- •Е.И.Шаврак, в.М. Сапельников, м.Р.Татевосова
- •Общие методические указания
- •1. Основные понятия и законы химии
- •Задачи к главе 1
- •2. Состав и строение атома. Химическая связь.
- •2.1 Состав атома
- •2.2. Строение электронных оболочек
- •Пример 3.Какие значения квантовых чисел n, l, ml, ms имеют валентные электроны атома ? Напишите электронную формулу элемента.
- •2.3. Геометрические и энергетические характеристики атомов
- •2.4. Химическая связь.
- •Задачи к главе 2
- •3. Химическая термодинамика
- •3.1. Термохимия
- •3.2. Химическое сродство
- •Задачи к главе 3
- •4. Химическая кинетика и равновесие
- •4.1. Химическая кинетика
- •4.2. Химическое равновесие
- •Задачи к главе 4
- •5. Растворы. Способы выражения состава
- •Задачи к главе 5
- •6. Свойства растворов неэлектролитов
- •Задачи к главе 6
- •7. Свойства растворов электролитов
- •7.1. Электролитическая диссоциация
- •7.2. Произведение растворимости
- •Задачи к главе 7
- •8. Ионное произведение воды. Водородный показатель.
- •Задачи к главе 8
- •9. Ионообменные реакции. Гидролиз солей
- •Задачи к главе 9
- •10. Комплексные соединения
- •Задачи к главе 10
- •11. Окислительно-восстановительные реакции
- •Задачи к главе 11
- •12. Электрохимические явления
- •12.1. Гальванический элемент
- •12.2. Электролиз
- •Задачи к главе 12
- •2 Уровень
- •Приложения
- •Относительная электроотрицательность элементов
- •Термодинамические свойства простых веществ и соединений
- •Произведения растворимости труднорастворимых веществ
- •Термодинамические свойства ионов в водных растворах
- •Стандартные электродные потенциалы в водных растворах
- •Названия некоторых кислот и их кислотных остатков
Задачи к главе 3
1-й уровень
91-95. Рассчитайте стандартный тепловой эффект реакции, предварительно подобрав коэффициенты в уравнении, и установите, является ли реакция экзо- или эндотермической. Стандартные энтальпии образования реагентов А, В и продуктов С и D взять из прил.3:
Задачи Реакции
ABCD
91 CuCl2(т) + H2O(г) CuO(т) + HCl(г)
92 Al2(SO4)3(т) Al2O3(т) + SO3(г)
93CS2(ж) +O2(г)CO2(г) +SO2(г)
94HF(г) +N2(г)NF3(г) +H2(г)
95 Na2SO3(т) Na2SO4(т) + Na2S(т)
96-100 По термохимическому уравнению взаимодействия реагентов А и В, рассчитайте стандартную энтальпию образования продукта D. Известны (прил. 3) стандартный тепловой эффект химической реакцииН°х.р.и стандартные энтальпии образования реагентов:
Задачи |
Реакции | |||||
|
А |
В |
С |
|
D | |
96 |
Na2O(т) |
+SO3(т) |
+H2O(ж) |
|
NaHSO4(т) |
-650 |
97 |
Na2O(т) |
+SO2(г) |
+S(т) |
|
Na2 S2O3(т) |
-402 |
98 |
CuO(т) |
+NO2(г) |
+O2(г) |
|
Cu(NO3)2(т) |
-440 |
99 |
H2O(г) |
+ CO2(г) |
+CuO(т) |
|
Cu2(OH)2CO3(т) |
-101 |
100 |
MgO(т) |
+ NO2(г) |
+ O2(г) |
|
Mg(NO3)2(т) |
-510 |
101-105. По термохимическому уравнению рассчитайте стандартную энтальпию образования реагента А, если известны стандартные энтальпии образования веществ В, С иD(прил. 3).
