МЕТОДИКА РЕШЕНИЯ ЗАДАЧvenec.ulstu.ru/lib/disk/2015/Kemer_7.pdf ·...

70
ФЕДЕ МИНИС ЕРАЛЬНО ВЫС УЛЬЯ МЕ П СТЕРСТВО ОЕ ГОСУД СШЕГО П ЯНОВСКО ГРАЖД ЕТОДИ ПО КУ Учеб О ТРАНСП ДАРСТВЕН ПРОФЕСС ОЕ ВЫСШ ДАНСКОЙ ИКА Р УРСУ бно-мет Уль ПОРТА РО ННОЕ ОБР СИОНАЛЬ ШЕЕ АВИА Й АВИАЦИ РЕШЕ ОБЩ тодичес ьяновск ОССИЙСК РАЗОВАТ ЬНОГО ОБ АЦИОННО ИИ (ИНСТ ЕНИЯ ЩЕЙ Х ское пос 2007 КОЙ ФЕДЕ ТЕЛЬНОЕ БРАЗОВАН ОЕ УЧИЛ ТИТУТ) О Т Я ЗАД ХИМИ собие ЕРАЦИИ УЧРЕЖД НИЯ ЛИЩЕ О.В. Кем Т.А. Ант ДАЧ ИИ ДЕНИЕ мер типова

Transcript of МЕТОДИКА РЕШЕНИЯ ЗАДАЧvenec.ulstu.ru/lib/disk/2015/Kemer_7.pdf ·...

Page 1: МЕТОДИКА РЕШЕНИЯ ЗАДАЧvenec.ulstu.ru/lib/disk/2015/Kemer_7.pdf · 2015-03-23 · ВВЕДЕНИЕ Значение решения задач в курсе химии

ФЕДЕ

МИНИС

ЕРАЛЬНО

ВЫС

УЛЬЯ

МЕ

П

СТЕРСТВО

ОЕ ГОСУД

СШЕГО П

ЯНОВСКО

ГРАЖД

ЕТОДИ

ПО КУ

Учеб

О ТРАНСП

ДАРСТВЕН

ПРОФЕСС

ОЕ ВЫСШ

ДАНСКОЙ

ИКА Р

УРСУ

бно-мет

Уль

ПОРТА РО

ННОЕ ОБР

СИОНАЛЬ

ШЕЕ АВИА

Й АВИАЦИ

РЕШЕ

ОБЩ

тодичес

ьяновск

ОССИЙСК

РАЗОВАТ

ЬНОГО ОБ

АЦИОННО

ИИ (ИНСТ

ЕНИЯ

ЩЕЙ Х

ское пос

2007

КОЙ ФЕДЕ

ТЕЛЬНОЕ

БРАЗОВАН

ОЕ УЧИЛ

ТИТУТ)

О

Т

Я ЗАД

ХИМИ

собие

ЕРАЦИИ

УЧРЕЖД

НИЯ

ЛИЩЕ

ОВ Кем

ТА Ант

ДАЧ

ИИ

ДЕНИЕ

мер

типова

ББК Кемер ОВ Методика решения задач по курсу общей химии учебно-метод

пособие ОВ Кемер ТА Антипова ndash Ульяновск УВАУ ГА 2007 ndash 65 с Представляет собой экспресс-учебник по решению химических задач Предназначено для самообразования и повторения материала курсантами

дневной и заочной форм обучения специализации 330502 ndash Поисковое и ава-рийно-спасательное обеспечение гражданской авиации

Пособие также может быть полезно для учащихся старших классов абиту-риентов и преподавателей Печатается по решению Редсовета училища

СОДЕРЖАНИЕ

Введение 3 Общие сведения 4 1 Определение важнейших величин и единиц используемых в химии 6

2 Важнейшие величины и единицы в химии 10 3 Расчеты для газов 18 4 Расчеты для смесей 20 5 Стехиометрические расчеты по химическим реакциям 31

6 Расчёты в химической термодинамике 34 7 Расчеты в кинетике реакций 37 8 Расчеты по химическим равновесиям 43 9 Расчеты в электрохимии 52 10 Определение молекулярных формул

органических соединений 57 Библиографический список 62 Приложенияhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip64

copy Кемер ОВ Антипова ТА 2007 copy Ульяновск УВАУ ГА 2007

ВВЕДЕНИЕ

Значение решения задач в курсе химии переоценить трудно Во-первых решение задач ndash это практическое применение теоретическо-

го материала приложение научных знаний на практике Успешное решение задач является одним из завершающих этапов в познании предмета

Решение задач требует умения логически рассуждать планировать де-лать краткие записи производить расчеты и обосновывать их теоретиче-скими предпосылками дифференцировать определенные проблемы на от-дельные вопросы после ответов на которые решаются исходные пробле-мы в целом

При этом не только закрепляются и развиваются знания и навыки по-лученные ранее но и формируются новые

Решение задач как средство контроля и самоконтроля развивает навы-ки самостоятельной работы помогает определить степень усвоения зна-ний и умений и их использования на практике позволяет выявлять пробе-лы в знаниях и умениях и разрабатывать тактику их устранения Во-вторых решение задач ndash прекрасный способ осуществления меж-

предметных и курсовых связей а также связи химической науки с жизнью При решении задач развиваются кругозор память речь мышление а

также формируется мировоззрение в целом происходит сознательное ус-воение и лучшее понимание химических теорий законов и явлений Ре-шение задач развивает интерес к химии активизирует деятельность

При самостоятельном решении задач используются не только учебни-ков но и дополнительная и справочная литература

Особое место занимает решение задач при повторении и обобщении учебного материала Именно здесь в большей степени реализуются курсо-вые и предметные связи а также системность и целостность изучаемой темы или курса в целом

3

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Химическая учебная задача ndash это модель проблемной ситуации на-

правленная на развитие химического мышления

Умение решать расчетные задачи на основе знаний теории законов и

методов химии является одним из показателей уровня усвоения теорети-

ческого материала

Решение задач требует не только техники химических расчетов но и

умения логически размышлять искать и находить оптимально последова-

тельные пути ведущие к получению результата

Решение задач развивает навыки самостоятельной работы кругозор

память химическое мышление Решение задач способствует развитию по-

знавательного интереса к химии активизирует мыслительную деятель-

ность Подавляющее большинство классических задач по химии пред-

ставляет собой всевозможные расчеты по формулам и уравнениям поэто-

му для успешного решения задач по химии нужно владеть знаниями по

физике математике и иметь навыки математических расчетов вычисле-

ния по пропорции вычисления с использованием процентов графиков

алгебраических обозначений и формул

Решение задачи следует начинать с анализа условия и составления

плана ее решения при этом определяются

minus количественная сторона задачи (числовые данные задачи)

minus качественная сторона задачи (перечень химических веществ и яв-

лений основные теоретические положения необходимые для решения за-

дачи)

minus соотношение между качественными и количественными данными

задачи в виде формул уравнений пропорций законов

minus алгоритм решения задачи те последовательность ее решения

4

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Проанализировав задачу и наметив план решения приступают к его выполнению придерживаясь следующих принципов

1 Все расчеты в химии (и по формулам и по уравнениям) ведутся только по чистому веществу

2 Расчеты ведутся только по той части вещества которая полностью вступила в реакцию

3 Между физическими величинами необходимо устанавливать непосредст-венную прямую функциональную связь например т ndash т т ndash V п ndash V и тд

Наиболее оптимальный способ записи краткого условия задачи Дано 1 Значения величин указанных в усло-

вии задачи 2 Необходимые табличные данные

Решение 4 Решение задачи 5 Ответ задачи

Найти 3 Искомая величина

5

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВАЖНЕЙШИХ ВЕЛИЧИН И ЕДИНИЦ ИСПОЛЬЗУЕМЫХ В ХИМИИ

Физические величины ndash характеристика качественных признаков (свойств) физических тел состояний или процессов которые могут быть определены количественно физические величины X описываются с по-мощью произведения численного значения X и единицы [X]

Пример

Тело из свинца имеет массу 228 г и объем 20 см3 Его свойство ndash плот-ность может быть определено как частное от деления параметров массы на параметр объема

][гсм411см20г228 3

3 ρρρ sdot====Vm

Основные величины ndash физические величины которые не могут быть

выведены из других величин они установлены международными согла-

шениями масса время температура количество вещества

Производные величины ndash физические величины которые могут быть

определены соотношениями между основными или другими производны-

ми величинами молярная масса (масса на количество вещества) давление

(сила на площадь)

Экстенсивные величины ndash физические величины которые удваивают

свое значение в случае если происходит объединение двух подобных сис-

тем в одну новую систему масса объем количество вещества энергия

энтальпия энтропия

Интенсивные величины ndash физические величины которые сохраняют

свое значение в случае если происходит объединение двух подобных сис-

тем в одну новую систему температура давление концентрация

Удельные величины ndash величины относящиеся к массе причем масса

находится в делимом плотность (масса на объем)

6

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Молярные величины ndash величины относящиеся к количеству вещест-

ва причем количество вещества находится в делителе молярный объем

(объем на количество вещества)

Буквенные обозначения величин ndash краткие изображения определен-

ных величин буквы латинского или греческого алфавита которые печа-

таются курсивом могут быть дополнены одним или несколькими индек-

сами в необходимых случаях Молярные величины содержат индекс laquoМraquo

(исключение молярная масса М) VM ndash молярный объем

Ср ndash удельная теплоемкость при постоянном давлении

Реакционные величины содержат оператор Δ (буква дельта) и индек-

сы относящиеся к данной реакции (исключение тепловой эффект Q)

ΔGr ndash энергия Гиббса реакции при некоторой температуре ΔHB ndash энталь-

пия образования вещества В

Стандартные величины получают верхний индекс 0 (стандарт) 0BS ndash стан-

дартная энтропия вещества В E0 ndash стандартный окислительно-восстановитель-

ный потенциал

Единица ndash единичная порция условно установленная для данной ве-

личины

Международная система (СИ) единиц ndash действующая в международ-

ном масштабе единая система мер утверждена в 1954 году 10-й Генераль-

ной конференцией мер и весов в 1960 году на 11 Генеральной конферен-

ции получила название Международной системы (СИ)

Основные единицы СИ

Единица Обозначение Основная единица Обозначение

Длина l Метр м

Масса т Килограмм кг

Время t Секунда с

Сила электрического тока I Ампер А

Термодинамическая Т Кельвин К

7

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

температура

Количество вещества n Моль моль

Сила света IV Кандела КД

Основные единицы СИ имеют словесное определение

Секунда ndash интервал времени 9 192 631 770 периодов излучения при

энергетическом переходе между двумя сверхтонкими уровнями основного

состояния атома нуклида 55

133 Cs

Производные единицы СИ с особыми названиями и с особыми обо-

значениями определяются по уравнениям связи между единицами других

величин

Определение единицы ньютон 1 Н = 1 м middot кгс2

Определение единицы вольт 1 В = 1 кг middot м2(А middot с3) = 1 ВтА

Единицы относительных величин ndash относительные величины (част-ные двух величин имеющих одинаковые единицы) выражаются в долях числа 1 или если это более удобно в процентах () промилле (частях на тысячу 1 ) частях на миллион и т п

Уравнение величин ndash математическое выражение закономерной взаимосвязи между физическими величинами или определения производ-ных величин

