Некоммерческое акционерное общество
АЛМАТИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ
Кафедра промышленной теплоэнергетики
ХИМИЯ
Методические указания для выполнения расчетно-графической работы
для студентов специальности 5В071600 - Приборостроение
Алматы 2013
СОСТАВИТЕЛИ: К. С. Идрисова, А. А. Туманова. Химия. Методические указания для выполнения расчетно-графической работы для студентов специальности 5В071600 – Приборостроение. – Алматы: АУЭС, 2013 – 32 с.
РГР по химии предназначена для студентов 1 курса специальности 5В071600 – Приборостроение и содержит задания по курсу «Химия».
Библиогр. - 5 назв.
Рецензент: ст.преподаватель Е.О.Елеукулов
Печатается по плану издания НАО «Алматинский университет энергетики и связи» на 2012 г.
© НАО «Алматинский университет энергетики и связи» , 2013 г
Введение
Содержание заданий соответствует учебной программе курса химии и состоит из 10 блоков, включающих основные разделы неорганической и общей химии.
Задания соответствуют уровню, предполагающему знание основных понятий, законов, умению применять их для решения задач и систематизировать учебный материал.
Для ответа на теоретические вопросы студент должен изучить специальную литературу, учебники, пособия. Для понимания материала и полноты ответа литература прорабатывается по всему разделу, но в ответ включаются только сведения, требуемые по вопросу. Студенты имеют право использовать дополнительную литературу, не указанную в списке рекомендуемой литературы, но имеющую прямое отношение к вопросам расчетно-графической работы. После проработки литературы даётся ответ на вопрос. Текст должен быть написан разборчиво, сокращение слов не допускается. Расчетно-графическая работа должна быть аккуратно оформлена в соответствии с требованиями, предъявляемыми к оформлению. РГР, выполненная не по своему номеру, преподавателем не засчитывается.
При выполнении РГР следует строго придерживаться следующих требований:
- номера и условия задач выполнять в том порядке, в каком они указаны в задании;
- решения задач и ответы на вопросы должны быть полными и исчерпывающими. При решении задач нужно приводить весь ход решения и математические преобразования;
- после выполнения задания необходимо привести список использованной литературы.
Каждый студент выполняет вариант заданий, обозначенный двумя последними цифрами номера студенческого билета. Например, номер студенческого билета 01(1)014, две последние цифры — 14, номер варианта задания - 14. Задания выбираются из таблицы, приведенной на страницах 28-30.
Цель расчетно-графической работы – усвоить основные понятия и законы химии, уметь ими пользоваться при решении практических задач.
Основные понятия и законы химии
1. Выразите в граммах массу молекулы H2O.
2. Выразите в граммах массу молекулы C2H6.
3. Найдите молекулярную формулу кислоты, если массы углерода, кислорода и азота в ней соотносятся как 27,25 : 18,2 : 4,55, а плотность по водороду равна 44.
4. Вычислите молярную массу газа, если масса 500 мл его паров при 1000С и давлении 100 кПа равна 1 г.
5. Найдите простейшую формулу оксида меди, содержащую 88,89% Cu.
6. Вычислите молекулярную массу газа, зная, что масса его паров при объеме 350 мл при нормальных условиях равна 4 г.
7. При 240С некоторое количество газа занимает объем 420 мл. Какой объем займет это же количество газа при 65 0С, если давление останется неизменным?
8. Является ли эквивалентное число элемента постоянной величиной? Чему равны молярные массы эквивалентов хрома в его оксидах, содержащих 76, 47; 68, 42 и 52,0 % хрома? Определите валентность хрома в каждом из этих оксидов и составьте их формулы.
9. Чему равна при н.у. молярная масса эквивалентов кислорода? На сжигание 0,5 г металла требуется 0,23 л кислорода (при н.у.). Какой это металл, если его валентность равна двум?
10. Некоторый элемент образует водородное соединение, содержащее 8,9 % водорода. Вычислите атомную массу элемента, если в этом соединении он трёхвалентен. Составьте формулу данного гидрида.
11. При восстановлении 6,50 г оксида образовалось 4,45 г металла. Вычислите молярную массу эквивалентов металла и его оксида. Какой это металл, если его валентность равна 3?
12. Чему равен при н.у.1 моль эквивалентов водорода? Сколько литров водорода, измеренного при н.у., выделилось при растворении в кислоте 0,45 г металла, молярная масса эквивалентов которого равна 20 г/моль?
13. Некоторый элемент образует кислородное соединение, содержащее 31,58 % кислорода. Вычислите атомную массу этого элемента, если в данном оксиде он трёхвалентен. Составьте формулу оксида.
14. Выразите в моль: а) 6,02 ·1021 молекул NH3; б) 1,20·1024 молекул H2S; в) 2,00·1023 молекул HCl. Чему равны молярные массы эквивалентов азота, серы и хлора в этих соединениях?
15. Чему равна молярная масса эквивалентов металла в его соединениях с хлором, если известно, что в 5,69 г первого соединения и в 7,81 г второго содержится по 3,56 г металла? Молярная масса эквивалентов хлора 35,45 г/моль.
16. Молярная масса эквивалентов металла 56,2 г/моль. Вычислите процентное содержание этого металла в его оксиде.
17. Сколько граммов магния надо взять, чтобы получить такой же объём водорода, какой был получен при взаимодействии 26,97 г алюминия с кислотой? Молярные массы эквивалентов алюминия и магния равны соответственно 8,99 и 12,16 г/моль.
18. На нейтрализацию 0,943 г фосфористой кислоты Н3РО3 израсходовано 1,291 г КОН. Вычислите фактор эквивалентности и молярную массу эквивалентов фосфористой кислоты, её основность, напишите уравнения реакции нейтрализации.
19. Вычислите фактор эквивалентности и массу нитрата гидроксомеди CuOHNO3 и натрия фосфата Na3РО4 в реакциях, выражаемых уравнениями:
CuOHNO3+H2S = CuS++HNO3+H2O,
Na3 PO4+AlCl3=AlPO4+3NaCl.
20. На нейтрализацию 7,330 г фосфорноватистой кислоты Н3РО2 израсходовано 4,444 г NaOH. Вычислите фактор эквивалентности и молярную массу эквивалентов фосфорноватистой кислоты, её основность, напишите уравнения реакции нейтрализации.
21. Вычислите фактор эквивалентности и молярную массу эквивалентов ацетата дигидроксожелеза Fe(OH)2CH3COO и дигидрофосфата калия КН2РО4 в реакциях, выражаемых уравнениями:
Fe(OH)2CH3COO+3HNO3 = Fe(NO3)3+CH3COOH+2H2O,
KH2PO4+KOH = K2HPO4+H2O.
22. При взаимодействии 2,5 г карбоната металла с азотной кислотой образовалось 4,1 г нитрата этого же металла. Вычислите молярную массу эквивалентов металла.
23. Вычислите фактор эквивалентности и молярную массу эквивалентов гидрокарбоната кальция Ca(HCO3)2 и хлорида дигидроксоалюминия Al(OH)2Cl в реакциях, выражаемых уравнениями:
Ca(HCO3)+2HCl = CaCl2+2CO2+2H2O,
Al(OH)2Cl+KOH = Al(OH)3+KCl.
24. На нейтрализацию 9,797 г ортофосфорной кислоты израсходовано 7,998 г NaOH. Вычислите молярную массу эквивалентов и основность Н3РО4 в этой реакции. На основании расчета напишите уравнение реакции.
25. Из 2,7 г оксида некоторого металла можно получить 6,3 г нитрата. Вычислите молярную массу эквивалентов металла.
26. Из 1,3 г гидроксида некоторого металла можно получить 2,85 г его сульфата. Вычислите молярную массу эквивалентов металла.
27. При взаимодействии 2,45 г H2SO4 и 0,8 г гидразина образовалось 3,25 г соли. Вычислите молярные массы эквивалентов образовавшейся соли гидразина. Задачу решите без составления уравнения реакции.
