Некоммерческое акционерное общество
АЛМАТИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ
Кафедра промышленной теплоэнергетики
ХИМИЯ
Методические указания по выполнению расчетно-графических работ
для студентов специальностей 5В071800 –
Электроэнергетика
5В081200 – Энергообеспечение сельского хозяйства
Алматы 2014
СОСТАВИТЕЛИ: Ж.А. Каленова, Б.М. Султанбаева. Химия. Методические указания по выполнению расчетно-графических работ для студентов специальностей 5В071800 – Электроэнергетика 5В081200 – Энергообеспечение сельского хозяйства – Алматы: АУЭС, 2014. – 31с.
РГР по химии предназначены для студентов 1 курса специальностей 5В071800 – Электроэнергетика, 5В081200 – Энергообеспечение сельского хозяйства содержат задания для самостоятельной работы по курсу «Химия».
Библиогр.- 9 назв.
Рецензент: канд.техн.наук, доцент М.В. Башкиров
Печатается по плану издания некоммерческого акционерного общества
«Алматинский университет энергетики и связи» на 2014 г.
НАО «Алматинский университет энергетики и связи», 2014 г.
Введение
Задания предназначены для студентов 1 курса специальностей «Электроэнергетика», «Энергообеспечение сельского хозяйства», изучающих химию в обьеме 2 кредитов, т.е. каждый студент выполняет и сдает в установленные сроки 2 самостоятельные работы, каждую отдельно. Работы оформляются согласно требованиям фирменного стандарта АУЭС.
Каждый студент выполняет вариант заданий, cоответствующий двум последним цифрам номера студенческого билета. Например, номер студенческого билета 06(1)017, две последние цифры — 17, номер варианта задания - 17. Задания выбираются из таблицы «Варианты заданий» приведенной на странице 29.
При выполнении РГР следует строго придерживатся следующих требований:
-задачи выполняются в том порядке, в каком они указаны в таблице вариантов заданий;
-решения задач и ответы на вопросы должны быть полными и исчерпыващими, приводить весь ход решения и все математические преобразования. Текст должен быть написан разборчиво, сокращение слов не допускается;
-после выполнения задания необходимо привести список использованной литературы.
1 Расчетно-графическая работа №1. Основные законы, химическая связь и химическая кинетика
Целью РГР №1 является рассмотрение таких фундаментальных понятий как атом, молекула, моль, эквивалент и др., изучение физических и химических свойств соединений, умение проводить расчеты по химическим уравнениям, по основным понятиям и законам химии, изучение вопросов по строению атома и атомного ядра, периодической системе химических элементов, изучение возможности и направления химических и физико-химических процессов, умение рассчитывать энергетические эффекты и энергозатраты, рассчитывать скорость получения и выход продуктов реакции, воздействовать на скорость химических процессов.
1 Основные законы химии
1. Какова мольная масса следующих веществ: HNO3, Al(OH)3, Cr2O3, K2CO3? Определите число молей, содержащихся в 200 г каждого вещества.
2. Какова мольная масса следующих веществ: FeSO4, K2SO4, Na3PO4, NaCl, K2CO3? Определите число молей, содержащихся в 200 г каждого вещества.
3. Выразите в молях: а) 6,02·1024 молекул метана; б) 1,8·1028 атомов хлора; в) 3,01·1023молекул диоксида углерода.
4. Выразите в молях а) 30,1·1025 молекул фосфина; б) 19,6 г серной кислоты, в) 3,01·1023молекул диоксида углерода.
5. Сравните число молекул аммиака и диоксида углерода, содержащихся в каждом из этих веществ, взятых массой по 2 г.
6. Сколько молекул содержит водород объемом 2 см3 (н.у.)?
7. Определите объем (н.у.), который займут водород, метан, оксид углерода (II), оксид азота (II) и кислород, взятых массой по 1,0 г.
8. Сколько молей содержит любой газ объемом 1 м3 (н.у.)?
9. Какой объем (н.у.) займут газы: азот, кислород, оксид углерода (IV), оксид углерода (II), массы которых соответственно равны 56, 640, 110, 70 г?
10. Вычислите объем газа (н.у.), если при 91°С и давлении 98642 Па газ занимает объем 608 см3.
11. При 25°С и давлении 85312 Па газ занимает объем 820 см3. Вычислите объем газа (н.у.).
12. Вычислите объем газа (н.у.), если при 15°С и давлении 95976 Па газ занимает объем 912 см3.
13. При 91°С и давлении 98,7 кПа некоторый газ занимает объем 0,4 дм3. Вычислите объем газа (н.у.).
14. При 7°С давление газа в закрытом сосуде равно 96,0 кПа. Каким станет давление, если охладить сосуд до -33°С?
15. Какой объем займет воздух при 0°С и давлении 93,3 кПа, если при н.у. он занимает объем 773 см3?
16. Вычислите эквивалент и эквивалентную массу фосфорной кислоты в реакциях образования: а) гидрофосфата; б) дигидрофосфата; в) ортофосфата.
17. Определите эквивалентные массы серы, фосфора и углерода в соединениях: H2S, P2O5, CO2.
18. Избытком гидроксида калия подействовали на растворы: а) дигидрофосфата калия; б) нитрата дигидроксовисмута (III). Напишите уравнения реакций этих веществ с гидроксидом калия и определите их эквиваленты и эквивалентные массы.
19. Напишите уравнения реакций гидроксида железа (III) с хлористоводородной (соляной) кислотой, при которых образуется следующие соединения железа: а) хлорид дигидроксожелеза; б) дихлоридгидроксожелеза; в) трихлорид железа. Вычислите эквивалент и эквивалентную массу гидроксида железа (III) в каждой из этих реакций.
20. Вычислите эквивалентную массу серной кислоты в реакциях образования: а) сульфата; б) гидросульфата.
21. Чему равен эквивалентный объем (н.у.) кислорода, водорода и хлора?
22. Определите эквивалентную массу серной кислоты, если известно, что H2SO4 массой 98 г реагирует с магнием массой 24 г, эквивалентная масса которого равна 12 г/моль.
23. При сгорании магния массой 4,8 г образовался оксид массой 8,0 г. Определите эквивалентную массу магния.
24. При взаимодействии металла массой 2,20 г с водородом образовался гидрид массой 2,52 г. Определите эквивалентную массу металла и напишите формулу гидрида.
25. Для реакции металла массой 0,44 г потребовался бром массой 3,91 г, эквивалентная масса которого равна 79,9 г/моль. Определите эквивалентную массу металла.
26. Из металла массой 1,25 г получается нитрат массой 5,22 г. Вычислите эквивалентную массу этого металла.
27. Рассчитайте эквивалентную массу алюминия, если при сгорании его массой 10,1 г образуется оксид массой 18,9 г.
28. При разложении оксида металла массой 0,464 г получен металл массой 0,432 г. Определите эквивалентную массу металла.
29. На нейтрализацию гидроксида массой 3,08 г израсходована хлористоводородная кислота массой 3,04 г. Вычислите эквивалентную массу гидроксида.
30. На нейтрализацию ортофосфорной кислоты массой 14,7 г израсходован NaОH, массой 12,0 г. Вычислите эквивалентную массу и основность ортофосфорной кислоты. Напишите уравнение соответствующей реакции.
2 Составление реакции образования солей
Составить реакции образования всех возможных солей. Полученные соли назвать.
31. Сернистая кислота + гидроксид хрома (III).
32. Серная кислота + гидроксид магния.
33. Селеновая кислота + гидроксид алюминия.
34. Хромовая кислота + гидроксид железа (II).
35. Угольная кислота + гидроксид натрия.
36. Ортофосфорная кислота + гидроксид калия.
37. Марганцовая кислота + гидроксид никеля.
38. Азотистая кислота + гидроксид висмута (III).
39. Азотная кислота + гидроксид железа (II).
40. Сероводородная кислота + гидроксид магния.
41. Хлороводородная кислота + гидроксид олова (IV).
42. Хлорная кислота + гидроксид железа (III).
43. Ортомышьяковая кислота + гидроксид калия.
44. Серная кислота + гидроксид магния.
45. Метакремниевая кислота + гидроксид стронция.
46. Хлорноватистая кислота + гидроксид хрома.
47. Ортокремниевая кислота + гидроксид калия.
48. Дихромовая кислота + гидроксид висмута (III) .
49. Оловянная кислота + гидроксид стронция.
50. Марганцовистая кислота + гидроксид железа (II).
51. Борная кислота + гидроксид бария.
52. Метафосфорная кислота + гидроксид никеля.
53. Хлорноватистая кислота + гидроксид алюминия.
54. Хлорная кислота + гидроксид никеля (III).
55. Азотистая кислота + гидроксид железа (II).
56. Сероводородная кислота + гидроксид бериллия (II).
57. Селеноводородная кислота + гидроксид бария.
