Вопрос 2.

А. Выберите для Вашего варианта правильный ответ (1, 2 или 3) из таблицы 3.23, указывающий необходимое воздействие на систему для смещения равновесия в заданном направлении.

Б. Обоснуйте свой ответ по п. А; при этом укажите, как выбранное воздействие повлияет на скорость прямой и обратной реакций и почему; подтвердите свой ответ использованием принципа Ле-Шателье. Объясните, почему остальные варианты ответа не приводят к смещению равновесия в указанном направлении.

Таблица 3.23 – Тестовое задание 13 (Т-13)

Ва- ри- ант	Реакция	Заданное направление смещения равновесия	Фактор, действующий на систему для смещения равновесия
			1	2	3
1	CaCO3(т) +H2O(ж) +CO2(г) =Ca(HCO3)2(ж)H<0	вправо	↓ [H2O]	↑ Р	↑ T
2	K2S(ж) + H2O(ж) = KOH(ж) + KHS(ж) H>0	влево	↓ T	↑ [H2O]	↓ Р
3	H2S2O8(ж) + 2 H2O(ж) = 2 H2SO4(ж) + Н2О2(ж) H>0	вправо	↓ Р	↓ T	↓ [H2O2]
4	Na2CO3(ж) + 2 Н2О(ж) = 2 NaОН(ж) +H2О (ж) + СО2 (г) H>0	вправо	↓ T	↑ [NaOH]	↓ Р
5	ZnSO4(ж) + 2 H2O(ж) = Zn(OH)2(т) + H2SO4(ж) H>0	влево	↓ T	↑ Р	↓ [ZnSO4]
6	HNO2(ж) +NaOH(ж) = NaNO2(ж) + Н2О(ж)H<0	влево	↑ Р	↓ [NaOH]	↓ T
7	4 HCl(г) + О2(г) = 2 Н2О(г) + 2Cl2(г)H<0	вправо	↑ T	↑ Р	↓ [O2]
8	2 Cl2O(г) + 2 О2(г) = 2Cl2O3(г) H<0	влево	↑ [Cl2O]	↑ T	↑ Р
9	NH4Cl(к) =NH3(г) +HCl(г)H>0	вправо	↓ Р	↑ [NH4Cl]	↓ T
10	СО(г) + 3 Н2(г) = СН4(г) + 2 Н2О(г)H<0	влево	↑ [СО]	↑ Р	↓ T
11	2 SO2(г) + О2(г) = 2SO3(г)H<0	вправо	↑ Р	↑ T	↓ [O2]
12	Al2O3(т) + 3 Н2(г) = 2 Al(т) + 3 Н2О(ж)H>0	вправо	↑ [Al2O3]	↓ T	↑ Р
13	Fe(т) +HCl(г) =FeCl2(ж) + Н2(г) H>0	влево	↓ Р	↑ [FeCl2]	↑ T
14	FeCl3(ж) + 3KSCN(ж) =Fe(SCN)3(ж) + 3KCl(ж)H>0	вправо	↓ [KCl]	↓ T	↑ Р
15	Fe(т) + НCl(г) =FeCl2(т) + Н2(г) H<0	влево	↑ T	↓ Р	↑ [FeCl2]
16	2 NH4OH(ж) + CO2(г) = (NH4)2CO3(ж) + H2O(ж) H<0	вправо	↑ T	↑ [H2O]	↑ Р
17	Н2(г) + СО2(г) = СО(г) + Н2О(ж) H<0	влево	↓ [H2O]	↓ Р	↓ T
18	Na2S(ж) + H2O(ж) = 2 NaOH(ж) + H2S(г) H>0	влево	↑ Р	↑ T	↑ [H2O]

Продолжение таблицы 3.23 – Тестовое задание 13 (Т-13)

