Химия. Сборник задач и упражнений. Учебно-методическое пособие-1
.pdf26. Рассчитайте равновесные концентрации Н2 и Br2 в реакции Н2(г) + Br2(г) = 2 НBr(г),
если начальные концентрации H2 и Br2 составляли 0,7 и 1,6 моль/л соответственно, с0 (HBr) = 0 моль/л, а равновесная концентрация [НBr] = = 0,8 моль/л. Рассчитайте константу равновесия.
27. Начальные концентрации веществ в гомогенной реакции РС13 + С12 = РС15
составляют (моль/л): c0(PCl3) = 0,25; c0(Cl2) = 0,44 и c0(PCl5) = 0, а рав-
новесная концентрация [РС15] = 0,22 моль/л. Рассчитайте равновесные концентрации [РС13] и [С12] и константу равновесия.
28. В обратимой газофазной реакции
2 СО + О2 = 2СО2
начальные концентрации веществ СО и О2 равны 3 и 5 моль/л соответственно, а c0 (СО2) = 0 моль/л. Константа равновесия равна 2,2. Рассчитайте равновесные концентрации всех веществ.
29. Равновесие в реакции
СО(г) + Cl2(г) = COCl2(г)
установилось при концентрациях (моль/л) [СО] = 0,15; [С12] = 0,08; [СОС12] = 0,3. Рассчитайте равновесные концентрации веществ после увеличения концентрации Cl2 до 0,1 моль/л.
30. Константа равновесия Kc реакции
N2O4(г) = 2 NO2(г)
при некоторой температуре равна 0,26.
Равновесная концентрация NO2 равна 0,28 моль/л. Рассчитайте равновесную и исходную концентрации N2O4. Сколько процентов N2O4 прореагировало к моменту установления равновесия?
41
Тема 6
РАСТВОРЫ ЭЛЕКТРОЛИТОВ
Способы выражения концентрации растворов
Задание 1. Вещество массой m растворено в объеме V мл воды. В результате получился раствор с плотностью . Рассчитайте титр Т,
массовую долю , молярную концентрацию с, молярную концентрацию эквивалентов сэкв и моляльность раствора сm (табл. 9).
Таблица 9
Номер |
Веще- |
|
|
, |
|
Номер |
Веще- |
|
|
, |
вари- |
m, г |
V, мл |
|
вари- |
m, г |
V, мл |
||||
анта |
ство |
|
|
г/мл |
|
анта |
ство |
|
|
г/мл |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
MgCl2 |
10,5 |
500 |
1,015 |
|
16 |
KMnO4 |
5,9 |
1400 |
1,002 |
2 |
H2SO4 |
7,3 |
400 |
1,005 |
|
17 |
Na2S |
44,4 |
600 |
1,009 |
3 |
NH4Cl |
25,3 |
750 |
1,011 |
|
18 |
FeCl3 |
14,2 |
500 |
1,008 |
4 |
ZnSO4 |
44,2 |
1200 |
1,016 |
|
19 |
(NH4)2S |
36,4 |
550 |
1,017 |
5 |
Fe(NO3)2 |
68,9 |
850 |
1,025 |
|
20 |
Li2SO3 |
62 |
750 |
1,011 |
6 |
AlCl3 |
33,7 |
900 |
1,03 |
|
21 |
PtCl4 |
12,3 |
2000 |
1,02 |
7 |
Na3PO4 |
14,4 |
350 |
1,013 |
|
22 |
Pb(NO3)2 |
98,3 |
1300 |
1,03 |
8 |
Ba(OH)2 |
65,6 |
1500 |
1,011 |
|
23 |
Rb2CO3 |
79,2 |
750 |
1,074 |
9 |
K2SO4 |
12,4 |
1100 |
1,02 |
|
24 |
NaClO4 |
54,6 |
400 |
1,06 |
10 |
CuCl2 |
34,5 |
800 |
1,017 |
|
25 |
Ca(ClO)2 |
27 |
1400 |
1,012 |
11 |
BiCl3 |
6,3 |
850 |
1,002 |
|
26 |
SnCl4 |
2,45 |
150 |
1,002 |
12 |
Cu(NO3)2 |
75,3 |
1100 |
1,007 |
|
27 |
Cr(NO3)3 |
33 |
650 |
1,01 |
13 |
Cs2CO3 |
45,5 |
500 |
1,012 |
|
28 |
Na2SO3 |
4,5 |
500 |
1,002 |
14 |
SrF2 |
34 |
700 |
1,011 |
|
29 |
Ni(NO3)2 |
37 |
900 |
1,023 |
15 |
NiSO4 |
9,6 |
200 |
1,025 |
|
30 |
K3PO4 |
155 |
600 |
1,24 |
|
|
|
|
42 |
|
|
|
|
|
|
Задание 2. Приготовление растворов
1.К 900 мл воды прибавили 100 мл раствора серной кислоты с массовой долей вещества 30% и плотностью 1,219 г/мл. Рассчитайте массовую долю серной кислоты в полученном растворе.