58. Азотистая кислота + гидроксид хрома (III).
59. Йодная кислота + гидроксид железа (II).
60. Хромовая кислота + гидроксид стронция.
3 Строение атомов. Периодический закон и периодическая система элементов Д. И. Менделеева
61. Чему равно число энергетических подуровней для данного энергетического уровня? Каким значением главного квантового числа характеризуется энергетический уровень, если он имеет 4 подуровня? Дайте их буквенное обозначение.
62. Укажите значения квантовых чисел n и l для внешних электронов в атомах элементов с порядковыми номерами 12, 13, 23.
63. Напишите электронные и электронно-графические формулы атомов с порядковыми номерами 18, 63. К какому электронному семейству они относятся?
64. Напишите электронные и электронно-графические формулы атомов с порядковыми номерами 27, 83. Сколько свободных f-орбиталей в атомах этих элементов?
65. Какие значения могут принимать квантовые числа n, l, ml и ms, характеризующие состояние электронов в атоме алюминия.
66. Какое максимальное число электронов находится на s-, p-, d-, f-подуровнях? Напишите электронную и электронно-графическую формулу атома с порядковым номером 51.
67. Как можно по известному атомному номеру элемента определить его место в периодической системе? Какую информацию о химических свойствах элемента дает знание его места в периодической системе? Покажите на примере элементов с атомными номерами 21 и 35.
68. Квантовые числа для электронов внешнего энергетического уровня атома некоторого элемента имеют следующие значения: n = 5, l = 0, ml = 0,
ms = +1/2. Сколько свободных 4d-орбиталей содержит атом данного элемента. Напишите электронную и электронно-графическую формулу данного атома?
69. Напишите значения квантовых чисел l, ml, ms для электронов, главные квантовые числа которых равны 3 и 4.
70. Чем отличаются типичные металлы от неметаллов, а амфотерные металлы от типичных металлов? Почему и как изменяются металлические свойства элементов с увеличением их атомного номера? Приведите примеры неметаллов, типичных и амфотерных металлов; принципиальные различия их свойств покажите уравнениями реакций.
71. Сколько вакантных 3d-орбиталей имеют возбужденные атомы: а) серы; б) хлора; в) фосфора; г) ванадия?
72. Укажите значения квантовых чисел n и l для внешних электронов в атомах элементов с порядковыми номерами 10, 15, 33.
73. Сколько неспаренных электронов содержат атомы в невозбужденном состоянии: а) магния; б) алюминия; в) углерода; г) бора; д) серы?
74. Напишите электронные и электронно-графические формулы атомов элементов с порядковыми номерами 39 и 41. Сколько свободных d-орбиталей в атомах этих элементов.
75. Напишите электронные и электронно-графические формулы атомов элементов с порядковыми номерами 24 и 33, учитывая, что у первого происходит "провал" одного 4s-электрона на 3d-подуровень. Чему равен максимальный спин d-электронов у первого атома и p-электронов у атомов второго элемента?
76. Чем отличаются химические свойства типичных металлов от неметаллов и от амфотерных металлов? На примере типичного металла, амфотерного металла и неметалла покажите уравнениями реакций различие их химических свойств.
77. Исходя из положения элементов в Периодической системе, объ-ясните, почему Be(OH)2 являются амфотерным основанием, а Ca(OH)2 – типичным. Напишите в молекулярном и ионном виде уравнения реакций, показывающие свойства данных гидроксидов.
78. Как учение о строении атома объясняет периодичность в изменении свойств химических элементов? На каком основании хром и сера находятся в одной группе периодической системы? Почему их помещают в разных подгруппах?
79. Какой физический смысл имеет порядковый номер и почему химические свойства элемента в конечном счете определяются зарядом ядра его атома? Какой ряд элементов расположен по мере возрастания их атомных радиусов: а) Na, Mg, Al, Si; б) C, N, O, F; в) O, S, Sc, Fe; г) I, Br, Cl, F?
80. Какова структура периодической системы? Периоды, группы и подгруппы. Физический смысл номера периода и группы. Что общего у элементов одного периода и одной группы? Чем отличаются элементы, находящиеся в одной группе, но в разных подгруппах? На какие семейства подразделяются химические элементы, что общего у элементов одного семейства?
81. Значениям какого квантового числа отвечают номера периодов? Приведите определение периода, исходя из учения о строении атома. В чем сходство и различие атомов: а) F и Cl; б) N и P?
82. Какие периоды периодической системы называют малыми, а какие большими? Чем определяется число элементов в каждом из них? Зная число элементов в каждом периоде, определите место элемента в периодической системе и основные химические свойства по порядковому номеру: 35, 42, 56.
83. Где в периодической системе находятся благородные газы? Почему раньше они составляли нулевую группу и как их называли?
84. Почему водород помещают в I и VII группу периодической системы? Какое обоснование можно дать тому и другому варианту?
85. Как изменяются свойства элементов главных подгрупп по периодам и группам? Что является причиной этих изменений? Что общего у элементов одного периода и одной группы? Чем отличаются элементы, находящиеся в одной группе, но в разных подгруппах? На какие семейства подразделяются химические элементы, что общего у элементов одного семейства?
86. В атомах каких элементов осуществляется так называемый "провал" электронов? Объясните причину этого эффекта.
87. При нормальных условиях только 11 химических элементов в свободном виде являются газами и 2 элемента в свободном виде жидкостями. Укажите символы и названия этих элементов.
88. Конфигурация валентных электронов в атомах двух элементов выражается формулами: а) 3s23p2 и 4s23d2; б) 4s23d3и 4s23d104p3. В каких периодах и группах находятся эти элементы? Должны ли они отличаться по своим свойствам, имея одинаковое число валентных электронов?
89. Зная число элементов в каждом периоде, определите место элемента в периодической системе и основные химические свойства по порядковому номеру: 35, 42 и 56.
90. Вопреки собственной формулировке Д. И. Менделеев поставил в системе теллур перед йодом, а кобальт перед никелем. Объясните это.
4 Химическая связь и термохимия
91. Какая из связей Сa – H, C – Cl, Br – Cl является наиболее полярной и почему?
92. Объясните, почему максимальная ковалентность фосфора может быть равной 5, а у азота такое валентное состояние отсутствует?
93. Пользуясь значениями относительных электроотрицательностей, определите степень ионности связи в молекулах: а) CH4, CCl4, CO2; б) NH3, NO, Mg3N2; в) LiCl, LiI, Li2O; г) HF, HCl, HBr; д) SO2, SeO2, TeO2.
94. Какая из связей K - S, H - S, Br -S, C - S наиболее полярна и почему?
95. В сторону какого атома смещается электронная плотность в молекулах H2O, NaH, HI, CH4?
96. Какую ковалентную связь называют полярной? Что служит количественной мерой полярности ковалентной связи? Приведите примеры.
Какую химическую связь называют водородной? Между молекулами каких веществ она образуется? Приведите примеры.
97. Какие кристаллические структуры называют ионными, атомными, молекулярными и металлическими? Кристаллы каких веществ: алмаз, хлорид натрия, диоксид углерода, цинк – имеют указанные структуры?
98. Какую химическую связь называют ионной? Каков механизм ее образования? Какие свойства ионной связи отличают ее от ковалентной? Приведите примеры типичных ионных соединений.
99. Какие силы молекулярного взаимодействия называют ориентационными, индукционными и дисперсионными? Когда возникают эти силы и какова их природа?
100. Какое состояние электрона, атомных орбиталей или атомов в целом называют валентным? Сколько валентных состояний возможно для атомов кислорода и серы, фтора и хлора? Какой способ образования ковалентной связи называют донорно-акцепторным? Какие химические связи имеются в ионах NH4+ и BF4-? Укажите донор и акцептор?
101. Энергия связи в молекулах этилена и ацетилена равна 383,2 и 433,7 кДж/моль соответственно. В какой молекуле связь наиболее прочная?
102. В чем причина различной пространственной структуры молекул хлорида бора и аммиака?
103. Какую химическую связь называют ковалентной? Опишите ее основные свойства. Почему при образовании ковалентной связи расстояние между атомами строго определенно? Как оно называется?
104. Что называется кратностью связи? Как влияет увеличение кратности связи на ее длину и энергию?
105. Определите ковалентность и степень окисления: а) углерода в молекулах C2H6, C2H5OH, CH3COOH, CH3Cl; б) хлора в молекулах NaCl, NaClO3, NaClO4, Ca(ClO)2.
При решении задач данного раздела использовать таблицу термодинамических характеристик веществ.
106. Вычислите тепловой эффект и напишите термохимическое уравнение реакции горения одного моля этана C2H6(г), в результате которой образуются пары воды и диоксид углерода. Сколько теплоты выделится при сгорании этана объемом 1 м3(н.у.)?
