Всё для Учёбы — студенческий файлообменник
1 монета
pdf

Студенческий документ № 006171 из ЮФУ (бывш. РГУ)

Федеральное агентство по образованию

Х И М И Я

М Е Т О Д И Ч Е С К И Е У К А З А Н И Я П Р О Г Р А М М А

Р Е Ш Е Н И Е Т И П О В Ы Х З А Д А Ч И К О Н Т Р О Л Ь Н Ы Е З А Д А Н И Я

Для студентов-заочников инженерно-технических

(нехимических) специальностей высших учебных заведений

ПСКОВ - 2008г.

ОБЩИЕ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

Наука стала производительной силой нашего общества. Без применения достижений науки, и в частности химии, невозможно развитие современной промышленности и социалистического сельского хозяйства. Химия, являясь одной из фундаментальных естественно-научных дисциплин, изучает материальный мир, законы его развития, химическую форму движения материи. В процессе изучения химии формируется диалектико-материалистическое мировоззрение, вырабатывается научный взгляд на мир в целом, Знание химии необходимо для плодотворной творческой деятельности инженера любой специальности. Изучение химии позволяет получить современное научное представление о материи и формах ее движения, о веществе как одном из видов движущейся материи, о механизме превращения химических соединений, о свойствах технических материалов и применении химических процессов в современной технике. Необходимо прочно усвоить основные законы и теории химии, овладеть техникой химических расчетов, выработать навыки самостоятельного выполнения химических экспериментов и обобщения наблюдаемых фактов, уяснить значение решений Коммунистической партии и Советского правительства по вопросам развития химии и химизации народного хозяйства. Знание химии необходимо для успешного последующего изучения общенаучных и специальных дисциплин.

Основной вид учебных занятий студентов-заочников - самостоятельная работа над учебным материалом. В курсе химии она слагается из следующих элементов: изучение дисциплины по учебникам и учебным пособиям; выполнение контрольных заданий; выполнение лабораторного практикума; индивидуальные консультации (очные и письменные); посещение лекций; сдача зачета по лабораторному практикуму; сдача экзамена по всему курсу.

Работа с книгой. Изучать курс рекомендуется по темам, предварительно ознакомившись с содержанием каждой из них по программе. (Расположение материала курса в программе не всегда совпадает с расположением его в учебнике.) При первом чтении не задерживайтесь на математических выводах, составлении уравнений реакций: старайтесь получить общее представление об излагаемых вопросах, а также отмечайте трудные или неясные места. При повторном изучении темы усвойте все теоретические положения, математические зависимости и их выводы, а также принципы составления уравнений реакций. Вникайте в сущность того или иного вопроса, а не пытайтесь запомнить отдельные факты и явления. Изучение любого вопроса на уровне сущности, а не на уровне отдельных явлений способствует более глубокому и прочному усвоению материала.

Чтобы лучше запомнить и усвоить изучаемый материал, надо обязательно иметь рабочую тетрадь и заносить в нее формулировки законов и основных понятий химии, новые незнакомые термины и названия, формулы и уравнения реакций, математические зависимости и их выводы и т.п. Во всех случаях, когда материал поддается систематизации, составляйте графики, схемы, диаграммы, таблицы. Они очень облегчают запоминание и уменьшают объем конспектируемого материала.

Изучая курс, обращайтесь и к предметному указателю в конце книги. Пока тот или иной раздел не усвоен, переходить к изучению новых разделов не следует. Краткий конспект курса будет полезен при повторении материала в период подготовки к экзамену.

Изучение курса должно обязательно сопровождаться выполнением упражнений и решением задач (см. список рекомендованной литературы). Решение задач - один из лучших методов прочного усвоения, проверки и закрепления теоретического материала.

Контрольные задания. В процессе изучения курса химии студент должен выполнить две контрольные работы. Контрольные работы не должны быть самоцелью; они являются формой методической помощи студентам при изучении курса. К выполнению контрольной работы можно приступить только тогда, когда будет усвоена определенная часть курса и тщательно разобраны решения примеров типовых задач, приведенных в данном пособии, по соответствующей теме.

Решения задач и ответы на теоретические вопросы должны быть коротко, но четко обоснованы, за исключением тех случаев, когда по существу вопроса такая мотивировка не требуется, например, когда нужно составить электронную формулу атома, написать уравнение реакции и т.п. При решении задач нужно приводить весь ход решения и математические преобразования.

Контрольная работа должна быть аккуратно оформлена; Для замечаний рецензента надо оставлять широкие поля; писать четко и ясно; номера и условия задач переписывать в том порядке, в каком они указаны в задании. В конце работы следует дать список использованной литературы с указанием года издания. Работы должны быть датированы, подписаны студентом и представлены в институт на рецензирование.

Если контрольная работа не зачтена, ее нужно выполнить повторно в соответствии с указаниями рецензента и выслать на рецензирование вместе с не зачтенной работой. Исправления следует выполнять в конце тетради, а не в рецензированном тексте. Таблица вариантов контрольных заданий приведена в конце пособия. Контрольная работа, выполненная не по своему варианту, преподавателем не рецензируется и не засчитывается как сданная.

Лабораторные занятия. Для глубокого изучения химии как науки, основанной на эксперименте, необходимо выполнить лабораторный практикум. Он развивает у студентов навыки научного экспериментирования, исследовательский подход к изучению предмета, логическое химическое мышление.

В процессе проведения лабораторных занятий студентам прививаются навыки трудолюбия, аккуратности, товарищеской взаимопомощи, ответственности за полученные результаты. Студенты, проживающие в месте нахождения института или УКП, выполняют лабораторный практикум параллельно с изучением курса, все остальные - в период лабораторно-экзаменационной сессии.

Консультации. В случае затруднений при изучении курса следует обращаться за письменной консультацией в институт к преподавателю, рецензирующему контрольные работы, или за устной консультацией - к преподавателю на УКП. Консультации можно получить по вопросам организации самостоятельной работы и по другим организационнометодическим вопросам.

Лекции. В помощь студентам, прикрепленным к УКП, читаются лекции по важнейшим разделам курса, на которых излагаются не все вопросы, представленные в программе, а глубоко и детально рассматриваются принципиальные, но недостаточно полно освещенные в учебной литературе понятия и закономерности, составляющие' теоретический фундамент курса химии. На лекциях даются также методические рекомендации для самостоятельного изучения студентами остальной части курса. Студенты, не имеющие возможности посещать лекции одновременно с изучением курса по книге, слушают лекции в период установочных или лабораторно-экзаменационных сессий.

Зачет. Выполнив лабораторный практикум, студенты сдают зачет. Для сдачи зачета необходимо уметь изложить ход выполнения опытов, объяснить результаты работы и выводы из них, уметь составлять уравнения реакций. Студенты, сдающие зачет, предъявляют лабораторный журнал с пометкой преподавателя о выполнении всех работ, предусмотренных планом практикума.

Экзамен. К сдаче экзамена допускаются студенты, которые выполнили контрольные задания и сдали зачет по лабораторному практикуму. Экзаменатору студенты предъявляют зачетную книжку, направление на экзамен и зачтенные контрольные работы.

ПРОГРАММА

Содержание курса и объем требований, предъявляемых студенту при сдаче экзамена, определяет программа по химии для инженерно-технических (нехимических) специальностей высших учебных заведений, утвержденная Учебнометодическим управлением по высшему образованию Министерства высшего и среднего специального образования СССР 4 октября 1984г. Настоящая программа курса химии составлена в соответствии с современным уровнем химической науки и требованиями, предъявляемыми к подготовке высококвалифицированных специалистов для социалистического народного хозяйства. Программа состоит из введения и пяти разделов. Первые четыре раздела охватывают содержание общей части курса, необходимой для подготовки инженеров любой специальности. Содержание пятого раздела программы отражает специализацию будущих инженеров. Оно изменяется в зависимости от основных направлений (механическое, энергетическое, строительное) профилирования подготовки будущих инженеров. Ниже приводится эта программа.

ВВЕДЕНИЕ

Значение химии в изучении природы и развитии техники. Химия как раздел естествознания - наука о веществах и их превращениях. Понятие о материи, веществе и поле. Предмет химии и связь ее с другими науками. Значение химии в формировании диалектико-материалистического мировоззрения.

Развитие химии и химической промышленности в Советском Союзе. Специфическое значение химии в технологических и экономических вопросах отраслей народного хозяйства. Химия и охрана окружающей среды.

Основные химические понятия и законы в свете современной диалектико-материалистической философии. Законы сохранения и взаимосвязи массы и энергии. Стехиометрические законы и атомно-молекулярные представления.

Химический эквивалент. Молекулярные и атомные массы.

I. СТРОЕНИЕ ВЕЩЕСТВА

1. Строение атомов и систематика химических элементов

Основные сведения о строении атомов. Состав атомных ядер. Изотопы. Современное понятие о химическом элементе.

Электронные оболочки атомов. Постулаты Бора. Двойственная корпускулярно-волновая природа электрона. Характеристика поведения электронов в атомах. Размещение электронов в атомах. Электронные аналоги. Нормальное и возбужденное состояние атомов.

Периодическая система элементов Д.И. Менделеева. Диалектический характер периодического закона. Экспериментальное обоснование периодической системы. Общенаучное значение периодического закона. Изменение свойств химических элементов. Электроотрицательность. Окисление и восстановление.

2. Химическая связь

Химическая связь и валентность элементов. Образование молекул из атомов. Основные виды и характеристики химической связи. Основные представления "о ковалентной связи. Валентность химических элементов. Метод валентных связей. Насыщаемость и направленность ковалентных связей. Гибридизация электронных орбиталей.

Полярность связи. Метод молекулярных орбиталей. Ионная связь. Степень окисления. Координационное число.

Строение простейших молекул. Электрическая полярность молекул и ее количественная характеристика.

3. Типы взаимодействия молекул. Конденсированное состояние вещества

Агрегация однородных молекул. Конденсация паров и полимеризация. Ван-дер-ваальсовы силы. Водородная связь.

Агрегация разнородных молекул. Комплексообразование. Донорно-акцепторный механизм образования связи в комплексных соединениях.

Строение кристаллов. Особенности кристаллического состояния вещества. Кристаллические системы. Типы кристаллических решеток. Металлическая связь. Реальные кристаллы.

Свойства веществ в различных состояниях. Особенности свойств поверхности жидких и твердых тел.

II. ОБЩИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ ХИМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ.

1. Энергетика химических процессов и химическое сродство.

Энергетические эффекты химических реакций. Внутренняя энергия и энтальпия. Термохимические законы. Энтальпия образования химических соединений. Энергетические эффекты при фазовых переходах. Термохимические расчеты. Энтропия и ее изменение при химических процессах и фазовых переходах. Энергия Гиббса и ее изменение при химических процессах.

2. Химическая кинетика и равновесие в гомогенных системах

Скорость химических реакций. Гомогенные и гетерогенные системы. Зависимость скорости гомогенных реакций от концентрации реагирующих веществ. Закон действия масс. Зависимость скорости гомогенных реакций от температуры. Энергия активации. Уравнение Аррениуса. Химическое равновесие в гомогенных системах. Ускорение гомогенных реакций.

Гомогенный катализ. Цепные реакции. Фотохимические реакции. Радиационно-химические реакции.

3. Химическая кинетика и равновесие в гетерогенных системах

Фазовые переходы и равновесия. Скорость гетерогенных химических реакций. Химическое равновесие в гетерогенных системах. Основные факторы, определяющие направление реакций и химическое равновесие. Принцип Ле Шателье.

Правило фаз. Различные виды сорбции. Адсорбционное равновесие. Гетерогенный катализ.

III. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ХИМИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ И ИХ СОЕДИНЕНИЙ

1. Свойства химических элементов и элементарных веществ

Химические элементы в периодической системе. Классификация элементов по химической природе. Классификация элементарных веществ. Аллотропия, полиморфизм. Физические свойства элементарных веществ. Химические свойства элементарных веществ.

2. Простые соединения химических элементов

Общий обзор простых соединений элементов и характер химической связи в них. Простые соединения водорода:

простые кислоты, гидриды. Соединения галогенов - галиды. Соединения кислорода - оксиды и гидроксиды. Сульфиды, нитриды, карбиды.

3. Комплексные соединения

Атомы и ионы как комплексообразователи. Различные типы лигандов и комплексных соединений. Соединения комплексных анионов. Соединения комплексных катионов и нейтральные комплексы.

4. Органические соединения

Строение и свойства органических соединений. Изомерия. Особенности свойств органических соединений.

Классификация органических соединений. Углеводороды и галопроизводные. Кислород и азотсодержащие органические соединения.

IV. РАСТВОРЫ И ДРУГИЕ ДИСПЕРСНЫЕ СИСТЕМЫ. ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ

1. Основные характеристики растворов и других дисперсных систем

Общие понятия о растворах и дисперсных системах. Классификация дисперсных систем. Способы выражения состава растворов и других дисперсных систем. Растворимость.

Изменение энтальпии и энтропии при растворении. Плотность и давление паров растворов. Фазовые превращения в растворах. Осмотическое давление. Общие вопросы физико-химического анализа.

2. Водные растворы электролитов

Особенности воды как растворителя. Электролитическая диссоциация; два вида электролитов. Характеристика

поведения электролитов. Свойства растворов электролитов. Сильные и слабые электролиты. Электролитическая диссоциация комплексных соединений.

Ионные реакции и равновесия. Произведение растворимости. Электролитическая диссоциация воды. Водородный показатель. Гидролиз солей. Теория кислот и оснований. Амфотерные электролиты.

3. Твердые растворы

Образование твердых растворов. Виды твердых растворов. Свойства различных твердых растворов.

4. Гетерогенные дисперсные системы

Агрегативная и кинетическая устойчивость гетерогенных дисперсных систем. Образование гетерогенных дисперсных систем. Грубодисперсные системы - суспензии, эмульсии, пены. Поверхностно-активные вещества и их влияние на свойства дисперсных систем.

Структура и электрический заряд коллоидных частиц. Свойства лиофобных и лиофильных коллоидных систем.

Образование и свойства гелей.

5. Электрохимические процессы

Окислительно-восстановительные реакции; составление уравнений. Гетерогенные окислительно-восстановительные и электрохимические процессы. Законы Фарадея.

Понятие об электродных потенциалах. Гальванические элементы. Электродвижущая сила и ее измерение. Стандартный водородный электрод и водородная шкала потенциалов. Потенциалы металлических, газовых и окислительно-восстановительных электродов.

Кинетика электродных процессов. Поляризация и перенапряжение. Концентрационная и электрохимическая поляризация.

Первичные гальванические элементы, электродвижущая сила, напряжение и емкость элементов. Топливные элементы.

Электролиз. Последовательность электродных процессов. Выход по току. Электролиз с нерастворимыми и растворимыми анодами. Практическое применение электролиза: получение и рафинирование металлов, нанесение гальванических покрытий. Получение водорода, кислорода и других продуктов. Аккумуляторы.

6. Коррозия и защита металлов

Основные виды коррозии. Вред, наносимый коррозией народному хозяйству. Классификация коррозионных процессов.

Химическая коррозия металлов. Электрохимическая коррозия металлов.

Борьба с коррозией металлов. Изыскание, коррозионно-стойких материалов. Методы защиты металлов от коррозии. Изоляция металлов от агрессивной среды; защитные покрытия. Электрохимические методы защиты (протекторная, катодная и анодная защита). Изменение свойств Коррозионной среды; ингибиторы коррозии. Экономическое значение защиты металлов от коррозии.

V. СПЕЦИАЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ХИМИИ

А. ДЛЯ ИНЖЕНЕРОВ-МЕХАНИКОВ

1. Общие свойства металлов и сплавов

Физические свойства металлов. Химические свойства металлов. Взаимодействия различных металлов. Физикохимический анализ металлических сплавов. Интерметаллические соединения и твердые растворы металлов.

2. Получение металлов

Распространение и формы нахождения металлических элементов в природе. Извлечение металлов из руд. Основные методы восстановления металлов. Получение чистых и сверхчистых металлов. Вопросы экономики, связанные с получением металлов.

. 3. Легкие конструкционные металлы

Проблема легких конструкционных материалов. Магний и бериллий. Алюминий. Титан. Физические и химические свойства. Соединения. Распространение и добыча. Использование в технике. Вопросы экономики, связанные с выделением и применением легких металлов.

4. Металлы групп ванадия, хрома и марганца

Ванадий, ниобий, тантал. Хром, молибден, вольфрам. Марганец прений. Физические и химические свойства.

Соединения. Распространение и добыча. Использование в технике.

5. Металлы семейства железа и меди

Общая характеристика металлов семейства и их соединений. Железо. Кобальт. Никель. Медь. Физические и химические свойства. Соединения. Распространение и добыча. Использование в технике. Вопросы экономики, связанные с выделением и применением. Благородные металлы.

6. Металлы групп цинка, галия и германия

Цинк, кадмий, ртуть. Галий, индий, таллий. Олово и свинец. Физические и химические свойства. Соединения, Распространение и добыча. Использование в технике.

7. Бор, углерод, инструментальные и абразивные материалы

Бор, бориды. Углерод и его аллотропные формы - графит, алмаз. Карбиды; использование карбидов в технике.

8. Кремний, германий, сурьма, полупроводниковые материалы Кремний, силиды, силикаты. Германий, германиды. Сурьма и висмут; стибиды.

9. Органические полимерные материалы

Понятие об органических полимерах. Методы синтеза органических полимеров. Особенности внутреннего строения и физико-химические свойства полимеров. Конструкционные полимерные материалы.

Б. ДЛЯ ИНЖЕНЕРОВ-ЭНЕРГЕТИКОВ

1. Химия конструкционных и электротехнических материалов

Металлы и сплавы; физико-химический анализ. Магний, бериллий; свойства, соединения, применение в технике. Алюминий, свойства, соединения, применение в технике. Переходные металлы, их свойства, соединения, применение в энергетике, электротехнике и радиотехнике.

Кремний, германий, олово, свинец, их свойства и применение. Химия полупроводниковых материалов. Химия материалов волоконной оптики. Методы получения материалов высокой чистоты.

2. Полимерные материалы в энергетике и электротехнике

Методы получения полимерных материалов. Зависимость свойств полимеров от состава и структуры. Полимерные конструкционные материалы. Полимерные диэлектрики. Органические полупроводники.

3. Электрохимические процессы в энергетике и электронике

Химические источники тока. Электрохимические генераторы. Электрохимические преобразователи (хемотроны).

Электрохимическая анодная обработка металлов и сплавов. Получение и свойства гальванопокрытий. Гальванопластика.

4. Химия воды и топлива

Строение молекул и свойства воды. Природные воды. Основные методы очистки воды.

Состав и свойства органического топлива. Теплота сгорания и теплотворная способность топлива. Твердое топливо и продукты его переработки. Жидкое и газообразное топливо. Области применения топлива.

5. Химия и охрана окружающей среды

Технический прогресс и экологические проблемы. Роль химии в решении экологических проблем. Продукты горения топлива и защита воздушного бассейна от загрязнений. Методы малоотходной технологии. Водородная энергетика.

Получение и использование водорода.

Охрана водного бассейна. Характеристика сточных вод. Методы очистки сточных вод. Методы замкнутого водооборота.

6. Ядерная химия. Радиохимия

Состав атомных ядер; изотопы. Радиоактивность. Радиоактивные ряды. Использование радиоактивных изотопов. Искусственная радиоактивность. Ядерные реакции. Ядерная энергетика. Торий, уран, плутоний и другие радиоактивные элементы и материалы.

В. ДЛЯ ИНЖЕНЕРОВ-СТРОИТЕЛЕЙ

1. Химия воды

Строение молекул воды. Внутреннее строение и свойства воды в жидком состоянии. Строение кристаллов и свойства льда. Различные формы связанной воды. Химически связанная вода. Термическая диссоциация гидроксидов. Аквасоединения.

Гидрогели. Процессы гидратации и дегидратации гидрогелей. Тиксотропные явления в строительной технике. Сорбция водяных паров. Адсорбированная вода. Хемосорбция воды. Капиллярная конденсация. Абсорбция. Гидрофильность и гидрофобность.