28. 24. Вычислите массу 1 л следующих газов при 00С и 101,3 кПа: а) водорода; б) кислорода; в) оксида углерода (IY); г) оксида углерода (II).
29. Какой объем в миллилитрах займут при нормальных условиях: а) 0,85 г аммиака; б) 1,4 г этилена С2Н4; в) 128 г иодида водорода.
30. Какой объем в литрах займут при нормальных условиях: а) 3,5 г азота; б) 640 г кислорода; в) 110 г оксида углерода (IY); г) 70 г оксида углерода (II).
Строение атомов и систематика химических элементов
31. Какие четыре квантовых числа характеризуют состояния электронов в атоме? Какое значение может принимать каждое из них?
32. Какие электроны в атоме называются s-, p-, d-, f-электронами? Какова пространственная конфигурация dxy, dx2y2-, dz2-электронных облаков (орбиталей)?
33. В чем сущность принципа наименьшей энергии? Какие орбитали атома заполняются электронами раньше: 4s или 3d, 5s или 4d? Почему?
34. В чём заключается принцип несовместимости Паули? Какое максимальное число электронов могут занимать s-, p-, d-, f-орбитали данного энергетического уровня?
35. Сколько и какие значения может принимать магнитное квантовое число ml для данного орбитального квантового числа = 0, 1, 2, 3?
36. Значения какого квантового числа определяют число s-, p-,
d-, f-орбиталей на энергетическом уровне? Чему оно равно на s-,
p-, d-, f-подуровнях?
37. Чему равно в атоме число орбиталей на р-подуровнях данного энергетического уровня? Какова пространственная конфигурация рх-, ру-, рz-электронных облаков (орбиталей)?
38. В чем
заключается правило Хунда? Разместите шесть
d-электронов по квантовым ячейкам (орбиталям) 3d-подуровня. Чему
равно их суммарное спиновое число?
39. Что следует понимать под волновыми свойствами электрона? Что такое атомная орбиталь? Какова пространственная конфигурация s-, рх-, ру-, dxy-электронных облаков (орбиталей)?
40. Что такое электронное облако? Какова пространственная конфигурация s-, py- и dz2-электронных облаков (орбиталей)?
41. Сколько электронов находится на каждом энергетическом уровне и подуровне у атомов с порядковыми номерами 23 и 35? Составьте электронные формулы для этих элементов.
42. Составьте электронные формулы для атомов элементов с порядковыми номерами 17 и 29, учитывая, что у последнего происходит провал одного 4s-электрона на 3d-подуровень.
43. Сколько электронов находится на каждом энергетическом уровне и подуровне у атомов элементов с порядковыми номерами 21 и 40? Составьте электронные формулы для атомов этих элементов.
44. Составьте электронные формулы для атомов элементов с порядковыми номерами 15 и 24, учитывая, что у последнего происходит провал одного 4s-электрона на 3d-подуровень.
45. Составьте электронные формулы для атомов элементов с порядковыми номерами 22 и 54. Какие орбитали каждого энергетического уровня занимают электроны в атомах этих элементов?
46. Составьте электронную формулу для атома элемента с порядковым номером 39, указав, какие орбитали занимают электроны в атоме этого элемента. На основании электронной формулы определите период и группу периодической системы, в которых находится этот элемент.
47. Составьте электронные формулы для атомов элементов с порядковыми номерами 16 и 46, учитывая, что последний, находясь в пятом периоде, на пятом энергетическом уровне не содержит ни одного электрона.
48. Составьте электронные формулы для атомов элементов с порядковыми номерами 25 и 34. Какие орбитали каждого энергетического уровня занимают электроны в атомах этих элементов? К какому семейству элементов относится каждый из них?
49. Составьте электронную формулу для атома элемента с порядковым номером 41, учитывая, что у последнего происходит провал одного 5s-электрона на 4d-подуровень. На основании электронной формулы определите период и группу периодической системы, в которых находится этот элемент.
50. Чем отличается последовательность в заполнении атомных орбиталей у атомов d-элементов в отличие от последовательности заполнения их у атомов s- и р-элементов? Составьте электронные формулы для атомов элементов технеция и цезия.
51. Что такое энергия ионизации атома? В каких единицах она выражается? Как изменяется восстановительная способность s- и р-элементов в группах периодической системы с увеличением порядкового номера? Почему?
52. Что такое сродство к электрону? В каких единицах оно выражается? Как изменяется окислительная активность неметаллов в периоде и в группе периодической системы с увеличением порядкового номера? Ответ мотивируйте строением атома соответствующих элементов.
53. Что такое электроотрицательность? Как изменяется электроотрицательность р-элементов в периоде и в группе периодической системы с увеличением порядкового номера? Почему?
54. Какие элементы пятого периода периодической системы имеют оксид, отвечающий их высшей степени окисления ЭО2? Какой из данных элементов образует газообразное соединение с водородом? Составьте формулы орто- и метакислот этих элементов и изобразите их графически.
55. Исходя из закономерностей периодической системы, дайте мотивируемый ответ на вопрос: какой из двух гидроксидов более сильное основание: Sr(OH)2 или Ba(OH)2; Sr(OH)2 или Cd(OH)2; Ca(OH)2 или Fe(OH)2?
56. К какому семейству относятся элементы, в атомах которых последний электрон поступает на 4f- или 5f-орбитали? Сколько элементов включает в себя каждое из этих семейств? Какая степень окисления наиболее характерна для атомов этих элементов? Почему?
57. Распределите электроны атома серы по квантовым ячейкам. Сколько неспаренных электронов у атомов серы в нормальном и возбужденном состояниях? Как спиновая теория объясняет наличие у серы четной переменной валентности?
58. Распределите электроны атома хлора по квантовым ячейкам. Сколько неспаренных электронов у атомов хлора в нормальном и возбужденном состояниях? Как спиновая теория объясняет наличие у хлора нечетной переменной валентности?
59. Исходя из распределения электронов по орбиталям атома кремния в возбужденном состоянии, объясните проявление этим элементом валентности, равной четырем.
60. На примере марганца и мышьяка покажите применимость правила Хунда.
Химическая связь
61. Что называется электрическим моментом диполя? В каких единицах он выражается? Какие из молекул HF, HCl, HBr, HJ имеют наибольший момент диполя? Ответ мотивируйте исходя из электроотрицательности соответствующих элементов.
62. Какая химическая связь называется ионной? Как она образуется и какими свойствами обладает? Что следует понимать под эффективным зарядом атома в соединении?
63. Какой тип связи осуществляется в кристаллах металла? Какие кристаллические структуры называются ионными, атомными, молекулярными и металлическими?
64. Какая химическая связь называется водородной? В каких случаях она осуществляется? Почему температура кипения фторводорода аномально высокая в сравнении с его аналогами?
65. Какие силы взаимодействия называются ориентационными, индукционными и дисперсионными?
66. Как метод ВС объясняет валентную структуру молекулы CO2? Сколько σ- и π-связей и за счет каких связей образует углерод в этой молекуле? Имеет ли молекула CO2 электрический момент диполя? Почему?
67. Какая химическая связь в методе ВС называется локализованной, а какая – нелокализованной? Разберите на примере строения молекулы бензола. Какие электроны углерода в бензоле участвуют в образовании локализованных и какие – нелокализованных связей?
68. Распределите электроны ионов N-, N+ и O2- по квантовым ячейкам. Какую валентность проявляют эти ионы в соединениях? Как метод ВС рассматривает строение молекулы N2O?
69. Как метод ВС объясняет строение молекулы Н2О? Почему угол между связями Н-О близок к тетраэдрическому?
70. Как метод ВС объясняет направленность ковалентной связи? Как метод ВС объясняет строение молекулы NH3? Почему угол между связями N-H близок к тетраэдрическому?