107. Газообразный этиловый спирт можно получить при взаимодействии этилена и водяных паров. Напишите термохимическое уравнение этой реакции, вычислите ее тепловой эффект.
108. Напишите термохимическое уравнение реакции взаимодействия оксида углерода (II) и водорода, в результате которой образуются газообразные метан и вода. Сколько теплоты выделится при этой реакции, если был получен метан объемом 67,2 дм3 (н.у.)?
109. При взаимодействии газообразных сероводорода и диоксида углерода образуются пары воды и газообразный сероуглерод (CS2). Напишите термохимическое уравнение этой реакции и вычислите ее тепловой эффект.
110. При взаимодействии 1 моля водорода и 1 моля селена поглотилось 77,4кДж тепла. Вычислите энтальпию образования селеноводорода.
111. При взаимодействии 2 молей мышьяка и 3 молей водорода поглотилось 370 кДж тепла. Вычислите энтальпию образования арсина.
112. При взаимодействии 1 моля водорода и 1 моля хлора выделилось 184 кДж тепла. Вычислите энтальпию образования хлороводорода.
113. При образовании 1 моля воды из простых веществ выделилось 242 кДж тепла. Чему равна энтальпия образования воды?
114. Вычислите, какое количество теплоты выделится при восстановлении оксида железа (III) металлическим алюминием, если было получено железо массой 335,1 г.
115. При разложении карбоната магния на оксид магния и диоксид углерода поглощается 100,7 кДж тепла. Вычислите теплоту образования карбоната магния.
116. При восстановлении оксида железа (III) массой 80,0 г алюминием (реакция алюмотермии) выделяется 426,3 кДж тепла. При сгорании металлического алюминия массой 5,4 г выделяется 167,3кДж тепла. На основании этих данных вычислите теплоту образования оксида железа (III).
117. При сгорании ацетилена объемом 1 дм3 (н.у.) выделяется 56,053 кДж тепла. Напишите термохимическое уравнение реакции, в результате которой образуются пары воды и диоксид углерода. Вычислите теплоту образования газообразного ацетилена.
118. Рассчитайте ΔG0 реакций:
а) CO(г) + 1/2O2(г) = CO2(г);
б) 1/2N2(г) + 3/2H2(г) = NH3(г);
в)C6H6(ж) + NH3(г) = H2(г) + C6H5NH2(ж).
119. При какой температуре наступит равновесие системы:
4HCl(г) + O2(г) = 2H2O(г) + 2Сl2(г); ΔH0 = -114,42 кДж?
120. Восстановление Fe3O4 оксидом углерода идет по уравнению:
Fe3O4(кр) + CO(г) = 3FeO(кр) + СO2(г).
Вычислите ΔG0 и сделайте вывод о возможности самопроизвольного протекания этой реакции при стандартных условиях. Чему равно ΔS0 в этой реакции?
5 Скорость химической реакции. Химическое равновесие
121. Напишите выражение для скорости прямой реакции:
а) 2А + B ↔ A2B;
б) N2(г) + 3H2(г) ↔ 2NH3(г).
Как изменятся скорости прямых реакций (а) и (б) при увеличении концентрации исходных веществ в два раза?
122. Напишите выражение для скорости прямой реакции:
а) CO2(г) + С(кp) ↔ 2CO(г);
б) Fe3O4(кp) + 4СO(г) ↔ 3Fe(кp) + 4СO2(г).
Как изменятся скорости прямых реакций (а) и (б) при увеличении концентрации исходных веществ в два раза?
123. Во сколько раз увеличится скорость реакции взаимодействия водорода и брома:
H2(г) + Br2(г) ↔2HBr(г),
если концентрации исходных веществ увеличить в 2 раза?
124. Как изменится скорость прямой реакции:
4NH3(г) + 5O2(г) ↔ 4NO(г) + 6H2O(г),
если увеличить давление системы в два раза?
125. Как изменится скорость прямой реакции:
2CO(г) + O2(г) ↔ 2CO2(г),
если увеличить давление системы в три раза?
126. Как изменится скорость реакции горения серы:
S(г) + O2(г) ↔ SO2(г),
если уменьшить объем системы в 5 раз?
127. Как изменится скорость химической реакции:
2Al(кр) + 3Cl2(г) = 2AlCl3(кр),
если давление системы увеличится в 2 раза?
128. Во сколько раз увеличится скорость реакции, если температура повысилась на 30°, а температурный коэффициент равен 3?
129. Вычислите температурный коэффициент скорости некоторых реакций, если при повышении температуры: а) от 283 до 323 К скорость реакции увеличилась в 16 раз; б) от 323 до 373 К скорость реакции увеличилась в 1200 раз.
130. На сколько градусов нужно повысить температуру, чтобы скорость реакции увеличилась в 81 раз, если температурный коэффициент скорости равен 3?
131. Чему равен температурный коэффициент скорости реакции, если при увеличении температуры на 30 градусов скорость возрастает в 27 раз?
132. Во сколько раз возрастает скорость реакции при повышении температуры на 50°, если γ = 2?
133. На сколько градусов надо повысить температуру реакции, чтобы ее скорость увеличилась в 729 раз (γ = 3)?
134. При увеличении температуры реакции на 60° скорость реакции возросла в 64 раза. Определите температурный коэффициент (γ).
135. При повышении температуры на 20° скорость реакции возросла в 9 раз. Чему равен температурный коэффициент этой реакции и во сколько раз увеличится ее скорость при повышении температуры на 30° и на 100°?
136. В каком направлении сместится равновесие реакции:
2CO(г) + 2H2(г) ↔ CH4(г) + CO2(г),
если давление в системе уменьшить в два раза?
137. В каком направлении сместится равновесие реакции:
CH4(г) + H2O(г) ↔ CO(г) + 3H2(г)
при увеличении объема системы в три раза?
138. Для реакции:
N2 + 3H2 ↔ 2NH3
равновесные концентрации (моль/дм3) были: [N2] = 0,3; [H2] = 0,9; [NH3] = 0,4. Как изменится скорость прямой реакции, если увеличить давление в 5 раз? В каком направлении сместится равновесие при этом?
139. Как повлияет понижение температуры и давления на равновесие следующих гомогенных реакций:
а) 3O2 ↔ 2O3, ΔH0 = +184,6 кДж;
б) 2CO + O2 ↔ 2CO2, ΔH0 = -566,0 кДж;
в) N2 + 3H2 ↔ 2NH3, ΔH0 = -92,4 кДж.
140. Как повлияет понижение температуры и давления на равновесие следующих гомогенных реакций:
а) N2 + 3H2 ↔ 2NH3, ΔH0 = -92,4 кДж;
б) 2SO2 + O2 ↔ 2SO3, ΔH0 = -196,6 кДж;
в) 4HCl + O2 ↔ 2H2O + 2Cl2, ΔH0 = -114,5 кДж?
141. В системе:
CaCO3(кр) ↔ CaO(кр) + CO2(г); ΔH0 = +179 кДж
установилось равновесие. В какую сторону оно сместится при повышении температуры?
142. В системе:
3Fe2O3(кр) + H2(г) ↔ 2Fе3O4(кр) + H2O(г)
установилось равновесие. В какую сторону оно сместится при повышении давления?
143. Как, изменяя давление, можно повысить выход продуктов следующих реакций:
а) 2NO(г) + O2(г) ↔ 2NO2(г);
б) N2O4(г) ↔ 2NO2(г);
в) 2SO2(г) + O2(г) ↔ 2SO3( г).
144. Как, изменяя давление, можно повысить выход продуктов следующих реакций:
а) 2SO2(г) + O2(г) ↔ 2SO3( г);
б) PCl5(г) ↔ PCl3(г) + Сl2(г);
в) CO2(г) + С(графит) ↔ 2CO(г)?
145. Действием каких факторов можно сместить равновесие указанных реакций вправо:
а) C(графит) + H2O(г) ↔ CO(г) + H2(г), - 129,89 кДж;
б) N2O4 ↔ 2NO2, - 54,47 кДж;
в) 2SO2 + O2 ↔ 2SO3, + 192,74 кДж?
146. Чему равна скорость обратной реакции:
CO(г) + H2O(г) ↔ CO2(г) + H2(г),
если концентрации [CO2] = 0,30 моль/дм3; [H2] = 0,02 моль/дм3; k = 1?
147. Начальная концентрация исходных веществ в системе:
CO(г) + Cl2(г) ↔ CОCl2(г)
была равна (моль/дм3): [CO] = 0,3; [Cl2] = 0,2. Во сколько раз увеличится скорость реакции, если повысить концентрации: CO до 0,6 моль/дм3, а Cl2 до 1,2 моль/дм3?
148. Концентрации NO и O2, образующих NO2, были соответственно равны 0,03 и 0,05 моль/дм3.Чему равна скорость реакции?