Расчеты с помощью уравнений величин Для расчетов с помощью уравнений величин используется следующая

последовательность действий

Пример

Какое количество электричества необходимо для выделения 1 т меди Алгоритм действий 1 Вывод расчетной формулы

ФарадеязаконFnzI minus=τ

где Mmn =

nmM =

MFmzI =τ

8

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

2 Подстановка значений данных величин в расчетную формулу Дано m(Cu) = 65 гмоль z = 2 F = 96485 sdot 104 A sdot cмоль = 268 А sdot чмоль

моль)г(5632)кг(1000чмоль)A(826 sdotsdotsdot

=τI

3 Проведение расчета числового значения и единицы искомой величи-ны

Iτ = 844 кА sdot ч 4 Формулировка ответа задачи Для выделения 1 т меди необходимо количество электричества равное

844 кА middot ч

9

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

2 ВАЖНЕЙШИЕ ВЕЛИЧИНЫ И ЕДИНИЦЫ В ХИМИИ

Основные величины и единицы выделены шрифтом

Величина Обозначения Единица Обозначение

Масса т Килограмм кг

Плотность ρ Килограмм на кубический

метр кгм3

Сила F Ньютон Н

Давление Р Паскаль Па

Работа энергия W Джоуль Дж

Мощность Р Ватт ВТ

Сила электрического тока I Ампер A

Электрическое напряжение U Вольт В

Электрическое сопротивление R Ом Ом

Электрический заряд q Кулон Кл

Температура абсолютная Т Кельвин К

Температура Цельсия t Градус Цельсия degС

Теплота Q Джоуль Дж

Внутренняя энергия U Джоуль Дж

Энтальпия н Джоуль Дж

Энтропия S Джоуль на кельвин ДжК

Энергия Гиббса G Джоуль Дж

Количество вещества п Моль Моль

Молярная концентрация с Моль на кубический метр мольм3

Молярная масса М Килограмм на моль кгмоль

Молярный объем VM Кубический метр на моль м3моль

Массовая доля w mdash mdash

Мольная доля х mdash mdash

Объемная доля ϕ mdash

10

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Определения некоторых производных единиц

1 Н = 1 кг middot мс2 1 Па = 1 Нм2 = 1 кг(м middot с2) 1 Дж = 1 Н middot м = 1 Вт middot с

1 Вт = 1Джс = 1 кг middot м2с3 1 В = 1 ВтА 1 Ом = 1 ВА 1 Кл = 1 А middot с

Масса атома (mат) некоторого элемента ndash вес атома углерода mат ( С126

) = 1993 middot 10-26 кг

Относительная атомная масса (Аг) ndash частное от деления массы атома

элемента на одну двенадцатую часть массы атома изотопа углерода С126 т

е атомную единицу массы (аем) Относительная атомная масса магния 24

12 Mg

24кг)102(12

1кг104)(26

261224 =

sdotsdot

=minus

minus

MgAr

Атомная единица массы и ndash единица массы в атомной физике одна

двенадцатая часть массы атома изотопа углерода С 126

1и (1 аем) = 166057 middot 10 minus 27 кг Относительная молекулярная масса (Mr) ndash частное от деления массы

молекулы на одну двенадцатую часть массы атома 126С сумма относи-

тельных атомных масс всех атомов молекулы или любой другой фор-мульной единицы

ССl4 Mr = 1 middot 12 (С) + 4 middot 355 (Cl) = 154 (аем)

Cr2O minus27 Мr = 2 middot 52 (Сг) + 7 middot 16 (О) = 216 (аем)

[Cu(H2О)4]2+ Мr = 1 middot 64 (Сu) + 8 middot 1 (Н) + 4 middot16 (О) = 136 (аем) NH3middot Н2О Мr = 14 (N) + 5 middot 1 (Н) + 1 middot16 (О) = 35 (аем)

Количество вещества (n) ndash величина которая упорядочивает исчисле-ние частиц и процессов с участием частиц В качестве частиц определяют-ся атомы молекулы ионы радикалы и другие группы отдельные фраг-менты частиц и эквиваленты (формульные единицы) иногда электроны протоны фотоны и другие элементарные частицы

11

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Моль ndash единица количества вещества Моль определяет количество

вещества системы которая состоит из такого числа отдельных частиц

сколько содержит атомов в 12 г изотопа 126С При использовании единицы

моль необходимо указывать вид частиц

n(O2) = 3 моль означает 3 моль молекулярного кислорода О2

n(NaCl) = 1 моль означает 1 моль хлорида натрия NaCl

Эквивалентное количество вещества (neq) ndash произведение эквива-

лентного числа z и количества вещества В причем эквивалентное число z

равно числу переданных частиц в определенной химической реакции (в

большинстве случаев протонов или электронов)

neq B = znB[моль]

Количество вещества л

Вещество Химическая реакция

Эквивалентное число

Эквивалент количество вещества neq

1 моль Серная кислота

H2SO4 Нейтрализация 2 2 моль

1 моль Хлорид железа

(+2) FeCl2 Окисление до же-

леза (+3) 1 1 моль

1 моль Перманганат ка-

лия КМnO4 Восстановление в кислотной среде

5 5моль

1 моль Нитрат серебра

(+1) AgNO3 Осаждение хло-рида серебра(I)

1 1 моль

Постоянная Авогадро указывает число частиц в одном моле вещест-

ва NА = 602214middot1023моль-1

Постоянная Авогадро является фактором пропорциональности между

числом частиц и количеством какого-либо вещества (между микро- и мак-

роуровнем) N = NАn

1 моль углерода содержит 6 middot 1023 атомов углерода

1 моль хлора содержит 6 middot 1023 молекул хлора

1 моль хлорида натрия NaCl содержит 6 middot 1023 катионов натрия и

6 middot 1023 хлорид-ионов

12

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Молярная масса (М) ndash частное от деления массы на количество веще-

ства одной порции

М =nm

Единица (в химии) гмоль

Молярная масса хлора Cl2 M (Cl2) = 71 гмоль

Молярная масса хлорида натрия NaCl M (NaCl) = 585 гмоль

Численное значение молярной массы в гмоль равно значению относи-

тельной молекулярной массы формульной единицы

Молярный объем (VM) ndash частное от деления объема VM на количество

вещества одной порции газа

Vm = nrV )(

Единица (в химии) лмоль

В нормальных условиях (0 degС 1 атм = 101325 кПа) молярный объем

идеального газа составляет VM = 224 лмоль Взаимосвязь между моляр-

ным объемом молярной массой и плотностью газа

⎟⎠

⎞⎜⎝

⎛=sdot======ρρρVM

mV

nm

nmVm

nVVMV MM

1

Молярная масса М плотность ρ и молярный объем VM реальных газов (0 degС 1 атм)

Вещество Формула ρ гл М гмоль VM лмоль

Аммиак NH3 077 17 = 221

Хлор Cl2 3214 71 = 221

Хлороводород HCl 1639 365 = 223

Этан CH3=CH3 1356 30 = 221

Этен (этилен) СН2=СН2 1260 28 = 222

Этин (ацетилен) СН=СН 117 26 = 222

Диоксид углерода СO2 1977 44 = 223

13

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Окончание таблВещество Формула ρ гл М гмоль VM лмоль

Монооксид углерода СО 1250 28 = 224

Метан СН4 0717 16 = 223

Кислород O2 1429 32 = 224

Диоксид серы SO2 2926 64 = 219

Азот N2 1251 28 = 224

Монооксид азота NO 1340 30 = 224

Водород H2 00899 2 = 222

Стехиометрия химического уравнения показывает на микроуровне сколько расходуется или образуется формульных единиц в соответствии с коэффициентами химического уравнения

2Н2+ O2 = 2Н2O Молекулы водорода реагируют с 1 молекулой кислорода образуя

2 молекулы воды Количество вещества по уравнению реакции соответствует числу

частиц на макроуровне (6 middot 1023 частиц ndash 1 моль)

2Н2+ O2 = 2Н2O

2 моль водорода и 1 моль кислорода реагируют образуя 2 моль воды Количественный состав смеси ndash интенсивная величина для определе-

ния состава смеси Получается делением массы объема или количества вещества одного компонента на массу объем или количество вещества смеси или определенного компонента При этом различают доли концен-трации и моляльность

Доля ndash масса объем или количество вещества одного компонента де-лится на сумму масс объемов или количеств веществ всех компонентов смеси массовая доля ω объемная доля ϕ мольная доля х

Концентрация ndash масса объем или количество вещества одного компо-нента делится на объем смеси молярная концентрация с массовая концен-трация β

14

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Моляльность раствора ndash количество вещества одного компонента де-

лится на массу растворителя

Массовая доля (ω) ndash массовая доля вещества в смеси частное от деле-

ния массы веществ (mв) на общую массу смеси (mсм)

CM

BB m

m=ω ndash часто выражается в процентах

Массовая доля вещества Масса смеси Составные части массы смеси

Раствор хлорида натрия ω (NaCl) = 10

100 г 10 г хлорида натрия 90 г воды

Раствор нитрата серебра(1) ω (AgNO3) = 5

100 г 5 г нитрата серебра(1) 95 г воды

Раствор гидроксида натрия ω (NaOH) = 24

50 г 12 г гидроксида натрия 38 г воды

Объемная доля (ϕ ) ndash доля объема вещества отдельного компонента в

общем объеме смеси частное от деления объема вещества B (VB) на об-

щий (суммарный) объем смеси

CM

В

VV

=ϕ ndash часто выражается в процентах и промилле

Объемная доля компонента Объем компонентов в 100 мл смеси

ϕ (СН3СООН) = 10 10 мл уксусной кислоты

90 мл воды

Кислород содержащий инертный газ с ϕ = 094

094 мл инертного газа

9906 мл кислорода

Воздух с содержанием метана ϕ = 15 015 мл метана 9985 мл воздуха

Мольная доля (х) ndash доля количества вещества в общем количестве

всех веществ смеси частное от деления количества вещества В (nв) на об-

щее количество вещества (nсм) смеси

CM

BB n

nx = ndash часто выражается в процентах

15

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Мольная доля вещества Общее количество веществ смеси

Количество вещества для компонентов

Раствор хлорида натрия x(NaCl) = 3

100 моль 3 моль хлорида

натрия 97 моль воды

Раствор гидроксида калия x(KOH) = 2

100 моль 2 моль гидроксида

калия 98моль воды

Латунь x(Сu) = 70 1 моль 07 моль меди 03 моль цинка

Массовая концентрация (β) ndash частное от деления массы растворенного

вещества В (mв) на объем раствора

CM

BB V

m=β единицы гл мгм3

Массовая концентрация вещества Объем смеси Масса растворенного вещества

Раствор глюкозы β =10 гл 1 л 10 г глюкозы

Озоносодержащий воздух β(О3) = 240 мгм3

1м3 24-10-4

Молярная концентрация (с) ndash частное от деления количества раство-

ренного вещества В (nв) на объем раствора

РАР

BВ V

ncminus

= единица (в химии) мольл

Молярная концентрация растворенного вещества

Объем рас-твора

Количество растворенного вещества

Серная кислота с = 02 мольл 1 л 02 моль серной кислоты Н2SO4

Раствор нитрата калия с = 2 мольл 100 мл 02 моль нитрата калия K2NO3

Эквивалентная концентрация (ceq) ndash частное от деления эквивалент-

ного количества вещества В (neq) на объем раствора

)( рр

eqBeqB V

nc

minus

= ndash единица (в химии) мольл

16

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Эквивалентная концентрация вещества