71. Как метод ВС объясняет линейную форму молекулы BeCl2 и угловую молекулы Н2О?
72. Как метод ВС объясняет строение молекул BF3 и CH4?
73. Что такое гибридизация валентных орбиталей? Какое строение имеют молекулы типа АВn, если связь в них образуется за счёт sp-, sp2-, sp3-, sp3d- и sp3d2-гибридизации орбиталей атома А?
74. Какая ковалентная связь называется σ-, π- и δ-связью?
75. Как метод ВС объясняет тетраэдрическое строение молекул CCl4 и октаэдрическое SF6?
76. Сколько связей по обменному механизму могут образовывать атомы: а) лития; б) бериллия; в) бора; г) углерода; д) азота; е) фтора; ж) кремния; з) фосфора; и) хлора?
77. Напишите графические формулы следующих молекул: а) Н2; б) Na2; в) N2; г) О2; д) С12; е) С2; ж) В2; з) S6; и) Р4; к) Н2О; л) Н2О2; м) NH3; н) N2H4; о) N2F2; п) HCN; p) (CN)2; с) НВО2; т) В2О2; у) HNO3; ф) HN3; х) N2O; ц) СО; ч) Ni(CO)4; ш) HCNS; щ) N02.
78. По каким механизмам могут образовывать химические связи атомы следующих элементов: а) бериллия; б) бора; в) азота; г) кислорода; д) фтора; е) калия; ж) кальция; и) алюминия; к) кремния; л) фосфора; м) хлора; н) натрия; о) магния; п) мышьяка; р) селена; с) брома?
79. К каким атомам смещены связывающие электронные облака в следующих молекулах: а) НС1; б) НВг; в) HI; г) NaH; д) КН; е) ВеО; ж) NO; и) BN; к) C1F;л) ClBr; м) MgS; н) ВеС12; о) ВВг3; п) СО2; р) OF2; с) MgF2; т) А1С13?
80. Рассчитайте эффективные заряды на атомах следующих молекул: a) BrCl; б) BrF; в) C1F; г) НС1; д) НВг; е)НI; ж) LiBr; и) LiF; к) NaCl; л) NaI; м) NO; н) Н2О (< НОН - 104,5°); о) NH3 (< HNH = 107°).
81. Какую валентность может проявлять сера в своих соединениях? Изобразите структуру атома серы в нормальном и возбужденном состояниях.
82. Определите валентность и степень окисления азота в соединениях HNO3, HNO2, N2 и HN3.
83. Объясните, почему максимальная валентность фосфора может быть равной пяти, а у азота такое валентное состояние отсутствует.
84. Какая из связей: Са—Н, С—S, I—Сl — является наиболее полярной? К какому из атомов смещено молекулярное электронное облако?
85. Расположите в порядке возрастания степени ионности связи В—Сl, Nа—Сl, Са—Сl, Ве—Сl.
86. Рассчитайте разность относительных электроотрицательностей связей Na—О и Н—О в молекуле NаНСО3. Какая из связей ближе к ионной?
87. Что такое sp3 –гибридизация электронных облаков? Приведите примеры соответствующих соединений. Какую пространственную конфигурацию имеют молекулы веществ с таким типом гибридизации?
88. Каково взаимное расположение электронных облаков при sp2-гибридизации? Приведите примеры соединений с таким типом гибридизации. Какова пространственная структура молекул этих веществ?
89. Какой тип гибридизации электронных облаков в молекулах ВеН2, SiН4, CS2, ВВr2? Какую пространственную конфигурацию имеют эти молекулы?
90. Какие гибридные облака атома углерода участвуют в образовании химической связи в молекулах ССl4, СО2, СОСl2?
Энергетика химических реакций
91. Вычислите ∆ Н° реакций:
а) 2Mg + СО2 = 2 MgO + С;
б) В2О3 + 3Mg = 3MgO + 2В;
в) SiO2 + 2Mg = 2MgO + Si;
г) ZnO + С = CO + Zn;
д) Mn02 + 2C = 2CO + Mn.
92. Вычислите ∆ Н° реакций:
а) 3Fe3O4 + 8A1 = 4A12O3 + 9Fe;
б) 4СО + 2SO2 - 4CO2 + S2(r);
в) 4FeS2 + 1102 - 2Fe2O3 + 8SO2;
г) 2C12 + 2H2O(r) - 4HC1 + O2;
д) 2NH3 + 1,5O2 = N2 + ЗН2О(ж).
93. Вычислите изменение энтропии в реакциях:
а) Н2О(ж) + О3 = Н2О2(ж) + О2;
б) СН4 + ЗСО2 = 4СО + 2Н2О(г);
в) С + Н2О (г) = СО + Н2;
г) Вг2(г) = 2Вг(г).
94. Вычислите ∆ G° образования СН4, С2Н4 и NH3, исходя из значений ∆Н0обр и изменения энтропии ∆S°. Полученные величины сравните с табличными данными.
95. Вычислите ∆G° следующих реакций и определите, в каком направлении они будут протекать, если все вещества взяты при стандартных условиях:
а) 2N2O + О2 =4NO;
б) N2O + NO=NO2 +N2;
в) N2O + NО2 = 3NO;
г) 4HCl + O2 = 2Cl2 + 2H2O (г);
д) H2 + Se (г) = H2Se (г).
96. Какие из перечисленных оксидов можно восстановить водородом: а) Li2О; б) СО; в) МnО; г) РbО?
97. Теплоты растворения SrCl2 и SrCl2 • 10H2O составляют соответственно (-47,7) и 31,0 кДж/моль. Вычислите изменение энтальпии реакции
SrCl2 + 10Н2О = SrCl2 • 10Н2О.
98. Теплота растворения CuSO4 составляет 66,1 кДж/моль, а теплота перевода CuS04 в CuSO4 x 5Н2О равна -78,8 кДж/моль. Вычислите теплоту растворения CuSO4 • 5Н20.
99. Теплота сгорания метана ∆ Н° = -890 кДж/моль.
Вычислите теплотворную способность метана (в кДж/м3 ) и теплоту его образования.
100. Сколько теплоты выделится при сжигании 38 г сероуглерода?
101. Вычислите теплоту перехода графита в алмаз, если при образовании моля СО2 из графита выделяется 393,5 кДж/моль, а из алмаза — 395,4 кДж/моль.
102. Исходя из теплот реакций окисления As2O3 кислородом и озоном
As2O3 + О2 = As2O5; ∆Н° = -271 кДж/моль,
As2O3 + 2/з О3 = As2O5; ∆Н° = -365 кДж/моль,
вычислите теплоту образования озона из молекулярного кислорода.
103. Исходя из теплоты образования воды (ж) и теплового эффекта реакции
Н2О2 = Н2О(ж) + 1/2О2; ∆Н° = -98,3 кДж/моль,
вычислите теплоту образования Н2О2.
104. Энергии диссоциации Н2 и С12 соответственно составляют 436 и 243 кДж/моль. Вычислите атомарную теплоту образования НС1 и энергию связи НС1.
105. Вычислите теплоту образования С3Н8, если известно, что при сгорании 11 г его выделилось 552 кДж.
106. Исходя из теплот диссоциации Н2 и О2, равных соответственно 436 и 495 кДж/моль, вычислите атомарную теплоту образования воды (г) и среднюю энергию связи Н—О.
107. Вычислите теплоту сгорания этилена С2Н4, если известно, что теплота его образования 52,3 кДж/моль. Каков тепловой эффект сгорания 10 л С2Н4 (27°С и 98,64 кПа)?
108. Вычислите теплоту образования карбида кальция СаС2, исходя из теплового эффекта реакции
СаО + ЗС = СаС2 + СО; ∆Н° = 460 кДж/моль.
109. При сгорании одного литра ацетилена (0°С и 101,3 кПа) выделяется 58,2 кДж. Вычислите ∆ Н°обр ацетилена.
