Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Алгоритм решения задач по химии. Часть 1. Практикум. Учебное пособие
.pdf
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ
«ВОРОНЕЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
УНИВЕРСИТЕТ ИНЖЕНЕРНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ»
ФГБОУ ВПО
Ю. С. ПЕРЕГУДОВ
О. А. КОЗАДЕРОВА С. И. НИФТАЛИЕВ
АЛГОРИТМ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ ПО ХИМИИ
Часть 1
Утверждено
редакционно-издательским советом университета
в качестве учебного пособия
ВОРОНЕЖ
2014
1
УДК 542.8/.9
П27
Алгоритм решения задач по химии. Практикум. В 2 ч.
Часть 1. [Текст] : учеб. пособие / Ю. С. Перегудов,
О. А. Козадерова, С. И. Нифталиев; Воронеж. гос. ун-т
инж. технол. – Воронеж: ВГУИТ, 2014. – 83 с.
ISBN 978-5-00032-055-6
УДК 542.8/.9
ББК Г1я7
Перегудов Ю.С.,
Козадерова О.А.,
Нифталиев С.И., 2014
ФГБОУ ВПО «Воронеж.
гос. ун-т инж. технол.», 2014
ББК Г1я7
П27
Научный редактор профессор С.И. НИФТАЛИЕВ
Р е ц е н з е н т ы :
кафедра общей и неорганической химии
Воронежского государственного университета;
д-р хим. наук Н.И. ПОНОМАРЕВА
(Воронежская государственная медицинская академия
им. Н. Н. Бурденко)
Печатается по решению
редакционно-издательского совета
Воронежского государственного университета инженерных технологий
Перегудов, Ю. С.
Учебное пособие разработано в соответствии с требованиями ФГОС ВПО
подготовки выпускников по направлениям 18.03.01 – «Химическая технология»,
18.03.02 – «Энерго- и ресурсосберегающие процессы в химической технологии,
нефтехимии и биотехнологии», 20.03.01 – «Техносферная безопасность». Оно
предназначено для закрепления теоретических знаний дисциплины «Неорганическая
химия» блока 1.
18 2801000000
П
2014ОК2(03)
Без объявл.
ISBN 978-5-00032-055-6
Оригинал-макет данного издания является собственностью Воронежского
государственного университета инженерных технологий, его репродуцирование
(воспроизведение) любым способом без согласия университета запрещается.
2
ОТ АВТОРОВ
Учебное пособие позволяет сформировать следующие
компетенции:
- способность и готовность использовать основные законы естественно-научных дисциплин в профессиональной деятельности (ОПК-1, 18.03.01);
- способность использовать знания о современной физической картине мира, пространственно-временных закономерностях, строении вещества для понимания окружающего мира и
явлений природы (ОПК-2, 18.03.01);
- способность использовать знание свойств химических
элементов, соединений и материалов на их основе для решения
задач профессиональной деятельности (ПК-17, 18.03.01);
- способность использовать основные законы естественно-
научных дисциплин в профессиональной деятельности, применять методы математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования (ОПК-2,
18.03.02);
- способность использовать основные естественно-
научные законы для понимания окружающего мира и явлений
природы (ОПК-3, 18.03.02);
- способность работать самостоятельно (ОК-8, 20.03.01);
- способность использовать законы и методы математики,
естественных, гуманитарных и экономических наук при решении профессиональных задач (ОК-11, 20.03.01).
Учебное пособие содержит краткий теоретический материал, помогающий решить задачи. Для каждого типа задач описаны методы анализа и поиска решения. В каждую тему включены задачи для самостоятельного решения. Выполнять их следует после внимательного ознакомления с общими методами
решения таких задач.
3
1. РЕШЕНИЕ ЗАДАЧ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ
ОСНОВНЫХ ПОНЯТИЙ И ЗАКОНОВ ХИМИИ
Относительная атомная масса - это число, показываю-
щее, во сколько раз атом элемента тяжелее 1/12 массы атома углерода
12
C. Обозначается - Аr, единица измерения - а.е.м. Атом-
ные массы элементов указаны в периодической системе элементов Д. И. Менделеева.
Например: атомная масса серы равна 32. Записывается –
Ar(S) = 32 а. е. м. - это значит, что атом серы в 32 раза тяжелее
1/12 массы атома углерода
12
С.
Относительная молекулярная масса - число, показываю-
щее, во сколько раз молекула вещества тяжелее 1/12 массы атома углерода
12
C.
Обозначается - Mr, единица измерения - а. е. м. Молекулярная масса равна сумме атомных масс всех атомов, образующих молекулу.