Диаграммы состояния двойных систем типа вода - соль. Кристаллизация воды и водных растворов в различных условиях. Химические свойства воды. Взаимодействие воды с элементарными веществами и химическими соединениями.

Процессы гидратации и гидролиза.

2. Щелочно-земельные металлы и алюминий

Магний, свойства и соединения. Природные соединения магния. Оксид и гидроксид магния; огнеупоры. Магнезиальное вяжущее вещество. Карбонат и гидрокарбонат магния.

Кальций. Природные соединения кальция; известняки, мергели, разновидности природного сульфата кальция. Оксид и гидроксид кальцин, свойства, получение и применение. Сульфат, карбонат, гидрокарбонат, силикаты кальция. Карбид кальция.

Жесткость природных вод. Происхождение жесткости воды; единицы измерения жесткости. Карбонатная и некарбонатная жесткость. Методы умягчения воды. Другие процессы обработки воды; методы ионного обмена.

Алюминий, свойства и соединения. Природные соединения алюминия. Получение алюминия. Применение алюминия и его сплавов в строительстве. Коррозия алюминиевых сплавов и методы защиты от нее. Оксид и гидроксид алюминия.

3. Переходные металлы

Хром. Свойства соединений хрома (III) и хрома (VI). Природные соединения хрома. Применение хрома и его соединений.

Марганец. Свойства соединений марганца. Природные соединения марганца. Применение марганца и его соединений.

Железо, свойства и соединения. Железные руды. Чугун, сталь, специальные стали. Применение соединений железа.

Никель, медь; свойства и соединения. Применение никеля, меди, их сплавов и соединений.

Цинк, свойства и соединения. Применение цинка и его соединений.

4. Элементы группы углерода

Углерод. Аллотропные формы углерода. Углерод в природе. Виды топлива.

Природный газ. Монооксид углерода, свойства, получение и применение. Диоксид углерода, свойства и применение. Угольная кислота и карбонаты.

Кремний. Полупроводниковые свойства кремния. Диоксид кремния, его полиморфные видоизменения. Кремниевые кислоты. Силикаты, их гидролиз и гидратация. Взаимодействие диоксида кремния с оксидом кальция; силикаты и гидросиликаты кальция; алюмосиликаты. Стекло и стекломатериалы. Ситаллы. Фторосиликаты и их применение.

Германий, олово, свинец.

5. Неорганические вяжущие вещества

Физико-химические свойства вяжущих веществ. Воздушные и гидравлические вяжущие вещества. Значение степени дисперсности. Гипсовые вяжущие вещества. Ступенчатая дегидратация двухводного сульфата кальция, Полуводный сульфат кальция. Физико-химическая природа процессов схватывания и твердения.

Портландцемент, его получение и процессы, происходящие при его обжиге. Состав цементного клинкера и взаимодействие его с водой. Процессы схватывания и твердения. Основные составляющие цементного камня.

Коррозия бетона, и методы борьбы с ней. Взаимодействие составных частей цементного камня с водой. Сульфатная, угольно-кислотная, магнезиальная коррозия. Методы защиты бетона от коррозии. Технико-экономическое значение борьбы с коррозией бетона.

6. Органические полимеры

Получение полимеров. Реакции полимеризации. Полиэтилен, полипропилен, поливинилхлорид, полистирол. Реакции поликонденсации. Фенолформальдегидные смолы, карбамидоформальдегидные смолы, эпоксидные смолы, фурановые смолы. Кремнийорганические полимеры. Битумы и дегти.

Физико-химические свойства полимеров. Особенности внутреннего строения полимеров. Пластические массы и полимербетоны, заполненные полимеры, наполнители, добавки к бетонам. Полимерные покрытия и клеи. Способы переработки пластических масс и получения элементов строительных конструкций.

Стойкость и старение различных полимерных материалов в условиях длительной эксплуатации. Физиологическая активность полимерных материалов.

ЛИТЕРАТУРА

Основная

Угай Я.А.Общая и неорганическая химия. - М.: Высшая школа 1997.

Курс общей химии/ Под ред. Н.В. Коровина. - М.: Высшая школа, 1998. Дополнительная Глинка Н.Л. Общая химия. - Л.: Химия, 1977-1983.

Введение в общую химию/ Под ред. Г.П. Лучинского. - М.: Высшая школа, 1980.

Фролов В.В. Химия.- М.: Высшая школа, 1986.

Харин А.Н., Катаева Н.А., Харина Л.Т. Курс химии. - М.: Высшая школа, 1983.

Курс химии. Ч. 2, специальная для строительных вузов/ Под ред. В.А. Киреева. - М.: Высшая школа, 1974.

Левант Г.Е. и Райцын Г.А. Практикум по общей химии. - М.: Высшая школа 1978., Павлов Н.Н. Теоретические основы общей химии. - М.: Высшая школа. 1978.

Васильева З.Г., Грановская А.А., Таперова А.А. Лабораторные работы по общей и неорганической химий. - М.: Химия, 1979.

Глинка Н.Л. Задачи и упражнения по общей химии. - Л.: Химия, 1985.

Гольбрайх З.Е. Сборник задач и упражнений по химии. - М.: Высшая школа, 1964

КОНТРОЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ

Каждый студент выполняет вариант контрольных заданий, обозначенный двумя последними цифрами номера студенческого билета (шифра). Например, номер студенческого билета 86594, две последние цифры 94, им соответствует вариант контрольного задания 94.

КОНТРОЛЬНОЕ ЗАДАНИЕ 1

Моль. Эквиваленты и эквивалентные массы простых и сложных веществ. Закон эквивалентов

С 1 января 1963 г. в СССР введена Международная система единиц измерения (СИ), состоящая из шести основных единиц: метр (м) - длина, килограмм (кг) - масса, секунда (с) - время, ампер (А) - сила тока, кельвин (К) - термодинамическая температура, кандела (кд) - сила света. XIV Генеральная конференция по мерам и весам (1971) утвердила в качестве седьмой основной единицы Международной системы моль (моль) - единицу количества вещества. Моль равен количеству вещества системы, содержащей столько же структурных элементов, сколько содержится атомов в углероде-12 массой 0,012 кг. При применении моля структурные элементы должны быть специфицированы и могут быть атомами, молекулами, ионами, электронами и другими частицами или специфицированными группами частиц. Моль вещества соответствует постоянной Авогадро NA= (6,022045 ± 0,000031) *1023 моль-1 структурных элементов. При применении понятия "моль" следует указывать, какие структурные элементы имеются в виду, например моль атомов Н, моль молекул Н2, моль протонов, моль электронов и т.п. Так, заряд моля электронов равен 6,022*1023 е отвечает количеству электричества, равному 1 фараде (F). Масса моля атомов или масса моля молекул (мольная или молярная масса), выраженная в граммах (г/моль), есть грамм-атом данного элемента или соответственно грамм-молекула данного вещества в прежнем понимании.

Пример 1. Выразите в молях: а) 6,02*1021 молекул СО2; б) 1,20*1024 атомов кислорода; в) 2,00*1023 молекул воды. Чему равна мольная (молярная) масса указанных веществ?

Решение. Моль - это количество вещества, в котором содержится число частиц любого определенного сорта, равное постоянной Авогадро (6,02*1021). Отсюда

а) 6,02*1021, т.е. 0,01 моль; б) 1,20*1024, т.е. 2 моль; в) 2,00 *1023, т.е. 1/3 моль.

масса моля вещества выражается в кг/моль или г/моль. Мольная (молярная) масса вещества в граммах численно

равна его относительной молекулярной (атомной) массе, выраженной в атомных единицах массы (а.е.м).

Так как молекулярные массы CO2 и Н2О и атомная масса кислорода соответственно равны 44; 18 и 16 а.е.м., то их мольные (молярные) массы равны: а) 44 г/моль; 6) 18 г/моль; в) 16 г/моль.

Пример 2. Определите эквивалент (Э) и эквивалентную массу mЭ азота, серы и хлора в соединениях NH3, H2S и HCI.

Решение. Масса вещества и количество вещества - понятия неидентичные. Масса выражается в килограммах (граммах), а количества вещества - в молях.

Эквивалент элемента (Э) - это такое количество вещества, которое соединяется с 1 моль атомов водорода или замещает то же количество атомов водорода в химических реакциях. Масса 1 эквивалента элемента называется его эквивалентной массой (тд). Таким образом, эквиваленты выражаются в молях, а эквивалентные массы - в г/моль.

В данных соединениях с 1 моль атомов водорода соединяется 1/3 моль азота, 1/2 моль серы и 1 моль хлора. Отсюда Э(N) = 1/3 моль, Э(S) = 1/2 моль, 3(CI) = 1 моль. Исходя из мольных масс этих элементов, определяем их эквивалентные массы: mЭ(N) = 1/3*14 = 4,67г/моль; mЭ(S) = 1/2*32 = 16г/моль; mЭ(Cl) =1*34.45 = 35,45 г/моль.

Пример 3. На восстановление 7,09г оксида двухвалентного металла требуется 2,24л водорода (н.у.). Вычислите эквивалентную массу оксида и эквивалентную массу металла. Чему равна атомная масса металла?

Нормальные условия по Международной системе единиц (СИ): давление 1,013 х 105 Па (760 мм рт. ст. =1 атм), температура 273 К или 0°С.

Решение. Согласно закону эквивалентов массы (объемы) реагирующих друг с другом веществ m1 и m2 пропорциональны их эквивалентным массам (объемам): m1 = m2

mЭ(1)mЭ(2) (1) mMeO= mH 2

mЭ(MeO)mЭ(H 2) (2)

Если одно из веществ находится в газообразном состоянии, то, как правило, его количество измеряется в объемных единицах (см3, л, м3).

Объем, занимаемый при данных условиях мольной или эквивалентной массой газообразного вещества, называется мольным или, соответственно, эквивалентным объемом этого вещества. Мольный объем любого газа при н.у. равен 22,4 л. Отсюда эквивалентный объем водорода VmЭ(,H2). молекула которого состоит из двух атомов, т.е. содержит два моля атомов водорода, равен 22,4 : 2 = 11,2л. В формуле (2) отношение mн2/mЭ(Н2) заменяем равным ему отношением VH2/VmЭ(H2), где VН2 - объем водорода, Vmэ(н2) - эквивалентный объем водорода: mMeO = VH 2

(3)

mЭ(MeO)VmЭ(H2)

Из уравнения (3) находим эквивалентную массу оксида металла тэ(Ме0).

7,092,247,09?11,2

=; mЭ(MeO) = = 35,45г/ моль . mЭ(MeO)11,22,24

Согласно закону эквивалентов mЭ(МеО) = mЭ(Ме) + mЭ(02), отсюда тэ(Ме) =mЭ(Ме0) - mЭ(O2) = 35,45 - 8 = 27,45 г/моль. Мольная масса металла определяется из соотношения mЭ = А/В, где mЭ - эквивалентная масса, А - мольная масса металла, В - стехиометрическая валентность элемента; А = тЭВ = 27,45 х 2 =54,9 г/моль. Так как атомная масса в а.е.м. численно равна мольной (молярной) массе, выражаемой в г/моль, то искомая атомная масса металла 54,9 а.е.м.

Пример 4. Сколько металла, эквивалентная масса которого 12,16 г/моль, взаимодействует с 310см3 кислорода (н.у.)?

Решение. Так как мольная (молярная) масса О2 (32 г/моль) при н.у. занимает объем 22,4 м, то объем эквивалентной массы кислорода (8 г/моль) будет 22,4 : 4 = 5,6 л. =5600 см3. По закону эквивалентов: mMe = VO2 mMe = 310

; или

mЭ(Me)VmЭ(O2)12,165600

Откуда mMe = 12.16*310/5600 = 0.673г.

Пример 5. Вычислите эквиваленты и эквивалентные массы H2SO4 и АL(ОН)3 реакциях, выраженных уравнениями:

H2S04 + KOH = KHS04 + Н20 (1) H2S04 + Mg = MgS04 + Н2 (2) Al(OH)3+HCL = AL(OH)2CI+н2о (3) AI(OH)3+3HN03 = AI(N03)3+3H20 (4) Решение. Эквивалент (эквивалентная масса) сложного вещества, как и эквивалент (эквивалентная масса) элемента, может иметь различные Значения и зависит от того, в какую реакцию обмена вступает это вещество. Эквивалентная масса кислоты (основная) равна мольной массе (М), деленной на число атомов водорода, замещенных в данной реакции на металл (на число вступающих в реакцию гидроксильных групп). Следовательно, эквивалентная масса H2S04 в реакции (1) МН2S04 = 98 г/моль, а в реакции (2) M Н2S04 =49 г/моль. Эквивалентная масса Аl(ОН)3 в реакции (3) МAl(OH)3 = 78 г/моль, а в реакции (4) МAl(OH)3 = 26 г/моль.

Задачу можно решить и другим способом. Так как H2S04 взаимодействует с одной эквивалентной массой КОН и двумя эквивалентными массами магния, то ее эквивалентная масса равна в реакции (1) М/1 г/моль и в реакции (2) M/2 г/моль. Аl(ОН)3 взаимодействует с одной эквивалентной массой HCI и тремя эквивалентными массами HN03, поэтому его эквивалентная масса в реакции (3) равна M/1 г/моль, в реакции (4) М/3 г/моль. Эквиваленты H2S04 в уравнениях (1) и (2) соответственно равны 1 моль и 1/2 моль; эквиваленты Аl(ОН)3 в уравнениях (3) и (4) соответственно равны 1 моль и 1/3 моль.

Пример 6. Из 3,85 г нитрата металла получено 1,60г его гидроксида. Вычислите эквивалентную массу металла mэ(Ме)

Решение. При решении задачи следует иметь в виду: а) эквивалент (эквивалентная масса) гидроксида равен сумме эквивалентов (эквивалентных масс) металла и гидроксильной группы; б) эквивалент (эквивалентная масса) соли равен сумме эквивалентов (эквивалентных масс) металла и кислотного остатка. Вообще эквивалент (эквивалентная масса) химического соединения равен сумме эквивалентов (эквивалентных масс) составляющих его частей.

Учитывая сказанное, подставляем соответствующие данные в уравнение (1) примера 3:

3,85 = mЭ(Ме) + mЭ(NO-3 )3,85 = mЭ(Me) + 62 ;

1,60mЭ(Me) + mЭ(OH- )1,60mЭ(Me) +17

mЭ(Me) = 15г/моль

Пример 7. В какой массе Са (ОН) 2 содержится столько же эквивалентов, сколько в312гАl(ОН)3?

Решение. Эквивалентная масса Аl(ОН)3 равна 1/3 его мольной массы, т.е. 78/3 = 26 г/моль. Следовательно, в 312 г

Аl(ОН)3 содержится 312/26 =12 эквивалентов. Эквивалентная масса Са(ОН)2 равна 1/2 его мольной массы, т.е. 37 г/моль.

Отсюда 12 эквивалентов составляют 37 г/моль х 12 моль = 444г.

Пример 8. Вычислите абсолютную массу молекулы серной кислоты в граммах.

Решение. Моль любого вещества (см. пример 1) содержит постоянную Авогадро NA структурных единиц (в нашем примере молекул). Мольная масса H2SO4 равна 98,0 г/моль. Следовательно, масса одной молекулы 98 / (6,02 -1023) = 1,63 х

10-22 г.

Контрольные вопросы

1. Определите эквивалент и эквивалентную массу фосфора, кислорода и брома в соединениях РНз, Н20, НВr.

2. В какой массе NaOH содержится столько же эквивалентов, сколько в 140 г КОН? Ответ: 100 г.

3. Из 1,35 г оксида металла получается 3,15 г его нитрата. Вычислите эквивалентную массу этого металла. Ответ:

32,5 г/моль.

4. Из 1,3 г гидроксида металла получается 2,85г его сульфата. Вычислите эквивалентную массу этого металла. Ответ: 9 г/моль.

5. Оксид трехвалентного элемента содержит 31,58% кислорода. Вычислите эквивалентную, мольную и атомную массы этого элемента.

6. Чему равен при н.у. эквивалентный объем водорода? Вычислите эквивалентную массу металла, если на восстановление 1,017 г его оксида израсходовалось 0,28 л водорода (н.у.). Ответ: 32, 68 г/моль.

7. Выразите в молях: а) 6,02 х 1022 молекул С2Н2; б) 1,80 х 1024 атомов азота; в) 3,01 х 1023 молекул NH3. Какова мольная масса указанных веществ?

8. Вычислите эквивалент и эквивалентную массу Н3РО4 в реакциях образования: а) гидрофосфата; б) дигидрофосфата; в) ортофосфата.

9. В 2,48г оксида одновалентного металла содержится 1,84г металла. Вычислите эквивалентные массы металла и его оксида. Чему равна мольная и атомная масса этого металла?

10. Чему равен при н.у. эквивалентный объем кислорода? На сжигание 1,5г двухвалентного металла требуется 0,69 л кислорода (н.у.). Вычислите эквивалентную массу, мольную массу и атомную массу этого металла.

11. Из 3,31 г нитрата металла получается 2,78г его хлорида. Вычислите эквивалентную массу этого металла. Ответ: 103,6 г/моль.

12. Напишите уравнения реакций Fe(OH)3 с хлороводородной (соляной) кислотой, при которых образуются следующие соединения железа: а) хлорид дигидроксо-желеэа; б) дихлорид гидроксожелеза; в) трихлорид железа. Вычислите эквивалент и эквивалентную массу Fe(OH)3 в каждой из этих реакций.

13. Избытком гидроксида калия подействовали на растворы: а) дигидрофосфата калия; б) нитрата дигидроксовисмута (III). Напишите уравнения реакций этих веществ с КОН и определите их эквиваленты и эквивалентные массы.

В каком количестве Сr(ОН)3 содержится столько же эквивалентов, сколько в 174,96г Мg(ОН)2? Ответ: 174г.

15. Избытком хлороводородной (соляной) кислоты подействовали на растворы: а) гидрокарбоната кальция; б) дихлорида гидроксоалюминия. Напишите уравнения реакций этих веществ с HCI и определите их эквиваленты и эквивалентные массы.

16. При окислении 16,74г двухвалентного металла образовалось 21,54г оксида. Вычислите эквивалентные массы металла и его оксида. Чему равны мольная и атомная массы металла?

17. При взаимодействии 3,24г трехвалентного металла с кислотой выделяется 4,03л водорода (н.у.). Вычислите эквивалентную мольную и атомную массы металла.

18. Исходя из мольной массы углерода и воды, определите абсолютную массу атома углерода и молекулы воды в граммах. Ответ: 2,0 х 10-23г, 3,0 х 10-23г.

19. На нейтрализацию 9,797г ортофосфорной кислоты израсходовано 7,998г NaOH. Вычислите эквивалент, эквивалентную массу и основность Н3РО4 в этой реакции. На основании расчета напишите уравнение реакции. Ответ: 0,5 моль, 49 г/моль, 2.

20. На нейтрализацию 0,943г фосфористой кислоты Н3Р03 израсходовано 1,291г КОН. Вычислите эквивалент, эквивалентную массу и основность кислоты. На основании расчета напишите уравнение реакции. Ответ: 0,5 моль, 41 г/моль, 2.

Строение атома

Пример 1. Что такое квантовые числа? Какие значения они могут принимать?

Решение. Движение электрона в атоме носит вероятностный характер. Околоядерное пространство, в котором с наибольшей вероятностью (0,9-0,95) может находиться электрон, называется атомной орбиталью (АО). Атомная орбиталь, как любая геометрическая фигура, характеризуется тремя параметрами (координатами), получившими название квантовых чисел (n, l, ml). Квантовые числа принимают не любые, а определенные, дискретные (прерывные) значения.

Соседние значения квантовых чисел различаются на единицу.