Объем раствора л

Количество раство-ренного вещества

Эквивалентное коли-чество растворенно-

го вещества

Хлороводородная кислота ceq(HCl) = 1 мольл z(HCl) = 1

1 1 моль HCl 1 моль HCl

Серная кислота ceq = 2 мольл z = 2 05 05 моль H2SO4 05 моль H2SO4

Моляльность раствора (b) ndash частное от деления количества раство-ренного вещества В (nв) на массу растворителя L

L

B

mnb = ndash единица молькг

Постоянная Фарадея (F) ndash произведение постоянной Авогадро NА на элементарный электрический заряд представляет собой заряд 1 моль электронов или 1 моль однозарядных ионов

F = NAmiddote = 602214middot1023(моль-1) middot 160218middot1019(KЛ) = 96 485

17

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

3 РАСЧЕТЫ ДЛЯ ГАЗОВ

Газовые законы

При расчетах для газов исходным пунктом являются выведенные для идеальных газов законы газовой динамики так как они приблизительно распространяются и на реальные газы если речь не идет об очень высоких давлениях

Уравнение состояния идеального газа nRTpV = ndash экстенсивная форма

RTpVM = ndash интенсивная форма

Объединенный газовый закон

2

22

1

11

TVP

TVР

=

где Р ndash давление

V ndash объем

VM ndash молярный объем

R ndash универсальная газовая постоянная

T ndash температура

12 ndash индексы состояний

Нормальное состояние газов

Состояние газа определенное при нормальном давлении р = 101325 кПа

(1 атм) и нормальной температуре Т = 27315 К (0 degС)

Молярный объем идеального газа при нормальных условиях составляет

MV = 22144 лмоль

Молярный объем реальных газов при нормальных условиях приблизи-

тельно равен молярному объему идеального газа

18

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

31 Расчет массы газов

Какая масса водорода находится в газометре объемом 1500 м3 при тем-

пературе 20 degС (293 К) и давлении 1040 кПа

( ) ( ) ( ) ( ) ( )( )[ ] ( )

К293мольКДж31458гмоль2м1500кПа0104

32

2 sdotsdotsdotsdot

=sdot

=

==

RTHMpVHm

RTMmnRTpV

m(H2) =1281 кг

Газометр содержит 1281 кг водорода

32 Расчет объема газов

Какой объем занимают 3 моль азота при температуре 290 К и давлении

985 кПа

( ) ( )[ ] кПа398

К290мольКДж31458мол3N2sdotsdotsdot

==ь

pnRTV

( ) л473N2 =V

19

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

4 РАСЧЕТЫ ДЛЯ СМЕСЕЙ

41 Расчеты соотношения компонентов смеси

Необходимое для приготовления смеси с желаемой массовой долей со-

отношение компонентов ndash двух растворов с известными массовыми доля-

ми может быть рассчитано с помощью уравнения смешивания

В1 sdot ω(B) + ω2(B) = (m1 + m2) sdot ω(B)

где m1 ndash масса раствора 1

m2 ndash масса раствора 2

ω1 ndash массовая доля раствора 1

ω2 ndash массовая доля раствора 2

ω (B) ndash массовая доля смеси

20 г соляной кислоты с ω1 (HCI) = 37 смешивают с 100 г воды Како-

ва массовая доля хлороводорода в конечной смеси

m1 sdot ω1(HCl) + m2 sdot ω2(HCl) = (m1 + m2) sdot ω (HCl)

10020010037020)()()(

21

2211

+sdot+sdot

=+

sdot+sdot=

mmHClmHClmHCl ωωω

100 г ω(HCI) = 62

20

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

В полученной кислоте массовая доля хлороводорода равна 62 Для

тех же расчетов используется также правило креста

Правило креста базируется на преобразовании уравнения смешивания

m1 middot ω1(В) + т2 middot ω2(B) = m1 middot ω(B) + m2 middot ω(B)

m1 middot [ω1(B) ndash ω(B)] = m2 middot [ω(B) ndash ω2(B)]

)()()()(

1

2

2

1

BBBB

mm

ωωωω

minusminus

=

Массовая доля вещества в концентрированном растворе исходного ве-

щества ω1(B)

Масса концентрированного вещества в исходном рас-

творе г ω(B) ndash ω2(B)

Массовая доля вещества в разбавленном исходном

растворе ω2(B)

Масса разбавленного исходного вещества г

ω1(B) ndash ω(B)

Массовая доля вещества в

приготовляемом растворе

ω(B)

)()()()(

1

2

BBBB

ωωωω

minusminus ndash соотношение компонентов смеси

21

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Раствор гидроксида натрия с ω(NaOH) = 30 должен быть приготов-

лен путем смешивания 40-го раствора гидроксида натрия с 10-м

раствором гидроксида натрия Какие массовые части обоих растворов не-

обходимо смешать

40 30- 10=20 30 10 40-30=10

20 10 = 2 1 = 21 mm

2 массовые части 40-го раствора необходимо смешать с 1 массовой

частью 10-го раствора например 20 г первого и 10 г второго раствора

22

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

42 Расчеты по массовой доле

Расчеты по массовой доле производятся с помощью формулы-

определения или с помощью преобразований формулы-определения

)( рр

BB m

m

minus

где ωВ ndash массовая доля вещества В

Bm ndash масса вещества В

)( РРm minus ndash масса раствора

Какая масса нитрата серебра (+1) содержится в 175 г раствора

m(AgNOg) = w(AgNO3) middot m(p-p) = 005 middot 175 (г)

m(AgNО3) = 875 г

Масса нитрата серебра(1) содержащегося в растворе равна 875 г

Какие массы воды и перманганата калия необходимы для приготовле-

ния 150 г 12 -го раствора перманганата калия

г1500120)]OH()KMnO([)KMnO()KMnO(

г150)OH()KMnO()OH()KMnO(

)KMnO()KMnO(

2444

2424

44

sdot=+sdot=

=++

=

mmm

mmmm

m

ω

ω

m(КМnO4) = 18 г

m(Н2O) = 150 г middot m(КМnО4) = 150 г middot 18 г = 1482 г

Необходимы 1482 г воды и 18 г перманганата калия

23

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

43 Расчеты по объемной доле

Расчеты по объемной доле проводятся с помощью формулы-

определения или с помощью преобразований формулы-определения

см

BB V

V=ϕ

где φв ndash объемная доля вещества В

VB ndash объем вещества В

Vсм ndash объем смеси

Какой объем воды необходимо смешать с 175 мл чистого пропанола-1

для того чтобы получить смесь с ϕ (С3Н7ОН) = 35

)()()()(

)()(

)()(

7373

732

273

7373

OHHCVOHHCOHHCVOHV

OHVOHHCVOHHCVОННС

minus=

+=

ϕ

ϕ

V(H2О) = 325 мл

2 175 мл пропанола-1 необходимо смешать 325 мл воды

44 Расчеты по мольной доле

Расчеты по мольной доле проводятся с помощью формулы-определения или с помощью преобразований формулы-определения

CM

BB n

nx =

где хв ndash мольная доля вещества В nв ndash количество вещества В nсм ndash сумма количеств веществ в смеси

24

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Какова мольная доля диоксида азота в смеси диоксида азота с тетраок-сидом диазота если количество NO2 равно 12 моль а сумма количеств NO2 N2O4 составляет 28 моль

8021

21)()(

)()(

моль802

21822

)()()(

2

422

22

2242

422

+=

+=

=minus

=minus

=

hArr

ONnNOnNOnNOx

NOnNOnONn

ONNO

o

x(NO2) = 06 = 60 Мольная доля диоксида азота в смеси составляет 60

45 Расчеты по молярной концентрации

Расчеты по молярной концентрации производятся с помощью формулы определения или с помощью преобразования формулы-определения Во многих расчетах используется также формула-определение молярной массы

ppB

BB

B

BB

VMmC

nmM

pVpnС

minus=

⎪⎪⎭

⎪⎪⎬

=

minus=

где СВ ndash молярная концентрация

nB ndash количество растворенного вещества В

V(p-p) ndash объем раствора

mB ndash масса растворенного вещества В

МВ ndash молярная масса вещества В

Какое количество хлороводорода содержится в 5 л 3М (3-молярной)

хлороводородной кислоты [раствора с с(HCl) = 3 мольл]

n(HCl) = c(HCl) middot V(p-p) = 3 (мольл) middot 5 (л) = 15 моль

25

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Данный раствор содержит 15 моль хлороводорода

Какова молярная концентрация хлороводорода если в 2 л раствора со-

держится 73 г НCl

( ) ( )( ) 1

253673

=sdot

=minussdot

=pVpHClM

HClmHClс мольл

Концентрация хлороводорода в растворе равна 1 мольл

46 Расчеты по эквивалентной концентрации

Расчеты по эквивалентной концентрации проводятся с помощью фор-

мулы определения или с помощью преобразований формулы-

определения Во многих расчетах используется также формула-

определение молярной массы

( )

pp

BeqB

Beq

VznC

zcС

minus

=

=

( )ppB

BeqB VM

mСminus

=

где сВ ndash молярная концентрация вещества В

СeqB ndash эквивалентная концентрация вещества В

z ndash эквивалентное число растворенного вещества В

V(p-p) ndash объем раствора

mB ndash масса растворенного вещества В

МВ ndash молярная масса растворенного вещества

Какова эквивалентная концентрация гидроксида кальция в растворе 3 л

которого содержат 002 моль растворенного вещества

26

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

0130])([])([ 22 =

sdot=

minus ppeq V

OHCanzOHCaС мольл

Эквивалентная концентрация Са(ОН)2 в растворе равна 0013 мольл

Какая масса карбоната натрия необходима для приготовления 900 мл

02 раствора карбоната натрия [раствора с сeq(Na2C03) = 02 мольл]

549)()(

)( 323232 =

sdotsdot= minus

zVCONaMCONac

CONam ppeq г

Для приготовления данного раствора необходимо взять 954 г Na2CO3

47 Расчеты по плотности газов и растворов

С помощью формулы-определения плотности и на основе взаимосвязи

между молярным объемом газа молярной массой и плотностью можно

вычислить значения соответствующих величин

)(

MVrM

Vm

=

=

ρ

ρ

где ρ ndash плотность газа или раствора

М ndash молярная масса

VM ndash молярный объем газа

т ndash масса раствора

V ndash объем раствора

Рассчитайте плотность диоксида углерода при нормальных условиях

(ну)

