Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Ананева Сборник тестов и задач по курсу кхимии 2014

.pdf
Скачиваний:
76
Добавлен:
12.11.2022
Размер:
5.47 Mб
Скачать

Вопрос 3

Составьте молекулярные и ионно-молекулярные уравнения химических реакций (или схемы) обнаружения в водном растворе данных ионов. Укажите аналитический сигнал.

№ п/п

 

 

 

 

 

Ионы

 

 

 

№ п/п

 

 

 

 

 

 

 

Ионы

 

 

1

H+, CO 32 , Cu 2

 

11

NO 3 , Ca2+, K+

 

 

2

 

2

, Pb

2+

 

 

 

 

+

 

12

CO

2

, Th

4+

, Ba

2+

 

SO 4

 

 

, H

 

 

3

 

 

 

 

 

 

3

Th

4+

, Ca

2+

, Pb

2+

 

13

 

 

-

 

 

 

-

 

 

 

 

 

 

 

2+

 

 

 

 

 

 

 

 

OH , Cl , Cu

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

I-, Fe3+, NO 3

 

 

 

 

 

14

Pb2+ , NO 3 , Fe3+

5

 

4+

 

 

 

-

 

 

3+

 

15

 

4+

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

+

Ce

, OH , Fe

 

Th

 

,

SO

,

 

 

Na

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

6

 

+

 

+

 

 

 

 

 

;

 

16

NH

 

, Cu

2+

, H

+

 

 

 

Ag , K

, NH 4

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

7

 

2

 

 

+

 

 

 

 

+

 

17

UO

2

, NO

 

 

 

 

 

2+

 

UO 2

, H , Na

 

 

 

2

 

3 , Ca

 

8

OH-, Na+, UO

 

2

 

18

Ag+, OH-, SO

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

9

2+

 

 

2+

 

 

 

 

 

2

 

19

 

4+

 

 

 

2+

 

 

 

 

 

 

-

 

 

Ni , Ba , SO

 

 

Ce

, Ba

, Cl

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10

Ni2+, Ca2+, SO 42

 

20

UO 22 , CO 32 , Cl-

Тема 13. ЭНЕРГЕТИКА ХИМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ

Вопрос 1

Термохимические расчеты на основе закона Гесса.

С использованием приведенных уравнений реакций и их тепловых эффектов ( Но, кДж/моль), рассчитайте стандартные теплоты

образования (энтальпии образования Н ообр , кДж/моль) указанных веществ.

1. MgSO4 6H2O (тв)

 

Mg(тв) + 2H+(p-p) = Mg2+ (p-p) + H2 (г)

Но= -461,8

H2 (г) + S (ромб.) + 2О2(г) = 2Н+(р-р) + SO 42 (p-p)

Hо = -909,3

MgSO46H2O(тв) = Mg2+(p-p) + SO 42 (p-p) + 6H2O(ж)

Но = +3,5

Н2(г) + 0,5О2(г) = Н2О(ж)

Но = -285,8

41

 

2. Na2SO4 10H2O (тв)

 

 

2Na(тв) + 2Н+(р-р) = 2Na+ (p-p) + H2(г)

НО = -480,6

H2(г) +S (ромб.) + 2О2 = 2Н+(р-р) + SO 42 (p-p)

Ho = -909,3

Na2SO410H2O (тв) = 2Na+ (p-p) +SO 42 (p-p)

 

 

+10Н2О(ж)

Ho = +76,6

H2(г) + 0,5О2(г) = Н2О(ж)

о

= -285,8

Н

3. Mn(NO3)2 6H2O(тв)

 

 

Mn(тв) + 2H+(p-p) = Mn2+(p-p) + H2 (г)

Но = -227,7

Н2(г) + N2 (г) +3О2(г) = 2Н+(р-р) + 2NO 3 (p-p)

Ho = -409,4

Mn(NO3)26H2O(тв)=Mn2+(p-p)+2NO 3 (p-p)+6Н2О(ж)

Ho = -21,3

H2(г) + 0,5О2(г) = Н2О(ж)

о

= -285,8

Н

4.CuCl2(тв)

 

 

СuO(тв) + 2HCl(p-p) = СuCl2(p-p) + H2O(ж)

Но = -56,9

CuCl2(тв) СuCl2(p-p)

Ho = -61,4

Cu(тв) + 0,5О2(г) = СuO(тв)

Ho = -162,0

H2(г) + Сl2(г) = 2HCl (p-p)

Ho = -334,2

H2(г) + 0,5О2(г) = Н2О(ж)

о

= -285,8

Н

5. Al2Cl6 (тв)

 