Таблица 1. Значения квантовых чисел и максимальное число электронов на квантовых уровнях и подуровнях

Квантовый Магнитн ое квантовое число ml Число квантовых состояний Максимальное число электронов уровеньподуровень в

подуровне в уровне

(2l+1)n2 в подуровне в уровне

2(2l+1)2n2 главное кванто-

обознач вое

ениечисло n орбитальное кванто-

обознач вое ениечисло l K 1

L 2 M 3 N 4 s0 s0 p1 s0 p1 d2 s0 p1 d2 f3 -2

-2 -3-2 0 0 -10+1

0 -10+1

-10+1-2 0 -10+1

-10+1+2 -10+1 +2+3 1

1 3 1 3 5 1

3 5

7 1 4 9 16 2 2

6 2 6 10 2 6

10 14 2 8 18 32

Рис. 1. Формы S-, р- и d-электронных облаков (орбиталей)

Квантовые числа определяют размер (n), форму (l) и ориентацию (ml) атомной орбитали в пространстве. Занимая ту или иную атомную орбиталь, электрон образует электронное облако, которое у электронов одного и того же атома может иметь различную форму (рис. 1). Формы электронных облаков аналогичны АО. Их также называют электронными или атомными орбиталями. Электронное облако характеризуется четырьмя квантовыми числами (n, l, ml и ms). Эти квантовые числа связаны с физическими свойствами электрона, и число n (главное квантовое число) характеризует энергетический (квантовый) уровень электрона; число l (орбитальное) - момент количества движения (энергетический подуровень), число ml (магнитное) - магнитный момент, ms - спин. Спин электрона возникает за счет вращения его вокруг собственной оси. Электроны в атоме должны отличаться хотя бы одним квантовым числом (принцип Паули), поэтому в АО могут находиться не более двух электронов, отличающихся своими спинами (ms = ± 1/2). В табл. 1 приведены значения и обозначения квантовых чисел, а также число электронов на соответствующем энергетическом уровне и подуровне.

Пример 2. Составьте электронные формулы атомов элементов с порядковыми номерами 16 и 22. Покажите распределение электронов этих атомов по квантовым (энергетическим) ячейкам. 20

Решение. Электронные формулы отображают распределение электронов в атоме по энергетическим уровням, подуровням (атомным орбиталям). Электронная конфигурация обозначается группами символов nlx, где n - главное квантовое число, / - орбитальное квантовое число (вместо него указывают соответствующее буквенное обозначение - s, р, d, f), х - число электронов в данном подуровне (орбитали). При этом следует учитывать, что электрон занимает тот энергетический подуровень, на котором он обладает наименьшей энергией - меньшая сумма n+1 (правило Клечковского).

Последовательность заполнения энергетических уровней и подуровней следующая:

1s > 2s > 2p > 3s > 3p > 4s > 3d > 4p > 5s > 4d > 5p > 6s > (5d1) > 4f >5d > 6p > 7s (6d1 -2) > 5f > 6d > 7p

Так как число электронов в атоме того или иного элемента равно его порядковому номеру в таблице Д.И. Менделеева, то для элементов № 16 (сера) и № 22 (титан) электронные формулы имеют вид

16S 1s22s22p63s23p4

22Ti 1s22s22p63s23p63d24s2

Электронная структура атома может быть изображена также в виде схем размещения электронов в квантовых (энергетических) ячейках, которые являются схематическим изображением атомных орбиталей (АО). Квантовую ячейку обозначают в виде прямоугольника кружка ? или линейки ?, а электроны в этих ячейках обозначают стрелками. В каждой квантовой ячейке может быть не более двух электронов с противоположными спинами.

В данном пособии применяют прямоугольники. Орбитали данного подуровня заполняются сначала по одному электрону с одинаковыми спинами, а затем по второму электрону с противоположными спинами (правило Хунда):

Пример 3. Изотоп 101-го элемента - менделевия (256) был получен бомбардировкой ?-частицами ядер атомов эйнштейния (253). Составьте уравнение этой ядерной реакции и напишите его в сокращенной форме.

Решение. Превращение атомных ядер обусловливается их взаимодействием с элементарными частицами или друг с другом. Ядерные реакции связаны с изменением состава ядер атомов химических элементов. С помощью ядерных реакций можно из атомов одних элементов получить атомы других.

Превращения атомных ядер как при естественной, так и при искусственной радиоактивности записывают в виде уравнений ядерных реакций. При этом следует помнить, что суммы массовых чисел (цифры, стоящие у символа элемента вверху слева) и алгебраические суммы зарядов (цифры, стоящие у символа элемента внизу слева) частиц в левой и правой частях равенства должны быть равны. Данную ядерную реакцию выражают уравнением

25399 Es+24He=101256Md+01n

Часто применяют сокращенную форму записи. Для приведенной реакции она имеет вид: 253Es(?, n)256Md. В скобках на первом месте пишут бомбардирующую частицу, а на втором, через запятую, - частицу, образующуюся при данном процессе.

В сокращенных уравнениях частицы 24He; 11H; 12D; 01n обозначают соответственно a, p, d, п.

Пример 4. Исходя из сокращенных уравнений ядерных реакций (табл. 2), напишите их полные уравнения.

Решение. Ответ на вопрос отражен в табл. 2.

Таблица 2. Сокращенные и полные уравнения ядерных реакций

Сокращенные уравнения Полные уравнения

2724 Al(p,a) Mg 271244

13 Al + 1Н = 12Mg + 2Не 912

Ве(а,n) С 94121

4Ве+ 2Не = 6C + 0n 5956

Со(п,а) Мn 591564

27Co + 0n = 25Mn + 2He 1414

N(n,p) C 141141

7N + 0n = 6C + 1H 3230

S(d,a) P 322304

16S + 1D = 15P + 2He Контрольные вопросы

21. Напишите электронные формулы атомов элементов с порядковыми номерами 9 и 28. Покажите распределение электронов этих атомов по квантовым ячейкам. К какому электронному семейству относится каждый из этих элементов?

22. Напишите электронные формулы атомов элементов с порядковыми номерами 16 и 26. Распределите электроны этих атомов по квантовым ячейкам. К какому электронному семейству относится каждый из этих элементов?

23. Какое максимальное число электронов могут занимать s-, р-, d- и f-орбитали данного энергетического уровня? Почему? Напишите электронную формулу атома элемента с порядковым номером 31.

24. Напишите электронные формулы атомов элементов с порядковыми номерами 25 и 34. К какому электронному семейству относится каждый из этих элементов?

25. Какие орбитали атома заполняются электронами раньше: 4s или 3d; 5s или 4р? Почему? Напишите электронную формулу атома элемента с порядковым номером 21.

26. Изотоп никеля-57 образуется при бомбардировке a-частицами ядер атомов железа-54. Составьте уравнение этой ядерной реакции и напишите его в сокращенной форме.

27. Какие орбитали атома заполняются электронами раньше: 4d или 5s; 6s или 5р? Почему? Напишите электронную формулу атома элемента с порядковым номером 43.

28. Что такое изотопы? Чем можно объяснить, что у большинства элементов периодической системы атомные массы выражаются дробным числом? Могут ли атомы разных элементов иметь одинаковую массу? Как называются подобные атомы?

29. Изотоп фосфора 30 образуется при бомбардировке ?-частицами ядер атомов алюминия-27. Составьте уравнение этой ядерной реакции и напишите его в сокращенной форме.

30. Напишите электронные формулы атомов элементов с порядковыми номерами 14 и 40. Сколько свободных dорбиталей у атомов последнего элемента?

31. Изотоп углерода-11 образуется при бомбардировке протонами ядер атома азота-14. Составьте уравнение этой ядерной реакции и напишите его в сокращенной форме.

32. Напишите электронные формулы атомов элементов с порядковыми номерами 15 и 28. Чему равен максимальный спин р-электронов у атомов первого и d-электронов у атомов второго элемента?

33. Напишите электронные формулы атомов элементов с порядковыми номера 21 и 23. Сколько свободных dорбиталей в атомах этих элементов?

34. Сколько и какие значения может принимать магнитное квантовое число при орбитальном числе l = 0, 1, 2 и 3?

Какие элементы в периодической системе называют s-, p-, d- и f-элементами? Приведите примеры.

35. Какие значения могут принимать квантовые числа n, I, ml и ms, характеризующие состояние электронов в атоме?

Какие значения они принимают для внешн электронов атома магния?

36. Какие из электронных формул, отражающих строение невозбужденного атома некоторого элемента неверны: а) 1s22s22p53s1; б) 1s22s22p6; в) 1s22s22p63s23p63d4; г) 1s22s22p63s23p64s2; д) 1s22s22p63s23d2? Почему? Атомам каких элементов отвечают Правильно составленные электронные формулы?

37. Напишите электронные формулы атомов элементов с порядковыми номерами 24 и 33, учитывая, что у первого происходит "провал" одного 4s-электрона на 3d-подуровень. Чему равен максимальный спин d-электронов у атомов первого и р-электронов у атомов второго элементов?

38. Квантовые числа для электронов внешнего энергетического уровня атоме некоторого элемента имеют следующие значения: n =4; l= 0; ml = 0; ms=±1/2. Напишите электронную формулу атома этого элемента и определите, сколько свободных Зd-орбиталей он содержит.

39. В чем заключается принцип Паули? Может ли быть не каком-нибудь подуровне атома р7- или d12-электронов? Почему? Составьте электронную формулу атома элемента с порядковым номером 22 и укажите его валентные электроны.

40. Составьте электронные формулы атомов элементов с порядковыми номерам 32 и 42, учитывая, что у последнего происходит "провал" одного 5s-электрона на 4d- подуровень. К какому электронному семейству относится каждый из этих элементов?

Периодическая система элементов Д. И. Менделеева

Пример 1. Какую высшую и низшую степени окисления проявляют мышьяк, селен и бром? Составьте формулы соединений данных элементов, отвечающих этим степеням окисления.

Решение. Высшую степень окисления элемента определяет номер группы периодической системы Д.И. Менделеева, в которой он находится. Низшая степень окисления определяется тем условным зарядом, который приобретает атом при присоединении того количества электронов, которое необходимо для образования устойчивой BOCЬмиэлектронной оболочки (ns2np6).

Данные элементы находятся соответственно в VA, VIA, VIIA-группах и имеют структуру внешнего энергетического уровня s2p3 s2p4 и s2ps. Ответ на вопрос см. в табл. 3

Таблица 3. Степени окисления мышьяка, селена, брома

Элемент Степень окисления Соединения высшая низшая As +5 -3 H3AsO4; H3As Se +6 -2 SeO3; Na2Se Br +7 -1 KBrO4; KBr

Пример 2. У какого из элементов четвертого периода - марганца или брома - сильнее выражены металлические свойства?

Решение. Электронные формулы данных элементов 2 2 6 2 6 5 2

25Мn 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 226261025

3sBr 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p

Марганец - d-элемент VIIB-группы, а бром - р-элемент VIIA-группы. На внешнем энергетическом уровне у атома марганца два электрона, а у атома брома - семь. Атомы типичных металлов характеризуются наличием небольшого числа электронов на внешнем энергетическом уровне, а следовательно, тенденцией терять эти электроны. Они обладают только восстановительными свойствами и не образуют элементарных отрицательных ионов. Элементы, атомы которых на внешнем энергетическом уровне содержат более трех электронов, обладают определенным сродством к электрону, а следовательно, приобретают отрицательную степень окисления и даже образуют элементарные отрицательные ионы. Таким образом, марганец, как и все металлы, обладает только восстановительными свойствами, тогда как для брома, проявляющего слабые восстановительные свойства, более свойственны окислительные функции. Общей закономерностью для всех групп, содержащих р- и "/-элементы, является преобладание металлических свойств у d - элементов. Следовательно, металлические свойства у марганца сильнее выражены, чем у брома.

Пример 3. Как зависят кислотно-основные свойства оксидов и гидроксидов от степени окисления атомов элементов, их образующих? Какие гидроксиды называются амфотерными (амфолитами)?

Решение. Если данный элемент проявляет переменную степень окисления и образует несколько оксидов и гидроксидов, то с увеличением степени окисления свойства последних меняются от основных к амфотерным и кислотным.

Это объясняется характером электролитической диссоциации (ионизации) гидроксидов ЭОН, которая в зависимости от сравнительной прочности и полярности связей Э - О и О - Н может протекать по двум типам:

ЭН

(I) (II)

ЭОН - Э+ + ОН-

ЭОН - ЭО- + Н+

Полярность связей, в свою очередь, определяется разностью электроотрицательностей компонентов, размерами и эффективными зарядами атомов. Диссоциация по кислотному типу (II) протекает, если ЕО-Н > ЕЭ-О (низкая степень окисления). Если прочности связей О-Н и Э-О близки или равны, диссоциация гидроксида может одновременно протекать и по (I), и по (II) типам. В этом случае речь идет об амфотерных электролитах (амфолитах):

Эn+ + nOH- - Э(OH)n = HnЭОn - nH+ + ЭОnn-

как основание как кислота

Э - элемент, n - его положительная степень окисления. В кислой среде амфолит проявляет основной характер, а в щелочной среде - кислый характер:

Ga(OH)3+ 3HCI=GaCI3+3H2O

Ga(OH)3 + 3 NaOH = Na3GaO3 + 3 H2O

Контрольные вопросы

41. Исходя из положения германия и технеция в периодической системе, составьте формулы мета-, ортогерманиевой кислот и оксида технеция, отвечающие их высшей степени окисления. Изобразите формулы этих соединений графически.

42. Что такое энергия ионизации? В каких единицах она выражается? Как изменяется восстановительная активность s и р-элементов в группах периодической системы с увеличением порядкового номера? Почему?

43. Что такое электроотрицательность? Как изменяется электроотрицательность р-элементов в периоде, в группе периодической системы с увеличением порядкового номера? Почему?

44. Исходя из положения германия, молибдена и рения в периодической системе, составьте формулы водородного соединения германия, оксида молибдена и рениевой кислоты, отвечающие их высшей степени окисления. Изобразите формулы этих соединений графически.

45. Что такое сродство к электрону? В каких единицах оно выражается? Как изменяется окислительная активность неметаллов в периоде и в группе периодической системы с увеличением порядкового номера? Ответ мотивируйте строением атома соответствующего элемента.

46. Составьте формулы оксидов и гидроксидов элементов третьего периода периодической системы, отвечающих их высшей степени окисления. Как изменяется кислотно-основной характер этих соединений при переходе от натрия к хлору? Напишите уравнения реакций, доказывающих амфотерность гидроксида алюминия.

47. Какой из элементов четвертого периода - ванадий или мышьяк - обладает более выраженными металлическими свойствами? Какой из этих элементов образует газообразное соединение с водородом? Ответ мотивируйте, исходя из строения атомов данных элементов.

48. Марганец образует соединения, в которых он проявляет степень окисления +2, +3, +4, +6, +7. Составьте формулы его оксидов и гидроксидов, отвечающих этим степеням окисления. Напишите уравнения реакций, доказывающих амфотерность гидроксида марганца (IV).

49. У какого элемента четвертого периода - хрома или селена - сильнее выражены металлические свойства? Какой из этих элементов образует газообразное соединение с водородом? Ответ мотивируйте строением атомов хрома и селена.

50. Какую низшую степень окисления проявляют хлор, сера, азот и углерод? Почему? Составьте формулы соединений алюминия с данными элементами в этой степени окисления. Как называются соответствующие соединения?

51. У какого из р-элементов пятой группы периодической системы - фосфора или сурьмы - сильнее выражены неметаллические свойства? Какое из водородных соединений данных элементов более сильный восстановитель? Ответ мотивируйте строением атома этих элементов.

52. Исходя из положения металла в периодической системе, дайте мотивированный ответ на вопрос: какой из двух гидроксидов более сильное основание: Ва (ОН)2 или Мg(OН)2; Са(ОН)2 или Fe(OH)2; Cd(OH)2 или Sr(OH)2?

53. ИСХОДЯ из степени окисления атомов соответствующих элементов, дайте мотивированный ответ на вопрос: какой из двух гидроксидов является более сильным основанием: СиОН ИЛИ Си(ОН)2; Fe(OH)2 ИЛИ Fe(OH)3; Sn(OH)2 ИЛИ Sn(OH)4?

Напишите уравнения реакций, доказывающих амфотерность гидроксида олова (II).

54. Какую низшую степень окисления проявляют водород, фтор, сера и азот? Почему? Составьте формулы соединений кальция с данными элементами в этой их степени окисления. Как называются соответствующие соединения?

55. Какую низшую и высшую степени окисления проявляют кремний, мышьяк, селен и хлор? Почему? Составьте формулы соединений данных элементов, отвечающих этим степеням окисления.

56. Хром образует соединения, в которых он проявляет степени окисления +2, +3, +6. Составьте формулы его оксидов и гидроксидов, отвечающих этим степеням окисления. Напишите уравнения реакций, доказывающих амфотерность гидроксида хрома (III).

57. Атомные массы элементов в периодической системе непрерывно увеличиваются, тогда как свойства простых тел изменяются периодически. Чем это можно объяснить? Дайте мотивированный ответ.

58. Какова современная формулировка периодического закона? Объясните, почему в периодической системе элементов аргон, кобальт, теллур и торий помещены соответственно перед калием, никелем, йодом и протактинием, хотя и имеют большую атомную массу?

59. Какую низшую и высшую степени окисления проявляют углерод, фосфор, сера и йод? Почему? Составьте формулы соединений данных элементов, отвечающих этим степеням окисления.

60. Атомы каких элементов четвертого периода периодической системы образуют оксид, отвечающий их высшей степени окисления Э2O5? Какой из них дает газообразное соединение с водородом? Составьте формулы кислот, отвечающих этим оксидам, и изобразите их графически.

Химическая связь и строение молекул. Конденсированное состояние вещества

Пример 1. Какую валентность, обусловленную неспаренными электронами (спин-валентность), может проявлять фосфор в нормальном и возбужденном (*) состояниях?

Решение. Распределение электронов внешнего энергетического уровня фосфора ...3s2 Зр3 (учитывая правило Хунда, 3s2 ЗрхЗру3рz) по квантовым ячейкам имеет вид:

s p d 15P ^v ^ ^ ^ 2 3s 3px 3py 3pz Атомы фосфора имеют свободные d-орбитали, поэтому, возможен переход одного 3s-электрона в Зd-состояние:

s p d 15P* ^ ^ ^ ^ ^ 3s 3px 3py 3pz dxy Отсюда валентность (спинвалентность) фосфора в нормальном состоянии равна трем, а в возбужденном - пяти.

Пример 2. Что такое гибридизация валентных орбиталей? Какое строение имеют молекулы типа АВn если связь в них образуется за счет sp-, sp2 -, sp3 -гибридизации орбиталей атома А?

Решение. Теория валентных связей (ВС) предполагает участие в образовании ковалентных связей не только "чистых" АО, но и "смешанных", так называемых гибридных, АО. При гибридизации первоначальная форма и энергия орбиталей (электронных облаков) взаимно изменяются и образуются орбитали (облака) новой одинаковой формы и одинаковой энергии. Число гибридных орбиталей (q) равно числу исходных. Ответ на поставленный вопрос отражен в табл. 4.

Таблица 4. Гибридизация орбиталей и пространственная конфигурация молекул

Тип

молекулы Исходные орбитали атома А Типа гибридизации Число гибридных

орбиталей атома А Пространственная конфигурация

молекулы АВ2 s + p sp 2 Линейная АВ3 s + p + p sp2 3 Треугольная АВ4 s + p + p + p sp3 4 Тетраэдрическая

Пример 3. Как метод молекулярных орбиталей (МО) описывает строение двухатомных гомоядерных молекул элементов второго периода?