110. Теплоты сгорания этана С2Н6 и этилена С2Н4 соответственно составляют (-1560) и (-1411 кДж/моль). Вычислите ∆Н° реакции гидрирования этилена
С2Н4 + Н2 = С2Н6.
111. Тепловой эффект какой реакции равен теплоте образования гидроксида кальция? Вычислите теплоту образования гидроксида кальция, исходя из следующих термохимических уравнений:
Са(к) + ½О2 (г) = СаО(к); ∆Н = -635,60 кДж;
Н2 (г) + ½О2(г) = Н2О(ж); ∆Н = -285,84 кДж;
СаО(к) + Н2О(ж) = Са(ОН)2(к); ∆Н = -65,06 кДж.
112. Тепловой эффект реакции сгорания жидкого бензина с образованием паров воды и диоксида углерода равен -3135,58 кДж. Составьте термохимическое уравнение этой реакции и вычислите теплоту образования С6Н6(ж).
113. Вычислите, сколько теплоты выделится при сгорании 165 л (н.у.) ацетилена С2Н2, если продуктами сгорания являются диоксид углерода и пары воды?
114. Реакция горения метилового спирта выражается термохимическим уравнением
СН3ОН(ж) +3/2О2(г) = СО2(г) + 2Н2О (ж); ∆Н = ?
Вычислите тепловой эффект этой реакции, если известно, что молярная теплота парообразования СН3ОН(ж) равна +37,4 кДж.
115. При сгорании 11,5 г жидкого этилового спирта выделилось 308,71 кДж теплоты. Напишите термохимическое уравнение реакции, в результате которой образуются пары воды и диоксид углерода. Вычислите теплоту образования С2Н5ОН(ж).
116. При взаимодействии 6,3г железа с серой выделилось 11,31 кДж теплоты. Вычислите теплоту образования сульфида железа FeS.
117. Уменьшается или увеличивается энтропия при переходах: а) воды в пар; б) графита в алмаз? Почему? Вычислите ∆S0298 для каждого превращения. Сделайте вывод о количественном изменении энтропии при фазовых и аллотропических превращениях.
118. Прямая или обратная реакция будет протекать при стандартных условиях в системе
2NO(г) + О2(г) = 2NO2(г).
Ответ мотивируйте, вычислив ∆G0298 прямой реакции.
119. При какой температуре наступит равновесие системы
СО(г) + 2Н2(г) = СН3ОН(ж); ∆Н = - 128,05 кДж.
120. Вычислите ∆Н°, ∆S° и ∆G° реакции, протекающей по уравнению
ТiO2(к) + 2С(к) = Ti(к) + 2СО(г).
Возможна ли реакция восстановления TiO2 углеродом при 1000 и 3000 К?
Химическая кинетика и равновесие
121. Рассчитайте, как изменится скорость прямой и обратной реакций в системе 2SO2+O2 = 2SO3, если уменьшить занимаемый газами объем в 2 раза. Сместится ли при этом равновесие системы?
122. Равновесие системы 2NO+O2 = 2NO2 установилось при следующих концентрациях, участвующих в ней веществ: Вычислите константу равновесия и исходные концентрации NO и O2.
123. При 1000˚С константа равновесия системы FeO+CO = Fe+CO2 равна 0,5. Вычислите равновесные концентрации СО и СО2, если начальные концентрации ССО = 0,05 моль/л,
124. Равновесие системы СО+Сl2= COCl2 установилось при следующих концентрациях реагирующих веществ: Определите константу равновесия и исходные концентрации углерода (II) оксида и хлора.
125. Эндотермическая реакция разложения фосфора пентахлорида протекает по уравнению: PCl5(г)=PCl3(г)+Сl2(г); ∆H0== +92,59 кДж. Как надо изменить: а) температуру; б) давление; в) концентрацию, чтобы сместить равновесие в сторону прямой реакции разложения PCl5?
126. Исходные концентрации NO и Cl2 в гомогенной системе 2NO+Сl2 = 2NOCl составляют 0,5 и 0,2 моль/л. Вычислите константу равновесия, если к моменту наступления равновесия прореагировало 20 % NO.
127. Константа равновесия гомогенной системы N2+3H2=2NH3 при температуре 400˚С равна 0,1. Равновесные концентрации водорода и аммиака соответственно равны 0,2 и 0,08 моль/л. Вычислите равновесную и начальную концентрации азота.
128. Во сколько раз увеличивается скорость химической реакции, протекающей в газовой фазе, если температуру повысить от 10˚ до 100˚С? Температурный коэффициент скорости реакции равен 2.
129. Почему изменение давления смещает равновесие системы N2+3H2=2NH3 и не смещает равновесия N2+O2 = 2NO? Ответьте на основании расчета скорости прямой и обратной реакций в этих системах до и после изменения давления.
130. Реакция идет по уравнению Н2 + I2 = 2HI. Константа скорости этой реакции при 509˚С равна 0,16. Исходные концентрации реагирующих веществ были:. Вычислите начальную скорость реакции и ее скорость при .
131. Реакция идет по уравнению 2NО+O2=2NO2. Начальные концентрации реагирующих веществ были (моль/л): CNO=0,8; CO=0,6. Как изменится скорость реакции, если концентрацию кислорода увеличить до 0,9 моль/л, а концентрацию оксида азота до 1,2 моль/л?
132. Реакция протекает по уравнению Na2S2O3 + H2SO4= Na2SO4 + H2SO3 + S. Как изменится скорость реакции после разбавления реагирующей смеси в 4 раза?
133. Докажите, что реакция взаимодействия муравьиного альдегида и перекиси водорода с образованием муравьиной кислоты и воды является реакцией второго порядка, если через 2 ч после начала реакция завершилась на 50 %, а через 2 ч 40 мин концентрация муравьиной кислоты стала 0,285 моль/л. Исходные концентрации НСОН и Н2О2 одинаковы и равны 0,50 моль/л.
134. Рассчитайте константу скорости реакции первого порядка, учитывая, что за 25 мин реакция проходит на 25%, т. е прореагировала четвертая часть веществ.
135. Константа скорости реакции первого порядка равна 2,5∙10-5с-1. Какое количество останется непрореагировавшим через 10 ч после начала реакции? Начальная концентрация равна 1 моль/л.
136. Сколько времени необходимо для прохождения на 60 % реакции второго порядка, если при той же темпера туре за 20 мин реакция протекает на 30 %? Начальные концентрации исходных веществ одинаковы и равны 2 моль/л.
137. Вычислите, при какой температуре реакция закончится за 45 мин, если при 293 К на это требуется 3 ч. Температурный коэффициент скорости реакции равен 3,2.
138. На сколько градусов нужно повысить температуру, чтобы скорость реакции возросла в 90 раз? Температурный коэффициент равен 2,7.
139. Температурный коэффициент скорости реакции разложения иодоводорода 2НI = Н2+I2 равен 2. Вычислите константу скорости этой реакции при 684 К, если при 629 К константа скорости равна 8,9∙ 10-5 л∙моль-1c-1.
140. Константа скорости некоторой реакции при 273 и 298 К равна соответственно 1,17 и 6,56 л∙моль-1∙ мин-1. Найдите температурный коэффициент скорости реакции.
141. Во сколько раз увеличится скорость растворения железа в 5 % -ной НСI при повышении температуры на 32°, если температурный коэффициент скорости растворения равен 2,8?
142. При 393 К реакция заканчивается за 18 мин. Через сколько времени эта реакция закончится при 453 К, если температурный коэффициент скорости реакции равен 3?
143. Определите температурный коэффициент скорости реакции, если при понижении температуры на 45° реакция замедлилась в 25 раз.
144. Константы скорости реакции первого порядка при 288 и 325 К соответственно равны 2∙10-2 и 0,38 с-1. Каковы температурный коэффициент скорости этой реакции и константа скорости этой реакции при температуре 303 К?