 

2Al(тв) + 6HCl(p-p) = Al2Cl6(p-p) + 3H2 (г)

Но = -1003,2

H2(г) + Сl2(г) = 2HCl (г)

Ho = -184,1

НСl(г) HCl(p-p)

Ho = -72,4

Al2Cl6 (тв) Al2Cl6 (p-p)

Ho = -643,1

6. As2O3(тв)

 

 

As2O3(тв) + 3H2O(ж) = 2Н3AsO3(p-p)

Ho = +31,6

As(тв) + 1,5Cl2 (г) = AsCl3(г)

Ho= -298,7

AsCl3(г) + 3Н2О(ж) = Н3AsO3(p-p) + 3HCl(р-р)

Ho = -73,6

1/2Н2(г) + 1/2Cl2 (г) = НCl (г)

Но = -92,3

HCl (г) HCl (p-p)

Ho = -72,5

H2(г) + 0,5О2(г) = Н2О(ж)

о

= -285,8

Н

7.CaHPO4 2O (тв)

 

 

Са(тв) + 2Н+(р-р) = Са2+(р-р) + Н2(г)

Но = -542,7

1,5Н2(г) + Р(бел.) + 2О2(г) = 2Н+(р-р) + НРО 42 (p-p)

Ho = -1292,1

CaHPO4 2O (тв) = Ca2+(p-p) +НРО 42 (p-p) +2Н2О(ж)

Ho = -9,0

H2(г) + 0,5О2(г) = Н2О(ж)

о

= -285,8

Н

 

 

 

42

 

 

8. Ca(H2PO4)2 H2O (тв)

 

 

 

Са(тв) + 2Н+(р-р) = Са2+(р-р) + Н2(г)

Но = -542,7

1,5Н2(г) + Р(бел.) + 2О2(г) = Н+(р-р) + Н2РО 4 (p-p)

Ho = -1296,3

Ca(H2PO4)2 Н2O (тв) = Ca2+(p-p)+2Н2РО 4 (p-p)+Н2О(ж)

Ho = -12,8

H2(г) + 0,5О2(г) = Н2О(ж)

Н

о

= -285,8

 

9. Na2CO3 10H2O (тв)

 

 

 

2Na(тв) + 2Н+(р-р) =2Na+(p-p) + H2 (г)

Но = -480,6

Н2(г) + С(графит) + 1,5О2(г) = 2Н+(р-р) +СО 32 (р-р)

Но = -676,6

Na2CO310H2O(тв) = 2Na+(p-p) +СО 32 (р-р)+ 10H2O(ж)

Но = +61,5

H2(г) + 0,5О2(г) = Н2О(ж)

Н

о

= -285,8

 

10. KAl(SO4)2 (тв)

 

 

 

2К(тв) + 2Н+(р-р) = 2К+(р-р) + Н2(г)

Но = -504,3

2Al (тв) + 6Н+(р-р) = 2Al3+(p-p) + 3H2(г)

Но = -1059,4

Н2(г) + S(ромб.) + 2О2(г) = 2Н+(р-р) + SO 42 (p-p)

Ho = -909,3

KAl(SO4)2 (тв) = K+(p-p) + Al3+(p-p) + 2 SO 42 (p-p)

Ho = +135,5

11. HI(г)

 

 

 

H2(г) + Cl2(г) = 2HCl(г)

Но = -184,1

HCl(г) = HCl (р-р)

Но = -72,5

НI(г) = HI (p-p)

Ho = -80,4

КОН(р-р) + HCl(p-p) = KCl(p-p) +H2O(ж)

Но = -55,8

КОН(р-р) + HI(p-p) = KI(p-p) +H2O(ж)

Ho= -55,8

Cl2 (г) + 2KI(p-p) = 2KCl(p-p) + I2(тв)

Но = -219,3

12. СdCl2(тв)

 

 

 

CdO(тв) + 2H+(p-p) = Cd2+(p-p) + H2O(ж)

Но = -102,1

СdCl2(тв) = Cd2+(p-p) + 2Cl- (p-p)

Ho = -18,7

Cd(тв) + 0,5О2(г) = СdO(тв)

Но = -259,0

H2(г) + Cl2(г) = 2H+(p-p) + 2Cl-(p-p)

Но = -334,2

H2(г) + 0,5О2(г) = Н2О(ж)

Н

о

= -285,8

 

13. CaCl2 (тв)

 

 

 

CaO (тв) + 2Н+ (р-р) = Са2+ (р-р) + Н2О(ж)

Но = -193,4

CaCl2 (тв) = Ca2+ (p-p) + 2Cl-(p-p)

Но = -81,0

Са(тв) + 0,5О2 (г) = СаО(тв)

Но = -635,1

Н2 (г) + Cl2 (г) = 2Н+(р-р) + 2Сl-(р-р)

Но = -334,2

H2(г) + 0,5О2(г) = Н2О(ж)

Н

о

= -285,8

 

43

 

 

 

С использованием приведенных уравнений реакций и их тепловых эффектов ( Но) рассчитайте среднее значение энергии связи Е, кДж/моль в указанных молекулах.