Решение. Метод валентных связей (ВС) не может объяснить целый ряд свойств и строение некоторых молекул (парамагнетизм молекулы О2; большую прочность связей в молекулярных ионах F2+ и О2+, чем, соответственно, в молекулах F2 и О2; наоборот, меньшую прочность связи в ионе N2+, чем в молекуле N2; существование молекулярного иона Не2+ и неустойчивость молекулы Не2 и т.п.). Более плодотворным оказался другой подход к объяснению ковалентной связи - метод молекулярных орбиталей (МО). В методе МО состояние молекулы описывается как совокупность электронных молекулярных орбиталей. При этом число молекулярных орбиталей равно сумме атомных орбиталей. Молекулярной орбитали, возникающей от сложения атомных орбиталей (АО), соответствует более низкая энергия, чем исходным орбиталям. Такая МО имеет повышенную электронную плотность в пространстве между ядрами, способствует образованию химической связи и называется связывающей. Молекулярной орбитали, образовавшейся от вычитания атомных, соответствует более высокая энергия, чем атомным орбиталям. Электронная плотность в этом случае сконцентрирована за ядрами атомов, а между ними равна нулю. Подобные МО энергетически менее выгодны, чем исходные АО, они приводят к ослаблению химической связи и называются разрыхляющими. Электроны, занимающие связывающие и разрыхляющие орбитали, называют соответственно связывающими (св) и разрыхляющими (разр) электронами. Заполнение молекулярных орбиталей происходит при соблюдении принципа Паули и правила Хунда по мере увеличения их энергии в такой последовательности:

?св 1s U1. то ?U > 0. Если U2 0 (H2 > H1). В дальнейшем тепловые эффекты всюду выражаются через ?Н.

Термохимические расчеты основаны на законе Гесса (1840) : тепловой эффект реакции зависит только от природы и физического состояния исходных веществ и конечных продуктов, но не зависит от пути перехода.

Часто в термохимических расчетах применяют следствие из закона Гесса: тепловой эффект реакции (?Нx.p.) равен

сумме теплот образования ?Нобр - продуктов реакции за вычетом суммы теплот образования исходных веществ с учетом коэффициентов перед формулами этих веществ в уравнении реакции:

?Hх.р. = ??Hобрпрод ???Hобрисх (1)

Пример 1. При взаимодействии кристаллов хлорида фосфора (V) с парами воды образуется жидкий POCI3 и хлористый водород. Реакция сопровождается выделением 111,4 кДж теплоты. Напишите термохимическое уравнение этой реакции.

Решение. Уравнения реакций, в которых около символов химических соединений указываются их агрегатные состояния или кристаллическая модификация, а также численное значение тепловых эффектов, называют термохимическими, В термохимических уравнениях, если это специально не оговорено, указываются значения тепловых эффектов при постоянном давлении Qp , равные изменению энтальпии системы ?Н.

Значение ?Н приводят обычно в правой части уравнения, отделяя его запятой или точкой с запятой. Приняты следующие сокращенные обозначения агрегатного состояния веществ: г - газообразное, ж - жидкое, к - кристаллическое. Эти символы опускаются, если агрегатное состояние веществ очевидно,

Если в результате реакции выделяется теплота, то ?Н S1,TO ?S>0. Если S2 0, процесс самопроизвольно проходить не может. Чем меньше ?G, тем сильнее стремление к протеканию данного процесса и тем дальше он от состояния равновесия, при котором ?G = 0 и ?Н= T?S.

Из соотношения ?G = ?Н - T?S видно, что самопроизвольно могут протекать и процессы, для которых ?Н > 0 (эндотермические). Это возможно, когда ?S > 0, но IT?SI > |?H|, и тогда ?G 0.

Т а б л и ц а 6. Стандартная энергия Гиббса образования ?G0298 некоторых веществ

Вещество Состояние ?G0298,

кДж/моль Вещество Состояние ?G0298,

кДж/моль BaCO3 к -1138,8 FeO к -244,3 CaCO3 к -1128,75 H2O ж -237,19 Fe3O4 к -1014,2 H2O г -228,59 BeCO3 к -944,75 PbO2 к -219,0 CaO к -604,2 CO г -137,27 BeO к -581,61 CH4 г -50,79 BaO к -528,4 NO2 г +51,84 CO2 г -394,38 NO2 г +86,69 NaCl к -384,03 C2H2 г +209,20 ZnO к -318,2

Пример 1. В каком состоянии энтропия 1 моль вещества больше: в кристаллическом или в парообразном при той же температуре?

Решение. Энтропия есть мера неупорядоченности состояния вещества. В кристалле частицы (атомы, ионы) расположены упорядоченно и могут находиться лишь в определенных точках пространства, а для газа таких ограничений нет. Объем 1 моль газа гораздо больше, чем объем 1 моль кристаллического вещества; возможность хаотичного движения молекул газа больше. А так как энтропию можно рассматривать как количественную меру хаотичности атомномолекупярной структуры вещества, то энтропия 1 моль паров вещества больше энтропии 1 моль его кристаллов при одинаковой температуре.

Пример 2. Прямая или обратная реакция будет протекать при стандартных условиях в системе

СН4 (г) + СО2 (г) - 2СО (г) + 2Н2 (г)

Решение. Для ответа на вопрос следует вычислить ?G0298 прямой реакции. Значения ?G0298 соответствующих веществ приведены в табл 6. Зная, что ?G есть функция состояния и что ?G для простых веществ, находящихся в устойчивых при стандартных условиях агрегатных состояниях, равны нулю, находим ?G0298 процесса:

?G2980= 2(?137,27) + 2(0) ? (?50,79?394,38) = +170,63 кДж

То что ?G0298 > 0, указывает на невозможность самопроизвольного протекания прямой реакции при Т 298К и равенстве давлений взятых газов 1,013х105 Па (760 мм рт. ст. = 1 атм).

Т а б л и ц а 7. Стандартные абсолютные энтропии S0298 некоторых веществ

Вещество Состояние 0

S 298, Дж/(моль*К Вещество Состояние S0298,

Дж/(моль* К С Алмаз 2,44 H2O г 188,72 С Графит 5,69 N2 г 191,49 Fe к 27,2 NH3 г 192,50 Ti к 30,7 CO г 197,91 S Ромб. 31,9 C2H2 г 200,82 TiO2 к 50,3 O2 г 205,03 FeO к 54,0 H2S г 205,64 H2O ж 69,94 NO г 210,2 Fe2O3 к 89,96 CO2 г 213,65 NH4Cl к 94,5 C2H4 г 219,45 CH3OH ж 126,8 Cl2 г 222,95 H2 г 130,59 NO2 г 240,46 Fe3O4 к 146,4 PCl3 г 311,66 CH4 г 186,19 PCl5 г 352,71 HCl г 186,68

Пример 3. На основании стандартных теплот образования(табл. 5) и абсолютных стандартных энтропии веществ

(табл. 7) вычислите ?G0298 реакции, протекающей по уравнению

СО (г) + Н2O (ж) =СO2 (г) + Н2 (г)

Решение. ?G0 = ?Н0 - T?S0 ; ?Н и ?S - функции состояния, поэтому

Нпродо???Нисхо ;Sпродо??Sисхо

кДж кДж /(моль? К)

?Gо = +2,85? 298?0,07639= ?19,91кДж

Пример 4. Реакция восстановления Fe2O3 водородом протекает по уравнению Fe2O3 (к) + ЗН2 (г) = 2Fe(к) + 3H2О(г); ?Н = +96,61 кДж.

Возможна ли эта реакция при стандартных условиях, если изменение энтропии ?S = 0,1387 кДж/ (моль • К)? При какой температуре начнется восстановление Fe2О3?

Решение. Вычисляем ?Gо реакции:

?G = ?H ?T?S = 96,61?298?0.1387 = +55.28 кДж

Так как ?G > 0, то реакция при стандартных условиях невозможна; наоборот, при этих условиях идет обратная реакция окисления железа (коррозия). Найдем температуру, при которой ?G = 0:

?H96,61 ?Н =T?S;T == = 696,5 K

?S0,1387 Следовательно, при температуре ? 696,5 К начнется реакция восстановления Fe2О3. Иногда эту температуру называют температурой начала реакции.

Пример 5. Вычислите ?Н , ?S и ?GоТ реакции, протекающей по уравнению

Fe2О3 (к) + ЗС =2Fe + ЗСО

Возможна ли реакция восстановления Fe2О3 углеродом при температурах 500 и 1000 К?

Решение. ?Нохр и ?Sоxp находим из соотношений (1) и (2) так же, как в примере 3: ч

кДж Дж/ К

Энергию Гиббса при соответствующих температурах находим из соотношения ?GоТ = ?Н - Т?S:

?G500 = 490,54?500 = +219,99 кДж

?G1000 = 490,54?1000 = ?50,56 кДж

Так как ?G500 > О, a ?Gl000 0; 0), то для смещения равновесия в сторону прямой реакции нужно повысить температуру; б) так как в данной системе разложение PCI5 ведет к увеличению объема (из одной молекулы газа образуются две газообразные молекулы), то дня смещения равновесия в сторону прямой реакции надо уменьшить давление; в) смещения равновесия в указанном направлении можно достигнуть как увеличением концентрации PCI5, так и уменьшением концентрации PCI3 или Сl2.

Контрольные вопросы

121. Окисление серы и ее диоксида протекает по уравнениям: a) S(K)+ O2 = SO2 (г); б) 2SО2 (г) + О2 =2SО3 (г) .

Как изменятся скорости этих реакций, если объемы каждой из систем уменьшить в четыре раза?

122. Напишите выражение для константы равновесия гомогенной системы N2 + ЗН2 - 2NH3. Как изменится скорость прямой реакции образования аммиака, если увеличить концентрацию водорода в три раза?

123. Реакция идет по уравнению N2 + О2 = 2NO. Концентрации исходных веществ до начала реакции были: (N2) = 0,049 моль/л; (О2) = 0,01 моль/л. Вычислите концентрацию этих веществ в момент, когда [NО] = 0,005 моль/л. Ответ: [N2] = 0,0465 моль/л; [O2] = 0,0075 моль/л.

124. Реакция идет по уравнению N2 + ЗН2 =2NНз. Концентрации участвующих в ней веществ были: [N2] = 0,80 моль/л;

[Н2] = 1,5 моль/л; [NH3] = 0,10 моль/л. Вычислите концентрацию водорода и аммиака, когда [N2] = 0,5 моль/л. Ответ:

[NНз]= = 0,70 моль/л; [Н2 ] = 0,60 моль/л.

125. Реакция идет по уравнению Н2 + I2 =2НI. Константа скорости этой реакции при некоторой температуре равна 0,16. Исходные концентрации реагирующих веществ. [Н2] = 0,04 мопь/л; [l2] = 0,05 моль/л. Вычислите начальную скорость реакции и ее скорость, когда [Н2] = 0,03 моль/п. Ответ: 3,2- 10-4; 1,92-10-4.

126. Вычислите, во сколько раз уменьшится скорость реакции, протекающей в газовой фазе, если понизить температуру от 120 до R0°С. Температурный коэффициент скорости реакции 3.

127. Как изменится скорость реакции, протекающей по газовой фазе, при повышении температуры на 60°С, если температурный коэффициент скорости данной реакции 2?

128. В гомогенной системе СО + Сl2 - СОСl2 равновесные концентрации реагирующих веществ: [СО] = 0,2 мопь/л;

[Сl2] = 0,3 моль/л; [СОСl2] = 1,2 моль/л. Вычислите константу равновесия системы и исходные концентрации хлора и СО. Ответ: К = 20; [Сl2]исх = 1,5 моль/п; [СО]исх = 1,4 моль/л.

129. В гомогенной системе А +2В - С равновесные концентрации реагирующих газов: [А] = 0,06 моль/л; [В] = 0,12 моль/л; [С] = 0,216 моль/л. Вычислите константу равновесия системы и исходные концентрации веществ А и В. Ответ: К = 2.5; [А]исх = 0,276 моль/л; [В]исх =0,552 моль/л.

130. В гомогенной газовой системе А + В - С + D равновесие установилось при концентрациях: [В] = 0,05 моль/л и [ С] = 0,02 моль/л. Константа равновесия системы равна 0,04. Вычислите исходные концентрации веществ А и В. Ответ: [А]исх

= 0,22 моль/л; [В]исх =0,07 моль/л.

131. Константа скорости реакции разложения N2О, протекающей по уравнению 2N2О = 2N2 + О2, равна 5 • 10-4 Начальная концентрация N2О = 6,0 моль/л. Вычислите начальную скорость реакции и ее скорость, когда разложится 50% N2О. Ответ: 1,8 х 10-2; 4,5- 10-3.

132. Напишите выражение для константы равновесия гетерогенной системы СО2 + С - 2СО. Как изменится скорость прямой реакции - образования СО, если концентрацию СО2 уменьшить в четыре раза? Как следует изменить давление, чтобы повысить выход СО?

133. Напишите выражение для константы равновесия гетерогенной системы С + Н2О(г) - СО + Н2. Как следует изменить концентрацию и давление, чтобы сместить равновесие в сторону обратной реакции - образования водяных паров?

134. Равновесие гомогенной системы 4HCI (г) + О2 - 2Н2О (г) + 2Сl2 (г) установилось при следующих концентрациях реагирующих веществ: [Н2O]р = = 0,14 моль/л; [Сl2]р =0,14 моль/л; [HCI]p = 0,20 моль/л; [O2]р = 0,32 моль/л. Вычислите исходные концентрации хлороводорода и кислорода. Ответ: (НСl]ИСХ = 0,48 моль/л; [O2]исх =0,39 моль/л.

135. Вычислите константу равновесия для гомогенной системы СО (г) + Н2O (г) - CO2 (г) + Н2 (г) если равновесные концентрации реагирующих веществ: [СО]р = 0,004 моль/л; |Н2O]р = = 0,064 моль/л; [СO2]р = 0,016 моль/л; [Н2]р = 0,016 моль/л. Чему равны исходные концентрации воды и СО? Ответ: K = 1; [Н2O]исх =0,08 моль/л; [СО]исх =0,02 моль/л.

136. Константа равновесия гомогенной системы СО(г)+ Н20(г) - СO2 + Н2 (г) при некоторой температуре равна 1.

Вычислите равновесные концентрации всех реагирующих веществ, если исходные концентрации: [СО]исх = 0,10 моль/л; [Н2O]исх = 0,40 моль/л. Ответ: [СO2]р = [Н2]р = 0,08 моль/л; [СО]р = 0,02 моль/л; [Н2O]р -= 0,32 моль/л.

137. Константа равновесия гомогенной системы N2 + 3H2 - 2NH3 при некоторой температуре равна 0,1. Равновесные концентрации водорода и аммиака соответственно равны 0,2 и 0,08 моль/л. Вычислите равновесную и исходную концентрацию азота. Ответ: [N2 ]р = 8 моль/л; [N2 ]исх =8,04 моль/л.

138. При некоторой температуре равновесие гомогенной системы 2NO + O2 - 2NO2 установилось при следующих концентрациях реагирующих веществ: [NO]p = = 0,2 моль/л; [О2]р = 0,1 моль/л; [NO2]p = 0,1 моль/л. Вычислите константу равновесия и исходную концентрацию NO и O2. Ответ: К = 2,5; [NO]исх =0,3 моль/л; [О2 ]исх -=0,15 моль/л.

139. Почему при изменении давления смещается равновесие системы N2 + ЗН2 - 2NНз и не смещается равновесие системы N2 + O2 - 2NO? Ответ мотивируйте на основании расчета скорости прямой и обратной реакции в этих системах до и после изменения давления. Напишите выражения для констант равновесия каждой из данных систем.

140. Исходные концентрации [NO]ИCX и [С12]исх в гомогенной системе 2NO + CI - 2NOCI составляют соответственно

0,5 и 0,2 моль/л. Вычислите константу равноовесия, если к моменту наступления равновесия прореагировало 20% NO.

Ответ: 0,416.

Способы выражения концентрации раствора

Концентрацией раствора называется содержание растворенного вещества в определенной массе или известном объеме раствора или растворителя.

Пример 1. Вычислите: а) процентную (С%); б) молярную (CM); в) эквивалентную (Сн); г) моляльную (См) концентрации раствора Н3РО4, полученного при растворении 18 г кислоты в 282 см3 воды, если плотность его 1,031 г/см3. Чему равен титр Т этого раствора?

Решение: а) Массовая процентная концентрация показывает число граммов (единиц массы) вещества, содержащееся в 100 г (единиц массы) раствора. Так как массу 282 см воды можно принять равной 282 г, то масса полученного раствора 18 + 282 = 300 г и, следовательно,

300?18100?18

С% = = 6%

100 ?С%300 б) мольно-объемная концентрация, или молярность, показывает число молей растворенного вещества,

содержащихся в 1 л раствора. Масса 1 л раствора 1031 г. Массу кислоты в литре раствора находим из соотношения

300 ?181031?18

х = = 61,86

1031? х300 Молярность раствора получим делением числа граммов Н3РО4 в 1 л раствора на мольную массу Н3РО4 (97,99 г/моль) :

См =61,86 / 97,99 = 0,63М;

в) эквивалентная концентрация, или нормальность, показывает число эквивалентов растворенного вещества,

содержащихся в 1 л раствора.

Так как эквивалентная масса Н3РО4 =М / 3 =97,99 / 3 =32,66 г/моль, то

Сн =61,86 / 32,66 = 1,89 н.;

г) мольно-массовая концентрация, или моляльность, показывает число молей растворенного вещества,

содержащихся в 100 г растворителя. Массу Н3Р04 в 1000 г растворителя находим из соотношения

282?181000?18 х = = 0,65 м.

1000 ? х282 Отсюда См =63,83 / 97,99 =0,65 м.

Титром раствора называется число граммов растворенного вещества в 1 см3 (мл) раствора. Так как в 1 л раствора содержится 61,86 г кислоты, то М = 61,86/1000 = = 0,06186 г/см3.

Зная нормальность раствора и эквивалентную массу (mэ) растворенного вещества, титр легко найти по формуле

Т = Снmэ/1000

Пример 2. На нейтрализацию 50 см3 раствора кислоты израсходовано 25 см3 раствора щелочи. Чему равна нормальность кислоты?

Решение. Так как вещества взаимодействуют между собой в эквивалентных соотношениях, то растворы равной нормальности реагируют в равных объемах. При разных нормальностях объемы растворов реагирующих веществ обратно пропорциональны их нормальностям, т.е.

V1 = Cн2илиV1Сн1 =V2Сн2

V2Сн1

50CH1 = 25 • 0,5, откуда СН1 = 25 • 0,5 / 50 = 0,25 н.

Пример 3. К 1 л 10%-ного раствора КОН (пл. 1,092 г/см3) прибавили 0,5 л 5%-ного раствора КОН(пл. 1,045 г/см3). Объем смеси довели до 2 л. Вычислите молярную концентрацию полученного раствора.

Решение: Масса одного литра 10%-ного раствора КОН 1092 г. В этом растворе содержится 1092 х 10 / 100 = 109,2 г КОН. Масса 0,5 л 5%-ного раствора 1045 х 0,5 = 522,5 г. В этом растворе содержится 522,5 х 5 / 100 =26,125 г КОН.

В общем объеме полученного раствора (2 л) содержание КОН составляет 109,2 + 26,125 = 135,325 г. Отсюда молярность этого раствора См = 135,325 / 2 х 56,1 =1,2 М, где 56,1 г/моль- мольная масса КОН.

Пример 4. Какой объем 96%-ной кислоты плотностью 1,84 г/см потребуется для изготовления 3 л 0,4 н. раствора?

Решение. Эквивалентная масса H2SO4 = М / 2 =98,08 / 2 =49,04 г/моль. Для приготовления 3 л 0,4 н. раствора требуется 49,04 х 0,4 - 3 = 58, 848 г H2SO4. Масса 1 см3 96%-ной кислоты 1,84 г. В этом растворе содержится 1,84 -96 / 100=1,766 г H2SО4. =33

Следовательно, для приготовления 3 л 0,4 н. раствора надо взять 58,848 : 1,766 = 33,32 см3 этой кислоты.

Контрольные вопросы

141. Вычислите молярную и эквивалентную концентрации 20%-ного раствора хлорида кальция плотностью 1,178г/см3. Ответ: 2,1 М; 4,2 н.

142. Чему равна нормальность 30%-ного раствора NaOH плотностью 1,328 г/см3 К 1 л этого раствора прибавили 5 л воды. Вычислите процентную концентрацию полученного раствора. Ответ: 9,96 н.; 6,3%.

143. К 3 л 10%-ного раствора HNО3 плотностью 1,054г/см3 прибавили 5л 2%-ного раствора той же кислоты плотностью

1,009г/см3. Вычислите процентную и молярную концентрацию полученного раствора, объём которого равен 8л. Ответ: 5,0%; 0,82 М.