Ва- ри- ант	Реакция	Заданное направление смещения равновесия	Фактор, действующий на систему для смещения равновесия
			1		1
19	HI(г) + О2(г) = 2 Н2О(г) + 2I2(г) H<0	вправо	↑ [I2]	↓ Р	↑ T
20	H2(г) +Cl2(г) = 2HCl(г)H<0	вправо	↓ T	↑ Р	↑ [HCl]
21	CO2(г) +H2O(г) =C2H4(г) +O2(г) H>0	влево	↓ Р	↑ [CO2]	↓ T
22	HBr(г) + О2(г) = 2 Н2О(ж) + 2Br2(г)H<0	влево	↑ [H2O]	↓ T	↑ Р
23	MgCl2(ж) +Na2HPO4(ж) +NH3(г) =MgNH4PO4(т) + 2NaCl(ж) H>0	вправо	↓ T	↑ [NaCl]	↑ Р
24	4 NH3(г) + 5 О2(г) = 4 NO(г) + 6 Н2О(г)H<0	влево	↓ Р	↑ T	↑ [NH3]
25	Na3PO4(ж) + 2H2O(ж) =NaH2PO4(ж) + 2NaOH(ж) H>0	влево	↑ T	↓ [H2O]	↓ Р
26	CuO(т) + С(т) = Сu(т) + СO(г) H>0	влево	↑ Р	↑ T	↓ [CuO]
27	Fe3O4(т) + 4 Н2(г) = 3 Fe(т) + 4 Н2О(г)H<0	вправо	↑ [Fe3O4]	↑ Р	↓ T
28	NH4OH(ж) +HCl(г) = NH4Cl(ж) +H2O(ж)H<0	влево	↓ T	↓ Р	↓ [NH4Cl]
29	Mg(OH)2(т) + 2 HNO3(ж) = Mg(NO3)2(ж) + 2 H2O(ж) H<0	влево	↑ T	↓ [Mg(OH)2]	↑ Р
30	ZnCl2(ж) + 2 Н2О(ж) =Zn(ОН)2(т) + 2HCl(ж)H>0	вправо	↓ [Zn(OH)2]	↓ Р	↑ T
31	Fe(OH)2(т) + 2HCl(ж) = FeCl2(ж) +H2O(ж)H<0	вправо	↑ [Fe(OH)2]	↑ Р	↓ T
32	KHSO3(ж) + KOH(ж) = K2SO3(ж) + H2O(ж) H<0	влево	↓ [KOH]	↓ T	↑ Р
33	2 СО(г) = С(т) + СО2(г)H>0	вправо	↓ T	↑ Р	↓ [C]
34	2 MgSO4(ж) + 2 H2O(ж) = (MgOH)2SO4(т) + H2SO4(ж) H>0	влево	↓ Р	↓ T	↓ [MgSO4]
35	2 NO(г) + Сl2(г) = 2NOCl(г) H>0	вправо	↑ Р	↑ [NOCl]	↓ T

Условные обозначения: т – твердое или малорастворимое вещество, к – кристаллическое вещество. ж – жидкое вещество или раствор, г – газообразное вещество;

↑ или ↓ – соответственно увеличение или уменьшение заданного фактора; Т – температура, Р – давление, [X] – концентрация вещества Х.

Задание 7. Истинные растворы и способы выражения их концентрации (по разделам стандартов: растворы, способы выражения концентраций)

Рекомендуемая литература: [1], § 1.1, 1.5; гл. 7; § 7.2.1 – 7.2.3; [2], § 3, § 4.1, § 8.3; [3], гл. 1, § 1; гл. 6, § 1; [4], гл. 2, § 1; гл. 7, § 1-4; лекции.

1. Вопросы, которые необходимо изучить и уметь дать на них ответ:

1.1. Что представляют собой дисперсные системы вообще и истинные растворы в частности.

1.2. Что представляет собой растворение вещества, и какие процессы и виды взаимодействий могут иметь место при растворении; в каком случае вещество способно растворятся в конкретном растворителе.

1.3. Как подразделяются и характеризуются растворы в зависимости от вида частиц растворенного вещества и их концентрации в растворе (молекулярные, ионные, насыщенные, ненасыщенные, пересыщенные).

1.4. Каковы сущность понятия «концентрация растворов» и существующие способы ее выражения.

1.5. Что называется эквивалентом простого и сложного вещества в реакциях обменного типа и окислительно-восстановительных реакциях. Уметь определять эквиваленты разных веществ.