149. Начальные концентрации веществ, участвующих в реакции:
N2(г) + 3H2(г) ↔ 2NH3(г),
равны (моль/дм3): [N2] = 1,5; [H2] = 2,5; [NH3] = 0. Каковы концентрации азота и водорода в момент, когда концентрация аммиака стала равной 0,5 моль/дм3?
150. В начальный момент протекания реакции:
CO(г) + H2O(г) ↔ CO2(г) + H2(г)
концентрации были равны (моль/дм3): [CO] = 0,30; [H2O] = 0,40; [CO2] = 0,40; [H2] = 0,05. Вычислите концентрации всех веществ в момент, когда прореагирует 50% воды.
Для решения задач РГР №1 использовать литературу [4-9]. Разделы:
«Основные законы и понятия химии», «Расчеты по закону эквивалентов», «Эквиваленты элементов и их соединений», «Строение атома», «Электронные и электронно-графические формулы атомов», «Периодический закон и периодическая система элементов Д.И. Менделеева», «Химическая связь», «Законы термохимии», «Скорость химической реакции», «Химическое равновесие».
2 Расчетно-графическая работа №2. Растворы и электрохимические процессы. Химия металлов
Цель расчетно-графической работы №2: рассмотрение обменных и окислительно-восстановительных реакций в растворах, а также изучение раздельного протекания окисления и восстановления (электрохимические процессы), так как эти процессы широко распространены и имеют большую важность для науки и техники.
1 Общие свойства растворов
151. Степень диссоциации уксусной кислоты в 0,1 М раствора равна 1,32∙10-2. Найти константу диссоциации кислоты.
152. Константа диссоциации циановодорода (синильной кислоты) равна
7,9 ∙ 10-10. Найти степень диссоциации HCN в 0,001 М растворе.
153. Вычислите концентрацию ионов водорода в 0,1 М раствора хлорноватистой кислоты (К=5,0 ∙ 10-8).
154. Вычислите ионную силу и активность ионов в растворе, содержащем 0,01 моль/л MgSO4 и 0,01 моль/л MgCl2.
155. Среднее содержание хлорида натрия в океанической воде составляет 2,8% , а хлорида калия 0,08%. Какое количество смеси KCl и NaCl можно выделить из тонны воды.
156. В 1 л. 0,01 М уксусной кислоты содержится 6, 26∙1021 ее молекул и ионов. Чему равна степень диссоциации уксусной кислоты в этом растворе.
157. Вычислите массовую долю (%) глюкозы C6H12O6 в водном растворе, зная, что это раствор кипит при 100,26 °С.
158. Раствор, содержащий некоторый неэлектролит массой 25,65 г в воде массой 300,00 г, кристаллизуется при температуре -0,465°С. Вычислите мольную массу неэлектролита.
159. Вычислите массовую долю(%)водного раствора сахара С12Н22О11, зная, что температура кристаллизации раствора равна - 0,93 °С.
160. Вычислите температуру кристаллизации водного раствора мочевины (NH2)2CO, содержащего мочевину массой 5 г в воде массой 150 г.
161. 1 мл 25%-ного (по массе) раствора содержит 0,458 г растворённого
вещества. Какова плотность этого раствора?
162. Вычислите массовую долю (%) глицерина С3Н8О3 в водном растворе, зная, что этот раствор кипит при 100,39°С.
163. Найти моляльность и мольную долю растворённого вещества в 67%-ном (по массе) растворе сахарозы С12Н22О11.
164. Найти моляльность, нормальность и молярность 15%-ного (по массе) раствора H2SO4 (ρ = 1,10 г/мл).
165. Вычислите: а) процентную (С%); б) молярную (См); в) эквивалентную (Сн); г) моляльную (Ст) концентрации раствора Н3РО4, полученного при растворении 18 г кислоты в 282 см3 воды, если плотность его 1,031 г/см3. Чему равен титр этого раствора?
166. Сколько граммов гидроксида калия содержится в 10 дм3 раствора, водородный показатель которого равен 11?
167. Водородный показатель рН одного раствора равен - 2, а другого - 6. В 1 дм3 какого раствора концентрация ионов водорода больше и во сколько раз?
168. Укажите реакцию среды и найдите концентрацию [Н+] и [ОН-]-ионов в растворах, для которых рН равен: а) 1,6; б) 10,5.
169. Вычислите рН растворов, в которых концентрация [Н+]-ионов равна (моль/дм3): а) 2,0·10-7; б)8,1·10-3; в) 2,7·10-10.
170. Вычислите рН растворов, в которых концентрация ионов [OH-] равна (моль/дм3): a) 4,6·10-4; б)8,1·10-6; в) 9,3·10-9.
171. Вычислите рН 0,01 н раствора уксусной кислоты, в котором степень диссоциации кислоты равна 0,042.
172. Вычислите рН следующих растворов слабых электролитов: а) 0,02 М NH4OH; б) 0,1 М HCN; в) 0,05 н HCOOH; г) 0,01 М CH3COOH.
173. Составьте молекулярные и ионно-молекулярные уравнения гидролиза солей: Ni(NO3)2 и Na2SO3. Какое значение pH имеют эти растворы?
174. Составьте молекулярные и ионно-молекулярные уравнения гидролиза солей: FeCl3, Na2CO3 и KCl. Какое значение pH имеют эти растворы?
175. Составьте молекулярные и ионно-молекулярные уравнения гидролиза солей: AlCl3, K2CO3 и NaNO3. Какое значение pH имеют эти растворы?
176. Составьте молекулярные и ионно-молекулярные уравнения гидролиза солей: K2S, ZnSO4 и NaCl. Какое значение pH имеют эти растворы?
177. Составьте молекулярные и ионно-молекулярные уравнения гидролиза солей: Pb(NO3)2, KCN и NaNO3. Какое значение pH имеют эти растворы?
178. Составьте молекулярные и ионно-молекулярные уравнения гидролиза солей: Na3PO4, CuSO4 и CH3COOK. Какое значение pH имеют эти растворы?
179. Составьте молекулярные и ионно-молекулярные уравнения гидролиза солей: BaS, FeSO4 и NaCN. Какое значение pH имеют эти растворы?
180. Напишите молекулярные и ионные уравнения гидролиза солей:
а) бромида цинка;
б) ортофосфата натрия.
2 Окислительно-восстановительные реакции
181. Укажите, какие из веществ могут проявлять только окислительные свойства, только восстановительные свойства, проявляют окислительно-восстановительную двойственность: MnO2, KMnO4, P2O5, Na2S. Составьте электронные уравнения, укажите окислитель и восстановитель. Какое вещество окисляется, какое восстанавливается?
182. Укажите, какие из веществ могут проявлять только окислительные свойства, только восстановительные свойства, проявляют окислительно-восстановительную двойственность: K2SO3, HNO3, H2S, NO2. Составьте электронные уравнения, укажите окислитель и восстановитель. Какое вещество окисляется, какое восстанавливается?
183. Укажите, какие из веществ могут проявлять только окислительные свойства, только восстановительные свойства, проявляют окислительно-восстановительную двойственность: Cr, Na2CrO4, KCrO2, K2Cr2O7. Составьте электронные уравнения, укажите окислитель и восстановитель. Какое вещество окисляется, какое восстанавливается?
184. Укажите, какие из веществ могут проявлять только окислительные свойства, только восстановительные свойства, проявляют окислительно-восстановительную двойственность: NH3, KClO2, N2, KNO3, K2MnO4. Составьте электронные уравнения, укажите окислитель и восстановитель. Какое вещество окисляется, какое восстанавливается?
185. Составьте электронные уравнения и укажите, какой процесс - окисления или восстановления - происходит при следующих превращениях:
а) NH3 → NO0, NO3- → NH3, S2- → S0, SO42- → S0;
б) Mn+2 → MnO4 2- → MnO-4 → Mn0 → MnO2.
186. Реакции выражаются схемами:
а) Na2SO3 + KIO3 + H2SO4 → Na2SO4 + I2 + K2SO4 + H2O;
б) CrCl3 + H2O2 + NaOH → Na2CrO4 + NaCl + H2O;
в) MnSO4 + PbO2 + HNO3 → HMnO4 + PbSO4 + Pb(NO3)2 + H2O;
г) K2Cr2O7 + K2S + H2SO4 → K2SO4 + Cr2(SO4)3 + S + H2O.
Расставьте коэффициенты в окислительно-восстановительных реакциях. Укажите окислитель и восстановитель. Какое вещество окисляется, какое восстанавливается?
187. Напишите уравнения реакций, в результате которых можно осуществить превращения: а) углерод → карбид кальция → гидроксид кальция → хлорная известь → хлор → хлорат калия → кислород.
Составьте электронный баланс, укажите, какой процесс - окисления или восстановления - происходит при этих превращениях.
188. Напишите уравнения реакций, в результате которых можно осуществить превращения: сероводород → сера → диоксид серы → сернистая кислота → сульфит натрия → сульфат натрия.