144. Вычислите эквивалентную и моляльную концентрации 20,8%-ного раствора HNO3 плотностью 1,12 г/см3. Сколько граммов кислоты содержится в 4 л этого раствора? Ответ: 3,70 н.; 4,17 м; 931,8 г.

145. Вычислите молярную, эквивалентную и моляльную концентрации 16%-ного раствора хлорида алюминия плотностью 1,149 г/см3. Ответ: 1,38 М; 4,14 н.; 1,43 м.

146. Сколько и какого вещества останется в избытке, если к 75см3 0,3н. раствора Н2S04 прибавить 125см3 0,2 н. раствора КОН? Ответ; 0,14 г КОН.

147. Для осаждения в виде AgCI всего серебра, содержащегося в 100см3 раствора AgNO3, потребовалось 50 см3 0,2 н. раствора HCI. Какова нормальность раствора AgNO3? Какая масса AgCI выпала в осадок? Ответ: 0,1 н.; 1,433г.

148. Какой объем 20,01 %-ного раствора HCI (пл. 1,100 г/см3) требуется для приготовления 1 л 10,17%-ного раствора

(пл. 1,050 г/см3)? Ответ: 485, 38 см3,

149. Смешали 10 см3 10%-ного раствора HNО3 (пл. 1,056 г/см3) и 100 см3 30%-ного раствора HNО3 (пл. 1,184 г/см3).

Вычислите процентную концентрацию полученного раствора. Ответ: 28,38%.

150. Какой объем 50%-ного раствора КОН (пл. 1,538 г/см3) требуется для приготовления 3 л 6%-ного раствора (пл. 1,048 г/см3)? Ответ: 245,5 см3.

151. Какой объем 10%-ного раствора карбоната натрия (пл. 1,105 г/см3) требуется для приготовления 5 л 2%-ного раствора (пл. 1,02 г/см) ? Ответ: 923,1 см 3.

152. На нейтрализацию 31см3 0,16 н. раствора щелочи требуется 217см3 раствора Н2SО4. Чему равны нормальность и титр раствора H2SО4? Ответ: 0,023 н.; 1,127*I0-3 г/см3.

153. Какой объем 0,3 н. раствора кислоты требуется для нейтрализации раствора, содержащего 0,32 г NaOH в 40 см3?

Ответ: 26,6 см3.

154. На нейтрализацию 1л раствора, содержащего 1,4г КОН, требуется 50 см3 раствора кислоты. Вычислите нормальность раствора кислоты. Ответ: 0,53 н.

155. Какая масса HNО3 содержалась в растворе, если на нейтрализацию его потребовалось 35 см3 0,4 н. раствора NaOH? Каков титр раствора NaOH? Ответ: 0,882 г, 0,016 г/см3.

156. Какую массу NaNО3 нужно растворить в 400г воды, чтобы приготовить 20%-ный раствор? Ответ: 100г.

157. Смешали 300г 20%-ного раствора и 500г 40%-ного раствора NaCI. Чему равна процентная концентрация полученного раствора? Ответ: 32, 5%.

158. Смешали 247г 62%-ного и 145г 18%-ного раствора серной кислоты. Какова процентная концентрация полученного раствора? Ответ: 45;72%.

159. Из 700г 60%-ной серной кислоты выпариванием удалили 200г воды. Чему равна процентная концентрация оставшегося раствора? Ответ: 84%.

160. Из 10кг 20%-ного раствора при охлаждении выделилось 400г соли. Чему равна процентная концентрация охлажденного раствора? Ответ: 16,7%.

Свойства растворов

Пример 1. Вычислите температуры кристаллизации и кипения 2%-ного водного раствора глюкозы С6Н12О6.

Решение. По закону Рауля понижение температуры кристаллизации и повышение температуры кипения раствора (?t) по сравнению с температурами кристаллизации и кипения растворителя выражаются уравнением m?1000

?t = K (1)

Mm1 где К - криоскопическая или эбуллиоскопическая константа. Для воды они соответственно равны 1,86 и 0,52°; m и М - соответственно масса растворенного вещества и его мольная масса; m1 - масса растворителя.

Понижение температуры кристаллизации 2%-ного раствора С6Н12О6 находим из формулы (1): °

Вода кристаллизуется при 0°С, следовательно, температуры кристаллизации раствора 0 - 0,21 = - 0,21°С.

Из формулы (1) находим и повышение температуры кипения 2%-ного раствора:

°

Вода кипит при 100°С, следовательно, температура кипения этого раствора 100 + 0,06 = 100.06°С.

Пример 2. Раствор, содержащий 1,22г бензойной кислоты С6Н5СOOН в 100г сероуглерода, кипит при 46,529°С.

Температура кипения сероуглерода 46,3°С. Вычислите эбуллиоскопическую константу сероуглерода.

Решение. Повышение температуры кипения ?t = 46,529 - 46,3 = 0,229°. Мольная масса бензойной кислоты 122г/моль/ Из формулы (1) находим эбуллиоскопическую константу:

= ?tMm1 = 0,229?122?100 = 2,29°.

Кэб m?10001,22?1000

Пример 3. Раствор, содержащий 11,04г глицерина в 800г воды, кристаллизуется при -0,279 С, Вычислить мольную массу глицерина.

Решение. Температура кристаллизации чистой воды 0°С, следовательно, понижение температуры кристаллизации

?t = 0 - (-0,279) = 0,279 . Масса глицерина т (г), приходящаяся на 1000г воды, m

Подставляя в уравнение m

M = K (2)

?t данные, вычисляем мольную массу глицерина:

M г / моль

Пример 4. Вычислите процентную концентрацию водного раствора мочевины (NH2)2СО, зная, что температура кристаллизации этого раствора равна -0,465°С.

Решение. Температура кристаллизации чистой воды 0°С, следовательно. ?t = 0 - (-0,465) = 0,465 . Мольная масса мочевины 60 г/моль. Находим массу т (г) растворенного вещества, приходящуюся на 1000г воды, из формулы (2):

?tM0,465?60

m ===15. K1,86

Общая масса раствора, содержащего 15г мочевины, составляет 1000 + 15 = = 1015г. Процентное содержание мочевины в данном растворе находим из соотношения в 1015 г раствора - 15 г вещества

" 100" " - х" " х = 1,48%.

Контрольные вопросы

161. Раствор, содержащий 0,512г неэлектролита в 100г бензола, кристаллизуется при 5,296°С. Температура кристаллизации бензола 5,5°С. Криоскопическая константа 5,1°. Вычислите мольную массу растворенного вещества. Ответ: 128 г/моль.

162. Вычислите процентную концентрацию водного раствора сахара С12Н22О11, зная, что температура кристаллизации раствора -0,93°С. Криоскопическая константа воды 1,86°. Ответ: 14,6%.

163. Вычислите температуру кристаллизации раствора мочевины (NH2)2СО, содержащего 5г мочевины в 150 г воды. Криоскопическая константа воды 1,86°. Ответ: -1,03°С.

164. Раствор, содержащий 3,04г камфоры С10Н16О в 100г бензола, кипит при 80,714°С. Температура кипения бензола 80,2°С. Вычислите эбуллиоскопическую константу бензола. Ответ: 2,57°.

165. Вычислите процентную концентрацию водного раствора глицерина С3Н5(ОН)3, зная, что этот раствор кипит при 100,39°С. Эбуллиоскопическая константа воды 0,52°. Ответ: 6,45%.

166. Вычислите мольную массу неэлектролита, зная, что раствор, содержащий 2,25г этого вещества в 250г воды, кристаллизуется при -0,279°С. Криоскопическая константа воды 1,86°. Ответ: 60 г/моль.

167. Вычислите температуру кипения 5%-ного раствора нафталина С10Н8 в бензоле. Температура кипения бензола 80,2°С. Эбуллиоскопическая константа его 2,57°.

Ответ: 81,25°С.

168. Раствор, содержащий 25,65г некоторого неэлектролита в 300г воды, кристаллизуется при -0,465°С. Вычислите мольную массу растворенного вещества. Криоскопическая константа воды 1,86°. Ответ: 342 г/моль.

169. Вычислите криоскопическую константу уксусной кислоты, зная, что раствор содержащий 4,25г антрацена С14Н10 в

100г уксусной кислоты, кристаллизуется при 15,718°С. Температура кристаллизации уксусной кислоты 16,65°С. Ответ:

3,9°.

170. При растворении 4,86г серы в 60г бензола температура кипения его повысилась на 0,81°. Сколько атомов содержит молекула серы в этом растворе. Эбуллиоскопическая константа бензола 2,57°. Ответ: 8.

171. Температура кристаллизации раствора, содержащего 66,3г некоторого неэлектролита в 500г воды, равна - 0,558°С. Вычислите мольную массу растворенного вещества. Криоскопическая константа воды 1,86°. Ответ: 442 г/мопь.

172. Какую массу анилина С6Н5NН2 следует растворить в 50г этилового эфира, чтобы температура кипения раствора была выше температуры кипения этилового эфира на 0,53°. Эбуллиоскопическая константа этилового эфира 2,12°. Ответ:

1,16 г.

173. Вычислите температуру кристаллизации 2%-ного раствора этилового спирта С2Н5ОН. Криоскопическая константа воды 1,86°. Ответ: -0,82°С.

174. Сколько граммов мочевины (NH2)2CO следует растворить в 75г воды, чтобы температура кристаллизации понизилась на 0,465°? Криоскопическая константа воды 1,86°. Ответ: 1,12г.

175. Вычислите процентную концентрацию водного раствора глюкозы С6Н12О6, зная, что этот раствор кипит при 100,26°С. Эбуллиоскопическая константа воды 0,52°. Ответ: 8,25%.

176. Сколько граммов фенола С6Н5ОН следует растворить в 125г бензола, чтобы температура кристаллизации раствора была ниже температуры кристаллизации бензола на 1,7°? Криоскопическая константа бензола 5,1°. Ответ: 3,91г.

177. Сколько граммов мочевины (NH2)2CO следует растворить в 250г воды, чтобы температура кипения повысилась на 0,26°? Эбуллиоскопическая константа воды 0,52°. Ответ: 7,5г.

178. При растворении 2,3г некоторого неэлектролита в 125г воды температура кристаллизации понижается на 0,372°.

Вычислите мольную массу растворенного вещества. Криоскопическая константа воды 1,86°. Ответ: 92 г/моль.

179. Вычислите температуру кипения 15%-ного водного раствора пропилового спирта С3Н7ОН. Эбуллиоскопическая константа воды 0,52°. Ответ: 101,52°С.

180. Вычислите процентную концентрацию водного раствора метанола СН3ОН, температура кристаллизации которого -2,79°С. Криоскопическая константа воды 1,86°. Ответ: 4,58%.

Ионно-молекулярные (ионные) реакции обмена При решении задач этого раздела см. табл. 9, 12 приложения.

Ионно-молекулярные, или просто ионные, уравнения реакций обмена отражают состояние электролита в растворе. В этих уравнениях сильные растворимые электролиты, поскольку они полностью диссоциированы, записывают в виде ионов, а слабые электролиты, малорастворимые и газообразные вещества записывают в молекулярной форме.

В ионно-молекулярном уравнении одинаковые ионы из обеих его частей исключаются. При составлении ионномолекулярных уравнений следует помнить, что сумма электрических зарядов в левой части уравнения должна быть равна сумме электрических зарядов в правой части уравнения.

Пример 1. Написать ионно-молекулярные уравнения реакций взаимодействия между водными растворами следующих веществ: a) HCI и NaOH; б) Pb(NО3)2 и Na2S;в) NaCIO и HNО3; г) К2СОэ и H2SО4; д) СН3СООН и NaOH.

Решение. Запишем уравнения взаимодействия указанных веществ в молекулярном виде: а) HCI + NaOH=NaCI + H2О

б) Pb(NО3)2 + Na2S = PbS + 2NaNО3

в) NaCIO + HNО3 =NaNО3 + НСlО

г) К2СО3 + H2SО4 =K2SО4 + СО2 + Н2О

д) СН3СООН + NaOH =CH3COONa + Н2О

Отметим, что взаимодействие этих веществ возможно, ибо в результате происходит связывание ионов с образованием слабых электролитов (Н2О, НСlО), осадка (PbS), газа (СО2).

В реакции (д) два слабых электролита, но так как реакции идут в сторону большего связывания ионов и вода - более слабый электролит, чем уксусная кислота, то равновесие реакции смещено в сторону образования воды. Исключив одинаковые ионы из обеих частей равенства a) Na+ и Сl-; б) Na+ и NO-3; в) Na+ и NO-3; г) К+ и SO2-4; д) Na+ , получим ионномолекулярные уравнения соответствующих реакций:

а) Н+ + ОН- = Н2O

б) Pb2+ + S2- =PbS

в) СlO- + Н+ = НСlO

г) СO2-3 + 2Н+=СO2 + Н2O

д) СН3СООН + ОН- =СН3СОО- + Н2O

Пример 2. Составьте молекулярные уравнения реакций, которым соответствуют следующие ионно-молекулярные уравнения:

а) SO2-3 + 2H+ =SO2 + H2O

б) Pb2+ + СrO2-4 = PbCrO4

в) НСО-3 + ОН- =СО2-3 + Н2O

г) ZnOH+ + H+ = Zn2+ + H2O

В левой части данных ионно-молекулярных уравнений указаны свободные ионы, которые образуются при диссоциации растворимых сильных электролитов, следовательно, при составлении молекулярных уравнений следует исходить из соответствующих растворимых сильных электролитов. Например:

а) Na2SO3 + 2HCI =2NaCI + SO2 + Н2O

б) Pb(NO3) 2 + K2Cr04 = РЬСlO4 + 2KNO3

в) KHCO3 + KOH = K2CO3 + H2O

г) ZnOHCI+ HCI=ZnCI2 +H2O

Контрольные вопросы

181. Составьте молекулярные и ионно-молекулярные уравнения реакций взаимодействия в растворах между: a)

NaHCO3 и NaOH; б) K2SiO3 и НСl; в) ВаСl2 и Na2SO4

182. Составьте молекулярные и ионно-молекуляоные уравнения реакций, взаимодействия в растворах между: a) K2S и HCI; б) FeSO4 и (NH4)2S; в) Сr(ОН)3 и КОН.

183. Составьте по три молекулярных уравнения реакций, которые выражаются ионно-молекулярными уравнениями: а) Мg2+ + СО2-3 = МgСОэ

б) Н+ + ОН- = Н2O

184. Какое из веществ: AI(OH)3; H2SO4; Ва(ОН)2 - будет взаимодействовать с гидроксидом калия? Выразите эти реакции молекулярными и ионно-молекулярными уравнениями.

185. Составьте молекулярные и ионно-молекулярные уравнения реакции взаимодействия в растворах между: а) КНСОз и H2SO4; б) Zn(OH)2 и NaOH; в) СаСl2 и AgNO3.

186. Составьте молекулярные и ионно-молекулярные уравнения реакций взаимодействия в растворах между a) CuSO4 и H2S; б) ВаСO3 и HNO3; в) FeCI3 и КОН.

187. Составьте по три молекулярных уравнения реакций, которые выражаются ионно-молекулярными уравнениями: а) Cu2+ + S2- = CuS

б) SiO2-3 + 2H+ =H2SiO3

188. Составьте молекулярные и ионно-молекулярные уравнения реакций взаимодействия в растворах между a) Sn(OH)2 и HCI; б) BeSO4 и КОН; в) NH4CI и Ва(ОН)2.

189. Какое из веществ: КНСО3, CH3COOH, NiSO4, Na2S - взаимодействует с раствором серной кислоты? Запишите молекулярные и ионно-молекулярные уравнения этих реакций.

190. Составьте молекулярные и ионно-молекулярные уравнения реакций взаимодействия в растворах между: a)

AgNO3 и К2СгO4; б) Pb(NO3)2 и KI; в) CdSO4 и Na2S.

191. Составьте молекулярные уравнения реакций, которые выражаются ионно-молекулярными уравнениями: а) СаСO3 + 2Н+ =Са2+ + Н2O + СO2

б) Аl(ОН)3 + ОН- = АlO-2 +2Н2O

в) РЬ2+ + 2I- = Рb2

192. Составьте молекулярные и ионно-молекулярные уравнения реакций взаимодействия в растворах между: а)

Ве(ОН)2 и NaOH; б) Си(ОН)2 и HN03; в) Zn0HN03MHN03.

193. Составьте молекулярные и иоммо-молекулнрные уравнения реакций взаимодействия в растворах между: a)

Na3PЩ4 и CaCI2; б) К2СОэ и BaCI2; в) Zn(OH) и КОН.

194. Составьте молекулярные уравнения реакций, которые выражаются ионно-молекулярными уравнениями:

Fe(OH)3 + ЗН+ = Fe3+ + ЗН2Щ

Cd2+ + 2ОH- =Cd(OH)2

Н+ + NО-2 = HNО2

195. Составьте молекулярные и ионно-молекулярные уравнения реакций взаимодействия в растворах между: a) CdS и HCI; б) Сr(ОН)3 и NaOH; в) Ва(ОН)2 и CoCI2.

196. Составьте молекулярные уравнения реакций, которые выражаются ионно-молекулярными уравнениями: а) Zn2+ + H2S=ZnS + 2H+

б) НСO-3 +Н+=Н2O + СO2

в) Ag+ + Cl- =AgCI

197. Составьте молекулярные и ионно-молекулярные уравнения реакций взаимодействия в растворах между: a)

H2SO4 и Ва(ОН)2; б) FeCI3 и NH4OH; в) CH3COONa и HCI.

198. Составьте молекулярные и ионно-молекулярные уравнения реакций взаимодействия в растворах между: a) FeCI3 и КОН; б) NiSO4 и (NH4)2S; в) МgСОэ и HNO3.

199. Составьте молекулярные уравнения реакций, которые выражаются ионно-молекулярными уравнениями: а) Ве(ОН)2 + 2OН- = ВеO2-2 + 2Н2O

б) СН3СОО- + Н+ =СН3СООН

в) Ва2+ + SO2-4 = BaSO4

200. Какое из веществ: NaCI, NiSO4, Be(OH)2, KHCO3 - взаимодействует с раствором гидроксида натрия. Запишите молекулярные и ионно-молекулярные уравнения этих реакций.

Гидролиз солей

Химическое обменное взаимодействие ионов растворенной соли с водой, приводящее к образованию слабодиссоциирующих продуктов (молекул слабых кислот или оснований, анионов кислых или катионов основных солей) и сопровождающееся изменением рН среды, называется гидролизом.

Пример 1. Составьте ионно-молекулярные и молекулярные уравнения гидролиза солей: a) KCN, б) Na2C03, в) ZnS04. Определите реакцию среды растворов этих солей.

Решение, а) Цианид калия KCN - соль слабой одноосновной кислоты (см. табл. 9) HCN и сильного основания КОН. При растворении в воде молекулы KCN полностью диссоциируют на катионы К+ и анионы CN-. Катионы К+ не могут связывать ионы ОН- воды, так как КОН - сильный электролит. Анионы же CN- связывают ионы Н+ воды, образуя молекулы слабого электролита HCN. Соль гидролизуется, как говорят, по аниону. Ионно-молекулярное уравнение гидролиза CN- + H2О - HCN + ОН- или в молекулярной форме

KCN + H2О - HCN + KOH

В результате гидролиза в растворе появляется некоторый избыток ионов ОН-, поэтому раствор KCN имеет щелочную реакцию (рН >7).

б) Карбонат натрия Na2CО3 - соль слабой многоосновной кислоты и сильного основания. В этом случае анионы соли С03-, связывая водородные ионы воды, образуют анионы кислой соли НСО-3, а не молекулы Н2СО3, так как ионы НСО3- диссоциируют гораздо труднее, чем молекулы Н2СО3. В обычных условиях гидролиз идет по первой ступени. Соль гидролизуется по аниону. Ионно-молекулярное уравнение гидролиза

СО2-3 + Н2О - НСО-3 + ОН- или в молекулярной форме

Na2CО3 + Н20 - NaHCО3 + NaOH

В растворе появляется избыток ионов ОН-, поэтому раствор Na2CО3 имеет щелочную реакцию (рН > 7).

