-10 °C, имеет состав, описанный в прошлом вопросе. Рассчитайте плотность клатрата.
Решение задачи доступно только авторизованным пользователям — Войти
Решение
-
Плотность гидрата хлора равна 1.26 г/см3. Рассчитайте отношение числа молекул воды к числу молекул "гостя" в этом клатрате.
Решение задачи доступно только авторизованным пользователям — Войти
Решение
-
Определите, какие пустоты заполнены хлором в кристалле гидрата хлора.
Решение задачи доступно только авторизованным пользователям — Войти
Решение
-
Ковалентные радиусы атомов описывают расстояния между ковалентно связанными атомами. Ван-дер-ваальсовы радиусы характеризуют размеры атомов, не связанных друг с другом ковалентно (атомы считаются жесткими сферами).
Атом Ковалентный радиус (пм) Ван-дер-ваальсов радиус (пм) H 37 120 C 77 185 O 73 140 Cl 99 180 Используя ковалентные и ван-дер-ваальсовы радиусы атомов, рассчитайте нижнюю и верхнюю границы для радиуса пустот A и нижнюю границу для радиуса пустот B.
Решение задачи доступно только авторизованным пользователям — Войти
Решение
-
Рассмотрим следующие процессы
H2O(ж.) → H2O(тв.) (1)
xCH4(г.) + H2O(ж.)→ xCH4⋅H2O(клатрат) (2)Определите знаки термодинамических молярных величин для этих реакций при 4 °C. В каждой строчке поставьте –, 0 или +.
Решение задачи доступно только авторизованным пользователям — Войти
Решение