Задачи Реакции
ABCD
101 KClO4(т) KClO3(т) +KCl(т) +O2(г)+60
102 Mg(NO3)2(т) MgO(т) + NO2(г) + O2(г) +510
103 Na2CO3×10H2O(т) NaOH(т) + CO2(г) + H2O(г) +662
104 KH2PO4(т) KOH(т) +P4O10(т) + H2O(ж) +1020
105 NaHCO3(т) Na2O(т) +CO2(г) + H2O(ж) +338
106-110. Рассчитайте стандартное изменение энтропии реакции, предварительно подобрав коэффициенты в уравнении, и установите, будет ли она протекать самопроизвольно в изолированной системе при стандартных условиях. Необходимые данные взять из прил. 3:
ЗадачиРеакции
106 NiO(т)+Al(т)=Ni(т)+Al2O3(т)
107 V(т) +CaO(т) =V2O5(т) +Ca(т)
108 SO2(г) +H2S(г) =S(т) +H2O(ж)
109 N2H4(г)+O2(г)=N2(г)+H2O(г)
110 PbS(т)+O2(г)=PbO(т)+SO2(г)
111-115. Рассчитайте при температуре 25оС стандартное изменение свободной энергии Гиббса образования оксида из соответствующих простых веществ, если известны стандартные энтальпии образования (,кДж/моль) и стандартные энтропии образования(Δ,Дж/(моль·К)) данного оксида. Может ли данная реакция протекать самопроизвольно?
Задачи
|
111
|
112
|
113
|
114
|
115
|
Оксид
|
Fе2О3
|
РbО2
|
ZnО
|
Аl2О3
|
ВаО
|
|
-824
|
-277
|
-581
|
-1675
|
-538
|
,ДЖ/мольК
|
78
|
75
|
53
|
51
|
70
|
116-120. По приведенным стандартным значениям изменения энтальпии и энтропии для химической реакции рассчитайте температуру, при которой равновероятны прямое и обратное направления данной реакции. В каком направлении, прямом или обратном, данная реакция будет протекать самопроизвольно при более высоких температурах?
Задачи
|
Реакция
|
|
|
116
|
СО2(г)+С(г)=2СО(г) |
+ 173 |
+176
|
117
|
N2(г)+3Н2(г)=2NH3(г) |
-92
|
-201
|
118
|
2NO(г)+О2(г)=2NO2(г) |
-116
|
-147
|
119
|
SО2(г)+Сl2(г)=SС12О2(г) |
-67
|
-159
|
120
|
Сl2(г)+5F2(г)=2СlF5(г)
|
-478
|
-616
|
2-й уровень
121-125. Вычислите количество теплоты, выделившееся при сгорании углеродсодержащего топлива А массой m, в котором также содержится негорючий компонент с массовой долей Сm. Считать, что горючим компонентом в топливе является углерод С(т):
Задачи
|
121
|
122
|
123
|
124
|
125
|
А
|
Антрацит
|
Бурый уголь
|
Каменный уголь
|
Горючий сланец
|
Кокс
|
m, кг
|
300
|
800
|
500
|
1200
|
260
|
Cm, % ^т. /о
|
5
|
40
|
12
|
58
|
2
|
126-130. Вычислите, какое количество теплоты выделится при восстановлении оксида А металлом Б, если было полученоm, г, восстановленного металла:
Задачи
|
126
|
127
|
128
|
129
|
130
|
A
|
Fе2О3
|
ТiO2
|
Сr2О3
|
СdО
|
РbО
|
Б
|
Аl
|
Са
|
Mg
|
Аl
|
Zn
|
m, г |
565 |
761 |
928 |
341 |
492 |
131-135. Оцените при стандартных условиях возможность самопроизвольного протекания реакции восстановления металла из его оксида с помощью восстановителей А и В:
Задачи |
131 |
132 |
133 |
134 |
135 |
Оксид
|
Sb2O5 |
Fе3О4 |
Вi2О3
|
WO3
|
ZrO2 |
А, В
|
С, Н2 |
Са, Н2
|
С, Н2 |
С, Н2 |
Са, Н2 |
136-140. Определите знаки приН° иS° для реакции, протекающей при стандартных условиях в прямом направлении. Как будет изменятьсяG° (возрастать или убывать), если температура будет изменяться так, как указано в условии?