27

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

гл961422

44CO

лмоль422)ну()CO()CO(

2

22

==

==

)ρ(

VV

MM

M

ρ

Плотность диоксида углерода при нормальных условиях составляет

196 гл Рассчитайте количество некоторого газа в порции массой 2014 г

если его плотность равна 00899 гл

Рассчитайте эквивалентную концентрацию гидроксида калия в раство-

ре с плотностью 113 гмл

56

1311401)(

)()(

)(

)()()()()(

)(

)(

)(

)()(

мольгмлг

KOHMKOHz

KOHMmKOHmz

KOHMVKOHmz

VKOHnzKOHczKOHс

pp

pp

рр

ррррeq

minussdot=

minussdot=

sdot

minussdot=

=sdot

sdot=

sdot=sdot=

minus

minus

minus

minusminus

ρωρ

ce(KOH) = 28 мольл

Эквивалентная концентрация КОН в данном растворе равна 28 мольл

48 Расчет молярной концентрации вещества по результатам титрования

Молярная концентрация вещества в растворе при титровании может быть рассчитана по объему определяемого раствора и расходу стандартного рас-твора с известной молярной концентрацией другого вещества В точке ва-лентности эквивалентные количества веществ в анализируемом и в стан-дартном растворе одинаковы Произведение эквивалентного числа z1 на ко-личество определяемого вещества n1 равно произведению эквивалентного числа z2 на количество вещества в стандартном растворе 2211 nznz = Это

28

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

уравнение упрощается если вещества определяемого и стандартного рас-творов имеют одинаковые эквивалентные числа (z1 = z2) n1 = n2

z1c1V1 = z2c2V2

откуда

11

2221 Vz

Vczс =

где с1 ndash молярная концентрация вещества в определенном растворе с2 ndash молярная концентрация вещества 2 в стандартном растворе V1 ndash объем определяемого раствора V2 ndash объем использованного раствора 10 мл раствора азотной кислоты в процессе кислотно-основного титрования

потребовали 48 мл раствора гидроксида натрия с ceq(NaOH) = 1 мольл Какова эквивалентная концентрация азотной кислоты в ее растворе

1

221 V

Vсс =

(NaOH) = 1 z(HNО3) = 1

( ) ( ) ( )( )

( ) ( )( ) мольл480мл10

мл48мольл1

33 =

sdot=

sdot=

HNOVNaOHVNaOHcHNOс

Молярная концентрация азотной кислоты равна 048 мольл

49 Расчет массы по результатам титрования

Масса растворенного вещества или его ионов может быть найдена с

помощью титрования Для расчета необходимы формулы-определения мо-

лярной концентрации и молярной массы Подстановкой и преобразовани-

ем получим

2211

21 VcM

zzm =

29

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

где m1 ndash масса вещества в определяемом растворе

M1 ndash молярная масса вещества в определяемом растворе

Z1 ndash эквивалентное число вещества в определяемом растворе

с2 ndash молярная концентрация вещества в стандартном растворе

V2 ndash объем использованного стандартного раствора

z2 ndash эквивалентное число вещества в стандартном растворе

При перманганатометрическом определении катионов железа (II) в

растворе было использовано 168 мл 002 М раствора перманганата калия

Какая масса железа в виде ионов содержится в определяемом растворе

Уравнение реакции титрования

5Fe +2 +МnО 4 + 8Н3О+ = 5Fe3+ + Мn2+ + 12Н2О

z(Fe +2 ) = 1z(MnO minus4 ) = 5

( ) ( )( ) ( ) ( ) ( )

( ) ( ) мг94мл816мольл020

ьгмол5615

42

242

=sdottimes

timessdot=sdotsdot= minus++

minus+ MnOcFeM

FezMnOzFem

30

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

5 СТЕХИОМЕТРИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ

ПО ХИМИЧЕСКИМ РЕАКЦИЯМ

Стехиометрия ndash учение о количественном составе химических соеди-

нений а также о соотношениях количеств веществ масс объемов и заря-

дов в химических реакциях

Стехиометрический расчет ndash расчет масс и объемов участвующих в

химической реакции исходных веществ или продуктов реакции Во всех

химических реакциях количества исходных веществ реагируют друг с дру-

гом в определенном соотношении На основании этого можно рассчитать

массы и объемы участников химической реакции

51 Алгебраический расчет массы и объема

На основе пропорциональности масс объемов и количеств веществ

выводятся расчетные уравнения для этих величин

Искомая величина Заданная величина Расчетное уравнение

m(A) m(B) ( )( )

( ) ( )( ) ( )BMBn

AMAnBmAm

sdotsdot

=

m(A) V(B) ( )( )

( ) ( )( ) ( )BVBn

AMAnBVAm

Msdotsdot

=

V(A) m(B) ( )( )

( ) ( )( ) ( )BMBn

AVAnBmAV M

sdotsdot

=

V(A) V(B) ( )( )

( )( )BnAn

BVAV

=

m ndash масса вещества V ndash объем вещества M ndash молярная масса VM ndash мо-

лярный объем газа (ну) (A) ndash вещество А (B) ndash вещество В

31

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Рассмотрим алгоритм действия на примере задачи каков объем кисло-

рода может быть получен путем термического разложения 28 г перманга-

ната калия

1 Составление уравнения реакции

2KMnO4 = K2MnO4 + MnO2 + O2

2 Указания на искомые и заданные величины

Дано n(B) = n(KMnO4) = 2 моль

N(A) = n(O2) = 1 моль

m(B) = m(KMnO4) = 28 г

Найти V(A) = V(O2)

3 Вывод расчетного уравнения

( ) )(

)()()()(

)()()()(

)()(

44

4222 KMnOMKMnOn

KMnOmOVMOmOV

BMBnAVAn

BmAV M

sdotsdotsdot

=

sdotsdot

=

4 Подстановка данных в расчетное уравнение

( ) ( ) ( )( ) ( )мольгмоль

лмольлмольOV1582

284221)( 2 sdotsdotsdot

=

5 Счет искомых величин

V(O2) = 198 л

6 Ответ задачи путем термического разложения 28 г перманганата ка-

лия можно получить 198 л кислорода

32

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

52 Расчет массы и объема методом пропорций

Массы и объемы реагентов в химической реакции могут быть рассчи-

таны на основе количеств веществ молярных масс и молярных объемов

используя метод пропорций

Какая масса оксида железа (3) должна быть использована в реакции с

алюминием для получения 14 г железа

1 Составление уравнения реакции

Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3

2 Запись заданной и искомой величины над уравнением реакции

m 14 г

Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3

3 Запись произведений стехиометрических коэффициентов и моляр-

ных масс веществ под уравнением реакции

m 14 г

Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3

мольг 1601sdot мольг 562 sdot

4 Составление пропорции

мольгг

мольгm

56214

1601 sdot=

sdot

5 Расчет искомых величин

гмольг

гмольгm 20562

14160=

sdotsdot

=

6 Ответ задачи для получения 14 г железа требуется 20 г оксида желе-

за (+3)

33

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

6 РАСЧЁТЫ В ХИМИЧЕСКОЙ ТЕРМОДИНАМИКЕ

61 Расчет энтальпии реакции по данным эксперимента

Энтальпия реакции может быть определена калориметрическим методом

)(

)()()(

)(

)()(

22

22

продmпродMTOHcOHmН

продnTOHcOHmH

P

P

sdotΔsdotsdotminus=Δ

Δsdotsdotminus=Δ

где ΔH ndash энтальпия реакций

m(H2O) ndash масса воды в калориметре

(прод) ndash продукт реакции

Определите энтальпию реакции железа с серой если образуется суль-

фид железа(2)

Уравнение реакции Fe + S = FeS

Данные измерений m(H2О) = 400 г ΔT = 45 К

m(Fe) = 448 г m(S) = 256 г

( )[ ] ( ) 94562484

8854194400)()(

)()()( 22

молькДжмольгКлКДж

SmFemFeSMTOHcOHmH P

minus=+

sdotsdotsdotsdotminus=

+sdotΔsdotsdot

minus=Δ

Определенная калориметрическим путем энтальпия реакции получения

сульфида железа (+2) составляет ΔН = -94 кДжмоль (табличная величи-

на -100 кДжмоль)

34

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

62 Расчет стандартных величин реакции

по табличным данным

Стандартные энтальпии ΔН0 стандартные энтропии ΔS0 стандартные

энергии Гиббса ΔG0 ndash реакции могут быть рассчитаны на основе закона

Гесса по табличным данным

)]([)]([

)()(

)()(

0

0

0

000

000

реагGvпродGvG

SvSvS

HvHvH

BTBTT

реагпрод

реагпрод

ΔsdotminusΔsdot=Δ

sdotminussdot=Δ

ΔsdotminusΔsdot=Δ

sumsum

sum sum

sum sum

Рассчитайте стандартную энтальпию гидрирования этена

кДж137]01521[)]85(1[

)]H(H)HC(H[)HC(H

CHCHHCHCH

20

420

6200

33222

minus=sdot+sdotminusminussdot=

=Δsdot+ΔsdotminusΔsdot=Δ

minusrarr+=

vvHv

Стандартная энтальпия реакции составляет -137 кДж

63 Расчет энергии Гиббса реакции

Расчет производится по уравнению Гиббса-Гельмгольца

000 H STGT ΔminusΔ=Δ

Рассчитайте стандартную энергию Гиббса GΔ 0298 ndash гидрирования этена

СН2 = СН2 + Н2 rarr СН3 ndash СН3 0HΔ = -137 кДж ASP = ndash121 ДжК

0298GΔ = 0

298HΔ ndashΔS 0 = ndash137 middot298 (ndash0121) = ndash101 кДж

Стандартная энергия Гиббса реакции составляет -101 кДж

35

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

64 Расчет константы равновесия

Константа равновесия рассчитывается по стандартной энергии Гиббса

реакции

RTInKGT minus=Δ 0

Рассчитайте константу равновесия PK гидрирования этена при 298 К

если кДж1010289 minus=ΔG давление выражено в Паскалях

0289 PRTInKG minus=Δ

105325101

кПа)325101(

1)325101(

840)К(298)ДжК(3148

)кДж(101

15840

0298

sdot==sdot=

minus=Δ=

=sdot

minus=

Δminus=

Δ

Δ

eeK

vKInInK

RTGInK

vInKP

vP

P

P

P

Константа равновесия гидрирования этена составляет 15105 sdot=PK

36

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

7 РАСЧЕТЫ В КИНЕТИКЕ РЕАКЦИЙ

71 Расчет константы скорости

Расчет константы скорости на основе данных измерения кинетических

параметров осуществляется по уравнению скорости реакции Порядок хи-

мической реакции должен быть известен

Реакция 1 порядка

Реакция 2 порядка

Или если с0А = с0В

)11(10

2

AAA

A

cckkc

ddcv minus==minus=

ττ

где сА сВ ndash молярные концентрации в момент времени х

с0А с0В ndash начальные концентрации реагентов

k ndash константа скорости реакции

τ ndash время протекания реакции

Щелочное омыление метилового эфира уксусной кислоты протекает

как реакция II порядка

CH3 ndash COO ndash CH3 + OH ndash COOndash + CH3OH

Найдите константу скорости Заданы начальные концентрации метилового

эфира уксусной кислоты и гидроксид-иона с0(эфир) = с0(ОН minus ) = 005 мольл

Через 75 с концентрации составили с(эфир) = с(ОН minus ) = 004 мольл

A

AA

A

ccInkkc

ddcV 01

ττ===

BA

AB

ABBA

A

ccccIn

cckckc

ddcV

0

0

00 )(1 sdotminus

==minus=ττ

37

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ minus=⎥

⎤⎢⎣

⎡minus=

0501

0401

751

)(1

)(11

0 cэфирcэфирck

τ

k = 0067 л(мольmiddotс)

Константа скорости щелочного омыления метилового эфира уксусной

кислоты составляет 0067 л(мольmiddotс)