Например: Mr (H2SO4) = 2 + 32 + 64 = 98 а. е. м. Следовательно, молекула серной кислоты В 98 раз тяжелее 1/12 массы
атома углерода
12
С.
Моль - количество вещества, содержащее столько молекул
атомов, ионов, электронов или других структурных единиц,
сколько содержится атомов в 12 г изотопа углерода
12
С. Обо-
значается - , единица измерения - моль. 1 моль содержит
6,02∙1023 структурных единиц.
Молярная масса - это масса одного моля. Обозначается М, единица измерения - г/моль.
Молярная масса численно равна атомной или молекулярной массе, но выражается в г/моль.
Например: Mr(CaCO3) = 100 а. е. м., М(CaCO3) = 100 г/моль.
М = 100 г/моль - это значит, что 1 моль СаСО3, то есть
6,02∙1023 молекул этого вещества имеет массу 100 г.
4
Итак, если
(моль) количество вещества, М (г/моль) - молярная масса вещества, m (г) - масса вещества, то соотношение
между ними
m = М ∙ .
Закон сохранения массы. Масса веществ, вступивших в ре-
акцию, равна массе веществ, образовавшихся в результате реакции (с учетом выделенной или поглощенной энергии).
Закон постоянства состава. Всякое химически чистое ве-
щество с молекулярной структурой независимо от способов его
получения имеет постоянный качественный и количественный
состав.
Закон Авогадро. В равных объемах различных газов при
одинаковых условиях (температуре и давлении) содержится
одинаковое число молекул.
Из закона Авогадро следует:
а) 1 моль любого газа при нормальных условиях ( t = 0 °С,
р = 760 мм рт. ст.) занимает объем 22,4 дм
3
. Этот объем назы-
вается молярным объемом (Vm); таким образом, если известно
количество вещества
(моль) какого-то газа, то объем его мож-
но найти по фрмуле:
V = V
·.
m
б) 1 моль любого вещества содержит 6,02∙1023 молекул.
NА = 6,02∙10
23
моль-1 - постоянная Авогадро;
в) при одинаковых условиях массы равных объемов газов
относятся как их молярные массы:
m1/m2 = M1/M2,
где m - масса газа, М - молярная масса газа.
5
Величина D = M1/M2 - относительная плотность первого
11
22
M Mr
D = =
M Mr
газа по второму - показывающая, во сколько раз один газ тяжелее или легче другого газа. Из соотношения D = M1/M2 следует
М1 = D ∙ M2.
Поскольку молярная масса вещества численно равна его
относительной молекулярной массе, формулу относительной
плотности можно выразить так:
.
Алгоритм решения задач
1. Запишите формулу вещества, о котором идет речь в условии
задачи.
2. Найдите относительную молекулярную и молярную массы
этого вещества.
3. Воспользуйтесь одной из формул (или комбинацией формул),
представленных выше, для нахождения необходимого соотношения между известными величинами и величинами, которые необходимо найти в соответствии с условием задачи,
или составьте пропорцию, записав первую строчку ее, зная
соотношения между массой/объемом 1 моля вещества, а вторую - согласно условию задачи.
4. Решите полученное выражение или пропорцию и проанализи-
руйте ответ.
3адача 1.
Вычислить массу 2,5 моль серной кислоты.
Решение.
H2SО4 Mr = 98 а.е.м., М = 98 г/моль
I способ: m= М ∙
m (H2SO4) = 2,5 моль ∙ 98 г/моль = 245 г.
6
66 г
= = = 1,5 моль
44 г/моль
m
ν
М
220 г
= = = 5 моль
44 г/моль
m
ν
М
II способ: 1 моль H2SO4 = 98 г,
2,5 моль H2SO4= X г, Х = 245 (г).
Ответ: масса 2,58 моль серной кислоты составляет 245 г.
Задача 2.
Сколько молей составляют 66 г оксида углерода (IV)?
Решение.
CO2: M = 44 а. е. м, М = 44 г/моль.
I способ: m = М ∙
.
II способ: 1 моль CO2 - 44 г,
X моль CO2 - 66 г, X = 1,5 (моль).
Ответ: 66 г оксида углерода (IV) составляет 1,5 моль.
Задача 3.
Определить объем 220 г углекислого газа, взятого при нормальных условиях (н. у.).
Решение. CO2 Мr = 44 а. е. м., М = 44 г/моль.
I способ:
V(CO2) = Vm ∙ = 5 моль ∙ 22,4 дм3/моль = 112 дм3.