2.Сколько литров 4 %-го раствора NaOH ( = 1,043 г/мл) можно приготовить из 100 мл 35 %-го раствора NaOH ( = 1,38 г/мл)?
3.Сколько граммов хлорида аммония необходимо взять для приго-
товления 8%-ного раствора ( = 1,023 г/мл) объемом 200 мл?
4. Сколько граммов хлорида железа(III) содержится в 0,3 л 0,03 н. раствора?
5. Сколько граммов сульфата алюминия содержится в 0,3 л 0,03 н. раствора?
6. Сколько граммов K2SO4 необходимо взять для приготовления
125 мл раствора с cэкв = 0,15 моль/л?
7. Сколько миллилитров раствора с c = 0,25 моль/л можно приготовить из 4 г CuSO4?
8. Сколько граммов KCl содержится в 40 мл раствора с массовой
долей растворенного вещества 20 % ( = 1,133 г/мл)?
9. Сколько граммов CuCl2 необходимо взять, чтобы приготовить
250 мл раствора с cэкв = 0,1 моль/л?
10. Сколько граммов Ca(OH)2 необходимо взять, чтобы приготовить
10 л раствора с cэкв = 0,2 моль/л?
11. Сколько граммов K2SO4 следует добавить к 450 г раствора с массовой долей растворенного вещества 8 %-й той же соли, чтобы получить раствор с массовой долей растворенного вещества 12 %?
12. Сколько литров раствора с cэкв = 0,025 моль/л можно пригото-
вить из 8,2 г Na3PO4?
13. Сколько граммов 50 %-го раствора Na2CO3 ( = 1,3 г/мл) надо взять, чтобы приготовить 0,2 л раствора с c = 6 моль/л?
14. Сколько миллилитров 0,2 н. раствора Cu(NO3)2 можно приготовить из 20 г этой соли?
15. Из 10 кг 20 %-го раствора при охлаждении выделилось 400 г соли. Какова массовая доля (%) растворенного вещества охлажденного раствора?
16. Сколько миллилитров 0,01 н. раствора можно приготовить из
21,2 г K3РО4?
43
17. |
Сколько воды следует добавить к 200 мл раствора H2SO4 с |
cэкв = 0,1 моль/л, чтобы получить раствор с cэкв = 0,02 моль/л? |
|
18. |
Смешали 400 мл 1,2 М раствора H2SO4 и 600 мл 1,8 М раствора |
H2SO4. Какова молярная концентрация эквивалентов полученного рас- |
|
твора? |
|
19. |
Сколько граммов K2СО3 содержится в 1 мл 0,002 н. раствора? |
20. |
Смешали 0,5 л раствора K2SO4 с сэкв = 0,5 моль/л и 0,25 л раство- |
ра K2SO4 с с = 0,2 моль/л. Рассчитайте молярную концентрацию эквивалентов полученного раствора.
21.Рассчитайте молярную концентрацию эквивалентов 6 %-го раствора серной кислоты ( = 1,04 г/мл)?
22.Сколько молей сульфата натрия содержится в 200 мл раствора с
массовой долей 10 % и = 1,091 г/мл?
23.Сколько граммов азотной кислоты содержится в 300 мл раствора
ссэкв = 0,2 моль/л?
24.До какого объема следует разбавить водой 2,4 л раствора H2SO4
сконцентрацией с = 1,6 моль/л для получения раствора с концентраци-
ей сэкв = 0,25 моль/л?
25. Сколько воды необходимо прибавить к 500 мл 20 %-го рас-
твора NaCl ( = 1,151 г/мл), чтобы получить 4,5 %-й раствор?
26. В каком объеме раствора с сэкв = 0,1 моль/л содержится 7,1 г
Na2SO4?
27. Сколько граммов карбоната калия K2CO3 необходимо для приготовления 500 мл раствора с сэкв = 0,25 моль/л?
28. Какой объем 44 %-ной фосфорной кислоты, плотность которой 1,285 г/мл, потребуется для приготовления 3 л 0,2 н. раствора?
29. Сколько граммов NaNO3 нужно растворить в 450 г воды, чтобы приготовить 10 %-ный раствор?
30. Сколько граммов MnSО4 необходимо взять для приготовления 500 мл 12 %-ного раствора, плотность которого 1,125 г/мл?
Диссоциация сильных и слабых электролитов. Гидролиз солей
Задание 3. Дан раствор слабого электролита (табл. 10).
1. Напишите уравнения диссоциации и выражения для констант диссоциации (Kд) по всем возможным ступеням, укажите их величины (см. приложение 2).
44
2. Рассчитайте степень диссоциации слабого электролита, концентрацию ионов H+ и ОН– в растворе и рН данного раствора с заданной концентрацией электролита.
Задание 4. Дан раствор сильного электролита с молярной концентрацией с (табл. 10). Напишите уравнение диссоциации и рассчитайте рН раствора данного электролита.
Задание 5. Даны растворы солей (табл. 10).
1.Определите, какие из них подвергаются гидролизу, а какие нет.
2.Для каждой из солей, подвергающейся гидролизу, напишите молекулярное и ионно-молекулярное уравнения реакции гидролиза и выражение для константы гидролиза по I ступени (KгI).
3.Рассчитайте степень гидролиза ( г) и рН раствора соли с концентрацией 0,2 моль/л, учитывая только 1-ю ступень гидролиза.
4.Какой цвет будет иметь индикатор метиловый оранжевый или фенолфталеин в растворе данной соли?
5.Как изменятся рН раствора соли и окраска индикатора при нагревании и почему?
|
|
|
|
|
Таблица 10 |
|
|
|
|
|
|
Номер |
Задание 3 |
Задание 4 |
Задание 5 |
||
|
|
|
|
|
|
варианта |
Вещество |
c, |
Вещество |
c, |
Вещество |
|
|
моль/л |
|
моль/л |
|
1 |
H2S |