в) Сульфат цинка ZnSО4 - соль слабого многокислотного основания Zn(OH)2 и сильной кислоты H2SО4. В этом случае катионы Zn2+ связывают гидроксильные ионы воды, образуя катионы основной соли ZnOH+ . Образование молекул Zn(OH)2 не происходит, так как ионы ZnOH+ диссоциируют гораздо труднее, чем молекулы Zn(OH)2. В обычных условиях гидролиз идет по первой ступени. Соль гидролизуется по катиону. Ионно-молекулярное уравнение гидролиза Zn2+ + H2О - ZnOH+ + H+ или в молекулярной форме

2ZnSО4 + 2H2О - (ZnOH)2SО4 + H2SО4

В растворе появляется избыток ионов водорода, поэтому раствор ZnSО4 имеет кислую реакцию (рН 77 7 7 7 7 7 777 MnSO4 + H3PO4 + K2SO4 + Н2O

Решение. Если в условии задачи даны как исходные вещества, так и продукты их взаимодействия, то написание уравнения реакции сводится, как правило, к нахождению и расстановке коэффициентов. Коэффициенты определяют методом электронного баланса с помощью электронных уравнений. Вычисляем, как изменяют свою степень окисления восстановитель и окислитель, и отражаем это в электронных уравнениях:

Восстановитель 5 р3+ - 2е- =р5+ процесс окисления

Окислитель 2 Мn7+ + 5е- = Мn2+ процесс восстановления

Общее число электронов, отданных восстановителем, должно быть равно числу электронов, которое присоединяет окислитель. Общее наименьшее кратное для отданных и принятых электронов десять. Разделив это число на 5, получаем коэффициент 2 для окислителя и продукта его восстановления, а при делении 10 на 2 получаем коэффициент 5 для восстановителя и продукта его окисления. Коэффициент перед веществами, атомы которых не меняют свою степень окисления, находят подбором. Уравнение реакции будет иметь вид

2КМnO4 + 5Н3РO3 + 3H2SO4 = 2MnSO4 + 5H3PO4 + K2SO4 + 3H2O

Пример 4. Составьте уравнение реакции взаимодействия цинка с концентрированной серной кислотой, учитывая максимальное восстановление последней.

Решение. Цинк, как любой металл, проявляет только восстановительные свойства. В концентрированной серной кислоте окислительную функцию несет сера (+6). Максимальное восстановление серы означает, что она приобретает минимальную степень окисления. Минимальная степень окисления серы как р-элемента VI A группы равна -2. Цинк как металл II В группы имеет постоянную степень окисления +2. Отражаем сказанное в электронных уравнениях: восстановитель 4 Zn0 - 2e- = Zn2+ процесс окисления

окислитель 1 S6+ + 8e- = S2- процесс восстановления Составляем уравнение реакции:

4Zn + 5H2SO4 =4ZnSO4+ H2S + 4H2O

Перед H2SO4 стоит коэффициент 5, а не 1, ибо четыре молекулы H2SO4 идут на связывание четырех ионов Zn

Контрольные вопросы

221. Исходя из степени окисления хлора в соединениях HCI, НСЮ3, НСЮ4, определите, какое из них является только окислителем, только восстановителем и какое может проявлять как окислительные, так и восстановительные свойства. Почему? На основании электронных уравнений расставьте коэффициенты в уравнении реакции, идущей по схеме

КВг + КВrO3 + H2SO4 > Вг2 + K2SO4 + Н2O 222. Реакции выражаются схемами:

Р + НIO3+Н2O > Н3РO4 + HI

H2S + Cl2 + Н2O > H2SO4 + HCI

Составьте электронные уравнения. Расставьте коэффициенты в уравнениях реакции. Для каждой реакции укажите, какое вещество является окислителем, какое - восстановителем; какое вещество окисляется, какое - восстанавливается.

223. Составьте электронные уравнения и укажите, какой процесс - окисление или восстановление - происходит при следующих превращениях:

As3- > As5+; N3+ > N3-; S2- + S0

На основании электронных уравнений расставьте коэффициенты в уравнении реакции, идущей по схеме

Na2SO3 + KMnO4 + Н2O > Na2SO4 + MnO2 + КОН

224: Исходя из степени окисления фосфора в соединениях РН3, Н3РО4, Н3РO3, определите, какое из них является только окислителем, только восстановителем, и какое может проявлять как окислительные, так и восстановительные свойства. Почему? На основании электронных уравнений расставьте коэффициенты в уравнении реакции, идущей по схеме

PbS + HNO3 > S + Pb(NO3)2 + NO + Н2O 225. См. условие задачи 222.

Р + HNO3 + Н2O > Н3РO4 + NO

КМnO4 + Na2SO3 + КОН > К2МnO4 + Na2SO4 + Н2O

226. Составьте электронные уравнения и укажите, какой процесс - окисление или восстановление - происходит при следующих превращениях:

Мn6+ > Мп2+; Сl5+ > Сl- ; N3- > N5+

На основании электронных уравнений расставьте коэффициенты в уравнении реакции, идущей по схеме

Cu2O + HNO3 > Cu(NO3) 2 + NO + Н2O 227. См. условие задачи 222.

HNO3 + Ca > NH4NO3 + Ca(NO3)2 + Н2O

K2S + KMnO4 + H2SO4 fi S + K2SO4 + MnSO4 + Н2O

228. Исходя из степени окисления хрома, иода и серы в соединениях К2Сr2O7, KI и H2SO3, определите, какое из них является только окислителем, только восстановителем и какое может проявлять как окислительные, так и восстановительные свойства. Почему? На основании электронных уравнений расставьте коэффициенты в уравнении реакции, идущей по схеме

NaCrO2 + РbO2 + NaOH > Na2CrO4 + Na2PbO2 + H2O 229. См. условие задачи 222.

H2S + Сl2 + Н2O > H2SO4 + HCI

K2Cr2O7 + H2S + H2SO4 > S + Cr2(SO4)3 + K2SO4 + H2O

230. См. условие задачи 222.

KCIO3 + Na2SO3 > KCI + Na2SO4 KMnO4 + HBr > Br2 + KBr + MnBr2 + H2O 231. См. условие задачи-222.

P + НСlO3 + H2O > H3PO4 + HCI

H3AsO3 + KMnO4 + H2SO4 > H3AsO4 + MnSO4 + K2SO4 + H2O 232. См. условие задачи 222.

NaCrO2 + Br2 + NaOH fi Na2CrO4 + NaBr + H2O

FeS + HNO3 > Fe(NO3)2 + S +NO + H2O 233. См. условие задачи 222.

HNO3 + Zn > N2O + Zn(NO3)2 + H2O

FeSO4 + КСlO3 + H2SO4 > Fe2(SO4)3 + KCI + H2O 234. См. условие задачи 222.

K2Cr2O7 + HCI > CI2+ CrCI3 + KCI + H2O

Au + HNO3 + HCI > AuCI3 + NO + H2O

235. Могут ли происходить окислительно-восстановительные реакции между веществами: a) NH3 и КМnO4; б) HNO2 и HI; в) HCI и H2Se? Почему? На основании электронных уравнений расставьте коэффициенты в уравнении реакции, идущей по схеме

КМnO4 + KNO2 + H2SO4 > MnSO4 + KNO3 + K2SO4 + Н2O 236. См. условие задачи 222.

HCI + CrO3 > CI2 + CrCI3 + H2O

Cd + KMnO4 + H2SO4 > CdSO4 + MnSO4 + K2SO4 + H2O 237. См. условие задачи 222.

Cr2O3 + КСlO3 + КОН > K2CrO4 + KCI + H2O

MnSO4 + PbO2 + HNO3 > HMnO4 + Pb(NO3)2 + PbSO4 + H2O 238. См. условие задачи 222.

H2SO3 + HCIO3 > H2SO4 + HCI

FeSO4 + K2Cr2O7 + H2SO4 > Fe2(SO4)3 + Cr2(SO4)3 + K2SO4 + H2O 239. См. условие задачи 222.

I2 + Cl2 + H2O > HIO3 + HCI

К2О2O7 + H3PO3 + H2SO4 > Cr2(SO4)3 + Н3РО4 + K2SO4 + H2O

240. Могут ли происходить окислительно-восстановительные реакции между веществами: а) РН3 и НВг; б) К2Сг2O7 и Н3РO3; в) HNO3 и H2S? Почему? На основании электронных уравнений расставьте коэффициенты в уравнении реакции, идущей по схеме

AsH3 + HNO3 > H3AsO4 + NO2 + H2O

Электронные потенциалы и электродвижущие силы При решении задач этого раздела см. табл. 8.

Если металлическую пластинку опустить в воду, то катионы металла на ее поверхности гидратируются полярными молекулами воды и переходят в жидкость. При этом электроны, в избытке остающиеся в металле, заряжают его поверхностный слой отрицательно. Возникает электростатическое притяжение между перешедшими в жидкость гидратированными катионами и поверхностью металла. В результате этого в системе устанавливается подвижное равновесие:

Me + mH2O - Me(H2O)nm+ + ne?

в растворе на металле

где n - число электронов, принимающих участие в процессе. На границе металл - жидкость возникает двойной электрический слой, характеризующийся определенным скачком потенциала - электродным потенциалом. Абсолютные значения электродных потенциалов измерить не удается. Электродные потенциалы зависят от ряда факторов (природы металла, концентрации, температуры и др.). Поэтому обычно определяют относительные электродные потенциалы в определенных условиях - так называемые стандартные электродные потенциалы (E ).

Стандартным электродным потенциалом металла называют его электродный потенциал, возникающий при погружении металла в раствор собственного иона с концентрацией (или активностью), равной 1 моль/л, измеренный по сравнению со стандартным водородным электродом, потенциал которого при 25°С условно принимается равным нулю (E°=0; ?G°=0) .

Располагая металлы в ряд по мере возрастания их стандартных электродных потенциалов (Е°), получаем так называемый ряд напряжений.

Положение того или иного металла в ряду напряжений характеризует его восстановительную способность, а также окислительные свойства его ионов в водных растворах при стандартных условиях. Чем меньше значение Е°, тем большими восстановительными способностями обладает данный металл в виде простого вещества и тем меньшие окислительные способности проявляют его ионы, и наоборот. Электродные потенциалы измеряют в приборах, которые получили название гальванических элементов. Окислительно-восстановительная реакция, которая характеризует работу гальванического элемента, протекает в направлении, в котором ЭДС элемента имеет положительное значение. В этом случае ?G° СаН2 > Са (ОН)2 > СаСО3 > Ca(HCO3)2

Жесткость воды и методы ее устранения

Жесткость воды выражается суммой миллиэквивалентов ионов Са2+ и Мg2+, содержащихся в 1 л воды (мэкв/л). Один миллиэквивалент жесткости отвечает содержанию 20,04 мг/л Са2+ или 12,16 мг/л Mg2+.

Пример 1. Вычислите жесткость воды, зная; что в 500л ее содержится 202,5 г Са(НСO3)2

Решение. В 1л воды содержится 202,5 : 500 = 0,405 г Са(НСО3) 2, что составляет 0,405 : 81 = 0,005 эквивалентных масс или 5 мэкв/л [81 г/моль - эквивалентная масса Са(НСО3)2]. Следовательно, жесткость воды 5 мэкв.

Пример 2. Сколько граммов CaSO4 содержится в 1м3 воды, если жесткость, обусловленная присутствием этой соли, равна 4 мэкв?

Решение. Мольная масса CaSO4 136,14г/моль; эквивалентная масса равна 136,14 : 2 = 68,07г/моль. В 1м3 воды жесткостью 4 мэкв содержится 4 · 1000 = = 4000 мэкв, или 4000 · 68,07 = 272 280 мг = 272,280 г CaSO4.

Пример 3. Какую массу соды надо добавить к 500л воды, чтобы устранить ее жесткость, равную 5 мэкв?

Решение. В 500л воды содержится 500 · 5 = 2500мэкв солей, обусловливающих жесткость воды. Для устранения жесткости следует прибавить2500- 53 = 132 500 мг = 132,5г соды (53 г/моль - эквивалентная масса Na2СО3).

Пример 4. Вычислите карбонатную жесткость воды, зная, что на титрование 100см3 этой воды, содержащей гидрокарбонат кальция, потребовалось 6,25см3 0,08 н. раствора HCI.

Решение. Вычисляем нормальность раствора гидрокарбоната кальция. Обозначив число эквивалентов растворенного вещества в 1л раствора, т.е. нормальность, через х, составляем пропорцию:

6,25х

=;х = 0,005 н

1000,08 Таким образом, в 1л исследуемой воды содержится 0,005 · 1000 = 5мэкв гидрокарбоната кальция или 5мэкв Са2+ионов. Карбонатная жесткость воды 5мэкв.

Приведенные примеры решают, применяя формулу Ж = mЭV ,

где т - масса вещества, обусловливающего жесткость воды или применяемого для устранения жесткости воды, мг; Э - эквивалентная масса этого вещества; V - oбъем воды, л.

Решение примера 1. Ж = m/ЭV = 202 500 / 81 · 500 = 5мэкв. 81.- эквивалентная масса Са(НСО3)2, равная половине его мольной массы.

Решение примера 2. Из формулы Ж = m/ЭV, т = 4 · 68,07 · 1000 =272 280мг = 272,280 г CaSО4.

Контрольные вопросы

341. Какую массу Na3PО4 надо прибавить к 500л воды, чтобы устранить ее карбонатную жесткость, равную 5мэкв?

Ответ: 136,6 г.

342. Какие соли обусловливают жесткость природной воды? Какую жесткость называют карбонатной, не карбонатной? Как можно устранить карбонатную, некарбонатную жесткость? Напишите уравнения соответствующих реакций. Чему равна жесткость воды, в 100 л которой содержится 14,632 г гидрокарбоната магния? Ответ; 2 мэкв/л.

343. Вычислите карбонатную жесткость воды, зная, что для реакции с гидрокарбонатом кальция, содержащимся в 200см3 воды, требуется 15см3 0,08 н раствора HCI. Ответ: 6 мэкв/л.

344. В 1л воды содержится ионов магния 36,47мг и ионов кальция 50,1мг. Чему равна жесткость этой воды? Ответ:

5,5 мэкв/л.

345. Какую массу карбоната натрия надо прибавить к 400л воды, чтобы устранить жесткость, равную 3мэкв. Ответ:

63,6 г. 346. Вода, содержащая только сульфат магния, имеет жесткость 7мэкв. Какая масса сульфата магния содержится в 300л этой воды? Ответ: 126,3 г.

347. Вычислите жесткость воды, зная, что в 600л ее содержится 65,7г гидрокарбоната магния и 61,2 сульфата калия.

Ответ: 3,2 мэкв/л.

348. В 220л воды содержится 11г сульфата магния. Чему равна жесткость этой воды? Ответ: 0,83 мэкв/л.

349. Жесткость воды, в которой растворен только гидрокарбонат кальция, равна 4мэкв. Какой объем 0,1н. раствора HCI потребуется для реакции с гидрокарбонатом кальция, содержащимся в 75см3 этой воды? Ответ: 3 см3.

350. В 1 м3 воды содержится 140г сульфата магния. Вычислите жесткость этой воды. Ответ: 2,33 мэкв/л.

351. Вода, содержащая только гидрокарбонат магния, имеет жесткость 3,5мэкв. Какая масса гидрокарбоната магния содержится в 200л этой воды? Ответе 51,1 г.

352. К 1м3 жесткой воды прибавили 132,5г карбоната натрия. Насколько понизилась жесткость? Ответ: на-2,5мэкв/л.

353. Чему равна жесткость воды, если для ее устранения к 50л воды потребовалось прибавить 21,2г карбоната натрия? Ответ: 8 мэкв/л.

354. Какая масса CaSО4 содержится в 200л воды, если жесткость, обусловливаемая этой солью, равна 8мэкв?

Ответ: 108,9 г.

355. Вода, содержащая только гидрокарбонат кальцин, имеет жесткость 9мэкв. Какая масса гидрокарбоната кальция содержится в 500л воды? Ответ: 364,5 г.

356. Какие ионы надо удалить из природной воды, чтобы сделать ее мягкой? Введением каких ионов можно умягчить воду? Составьте уравнения соответствующих Реакций. Какую массу Са(ОН)2, надо прибавить к 2,5л воды, чтобы устранить ее жесткость, равную 4,43мэкв/л? Ответ: 0,406 г.

357. Какую массу карбоната натрия надо прибавить к 0,1м3 воды, чтобы устранить жесткость, равную 4 мэкв? Ответ:

21,2 г.

358. К 100л жесткой воды прибавили 12,95г гидроксида кальция. Насколько понизилась карбонатная жесткость? Ответ: на 3,5 мэкв/л.

359. Чему равна карбонатная жесткость воды, если в 1л ее содержится 0,292г гидрокарбоната магния и 0,2025г гидрокарбоната кальция? Ответ: 6,5 мэкв/л.

360. Какую массу гидроксида кальция надо прибавить к 275л воды, чтобы устранить ее карбонатную жесткость, равную 5,5мэкв? Ответ: 56,06 г.

р-Элементы (...ns2np1-6) Контрольные вопросы

361. Составьте уравнения реакций, которые нужно провести для осуществления следующих превращений:

AI > AI2(SO4)3 > Na[AI(OH)4] > AI(NO3)3

362. Составьте электронные и молекулярные уравнения реакций: а) алюминия с раствором щелочи; б) бора с концентрированной азотной кислотой.

363. Какой процесс называется алюминотермией? Составьте электронные и молекулярные уравнения реакции, на которой основано применение термита (смесь AI и Fe3O4).

364. Составьте уравнения реакций, которые нужно провести для осуществления следующих превращений:

В > Н3ВO3 > Na2В4O7 > Н3ВО3

Уравнение окислительно-восстановительной реакции составьте на основании электронных уравнений.

365. Какая степень окисления наиболее характерна для олова и какая для свинца? Составьте электронные и молекулярные уравнения реакций олова и свинца с концентрированной азотной кислотой.

366. Чем можно объяснить восстановительные свойства соединений олова (II) и окислительные свинца (IV)? На основании электронных уравнений составьте уравнения реакций: a) SnCI2 с HgCI2; б) РbО2 с HCI конц.

367. Какие оксиды и гидроксиды образуют олово и свинец? Как изменяются их кислотно-основные и окислительновосстановительные свойства в зависимости от степени окисления элементов? Составьте молекулярные и ионномолекулярные уравнения реакций взаимодействия раствора гидроксида натрия: а) с оловом; б) с гидроксидом свинца (II).

368. Какие соединения называются карбидами и силицидами? Напишите уравнения реакций: а) карбида алюминия с водой; б) силицда магния с хлороводородной (соляной) кислотой. Являются ли эти реакции окислительновосстановительными? Почему?

369. На основании электронных уравнений составьте уравнение реакции фосфора с азотной кислотой, учитывая, что фосфор приобретает высшую, а азот степень окисления + 4.

370. Почему атомы большинства р-элементов способны к реакциям диспропорционирования (самоокисления - самовосстановления)? На основании электронных уравнений напишите уравнение реакции растворения серы в концентрированном растворе щелочи. Один из продуктов содержит серу в степени окисления +4.

371. Почему сернистая кислота может проявлять как окислительные, так и восстановительные свойства? На основании электронных уравнений составьте уравнения реакций H2SО3: а) с сероводородом; б) с хлором.

372. Как проявляет себя сероводород в окислительно-восстановительных реакциях? Почему? Составьте электронные и молекулярные уравнения реакций взаимодействия раствора сероводорода: а) с хлором; б) с кислородом.

373. Почему азотистая кислота может проявлять как окислительные, так и восстановительные свойства? На основании электронных уравнений составьте уравнения реакций HNO2; а) с бромной водой; б) с HI.

374. Почему диоксид азота способен к реакциям самоокисления - самовосстановления (диспропорционирования)? На основании электронных уравнений напишите уравнение реакции растворения NО2 в гидроксиде натрия.

