МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

КРЕМЕНЧУЦЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

Методичні вказівки

ЩОДО ВИКОНАННЯ РОЗРАХУНКОВОЇ РОБОТИ

З НАВЧАЛЬНОЇ ДИСЦИПЛІНИ

«ХІМІЯ»

ДЛЯ СТУДЕНТІВ ДЕННОЇ ФОРМИ НАВЧАННЯ НАПРЯМУ

6.050502 − «Інженерна механіка» кременчук 2007

Методичні вказівки щодо виконання розрахункової роботи з навчальної дисципліни «Хімія» для студентів денної форми навчання напряму 6.050502 − «Інженерна механіка»

Укладач асист. Л.М. Корнійко

Рецензент к.б.н., проф. В.В. Никифоров

Кафедра екології

Затверджено методичною радою КДПУ

Протокол № ____ від___________________________ 2007 р.

Заступник голови методичної ради ____________доц. С.А. Сергієнко

ЗМІСТ

Вступ …………………………………………………………………………………4

Еквівалент…………………………………………………………………………....5

Будова атома…………………………………………………………………………9

Енергетика хімічних процесів……………………………………………………..13

Хімічна спорідненість……………………………………………………………...20

Хімічна кінетика……………………………………………………………………29

Засоби вираження концентрацій…………………………………………………..37

Властивості розчинів……………………………………………………………….42

Іонно-молекулярні реакції обміну………………………………………………...47

Електрохімічні процеси……………………………………………………………51

Окисно-відновні реакції…………………………………………………………....51

Електродні потенціали……………………………………………………………..57

Електроліз…………………………………………………………………………...63

Корозія металів……………………………………………………………………..68

Таблиця варіантів…………………………………………………………………..73

Список літератури …………………………………………………………………75

ВСТУП

У результаті вивчення хімії студент повинен знати: сучасний стан і шляхи розвитку хімії, її роль у науково-технічному проґресі, у створенні нових матеріалів, у раціональному використанні природних ресурсів, основні закони хімії та закономірності будови речовин, періодичний закон і періодичну систему Д.І. Менделєєва, типи і характеристику хімічних звязків, будову атома і ядерну хімію, хімічну термодинаміку і кінетику; розчини електролітів і неелектролітів; електролітичну дисоціацію, окислювально-відновні реакції, електрохімічні процеси, комплексні сполуки; уміти використовувати прийоми логічного мислення (аналізу, синтезу, порівняння, узагальнення). Спостерігати і пояснювати хімічні явища, які відбуваються в природі, лабораторії, на виробництві; визначати термодинамічні та кінетичні параметри хімічних процесів; систематизувати і використовувати знання, користуючись навчальною і довідковою літературою; розвязувати хімічні задачі, поводитись з найважливішими хімічними сполуками і обладнанням, виконувати хімічні дослідження, дотримуючись правил техніки безпеки.

Студент виконує розрахункову роботу, яка складається із 12 завдань у семестрі.

Відповіді на контрольні запитання слід подати не лише в описовій формі, але й у вигляді формул і хімічних рівнянь. У кінці виконаного контрольного завдання слід навести список використаної літератури.

Еквівалент

Моль. Еквіваленти й еквівалентні маси простих і складних речовин. Закон еквівалентів.

З 1 січня 1963 р. у СРСР уведена Міжнародна система одиниць виміру (СІ), що складається з шести основних одиниць: метр (м) − довжина, кілограм (кг) − маса, секунда (с) − час, ампер (А) − сила струму, кельвін (К) − термодинамічна температура, кандела (кд) − сила світла. XIV Ґенеральна конференція з мір і ваги (1971) затвердила як сьому основну одиницю Міжнародної системи моль (моль), що містить стільки ж структурних елементів, скільки міститься атомів у вуглеці - 12 масою 0,012 кг. При застосуванні моля структурні елементи повинні бути специфікованими й можуть бути атомами, молекулами, іонами, електронами й іншими частинками чи специфікованими групами частинок.

Моль речовини відповідає постійній Авоґадро N_A=(6,022045 ±0,000031)· 10²³ моль^-1 структурних елементів. При застосуванні поняття "моль" варто вказувати, які структурні елементи маються на увазі, наприклад моль атомів Н, моль Н₂, моль протонів, моль електронів і под. Так, заряд моля чи електронів дорівнює 6,022 · 10²³ е^- і відповідає кількості електрики, що дорівнює 1 фарадею (F). Маса моля атомів або маса моля молекул (мольна чи молярна маса), виражена в грамах (г/моль), є грам-атомом даного елемента або відповідно грам-молекулою даної речовини в колишньому розумінні.