1.6. Как определяется эквивалентная масса вещества (молярная масса одного эквивалента) с использованием значения эквивалента вещества или по формулам для расчета массы эквивалента соли, кислоты, основания.

1.7. Как формулируется закон эквивалентов и как он используется при составлении уравнений реакций.

1.8. Как формулируется, математически выражается и для чего используется следствие из закона эквивалентов для реакций в растворах.

1.9. Какова суть понятия «растворимость вещества», от каких факторов она зависит; что показывает и как математически выражается коэффициент растворимости.

2. Письменное задание для контроля усвоения темы:

2.1. Дайте определение электролитов и неэлектролитов.

2.2. Укажите, что представляют собой молекулярные и ионные растворы.

2.3. Изобразите схему образования молекулярного раствора на примере растворения любого вещества, являющегося неэлектролитом, отразите и назовите все виды возникающих при этом межмолекулярных взаимодействий.

2.4. Дайте определение эквивалента вещества в обменной реакции (по отношению к водороду) и эквивалентной массы.

2.5. Укажите, что отражают в составе растворов и как математически выражаются: массовая доля, молярная доля, молярная, нормальная и моляльная концентрации, титр (при этом укажите размерности этих величин).

2.6. Выведите и напишите математическое выражение, связывающее значения нормальной (С_Н) и молярной (С_М) концентраций вещества с использованием его эквивалента (Э).

2.7. Напишите математическое выражение коэффициента растворимости на примере растворимости спирта в воде при 25 °С и укажите, что он показывает.

2.8. Сформулируйте и напишите математическое выражение следствия из закона эквивалентов для реакций в растворах (на примере реакции между кислотой и основанием). Приведите соотношение, позволяющее определить, в каком отношении нужно затратить на реакцию объемы их растворов с известными концентрациями.

2.9. В таблице 3.24 указаны растворенные в воде вещества, их молярная (С_M) или нормальная (Сн) концентрации.

Для вашего варианта определите значение эквивалента данного вещества в обменной реакции и значение искомой концентрации. Объясните, как Вы получили ответ, не проводя специальных расчетов, а только используя найденный эквивалент и данную концентрацию.

Примечание: при расчете эквивалентов сложных веществ необходимо принять во внимание: а) сколько атомов водорода замещено в 1 моле кислоты при образовании 1 моля данной средней соли; б) какое количество молей протона (H⁺) может вступить в реакцию с 1 молем щелочи; в) какое количество молей протона может отщепить 1 моль данной кислоты. С учетом этого необходимо найти, какое количество данной средней соли, кислоты или щелочи соответствует 1 молю протона или водорода.

Например, 1 моль Na₂SO₄ можно рассматривать как продукт замещения двух молей атомов водорода в одной молекуле H₂SO₄. Отсюда эквивалент Na₂SO₄ равен 1/2 моля, а молярная масса эквивалента соли Na₂SO₄ равна: М_{экв, Na2SO4} = М_Na2SO4 . 1/2 моль = М_Na2SO4/2 г/моль.

Таблица 3.24

Ва-ри-ант	Растворенное вещество	Данная концент-рация, моль/л	Искомая концент-рация, моль/л	Вари-ант	Растворенное вещество	Данная концент-рация, моль/л	Искомая концент-рация, моль/л
1	H3PO4	CH=1	CM	19	H2S	CH=1	CM
2	Na2S	CM=2	CH	20	Ba(OH)2	CM=2	CH
3	LiOH	CH=1	CM	21	Cr(NO3)2	CM=2	CH
4	Ba(NO3)2	CH=1	CM	22	H2SO4	CH=1	CM
5	H2SO3	CM=2	CH	23	K2SO4	CH=1	CM
6	K2SO3	CH=1	CM	24	AlCl3	CH=1	CM
7	NH3	CM=2	CH	25	Na2SO3	CM=2	CH
8	Na2SO4	CM=2	CH	26	MgCl2	CH=2	CM
9	CaCl2	CH=1	CM	27	K3PO4	CH=1	CM

