- •Методы решения и сборник контрольных задач по химии Рекомендовано редакционно-издательским советом ОрелГту в качестве учебного пособия Орел 2009
- •Содержание
- •Введение
- •Оформление контрольной работы
- •Раздел 1. Строение атома и периодическая система элементов Менделеева
- •1.1. Теоретическая часть
- •1.2. Примеры решения задач.
- •1.3. Задачи для самостоятельного решения
- •Раздел 2. Химическая связь и строение молекул
- •2.1. Теоретическая часть
- •2.2. Примеры решения задач
- •2.3. Задачи для самостоятельного решения.
- •Раздел 3. Тепловые эффекты химических реакций
- •3.1. Теоретическая часть
- •3.1.1. Первый закон термодинамики
- •1. Изотермический процесс.
- •2. Изохорный процесс.
- •3. Изобарный процесс.
- •3.1.2. Термохимические расчеты
- •3.1.3. Закон Гесса.
- •3.2. Примеры решения задач
- •3.3. Задачи для самостоятельного решения
- •Раздел 4. Свободная энергия Гиббса и направление химических реакций
- •4.1. Теоретическая часть
- •4.1.1. Энтропия
- •4.1.2. Критерии направления процессов в закрытых системах
- •4.2. Примеры решения задач
- •4.3. Задачи для самостоятельного решения
- •Раздел 5. Равновесие в химических системах
- •5.1. Теоретическая часть
- •5.1.1. Степень полноты химической реакции
- •5.1.2. Признаки равновесия
- •5.1.3. Принцип Ле Шателье - Брауна
- •5.2. Примеры решения задач
- •5.3. Задачи для самостоятельного решения
- •Раздел 6. Химическая кинетика
- •6.1. Теоретическая часть
- •6.1.1. Скорость химической реакции
- •6.1.2. Закон действующих масс
- •6.1.3. Зависимость скорости реакции от температуры
- •6.1.4. Влияние катализатора на скорость реакции
- •6.1.5. Реакции 1-го, 2-го, 3-го порядков.
- •6.2. Примеры решения задач
- •6.3. Задачи для самостоятельного решения
- •Раздел 7. Растворы. Концентрация растворов
- •7.1. Теоретическая часть
- •7.2. Примеры решения задач
- •7.3. Задачи для самостоятельного решения
- •Раздел 8. Коллигативные свойства растворов
- •8.1. Теоретическая часть
- •8.2. Примеры решения задач
- •8.3. Задачи для самостоятельного решения
- •Раздел 9. Водородный показатель растворов и гидролиз солей
- •9.1. Теоретическая часть
- •9.1.1. Электролитическая диссоциация и водородный показатель растворов
- •9.1.2. Гидролиз
- •9.2. Примеры решения задач
- •9.3. Задачи для самостоятельного решения
- •Раздел 10. Жесткость воды и методы ее устранения
- •10.1. Теоретическая часть
- •10.2. Примеры решения задач
- •10.3. Задачи для самостоятельного решения
- •Раздел 11. Окислительно-восстановительные реакции
- •11.1. Теоретическая часть
- •11.1.1. Определения
- •11.1.2. Правила расчета степени окисления (со)
- •11.1.3. Классификация овр
- •11.1.4. Методы составления уравнений овр
- •11.1.5. Действие кислот на металлы
- •11.2. Примеры решения задач
- •11.3. Задачи для самостоятельного решения
- •Раздел 12. Электрохимические процессы
- •12.1. Теоретическая часть
- •12.1.1. Электрохимическая цепь
- •12.1.2. Уравнение Нернста
- •12.1.3. Электролиз
- •12.1.4. Законы Фарадея
- •12.2. Примеры решения задач
- •12.3. Задачи для самостоятельного решения
- •Раздел 13. Коррозия
- •13.1. Теоретическая часть
- •13.1.1. Классификация коррозионных процессов
- •13.1.2. Скорость коррозии
- •13.1.3. Защита от коррозии
- •13.2. Примеры решения задач
- •13.3. Задачи для самостоятельного решения
- •Раздел 14. Полимерные материалы в технике
- •14.1. Теоретическая часть
- •14.1.1. Классификация полимеров
- •14.1.2. Основные характеристики макромолекул
- •14.1.3. Полимеризация и поликонденсация
- •14.1.4. Пластмассы
- •14.2. Задачи для самостоятельного решения
- •Литература
- •Приложение а Оформление титульного листа
- •Приложение б Электроотрицательности атомов элементов по л. Полингу
- •Приложение в Стандартные энтальпии, энтропии и энергии Гиббса для некоторых веществ
- •Приложение г Плотность растворов
- •Приложение д Стандартные электродные потенциалы
- •Электрохимический ряд напряжений металлов
- •Методы решения и сборник контрольных задач по химии
- •302030, Г. Орел, ул. Московская, 65.
