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, m_l и m_s, 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, m_l = 0,

 m_s = +1/2. Сколько свободных 4d-орбиталей содержит атом данного элемента. Напишите электронную и электронно-графическую формулу данного  атома?

         69. Напишите значения квантовых чисел l, m_l, m_s 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 C₂H_6(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) + 1/2O_2(г) = CO_2(г);

б) 1/2N_2(г) + 3/2H_2(г) = NH_3(г);

в)C₆H_6(ж) + NH_3(г) = H_2(г) + C₆H₅NH_2(ж).

          119. При какой температуре наступит равновесие системы:

4HCl_(г) + O_2(г) = 2H₂O_(г) + 2Сl_2(г); ΔH⁰ = -114,42 кДж?

         120. Восстановление Fe₃O₄ оксидом углерода идет по уравнению:

Fe₃O_4(кр) + CO_(г) = 3FeO_(кр) + СO_2(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) N_2(г) + 3H_2(г) ↔ 2NH_3(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) CO_2(г) + С_(кp) ↔ 2CO_(г);

б) Fe₃O_4(кp) + 4СO_(г) ↔ 3Fe_(кp) + 4СO_2(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:

H_2(г) + Br_2(г) ↔2HBr_(г),

 если концентрации исходных веществ увеличить в 2 раза?

         124. Как изменится скорость прямой реакции:

4NH_3(г) + 5O_2(г) ↔ 4NO_(г) + 6H₂O_(г),

если увеличить давление системы в два раза?

         125. Как изменится скорость прямой реакции:

2CO_(г) + O_2(г) ↔ 2CO_2(г),

если увеличить давление системы в три раза?

         126. Как изменится скорость реакции горения серы:

S_(г) + O_2(г) ↔ SO_2(г),

если уменьшить объем системы в 5 раз?

         127. Как изменится скорость химической реакции:

2Al_(кр) + 3Cl_2(г) = 2AlCl_3(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) + 2H_2(г) ↔ CH_4(г) + CO_2(г),

если давление в системе уменьшить в два раза?

         137. В каком направлении сместится равновесие реакции:

CH_4(г) + H₂O_(г) ↔ CO_(г) + 3H_2(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:

CaCO_3(кр) ↔ CaO_(кр) + CO_2(г); ΔH⁰ = +179 кДж

установилось равновесие. В какую сторону оно сместится при повышении температуры?

         142. В системе:

3Fe₂O_3(кр) + H_2(г) ↔ 2Fе₃O_4(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) + O_2(г) ↔ 2NO_2(г);

б) N₂O_4(г) ↔ 2NO_2(г);

в) 2SO_2(г) + O_2(г) ↔ 2SO_{3( г)}.

         144. Как, изменяя давление, можно повысить выход продуктов следующих реакций:

а) 2SO_2(г) + O_2(г) ↔ 2SO_{3( г)};

б) PCl_5(г) ↔ PCl_3(г) + Сl_2(г);

в) CO_2(г) + С_{(графит)} ↔ 2CO_(г)?

         145. Действием каких факторов можно сместить равновесие указанных реакций вправо:

а) C_{(графит)} + H₂O_(г) ↔ CO_(г) + H_2(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) ↔ CO_2(г) + H_2(г),

если концентрации [CO₂] = 0,30 моль/дм³; [H₂] = 0,02 моль/дм³; k = 1?

         147. Начальная концентрация исходных веществ в системе:

CO_(г) + Cl_2(г) ↔ CОCl_2(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:

N_2(г) + 3H_2(г) ↔ 2NH_3(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) ↔ CO_2(г) + H_2(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,       S^2- → S⁰,          SO₄^2- → 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 a_Cd = 10^-4 моль/л и а_Sn=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 a_Cd2+ = 0,1, a_Cu2+ = 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: Н_2(г) + 2Аg⁺ = 2Аg⁰_(т) + 2Н⁺ при  рН раствора, равном 5, р_Н = 10, Т= 298 К, а_Аg = 0,1 моль/л.

232.      Составьте схему концентрационного элемента при a_Ag+ = 10^-1 моль/л у одного электрода и а_Ag+ = 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 [Ni^2+] = 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