14. NH3 (г)

 

2 NH3 (г) + 1,5О2 (г) = N2 (г) + 3Н2О (г)

Но = -633,6

2О(г) = 1,5О2(г) + 3Н2(г)

Но = +725,4

N2(г) = 2N(г)

Но = +941,4

2(г) = 6Н(г)

Но =+1307,9

15. СН4(г)

 

С(графит) + 2Н2 (г) = СН4(г)

Но = -74,9

С(графит) = С(г)

Но = +715,0

Н2(г) = 2Н(г)

Но =+436,0

16. HCl (г)

 

Н2(г) = 2Н(г)

Но = +436,0

Cl2(г) = 2Cl(г)

Но = +242,7

1/2Н2(г) + 1/2Cl2 (г) = НCl (г)

Но = -92,3

17. Рассчитайте стандартные тепловые эффекты реакций:

С(графит) +0,5О2(г) = СО(г)

Но = ?

С(графит) + 2Н2О(г) = СО2(г) + 2Н2(г)

Но = ?

С(графит) + Н2О(г) = СО(г) + Н2(г)

Но = ?

2СО(г) = СО2(г) + С(графит)

Но = ?

по следующим данным:

 

С(графит) + О2 (г) = СО2(г)

Но = -405,8

СО(г) + 0,5О2(г) = СО2(г)

о

Н = -284,5

Н2(г) + 0,5 О2(г) = Н2О(г)

Но = -246,8

18. Определите количество теплоты, выделяющейся при гашении

500 кг извести CaO водой, если:

Са(тв) + 0,5 О2(г) = СаО(тв) + 636,9 кДж;

Са(тв) + О2(г) + Н2(г) = Са(ОН)2(тв) + 988,0 кДж; Н2(г) + 0,5 О2(г) = Н2О(ж) + 285,8 кДж.

44

19. Определите количество теплоты, выделяющейся при взаимодействии 30 кг пентаоксида фосфора с водой по реакции

Р2О5(тв) + Н2О(ж) = 2НРО3 (р-р) + Q, по следующим данным:

2Р(бел.) + 2,5О2(г) = Р2О5(тв) + 1507,2 кДж; Н2(г) + 0,5 О2(г) = Н2О(ж) + 285,8 кДж;

2Р(бел) + Н2(г) + 3О2(г) = 2НРО3(р-р) + 1912,3 кДж.

20. Рассчитайте расход теплоты на получение 100 л водорода в нормальных условиях при конверсии метана по реакции

СН4(г) + СО2 (г) = 2СО(г) + 2Н2(г) Q

по следующим данным:

С(графит) + О2(г) = СО2(г) + 393,5 кДж; С(графит) + 2Н2 = СН4(г) + 74,9 кДж;

С(графит) + 0,5 О2 (г) = СО(г) + 110,5 кДж.

Вопрос 2

Расчет теплового эффекта реакций с использованием табличных значений Н ообр молекул и ионов в водных растворах (табл. П.5).

Допишите окислительно-восстановительную реакцию (ОВР), протекающую в водном растворе, расставьте кэффициенты с применением электронного баланса и рассчитайте тепловой эффект:

20.KMnO4 + K2SO3 + H2SO4 MnSO4 + … 21.KMnO4 + K2SO3 + H2O MnO2 + … 22.U3O8 + MnO2 + H2SO4 UO2SO4 + … 23.UCl4 + O2 + H2O UO2Cl2 + … 24.NaNO2 + K2Cr2O7 + H2SO4 Cr2(SO4)3 + … 25.U(SO4)2 + O2 + H2O UО2SO4+ … 26.KMnO4 + HCl MnCl2 + …

27.K2Cr2O7 + HI CrI3 + …

28.PbO2 + NaNO2 + H2SO4 PbSO4 + … 29.Zn + HNO3 NH4NO3 + …

30.KI + KMnO4 + H2SO4 I2 + … 31.H2O2 + KMnO4 + H2SO4 MnSO4 + …

45

Т S o298 .