72 Расчет порядка реакции

Расчет порядка реакции из данных измерения кинетических парамет-

ров осуществляется по уравнению скорости С помощью полученных

экспериментальным путем данных рассчитываются и сравниваются меж-

ду собой константы скорости в разные моменты времени Если отклоне-

ние значений этих констант незначительное то выбранный для расчетов

порядок реакции является правильным

Необходимо определить порядок реакции тиосульфат-иона с перокси-

дом водорода

minus23S2SO +2Н3O+ + Н2O2 mdashgt S4O minus2

6 + 4Н2О (при рН = const)

Данные измерений

τ мин 0 17 36 43 52

с(SO3S2-)10-3 мольл

205 103 52 42 31

с(Н2O2)10-3 мольл 368 317 291 286 281

Предложим что в данных условиях протекает реакция II порядка

)()()(22

23

23 OHcSSOck

dSSOdcv sdotsdot=minus= minus

minus

τ

38

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

)()()()(

)]()([1

23022

2202

3

2202

30minus

minus

minus sdotsdot

sdotminus

=SSOcOHcOHcSSOcIn

OHcSSOck

τ

Через 17 мин

)10520()10731()10836()10310(

)1083610520(171

33

33

33 minusminus

minusminus

minusminus sdotsdotsdotsdotsdotsdot

sdotsdotminussdot

= Ink

k = 195 л(моль sdot мин) Аналогично через 36 мин ndash 194 через 43 мин ndash 190 через 52 мин ndash 191

Частные константы скорости близки по значениям протекает реакция 2 порядка Константа скорости этой реакции составляет 19 л(моль sdot мин)

73 Расчет времени реакции

Расчет времени реакции необходимого для того чтобы достичь опре-деленной концентрации исходного вещества или продукта реакции осу-ществлялся по уравнению скорости реакции

Проводится химическая реакция пероксида водорода с тиосульфат-ионом в кислом растворе Начальные концентрации с0(Н2О2) = 5 sdot 10 minus 2мольл

c0(SO3S2 minus

) = 25 sdot10-2 мольл Константа скорости реакции II порядка

k = 191 л(моль sdot мин) Необходимо рассчитать время по истечении кото-

рого концентрация тиосульфат-ионов станет равной 1 sdot 10 2minus мольл 2SО3S2- + 2Н3О+ + Н2О2 rarr S4О minus2 + 4Н2О

)()()(22

23

23 OHcSSOck

dSSOdcv sdotsdot=minus= minus

minus

τ

)()()()(

)]()([1

23022

2202

3

2202

30minus

minus

minus sdotsdot

sdotminus

=SSOcOHcOHcSSOcIn

OHcSSOckτ

39

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

=minusminus= minusminus )]()([21)()( 2

32

3022022 SSOcSSOcOHcOHс

2222 10254)1011052(21105 minusminusminusminus sdot=sdotminussdotminussdot= мольл

)1052()10254()105()101(

)]1051052[9111

22

22

22 minusminus

minusminus

minusminus sdotsdotsdotsdotsdotsdot

sdotsdotminussdot

= Inτ

τ = 159

Концентрация minus23SSO равная 2101 minussdot мольл установиться через 159 мин

74 Расчеты по уравнению Аррениуса

С помощью уравнения Аррениуса рассчитываются энергия активации и предэкспоненциальный множитель на основе экспериментальных значений константы скорости Константа скорости может быть пересчитана на лю-бые температуры

RTEInAInk

eAk

A

RTEA

minus=

sdot=minus

)11(12

12 TTREInkInk A minus=minus

где minus21kk константы скорости реакции

T1 T minus2 температуры

ЕА ndash энергия активации

R ndash универсальная газовая постоянная

A ndash предэкспоненциальный множитель

40

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Константы скорости разложения пентаоксида диазота N 2 O5 rarrNO2 + NO3

при 308 К и 328 К равны соответственно 134 middot 10 4minus и 150 middot 10 3minus с 1minus Необ-

ходимо рассчитать энергию активации

1

2

21

21

KKIn

TTTRTEA sdotminus

=

14

13

1034110501

)308328()(328)(300)]([31458

minusminus

minusminus

sdotsdot

sdotminus

sdotsdotsdot=

ccIn

КККмольКДжEA

EA = 101 кДжмоль

Энергия активации разложения N2О5 составляет 101 кДжмоль

Константы скорости разложения пентаоксида диазота при 308 К и

328 К равны соответственно 134 middot 10-4 и 150 middot 10-3 с-1 Необходимо рас-

считать предэкспоненциальный множитель А если энергия активации

равна 101кДжмоль

c10812

108110812

c1081)10501(

c1081)10341(

1131313

21

11332831458101000

322

11330831458101000

411

2

1

minus

minussdotminus

minussdotminus

sdot=sdot+sdot

=+

=

sdot=sdotsdot=sdot=

sdot=sdotsdot=sdot=

AAA

eekA

eekA

RTE

RTE

A

A

Множитель А для данной реакции равен 18 middot 1013 с-1

Константа скорости разложения пентаоксида диазота при 328 К со-ставляет 60 1310 minusminussdot с Необходимо рассчитать константу скорости реакции при 100 degС

41

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

c130)10501(287287

2874684)328

1273100

1(31458

101000

)11(

)11(

1312

4684

1

2

2

2

121

2

1212

minusminus =sdotsdot==

===minus+

minus=

minusminus=

minusminus=minus

KK

eKK

KKIn

TTRE

KKIn

TTREInkInk

A

A

Константа скорости разложения N2О5 при 100 degС составляет 013 с-1

42

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

8 РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РАВНОВЕСИЯМ

81 Расчеты по закону действующих масс

Расчеты в соответствии с законом действующих масс осуществляются в определенной последовательности

Алгоритм действия 1 Составление уравнения реакции 2 Указание молярных концентраций (парциальных давлений) реаген-

тов перед началом реакции 3 Вычисление молярных концентраций (парциальных давлений) уча-

стников реакции в состоянии химического равновесия 4 Составление уравнения закона действующих масс 5 Подстановка молярных концентраций (парциальных давлений) в

уравнение закона действующих масс 6 Расчет искомых величин В химических равновесиях с одинаковой суммой коэффициентов для

реагентов и продуктов (Δ v = 0) вместо молярных концентраций могут быть взяты пропорциональные им количества веществ

82 Расчет константы равновесия Кс

В реакции уксусной кислоты с этанолом при 25 degС к моменту установ-ления химического равновесия образовалось 205 моль этилового эфира уксусной кислоты В исходных веществах содержалось 155 моль воды Каково значение константы равновесия

1 СН3mdashСООН + С2Н5mdashОНhArrСН3mdashСООmdashС2Н5 + Н2О 2 3 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 (3-205) (4-205) 205 моль (155 + 205) 095 моль 195 моль 36 моль

43

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

4 )()(

)()(спиртnкислотаnводаnэфирnKC sdot

sdot=

5 95195063052

sdotsdot

=cK

6 КС = 398 При 25 degС константа равновесия образования этилового эфира уксус-

ной кислоты равна 398 (или ~ 4)

83 Расчет количества продукта в состоянии равновесия

При 25 degС константа равновесия образования эфира из уксусной кисло-ты и этанола равна 4 Каково количество эфира в состоянии равновесия если взято 3 моль уксусной кислоты и 4 моль этанола Исходные вещест-ва содержат 155 моль воды

1 СН3 ndash СООН + С2Н5 ndash ОН hArr СН3 ndash СОО ndash С2Н5 + Н2О 2 3 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 3-n 4-n n 155 + n

4 )()(

)()(спиртnкислотаnводаnэфирnK C sdot

sdot=

5 )4()3(

)551(4nn

nnminussdotminus

+=

87329254164

972859

016859482845516

21

222

plusmn=minusplusmn=

=+minus+minus=+

n

nnnnnn

n1 = 78 моль (нереальный ответ n gt 4 моль)

n2 = 205 моль В состоянии химического равновесия смесь содержит 205 моль этило-

вого эфира уксусной кислоты

44

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

84 Расчет выхода продукта

Уход продукта реакции представляет собой частное от деления полу-ченного в равновесии количества вещества и рассчитанного по необрати-мой реакции количества вещества

теорnn

При взаимодействии 3 моль уксусной кислоты с 4 моль этанола полу-чают 205 моль эфира Исходные вещества содержали 155 моль воды Ка-ков выход эфира по отношению к уксусной кислоте

1 OHHCCOOCHOHHCCOOHCH 2523523 +minusminushArrminus+minus

2 23 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 095 моль 195 моль 205 моль 36 моль

4 3052

)()(

)()(

0

===кислотаnэфирn

эфирnэфирn

теор

η

5 68680 ==η

Выход эфира по отношению к уксусной кислоте составляет 68

85 Расчет константы равновесия по уравнению Вант-Гоффа

Расчет константы равновесия при определенной температуре осущест-вляется при заданной константе равновесия с помощью уравнения Ванг-Гоффа (изобара реакций)

2RTH

dTdInK Δ

=

Интегрированная форма

12

120

12 TTTT

RHInKInK minus

sdotΔ

+=

45

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

где k ndash константа равновесия 0HΔ ndash стандартная энтальпия

R ndash универсальная газовая постоянная T ndash температура 12 ndash индексы для двух составляющих

При 25 degС для химической реакции 242 2NOON hArr константа равновесия

КР = 114 кПа Рассчитайте константу равновесия при 70 degС если стан-дартная энтальпия реакции Δ Н0 = 59 кДж

259325101325101

940343298298343

3145859000

325101411

325101

9402

12

120

12

2

2 =sdot=sdot=

=sdotminus

sdot+=

=minus

sdotΔ

+==

eeK

In

TTTT

RHInK

KInK

PInKP

PP

P

86 Расчеты с водородным показателем рН

Расчеты с показателем рН проводятся с помощью формулы-определения рН и химического выражения константы протолиза

мольлв)()( 33 OHcOHIgcpH +minus=

Для сильных кислот и оснований

с(H3O+) = c0на sdot c(OH-) = c0B

Для средних по силе кислот и оснований (при К gt 001 с0)

с(H3O+) = Bbнаa cKOHсcK 00 )( =minus

Для буферных ратворов

)()()( 3 minus

+ sdot=AcHAcКOHс a

46

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Раствор имеет значение рН 35 Какова молярная концентрация катио-нов оксония