Продолжение таблицы 3.24

10	MgSO4	CM=2	CH	28	Ca(NO3)2	CM=2	CH
11	Zn(NO3)2	CH=1	CM	29	BaBr2	CH=2	CM
12	H3BO3	CH=1	CM	30	NH4OH	CM=2	CH
13	FeBr2	CM=2	CH	31	FeCl3	CM=2	CH
14	Na2SiO3	CM=2	CH	32	CuCl2	CM=2	CH
15	Cu (NO3)2	CH=1	CM	33	CrCl3	CH=1	CM
16	K3PO4	CM=2	CH	34	SnCl2	CH=1	CM
17	MgI2	CH=1	CM	35	Na2CO3	CH=1	CM
18	Na3PO4	CH=1	CM	36	KOH	CM=2	CH

Примечание: при оценке эквивалентов рассматривайте средние соли как продукт замещения определенного атомов водорода в кислоте; кислоты – как вещества, способные отщеплять определенное число атомов водорода; основания – как вещества, способные взаимодействовать с определенным числом атомов водорода.

2.10. Решите данную по Вашему варианту (см. ниже) задачу на определение концентрации растворов. При этом представьте последовательный ход решения, математические выражения и размерности всех используемых и рассчитываемых величин. Полученный результат сверьте с данным ответом.

1. Вычислите массовую долю и молярную концентрацию раствора, полученного при растворении 3,5 г CaCI₂ в 96,5 г H₂O, если ρ_{раствора} = 1,029 г/см³. Ответ: ω = 3,5 %; С_м= 0,32 моль/л.

2. Вычислите процентную концентрацию раствора, полученного прибавлением 5 л воды к 1 л 30 %-го раствора гидроксида натрия плотностью 1,328 г/см³. Ответ: ω = 6,3 %.

3. Вычислите моляльную и нормальную концентрации раствора, полученного при растворении 3,5 г CaCI₂ в 96,5 г H₂O, если ρ_{раствора} = 1,029 г/см³. Ответ: С_m = 0,33 моль/кг; С_н = 0,64 моль-экв/л.

4. Вычислите нормальную и молярную концентрации 16 %-го раствора хлорида алюминия, плотность которого равна 1,149 г/см³. Ответ: С_н= 4,13 моль-экв/л; С_м = 1,38 моль/л.

5. В 90,5 см³ H₂O растворили 9,5 г Na₂SO_4. Найдите массовую долю и молярную концентрацию приготовленного раствора, если его плотность равна 1,108 г/см³. Ответ: ω = 9,5 % ; С_м = 0,74 моль/л.

6. Из 10 кг 20 %-го раствора при охлаждении выделилось 400 г соли. Чему равна процентная концентрация охлажденного раствора? Ответ: ω = 16 %.

7. Рассчитайте моляльную и нормальную концентрации раствора, полученного при растворении 9,5 г Na₂SO₄ в 90,5 г H₂O (ρ_{раствора} = 1,108 г/см³). Ответ: С_m = 0,74 моль/кг ; С_н = 1,48 моль-экв/л.

8. Сколько граммов кислоты содержится в 4 л 20,8 %-го раствора азотной кислоты плотностью 1,12 г/см³? Вычислите нормальную концентрацию этого раствора. Ответ: m = 931,84 г; С_н = 3,7 моль-экв/л.

9. Для приготовления раствора NaCl 5,6 г этой соли растворили в 94,4 см³ H₂O. Плотность полученного раствора составляет 1,045 г/см³. Чему равна массовая доля и молярная концентрация этого раствора? Ответ: ω = 5,6 % ; С_м = 1,00 моль/л.

10. Какую массу нитрата натрия нужно растворить в 400 г воды, чтобы приготовить 20 %-ный раствор? Чему равна моляльная концентрация этого раствора? Ответ: m = 100 г; С_m = 0,38 моль/кг.

11. Рассчитайте моляльную и нормальную концентрации раствора, полученного при растворении 7,4 г BaCI₂ в 92,6 г H₂O (ρ_{раствора} = 1,060 г/см³). Ответ: С_m =0,38 моль/кг ; С_н = 0,75 моль-экв/л.

12. Вычислите моляльную и молярную концентрации 16 %-ного раствора хлорида алюминия плотностью 1,149 г/см³. Ответ: С_m = 1,43 моль/кг; С_м= 1,38 моль/л.