32.FeSO4 + KClO3 + H2 SO4 KCl + …

33.KMnO4 + KBr + H2SO4 Br2 + …

34.K2Cr2O7 + HCl (конц) Cl2 + …

35.MnSO4 + Br2 + NaOH MnO2 + …

36.H2O2 + K2Cr2O7 + H2SO4 O2 + …

37.KMnO4 + Zn + H2SO4 MnSO4 + …

38.Fe(NO3)2 + HNO3 NO + …

39.Cu + HNO3 NO + …

Вопрос 3

Определите направление реакции: а) при стандартной температуре (298 К); б) при нестандартной температуре t, используя приближенную оценку изменения энергии Гиббса реакций при заданной температуре по уравнению

Gт = Н o298

Реакция

t, оС

п/п

 

 

41

Ag2O (тв) + 2NO (г) + 1,5 O2 (г) = 2 AgNO3 (тв)

1000

42

Ag (тв) + NO (г) + O2 (г) = AgNO3 (тв)

1000

43

СО2(г) + PbO (тв) = PbCO3 (тв)

500

44

ZnO (тв) + CO2 (г) = ZnCO3 (тв)

500

45

SO2 (г) + Na2O (тв) = Na2SO3 (тв)

2000

46

Na2O (тв) + CO2 (г) = Na2CO3 (тв)

2000

47

СО2(г) + СаО(тв) = СаСО3 (тв)

1000

48

2 NO2 (г) = N2O4 (г)

100

49

BaO (тв) + CO2 (г) = BaCO3 (тв)

1500

50

2 NO(г) + 1,5 O2(г) +CaO(тв) = Ca(NO3)2 (тв)

1000

51

MgO (тв) + CO2 (г) = MgCO3 (тв)

800

52

CO2 (г) + MnO (тв) = MnCO3 (тв)

500

53

H2O (г) + BaO (тв) = Ba(OH)2 (тв)

1000

54

2 NO (г) + 1,5 O2(г) + BaO(тв) = Ba(NO3 )2(тв)

1500

55

СаО (тв) + Н2О (г) = Са(ОН)2(тв)

1500

56

2 Ag (тв) + 0,5 O2 (г) =Ag2O (тв)

300

57

NO (г) + 0,5 Cl2 (г) = NOCl (г)

800

58

ZnO (тв) + SO3 (г) = ZnSO4 (тв)

1500

59

NO (г) + 0,5 O2 (г) = NO2(г)

800

60

H2O (г) + ZnO (тв) = Zn(OH)2(тв)

1000

 

46

 

Вопрос 4

Оценка температуры разложения веществ с использованием

табличных значений HобрO ,298 и S298O (см. табл. П. 5).

Запишите и уравняйте реакцию термического разложения веществa. Рассчитайте температуру начала раложения вещества

Тразл, К.

Реакция

 

Реакция

п/п

 

 

п/п

 

61

СаСО3 (тв)

 

71

Y(OH)3 (тв)

62

Ва(ОН)2 (тв)

 

72

AgNO3(тв) Ag(тв)+NO+...

63

Zn(OH)2 (тв)

 

73

HgO (тв)

64

NO2(г) O2(г) + NO(г)

 

74

РbCO3 (тв)

65

Mg(OH)2 (тв)

 

75

MgCO3(тв)

66

Са(ОН)2(тв)

 

76

ZnCO3 (тв)

67

Pb(OH)2 (тв)

 

77

MnCO3 (тв)

68

Ag2O(тв)

 

78

NiCO3 (тв)

69

ВаСО3 (тв)

 

79

HNO3(г) NO (г) + …

70

Na2CO3(тв)

 

80

La(OH)3 (тв)

Вопрос 5

Следует ответить на нижеперечисленные вопросы.

81.Какую практически важную информацию о химических превращениях дает химическая термодинамика?

82.Дайте определение внутренней энергии химической системы. Можно ли определить абсолютное значение внутренней энергии?

83.Что такое тепловой эффект химической реакции? Приведите примеры эндо- и экзотермических реакций.

84.В чем различие экспериментальных методов определения изобарных и изохорных тепловых эффектов?

85.Приведите уравнение связи Н и U . Могут ли быть равными эти термодинамические функции химических систем?

47

86. Каков физический смысл Н ообр вещества? Какие выводы можно сделать по знаку Н ообр ?

87.Приведите примеры термодинамического уравнения химической реакции.

88.Сформулируйте основные законы термохимии. Какие практические следствия из них вытекают?

89.Является ли тепловой эффект реакции критерием возможности самопроизвольного протекания химического превращения?

