Приклади виконання задач

Задача 1. Який об’єм водню виділиться за нормальних умов, якщо розчинити алюміній масою 10,8г у надлишку соляної кислоти?

Розв’язання.Записуємо рівняння реакції взаємодії алюмінію із соляною кислотою:

10,8г Хл

2Аl + 6HCl → 2AlCl₃ + 3H₂↑.

 = 2 моля;  = 3 моля;

М = 27 г/моль; V_m = 22,4 л;

m = 2∙27 =54 г. m = 3∙22,4 =67,2 л.

1-й спосіб. Складаємо пропорцію згідно рівняння реакції:

із 54г Al утворюється 67,2л Н₂;

із 10,8г Аl утворюється Хл Н₂

Із пропорції визначаємо Х (об’єм водню за нормальних умов):

2-й спосіб.Визначаємо кількість речовини алюмінію, що вступив у реакцію:

ν(Аl) = m(Аl)/M(Аl) = 10,8/27 = 0,4 (моль)

Із рівняння реакції випливає, що під час розчинення 2 молів алюмінію утворюється 3 молі водню. Отже,

ν(Н₂)/ν(Аl) = 3/2 = 1,5

Звідси випливає:

ν(Н₂) = 1,5 ν(Аl) = 1,5· 0,4 = 0,6 (моль)

Знаходимо об’єм водню за нормальних умов:

V(Н₂) = V_m ν(H₂)= 22,4∙ 0,6 = 13,44 (л)

Відповідь. б.

Задача 2. Деякий газ масою 160г займає об’єм 20л при температурі 27⁰С та тиску 623,25 кПа. Визначити молярну масу газу.

Розв’язання. Молярну масу газу можна визначити, користуючись рівнянням Менделєєва-Клапейрона:

.

Значення універсальної газової сталої обираємо відповідно до одиниць вимірювання. Якщо тиск вимірюється в Па, а об’єм – у м³, то R = 8,314Дж/ моль·К. Молярна маса газу становить:

= =.

Відповідь. в.

Задача 3. Знайти молярну масу еквівалента металу, з 4г якого утворюється 6,632г оксиду.

Розв’язання. В 6,632 г оксиду міститься 4 г металу, а решта – кисень, маса якого становить:

(г).

Відповідно до закону еквівалентів

,

звідки знаходимо:

,

(г/моль),

(г/моль).

Відповідь. а.

Задача 4. Скільки солей можна одержати під час взаємодії сірчаної кислоти з гідроксидом кальцію? Відповідь підтвердити відповідними формулами та назвами солей.

Розв’язання. Ca(OH)₂ – двокислотна основа, H₂SO₄ – двоосновна кислота, тому під час їхньої взаємодії утворюється одна середня сіль, одна кисла сіль та одна основна сіль:

Ca(OH)₂ + H₂SO₄  CaSO₄ + 2H₂O

Ca(OH)₂ + 2H₂SO₄  Ca(HSO₄)₂ + 2H₂O

2Ca(OH)₂ + H₂SO₄  (CaOH)₂SO₄ + 2H₂O

Ca²⁺ SO₄^2- – сульфат кальцію (середня сіль);

Ca²⁺ (HSO₄ ^1-)₂ – гідросульфат кальцію (кисла сіль);

(CaOH¹⁺)₂SO₄^2- – сульфат гідроксокальцію (основна сіль).

Отже, під час даної реакції утворюється три солі.

Відповідь. в.

Задача 5. Визначити тепловий ефект реакції за відомими величинами стандартних теплот утворення речовин: .

= –110,5 кДж/моль

= 0

Розв’язання. Для визначення теплового ефекту реакції використовуємо перший наслідок із закону Гесса:

;

Враховуючи, що теплоти утворення простих речовин умовно прийняті такими, що дорівнюють нулю, отримуємо:

,

Відповідь.б.

Задача 6. Як зміниться ентропія під час перетворень:

а) води на пару;

б) ? Чому?

Розв’язання.

а) Перетворення супроводжується збільшенням невпорядкованості системи і тому зростанням ентропії.

Оскільки .

б) Перетворення також супроводжується збільшенням невпорядкованості системи, так як утворюється газоподібна речовина. Ентропія системи збільшується, тобто.

Відповідь. а.

Задача 7. Відновлення воднем відбувається за рівнянням:

Розрахувати G реакції за відомими величинами стандартних енергій Гіббса. Чи можлива ця реакція за стандартних умов?

ΔG⁰(Fe₂O_3(г)) = – 740,99 кДж/моль

ΔG⁰(H₂O_(г)) = – 228,8 кДж/моль

ΔG⁰(Fe_(к)) =0

ΔG⁰(H_2(г)) =0

Розв’язання. Для відповіді на запитання слід обчислити прямої реакції. Знаючи, щоє функцією стану, і щопростих речовин дорівнюють нулю, знаходимопроцесу, використовуючи перший наслідок із закону Гесса:

Реакція неможлива, оскільки > 0.

Відповідь.г.

Задача 8. Як зміниться швидкість прямої реакції , якщо підвищити тиск у 3 рази?

Розв’язання. Припустимо, що концентрації реагуючих речовин до підвищення тиску становили:

Швидкість реакції до підвищення тиску виражається рівнянням:

Збільшення тиску в 3 рази призводить до зменшення об’єму в 3 рази, що в свою чергу збільшує концентрації обох речовин у 3 рази.

Таким чином, після збільшення тиску концентрації речовин стають такими:

Швидкість реакції після збільшення тиску буде такою: