Химия_1 / reshenie_kr
.pdfВариант 1 |
1 |
Задача 1. 15 г сульфида калия реагирует с азотной кислотой, при этом образуется сероводород (г).
1)подберите стехиометрические коэффициенты;
2)определите молярные массы всех веществ;
3)рассчитайте массу всех реагентов.
Решение. 1. Запишем уравнение реакции и подберем стехиометрические коэффициенты:
K2S + 2HNO3 = 2KNO3 + H2S
2. Определим молярные массы всех веществ, взятых для реакции:
М(K2S) = 2·39 + 32 = 108 г/моль, M(HNO3) = 1 + 14 + 3·16 = 63 г/моль, M(KNO3) = 39 + 14 + 3·16 = 101 г/моль, M(H2S) = 2·1 + 32 = 34 г/моль.
3. Рассчитаем массы всех веществ, участвующих в реакции:
15 |
|
х |
|
|
|
|
|
||||||
|
|
K2S + 2HNO3 = 2KNO3 + H2S |
|
|
|||||||||
108 |
63 |
|
|
|
|
|
|||||||
Составим пропорцию: |
|
|
|||||||||||
|
15 |
= |
|
x |
|
, откуда масса азотной кислоты m(HNO3) = |
15 2 63 |
=17,5 г. |
|||||
108 |
2 63 |
108 |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
||||||||
Аналогично: |
|
|
|
|
|
||||||||
15 |
|
|
|
|
|
х |
|
|
|||||
|
|
K2S + 2HNO3 = 2KNO3 + H2S |
|
|
|||||||||
108 |
|
|
|
|
|
101 |
|
|
|||||
|
15 |
= |
|
x |
|
|
, откуда масса нитрата калия m(КNO3) = 15 2 101 |
=28,1 г. |
|||||
108 |
|
2 101 |
|||||||||||
|
|
|
108 |
|
|||||||||
15 |
|
|
|
|
|
х |
|
|
|||||
|
|
K2S + 2HNO3 = 2KNO3 + H2S |
|
|
|||||||||
108 |
|
|
|
|
|
34 |
|
|
|
|
15 |
= |
x |
, откуда масса сероводорода m(H2S) = |
15 34 |
|
=4,7 г. |
|
|||||
|
108 |
|
108 |
|
|
|||||||||
|
|
34 |
|
|
|
|
|
|
||||||
|
Задача 2. Для реакции 2CaCO3(к) 2CaO(к) + 2CO2(г) : |
|
|
|||||||||||
|
1) рассчитаем стандартную энтальпию реакции и укажем экзотермическая или |
|||||||||||||
эндотермическая реакция протекает; |
|
|
|
|
|
|||||||||
|
Выпишем из таблицы стандартных термодинамических величин значения ∆Н298о |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2CaCO3(к) |
|
2CaO(к) |
+ |
2CO2(г) |
|
|
∆Н298о |
, кДж/моль |
− 1207 |
|
− 635,6 |
|
− 393,5 |
|||||||
|
∆Н298о |
= Н2 − Н1 |
|
|
|
|
|
|
||||||
|
Н1 |
= 2·(−1207) = − 2414 кДж |
|
|
|
|
|
|||||||
|
Н2 |
= 2·(−635,6) + 2·(− 393,5) = − 2058,2 кДж |
|
|
|
|
||||||||
|
∆Н298о |
= − 2058,2 – (− 2414) = + 355,8 кДж |
|
|
|
|
||||||||
|
Реакция идет с поглощением тепла, это эндотермическая реакция. |
|
||||||||||||
|
2) |
|
Определим стандартную энтропию реакции: |
2CaO(к) |
+ |
2CO2(г) |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2CaCO3(к) |
|
||||
|
∆S298о , Дж/(моль·К) |
92,8 |
|
39,7 |
|
|
213,7 |
|||||||
∆S298о |
= S2 – S1 |
|
|
|
|
|
|
|||||||
S1 |
= 2·92,8 = 185,6 Дж/К |
|
|
|
|
|
|
|||||||
S2 |
= 2·39,7 + 2·213,7 = 506,8 Дж/К |
|
|
|
|
|
||||||||
∆S298о |
= 506,8 – 185,6 = +321,2 Дж/К. |
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
3) Определим, в каком направлении протекает реакция при 298 К: |
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2CaCO3(к) |
|
2CaO(к) |
+ |
2CO2(г) |
|
|
∆G298о |
, кДж/моль |
− 1128,7 |
|
− 604,2 |
− 394,4 |
Вариант 1 |
2 |
∆G298о = G2 – G1
G1 = 2·(− 1128,7) = − 2257,4 кДж
G2 = 2·(− 604,2) + 2·(− 394,4) = − 1997,2 кДж
∆G298о = – 1997,2 – (− 2257,4) = +260,2 кДж.
