Химия. Сборник задач и упражнений. Учебно-методическое пособие

6. Сколько моль CaCO3 могут прореагировать с 179 мл 4 %-го рас-

твора HCl ( = 1,018 г/мл)?

7. Составьте уравнение реакции гидролиза соли ZnCl2. Рассчитайте исходную концентрацию этой соли в растворе с рН = 5.

8. Во сколько раз уменьшится концентрация ионов Н+ в 1 л раствора HF с сHF = 0,01 моль/л, если к нему прибавить 0,1 моль NaF?

9. Рассчитайте рН раствора Na2CO3, если степень гидролиза соли равна 0,08. Составьте уравнения реакции гидролиза этой соли по ступеням.

10. Какой объем раствора H2SO4 (сэкв = 3 моль/л) потребуется для нейтрализации 8 г NaOH?

11. Рассчитайте степень гидролиза CH3COONa в растворе, титр ко-

торого равен 6,2 10–5 гмл. Напишите уравнение реакции гидролиза этой соли.

12.Рассчитайте константу диссоциации кислоты H2S, если степень

еедиссоциации в 0,01 М растворе равна 3,58·10–5.

13.Растворы Na2CO3 и NaHCO3 имеют одинаковую молярную концентрацию. Одинакова ли у этих солей степень гидролиза? Объясните, почему?

14.При какой концентрации раствора степень диссоциации азотистой кислоты HNO2 будет равна 0,2?

15.Смешали 800 мл 1 М раствора КОН и 1,2 л 12 %-го раствора

КОН ( = 1,1 г/мл). Какова массовая доля и молярная концентрация эквивалентов полученного раствора?

16.При какой концентрации раствора степень диссоциации NH4OН будет равна 0,1?

17.Для осаждения всего хлора, содержащегося в 15 мл раствора

NaCl, израсходовано 25 мл раствора AgNO3 с с = 0,1 моль/л. Сколько граммов NaCl содержит 1 л этого раствора?

18.Напишите уравнения реакций первой и второй ступеней гидро-

лиза раствора соли NiSO4. В 0,05 М раствора NiSO4 степень гидролиза равна 0,02. Рассчитайте концентрацию прореагировавших ионов.

19.Какова концентрация ионов NH4 в растворе NH4OH с концентрацией 10–6 моль/л?

20.Сколько граммов CuCl2 потребуется для полного взаимодействия

с600 мл раствора NaOH с сэкв = 0,5 моль/л?

21.Рассчитайте рН 5 %-го раствора HNO2 с плотностью 1,04 г/мл.

41

22. Рассчитайте, при какой концентрации уксусной кислоты степень ее диссоциации составит 0,01.

23. Рассчитайте концентрацию ионов ОН– в растворе, содержащем смесь 0,01 моль/л NH4OH и 1 моль/л NH4Cl.

24. Водородный показатель рН раствора СH3СОOН равняется 4. Рассчитайте концентрацию кислоты.

25. На нейтрализацию 50 мл кислоты с сэкв = 0,5 моль/л расходуется 25 мл раствора NaOH. Сколько граммов NaOH содержит 500 мл этого раствора?

26. Вычислите рН 2,35 %-го раствора NH4OH ( = 0,988 г/мл)?

27. Сколько граммов 5 %-го раствора AgNO3 раствора требуется для

реакции со 120 мл раствора AlCl3 с сэкв = 0,6 моль/л?

28. Вычислите, при какой концентрации уксусной кислоты (моль/л) 92 % ее будут находиться в недиссоциированном состоянии.

29. Рассчитайте константу диссоциации одноосновной слабой кислоты НА, если в растворе соли КА с с = 0,1 моль/л степень гидролиза соли равна 0,08.

30. Вычислите, какой должна быть массовая доля слабой кислоты НСООН в растворе с плотностью 1 г/мл, чтобы концентрация ионов водорода составляла 8,4·10–3 моль/л.

42

Тема 7

РАСТВОРЫ НЕЭЛЕКТРОЛИТОВ

1.Каким будет давление пара над раствором, который содержит сахарозу массой 13,68 г и воду массой 90,00 г, при 65 ºС? Давление водяного пара при той же температуре равно 25,0 кПа.