Составьте электронный баланс, укажите, какой процесс - окисления или восстановления - происходит при этих превращениях.
189. Какие сложные вещества можно получить, имея в распоряжении: кремний, водород, кислород, натрий? Напишите уравнения реакций, составьте электронный баланс и назовите полученные продукты.
190. Какие сложные вещества можно получить, имея в распоряжении: азот, кислород, серебро и водород? Напишите уравнения реакций, составьте электронный баланс и назовите полученные продукты.
191. Какие химические соединения можно получить, осуществляя реакции между железом, серой и кислородом, а также с продуктами этих реакций? Напишите уравнения, электронный баланс и условия протекания реакций.
192. Закончите уравнения окислительно-восстановительных реакций и расставьте коэффициенты. Укажите окислитель и восстановитель.
KI + H2O2 + HCl→ … + ...?
193. Закончите уравнения окислительно-восстановительных реакций и расставьте коэффициенты. Укажите окислитель и восстановитель.
H2O2 + K2Cr2O7 + H2SO4→ … + ...?
194. Закончите уравнения окислительно-восстановительных реакций и расставьте коэффициенты. Укажите окислитель и восстановитель.
NaClO + KI + H2SO4→ … + …?
195. Закончите уравнения окислительно-восстановительных реакций и расставьте коэффициенты. Укажите окислитель и восстановитель.
PbO2 + NaCrO2 + NaOH→ … + …?
196. Составьте обзор окислительно-восстановительных свойств неорганических соединений – оксидов, гидроксидов, солей. Какие общие закономерности можно выделить в этом обзоре?
Приведите примеры соединений – восстановителей и соединений – окислителей. Напишите уравнения реакций, показывающих окислительно-восстановительную двойственность Fe2O3, HNO2 и K2MnO4.
197. Найдите стехиометрические коэффициенты, вычислите энергию Гиббса при стандартных условиях, определите направление протекания химической реакции:
FeSO4 + HNO3 + H2SO4 → Fe2(SO4)3 + NO + H2O;
I2 + HNO2 + H2O → HI + HNO3.
198. Найдите стехиометрические коэффициенты, вычислите энергию Гиббса при стандартных условиях, определите направление протекания химической реакции:
Na2SO3 + KMnO4 + H2SO4 → Na2SO4 + MnSO4 + K2SO4 + H2O;
H2S + KMnO4 + H2SO4 → S + MnSO4 + K2SO4 + H2O.
199. Найдите стехиометрические коэффициенты, вычислите энергию Гиббса при стандартных условиях, определите направление протекания химической реакции:
FeCl2 + SnCl4 → FeCl3 + SnCl2;
FeCl2 + KClO3 +HCl → FeCl3 + KCl + H2O.
200. Найдите стехиометрические коэффициенты, вычислите энергию Гиббса при стандартных условиях, определите направление протекания химической реакции:
NaI + MnO2 + H2SO4 → I2 + MnSO4 + Na2SO4 + H2O;
Mg + HNO3 → Mg(NO3)2 + N2O + H2O.
201. Найдите стехиометрические коэффициенты, вычислите энергию Гиббса при стандартных условиях, определите направление протекания химической реакции:
CoSO4 + KMnO4 + H2SO4 → Co2(SO4)3 + MnSO4 + K2SO4 + H2O;
FeSO4 + K2Cr2O7 + H2SO4 → Fe2(SO4)3 + Cr2(SO4)3 + K2SO4 + H2O.
202. Найдите стехиометрические коэффициенты, вычислите энергию Гиббса при стандартных условиях, определите направление протекания химической реакции:
HCl + H2SO4 → Cl2 + SO2 + H2O;
MnO2 + KBr + H2O → Mn(OH)2 + Br2 + KOH.
203. Найдите стехиометрические коэффициенты, вычислите энергию Гиббса при стандартных условиях, определите направление протекания химической реакции:
H3SbO4 + HBr → H3SbO3 + Br2 + H2O;
NaI + MnO2 + H2SO4 → I2 +MnSO4 + Na2SO4 + H2O.
204. Найдите стехиометрические коэффициенты, вычислите энергию Гиббса при стандартных условиях, определите направление протекания химической реакции:
H3PO4 + HI → H3PO3 + I2 + H2O;
KMnO4 + HCl → MnCl2 + Cl2 + KCl + H2O.
205. Исходя из степени окисления фосфора в соединениях РН3, Н3РО4, Н3РО3, определите, какое из них является только окислителем, только восстановителем и какое может проявлять как окислительные, так и восстановительные свойства. Почему? На основании электронных уравнений расставьте коэффициенты в уравнении реакции, идущей по схеме
PbS + HNO3 S + Pb(NO3)2 + NO + Н2О.
206. Исходя из степени окисления хрома, иода и серы в соединениях К2Cr2О7, KI и H2SO3, определите, какое из них является только окислителем, только восстановителем и какое может проявлять как окислительные, так и восстановительные свойства. Почему? На основании электронных уравнений расставьте коэффициенты в уравнении реакции, идущей по схеме
NaClO2 + РbО2 + NaOH Na2CrO4 + Na2PbO2 + H2O.
207. Могут ли происходить окислительно-восстановительные реакции между веществами: a) NH3 и КМnО4; б) HNO2 и HI; в) НСl и H2Se? Почему? На основании электронных уравнений расставьте коэффициенты в уравнении реакции, идущей по схеме
КМnО4 + KNO2 + H2SO4 MnSO4 + KNO3 + K2SO4 + H2O.
208. Могут ли происходить окислительно-восстановительные реакции между веществами: а) РН3 и НВг; б) К2Сг2О7 и Н3РОз; в) HNO3 и H2S? Почему? На основании электронных уравнений расставьте коэффициенты в уравнении реакции, идущей по схеме
AsH3 + HNO3 H3AsO4 + NO2 + Н2О.
209. Могут ли происходить окислительно-восстановительные реакции между веществами: a) NH3 и KMnO4; б) HNO2 и HI; в) НCl и H2Se? Почему? Расставьте коэффициенты в уравнении реакции, идущей по схеме
KMnO4 + KNO2 + H2SO4 → MnSO4 + KNO3 + K2SO4 + H2O.
210. Могут ли происходить окислительно-восстановительные реакции между веществами: а) РН3 и НВг; б) К2Сг2О7 и Н3РОз; в) HNO3 и H2S? Почему? На основании электронных уравнений расставьте коэффициенты в уравнении реакции, идущей по схеме
AsH3 + HNO3 H3AsO4 + NO2 + Н2О.
3 Электродные потенциалы. Гальванические элементы
Для решения задач данного раздела использовать значения величин стандартных электродных потенциалов.
211. Какие внешние изменения будут наблюдаться, если в три пробирки с раствором медного купороса внести соответственно небольшие кусочки металлического алюминия, свинца, серебра? Составьте электронные и молекулярные уравнения соответствующих реакций.
212. Увеличится, уменьшится или останется без изменения масса цинковой пластинки при взаимодействии ее с растворами: а) CuSO4; б) MgSO4; в) Pb(NO3)2; г) AgNO3; д) NiSO4; е) BaCl2? Почему? Составьте электронные и молекулярные уравнения соответствующих реакций.
213. При какой концентрации ионов Zn2+ (моль/дм3) потенциал цинкового электрода будет на 0,015 В меньше его стандартного электродного потенциала?
214. При какой концентрации ионов Cr3+ (моль/дм3) значение потенциала хромового электрода становится равным стандартному потенциалу цинкового электрода?
215. Рассчитайте электродные потенциалы магния в растворе хлорида магния при концентрациях (моль/дм3): а) 0,1; б) 0,01; в) 0,001.
216. Цинковая пластинка массой 10,0 г опущена в раствор сульфата меди (II). После окончания реакции пластинка имела массу 9,9 г. Объясните изменение массы пластинки и определите массу сульфата меди (II), вступившей в реакцию.
217. Масса железного стержня после выдерживания в растворе нитрата меди (II) увеличилась на 1,6 г и составила 23,2 г. Рассчитайте массу железного стержня до погружения в раствор нитрата меди, а также массу меди после реакции.
218. Составьте схему, напишите электронные уравнения электродных процессов и вычислите э.д.с. медно - кадмиевого гальванического элемента, в котором [Cd2+] = 0,80 моль/дм3, а [Cu2+] = 0,01моль/дм3.
219. Какой гальванический элемент называется концентрационным? Составьте схему, напишите электронные уравнения электродных процессов и вычислите э.д.с. гальванического элемента, в котором серебряные электроды опущены в 0,01 н и 0,1 н растворы нитрата серебра.
220. Составьте схему работы гальванического элемента, образованного железом и свинцом, погруженными в 0,005 М растворы их солей. Рассчитайте э.д.с. этого элемента.