Так как ∆G298о > 0 , данная реакция не протекает самопроизвольно в прямом направлении, протекает в обратном.
Задача 3. Для гетерогенной химической реакции 2CaO(к) + 2CO2(г) 2CaCO3(к): 1) запишем кинетическое уравнение для прямой реакции:
Кинетическое уравнение включает концентрации газообразных веществ и веществ в растворенном состоянии и не включает концентрации твердых и жидких фаз:
v = k C(СО2)2
2) определим, как изменится скорость данной химической реакции при повышении давления в системе в 5 раз
Так как скорость данной реакции пропорциональна квадрату концентрации (или парциальному
давлению) диоксида углерода, при повышении давления в системе в 5 раз скорость увеличится в
52=25раз.
3)По принципу Ле-Шателье при увеличении давления более активно идет реакция с образованием меньшего количества газообразных веществ. При уменьшении давления в
системе активизируется реакция, по которой образуется большее количество газообразных веществ.
Так как в данной реакции в прямом направлении из одного моля твердой фазы CaO(к) и одного моля газообразного вещества CO2(г) образуется твердая фаза CaCO3(к). Таким образом, по прямой реакции количество газообразных веществ уменьшается, а по обратной – увеличивается. Следовательно, при уменьшении давления приведет к протеканию обратной реакции.
Задача 4. Для окислительно-восстановительных реакций
а) укажите окислитель и восстановитель, какое вещество окисляется, а какое восстанавливается;
б) составьте электронные уравнения и на основании их расставьте коэффициенты в уравнениях реакций;
Решение: 1) K2Cr+62O7 + NaCl− + H2SO4 = Cr+32(SO4)3 + Clo2 + K2SO4 + Na2SO4 + H2O
Элемент, у которого степень окисления понижается, восстанавливается и выполняет функцию окислителя. Элемент, у которого степень окисления повышается, окисляется и выполняет функцию восстановителя:
Ox: Cr+6 + 3ē →Cr+3 |
|
3 |
2 |
|
− восстановление |
|
|
||||
Red: 2Cl− − 2ē → Clo2 |
|
|
6 |
|
|
|
2 |
3 |
|
− окисление |
|
Переносим в уравнение коэффициенты перед окислителем и восстановителем. |
|||||
Уравниваем левую и правую часть уравнения в такой последовательности: |
1.уравниваем катионы металлов (К+ и Na+);
2.уравниваем кислотные остатки SO42-;
3.уравниваем водород;
4.проверяем баланс по кислороду. Коэффициенты в уравнении реакции:
K2Cr2O7 + 6NaCl + 7H2SO4 = Cr2(SO4)3 + 3Cl2 + K2SO4 + 3Na2SO4 + 7H2O
Задача 5.
Решение. Рассчитаем концентрацию раствора соли BaSO4. Масса соли m2 = 130 г, масса воды m1 = 200 г. Плотность раствора 1,1 г/моль:
а) Процентная концентрация
С% = |
m2 |
|
100% |
= |
130 |
100% =39% |
||
m + m |
2 |
200 |
+130 |
|||||
|
|
|
|
|||||
|
1 |
|
|
|
|
|
Вариант 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|||
Определим объем раствора, число моль соли и растворителя: |
m1 |
|
200 |
|
||||||||||||||||
Объем |
раствора V = m |
= 200 +130 =300 мл |
= 0,3 л. |
Число моль ν1 = |
= |
=11,1 моль, |
||||||||||||||
M1 |
18 |
|||||||||||||||||||
|
m2 |
|
ρ |
1,1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
ν2 = |
= |
130 |
=0,56 моль. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
M 2 |
137 +32 + 4 16 |
= ν2 |
|
|
|
0,56 |
|
|
|
моль . |
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
б) Тогда молярная концентрация CM |
= |
|
=1,87 |
|
|
|
|
|||||||||||||
0,3 |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
V |
|
|
|
|
|
|
л |
|
|
|
|
|||
в) моляльная концентрация Сm = ν2 |
= 0,56 1000 |
= 2,8 |
моль . |
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
m1 |
ν1 |
|
200 |
|
|
|
кг |
|
|
|
|
|||||
г) Мольная доля растворителя Х = |
|
= |
|
|
11,1 |
|
=0,95 ; |
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
1 ν1 |
+ν2 |
|
11,1 + 0,56 |
|
|
|
|
|
|
|||||||
Мольная доля растворенного вещества |
Х2 = 1 − Х1 = 1 − 0,95 = 0,05. |
|
|
|
|