2.Давление пара раствора, содержащего 0,05 моль вещества в воде массой 90 г, равно 52,47 кПа при 34 ºС. Чему равно давление водяного пара при этой температуре?

3.Анилин (C6H5NH2) массой 3,1 г растворен в эфире массой 40,2 г. Давление пара полученного раствора равно 813,9 кПа, а давление пара чистого эфира при той же температуре составляет 863,8 кПа. Рассчитайте молекулярную массу эфира.

4. При Т = 293 К давление насыщенного пара над водой равно 2,34 кПа. Сколько граммов глицерина C3H5(OH)3 надо растворить в 180 г воды, чтобы получить давление пара на 133,3 Па меньше?

5.Давление пара над раствором 10,5 г неэлектролита в 200 г ацето-

на равно 21854,4 Па. Давление пара ацетона (CH3)2CO при этой температуре 23939,35 Па. Вычислите молекулярную массу неэлектролита.

6.Давление водяного пара при 50 ºС равно 12 334 Па. Вычислите

давление пара раствора, содержащего 50 г этиленгликоля C2H4(OH)2 в 900 г воды.

7.Давление водяного пара при 70 ºС равно 31,173 кПа. Найдите понижение давления пара для раствора глюкозы с массовой долей

11,86 %.

8.Рассчитайте молярную массу неэлектролита, если 28,5 г этого вещества, растворенного в 785 г воды, вызывает понижение давления водяного пара над раствором на 52,37 Па при 25 ºС. Давление пара над чистым растворителем равно 7375,9 Па.

9.Вычислите давление насыщенного пара над раствором, содержа-

щим 6,4 г нафталина (С10Н8) в 90 г бензола (С6Н6) при 20 ºС. Давление насыщенного пара над бензолом при данной температуре 9953,82 Па.

10.Навеска вещества массой 12,42 г растворена в 500 см3 воды. Давление пара полученного раствора при 20 ºС равно 3732,7 Па. Дав-

43

ление водяного пара при той же температуре равно 3742 Па. Рассчитайте молекулярную массу растворенного вещества.

11.Рассчитайте температуру кипения Ткип и температуру замерзания Тзам водного раствора глицерина С3Н8О3 с массовой долей 15 %.

12.Чему равна молярная масса растворенного в 500 г бензола неэлектролита массой 76,1 г, если Тзам понизилась с 5,4 до 0,3 ºС?

13.На сколько повысится Ткип и понизится Тзам раствора по сравнению с чистой водой, если в 100 г воды растворить 60 г сахарозы

С12Н22О11?

14. Какую массу глицерина С3Н5(ОН)3 нужно растворить в 500 г воды, чтобы повысить температуру кипения на 1,5 К?

15. Раствор, содержащий неэлектролит массой 0,512 г в бензоле массой 100,000 г, кристаллизуется при 5,296 ºС. Температура кристаллизации бензола равна 5,500 ºС. Рассчитайте молекулярную массу растворенного вещества.

16. Рассчитайте температуру кристаллизации водного раствора мочевины ((NH2)2CO), содержащего мочевину массой 5 г в воде массой

150 г.

17. Раствор, содержащий камфору (C10H16O) массой 3,04 г в бензоле массой 100,00 г, кипит при 80,714 ºС. Температура кипения бензола 80,2 ºС. Рассчитайте эбуллиоскопическую константу бензола.

18. Рассчитайте массовую долю (%) глицерина (С3Н8О3) в водном растворе, зная, что этот раствор кипит при 100,39 ºС.

19. Рассчитайте молярную массу неэлектролита, зная, что раствор, содержащий этот неэлектролит массой 2,25 г в воде массой 250,00 г, кристаллизуется при температуре –0,279 ºС.

20. Сколько мочевины ((NH2)2CO) следует растворить в воде массой 250 г, чтобы температура кипения повысилась на 0,26°?

21. Чему равно осмотическое давление раствора неэлектролита при 27 ºС, если в 500 см3 раствора содержится 0,6 моль вещества?