0,05 |
H2SО4 |
0,001 |
NaCl, CuCl2, Na3PO4 |
2 |
H2Se |
0,02 |
Sr(OH)2 |
0,003 |
Na2SO4, Pb(NO3)2, KСlO |
3 |
Н2ТеО3 |
0,01 |
HClO4 |
0,2 |
KCN, CoCl2, BaCl2 |
4 |
H3AsO4 |
0,01 |
КОН |
0,015 |
LiNO3, Na2CO3, MnCl2 |
5 |
Н2ТеО4 |
0,05 |
HNO3 |
0,015 |
CrBr3, LiCl, Na2SO3 |
6 |
H2SeO3 |
0,05 |
LiOH |
0,3 |
Al2 (SO4)3, K2SO4, Li2S |
7 |
H3РO4 |
0,02 |
CsOH |
0,02 |
FeCl3, NaBr, KNO2 |
8 |
H2C2O4 |
0,04 |
HIO3 |
0,003 |
NaMnO4, FeCl2, Na2C2O4 |
9 |
H3AsO4 |
0,05 |
H2SO4 |
0,002 |
Co(NO3)2, K2SO4, K2S |
10 |
Н2ТеО4 |
0,02 |
HNO3 |
0,05 |
FeBr2, KCl, LiCN |
11 |
H2SeO3 |
0,01 |
NаOH |
0,05 |
BaCl2, MnCl2, LiCH3COO |
12 |
H3РO4 |
0,01 |
Ba(OH)2 |
0,0025 |
KClO, Cd(NO3)2, LiBr |
45
|
|
|
|
|
Окончание табл. 10 |
|
|
|
|
|
|
Номер |
Задание 3 |
Задание 4 |
Задание 5 |
||
|
|
|
|
|
|
варианта |
Вещество |
c, |
Вещество |
c, |
Вещество |
|
|
моль/л |
|
моль/л |
|
13 |
H2C2O4 |
0,02 |
H2SО4 |
0,0025 |
KI, MnI2, NaCN |
14 |
H2S |
0,03 |
HClO4 |
0,025 |
Li2SO3, NaI, FeCl2 |
15 |
H2Se |
0,01 |
КОН |
0,05 |
Na2Te, CoSO4, KCl |
16 |
Н2ТеО3 |
0,02 |
HNO3 |
0,025 |
ZnSO4, K2TeO3, LiI |
17 |
H2S |
0,01 |
LiOH |
0,03 |
KNO3, Cu(NO3)2, KF |
18 |
H2Se |
0,05 |
Н2S2O3 |
0,005 |
K2CO3, LiCl, FeBr3 |
19 |
Н2ТеО3 |
0,05 |
HClO2 |
0,05 |
MnI2, Na2SeO3, Li2SO4 |
20 |
H3AsO4 |
0,02 |
H2SO4 |
0,05 |
AlCl3, NaCH3COO, CaCl2 |
21 |
Н2ТеО4 |
0,01 |
H2SeO4 |
0,02 |
NaNO2, NaNO3, NiI2 |
22 |
H2SeO3 |
0,03 |
HBr |
0,003 |
Zn(NO3)2, Na3PO4, NaClO4 |
23 |
H3РO4 |
0,005 |
HSCN |
0,11 |
Ni(NO3)2, Na2SO4, Na2SO3 |
24 |
H2C2O4 |
0,01 |
HI |
0,25 |
CdCl2, LiNO2, KI |
25 |
H2CO3 |
0,04 |
HClO4 |
0,45 |
NaI, CuBr2,, NaCH3COO |
26 |
H2GeO3 |
0,02 |
La(OH)3 |
0,03 |
LiNO3, CuSO4, Na2CO3 |
27 |
HOCl |
0,02 |
HNO3 |
0,001 |
Al(NO3)3, KCl, Na2Se |
28 |
HCN |
0,05 |
NаOH |
0,001 |
KCN, CrCl3, NaCl |
29 |
HNO2 |
0,05 |
Ba(OH)2 |
0,025 |
MnSO4, Na2SO4, Cs2SO3 |
30 |
H2CO3 |
0,02 |
H2SeО4 |
0,005 |
Na2C2O4, KBr, NH4NO3 |
Задание 6. Растворы электролитов.
1. Сколько граммов алюминия могут прореагировать с 50 мл
12%-го раствора HNO3 ( = 1,06 г/мл)?
2.Рассчитайте, при какой концентрации (моль/л) плавиковой кислоты HF степень ее диссоциации составит 0,01 и при какой концентрации степень диссоциации будет в два раза больше?
3.Какой объем воды необходимо добавить к 0,2 л 5 % раствора
HCOOH ( = 1,012 г/мл) для получения раствора с рН = 2,5?
4. Сколько моль CaCO3 могут прореагировать с 179 мл 4 %-го рас-
твора HCl ( = 1,018 г/мл)?