221. Составьте схему, напишите электронные уравнения электродных процессов и вычислите э.д.с. гальванического элемента, состоящего из свинцовой и магниевой пластин, опущенных в растворы солей с концентрацией [Pb2+] = [Mg2+] = 0,01 моль/дм3. Изменится ли э.д.с. этого элемента, если концентрацию каждого из ионов увеличить в одинаковое число раз?
222. Составьте схему, напишите электронные уравнения электронных процессов и вычислите э.д.с. гальванического элемента, состоящего из пластин кадмия и магния, опущенных в растворы своих солей с концентрацией [Cd2+] = [Mg2+] = 1 моль/дм3. Изменится ли значение э.д.с., если концентрацию каждого из ионов понизить до 0,01 моль/дм3?
223. Составьте схему работы гальванического элемента, образованного железом и свинцом, погруженными в 0,005 М растворы их солей. Рассчитайте э.д.с. этого элемента.
224. Железная и серебряная пластины соединены внешним проводником и погружены в раствор серной кислоты. Составьте схему данного гальванического элемента и напишите электронные уравнения процессов, происходящих на электродах.
225. Составьте схему, напишите электронные уравнения электродных процессов двух гальванических элементов, в одном из которых никель является катодом, а в другом - анодом.
226. Рассчитайте ЭДС элемента, в котором при 298 К установилось равновесие Cd + Sn2+ = Cd2++ Sn при aCd = 10-4 моль/л и аSn=10-3 моль/л. Составьте уравнения электродных реакций.
227. Что такое катодный и анодный процессы? Приведите примеры катодных и анодных процессов. Составьте схему гальванического элемента на основе предложенных вами процессов.
228. С помощью термодинамического расчета определите, за счет какой из реакций (1) или (2) можно реализовать гальванический медно-цинковый элемент с большей ЭДС. Расчет проводите для 298 К при стандартных состояниях всех веществ:
Zn+СuО = ZnO +Cu; (1)
Zn + Сu(ОН)2 = ZnO + Сu + Н2O. (2)
229. Рассчитайте константу равновесия реакции, протекающей в серебряно-магниевом элементе 2Аg+ + Mg = 2Ag + Мg2+ при стандартных состояниях веществ и 298 К. Определите, чему равна максимальная полезная работа, которую можно совершить за счет протекания этой реакции (р, Т = соnst).
230. Составьте схему, напишите уравнения электродных процессов и рассчитайте э.д.с. элемента, состоящего из медной и кадмиевой пластин, опущенных в раствор собственных ионов с aCd2+ = 0,1, aCu2+ = 0,l моль/л. Изменится ли э.д.с, если активность каждого вида ионов возрастет в 10 раз?
231. Вычислите максимальную полезную работу, которую можно совершить за счет протекания реакции: Н2(г) + 2Аg+ = 2Аg0(т) + 2Н+ при рН раствора, равном 5, рН = 10, Т= 298 К, аАg = 0,1 моль/л.
232. Составьте схему концентрационного элемента при aAg+ = 10-1 моль/л у одного электрода и аAg+ = 10-4 моль/л у другого электрода. Укажите, какой из электродов будет анодом, какой — катодом. Рассчитайте э.д.с. элемента.
233. Следующие пары металлов, находящиеся в тесном соприкосновении, погружены в раствор поваренной соли: Cr/Mg, Cr/Fe, Cr/Al. Укажите пару, где будет корродировать хром. Напишите уравнения электродных процессов.
234. Следующие пары металлов, находящиеся в тесном контакте, погружены в раствор серной кислоты. Укажите пару, где цинк не будет разрушаться: Zn/Ag, Zn/Cu, Zn/Al, Zn/Fe. Напишите уравнения электродных процессов.
235. Следующие пары металлов, находящиеся в тесном соприкосновении, погружены в раствор поваренной соли: Fe/Cu, Fe/Zn, Fe/Al, Fe/Mg. Укажите пару, где не будет разрушаться железо. Напишите уравнения электродных процессов.
236. Вычислите ЭДС и определите направление тока во внешней цепи данного гальванического элемента Fe|Fe2+||Ag+|Ag, учитывая, что концентрация ионов Fe2+ и Ag+ соответственно равна 0,1 моль/л и 0,01 моль/л.
237. Определить ЭДС гальванического элемента Ag | AgNO3 (0,001 М) || AgNO3 (0,1 М) | Ag. В каком направлении будут перемещаться электроны во внешней цепи при работе этого элемента. Написать уравнения электродных процессов.
238. Гальванический элемент состоит из металлического цинка, погружённого в 0,1 М раствор нитрата цинка, и металлического свинца, погружённого в 0,02 М раствор нитрата свинца. Вычислить ЭДС элемента, написать уравнения электродных процессов, составить схему элемента.
239. При 298 К и активности ионов 0,005 потенциал электрода Сu2+| Сu равен +0,2712 В. Вычислите стандартный потенциал медного электрода.
240. Какие устройства называются гальваническими элементами и для чего они нужны? Составьте схему, напишите электронные уравнения электродных процессов. Вычислите ЭДС медно-никелевого гальванического
элемента, в котором концентрации [Си 2+] = 0,1 моль/л, а [Ni2+] = 0,01 моль/л. Рассчитайте изменение величины энергии Гиббса реакции, протекающей при работе данного гальванического элемента.
4 Электролиз
241. Рассчитайте ток в цепи при электролизе водного раствора поваренной соли на графитовых электродах, если за 1 ч 40 мин 25 с. на катоде выделилось 1,4 л водорода, измеренного при нормальных условиях.
242. Какая масса (в г) гидроксида калия образовалась у катода при электролизе водного раствора К2SO4 на нерастворимых электродах, если на аноде выделилось 11,2 л газа, измеренного при нормальных условиях?
243. Какие вещества и в каких количествах выделяются на угольных катодах при последовательном прохождении тока через электролизеры с водными растворами АgNO3, K2SO4, CuCl2, если известно, что в электролизере с АgNO3 выделилось 108 г Аg (при выходе серебра по току, равном 1)?
244. Какие вещества и в каком объеме можно получить при нормальных условиях на нерастворимых электродах при электролизе водного раствора КОН, если пропустить ток 13,4 А в течение двух часов?
245. Составьте уравнение реакций, протекающих на графитовых электродах при электролизе: а) расплава хлорида кальция; б) раствора хлорида кальция. Сколько времени (в час) потребуется для выделения на катоде вещества массой 4 г для случаев (а) и (б) при токе 1 А.
246. Через водный раствор сульфата цинка пропущено 40 А∙ч электричества. При этом на катоде выделилось 32,5 г цинка. Составьте уравнения реакций, протекающих на цинковых электродах и рассчитайте катодный выход цинка по току (в %).
247. Определите расход электроэнергии на получение 100 кг серебра при электролизе водного раствора нитрата серебра на угольных электродах, принимая выход по току серебра, равным 1, если напряжение разложения составило 1,3 В.
248. Напишите уравнения реакций, протекающих на нерастворимых электродах при электролизе водного раствора КОН. Какие вещества и в каком объеме можно получить при н. у., если пропустить ток силой 13,4 А в течение 2 ч.?
249. Напишите уравнения реакций, протекающих на электродах при электролизе водного раствора сульфата кадмия: а) с графитовым анодом; б) с кадмиевым анодом. Если через раствор пропускать ток силой 134 А в течение 2 ч., то как изменится количество кадмия в растворе в обоих случаях, если выход по току кадмия на катоде равен 80%, а на аноде — 100%?
250.Через раствор сульфата цинка пропущено 10 F электричества. Как изменится количество цинка в растворе, если электроды: а) графитовые, б) цинковые и выход по току цинка составляет на катоде 50%, а на аноде -100%?
251. Напишите уравнения реакций, протекающих на электродах при электролизе водного раствора сульфата меди (П): а) с графитовым анодом; б) с медным анодом. Если через раствор прошло 2 F электричества, то как изменилось количество меди в растворе в обоих случаях, если выход по току меди на катоде и аноде равен 100%?
252. В двух электролизерах с графитовыми электродами происходит электролиз: а) раствора едкого натра; б) расплава едкого натра. Напишите уравнение электродных реакций. Рассчитайте массу веществ, выделившихся на катоде, при прохождении 26,8 А∙ч электричества в электролизерах.
253. При электролизе раствора бромида меди (II) (нерастворимые электроды) на одном из электродов выделилось 0,635 г меди. Сколько граммов брома выделилось на другом электроде, если выход по току брома 90%? Составьте уравнения реакций, протекающих на электродах.
254. В какой последовательности будут восстанавливаться катионы при электролизе водного раствора, содержащего ионы Cr3+, Pb2+, Hg2+, Mn2+, если молярная концентрация соответствующих им солей одинакова, а напряжение на катодах достаточно для восстановления каждого из них?