мольл102310)(

10)(

)(

4533

3

3

minusminus+

minus+

+

sdot==

=

minus=

OHc

OHc

OHIgcpH

pH

Концентрация катионов H3O+ = 32 sdot 10-4 мольл

Рассчитайте рН в 01М растворе аммиака если КВ(NH3) = 18 middot 10 5minus

111)1077(

мольл10771031

101)(

)(

мольл103110)1081()(

)(

12

123

14

3

35

0

=sdotminus=

sdot=sdotsdot

==

sdot=sdotsdot=

=

minus

minusminus

minus

minus+

minusminusminus

minus

IgpHOHcKOHс

OHc

cKOHс

W

BB

Рассчитайте значение рН буферного раствора

К a (СН3СООН) + 016М CH 3 COONa

Если К а (СН3СООН) = 18- 10 5minus

55

3

33 1021

160110)1081(

)()()( minusminus

minus+ sdot=sdotsdot=sdot=

COOCHcCOOHCHcKOHс a

pH = 49

Буферный раствор имеет значение рН = 49

47

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

87 Расчет степени протолиза

Степень протолиза представляет собой долю кислоты или основания

вступивших в протолиз по отношению к начальной концентраций протолита

НАНАKT c

Acc

OHca00

3 )()( minus+

==

и

BBC c

HBccOHca

000

)()( +minus

==

Какова степень протолиза в 001М растворе уксусной кислоты если

010

010)1081()(

)(

)()()(

)(

5

30

30

30330

3

sdotsdot=

sdot=

sdot==

minus

+

COOHCHcCOOHCHcK

a

COOHCHcKOHcCOOHCHc

OHca

aKT

aKT

аКТ = 0042 или 42

Ka = 18 sdot 10-5

Степень протолиза уксусной кислоты составляет 42

88 Расчеты по равновесиям растворимости

Расчеты по равновесиям растворимости и осаждения проводятся с по-

мощью выражения для произведения растворимости

)()(

][][)(

nmnm

nMnM

nmMnnM

nmBAПРBAl

BABAПР

+

minus+

=

=

48

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

где ПР (АmВn) ndash произведение растворимого вещества АmВn

l(АmВn) ndash растворимость вещества или концентрация насыщенного рас-

твора вещества nm BA

Сульфат бария имеет произведение растворимости 1middot10-10 При какой

концентрации серной кислоты в 0001М растворе хлорида бария начина-

ется осаждение сульфата бария

[Ba2+][SO minus24 ] = ПP(BaSо4)

3

10

242

442 101101

][)(][)( minus

minus

+minus

sdotsdot

===BaBaSOПРSOSOHс

c(H2SО4)= 1 middot 10-7 мольл

Осаждение сульфата бария начинается когда концентрация серной ки-

слоты превышает значение 1 middot 10 7minus мольл

Какова растворимость l1 перхлората калия в воде по сравнению с рас-

творимостью l1 перхлората калия в 1 М растворе хлорида калия

l1 (КСlO4) = [СlOminus4 ] = )( 4KCIOПР = 2101 minussdot = 01 мольл

l1 (КСlO4) = [СlOminus4 ] ПР(КClO4) = с(К+)[СlO

minus4 ] = 1 middot 10-2

1101

)()KClO()(

24

42

minus

+

sdot==

KcПРKClOl

l1 (КСlO4) = 001 мольл

Растворимость l1 перхлората калия в чистой воде в десять раз выше 1

М растворе хлорида калия

49

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

89 Расчет растворимости при комплексообразовании

Для расчета растворимости малорастворимых солей когда катион об-

разует комплекс требуются уравнения для произведения растворимости и

для константы устойчивости комплекса

ПР(AmBn) = [An+]m[Bm-]n

xnx

LAAlK

]][[][

+=

где ПР ndash произведение растворимости

К ndash константа устойчивости комплекса

[Аn+] ndash молярная концентрация катионов

[L] ndash молярная концентрация лигандов

[АЦ] ndash молярная концентрация комплекса

Константа устойчивости катиона диамминсеребра (+1) К = 16 middot 107

Рассчитайте растворимость хлорида бромида и иодида серебра(1) в 4М

растворе аммиака если ПР(АgСl) = 1 middot 10-10 ПР(АgВr) = 5 middot 10-13

ПР(АgI) = 8 middot 10-17

AgXhArrАg+ + Х minus ПР(АgХ) = [Аg+][Х minus ]

])([

)()(][

)(][)(

)(])([][

)(][

])([])([2

23

32

33

23

32

23233

++minus

++

+

+++

sdotsdot===

sdot=

sdot=hArr+

NHAgNHcKAgXПР

AgAgXПРXAgXl

NHcKNHAgAg

NHcAgNHAgKNHAgNHAg

50

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

мольл1041)(

4)1061()108()(

мольл1011)(

4)1061()105()(

мольл160)(4)1061()101()(

)()()(

][])([

4

2717

2

2713

2710

32

23

minus

minus

minus

minus

minusminus

minus+

sdot=

sdotsdotsdotsdot=

sdot=

sdotsdotsdotsdot=

=

sdotsdotsdotsdot=

sdotsdot=

asymp

AgIl

AgIl

AgBrl

AgBrl

AgCllAgCll

NHcKAgXПРAgXl

XNHAg

Растворимость галогенидов серебра(1) в 4М растворе аммиака состав-

ляет 016 (AgCl) 11 middot 10-2 (AgBr) и 14 middot 10-4 мольл (AgI) В этом растворе

аммиака хлорид растворяется хорошо бромид ndash незначительно и иодид

серебра (+1) ndash плохо

51

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

9 РАСЧЕТЫ В ЭЛЕКТРОХИМИИ

91 Расчеты по уравнению Нернста

С помощью уравнения Нернста можно вычислить окислительно-

восстановительные потенциалы электродные потенциалы и равновесное

напряжение гальванического элемента

Для окислительно-восстановительного электрода

][][0

BcOkIn

zFRTEE sdot+=

где Е0 ndash стандартный потенциал

Е ndash электродный потенциал

Z ndash число переданных электронов

Для электрона металлкатион металла

][0 +sdot+= ZAInzFRTEE

][][)(0590

K298при)()(

0

01

02

0

BcOkIg

zBEE

TанодЕкатодEE

EEE

sdot+=

=minus=Δminus=Δ

где R ndash газовая постоянная

Т ndash температура

F ndash постоянная Фарадея

[Ок] ndash молярная концентрация окислителя

[Bc] ndash молярная концентрация восстановителя

ΔЕ0 ndash стандартное напряжение

ЕΔ ndash равновесное напряжение

52

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Каков электродный потенциал пары медькатион меди (+2) при 25 degС и

[Cu2+]= 001 мольл

01020590340][

2)(0590 20 IgCuIgBEE sdot++=sdot+= +

E = +028 B

Электродный потенциал равен +028 В

Каково равновесное напряжение гальванического элемента Даниеля

при 25 degС если молярные концентрации сульфата меди(2) и сульфата

цинка(2) одинаковы

Электрод 1 цинккатион цинка (+2)

Электрод 2 медькатион меди (+2)

)()()(][][02950

)()(][02950)(

][02950)()()(

02020202

2

2020220

22022

EZnZnECuCuECuCuEZnCuIg

ZnZnECuCuEZnIgZnZnE

CuIgCuCuEZnZnECuCuEE

Δ=minusminus=+

+minus=+minus

minus+=minus=Δ

++++

+

++++

++++

ΔEdeg = 034 middot (-076) = 110 В

Элемент Даниеля имеет равновесное напряжение 110 В Рассчитайте

напряжение гальванического элемента CuCu +2 (с 1 )|| К+ СI minus || Cu2+(c2)Cu

(Cu2+) = 05 мольл и с1 (Сu2+) = 05 005 и 0005 мольл

Для каждого полуэлемента )(20590 20 +sdot+= CuIgcEE

Напряжение гальванического элемента

1

201

0212 2

0590ccIgEEEEE sdot+minus=minus=Δ

Поскольку

01

02 EE =

53

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

то

1

2

20590

ccIgE sdot=Δ

а) с1 (Cu2+) = 05 мольл ΔЕ = 00295 Ig 1 = 0

б) с1 (Cu2+) = 005мольл ΔЕ = 00295 Ig 10 = 0030 В

в) с1 (Cu2+) = 0005 мольл ΔЕ = 00295 Ig 100 = 0059 В

Исследуемые концентрационные гальванические элементы имеют при

25 degС напряжение 0 30 и 59 мВ

Рассчитайте электродные потенциалы полуэлементов при 25 degС

1) 2HPt (р = 1035 кПа) Н3О+ (рН = 15)

2) +2FePt (с = 002 мольл) Fe3+ (с = 004 мольл)

Каково равновесное напряжение гальванического элемента составлен-

ного из этих электродов

++ OHH 22 2 = 2Н3О+ + 2е-

B880)0890(7880B78800200400590770

][][)(0590)(

B08903101510302950510590

)(3101

)(205900590

)(][

20590

2

2

3320

232

1

2

2

230

1

=minusminus=Δ=+=

sdot+=+hArr

minus=minussdotminus=

sdotminussdotminus=+=

+

+++minus++

EIgE

FeFeIgBFeFeEEeFeFe

IgE

кПаHpIgpH

HpOHIgEE

Равновесное напряжение данного гальванического элемента составляет

088 В

54

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Рассчитайте окислительно-восстановительный потенциал для пары

Mn2+MnOminus4 при рН = 0 при рН = 03 и 7 (t = 25 ordmC)

( ) ( ) [ ][ ][ ]

( ) ( ) ( ) [ ][ ]

( ) ( )

( ) ( ) ( ) 094405112

85

05902

lg5

059085

0590

lg5

0590

5812

4

4

24

42

2

834

42

3422

рНВВEMnOMnE

pHBEMnOMnE

MnMnOBpHBEMnOMnE

MnOHMnBEMnOMnE

eOHMnOHMn

sdotminus+=+

sdotminus=+

sdot+sdotminus=

sdot+=

++harr+

minus

minus

+

minusminus+

+

+minusminus+

minus+minus+

o

o

o

o

При рН = 0 Е = +151 рН = 3 Е = +123 рН = 7 Е = +085

Окислительно-восстановительный потенциал данной пары при рН = 03 и 7 составляет +151 +123 и +085 В соответственно

92 Расчеты по законам Фарадея

Для расчета осажденной массы значений силы тока времени или чис-ла элементарных зарядов при электролизе используются законы Фарадея или преобразования законов Фарадея а также формула-определение мо-лярной массы

zFMIm

zFI

nm

zFIn

τ

τ

τ

=

=

=

55

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

где I ndash сила тока

τ ndash время

z ndash число элементарных зарядов

F ndash постоянная Фарадея

n ndash количество вещества

М ndash молярная масса

m ndash масса вещества

Рассчитайте ежедневное производство алюминия в электролизёре кото-рый работает при силе тока 100 000 А и для которого выход по току η = 85

Al3+ rarr Al + 3endash

кг685г039685485963

85027360024000100asymp=

sdotsdotsdotsdotsdot

==zFMIm ητ

В электролизе ежедневно получают 685 кг алюминия

56

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

10 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ФОРМУЛ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ

101 Определение молекулярной формулы летучего органического соединения

Для определения молекулярной формулы летучего соединения необхо-димо оценить результаты качественного и количественного элементного анализа а также установить молярную массу

Алгоритм действия

1 Установить качественный состав соединения Результат исследуемое соединение состоит из элементов углерод во-

дород и кислород Молекулярная формула СхНуОz 11 Установить молярную массу соединения

12 Экспериментальное определение объема пара одной пропорции

соединения

( )( )[ ]

кПа 72101

C 20

мл 548г

г120

=

=

=

=

p

t

OHCV

OHCm

zyx

zyx

o

13 Рассчитать объем пара порции соединения в нормальных условиях

( )[ ] ( )[ ]

( )[ ] мл 445г

32510115293

1527372101548гг

=sdot

sdotsdot=

sdot=

zyx

zyxzyx

OHCVрТ

рТOHCVOHCV

o

o

oo

14 Рассчитать молярную массу соединения

57

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

( ) ( )( )[ ]