13. В 90,8 г H₂O растворили 9,2 г MgSO₄, получили раствор, плотность которого составляет 1,075 г/см³. Чему равна массовая доля и молярная концентрация этого раствора. Ответ: ω = 9,2 % ; С_м = 0,82 моль/л .

14. Вычислите молярную концентрацию 20,8 %-го раствора азотной кислоты, плотность которого равна 1,12 г/см³. Ответ: С_м = 3,7 моль/л.

15. Чему равна нормальная и моляльная концентрации 30 %-ного раствора NaOH (ρ_{раствора} = 1,328 г/см³)? Ответ: С_н = 9,96 моль-экв/л; С_m = 10,71 моль/кг.

16. Найдите моляльную и нормальную концентрации раствора, полученного при растворении 10,9 г MgCI₂ в 89,1 г H₂O, если ρ_{раствора} = 1,091 г/см³. Ответ: С_m = 1,29 моль/кг ; С_н = 2,50 моль-экв/л.

17. Рассчитайте молярную концентрацию 20 %-ного раствора сульфата алюминия, плотность которого 1,23 г/см³. Ответ: С_м = 0,72 моль/л.

18. В 88,5 см³ H₂O растворили 11,5 г NaNO_3. Найдите массовую долю и молярную концентрацию приготовленного раствора, если его плотность равна 1,125 г/см³. Ответ: ω = 11,5 %; С_м= 1,52 моль/л.

19. Какова молярная и моляльная концентрации 10 %-ного раствора гидроксида натрия, плотность которого 1,1 г/см³? Ответ: С_м= 2,75 моль/л; С_m = 2,78 моль/кг.

20. Рассчитайте моляльную и нормальную концентрации раствора, полученного при растворении 12,5 г Na₂SO₄ в 87,5 г H₂O (ρ_{раствора} = 1,142 г/см³). Ответ: С_m = 1,01 моль/кг; С_н = 2,01 моль-экв/л.

21. Найдите массу КОН, которая необходима для приготовления 500 см³ 2 М раствора КОН. Ответ: m = 56 г.

22. Какая масса NaОН необходима для приготовления 0,5 л 2Н раствора этого вещества? Ответ: m = 40 г.

23. Рассчитайте нормальную концентрацию 20 %-ного раствора сульфата алюминия, плотность раствора 1,23 г/см³. Ответ: С_н = 4,32 моль-экв/л.

24. Сколько граммов КОН необходимо для приготовления 500 см³ 0,1 Н раствора КОН? Ответ: m = 2,8 г.

25. К 300 мл 30 %-ного раствора серной кислоты с плотностью 1,22 г/см³ добавили 1 л воды. Рассчитайте процентную концентрацию полученного раствора. Ответ: ω = 8 %.

26. Какова масса NaОН, содержащегося в 0,5 л 0,1 М раствора данного вещества? Ответ: m = 2 г.

27. Найдите массовую долю 2 М раствора азотной кислоты (ρ_{раствора} = 1,070 г/см³). Ответ: ω = 11,78 %.

28. Найдите массу КОН, которая необходима для приготовления 500 см³ 1 М раствора КОН. Ответ: m = 28 г.

29. Сколько граммов сульфата натрия нужно взять для приготовления 10 л 8 %-ного раствора с плотностью 1,075 г/см³? Вычислите молярную концентрацию этого раствора. Ответ: m = 860 г; С_м = 0,61 моль/л.

30. Найдите массовую долю 2 М раствора КОН, если плотность раствора составляет 1,075 г/см³. Ответ: ω = 10,42 %.

31. В 33,3 мл воды растворили 16,7 г серной кислоты. Рассчитайте процентную концентрацию полученного раствора. Ответ: ω = 33,4 %.

32. Какова массовая доля 2 Н раствора NaОН, плотность которого составляет 1,092 г/см³? Ответ: ω = 7,33 %.

33. Плотность 40 %-ного раствора гидроксида калия равна 1,4 г/см³. Какова нормальная концентрация этого раствора? Ответ: С_н = 10 моль-экв/л.