255. Напишите уравнения реакций катодного и анодного процессов, протекающих на графитовых электродах при электролизе водных растворов: а) нитрата свинца (II); б) серной кислоты.
256. Вычислите массу водорода и кислорода, образующихся при прохождении тока силой 3 А в течение 1 ч через раствор NaNO3.
257. Определите массу выделившегося железа при прохождении тока силой 1,5 А в течение 1 через растворы сульфата железа (II) и хлорида железа (III) (электроды инертные).
258. При прохождении через раствор электролита тока силой 0,5 А за 1 ч выделяется 0,55 г металла. Определите эквивалентную массу металла.
259. Напишите электронные уравнения реакций, протекающих на электродах при электролизе растворов: а) CuSO4 с медным анодом; б) NiSO4 с никелевым анодом; в) AgNO3 с серебряным анодом.
260. При электролизе водного раствора нитрата серебра в течение 50 мин при токе силой 3А на катоде выделилось серебро массой 9,6 г. Определите выход по току (η, %).
261. Электролиз водного раствора сульфата калия проводили при токе силой 5 А в течение 3 ч. Составьте электронные уравнения процессов, происходящих на электродах. Какая масса воды при этом разложилась и чему равен объем газов (н.у.), выделившихся на катоде и аноде?
262. Электролиз водного раствора сульфата цинка проводили в течение 5 ч, при этом на аноде выделился кислород объемом 6 дм3 (н.у.). Вычислите силу тока (электроды инертные).
263. Электролиз водного раствора нитрата серебра проводили при токе силой 2 А в течение 4 ч. Составьте электронные уравнения процессов, происходящих на инертных электродах. Какая масса металла выделилась на катоде и каков объем газа (н.у.), выделившегося на аноде?
264. Электролиз водного раствора сульфата некоторого металла проводили при токе силой 6 А в течение 45 мин, в результате чего на катоде выделился металл массой 5,49 г. Вычислите эквивалентную массу металла.
265. Как изменится масса серебряного анода, если электролиз водного раствора нитрата серебра проводили при токе силой 2 А в течение 33 мин 20с? Составьте электронные уравнения процессов, происходящих при электролизе водного раствора нитрата серебра.
266. Электролиз водного раствора иодида натрия проводили при токе силой 6 А в течение 2,5 ч. Составьте электронные уравнения процессов, происходящих на угольных электродах, вычислите массу веществ, выделяющихся на электродах.
267. При электролизе водного раствора сульфата меди (II) при токе силой 2,5А в течение 15 мин выделилась медь массой 0,72 г. Составьте электронные уравнения процессов, происходящих на электродах с медным и угольным анодами. Вычислите выход по току (η, %).
268. При электролизе расплава неизвестного вещества массой 8 г на аноде выделился водород объемом 11,2 дм3 (н.у.). Что это за вещество? Можно ли провести электролиз его водного раствора?
269. Напишите уравнения реакций катодного и анодного процессов, протекающих на графитовых электродах при электролизе водных растворов: а) нитрата свинца (II); б) серной кислоты.
270. Определите ток, идущий на выделение водорода на платиновом (а) и свинцовом (б) электродах, площадь поверхности которых равна 1 м2 из щелочного раствора при электрохимической поляризации электродов, равной 0,5 В, учитывая соответствующие константы из справочника. Рассчитайте объем выделившегося водорода за 1 ч. на электродах (а) и (б), измеренный при нормальных условиях.
5 Химия металлов
271. Опишите распространённость алюминия в природе и приведите формулы наиболее известных алюминий содержащих минералов (корунд, боксит, нефелин, каолин, альбит, ортоклаз, анортит). Какое отношение к алюминию имеют драгоценные камни рубин и сапфир?
272. Опишите физические и химические свойства алюминия и его применение. Ответ иллюстрируйте уравнениями реакций.
273. Как взаимодействует алюминий с разбавленной H2SO4 и кон-центрированной H2SO4 при нагревании? Напишите уравнения реакций, указав окислитель в каждой из них. Почему алюминий не взаимодействует с концентрированной серной кислотой при обычной температуре?
274. Напишите уравнение реакции алюминия с разбавленной азотной кислотой, в которой одним из продуктов является нитрат аммония.
275. Почему алюминий взаимодействует с водой только в щелочной или в кислой среде? Почему амальгамированный алюминий хорошо взаимодействует с водой, а обычный – не взаимодействует?
276. Почему алюминий, невзаимодействующий с водой, взаимодействует с водными растворами хлорида аммония и карбоната натрия? Напишите уравнения соответствующих реакций.
277. Напишите уравнения и укажите условия проведения реакций получения оксида алюминия из простых веществ, из гидроксида и из нитрата алюминия. Покажите уравнениями реакций амфотерность оксида алюминия.
278. Напишите уравнения и укажите условия проведения реакций алюминия с углеродом, азотом, фосфором, серой. Какие продукты образуются при взаимодействии карбида, нитрида, фосфида и сульфида алюминия с водой?
279. В чём состоит сущность процессов алюмотермии? Для данных реакций получения хрома, железа, лантана и кальция методом алюмотермии вычислите энергию Гиббса при 1500 К и по результатам вычислений сделайте вывод:
1) Cr2O3 + Al → 3) La2O3 + Al →
2) Fe2O3 + Al → 4) CaO + Al →
280. Опишите положение галлия в периодической системе, строение его атома, свойства в сравнении с алюминием. Почему этот металл имеет очень широкий температурный диапазон существования в жидком состоянии? Опишите историю открытия этого элемента, происхождение его названия и его роль в утверждении периодического закона.
281. Опишите физические и химические свойства индия в сравнении с алюминием и галлием, приведите формулы его наиболее известных соединений, напишите уравнения реакций с кислородом, кислотами и щелочами. С чем связано название этого элемента, каковы природные ресурсы индия, как его получают и где он применяется?
282. Опишите физические и химические свойства таллия, приведите формулы его важнейших соединений и уравнения реакций с кислородом, галогенами, водой, кислотами и щелочами. Объясните, почему этот элемент в соединениях бывает в двух степенях окисления?
283. Какие степени окисления проявляют элементы подгруппы галлия в своих соединениях? Какая степень окисления устойчива для галлия и индия, и какая – для таллия? Ответ иллюстрируйте примерами соединений и уравнениями реакций.
284. Почему элементы главной подгруппы первой группы периодической системы называются щелочными? Из каких природных соединений и какими методами получают самые распространённые щелочные металлы натрий и калий?
285. Опишите и подтвердите уравнениями реакций химические свойства щелочных металлов.
286. Какие соединения образуются при сгорании щелочных металлов в кислороде и как они взаимодействуют с водой? Напишите уравнения соответствующих реакций для лития, натрия, калия, рубидия и цезия.
287. Опишите коррозионную стойкость и связанное с этим применение титана. Почему сплавы титана с алюминием и другими металлами используются в самолёто- и ракетостроении? Как используются соединения титана: карбиды, нитриды, оксид титана (IV) и титанат бария?
288. Как получают металлический цирконий из природных соединений? Какими свойствами обладает этот металл и каково его применение? С какой целью цирконий вводится в сплавы на основе магния, алюминия и железа? Где применяются карбид циркония и оксид циркония (IV)?
289. Как получают металлический гафний и чем обусловлено при-менение гафния и циркония в атомных реакторах?
290. Опишите электронное строение атомов и общие свойства d-элементов V группы. Укажите все возможные степени окисления ванадия, ниобия и тантала и наиболее устойчивые из них. Почему наиболее устойчивая степень окисления ванадия не совпадает с наиболее устойчивыми степенями окисления ниобия и тантала?
291. Опишите характеристики атомов и свойства простых веществ в ряду V–Nb–Ta. В какой части ряда напряжений расположены эти металлы? Напишите уравнения реакций ванадия с фтороводородной, соляной, серной и азотной кислотами и укажите условия их протекания.
292. Опишите электронное строение атомов хрома, молибдена и вольфрама; определите их валентные возможности; проведите сравнение с элементами главной подгруппы VI группы. Объясните большую близость свойств молибдена и вольфрама.
293. Укажите все возможные и наиболее устойчивые степени окисления хрома, молибдена и вольфрама в соединениях. Почему наиболее устойчивая степень окисления хрома не совпадает с наиболее устойчивыми степенями окисления молибдена и вольфрама?
294. Почему в ряду Cr–Mo–W: а) плотность металлов увеличивается; б) температура плавления возрастает; в) восстановительные свойства уменьшаются: г) радиусы атомов молибдена и вольфрама очень близки?
295. Чему равны электродные потенциалы хрома, молибдена и вольфрама, как они взаимодействуют с водой, кислотами и щелочами?
Опишите применение молибдена и вольфрама. Какие свойства этих металлов используются при их применении?