( ) гмоль 259

445

41422120гм

=

sdot=

sdot=

zух

zyx

zухzух

ОНСМ

OHCVVОНСm

ОНСМo

2 Установить возможную молекулярную формулу органического со-единения путем расчета

( ) )()()( ОzМНуМСхМОНСМ zух ++=

Возможные решения 592 гмоль = (2 middot 12 + 4 middot 1 + 2 middot 16 гмоль)

или 592 гмоль = (3 middot 12 + 8 middot 1 + 1 middot 16 гмоль)

Возможные молекулярные формулы органического соединения С2Н4О2 и С3Н8О

3 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органическо-го соединения путем анализа сжиганием

31 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида углерода которые образуются при сжигании одной порции органического соединения

m(CхHуOz) = 60 мг m(H2О) = 720 мг V(CО2) = 718 мл t =20degC ρ = 10172 кПа 32 Рассчитать объем диоксида углерода при нормальных условиях 33 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-

единения

( )( )

( ) ( )( ) 3

м

22 =sdot

sdot=

zyx

zyxp

zyx OHCmVOHCMTCOV

OHCnCOn oo

58

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

34 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-

единения

( )( )

( ) ( )( ) ( ) 8

22

2

22 =sdot

sdot==

zyx

zyxp

zyx OHCmOHМOHCMTOHm

OHCnOHnY o

35 Составить молекулярную формулу

Молекулярная формула органического соединения С3Н8О

Молекулярная (брутто-) формула еще не проясняет строения химиче-

ского соединения Последнее может быть определено при использовании

химических иили физических методов

Возможные соединения с молекулярной формулой С3Н8О

CH3ndashCH2ndashCH2ndashOH ndash пропанол 1

CH3ndashCH(OH)ndashCH3 ndash пропанол 2

СН3ndashСН2ndashОndashСН3 ndash метиловый спирт

102 Определение молекулярной формулы

нелетучего органического соединения

Для определения молекулярной формулы нелетучего соединения необ-

ходимо оценить результаты качественного и количественного элементно-

го анализа и результатов определения молярной массы криоскопическим

методом Молярная масса вещества рассчитывается на основании пони-

жения температуры замерзания

LB

Bзамзам mM

mkT sdot=Δ

Lзам

BзамB mT

mkMΔ

=

где замTΔ ndash понижение температуры замерзания

59

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

замK ndash криоскопическая константа растворителя

Bm ndash масса вещества В

BM ndash молярная масса вещества В

Lm ndash масса растворителя

Для определения молекулярной формулы подходит следующая после-

довательность действий

Установить качественный состав соединения Результат исследуемое со-

единение состоит из элементов углерод водород и кислород Молекуляр-

ная формула ZYX OHC

1 Установить молярную массу соединения

11 Экспериментальное определение понижения температуры замер-

зания раствора

m( ZYX OHC ) = 78 г m(H2О) = 40 г

ΔTзам = -2 К

Кзам(Н2О) = -1860 К sdot гмоль

12 Рассчитать молярную массу соединения

)()()(

2OHmTOHCmkOHCM

зам

ZYXзамZYX Δ=

M( ZYX OHC ) = 181 гмоль

2 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органического

соединения путем анализа сжиганием

21 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида

углерода которые образуются при сжигании одной порции соединения

M(CxHyOz) = 93 мг

m(H2О) = 547 мг

V(СО2) = 739 мл

t =22 degС

60

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

ρ = 1006 гПа

22 Рассчитать объем диоксида углерода в нормальных условиях

25101315295152731006973)()(

0

0220 sdot

sdotsdot==

TppTCOVCOV

V0(СО2) = 679 мл

23 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-

единения

093041422

18106790)(

)()()(

)( 202

sdotsdot

=sdotsdot

==ZYXM

Zyx

ZYX OHCmVOHCMCOV

OHCnCOnx

х = 6

24 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-

единения

93181817542

)()()()(2

)()(2

2

22

sdotsdotsdot

=sdotsdot

==ZYX

Zyx

ZYX OHCmOHMOHCMOHm

OHCnOHny

у = 12

25 Расчет числа атомов кислорода в молекуле органического соеди-

нения

)()()()( OzMHyMCxMOHCM Zyx +minus=

16112126181

)()()()( sdotminussdotminus=

minusminus=

OMHyMCxMOHCM

z Zyx

z = 6

Молекулярная формула соединения С6H12O6

61

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

Основная

1 Коровин НВ Общая химия учебник для технических направлений и специальностей вузов НВ Коровин ndash 2-е изд испр и доп ndash М ВШ 2000

2 Фролов ВВ Химия ВВ Фролов ndash М Высшая школа 1995 3 Глинка НЛ Задачи и упражнения по общей химии НЛ Глинка ndash

Л Химия 1989 4 Суворов АВ Общая химия АВ Суворов АБ Никольский ndash СПб

Химия 1997 5 Орлов КЯ Авиационные материалы КЯ Орлов ВА Пархимович

ndash М Транспорт 1993 6 Задачи и упражнения по общей химии под ред проф НВ Корови-

на ndash М Высшая школа 2003 7 Михилев ЛА Задачи и упражнения по неорганической химии

ЛА Михилев НФ Пассет МИ Федотова ndash СПб Химия 1995 8 Хомченко ИГ Общая химия сборник задач и упражнений

ИГ Хомченко ndash М Оникс 1999 9 Литвинова ТН Задачи по общей химии с медико-биологической на-

правленностью ТН Литвинова ndash Ростов нД Феникс 2001 10 Кузьменко НЕ Задачник по химии НЕ Кузьменко ВВ Еремин

ndash М Экзамен 1999

Дополнительная

1 Слесарев ВИ Химия Основы химии живого учебник для вузов

ВИ Слесарев ndash 2-е изд испр и доп ndash СПб Химиздат 2001

2 Хаускрофт К Современный курс общей химии В 2 т К Хаускрофт

Э Констебл пер с англ ndash М Мир 2002 3 Лидин РА Химия справочник для старшеклассников поступающих в вузы

РА Лидин ЛЮ Аликберова ndash М Аст пресс школа 2002

62

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

4 Слета ЛА Химия справочник ЛА Слета ndash Харьков Фолио Рос-

тов нД Феникс 1997

5 Дикерсон Р Основные законы химии В 2 т Р Дикерсон Г Грей

Дж Хейт ndash М Мир 1982

6 Лучинский ГП Курс химии ГП Лучинский ndash М Высшая школа 1985

7 Ремсден ЭН Начала современной химии ЭН Ремсден ndash Л Хи-

мия 1985

8 Степин БД Неорганическая химия БД Степин АА Цветков ndash

М Высшая школа 1994 9 Шелинский ГИ Основы теории химических процессов ГИ Шелинский

ndash М Просвещение 1989

10 Ерохин ЮМ Сборник задач и упражнений по химии ЮМ Еро-

хин ВИ Фролов ndash М ВШ 1990

11 Любимова НБ Вопросы и задачи по общей и неорганической хи-

мии НБ Любимова ndash М ВШ 1990 12 Фримантл М Химия в действии М Фримантл ndash Ч 1 2 ndash М Мир 1991

13 Шиманович ИЕ Общая химия в формулах определениях схемах

ИЕ Шиманович МЛ Павлович ВФ Тикавый ПМ Малашко ndash Минск

Университетское 1996

14 Витинг ЛМ Задачи и упражнения по общей химии ЛМ Витинг

ЛА Резницкий ndash М МГУ 1995

15 Зоммер К Химия справоник школьника и студента Пер с нем

под ред РА Лигина ndash 2-е издстереотип ndash М Дрофа 2000

63

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Приложение

64

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

65

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

66

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

67

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Значение некоторых констант

Постоянная Авогадро NA = 60221023 моль-1

Постоянная Фарадея 1 F = 6021023е = 96484 Кл = 268 Аmiddotч

Постоянная Планка h = 662610-34 Джс

Универсальная газовая постоянная R = 0082 лmiddotатмКndash1моль-1 =

= 62 360 млmiddotмм рт ст Кndash1мольndash1 = 8314 ДжmiddotК-1мольndash1 = 1987 калК-1моль-1

Таблица 1

Приставки кратных и дольных единиц

Приставка Множитель Приставка Множитель Приставка Множитель

тера Т 1012 гектог 102 милли м 10-3

гига Г 109 дека да 101 микро мк 10-6

мега М 106 децид 10-1 нано н 10-9

кило к 103 сантис 10-2 пико п 10-12

Таблица 2

Корни латинских названий элементов

Символ Название Корень латинского названия Ag Серебро Аргент As Мышьяк арс- арсен- Au Золото аур- С Углерод карб- карбон- Сu Медь купр- Fe Железо ферр- Н Водород гидр- гидроген-

Hg Ртуть меркур- Мn Марганец марган- N Азот нитр- Ni Никель никкал- О Кислород окс- оксиген- Pb Свинец плюмб- S Сера сульф- тио-

Sb Сурьма стиб- Si Кремний алл- силиц- Sn Олово станн-

68

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Таблица 3 Соотношение между единицами энергии

Единица эрг Дж кал Втmiddotч ЭВ

эрг 1 10-7 239middot10-8 278middot10-11 624middot1011

Дж 107 1 0239 278middot10-4 625middot1018

кал 4184middot107 4184 1 116middot103 261middot1019

Втmiddotч 360middot1010 36middot103 861 1 224middot1022

ЭВ 160middot10-12 160middot10-19 383middot10-20 445middot10-23 1

Таблица 4

Названия часто употребляемых кислот и их солей

Кислота Названия солей

Название Формула Кислот-ный

осадок

По названию кислоты (рус номенклатура)

По названию аниона (между-народная но-менклатура)

Азотная HNO3 NO3ndash азотнокислый нитрат

Азотистая HNO2 NО2ndash азотистокислый нитрит

Бромоводородная HBr Brndash бромистый бромид

Йодоводородная HI Indash йодистый йодид

Метакремниевая H2SiO3 SiO32ndash кремниевокислый силикат

Марганцовая HMnO4 MnO4ndash марганцевокислый перманганат

Ортофосфорная H3PO4 PO43ndash фосфорнокислый ортофосфат

(фосфат)

H3PO4 HPO42ndash

кислый фосфорнокис-лый (двухзамещенный) гидрофосфат

H3PO4 H2PO4ndash кислый фосфорнокис-

лый (однозамещенный) дигидрофосфат

Серная H2SO4 SO42ndash сернокислый сульфат

H2SO4 HSO4ndash

кислый сернокислый

гидросульфат (бисульфат)

Сернистая H2SO3 SO32ndash сернокислый сульфит

H2SO3 HSO3ndash кислый сернистокислый гидросульфит

(бисульфит)

Угольная H2CO3 CO32ndash углекислый карбонат

H2CO3 HCO3ndash

кислый углекислый (двууглекислый)

гидрокарбонат (бикарбонат)

Уксусная CH3CHOOH CH3COOndash уксуснокислый ацетат

69

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Окончание табл 4Кислота Названия солей

Название Формула Кислот-ный

осадок

По названию кислоты (рус номенклатура)

По названию аниона (между-народная но-менклатура)