Задачи
|
Реакция
|
Температура
| |
136
|
2АВ(т)+В2(г)=2АВ2(т) |
возрастает
| |
137
|
АВ5(т)=АВ3(т)+В2(г) |
уменьшается
| |
138
|
2А(ж)+ВС(г)=А2ВС(ж) |
уменьшается
| |
139
|
АВ(т)+В(ж)=АВ2(т) |
возрастает
| |
140
|
А2В3(г)=2А2В(ж)+ В2(г)
|
возрастает
|
141-145. Для данной реакции оцените возможность самопроизвольного ее протекания при температуре 298 К.
Задачи
|
Реакция
|
141 |
H2(г)+Cl2(г)+O2(г)=HСlO4(ж) |
142 |
Ca(т) +P(т) +O2(г) = Ca3(PO4)2(т) |
143 |
H2(г)+N2(г)+O2(г)=HNO3(ж) |
144 |
N2(г)+2H2(г)=N2H4(г) |
145 |
Ca(т) + C(т) + O2(г) = CaCO3(т) |
146-150. Рассчитайте температуру, при которой возможно протекание данной реакции в прямом направлении:
Задачи
|
Реакция
| |
146 |
СН4(г)= С(т)+ 2Н2(г) | |
147 |
Са3(РO4)2(т)= СаО(т)+ Р2O5(т) | |
148 |
Mg(NO3)2(т) = MgO(т) + N2O5(г) | |
149 |
2Н2О(г) = 2H2(г) +O2(г) | |
150 |
Nа2SО3(т)=Nа2О(т)+SО2(г) |
3-й уровень
151. Раствор ацетата натрия, содержащий фенолфталеин, при Т =298 К обесцвечивается, а при нагревании становится розовым. На основании этого определите знаки приинаблюдаемого процесса, напишите его уравнение.
152. Почему при растворении в воде кристаллического хлорида калия энтропия увеличивается, а при растворении газообразного диоксида углерода – уменьшается?
153. Каков знак изменения энергии Гиббса процесса таяния льда при 273 К?
154. Стандартные энтальпии образования (кДж/моль) гидридов азота (III) и фосфора (III) равны соответственно -46,2 и 5,4. Сделайте вывод об относительной устойчивости этих веществ.
155. Предварительно подобрав коэффициенты в уравнении, рассчитайте энтальпию образования реагентаFe3O4при стандартных условиях, если известны стандартные энтальпии остальных реагентов и продуктов реакции, а также стандартный тепловой эффект реакции ∆Н0х.р= 37 кДж:
СО(г)+Fe3O4(т)→FeO(т)+ СO2(г)
156-160. По стандартному изменению энтропии в реакциях (I) и (II) рассчитайте стандартную энтропию образования указанного вещества из простых веществ. Напишите уравнение реакции образования этого вещества из простых веществ:
Задачи
|
Реакции
|
ΔS°, Дж/(мольК)
|
Вещество
| |||
156
|
(I) 2С(т)+O2(г)=2СО(г) (II) СO(г)+F2(г)= СОF2(г) |
+ 179 -143
|
СОF2
| |||
157
|
(I) 2Сr(т)+3F2(г)=2СrF3(т) (II) 2СrF2(т)=2СrF2(т)+F2(г) |
-469 -40;
|
СгF2
| |||
158
|
(I)Zr(т)+ZrСl4(г)=2ZrСl2(г) (II)Zr(т)+2Сl2(г)=ZrСl4(г)
|
+208 -116; |
ZrСl2 | |||
159
|
(I) 2Аs(Т)+3F2(г)=2АsF3(г) (II) АsF5(г)=АsF3(г)+F2(г) |
-103 + 139; |
АsF5
| |||
160
|
(I) 2СlF5(г)=Сl2F6(г)+2F2(г) (II) Сl2(г)+5F2(г)=2СlF5(г)
|
+346 -616 |
Сl2F6 |