296. Опишите электронное строение атомов d-элементов VII группы, определите возможные степени окисления элементов в соединениях и укажите наиболее устойчивые. Почему у марганца она не совпадает с наиболее устойчивой степенью окисления технеция и рения?
297. Опишите физические свойства марганца, технеция и рения, положение в ряду напряжений, взаимодействие с кислородом, водородом, галогенами, водой, кислотами и щелочами. Приведите уравнения реакций.
298. Напишите формулы всех оксидов марганца и расположите их в ряд по увеличению валентности (степени окисления) марганца. Как в этом ряду изменяются тип связи, строение и свойства оксидов?
299. Опишите нахождение рения в природе, его получение, важнейшие физические и химические свойства, применение.
300. Напишите уравнения реакций, в которых манганат калия является окислителем, восстановителем, диспропорционирует и разлагается в результате внутримолекулярного окисления – восстановления.
Для решения задач РГР №2 использовать литературу [4-9]. Разделы:
«Общие свойства растворов», «Температуры кипения и кристаллизации разбавленных растворов», «Ионное произведение воды. Водородный показатель. Гидролиз солей», «Окислительно-восстановительные реакции», «Электродные потенциалы. Гальванический элемент», «Электролиз», «Химия металлов».
Таблица 1. Варианты заданий
Номер варианта |
Номера задач, относящихся к данному заданию |
01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 00 |
1 31 61 91 121 151 181 211 241 271 2 32 62 92 122 152 182 212 242 272 3 33 63 93 123 153 183 213 243 273 4 34 64 94 124 154 184 214 244 274 5 35 65 95 125 155 185 215 245 275 6 36 66 96 126 156 186 216 246 276 7 37 67 97 127 157 187 217 247 277 8 38 68 98 128 158 188 218 248 278 9 39 69 99 129 159 189 219 249 279 10 40 70 100 130 160 190 220 250 280 11 41 71 101 131 161 191 221 251 281 12 42 72 102 132 162 192 222 252 282 13 43 73 103 133 163 193 223 253 283 14 44 74 104 134 164 194 224 254 284 15 45 75 105 135 165 195 225 255 285 16 46 76 106 136 166 196 226 256 286 17 47 77 107 137 167 197 227 257 287 18 48 78 108 138 168 198 228 258 288 19 49 79 109 139 169 199 229 259 289 20 50 80 110 140 170 200 230 260 290 21 52 83 111 141 171 201 232 261 291 22 53 84 112 142 172 202 233 262 292 23 54 85 113 143 173 203 234 263 293 24 55 86 114 144 174 204 235 264 294 25 56 87 115 145 175 205 236 265 295 26 57 88 116 146 176 206 237 266 296 27 58 89 117 147 177 207 238 267 297 28 59 90 118 148 178 208 239 268 300 29 60 61 119 149 179 209 240 269 272 30 31 62 120 150 180 210 211 270 273 1 32 63 94 125 156 187 212 243 274 2 33 64 95 126 157 188 213 244 275 3 34 65 96 127 158 189 214 245 276 4 35 66 97 128 159 190 215 246 277 5 36 67 98 129 160 191 216 247 278 6 37 68 99 130 161 192 217 248 279 7 38 69 100 131 162 193 218 249 280 8 39 70 105 136 167 198 219 250 281 9 40 64 106 137 168 199 220 251 282 10 43 65 107 138 169 200 221 252 283 11 44 66 108 139 170 201 223 251 285 12 45 67 109 140 171 202 224 252 286 14 46 68 110 141 172 203 225 253 287 15 47 69 111 142 173 204 226 254 288 16 48 70 112 143 174 205 227 255 289 17 49 71 113 144 175 206 228 256 290 18 50 72 114 145 176 207 229 257 291 19 51 73 115 146 177 208 230 258 292 20 52 74 116 147 178 209 231 259 293 21 53 75 117 148 179 210 232 260 294 22 54 76 118 149 180 182 233 261 295 23 55 77 119 150 153 181 234 262 296 24 56 78 120 125 154 183 235 263 297 25 57 79 91 124 155 184 236 264 298 26 58 80 92 123 156 185 237 265 299 27 59 81 93 122 157 186 238 266 300 28 60 82 91 121 158 187 239 267 271 29 31 83 92 127 153 188 240 268 272 30 32 61 93 128 154 189 213 269 273 1 34 62 94 129 155 190 212 270 274 3 35 63 95 130 156 191 211 250 275 4 36 64 96 131 157 192 212 251 276 5 37 65 97 132 158 193 214 252 277 6 38 66 98 133 159 194 213 253 278 7 39 67 99 134 160 195 215 254 279 8 40 68 100 135 161 196 216 255 280 9 41 69 101 136 162 197 217 256 281 10 42 70 102 137 163 198 218 257 282 11 43 71 103 138 164 199 219 258 283 12 44 72 104 139 165 200 220 259 284 13 45 73 105 140 166 201 221 260 285 14 46 74 106 126 167 202 222 241 286 15 47 75 107 125 168 203 223 242 287 16 48 76 108 124 169 204 224 243 288 17 49 77 109 123 170 205 225 244 289 18 50 78 110 122 171 206 226 245 290 19 53 79 111 121 172 207 227 246 291 20 31 80 112 150 173 208 228 247 292 24 32 81 113 149 174 209 229 248 293 25 33 82 114 148 175 210 230 249 294 26 34 83 115 147 176 181 231 250 295 27 35 84 116 146 177 182 232 251 296 28 36 85 117 145 178 183 233 252 297 29 37 86 118 144 179 184 234 253 298 30 38 87 119 143 180 185 235 254 299 1 39 88 120 142 151 186 236 255 300 2 40 89 91 141 152 187 237 256 274 3 41 90 92 140 153 188 238 257 275 4 42 61 93 139 154 189 239 258 276 5 43 62 94 138 155 190 240 259 277 6 44 63 95 137 156 191 211 260 278 7 45 64 96 136 157 192 212 261 279 8 46 65 97 135 158 193 213 262 280 9 47 66 98 134 159 194 214 263 281 10 48 67 99 133 160 195 215 264 282 11 49 68 100 132 170 196 216 265 283 12 50 69 101 131 171 197 217 266 281 13 44 70 102 130 172 198 218 267 282 14 45 71 103 129 173 199 219 268 293 15 46 72 104 130 174 200 220 269 294 |
Список литературы
1. Коровин Н.В., Масленникова Г.Н., Мингулина Э.И., Филиппов Э.Л. Общая химия. – М.: Высшая школа, 2005.
2. Ерохин Ю.М. Химия. – М.: Академия, 2005.
3. Глинка Н.Л. Общая химия. – Учебное пособие для вузов /Под ред. А.И.Ермакова.- М.: Интеграл-Пресс, 2002.
4. Гольбрайх З.Е., Маслов Е.И. Сборник задач и упражнений по химии. – М.: АСТ-Астрель, 2004.
5. Лидин Р.А., Молочко В.А., Андреева Л.Л. Задачи по неорганической химии. - М.: Высшая школа, 2004.
6. Задачи и упражнения по общей химии. Под. ред. Коровина Н.В. – М.: Высшая школа, 2004.
7. Задачник по химии. Под ред. Амирхановой Н.А. – Уфа: ООО «ДизайнПолиграфСервис», 2002.
8. Лебедева М.И., Анкудимова И.А. Сборник задач и упражнений по химии с решением типовых и усложненных задач. – М.: Машиностроение, 2002.
9. Глинка Н.Л. Задачи и упражнения по общей химии. - М.: Кнорус, 2012.
Содержание
Введение 1 РГР № 1. Основные законы и понятия химии 2 Составление реакций образования солей 3 Строение атомов. Периодический закон и периодическая система элементов Д. И. Менделеева 4 Химическая связь и термохимия 5 Скорость химической реакции. Химическое равновесие 2 РГР №2. Растворы и электрохимические процессы. Химия металлов 1 Общие свойства растворов 2 Окислительно-восстановительные реакции 3 Электродные потенциалы. Гальванические элементы 4 Кинетика электродных процессов. Электролиз 5 Химия металлов Варианты заданий Список литературы |
3 4 6 6 9 11 14 14 16 19 22 25 29 31 |
Сводный план 2014 г. поз 95.
Каленова Жан Абдразаховна
Султанбаева Болдых Мирсадыковна
ХИМИЯ
Методические указания
к выполнению расчетно-графических работ
для студентов специальностей 5В071800 – Электроэнергетика
5В081200 – Энергообеспечение сельского хозяйства
Редактор Н.М. Голева
Специалист по стандартизации Н.К. Молдабекова
Подписано в печать __________
Формат 60×84 1/16
Тираж 150 экз.
Бумага типографская № 1
Объем уч.-изд. л.
Заказ _____. Цена тг.
Копировально-множительное бюро
некоммерческого акционерного общества
«Алматинский университет энергетики и связи»
050013,Алматы, Байтурсынова 126