22. Осмотическое давление раствора мочевины ((NН2)2СО) при 0 ºС равно 6,8 · 105 Па. Рассчитайте ее массу в 1 дм3 раствора.

23. Рассчитайте осмотическое давление раствора при 25 ºС, содержащего 225 г сахарозы в 5 л раствора.

24. Неэлектролит массой 11,5 г содержится в 250 см3 раствора. Осмотическое давление этого раствора при 17 ºС равно 12,04 · 105 Па. Рассчитайте молярную массу неэлектролита.

44

25.Рассчитайте осмотическое давление при 20 ºС раствора сахара с массовой долей С12Н22О11 4 % и плотностью 1,014 г/см3. Ответ выразите в паскалях и атмосферах.

26.Какова масса растворенного в 1,5 л раствора анилина С6H5NH2, если осмотическое давление такого раствора при 17 ºС равно 193 кПа?

27.Сколько молей неэлектролита должен содержать 1 л раствора, чтобы его осмотическое давление при 25 ºС было равно 2,47 кПа?

28.Раствор, в 100 мл которого находится 2,30 г вещества, обладает при Т = 298 К осмотическим давлением, равным 618,5 кПа. Рассчитайте молекулярную массу вещества.

29.Рассчитайте осмотическое давление раствора, если к 100 мл

0,5 М водного раствора сахарозы C12H22O11 добавлено 300 мл воды при температуре 25 ºС.

30.Рассчитайте осмотическое давление раствора сахарозы при тем-

пературе 0 ºС, если при 20 ºС осмотическое давление этого же раствора равно 1,066 · 105 Па.

Примечание. Температуры кипения, кристаллизации, криоскопическая и эбуллиоскопическая постоянные чистых растворителей приведены в приложении 3.

45

Тема 8

ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ

Гальванический элемент

Задание 1. Дан электрод (табл. 11).

1.Для данного электрода запишите электродную реакцию (см. приложение 4). Подберите электролит и обозначьте схему полуэлемента.

2.Запишите электрохимическую систему (гальванический элемент), составленную из заданного электрода и стандартного водородного электрода. Для гальванического элемента запишите уравнения электродных реакций и суммарную (токообразующую) реакцию, определяющих работу гальванического элемента.

Задание 2. Даны электроды (табл. 12).

1.Подберите электролиты и запишите электрохимическую систему (гальванический элемент), составленную из заданных электродов.

2.Запишите уравнения электродных реакций и суммарную (токообразующую) реакцию, определяющих работу гальванического элемента.

46

3.Запишите уравнение Нернста для расчета электродного потенциала и вычислите его значение для каждого электрода в растворе электролита при заданных условиях и Т = 298 К (парциальное давление газа для газовых электродов во всех случаях равно 101 кПа).

4.Рассчитайте равновесное напряжение составленного гальванического элемента.

Окончание табл. 12

Задание 3. Дано уравнение суммарной (токообразующей) реакции гальванического элемента (табл. 13).

1.Обозначьте схему гальванического элемента.

2.Запишите уравнения процессов, протекающих на аноде и катоде

(электродные реакции) в работающем гальваническом элементе.

3. Рассчитайте стандартное напряжение гальванического элемента EГЭо и энергию Гиббса rGо токообразующего процесса.