145. Вычислите энергию активации реакции разложения диоксида азота 2NO2 = 2NO +O2, если константы скорости этой реакции при 600 и 640 К соответственно равны 83,9 и 407,0 л∙моль-1c-1.
146. Константы скорости реакции первого порядка при 303 и 308 К соответственно равны 2,2∙10-3 и 4,1∙10-3 мин-1. Рассчитайте энергию активации этой реакции и время, в течение которого эта реакция завершится на 75 % при 308 К.
147. В каком направлении сместится равновесие реакции
2СО+2Н2 =СН4 +СО2,
если концентрации всех реагирующих веществ уменьшить в 3 раза?
148. В каком направлении будет смещаться равновесие реакции
СН4 + Н2О =СО + 3Н2
при уменьшении объема в 3 раза?
149. В какую сторону сместится равновесие реакции:
2А→ 2С+D +Q, если увеличить давление в системе в 2 раза и одновременно понизить температуру на 30°, причем температурный коэффициент прямой и обратной реакций равен соответственно 2,7 и 3,3?
150. Реакция протекает с выделением теплоты:
2NO +Cl2 = 2NOCl; ∆H0298 = - 73,6 кДж.
В сторону какой реакции сместится равновесие, если общее давление в системе понизить в 4 раза и одновременно повысить температуру на 40° (температурные коэффициенты прямой и обратной реакций соответственно равны 2 и 5).
Способы выражения концентрации растворов
151. К 100 мл 96 % -ного раствора H2SO4 (плотность 1,84 г/см3)) прибавили 400 мл воды. Чему равна процентная концентрация и эквивалентная концентрация этого раствора?
152. Сколько воды надо прибавить к 100 мл 48 %-ного раствора азотной кислоты (плотность 1,303 г/см3), чтобы получить 20 %-ный раствор?
153. Какой процентной концентрации получится азотная кислота, если к 500 мл ее 32 %-ного раствора (плотность 1,2 г/см3) прибавить 1 л воды?
154. Смешали 100 мл 50 %-ного раствора H2SO4 (плотность 1,4 г/см3) и 100 мл 10 % раствора H2SO4 (плотность 1,07 г/см3). Смесь разбавили водой до 3 л. Определите эквивалентную концентрацию полученного раствора.
155. К 100 мл 80%-ного раствора HNO3
(плотность 1,46 г/см3) прибавили 400 мл воды. Получился раствор
плотностью
1,128 г/см3. Чему равна массовая доля полученного раствора азотной
кислоты?
156. Какой процентной концентрации получится серная кислота, если к 400 мл ее 70 %-ного раствора (плотность 1,6 г/см3) прибавить 500 мл воды?
157. Для растворения навески СаСО3 потребовалось 34 мл раствора соляной кислоты с эквивалентной концентрацией 1,025 моль/л. Определите массу взятого карбоната кальция. Задачу решите без составления уравнения реакции.
158. Определите эквивалентную концентрацию и титр 18%-ного раствора натрия гидроксида, плотность которого 1,203 г/см3.
159. К 1 л 10 %-ного раствора КОН (плотность 1,092 г/см3) прибавили 0,5 л 5 %-ного раствора (плотность 1,045 г/см3). Смесь разбавили водой до 3 л. Вычислите молярную концентрацию полученного раствора.
160. Какой объем 96 %-ной H2SO4 (плотность 1,84 г/см3) потребуется для приготовления 3 л 0,4 н. раствора?
161. В какой массе воды следует растворить 30 г бромида калия для получения раствора, в котором массовая доля КВг равна 6 %?
162. 0,6 л раствора гидроксида калия содержит 16,8 г КОН. Чему равна молярная концентрация этого раствора?
163. Вычислите молярную концентрацию эквивалента иодида калия, 10 л которого содержат 0,0037г КI.
164. Рассчитайте титр 0,04 моль/л NaCl.
165. В 45г воды растворено 6,84 г сахара. Вычислите молярные доли сахара и воды.
166. Рассчитайте молярную концентрацию и молярную концентрацию эквивалента 20%-ного раствора сульфата алюминия. Плотность раствора 1,23 г/см3.
167. Сколько и какого вещества останется в избытке, если к 75 см3 раствора молярной концентрацией эквивалента 0,3 моль/л H2SO4 прибавить 125 см3 раствора молярной концентрацией эквивалента 0,2 моль/л КОН?
168. На нейтрализацию 1 л раствора, содержащего 1,4 г КОН, требуется 50 см3 раствора кислоты. Вычислите молярную концентрацию эквивалента раствора кислоты.
169. Вычислите молярную концентрацию эквивалента, молярную и моляльную концентрации 16%-ного раствора хлорида алюминия плотностью 1,149 г/см3 .
170. Из 5 л раствора гидроксида калия с массовой долей КОН 50 % и плотностью 1,538 г/см3 надо приготовить раствор с массовой долей КОН 18 %. Какой объем воды надо взять?
171. Какой объем раствора фосфорной кислоты с массовой долей Н3РО4 36 % (ρ=1,216 г/см3) требуется для приготовления 13 л. раствора Н3РО4 с эквивалентной концентрацией раствора, равной 0,15 моль/л.
172. Вычислите молярную концентрацию эквивалента и моляльную концентрацию 20,8%-ного раствора HNO3 плотностью 1,12 г/см3. Сколько граммов кислоты содержится в 4 л этого раствора?
173. Какой объем раствора гидроксида калия с массовой долей КОН 24 % (ρ=1,218 г/см3) можно приготовить из 125 л раствора едкого кали с массовой долей КОН 48 % (ρ=1,510 г/см3)?
174. Какой объем раствора серной кислоты с массовой долей Н2SO4 96% (ρ=1,835 г/см3 ) нужно взять для приготовления 5 л 0,5 н. раствора Н2SO4
175. К 0,5 л раствора серной кислоты (ω=9%, ρ=1,837 г/см3) прибавлено З л воды. Какова массовая доля Н2SO4 в полученном растворе?
176. В 450 мл воды растворили 50 г гидроксида натрия. Плотность раствора 1,05 г/см3. Рассчитайте процентную концентрацию и титр полученного раствора.
177. Какой объем раствора соляной кислоты с массовой долей НСI в растворе 30 % (ρ= 1,149 г/см3) следует добавить к 5 л 0,5 н. раствора НCl для получения 1 н. раствора?
178. В каких объемных соотношениях надо смешивать соляную кислоту (ρ=1,189 г/см3) и воду для приготовления раствора, имеющего плотность 1,098 г/см3?
179. Какой объем воды и концентрированного раствора НCl (ρ= 1,814 г/см3) надо смешать, чтобы приготовить 18 л раствора НCl (ρ=1,219 г/см3)?
180. Чему равна молярная концентрация эквивалента 30%-ного раствора NaOH плотностью 1,328 г/см3? К 1 л этого раствора прибавили 5 л воды. Вычислите массовую (процентную) долю полученного раствора.
Окислительно-восстановительные реакции
181. Исходя из степени окисления марганца, серы и азота в соединениях KMnO4, H2S и HNO3 определите, какое из них – окислитель, какое – восстановитель и какое может проявлять как окислительные, так и восстановительные свойства? Почему? На основании электронно-ионных уравнений расставьте коэффициенты в уравнении реакции, идущей по схеме:
182. Исходя из степени окисления хрома, йода, серы в соединениях K2Cr2O7, KI и H2SO3 определите, какое из них – окислитель, какое – восстановитель и какое может проявлять как окислительные, так и восстановительные свойства? Почему? На основании электронно-ионных уравнений расставьте коэффициенты в уравнении реакции, идущей по схеме:
183. Почему сернистая кислота и ее соли может проявлять как окислительные, так и восстановительные свойства? На основании электронно-ионных уравнений расставьте коэффициенты в уравнении реакции, идущей по схеме:
184. На основании электронно-ионных уравнений расставьте коэффициенты в уравнении реакции, идущей по схеме:
185. Какие реакции называются реакциями самоокисления-самовосстановления или диспропорционирования? Почему гидразин (N2H4), и пероксид водорода (H2O2) и сульфит калия (K2SO3) способны к диспропорционированию? На основании электронно-ионных уравнений составьте уравнения реакций, происходящих при нагревании этих веществ.