II способ: 220 г CO2 - X дм3,
44 г CO2 - 22,4 дм3, X = 112 (дм3).
Ответ: объем углекислого газа составляет 112 дм3.
7
Задача 4.
3
2
3
50 дм
(O ) = = = 2,2 моль
22,4 дм /моль
m
V
ν
V
Определить массу кислорода, содержащегося в баллоне ѐмкостью 50 дм
3
в пересчете на н. у.
Решение. O2: Мr = 32 а. е. м., M = 32 г/моль.
I способ:
m(O2) = M ∙ = 2,2 моль ∙ 32 г/моль = 71,4 дм3.
II способ: 50 л O2 - X г,
22,4 л O2 - 32 г, X = 71,4 (г).
Ответ: в баллоне содержится 71,4 дм3 кислорода.
Задача 5.
Какой объем при н. у. занимают 9,4 ∙ 1021 молекул газа?
Решение. 1 моль газа - 22,4 л - 6,02 ∙1023 молекул,
X л газа - 9,4 ∙ 1021 молекул,
X = 0,35 (л).
Ответ: 9,4 ∙ 1021 молекул газа занимают 0,35 дм3.
Задача 6.
0,407 г газа при н. у. занимают объем 250 см
3
. Какова относи-
тельная молекулярная масса этого газа?
Решение. 0,407 г газа - 0,25 дм3,
X г газа - 22,4 дм3 (1 моль),
X = 36,5 г, следовательно,
M = 36,5 г/моль и Мr = 36,5 а.е.м.
Ответ: относительная молекулярная масса газа 36,5 а.е.м.
8
Задача 7.
81
2,8
29
D
2
2
газа
H
H
M
D =
М
газа
возд
возд
M
D =
М
22
22
2
2
газа возд возд
газа Н Н
Н Н возд возд
возд возд
Н
Н
M = D М;
M = D М;
D М = D М ;
D М
1,93 29 г/моль
D = = = 28.
М 2 г/моль
При н. у. 500 см3 газа имеют массу 1,806 г.
Найти плотность этого газа по воздуху.
Решение.
D
М
возд
возд
= М
/ М
газа
возд
- 29 а. е. м.,
,
0,5 дм3 газа - 1, 806 г,
22,4 дм3 газа - Х г ,
Х = 81 (г).
Следовательно, М
= 81 а. е. м.
газа
.
Ответ: данный газ в 2,8 раза тяжелее воздуха.
Задача 8.
Определить плотность газа по водороду, если плотность его по
воздуху равна 1,93.
Решение.
;
,
Ответ: данный газ в 28 раз тяжелее водорода.
9
Задачи для самостоятельного решения
1. Какому количеству вещества соответствуют: а) 40 г
кислорода, б) 32 г меди, в) 21, 7 г калия, г) 90 г воды, д) 272 г
сульфата кальция?
2. Вычислить массу: а) 3 моль цинка, б) 0,1 моль серной
кислоты, в) 0, 05 моль нитрата меди 2.
3. Мелкая разменная монета изготовляется из алюминиевой бронзы, с массовой долей алюминия 5 % и меди 95 %.
Сколько молей меди и алюминия содержится в копейке, если
она имеет массу 1 г?
Ответ: 0,002 моль; 0,015 моль.
4. Сколько молей железа содержится в килограммовой гире, если она изготовлена из чугуна с массовой долей железа
95 %?
Ответ: 16,96 моль.
5. Какую массу азотной кислоты надо взять, чтобы в ней
содержалось такое же число молей, сколько заключается в 9,8 г
серной кислоты?
Ответ: 6,3 г.
6. Имеют ли смысл выражения: а) 0,2 моль; б) 0,2 молекулы; в) 0,2 молярной массы; г) 0,2 молекулярной массы?
7. Сколько молей газа содержится при н. у. в объеме, равном 33,6 дм3? Чему равна масса водорода, занимающего при
н. у. этот объем?
Ответ: 1,5 моль; 3 г.
8. Вычислите количество молекул, содержащихся в
1 см3 газа при н. у.
Ответ: 0,9∙1019 молекул.
9. Во сколько раз объем 4 г водорода больше объема такой
же массы кислорода при одинаковых условиях?
Ответ: 16 раз.
10. Определите число молекул в 448 м3 газа при н. у.
Ответ: 120,4 ∙ 1026 молекул.
11. Сколько молекул кислорода содержится в 1 л воздуха,
если принять, что воздух содержит 21 % кислорода по объѐму?
Ответ: 5,6 ∙10
-23
молекул.
10
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]