Еквівалентом речовини називається така його кількість, що з'єднується з 1 молем атомів водню або заміщає ту саму кількість атомів водню в хімічних реакціях.

Еквівалентною масою називається маса 1 еквівалента речовини (г/моль).

Закон еквівалентів: маси (об'єми) взаємодіючих речовин прямо пропорційні їх еквівалентним масам (об'ємам).

, (1)

, (2)

(3)

де m₁, m₂ – маси реагуючих речовин, г; mе₁, mе₂ – їх еквівалентні маси, г/моль;

V₁ ,V₂ – об’єми реагуючих речовин, л; Ve₁ ,Ve₂ – їх еквівалентні об’єми, л/моль.

Приклад 1. При з'єднанні 5,6 г заліза із сіркою утворилось 8,8 г сульфіду заліза. Знайти еквівалентну масу заліза m_еFе і його еквівалент, якщо відомо, що еквівалентна маса сірки дорівнює 16 г/моль.

Розв'язання. З умови задачі виходить, що в сульфіді заліза на 5,6 г заліза припадає 8,8 - 5,6 = 3,2 г сірки. Отже, використовуючи формулу (1), маємо:

, звідки m_eFe=5.6 ·16/3.2=28 г/моль

Приклад 2. Виразіть у молях: а) 6,02 · 10²¹ молекул СO₂; б) 1,20 ·10²⁴

атомів кисню, в) 2,00 · 10²³ молекул води. Чому дорівнює мольна (молярна) маса зазначених речовин?

Розв'зання. Моль - це кількість речовини, у якій міститься число часток будь-якого зазначеного сорту, що дорівнює постійній Авоґадро (6,02 ·10²³).

Звідси а) 6,02 · 10²¹ тобто 0,01 моль: 6)1,20 · 10²⁴, тобто 2 моль, в) 2,00 · 10²³, тобто 1/3 моль. Маса моля речовини виражається кг/моль або г/моль. Мольна (молярна) маса речовини в грамах чисельно дорівнює його відносній молекулярній (атомній) масі, вираженій в атомних одиницях маси (а.о.м.). Оскільки молекулярні маси СО₂ і Н₂О й атомна маса кисню відповідно дорівнюють 44, 18 і 16 а.о.м., то їх мольні (молярні) маси дорівнюють:

а) 44 г/моль: б) 18 г/моль; в) 16 г/моль.

Приклад 3. Визначте еквівалент (Е) і еквівалентну масу mе азоту, сірки і хлору в сполуках NH₃, H₂S , НС1.

Розв'язання. Маса речовини і кількість речовини − поняття неідентичні. Маса виражається в кілограмах (грамах), а кількість речовини − у молях. Еквівалент елемента (Е) − це така кількість речовини, що з'єднується з 1 моль атомів водню чи заміщає ту саму кількість атомів водню в хімічних реакціях. Маса 1 еквівалента елемента називається його еквівалентною масою (mе).

Таким чином, еквіваленти виражаються в молях, а еквівалентні маси − у г/моль.

У даних сполуках з 1 моль атомів водню з'єднується 1/3 моль азоту, 1/2 моль сірки і 1 моль хлору. Звідси Е(N)=1/3 моль, Е(S)=1/2 моль, Е(З1)= 1 моль. Виходячи з мольних мас цих елементів, визначаємо їхні еквівалентні маси: m_е(N)= 1/3 · 14 = 4,67 г/моль; m_е(S) =1/2 · 32 = 16 г/моль; m_е(Cl) =1 · 35,45= 35,45 г/моль.

Приклад 4. У якій масі Са(ОН)₂ міститься стільки ж еквівалентів, скільки в 312 г А1(ОН)₃ ?

Розв'язання. Еквівалентна маса А1(ОН)₃ дорівнює 1/3 його мольної маси, тобто 78/3=26 г/моль. Отже, у 312 г А1(ОН)₃ міститься 312/26=12 еквівалентів. Еквівалентна маса Са(ОН)₂ дорівнює 1/2 його мольної маси, тобто 37 г/моль. Звідси 12 еквівалентів складають 37 г/моль · 12 моль = 444 г.