46
5.Напишите уравнение реакции гидролиза соли ZnCl2. Рассчитайте исходную концентрацию этой соли в растворе с рН = 5.
6.Рассчитайте рН полученного раствора, если 10 мл 30 % раствора
NaOH ( = 1,328 г/мл) разбавили водой до 0,75 л.
7.Рассчитайте рН раствора Na2CO3, если степень гидролиза соли равна 0,08. Напишите уравнения реакции гидролиза этой соли по ступеням.
8.Какой объем раствора H2SO4 (сэкв = 3 моль/л) потребуется для нейтрализации 8 г NaOH?
9.Рассчитайте степень гидролиза CH3COONa в растворе, титр ко-
торого равен 6,2 10–5 г/мл. Напишите уравнение реакции гидролиза этой соли.
10.Рассчитайте константу диссоциации кислоты H2S, если степень
еедиссоциации в 0,01 М растворе равна 3,58 10–5.
11.При какой концентрации раствора степень диссоциации азотистой кислоты HNO2 будет равна 0,2?
12.При какой концентрации раствора степень диссоциации NH4OН будет равна 0,1?
13.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?
14.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.
15.Рассчитайте концентрацию ионов NH4 в растворе NH4OH с
концентрацией 10–6 моль/л?
16.Сколько граммов CuCl2 потребуется для полного взаимодействия
с600 мл раствора NaOH с сэкв = 0,5 моль/л?
17.Рассчитайте рН 5 %-го раствора HNO2 ( = 1,04 г/мл).
18.Рассчитайте, при какой концентрации уксусной кислоты степень ее диссоциации составит 0,01.
19.Рассчитайте массу HCOOH, которая содержится в 0,3 л раствора этой кислоты, имеющей рН = 6,04.
20.Водородный показатель рН раствора СH3СОOН равняется 4. Рассчитайте концентрацию уксусной кислоты.
47
21.На нейтрализацию 50 мл кислоты с сэкв = 0,5 моль/л расходуется 25 мл раствора NaOH. Сколько граммов NaOH содержит 500 мл этого раствора?
22.Рассчитайте рН 2,35 %-го раствора NH4OH ( = 0,988 г/мл)?
23.Сколько граммов 5 %-го раствора AgNO3 раствора требуется для реакции со 120 мл раствора AlCl3 с сэкв = 0,6 моль/л?
24.Рассчитайте, при какой концентрации уксусной кислоты (моль/л) 92 % ее будут находиться в недиссоциированном состоянии.
25.Рассчитайте константу диссоциации одноосновной слабой кислоты НА, если в растворе соли КА с с = 0,1 моль/л степень гидролиза соли равна 0,08.
26.Рассчитайте массовую долю раствора муравьиной кислоты
НСООН ( = 0,988 г/мл), если концентрация ионов водорода равна
8,4 10–3 моль/л.
27.Степень диссоциации уксусной кислоты в 0,1 н. растворе равна
1,34 %. Рассчитайте концентрацию ионов водорода, рН раствора и Kд кислоты.
28.Раствор, содержащий в 2 л 0,25 г селенида натрия, имеет рН 10,8. Рассчитайте константу гидролиза этой соли по 1-ой ступени и константу диссоциации H2Se по 2-ой ступени.
29.Рассчитайте рН раствора, полученного при сливании 50 мл 0,1 н. раствора H2SO4 и 50 мл 0,08 М раствора NaOH.
30.Рассчитайте молярную концентрацию раствора AlCl3, рН которого равен 3,5, учитывая только 1-ю ступень гидролиза.
48
Тема 7
РАСТВОРЫ НЕЭЛЕКТРОЛИТОВ
1.Рассчитайте 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. Рассчитайте 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. Рассчитайте молекулярную массу неэлектролита.
6. Давление водяного пара при 50 ºС равно 12334 Па. Рассчитайте 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. Рассчитайте 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. Рассчитайте давление насыщенного пара над раствором, содержащим 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-
49
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.Рассчитайте молярную массу 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. Рассчитайте 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.
50