375. Какие свойства в окислительно-восстановительных реакциях проявляет серная кислота? Напишите уравнения реакций взаимодействия разбавленной серной кислоты с магнием и концентрированной - с медью. Укажите окислитель и восстановитель.

376. В каком газообразном соединении азот проявляет свою низшую степень окисления? Напишите уравнения реакций получения этого соединения: а) при взаимодействии хлорида аммония с гидроксидом кальция; б) разложением нитрида магния водой.

377. Почему фосфористая кислота способна к реакциям самоокисления - самовосстановления (диспропорционирования)? На основании электронных уравнений составьте уравнение процесса разложения Н3РО3, учитывая, что при этом фосфор приобретает низшую и высшую степени окисления.

378. В каком газообразном соединении фосфор проявляет свою низшую степень окисления? Напишите уравнения реакций: а) получения этого соединения при взаимодействии фосфида кальция с хлороводородной (соляной) кислотой; б) горения его в кислороде.

379. Какую степень окисления проявляют мышьяк, сурьма и висмут? Какая степень окисления является более характерной для каждого из них? Составьте электронные и молекулярные уравнения реакций: а) мышьяка с концентрированной азотной кислотой; б) висмута с концентрированной серной кислотой.

380. Как изменяются окислительные свойства галогенов при переходе от фтора к йоду и восстановительные свойства их отрицательно заряженных ионов? Почему? Составьте электронные и молекулярные уравнения реакций: a) CI2 + I2 + Н2О =; б) KI + Вг2 =. Укажите окислитель и восстановитель.

381. Составьте электронные и молекулярные уравнения реакции, происходящей при пропускании хлора через горячий раствор гидроксида калия. К какому типу окислительно-восстановительных процессов относится данная реакция?

382. Какие реакции нужно провести для осуществления следующих превращений: NaCI > HCI > CI2 > KCIO3

Уравнения окислительно-восстановительных реакций составьте на основании электронных уравнений.

383. К раствору, содержащему SbCI, и BiCI3, добавили избыток раствора гидроксида калия. Напишите молекулярные и ионно-молекулярные уравнения происходящих реакций. Какое вещество находится в осадке?

384. Чем существенно отличается действие разбавленной азотной кислоты на металлы от действия хлороводородной (соляной) и разбавленной серной кислот? Что является окислителем в первом случае, что - в двух других? Приведите примеры.

385. Напишите формулы и назовите кислородные кислоты хлора, укажите степень окисления хлора в каждой из них.

Какая из кислот более сильный окислитель? На основании электронных уравнений закончите уравнение реакции:

KI + NaOCI + H2SO4 > I2 + ...

Хлор приобретает низшую степень окисления.

386. Какие реакции нужно провести, имея азот и воду, чтобы получить нитрат аммония. Составьте уравнения соответствующих реакций.

387. Какую степень окисления может проявлять кремний в своих соединениях?

Mg2Si > SiH4 > SiO2 > K2SiO3 > H2SiО3

При каком превращении происходит окислительно-восстановительная реакция?

388. Какое применение находит кремний? Составьте уравнения реакций, которые надо провести для осуществления следующих превращений:

SiO2 > Si > K2SiО3 > H2SiO3

Окислительно-восстановительные реакции напишите на основании электронных уравнений.

389. Как получают диоксид углерода в промышленности и в лаборатории? Напишите уравнения соответствующих реакций и реакций, с помощью которых можно осуществить следующие превращения:

NaHCO3 > СО2 fi СаСО3 fi Са(НСО3)2

390. Какие из солей угольной кислоты имеют наибольшее промышленное применение? Как получить соду, исходя из металлического натрия, хлороводородной (соляной) кислоты, мрамора и воды? Почему в растворе соды лакмус приобретает синий цвет? Ответ подтвердите составлением уравнений соответствующих реакций.

d-Элементы (...(n-1)d1-10ns0-2)

Контрольные вопросы

391. Серебро не взаимодействует с разбавленной серной кислотой, тогда как в концентрированной оно растворяется.

Чем это можно объяснить? Составьте электронные и молекулярные уравнения соответствующей реакции.

392. Составьте уравнения реакций, которые надо провести для осуществления следующих превращений:

Си > Cu(NO3)2 > Си(ОН)2 > СиСl2 fi [Cu(NH3)4 CI2

393. Составьте электронные и молекулярные уравнения реакций цинка: а) с раствором гидроксида натрия; б) с концентрированной серной кислотой, учитывая восстановление серы до нулевой степени окисления.

394. Составьте уравнения реакций, которые надо провести для осуществления следующих превращений:

Аg > AgNO3 > AgCI fi [Ag(NH3)2]CI > AgCI

395. При постепенном прибавлении раствора KI к раствору Hg(NO3), образующийся вначале осадок растворяется. Какое комплексное соединение при этом получается? Составьте молекулярные и ионно-молекулярные уравнения соответствующих реакций.

396. Составьте уравнения реакций, которые надо провести для осуществления следующих превращений:

Cd > Cd(NO3)2 > Cd(OH)2 > [Cd(NH3)6](0Н)2 > CdSO4

397. При сливании растворов нитрата серебра и цианида калия выпадает осадок, который легко растворяется в избытке KCN. Какое комплексное соединение при этом получается? Составьте молекулярные и ионно-молекулярные уравнения соответствующих реакций.

398. К какому классу соединений относятся вещества, полученные при действии избытка гидроксида натрия на растворы ZnCI2, CdCI2, HgCI2? Составьте молекулярные и ионно-молекулярные уравнения соответствующих реакций.

399. При действии на титан концентрированной хлороводородной (соляной) кислоты образуется трихлорид титана, а при действии азотной - осадок метатитановой кислоты. Составьте электронные и молекулярные уравнения соответствующих реакций.

400. При растворении титана в концентрированной серной кислоте Последняя восстанавливается минимально, а титан переходит в катион с высшей степенью окисления. Составьте электронное и молекулярное уравнения реакции.

401. Какую степень окисления проявляют медь, серебро и золото в соединениях? Какая степень окисления наиболее характерна для каждого из них? Иодид калия восстанавливает ионы меди (II) в соединения меди со степенью окисления +1. Составьте электронные и молекулярные уравнения взаимодействия KI с сульфатом меди.

402. Диоксиды титана и циркония при сплавлении взаимодействуют со щелочами. О каких свойствах оксидов говорят эти реакции? Напишите уравнения реакций между: а) ТiO2 и ВаО; б) ZrO2 и NaOH. В первой реакции образуется метатитанат, а во второй - ортоцирконат соответствующих металлов.

403. На гидроксиды цинка и кадмия подействовали избытком растворов серной кислоты, гидроксида натрия и аммиака. Какие соединения цинка и кадмия образуются в каждой из этих реакций? Составьте молекулярные и ионно-молекулярные уравнения реакций?

404. Золото растворяется в царской водке и в селеновой кислоте, приобретая при этом высшую степень окисления. Составьте электронные и молекулярные уравнения соответствующих реакций.

405. В присутствии влаги и диоксида углерода медь окисляется и покрывается зеленым налетом. Как называется и каков состав образующегося соединения? Что произойдет, если на него подействовать хлороводородной (соляной) кислотой? Напишите уравнения соответствующих реакций. Окислительно-восстановительную реакцию составьте на основании электронных уравнений.

406. Кусок латуни обработали азотной кислотой. Раствор разделили на две части. К одной из них прибавили избыток раствора аммиака, к другой - избыток раствора щелочи. Какие соединения цинка и меди образуются при этом? Составьте уравнения соответствующих реакций.

407. Ванадий получают алюминотермически или кальцийтермически восстановлением оксида ванадия (V) V2O5.

Последний легко растворяется в щелочах с образованием метаванадатов. Напишите уравнения соответствующих реакций. Уравнения окислительно-восстановительных реакций составьте на основании электронных уравнений.

408. Азотная кислота окисляет ванадий до метаванадиевой кислоты. Составьте электронные и молекулярные уравнения реакции.

409. Какую степень окисления проявляет ванадий в соединениях? Составьте формулы оксидов ванадия, отвечающих этим степеням окисления. Как меняются кислотно-основные свойства оксидов ванадия при переходе от низшей к высшей степени окисления. Составьте уравнения реакций: а) V2О3 с H2SО4; б) V2O5 с NaOH.

410. При внесении цинка в подкисленный серной кислотой раствор метаванадата аммония NH4VО3 желтая окраска постепенно переходит в фиолетовую за счет образования сульфата ванадия (II). Составьте электронные и молекулярные уравнения реакции.

411. Хромит калия окисляется бромом в щелочной среде. Зеленая окраска раствора переходит в желтую. Составьте электронное и молекулярное уравнения реакции. Какие ионы обусловливают начальную и конечную окраску раствора?

412. Составьте электронные и молекулярные уравнения реакций: а) растворения молибдена в азотной кислоте; б) растворения вольфрама в щелочи в присутствии кислорода. Учтите, что молибден и вольфрам приобретают высшую степень окисления.

413. При сплавлении хромита железа Fe(CrO2)2 с карбонатом натрия в присутствии кислорода хром (III) и железо (II) окисляются и приобретают соответственно степени окисления +6 и +3. Составьте электронные и молекулярные уравнения реакции.

414. К подкисленному серной кислотой раствору дихромата калия прибавили порошок алюминия. Через некоторое время оранжевая окраска раствора перешла в зеленую. Составьте электронные и молекулярное уравнения реакции.

415. Хром получают методом алюминотермии из его оксида (III), а вольфрам - восстановлением оксида вольфрама (VI) водородом. Составьте электронные и молекулярные уравнения соответствующих реакций.

416. Составьте уравнения реакций, которые надо провести для осуществления превращений:

Na2Cr2О7 > Na2CrО4 > Na2Cr2О7 > CrCI3 > Cr(OH)3

Уравнение окислительно-восстановительной реакции напишите на основании электронных уравнений.

417. Марганец азотной кислотой окисляется до низшей степени окисления, а рений приобретает высшую степень окисления. Какие соединения при этом получаются? Составьте электронные и молекулярные уравнения соответствующих реакций.

418. Хлор окисляет манганат калия К2МnO4. Какое соединение при этом получается? Как меняется окраска раствора в результате этой реакции? Составьте электронное и молекулярное уравнения реакции.

419. Как меняется степень окисления марганца при восстановлении КМnO4 В кислой, нейтральной и щелочной средах? Составьте электронное и молекулярное уравнения реакции между КМnO4 и KNO2 в нейтральной среде.

420. На основании электронных уравнений составьте уравнение реакции получения манганата калия К2МnO4 сплавлением оксида марганца (IV) с хлоратом калия КСЮ3 в присутствии гидроксида калия. Окислитель восстанавливается максимально, приобретая низшую степень окисления.

421. Почему оксид марганца (IV) может проявлять и окислительные, и восстановительные свойства? Исходя из электронных уравнений, составьте уравнение реакций:

а) МnO2 + KI + H2SO4 = ; б) МnO2 + KNO3 + КОН =

422. Для получения хлора в лаборатории смешивают оксид марганца (IV) с хлоридом натрия в присутствии концентрированной серной кислоты. Составьте электронные и молекулярное уравнения этой реакции.

423. Составьте уравнения реакций, которые надо провести для осуществления следующих превращений:

Fe > FeSO4 > Fe(OH)2 fi Fe(OH)3 > FeCI3

424. Какую степень окисления проявляет железо в соединениях? Как можно обнаружить ионы Fe2+ и Fe3+ в растворе? Составьте молекулярные и ионно-молекулярные уравнения реакций.

425. Чем отличается взаимодействие гидроксидов кобальта (III) и никеля (III) с кислотами от взаимодействия гидроксида железа (III) с кислотами? Почему? Составьте электронные и молекулярные уравнения соответствующих реакций.

426. Могут ли в растворе существовать совместно следующие вещества: a) FeCI3 и ZnCI2, б) FeSO4 и NaOH; в) FeCI3 и K3[Fe(CN)6]? Для взаимодействующих веществ составьте уравнения реакций.

427. Составьте уравнения реакций, которые надо провести для осуществления превращений:

Ni > Ni(NO3)2 > Ni(OH)2 > Ni(OH)3 > NiCI2

Уравнения окислительно-восстановительных реакций напишите на основании электронных уравнений.

428. Составьте электронные и молекулярные уравнения реакций: а) растворения платины в царской водке; б) взаимодействия осмия с фтором. Платина окисляется до степени окисления +4, а осмий - до +8.

429. Составьте молекулярные и ионно-молекулярные уравнения реакций, которые надо провести для осуществления следующих превращений:

Fe > FeCI2 > Fe(CN)2 > K4[Fe(CN)6] > K3[Fe(CN)6]

К окислительно-восстановительным реакциям составьте электронные уравнения.

430. Феррат калия K2FeO4 образуется при сплавлении Fe2O3 с калийной селитрой KNO3 в присутствии КОН. Составьте электронное и молекулярное уравнения реакции.

Органические соединения. Полимеры Контрольные вопросы

431. Напишите структурную формулу акриловой (простейшей непредельной одноосновной карбоновой) кислоты и уравнение реакции взаимодействия этой кислоты с метиловым спиртом. Составьте схему полимеризации образовавшегося продукта.

432. Как из карбида кальция и воды, применив реакцию Кучерова, получить уксусный альдегид, а затем винилуксусную кислоту (винилацетат). Напишите уравнения соответствующих реакций. Составьте схему полимеризации винилацетата.

433. Какие соединения называют аминами? Составьте схему поликонденсации адипиновой кислоты и гексаметилендиамина. Назовите образовавшийся полимер.

434. Как можно получить винилхлорид, имея карбид кальция, хлорид натрия, серную кислоту и воду? Напишите уравнения соответствующих реакций. Составьте схему полимеризации винилхлорида.

435. Полимером какого непредельного углеводорода является натуральный каучук? Напишите структурную формулу этого углеводорода. Как называют процесс превращения каучука в резину? Чем по строению и свойствам различаются каучук и Резина?

436. Напишите уравнения реакций получения ацетилена и превращения его в ароматический углеводород. При взаимодействии какого вещества с ацетиленом образуется акрилонитрил? Составьте схему полимеризации акрилонитрила.

437. Напишите структурную формулу метакриловой кислоты. Какое соединение получается при взаимодействии ее с метиловым спиртом? Напишите уравнение реакции. Составьте схему полимеризации образующегося продукта.

438. Какие углеводороды называют диеновыми (диолефины или алкадиены). Приведите пример. Какая общая формула выражает состав этих углеводородов? Составьте схему полимеризации бутадиена (дивинила).

439. Какие углеводороды называют олефинами (алкенами)? Приведите пример. Какая общая формула выражает состав этих углеводородов? Составьте схему получения полиэтилена.

440. Какая общая формула выражает состав этиленовых углеводородов (олефинов или алкенов)? Какие химические реакции наиболее характерны для них? Что такое полимеризация, поликонденсация? Чем отличаются друг от друга эти реакции?

441. Каковы различия в составах предельных и непредельных углеводородов? Составьте схему образования каучука из дивинила и стирола. Что такое вулканизация?

442. Какие соединения называют аминокислотами? Напишите формулу простейшей аминокислоты. Составьте схему поликонденсации аминокапроновой кислоты. Как называют образующийся при этом полимер?

443. Какие соединения называют альдегидами? Что такое формалин? Какое свойство альдегидов лежит в основе реакции серебряного зеркала? Составьте схему получения фенолоформальдегидной смолы.

444. Как называют углеводороды, представителем которых является изопрен? Составьте схему сополимеризации изопрена и изобутилена.

445. Какие соединения называют элементорганическими, кремнийорганическими? Укажите важнейшие свойства кремнийорганических полимеров. Как влияет на свойства кремнийорганических полимеров увеличение числа органических радикалов, связанных с атомами кремния?

44Q. Какая общая формула выражает состав ацетиленовых углеводородов (алкинов)? Как из метана получить ацетилен, затем винилацетилен, а из последнего хлоропрен?

447. Напишите уравнение реакции дегидратации пропилового спирта. Составьте схему полимеризации полученного углеводорода.

448. Какие полимеры называют стереорегулярными? Чем объясняется более высокая температура плавления и большая механическая прочность стереорегулярных полимеров по сравнению с нерегулярными полимерами?

449. Как получают в промышленности стирол? Приведите схему его полимеризации. Изобразите с помощью схем линейную и трехмерную структуры полимеров.

450. Какие полимеры называются термопластичными, термореактивными? Укажите три состояния полимеров. Чем характеризуется переход из одного состояния в другое?

ТАБЛИЦА ВАРИАНТОВ КОНТРОЛЬНЫХ ЗАДАНИЙ

Номер

Номер контрольного Номера задач, относящихся к данному заданию

варианта

задания

01 02

03 04 05 06 07

08 09 10 11 12

13 14 15 16 17

18 19

20 21 22 23 24

25 26 27 28 29

30 I II I II I

II I

II I II I II I

II I II I II I

II I II I II I

II I

II I II I II I

II I II I II I

II I II I II I

II I

II I II I II I

II I II I II I

II 1, 21, 41, 61, 81, 101, 121, 141, 161, 181, 201

221, 241, 261, 281, 301, 321, 341, 361, 391, 411, 431 2, 22, 42, 62, 82, 102, 122, 142, 162, 182, 202

222, 242, 262, 282, 302, 322, 342, 362, 392, 412, 432 3, 23, 43, 63, 83, 103, 123, 143, 163, 183, 203

223, 243, 263, 283, 303, 323, 343, 363, 393, 413, 433 4, 24, 44, 64, 84, 104, 124, 144, 164, 184, 204

224, 244, 264, 284, 304, 324, 344, 364, 394, 414, 434 5, 25, 45, 65, 85, 105, 125, 145, 165, 185, 205

225, 245, 265, 285, 305, 325, 345, 365, 395, 415, 435 6, 26, 46, 66, 86, 106, 126, 146, 166, 186, 206

226, 246, 266, 286, 306, 326, 346, 366, 396, 416, 436 7, 27, 47, 67, 87, 107, 127, 147, 167, 187, 207

227, 247, 267, 287, 307, 327, 347, 367, 397, 417, 437 8, 28, 48, 68, 88, 108, 128, 148, 168, 188, 208

228, 248, 268, 288, 308, 328, 348, 368, 398, 418, 438 9, 29, 49, 69, 89, 109, 129, 149, 169, 189, 209

229, 249, 269, 289, 309, 329, 349, 369, 399, 419, 439 10, 30, 50, 70, 90, 110, 130, 150, 170, 190, 210

230, 250, 270, 290, 310, 330, 350, 370, 400, 420, 440 11, 31, 51, 71, 91, 111, 131, 151, 171, 191, 211

231, 251, 271, 291, 311, 331, 351, 371, 401, 421, 441 12, 32, 52, 72, 92, 112, 132, 152, 172, 192, 212

232, 252, 272, 292, 312, 332, 352, 372, 402, 422, 442

13, 33, 53, 73, 93, 113, 133, 153, 173, 193, 213

233, 253, 273, 293, 313, 333, 373, 403, 423, 443

14, 34, 54, 74, 94, 114, 134, 154, 174, 194, 214

234, 254, 274, 294, 314, 334, 354, 374, 404, 424, 444 15, 35, 55, 75, 95, 115, 135, 155, 175, 195, 215

235, 255, 275, 295, 315, 335, 355, 375, 405, 425, 445 16, 36, 56, 76, 96, 116, 136, 156, 176, 196, 216

236, 256, 276, 296, 316, 336, 356, 376, 406, 426, 446 17, 37, 57, 77, 97, 117, 137, 157, 177, 197, 217

237, 257, 277, 297, 317, 337, 357, 377, 407, 427, 447 18, 38, 58, 78, 98, 118, 138, 158, 178, 198, 218

238, 258, 278, 298, 318, 338, 358, 378, 403, 428, 448 19, 39, 59, 79, 99, 119, 139, 159, 179, 199, 219

239, 259, 279, 299, 319, 339, 359, 379, 409, 429, 449 20, 40, 60, 80, 100, 120, 140, 160, 180, 200, 220

240, 260, 280, 300, 320, 340, 360, 380, 410, 430, 450 1, 22, 43, 64, 85, 106, 127, 148, 169, 190, 211