34. Вычислите массовую долю 3 М раствора H₂SO₄, если его плотность равна 1,231 г/см³. Ответ: ω = 23,88 %.

35. Рассчитайте массовую долю 2 Н раствора HCI, если ρ_{раствора} = 1,035 г/см³. Ответ: ω = 7,05 %.

Комплексное тестовое задание 4 по теме "Концентрация истинных растворов"

Правильные ответы по п. А приведены в конце пособия в таблице 4.2.

В таблице 3.25 указаны молярные (С_M) или нормальные (C_Н) концентрации веществ в истинных растворах.

А. Для Вашего варианта приведите из набора ответов (см. табл. 3.25) ответ, отражающий значение искомой концентрации раствора с данной концентрацией.

Б. Укажите, что показывают молярная и нормальная концентрации растворов, математические выражения для их расчета и размерности.

Приведите значение эквивалента данного вещества в обменных реакциях. Укажите, как используется эквивалент вещества: а) для нахождения эквивалентной массы этого вещества исходя из его молекулярной массы; б) для определения нормальной концентрации раствора исходя из его известной молярной концентрации.

Обоснуйте выбранный Вами ответ по п. А с приведением необходимых формул и расчетов. Приведите формулировку закона эквивалентов и следствия из него для реакций между растворами веществ и математическое выражение этого следствия.

Таблица 3.25 – Тестовое задание 14 (Т-14)

Вари-ант	Растворенное вещество	Данная концентрация		Искомая концентрация
		Вид	Значение	Вид	Значение, моль/л (набор ответов)
1	Fe2(SO4)3	CМ	1	CН	6	1	3
2	Al2(SO4)3	CM	2	CH	12	6	2
3	Ca(OH)2	CH	0,1	CM	0,1	0,2	0,05
4	H2SO3	CM	0,5	CH	1	0,5	0,25
5	Mn(NO3)2	CH	1	CM	1	0,5	2
6	MgSO4	CH	2	CM	2	1	4
7	ZnCl2	CM	1	CH	1	0,5	2
8	FeBr2	CН	2	CМ	4	1	2
9	Fe(NO3)3	CH	3	CM	1	3	6
10	Na3PO4	CM	2	CH	6	2	3
11	Mg(NO3)2	CH	1	CM	1	0,5	2
12	Na2CO3	CM	2	CH	2	1	4
13	Na2SO4	CН	0,5	CМ	0,25	1	4
14	Ba(OH)2	CН	2	CМ	2	1	4
15	Cr2(SO4)3	CM	1	CH	6	2	3
16	CaCl2	CМ	0,25	CН	0,5	1	2
17	CaS	CH	1	CM	1	0,5	2
18	ZnSO4	CM	1	CH	1	2	0,5
19	NiSO4	CM	1	CH	1	2	0,5
20	Na2SiO3	CМ	3	CН	3	6	2
21	H2S	CM	0,5	CH	1	0,5	2
22	MgCl2	CH	1	CM	1	2	0,5
23	MnSO4	CH	1	CM	1	0,5	2
24	BaBr2	CН	1	CМ	1	2	0,5
25	K2SO4	CM	2	CH	4	2	1
26	H2SO4	CH	2	CM	2	1	4
27	K3PO4	CH	3	CM	1	3	9
28	Al(NO3)3	CM	2	CH	2	6	3
29	AlCl3	CМ	1	CН	1	3	0,33
30	CrCl3	CН	3	CМ	1	3	6
31	Ba(NO3)2	CM	1	CH	1	2	0,5
32	NaOH	CH	2	CM	2	1	4
33	NH4OH	CМ	0,2	CН	0,2	0,4	0,1
34	FeCl3	CM	2	CH	2	6	3
35	H3PO4	CM	0,3	CH	0,1	0,3	0,9

Задание 8. Физико-химические свойства растворов (по разделам стандартов: растворы, фазовое равновесие)

Рекомендуемая литература: [1], § 7.2.6-7.2.8, 8.1; [2], § 8.1; [3], гл. 6, § 3; гл. 7, § 1; [4], гл. 6, § 5, с. 155; гл. 7, § 5-7; лекции.