186. Какие реакции называются реакциями внутримолекулярного окисления-восстановления? На основании электронно-ионных уравнений закончите уравнения следующих реакций:
KClO4 = KCl +…; KMnO4 = K2MnO4+MnO2+…;
NH4NO2 = N2 + …;
187. Атом какого элемента – самый сильный восстановитель и атом какого элемента – самый сильный окислитель? Почему? На основании электронно-ионных уравнений расставьте коэффициенты в уравнении реакции, идущей по схеме:
188. Почему атомы большинства р-элементов способны к реакциям диспропорционирования (самоокисления-самовосстановления)? На основании электронно-ионных уравнений закончите уравнения следующих реакций:
189. Является ли реакция разложения муравьиной кислоты HCOOH=CO+H2O окислительно-восстановительной? На основании электронно-ионных уравнений расставьте коэффициенты в уравнении реакции, идущей по схеме:
190. Какие из ионов металлов могут проявлять восстановительные свойства: Sn4+, V2+, Tl3+, Cr3+? Почему? На основании электронно-ионных уравнений расставьте коэффициенты в уравнении реакции, идущей по схеме:
191. Исходя из степени окисления хлора в соединениях НС1, НСlO3 НСlO4, 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
КВr + KBrO3 + H2SO4 — Вr2 + K2SO4 + Н2О.
192.Реакции выражаются схемами: Р + НClO3 + Н2О Н3РО4 + НС1; H2S + С12 + Н2О H2SO4 + НС1.
Составьте электронные уравнения. Расставьте коэффициенты в уравнениях реакций. Для каждой реакции укажите, какое вещество является окислителем, какое - восстановителем, какое вещество окисляется, какое - восстанавливается.
193. Составьте электронные уравнения и укажите, какой процесс -окисления или восстановления - происходит при следующих превращениях: F- F0; N+3 N0, S+2 S-2.
На основании электронных уравнений расставьте коэффициенты в уравнении реакции, идущей по схеме
HNO2 =HNO3 + NO +H2O.
194. Исходя из степени окисления азота в соединениях NН3, HNO3, НNО2, 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 Pb(NO3)2 + NO + H2O.
195.Могут ли происходить окислительно-восстановительные реакции между веществами: a) NH3 и КМnО4; б) HNO3 и HCl; в) НС1 и H2Se. Почему? На основании электронных уравнений расставьте коэффициенты в уравнении реакции, идущей по схеме
КМnO4 + KNO2 + Н2SO4 MnSO4 + KNO3 +K2SO4 + Н2О.
196. На основании электронных уравнений расставьте коэффициенты в уравнении реакций, идущих по схемам
Cd + КМnО4 + Н2SO4 CdSO4 + K2SO4 + MnSO4 + Н2О.
FeCO3 + KMnO4 + H2SO4 Fe2(SO4)3 + CO, + MnSO4 + K2SO4 + H2O.
197. Могут ли происходить окислительно-восстановительные реакции между веществами: а) РН3 и НВr; б) К2Сr2О7 и Н3РО3; в) HNO3 и КМnО4? На основании электронных уравнений расставьте коэффициенты в уравнении реакции, идущей по схеме AsH3 + HNO3 H3AsO4 + NO2 + H2O.
198. Почему сернистая кислота может проявлять как окислительные, так и восстановительные свойства? На основании электронных уравнений составьте уравнения реакций H2SO3: а) с сероводородом; б) с хлором.
199. Как проявляет себя сероводород в окислительно- восстановительных реакциях? Почему? Составьте электронные и молекулярные уравнения реакций взаимодействия раствора сероводорода: а) с хлором; б) с кислородом.
200. Почему азотистая кислота может проявлять как окислительные, так и восстановительные свойства? Приведите примеры реакций, где азотистая кислота проявляет окислительные и восстановительные свойства.
201. Почему диоксид азота способен к реакциям самоокисления — самовосстановления (диспропорционирования)? На основании электронных уравнений напишите уравнение реакции растворения NО2 в гидроксиде натрия.
202. Какие свойства в окислительно-восстановительных реакциях проявляет серная кислота? Напишите уравнения реакции концентрированной серной кислоты с медью. Укажите окислитель и восстановитель.
203. В каком газообразном соединении азот проявляет свою низшую степень окисления? Напишите уравнения реакций получения этого соединения: а) при взаимодействии хлорида аммония с гидроксидом кальция; б) разложением нитрида магния водой.
204. Почему фосфористая кислота способна к реакциям самоокисления -самовосстановления (диспропорционирования)? На основании электронных уравнений составьте уравнение процесса разложения фосфористой кислоты учитывая, что при этом фосфор приобретает низшую и высшую степени окисления.
205. В каком газообразном соединении фосфор проявляет свою низшую степень окисления? Напишите уравнения реакций: а) получения этого соединения при взаимодействии фосфида кальция с соляной кислотой; б) горения его в кислороде.
206. Какую степень окисления проявляют мышьяк, сурьма и висмут? Какая степень окисления является более характерной для каждого из них? Составьте электронные и молекулярные уравнения реакций: а) мышьяка с концентрированной азотной кислотой; б) висмута с концентрированной серной кислотой.
207. Как изменяются окислительные свойства галогенов при переходе от фтора к иоду и восстановительные свойства их отрицательно заряженных ионов? Почему?
208. На гидроксиды цинка и кадмия подействовали избытком растворов серной кислоты, гидроксида натрия и аммиака. Какие соединения цинка и кадмия образуются в каждой из этих реакций? Составьте молекулярные и ионные уравнения реакций?
209. Золото растворяется в царской водке и в селеновой кислоте, приобретая при этом высшую степень окисления. Составьте электронные и молекулярные уравнения соответствующих реакций.
210. В присутствии влаги и диоксида углерода медь покрывается зеленым налетом. Как называется и каков состав образующегося соединения? Что произойдет, если на него подействовать соляной кислотой?
Электрохимические процессы
211. Потенциал серебряного электрода в растворе AgNO3 составил 95% от величины его стандартного электродного потенциала. Чему равна концентрация ионов Ag+ в моль/л?
212. Никелевый и кобальтовый электроды опущены соответственно в растворы Ni(NO3)2 и Co(NO3)2. В каком соотношении должна быть концентрация ионов этих металлов, чтобы потенциалы обоих электродов были одинаковыми?
213.Составьте схемы двух гальванических элементов, в одном из которых медь была бы катодом, а в другом - анодом. Напишите для каждого из этих элементов электронные уравнения реакций, протекающих на катоде и на аноде.
214. При какой концентрации ионов Сu2+ в моль/л значение потенциала медного электрода становится равным стандартному потенциалу водородного элемента?
215.Какой гальванический элемент называется концентрационным? Составьте схему, напишите электронные уравнения электродных процессов и вычислите э.д.с. гальванического элемента, состоящего из серебряных электродов, опущенных первый в 0,01 н., а второй - в 0,1 н. растворы AgNO3.
216. При каком условии будет работать гальванический элемент, электроды которого сделаны из одного и того же металла? Составьте схему, напишите электронные уравнения электродных процессов и вычислите э.д.с. гальванического элемента, в котором один никелевый электрод находится в растворе концентрацией 0,001 моль/л, а другой такой же электрод в растворе концентрацией 0,01 моль/л сульфата никеля.