222, 243, 264, 285, 306, 327, 348, 381, 391, 412, 433 2, 23, 44, 65, 86, 107, 128, 149, 170, 191, 212

223, 244, 265, 286, 307, 328, 349, 382, 392, 413, 434 3, 24, 45, 66, 87, 108, 129, 150, 171, 192, 213

224, 245, 266, 287, 308, 329, 350, 383, 393, 414, 435 4, 25, 46, 67, 88, 109, 130, 151, 172, 193, 214

225, 246, 267, 288, 309, 330, 351, 384, 394, 415, 436 5, 26, 47, 68, 89, 110, 131, 152, 173, 194, 215

226, 247, 268, 289, 310, 331, 352, 385, 395, 416, 437 6, 27, 48, 69, 90, 111, 132, 153, 174, 195, 216

227, 248, 269, 290, 311, 332, 353, 386, 396, 417, 438 7, 28, 49, 70, 91, 112, 133, 154, 175, 196, 217

228, 249, 270, 291, 312, 333, 354, 387, 397, 418, 439 8, 29, 50, 71, 92, 113, 134, 155, 176, 197, 218

229, 250, 271, 292, 313, 334, 355, 388, 398, 419, 440 9, 30, 51, 72, 93, 114, 135, 156, 177, 198, 219

230, 251, 272, 293, 314, 335, 356, 389, 399, 420, 441

10, 31, 52, 73, 94, 115, 136, 157, 178, 199, 220

231, 252, 273, 294, 315, 336, 357, 390, 400, 421, 442

Номер Номер вариантаконтрольного Номера задач, относящихся к данному заданию задания

31

32 33 34 35 36

37 38 39 40 41

42 43 44 45 46

47 48

49 50 51 52 53

54 55 56 57 58

59 60 I II I II I

II I

II I II I II I

II I II I II I

II I II I II I

II I

II I II I II I

II I II I II I

II I II I II I

II I

II I II I II I

II I II I II I

II 11, 32, 53, 74, 95, 116, 137, 158, 179, 200, 201

232, 253, 274, 295, 316, 337, 358, 361, 401, 422, 443 12, 33, 54, 75, 96, 117, 138, 159, 180, 181, 202

233, 254, 275, 296, 317, 338, 359, 362, 402, 423, 444 13, 34, 55, 76, 97, 118, 139, 160, 161, 182, 203

234, 255, 276, 297, 318, 339, 360, 363, 403, 424, 445 14, 35, 56, 77, 98, 119, 140, 141, 162, 183, 204

235, 256, 277, 298, 319, 340, 347, 364, 404, 425, 446 15, 36, 57, 78, 99, 120, 121, 142, 163, 184, 205

236, 257, 278, 299, 320, 322, 346, 365, 405, 426, 447 16, 37, 58, 79, 100, 101, 122, 143, 164, 185, 206

237, 258, 279, 300, 301, 323, 345, 366, 406, 427, 448 17, 38, 59, 80, 81, 102, 123, 144, 165, 186, 207

238, 259, 280, 281, 302, 324, 344, 367, 407, 428, 449 18, 39, 60, 65, 86, 107, 128, 145, 166, 187, 208

239, 260, 261, 282, 303, 325, 343, 368, 408, 429, 450 19, 40, 44, 66, 87, 108, 129, 146, 167, 188, 209

240 ,241, 262, 283, 304, 326, 342, 369, 409, 430, 432 20, 23, 45, 67, 88, 109, 130, 147, 168, 189, 210

221, 242, 263, 284, 305, 327, 341, 370, 410, 411, 431 2, 24, 46, 68, 89, 110, 131, 148, 170, 190, 201

223, 241, 265, 281, 306, 328, 341, 371, 391, 411, 431 3, 25, 47, 69, 90, 111, 132, 149, 171, 191, 202

224, 242, 266, 282, 307, 329, 342, 372, 392, 412, 432 4, 26, 48, 70, 91, 112, 133, 150, 172, 192, 203

225, 243, 267, 283, 308, 330, 343, 373, 393, 413, 433 5, 27,49, 71, 92, 113, 134, 151, 173, 193, 204

226, 244, 268, 284, 309, 331, 344, 374, 394, 414, 434 6, 28, 50, 72, 93, 114, 135, 152, 174, 194, 205

227, 245, 269, 285, 310, 332, 345, 375, 395, 415, 435 7, 29, 51, 73, 94, 115, 136, 153, 175, 195, 206

228, 246, 270, 286, 311, 333, 346, 376, 396, 416, 436

8, 30, 52, 74, 95, 116, 137, 154, 176, 196, 207

229, 247,271, 287, 312, 334, 347, 377, 397, 417, 437

9, 31, 53, 75, 96, 117, 138, 155, 177, 197, 208

230, 248, 272, 288, 313, 335, 348, 378, 398, 418, 438 10, 32, 54, 76, 97, 118, 139, 156, 178, 198, 209

231, 249, 273, 289, 314, 336, 349, 379, 399, 419, 439 11, 33, 55, 77, 98, 119, 140, 157, 179, 199, 210

232, 250, 274, 290, 315, 337, 350, 380, 400, 420, 440 12, 34, 56, 78, 99, 120, 122, 158, 180, 200, 211

233, 251, 275, 291, 316, 321, 351, 381, 401, 411, 433 13, 35, 57, 79, 100, 103, 121, 159, 169, 182, 212

234, 252, 276, 292, 317, 325, 352, 382, 402, 412, 432 14, 36, 58, 80, 85, 104, 123, 160, 161, 183, 213

235, 253, 277, 293, 318, 324, 353, 383, 403, 413, 431 15, 37, 59, 61, 84, 105, 124, 141, 162, 184, 214

236, 254, 278, 294, 319, 323, 354, 384, 404, 414, 434 16, 38, 60, 62, 83, 106, 125, 143, 163, 185, 215

237, 255, 279, 295, 320, 322, 355, 385, 405, 415, 435 17, 33, 41, 63, 82, 101, 126, 142, 164, 186, 216

238, 256, 280, 296, 301, 321, 356, 386, 406, 416, 436 18, 40, 42, 61, 81, 102, 127, 144, 165, 187, 217

239, 257, 271, 297, 302, 326, 357, 387, 407, 417, 437 19, 21, 43, 62, 87, 103, 128, 145, 166, 188, 218

240, 258, 272, 298, 303, 327, 358, 388, 408, 418, 438 20, 22, 41, 63, 88, 104, 129, 146, 167, 189, 219

223, 259, 273, 299, 304, 328, 359, 389, 409, 419, 433

1, 24, 42, 64, 89, 105, 130, 147, 168, 190, 220

222, 260, 274, 300, 305, 329, 360, 390, 410, 420, 440

Номер

Номер вариантаконтрольного Номера задач, относящихся к данному заданию задания

61

62 63 64 65 66

67 68 69 70 71

72 73 74 75 76

77 78

79 80 81 82 83

84 85 86 87 88

89 90 I II I II I

II I

II I II I II I

II I II I II I

II I II I II I

II I

II I II I II I

II I II I II I

II I II I II I

II I

II I II I II I

II I II I II I

II 3, 25, 43, 65, 90, 106, 131, 148, 169, 191, 201

221, 250, 275, 381, 301, 330, 341, 361, 392, 421, 441 4, 26, 44, 66, 91, 107, 132, 149, 170, 192, 202

222, 251, 276, 282, 302, 331, 342, 362, 393, 422, 442 5, 27, 45, 67, 92, 108, 133, 150, 171, 193, 203

223, 252, 277, 283, 303, 332, 343, 363, 394, 423, 443 6, 28, 46, 68, 93, 109, 134, 151, 172, 194, 204

224, 253, 278, 284, 304, 333, 344, 364, 395, 424, 444 7, 29, 47, 69, 94, 110, 135, 152, 173, 195, 205

225, 254, 279, 285, 305, 334, 345, 365, 396, 425, 445 8, 30, 48, 70, 95, 111, 136, 153, 174, 196, 206

226, 255, 280, 286, 306, 335, 346, 366, 397, 426, 446 9, 31, 49, 71, 96, 112, 137, 154, 175, 197, 207

227, 256, 261, 287, 307, 336, 347, 367, 398, 427, 446 10, 32, 50, 72, 97, 113, 138, 155, 176, 198, 208

228, 257, 262, 288, 308, 337, 348, 368, 399, 428, 447 11, 33, 51, 73, 98, 114, 139, 156, 177, 199, 209

229, 258, 263, 289, 309, 338, 349, 369, 400, 429, 448 12, 34, 52, 74, 99, 115, 140, 157, 178, 200, 210

230, 259, 264, 290, 310, 339, 350, 370, 391, 430, 449 13, 35, 53, 75, 100, 116, 121, 158, 179, 181, 211

231, 260, 265, 291, 311, 340, 351, 371, 404, 411, 450 14, 36, 54, 76, 86, 86, 117, 122, 159, 180, 182, 212

232, 241, 266, 292, 312, 321, 352, 372, 401, 417, 431 15, 37, 55, 77, 85, 118, 123, 160, 162, 183, 213

233, 242, 267, 293, 313, 322, 353, 373, 402, 413, 432 16, 38, 56, 78, 84, 119, 124, 142, 161, 184, 214

234, 243, 268, 294, 314, 323, 354, 374, 403, 414, 433 17, 39, 57, 79, 83, 120, 125, 141, 163, 185, 215

235, 244, 269, 295, 315, 324, 355, 375, 406, 415, 434 18, 40, 58, 80, 82, 101, 126, 143, 164, 186, 216

236, 245, 270, 296, 316, 325, 356, 376, 407, 416, 435 19, 23, 59, 61, 81, 102, 127, 144, 165, 187, 217

237, 246, 271, 297, 317, 326, 357, 377, 408, 417, 436 20, 21, 60, 62, 100, 103, 128, 145, 166, 188, 218

238, 247, 272, 298, 318, 327, 358, 378, 409, 418, 437 4, 22, 51, 63, 99, 104, 129, 146, 167, 189, 219

239, 248, 273, 300, 319, 328, 359, 379, 410, 419, 438 5, 23, 52, 64, 98, 105, 130, 147, 168, 190, 220

240, 249, 274, 281, 320, 329, 360, 380, 391, 420, 439 6, 24, 53, 65, 97, 106, 131, 148, 169, 191, 211

231, 250, 275, 282, 301, 330, 351, 381, 392, 421, 440 7, 25, 54, 66, 96, 107, 132, 149, 170, 192, 212

232, 251, 276, 283, 302, 334, 352, 382, 393, 422, 441

8, 26, 55, 67, 95, 108, 133, 150, 171, 193, 213

233, 252, 277, 284, 303, 335, 383, 394, 423, 442

9, 27, 56, 68, 94, 109, 134, 151, 172, 194, 214

234, 253, 278, 285, 304, 336, 354, 384, 395, 424, 443 10, 28, 57, 69, 93, 110, 135, 152, 173, 195, 215

235, 254, 279, 286, 305, 337, 355, 385, 396, 425, 444 11, 29, 58, 70, 92, 111, 136, 153, 174, 196, 216

236, 255, 280, 287, 306, 338, 356, 386, 397, 426, 446 12, 30, 59, 71, 91, 112, 137, 15, 175, 197, 217

237, 256, 264, 288, 307, 339, 357, 387, 398, 427, 445 13, 31, 60, 72, 90, 113, 138, 155, 176, 198, 218

238, 257, 265, 289, 308, 340, 358, 388, 399, 428, 447 14, 32, 41, 73, 89, 114, 139, 156, 177, 199, 219

239, 258, 266, 290, 309, 331, 359, 389, 400, 429, 448

15, 33, 42, 74, 88, 115, 140, 157, 178, 200, 220

240, 259, 267, 291, 310, 332, 360, 390, 401, 430, 449

Номер

Номер вариантаконтрольного Номера задач, относящихся к данному заданию задания

I 16, 34, 43, 75, 87, 116, 131, 158, 179, 181, 201

91 II 221, 260, 268, 292, 311, 333, 341, 365, 402, 416, 450

I 17, 35, 44, 76, 86, 117, 132, 159, 180, 182, 202

92 II 222, 241, 269, 293, 312, 321, 342, 367, 403, 417, 431

I 18, 36, 45, 77, 85, 118, 133, 160, 161, 183, 203

93 II 223, 242, 270, 294, 313, 322, 343, 369, 404, 418, 432

I 19, 37, 46, 78, 84, 119, 134, 141, 162, 184, 204

94 II 224, 243, 261, 295, 314, 323, 344, 371, 405, 419, 433

I 20, 38, 47, 79, 83, 120, 135, 142, 163, 185, 205

95 II 225, 244, 262, 296, 315, 324, 345, 375, 406, 420, 434

I 1, 39, 48, 80, 82, 110, 136, 143, 164, 186, 206

96 II 226, 245, 263, 297, 316, 325, 346, 377, 407, 421, 435

I 2, 40, 49, 61, 81, 111, 137, 144, 165, 187, 207

97 II 227, 246, 271, 298, 317, 326, 347, 380, 408, 422, 436

I 3, 24, 50, 62, 100, 112, 138, 145, 166, 188, 208

98 II 228, 247, 272, 299, 318, 327, 348, 383, 409, 423, 437

I 4, 25, 51, 63, 99, 113, 139, 146, 167, 189, 209

99 II 229, 248, 273, 300, 319, 328, 349, 384, 410, 424, 438

I 5, 26, 52, 64, 98, 114, 140, 147, 168, 190, 210

00 II 230, 249, 274, 281, 320, 329, 350, 385, 391, 425, 450

ПРИЛОЖЕНИЕ

Таблица 9. Константы и степени диссоциации некоторых слабых электролитов

Электролиты Формула Числовые значения констант диссоциации Степень диссоциации в

0,1 н. растворе, % Азотистая кислота HNO2 К = 4,0 х 10 -4 6,4 Аммиак (гидроксид) NH4OH К = 1,8 х 10 -5 1,3 Муравьиная кислота HCOOH К = 1,76 х 10 -4 4,2 Ортоборная кислота H3BO3 К1 = 5,8 х 10 -10 0,007 К2 = 1,8 х 10 -13 К3 = 1,6 х 10 -14 Ортофосфорная кислота H3PO4 К1 = 7,7 х 10 -3 27 К2 = 6,2 х 10 -8 К3 = 2,2 х 10 -13 Сернистая кислота H2SO3 К1 = 1,7 х 10 -2 20 К2 = 6,2 х 10 -8 Сероводородная кислота H2S К1 = 5,7 х 10 -8 0,07 К2 = 1,2 х 10 -15 Синильная кислота HCN К = 7,2 х 10 -10 0,009 Угольная кислота H2CO3 К1 = 4,3 х 10 -7 0,17 К2 = 5,6 х 10 -11 Уксусная кислота CH3COOH К = 1,75 х 10 -5 1,3 Фтороводородная кислота HF К = 7,2 х 10 -4 8,58 Хлорноватистая кислота HClO К = 3,0 х 10 -8 0,05

ПЕРИОДИЧЕСКАЯ СИСТЕМА

Т а б л и ц a 12. Растворимость солей и оснований в воде (Р - растворимое, М - малорастворимое, Н - практически нерастворимое вещество, прочерк означает, что вещество не

существует или разлагается водой)

Анионы Катионы Li+ Na+,K+ NH4+ Cu2+ Ag+ Mg2+ Ca2+ Sr2+ Ba2+ Zn2+ Hg2+ Al3+ Sn2+ Pb2+ Bi3+ Cr3+ Mn2+ Fe3+ Fe2+ Cl- Р Р Р Р Н Р Р Р Р Р Р Р Р М - Р Р Р Р Br- Р Р Р Р Н Р Р Р Р Р М Р Р М - Р Р Р Р I- Р Р Р - Н Р Р Р Р Р Н Р Р Н - Р Р - Р NO3- Р Р Р Р Р Р Р Р Р Р Р Р - Р Р Р - Р Р CH3COO- Р Р Р Р Р Р Р Р Р Р Р Р - Р - - Р - Р S2- Р Р Р Н Н - Р Р Р Н Н - Н Н Н - Н Н Н SO32- Р Р Р Н Н Н Н Н Н Н Н - - Н Н - Н - Н SO42- Р Р Р Р М Р М Н Н Р - Р Р Н - Р Р Р Р CO32- Р Р Р - Н Н Н Н Н Н - - - Н Н - Н - Н SiO32- Р Р - - - Н Н Н Н Н - Н - Н - - Н Н Н CrO42- Р Р Р Н Н Р М М Н Н Н - - Н Н Р Н - - PO43- Н Р Р Н Н Н Н Н Н Н Н Н Н Н Н Н Н Н Н OH- Р Р Р Н - Н М М Р Н - Н Н Н Н Н Н Н Н 63

Т а б л и ц a 13. Основные классы неорганических веществ

Вещества Классификация веществ Примеры Простые Металлы

(85 элементов)

Неметаллы

(22 элемента) s-элементы (кроме Н, Не) р-элементы

Al, Ga, In, Tl, Ge, Sn, Pb

Sb, Bi d-элементы f-элементы

s-элементы ( Н, Не) р-элементы

B, C, Si, N, P, As, O, S, Se, Te

галогены благородные газы Сложные Бинарные соединения гидриды LiH, NaH, CaH2, BaH2 карбиды Be2C, CaC2, Al4C3 нитриды Na3N, Mg3N2, Si3N4 оксиды Na2O, CaO, Al2O3 сульфиды K2S, ZnS, Fe2S3 Соли галиды NaCl, BaCl2, FeCl3 средние NaNO3, Al2(SO4)3, K3PO4 кислые (гидро-) NaHSO4, KH2PO4, Ca(H2PO4)2 Гидроксиды основные (гидроксо-) MgOHCl, (CuOH)2SO4, Fe(OH)2Cl кислоты HNO3, H2SO4, H3PO4 амфолиты Zn(OH)2, Al(OH)3, Be(OH)2 (амфотерные) H2ZnO2, H3AlO3, H2BeO2 основания

Взаимосвязь простых веществ, оксидов, оснований (реакции солеобраэования)

1. Металл + кислота > соль + водород

Fe + 2HCI = FeCI2 + Н2

2. Металл + неметалл > соль бескислородной кислоты

2Fe+ 3CI3 =2FeCI3

3. Металл (1) +соль (1) > соль (2) + металл (2)

Fe + CuCl2 = FeCI2 + Сu

4. Основной оксид + кислотный оксид > соль

ВаО + SO3 = BaSO4

5. Основной оксид + кислота > соль + вода

ВаО + 2HCI = ВаСl2 + Н2O

6. Основание + кислота > соль + вода /реакция нейтрализации/

Ва(ОН)2 + 2HCI = BaCl2 + 2Н2O

7. Основание + кислотный оксид > соль + вода

Ва(ОН)2 + SO3 =BaSO4 + H2O

8. Основание (1) + соль (1) > соль (2) + основание (2)

Ва(ОН)2 +K2SO4 =BaSO4 + 2KOH

9. Соль (1) + кислота (1) > соль (2) + кислота (2)

BaCI2 + H2SO4 =BaSO4 + 2HCI

10. Соль (1) +соль (2) > соль (3) +соль (4)

ВаСl2 + K2SO4 =BaSO4 + 2KCI

ОГЛАВЛЕНИЕ

Общие методические указания ........................................................................................................................2

Программа ....................................................................................................................................................3

Литература ...................................................................................................................................................9

Контрольное задание 1 ..................................................................................................................................10

Контрольное задание 2 ..................................................................................................................................38

Таблица вариантов контрольных заданий .........................................................................................................57

Приложение ..................................................................................................................................................61

Исаак Лазаревич Шиманович

Химия

Методические указания, программа,

Решение типовых задач и контрольные задания для студентов-заочников

инженерно-технических

(нехимических) специальностей высших учебных заведений

- 2 -

- 2 -

64

64

64

Показать полностью…
837 Кб, 17 октября 2016 в 5:20 - Россия, Ростов-на-Дону, ЮФУ (бывш. РГУ), 2016 г., pdf
Рекомендуемые документы в приложении