9.2. Примеры решения задач
Пример 1.
Записать уравнения гидролиза для солей: NaCl, NH4Cl, Al(NO3)3, CH3COOK, CH3COONH4, Al2S3. Как меняется рН водных растворов этих солей? В каком случае гидролиз протекает необратимо?
Решение:
а) NaCl образована сильным основанием NaOH и сильной кислотой HCl. гидролизу не подвергается, т.к. ни катион, ни анион соли не могут при взаимодействии с водой образовать молекулы слабых электролитов. Водные растворы этой соли имеют нейтральную реакцию среды (pH = 7).
б) NH4Cl образована слабым основанием и сильной кислотой, поэтому гидролизуются по катиону:
NH4Cl + H2O NH4OH + HCl
В ионной форме:
NH4+ + H2O NH4OH + H+
Для водного раствора данной соли рН<7, т.к. анионы OH – связаны образовавшимся слабым электролитом NH4OH , а катионы H+ создают кислотную среду в растворе.
в) Al(NO3)3. образована многовалентным катионом, поэтому протекает ступенчато, через стадии образования основных солей:
1 ступень:
Al(NO3)3 + H2O Al(OH)(NO3)2 + HNO3
Al3+ + H2O [Al(OH)]2+ + H+
2 ступень:
Al(OH)(NO3)2 + H2O Al(OH)2(NO3) + HNO3
[Al(OH)]2+ + H2O [Al(OH)2]+ + H+
3 ступень:
Al(OH)2(NO3) + H2O Al(OH)3 + HNO3
[Al(OH)2]+ + H2O Al(OH)3 + H+
Гидролиз протекает достаточно сильно по первой ступени, слабо – по второй ступени и совсем слабо – по третьей ступени (ввиду накопления ионов водорода, процесс смещается в сторону исходных веществ). Более полному гидролизу способствует разбавление раствора и повышение температуры. (В этом случае можно учитывать гидролиз и по третьей ступени.)
Соль образована слабым основанием и сильной кислотой, поэтому гидролиз протекает по катиону, а реакция раствора кислая pH < 7.
г) CH3COOK образована сильным основанием и слабой (ассоциированной) кислотой, поэтому гидролизуется по аниону:
CH3COOK + H2O CH3COOH + KOH
В ионной форме:
CH3COO- + H2O CH3COOH +OH-
Соли многоосновных кислот гидролизуются ступенчато (с образованием кислых солей):
1 ступень:
K2CO3 + H2O KHCO3 + KOH
CO2-3 + H2O HCO3- + OH-
2 ступень:
KHCO3 + H2O H2CO3+ KOH
HCO3- + H2O H2CO3 + OH-
Первая ступень гидролиза протекает достаточно сильно, а вторая - слабо, о чём свидетельствует pH раствора карбоната и гидрокарбоната калия. (Лишь при сильном разбавлении и нагревании следует учитывать гидролиз образующейся кислой соли). Поскольку при взаимодействии с водой анионов слабых кислот образуются ионы OH-, водный раствор соли имеет щелочную реакцию (pH > 7).
д) CH3COONH4 образована слабым основанием и слабой кислотой, поэтому гидролизуется и по катиону и по аниону:
CH3COONH4 + H2O CH3COOH + NH4OH
Или в ионной форме:
CH3COO- + NH4+ + H2O CH3COOH + NH4OH
Гидролиз таких солей протекает очень сильно, поскольку в результате его образуются и слабое основание, и слабая кислота.
KD(NH4OH) = 6,3 • 10-5; KD(CH3COOH)=1,8 • 10-5.
KD(NH4OH)> KD(CH3COOH),
поэтому реакция водного раствора этой соли будет слабощелочной, почти нейтральной:
(pH = 7–8).
е) Al2S3. Гидролиз протекает необратимо с образованием летучих и малорастворимых продуктов:
Al2S3 + 6H2O 2Al(OH)3 + 3H2S.
Поскольку и катионы Н + и анионы ОН – связаны образованием малодиссоциирующихся продуктов, то для данного раствора, учитывая растворимость H2S в воде, рН<7.