217. Составьте схему, напишите электронные уравнения электродных процессов и вычислите э.д.с. гальванического элемента, состоящего из свинцовой и магниевой пластин, опущенных в растворы своих солей с концентрациями Рb2+ = Mg2+ = 0,01 моль/л. Изменится ли э.д.с. этого элемента, если концентрацию каждого из ионов увеличить в одинаковое число раз?
218. Составьте схемы двух гальванических элементов, в одном из которых никель является катодом, а в другом - анодом. Напишите для каждого из этих элементов электронные уравнения реакций, протекающих на катоде и аноде.
219. 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 аноде и на катоде.
220. Составьте схему, напишите электронные уравнения электродных процессов и вычислите э.д.с. гальванического элемента, состоящего из пластин кадмия и магния, опущенных в растворы своих солей с концентрациями Mg2+ = Cd2+ = 1 моль/л. Изменится ли величина э.д.с., если концентрацию каждого из ионов понизить до 0,01 моль/л?
221. Составьте схему гальванического элемента, состоящего из пластин цинка и железа, погруженных в растворы их солей. Напишите электронные уравнения процессов, протекающих на аноде и на катоде. Какой концентрации надо было бы взять ионы железа (в моль/л), чтобы э.д.с. элемента стала равной нулю, если Zn2+=Fe2+ = 0,001 моль/л?
222. Составьте схему гальванического элемента, в основе которого лежит реакция, протекающая по уравнению Ni+Pb(NO3)2 = Ni(NO3)2+Pb.
Напишите электронные уравнения анодного и катодного процессов. Вычислите э.д.с. этого элемента, если [Ni2+] = 0,01 моль/л, [Pb2+] = 0,0001 моль/л.
223.Какие химические процессы протекают на электродах при зарядке и разрядке свинцового аккумулятора?
224.Какие химические процессы протекают на электродах при зарядке и разрядке кадмий-никелевого аккумулятора?
225. Какие химические процессы протекают на электродах при зарядке и разрядке железо-никелевого аккумулятора?
226. Электролиз раствора сульфата цинка проводили с нерастворимыми анодами в течение 6,7 ч, в результате чего выделилось 5,6 л кислорода, измеренного при н. у. Вычислите силу тока и количество осажденного цинка при выходе его по току 70%.
227. 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?
228. Сколько граммов Н2SО4 образуется около нерастворимого анода при электролизе раствора Na2SО4, если на аноде выделяется 1,12 л кислорода, измеренного при н.у.? Вычислите массу вещества, выделяющегося на катоде.
229. Какое количество граммов NaОН образовалось у катода при электролизе раствора сульфата рубидия, если на катоде выделилось 1,12 л водорода, измеренного при н.у.
230. 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%?
231. Что такое поляризация? Какие виды поляризации вы знаете и каковы причины их возникновения?
232. Через раствор сульфата цинка пропущено 10F электричества. Как изменилось количество цинка в растворе, если электроды: а) графитовые, б) цинковые и выход по току цинка составляет на катоде 50%, а на аноде 100%?
233. 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%?
234. 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
235. Напишите уравнения реакций, протекающих на электродах при электролизе водного раствора сульфата никеля. Рассмотрите при этом: а) электроды никелевые, б) электроды нерастворимые. Какой должна быть сила тока, чтобы за 10 ч на катоде выделилось 47 г никеля при выходе его по току 80%.
236. 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.
237. 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?
238. Составьте уравнения реакций, протекающих на электродах при электролизе водного раствора сульфата кадмия: а) с графитовым анодом; б) с кадмиевым анодом. Как изменится количество кадмия в растворе в случае (а) и в случае (б), если выход по току кадмия на катоде равен 80% для (а) и (б), а на аноде — 0% для (а) и 100% для (б) после прохождения количества электричества, равного 10 F?
239. 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.
240. 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 108г Аg (при выходе Аg по току, равном 1).
Коррозия и защита металлов
241. Какие катодные процессы в основном протекают при электрохимической коррозии? Напишите уравнения этих процессов. Приведите примеры коррозии металлов с различными катодными процессами.
242. Какие факторы влияют на скорость коррозии с выделением водорода? Как и почему изменится скорость коррозии с выделением водорода, уменьшением рН среды? Влияет ли природа катодных участков и перемешивание раствора на скорость коррозии металла с выделением водорода?
243. Какие факторы влияют на скорость коррозии с поглощением кислорода? Влияет ли природа катодных участков и перемешивание раствора на скорость коррозии с поглощением кислорода?
244. Что такое пассивность металлов и каков механизм ее возникновения? Приведите примеры металлов, склонных к пассивированию.
245. Определите возможность электрохимической коррозии изделия из Рb в 0,02 М растворе Рb(NO3)2 при комнатной температуре при следующих относительных парциальных давлениях водорода и кислорода: = 1,2; = 0,8. Напишите уравнения анодного и катодного процессов.
246. Будет ли протекать злектрохимическая коррозия изделия из Аl в 0,02 М растворе АlСI3 при комнатной температуре, если относительные парциальные давления водорода и кислорода равны = 1,2 и = 0,2? Напишите уравнения анодного и катодного процессов.
247. Изделие из цинка погрузили в 0,03 М раствор ZnSO4 при 70°С. Будет ли цинк корродировать?
248. Определите возможность электрохимической коррозии гальванической пары Fe — Cd, погруженной в 0,01 M раствор FеСI2 при комнатной температуре, принимая коррозию избирательной. Как изменится ЭДС коррозионного элемента, если концентрация раствора возросла до 0,02 моль/л?
249. Будет ли протекать электрохимическая коррозия изделия пары Ni — Сu в растворе NiSO4, имеющего концентрацию 0,04 моль/л при 25°С. Как изменится ЭДС коррозионного элемента, если концентрация ионов Ni2+ возросла до 0,06 моль/л?
250. Изделие из железа с алюминиевым покрытием погрузили в 0,01 M раствор АlСl. Будет ли протекать коррозия этого изделия при комнатной температуре? Будет ли изменяться ЭДС и как, если концентрация раствора возрастет до 0,03 моль/л?
251. К какому типу покрытий относятся олово на меди и на железе? Какие процессы будут протекать при атмосферной коррозии указанных пар при нейтральной среде? Напишите уравнения катодных и анодных реакций.
252. Железное изделие покрыли свинцом. Какое это покрытие — анодное или катодное? Составьте уравнения анодного и катодного процессов коррозии этого изделия при нарушении цельности покрытий во влажном воздухе и в растворе соляной кислоты.
253. Какой металл может служить протектором при защите железа от коррозии в водном растворе с рН 10 в контакте с воздухом. Напишите уравнения протекающих реакций.
254. Как происходит атмосферная коррозия луженого железа и луженой меди при нарушении покрытия? Составьте уравнения анодной и катодной реакций.
255. В чем сущность протекторной защиты металлов от коррозии? Приведите пример протекторной защиты железа в электролите, содержащем растворенный кислород. Составьте уравнения анодного и катодного процессов.
256. Напишите уравнения реакций электрохимической коррозии пары Fе — Рd при рН 10 и 25°С. Сколько и какого металла прокорродировало, если в процессе коррозии поглотилось 28 мл O2 и выделилось 112 мл Н2. Определите, чему равен коррозионный ток, если продолжительность коррозии составляет 3,5 мин. Предложите анодное и катодное покрытие для защиты сплава от электрохимической коррозии.
257. Сколько и какого металла прокорродировало, если пара Сu — Zn находилась при рH 12 в течение 2,5 мин при комнатной температуре. Установлено, что при этом выделялось 28 мл Н2 и поглотилось 56 мл O2. Предложите анодное и катодное покрытия для защиты сплава от электрохимической коррозии.
258. Какие анодные и катодные процессы протекают при коррозии Ni — Рt сплава при комнатной температуре, если поглотилось 56 мл О2 и выделилось 56 мл Н2 в течение 4 мин. Сплав помещен в среду с рН 2. Сколько металла (в г) прокорродировало? Предложите анодные и катодные покрытия для защиты сплава от электрохимической коррозии.