90.Каков физический смысл энтропии, и от каких факторов она зависит?

91.Что такое термодинамическая вероятность и как она связна с энтропией? С чем связана возможность определения абсолютных значений энтропии?

92.По каким данным можно рассчитать изменение энтропии в процессе химической реакции? Для каких систем (изолированных

или неизолированных) S является критерием возможности самопроизвольного протекания химического превращения?

93.Как оценить знак S реакции, протекающей с участием газообразных веществ, не прибегая к справочным данным?

94.К какому результату приводит объединение функции Н и S в одно уравнение? В чем заключается практическая ценность уравнения Гиббса?

95.Каков физический смысл G ообр вещества?

96.Какие выводы можно сделать по знаку G ообр вещества?

97.Какой из факторов (энтальпийный или энтропийный) имеет решающее значение для изменения энергии Гиббса при очень высоких и очень низких температурах?

98.Какие реакции (экзоили эндотермические) наиболее вероятны при низких температурах?

99.Дайте определение химического потенциала и поясните его физический смысл.

100.Какие выводы можно сделать о направлении реакции по

величине и знаку G реакции?

48

Тема 14. ИТОГОВЫЙ КОНТРОЛЬ ЗА I СЕМЕСТР

Вопрос 1

Следует знать ответы на нижеперечисленные вопросы.

1.Атом, химический элемент, вещество (простое, сложное, раствор, смесь).

2.Способы выражения состава раствора. Концентрация (молярная, моляльная, массовая и мольная доли).

3.Квантово-механическая модель атома, квантовые числа, типы атомных орбиталей.

4.Основные принципы и закономерности заполнения атомных орбиталей электронами (принцип минимума энергии, принцип Паули, правило Хунда).

5.Зависимость радиусов атомов, энергии ионизации, сродства к электрону и электроотрицательности от положения элемента в ПСЭ. Металлы и неметаллы.

6.Химическая связь: природа, основные виды и свойства.

7.Валентность, степень окисления атома элемента в химическом соединении. Структурные формулы.

8.Типы химических превращений. Уравнения химических реакций в ионно-молекулярной форме.

9.Основные законы термохимии (закон Гесса, закон Лавуазье– Лапласа) и следствия из них.

10.Стандартная энтальпия образования вещества (сложного, простого, ионов в водном растворе). Тепловой эффект химического превращения и его расчет.

11.Стандартная энтропия вещества (простого, сложного, ионов в водном растворе). Расчет изменения энтропии в химической реакции.

12.Определение направления химической реакции по термодинамическим функциям состояния. Энергия Гиббса.

13.Обратимые реакции. Химическое равновесие. Закон действующих масс в химической термодинамике.

14.Смещение химического равновесия. Принцип Ле Шателье.

49

15.Диссоциация слабых электролитов. Константа и степень электролитической диссоциации. Расчет рН раствора слабой кислоты или слабого основания.

16.Произведение растворимости (ПР). Растворимость вещества и её расчет по ПР.

17.Гидролиз. Гидролиз по катиону и аниону (изменение рН среды). Константа и степень гидролиза.

18.Химический потенциал, активность, коэффициент активности.

19.Образование комплекса, виды химических связей в комплексных соединениях. Типичные комплексообразователи и лиганды,

20.Тип гибридизации орбиталей комплексообразователя и пространственная конфигурация комплекса. Типы комплексов.

21.Константы нестойкости. Расчет концентрации комплексообразователя в растворе комплексной соли. Разрушение комплексов с использованием реакций осаждения.

22.Уравнение скорости простой и сложной химической реакции. Порядок и молекулярность реакции.

23.Энергия активации. Между какими частицами (веществами) реакции идут с заметной скоростью при стандартных условиях, а какие реакции требуют инициирования?

24.Зависимость скорости реакции от температуры (уравнение Аррениуса, правило Вант-Гоффа).

Вопрос 2

Составьте электронные формулы двух элементов в виде энергетических ячеек. Для второго элемента определите степени окисления в указанных соединениях. Составьте структурные формулы. Для каждой химической связи укажите, к какому из атомов смещена электронная плотность химической связи; выделите ионные и ковалентные неполярные связи.

№ п/п

Элементы

Химические соединения

1

Ni, C

CaC2, CO2, NaHCO3

2

Fe, N

N2, NH3, KNO3

3

Co, Sn

SnO2, Na2SnO3, SnSO4

4

Cr, O

H2O2, OF2, NaOH

5

F, Cu

CuI, Cu(OH)2, (CuOH)2SO4

6

Mn, Si

SiH4, SiO2, Na2SiO3

 

 

50