Таблица 13

1Ni + H2SO4 = NiSO4 + H2

2Cu + 2 AgNO3 = Cu(NO3)2 + 2 Ag

32 SbCl3 + 3 Fe = 2 Sb + 3 FeCl2

4Zn + Pb(NO3)2 = Zn(NO3)2 + Pb

53 CuCl2 + 2 Ti = 2 TiCl3 + 3Cu

62 Cr + 3CuCl2 = 2CrCl3 + 3 Cu

7Sn + AgNO3 = Sn(NO3)2 + 2 Ag

8Ni + CuSO4 = NiSO4 + Cu

9Zn + Sn(NO3)2 = Zn(NO3)2 + Sn

10Fe + Pb(NO3)2 = Fe(NO3)2 + Pb

11Mn + CuCl2 = MnCl2 + Cu

48

12Fe + Sn(NO3)2 = Fe(NO3)2 + Sn

13Cr + CuCl2 = CrCl2 + Cu

143 CuSO4+ 2 Al = Al2(SO4)3 + 3 Cu

15Mn + FeSO4 = MnSO4 + Fe

163 CuCl2 + 2 In = 2 InCl3 + 3 Cu

172 AgNO3 + Pb = Pb(NO3)2 + 2 Ag

182 Bi + 3 HgCl2 = 2 BiCl3 + 3 Hg

192 Ga + 6 HCl = 2 GaCl3 + 3 H2

20Mn + Pb(NO3)2 = Mn(NO3)2 + Pb

21Ni + 2 AgNO3 = 2 Ag + Ni(NO3)2

22Zn + Cu(NO3)2 = Zn(NO3)2 + Cu

233 CuSO4+ 2 In = In2(SO4)3 + 3 Cu

242 Al + 6 HCl = 2 AlCl3 + 3 H2

25Mn + NiSO4 = MnSO4 + Ni

262 AgNO3 + Fe = Fe(NO3)2 + 2 Ag

273 Mn + 2 CrCl3 = 2 Cr + 3 MnCl2

28Zn + Ni(NO3)2 = Ni + Zn(NO3)2

293 CuSO4+ 2 Ti = Ti2(SO4)3 + 3 Cu

30Fe + CuSO4 = Cu + FeSO4

Задание 4. Многовариантные задачи

1.Гальванический элемент состоит из серебряного электрода, погруженного в раствор AgNO3 с активностью 0,5 моль/л, и стандартного водородного электрода. Рассчитайте равновесное напряжение элемента. Напишите уравнения катодной и анодной реакций и суммарной реакции, протекающей в гальваническом элементе.

2.Чему равно равновесное напряжение гальванического элемента, образованного цинковым электродом, погруженным в раствор ZnSO4 с активностью 0,1 моль/л, и свинцовым электродом, погруженным в раствор Pb(NO3)2 с активностью 0,2 моль/л. Напишите уравнения катодной и анодной реакций и суммарной реакции.

49

3. Составьте таблицу электродных потенциалов цинка при следу-

ющих значениях концентраций ионов цинка в растворе 0,0001, 0,001, 0,1 и 1 моль/л. (Принять активности ионов металла равными концентрациям).

4. Гальванический элемент состоит из хлорного электрода, погруженного в раствор HCl с активностью ионов хлора 1 моль/л при давлении Cl2 101 кПа, и стандартного водородного электрода. Рассчитайте равновесное напряжение элемента? Напишите уравнения катодной и анодной реакций и суммарной реакции.

5.Два медных электрода погружены один в раствор СuSO4 с активностью ионов Cu2+ 2 моль/л, а другой в раствор CuSO4 с активностью ионов Cu2+ 0,2 моль/л. Чему равно равновесное напряжение такого элемента? Объясните причину возникновения напряжения.

6.Как должны быть составлены гальванические элементы, чтобы в

них протекали следующие реакции:

1)Cd + CuSO4 = CdSO4 + Cu;

2)Ag+ + H2 = Ag + 2 H+ ;

3)H2 + Cl2 = 2 HCl;

4)3 Zn + 2 Fe3+ = 3 Zn2+ + 2 Fe.

Рассчитайте стандартные напряжения для этих гальванических элементов.

7. Равновесное напряжение концентрационного гальванического элемента Cu | Cu2+ || Cu2+ | Cu равно 0,029 В. Рассчитайте активность ионов Сu2 + возле правого электрода, если активность этих ионов возле левого электрода равна 1 моль/л?

8. Напишите реакции и вычислите потенциалы следующих электродов:

1)Cd | Cd2+ ( aCd2 = 0,1 моль/л);

2)Pt | Cl2 | Cl– ( aCl = 0,01 моль/л);

3)Pb | Pb2+ ( aPb2 = 0,001 моль/л).

9. Рассчитайте активность ионов кадмия в гальваническом элемен-

те Fe | Fe2+ ( aFe2 = 0,6 моль/л) || Cd2+ ( aCd2 = x) | Cd, если равно-

весное напряжение элемента равно 0,03 В.

50