259. Определите термодинамическую возможность газовой коррозии изделия из никеля (Ni) до NiO под действием кислорода с относительным давлением = 1,4 и температуре 800°С. Определите парциальное давление кислорода, при котором прекращается газовая коррозия при указанной температуре
260. Объясните, почему в атмосферных условиях цинк корродирует, а золото нет? Ответ подтвердите расчетами.
261. Возможна ли коррозия олова в водном растворе с рН 6 при контакте с воздухом? При каких значениях рН возможна коррозия с выделением водорода?
262. Возможна ли электрохимическая коррозия свинца (Рb) в водном растворе при рН 6 при контакте с воздухом. Напишите уравнения реакций анодного и катодного процессов. При каких значениях рH возможна коррозия с выделением водорода?
263. Определите, будет ли корродировать медь (Сu) в деазрированном (без содержания кислорода) растворе при рН 0.
264. Магний (Мg) корродирует в морской воде (рH 8) при контакте с воздухом. Напишите уравнения реакций анодного и катодного процессов.
265. Назовите металлы, которые могут корродировать с выделением водорода в водном растворе, имеющем рН: а) 2,0; б)7,0; в) 10,0.
266. Назовите металлы, которые могут корродировать с поглощением кислорода в водном растворе, имеющем рH: а) 2,0; б) 5,0; в) 8,0.
267. Что называется химической коррозией? Рассчитайте значение парциального давления кислорода, ниже которого химическая коррозия меди с образованием СuО невозможна.
268. Какие факторы влияют на скорость химической коррозии? Какая форма зависимости изменения толщины окисной пленки во времени наблюдается для различных металлов?
269. Какие методы защиты от газовой коррозии вы знаете? Что такое жаростойкость и жаропрочность?
270.Как происходит атмосферная коррозия луженого железа и луженой меди при нарушении покрытия? Составьте электронные уравнения анодного и катодного процессов.
Химия металлов
271. Имеется ли область температур, при которых возможна самопроизвольная реакция восстановления оксида магния алюминием?
272. Рассчитайте энергии Гиббса реакций восстановления оксида хрома (Cr2O3) алюминием и оксида железа (FeO) цинком при 298 К.
273. В настоящее время широко применяется литиевый элемент, в котором протекает токообразующая реакция 2Li + СuО = Li2O + Сu.
Определите ЭДС этого элемента при 298 К. Как (качественно) изменяется ЭДС с увеличением температуры?
274. В литиевом элементе протекает реакция 2Li + 2SO2(г) = Li2S2O4.
При 298К стандартная ЭДС элемента равна 3,15 В. Определите стандартную энергию Гиббса образования Li2S2O4 при 298 К.
275. Напишите уравнения реакций калия с Н2О, H2SO4 и HNO3. Опасны ли эти реакции и почему?
276. Напишите уравнение реакции получения магния восстановлением его натрием из хлорида магния. В какой области температур эта реакция может протекать самопроизвольно?
277. Магний и его сплавы применяются в качестве протекторов для защиты от коррозии. Перечислите металлы, которые можно защитить от коррозии с помощью магниевых протекторов.
278. Почему бериллий устойчив, а кальций неустойчив на воздухе?
279. В каком растворе можно растворить золото?
280. На техническое железо массой 3 г подействовали 0,2 М раствором соляной кислоты, в результате чего выделился газ объемом 1,12 л, измеренный при нормальных условиях. Определите массовую долю чистого железа в техническом. Какой объем кислоты израсходован на растворение чистого железа?
281. В каком растворе можно растворить тантал?
282. Почему титан, стандартный потенциал которого значительно отрицательнее стандартного потенциала цинка, не растворяется в разбавленной серной кислоте, в то время как цинк хорошо растворим в этой кислоте?
283. Как вы можете объяснить существование в природе самородного золота и отсутствие самородного олова?
284. Как вы можете объяснить некоторые особые физические и химические свойства марганца по сравнению со свойствами соседних с ним d-металлов?
285. Почему платина не растворяется в соляной и азотной кислотах, но растворяется в их смеси («царской водке»)?
286. После обработки соляной кислотой смеси алюминия и меди массой 6 г собрали водород объемом 3,7 л. Определите массовые доли металлов в смеси.
287. Почему никель растворяется, а платина не растворяется в соляной кислоте?
288. Смесь порошков железа и меди массой 10 г обработали раствором соляной кислоты, при этом выделился газ объемом 2,24 л. Определите массовые доли металлов в смеси.
289. При действии на титан концентрированной соляной кислоты образуется трихлорид титана, а при действии азотной — осадок метатитановой кислоты. Составьте уравнения соответствующих реакций.
290. При растворении титана в концентрированной серной кислоте последняя восстанавливается минимально, а титан переходит в катион с максимальной степенью окисления. Составьте уравнение реакции.
291. Диоксиды титана и циркония при сплавлении взаимодействуют со щелочами. О каких свойствах оксидов говорят эти реакции? Напишите уравнения реакций между: а) ТiO2 и ВаО, б) ZrО2 и NaOH. В первой реакции образуется метатитанат, а во второй — ортоцирконат соответствующих металлов.
292. Какие из металлов (Сu, Аg, Со, Мg) могут быть окислены кислородом в водном растворе при рH=10, T=298 К и стандартных состояниях всех веществ?
293. Какие из металлов (Ni, Рt, Zn) могут быть окислены жидким бромом при стандартных состояниях всех веществ и 298 К?
294. Какие из металлов (Сd, Аu, Сu) могут быть окислены хлором при. стандартных состояниях всех веществ и T=298 К?
295. Какие из металлов (Мn, Pd, Fе) могут быть окислены кислородом в водном растворе при стандартных состояниях всех веществ, рН=7 и T=298 К?
296. Можно ли получить железо восстановлением водородом магнетита, Fe3O4, с образованием водяного пара при стандартных состояниях всех веществ и 298 К? Определите области температур, при которых этот процесс может протекать самопроизвольно при стандартных состояниях всех веществ.
297. Можно ли получить железо восстановлением магнетита углеродом с образованием СО2 при 298 К и стандартных состояниях всех веществ? Определите области температур, при которых этот процесс может протекать самопроизвольно при стандартных состояниях всех веществ.
298. Можно ли получить хром восстановлением Сг2О3 водородом с образованием водяного пара при стандартных состояниях всех веществ и при 298 К? При каких температурах этот процесс может протекать самопроизвольно при стандартных состояниях всех веществ?
299. Можно ли получить железо восстановлением монооксидом углерода при стандартных состояниях всех веществ и 298 К? При каких температурах этот процесс может протекать самопроизвольно?
300. Можно ли получить железо восстановлением Fe2O3 алюминием при 298 К?
Варианты контрольных 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 72 104 128 174 200 220 269 294 |
Список литературы
1. Коровин Н.В. Общая химия. - М.: Высшая школа, 2005.
2. Харин А.Н., Катаева Н.А., Харина Л.Г. Курс химии. - М.: Высшая школа, 1983.
3. Глинка Н.Л. Общая химия. - Л.: Химия, 1999.
4. Гольбрайх З.Е., Маслов Е.И. Сборник задач и упражнений по химии. – М.: АСТ-Астрель, 2004.
5. Задачи и упражнения по общей химии. Под ред.Коровина Н.В. – М.: Высшая школа, 2004.
Содержание
1. Введение 3
2. Основные понятия и законы химии 4
3. Строение атомов и систематика химических элементов 6
4. Химическая связь 8
5. Энергетика химических реакций 10
6. Химическая кинетика и равновесие 12
7. Способы выражения концентрации растворов 15
8. Окислительно-восстановительные реакции 17
9. Электрохимические процессы 20
10. Коррозия и защита металлов 23
11. Химия металлов 25
12. Варианты контрольных заданий 28
Список литературы 31
Сводный план 2012 г., поз 78.