Фосфористая H3PO3 HPO32ndash фосфористокислый фосфит

Фтороводородная HF Fndash фтористый фторид

Хлороводородная HCl Clndash хлористый хлорид

Хлорная HClO4 ClO4ndash хлорнокислый перхлорат

Хлорноватая HClO3 ClO3ndash хлорноватокислый хлорат

Хлорноватистая HClO ClOndash хлорноватистокислый гипохлорид

Хромовая H2CrO4 CrO42ndash хромовокислый хромат

Двухромовая H2Cr2O7 Cr2O72ndash двухромовокислый

бихромат (ди-хромат)

70

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

  • СОДЕРЖАНИЕ
    • ВВЕДЕНИЕ
    • ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
    • 1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВАЖНЕЙШИХ ВЕЛИЧИН И ЕДИНИЦИСПОЛЬЗУЕМЫХ В ХИМИИ
    • 2 ВАЖНЕЙШИЕ ВЕЛИЧИНЫ И ЕДИНИЦЫ В ХИМИИ
    • 3 РАСЧЕТЫ ДЛЯ ГАЗОВ
      • 31 Расчет массы газов
      • 32 Расчет объема газов
        • 4 РАСЧЕТЫ ДЛЯ СМЕСЕЙ
          • 41 Расчеты соотношения компонентов смеси
          • 42 Расчеты по массовой доле
          • 43 Расчеты по объемной доле
          • 44 Расчеты по мольной доле
          • 45 Расчеты по молярной концентрации
          • 46 Расчеты по эквивалентной концентрации
          • 47 Расчеты по плотности газов и растворов
          • 48 Расчет молярной концентрации веществапо результатам титрования
          • 49 Расчет массы по результатам титрования
            • 5 СТЕХИОМЕТРИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РЕАКЦИЯМ
              • 51 Алгебраический расчет массы и объема
              • 52 Расчет массы и объема методом пропорций
                • 6 РАСЧЁТЫ В ХИМИЧЕСКОЙ ТЕРМОДИНАМИКЕ
                  • 61 Расчет энтальпии реакции по данным эксперимента
                  • 62 Расчет стандартных величин реакции по табличным данным
                  • 63 Расчет энергии Гиббса реакции
                  • 64 Расчет константы равновесия
                    • 7 РАСЧЕТЫ В КИНЕТИКЕ РЕАКЦИЙ
                      • 71 Расчет константы скорости
                      • 72 Расчет порядка реакции
                      • 73 Расчет времени реакции
                      • 74 Расчеты по уравнению Аррениуса
                        • 8 РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РАВНОВЕСИЯМ
                          • 81 Расчеты по закону действующих масс
                          • 82 Расчет константы равновесия Кс
                          • 83 Расчет количества продукта в состоянии равновесия
                          • 84 Расчет выхода продукта
                          • 85 Расчет константы равновесия по уравнению Вант-Гоффа
                          • 86 Расчеты с водородным показателем рН
                          • 87 Расчет степени протолиза
                          • 88 Расчеты по равновесиям растворимости
                          • 89 Расчет растворимости при комплексообразовании
                            • 9 РАСЧЕТЫ В ЭЛЕКТРОХИМИИ
                              • 91 Расчеты по уравнению Нернста
                              • 92 Расчеты по законам Фарадея
                                • 10 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ФОРМУЛОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
                                  • 101 Определение молекулярной формулы летучего органического соединения
                                  • 102 Определение молекулярной формулы не летучего органического соединения
                                    • БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
                                    • Приложение
Page 2: МЕТОДИКА РЕШЕНИЯ ЗАДАЧvenec.ulstu.ru/lib/disk/2015/Kemer_7.pdf · 2015-03-23 · ВВЕДЕНИЕ Значение решения задач в курсе химии

ББК Кемер ОВ Методика решения задач по курсу общей химии учебно-метод

пособие ОВ Кемер ТА Антипова ndash Ульяновск УВАУ ГА 2007 ndash 65 с Представляет собой экспресс-учебник по решению химических задач Предназначено для самообразования и повторения материала курсантами

дневной и заочной форм обучения специализации 330502 ndash Поисковое и ава-рийно-спасательное обеспечение гражданской авиации

Пособие также может быть полезно для учащихся старших классов абиту-риентов и преподавателей Печатается по решению Редсовета училища

СОДЕРЖАНИЕ

Введение 3 Общие сведения 4 1 Определение важнейших величин и единиц используемых в химии 6

2 Важнейшие величины и единицы в химии 10 3 Расчеты для газов 18 4 Расчеты для смесей 20 5 Стехиометрические расчеты по химическим реакциям 31

6 Расчёты в химической термодинамике 34 7 Расчеты в кинетике реакций 37 8 Расчеты по химическим равновесиям 43 9 Расчеты в электрохимии 52 10 Определение молекулярных формул

органических соединений 57 Библиографический список 62 Приложенияhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip64

copy Кемер ОВ Антипова ТА 2007 copy Ульяновск УВАУ ГА 2007

ВВЕДЕНИЕ

Значение решения задач в курсе химии переоценить трудно Во-первых решение задач ndash это практическое применение теоретическо-

го материала приложение научных знаний на практике Успешное решение задач является одним из завершающих этапов в познании предмета

Решение задач требует умения логически рассуждать планировать де-лать краткие записи производить расчеты и обосновывать их теоретиче-скими предпосылками дифференцировать определенные проблемы на от-дельные вопросы после ответов на которые решаются исходные пробле-мы в целом

При этом не только закрепляются и развиваются знания и навыки по-лученные ранее но и формируются новые

Решение задач как средство контроля и самоконтроля развивает навы-ки самостоятельной работы помогает определить степень усвоения зна-ний и умений и их использования на практике позволяет выявлять пробе-лы в знаниях и умениях и разрабатывать тактику их устранения Во-вторых решение задач ndash прекрасный способ осуществления меж-

предметных и курсовых связей а также связи химической науки с жизнью При решении задач развиваются кругозор память речь мышление а

также формируется мировоззрение в целом происходит сознательное ус-воение и лучшее понимание химических теорий законов и явлений Ре-шение задач развивает интерес к химии активизирует деятельность

При самостоятельном решении задач используются не только учебни-ков но и дополнительная и справочная литература

Особое место занимает решение задач при повторении и обобщении учебного материала Именно здесь в большей степени реализуются курсо-вые и предметные связи а также системность и целостность изучаемой темы или курса в целом

3

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Химическая учебная задача ndash это модель проблемной ситуации на-

правленная на развитие химического мышления

Умение решать расчетные задачи на основе знаний теории законов и

методов химии является одним из показателей уровня усвоения теорети-

ческого материала

Решение задач требует не только техники химических расчетов но и

умения логически размышлять искать и находить оптимально последова-

тельные пути ведущие к получению результата

Решение задач развивает навыки самостоятельной работы кругозор

память химическое мышление Решение задач способствует развитию по-

знавательного интереса к химии активизирует мыслительную деятель-

ность Подавляющее большинство классических задач по химии пред-

ставляет собой всевозможные расчеты по формулам и уравнениям поэто-

му для успешного решения задач по химии нужно владеть знаниями по

физике математике и иметь навыки математических расчетов вычисле-

ния по пропорции вычисления с использованием процентов графиков

алгебраических обозначений и формул

Решение задачи следует начинать с анализа условия и составления

плана ее решения при этом определяются

minus количественная сторона задачи (числовые данные задачи)

minus качественная сторона задачи (перечень химических веществ и яв-

лений основные теоретические положения необходимые для решения за-

дачи)

minus соотношение между качественными и количественными данными

задачи в виде формул уравнений пропорций законов

minus алгоритм решения задачи те последовательность ее решения

4

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Проанализировав задачу и наметив план решения приступают к его выполнению придерживаясь следующих принципов

1 Все расчеты в химии (и по формулам и по уравнениям) ведутся только по чистому веществу

2 Расчеты ведутся только по той части вещества которая полностью вступила в реакцию

3 Между физическими величинами необходимо устанавливать непосредст-венную прямую функциональную связь например т ndash т т ndash V п ndash V и тд

Наиболее оптимальный способ записи краткого условия задачи Дано 1 Значения величин указанных в усло-

вии задачи 2 Необходимые табличные данные

Решение 4 Решение задачи 5 Ответ задачи

Найти 3 Искомая величина

5

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВАЖНЕЙШИХ ВЕЛИЧИН И ЕДИНИЦ ИСПОЛЬЗУЕМЫХ В ХИМИИ

Физические величины ndash характеристика качественных признаков (свойств) физических тел состояний или процессов которые могут быть определены количественно физические величины X описываются с по-мощью произведения численного значения X и единицы [X]

Пример

Тело из свинца имеет массу 228 г и объем 20 см3 Его свойство ndash плот-ность может быть определено как частное от деления параметров массы на параметр объема

][гсм411см20г228 3

3 ρρρ sdot====Vm

Основные величины ndash физические величины которые не могут быть

выведены из других величин они установлены международными согла-

шениями масса время температура количество вещества

Производные величины ndash физические величины которые могут быть

определены соотношениями между основными или другими производны-

ми величинами молярная масса (масса на количество вещества) давление

(сила на площадь)

Экстенсивные величины ndash физические величины которые удваивают

свое значение в случае если происходит объединение двух подобных сис-

тем в одну новую систему масса объем количество вещества энергия

энтальпия энтропия

Интенсивные величины ndash физические величины которые сохраняют

свое значение в случае если происходит объединение двух подобных сис-

тем в одну новую систему температура давление концентрация

Удельные величины ndash величины относящиеся к массе причем масса

находится в делимом плотность (масса на объем)

6

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Молярные величины ndash величины относящиеся к количеству вещест-

ва причем количество вещества находится в делителе молярный объем

(объем на количество вещества)

Буквенные обозначения величин ndash краткие изображения определен-

ных величин буквы латинского или греческого алфавита которые печа-

таются курсивом могут быть дополнены одним или несколькими индек-

сами в необходимых случаях Молярные величины содержат индекс laquoМraquo

(исключение молярная масса М) VM ndash молярный объем

Ср ndash удельная теплоемкость при постоянном давлении

Реакционные величины содержат оператор Δ (буква дельта) и индек-

сы относящиеся к данной реакции (исключение тепловой эффект Q)

ΔGr ndash энергия Гиббса реакции при некоторой температуре ΔHB ndash энталь-

пия образования вещества В

Стандартные величины получают верхний индекс 0 (стандарт) 0BS ndash стан-

дартная энтропия вещества В E0 ndash стандартный окислительно-восстановитель-

ный потенциал

Единица ndash единичная порция условно установленная для данной ве-

личины

Международная система (СИ) единиц ndash действующая в международ-

ном масштабе единая система мер утверждена в 1954 году 10-й Генераль-

ной конференцией мер и весов в 1960 году на 11 Генеральной конферен-

ции получила название Международной системы (СИ)

Основные единицы СИ

Единица Обозначение Основная единица Обозначение

Длина l Метр м

Масса т Килограмм кг

Время t Секунда с

Сила электрического тока I Ампер А

Термодинамическая Т Кельвин К

7

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

температура

Количество вещества n Моль моль

Сила света IV Кандела КД

Основные единицы СИ имеют словесное определение

Секунда ndash интервал времени 9 192 631 770 периодов излучения при

энергетическом переходе между двумя сверхтонкими уровнями основного

состояния атома нуклида 55

133 Cs

Производные единицы СИ с особыми названиями и с особыми обо-

значениями определяются по уравнениям связи между единицами других

величин

Определение единицы ньютон 1 Н = 1 м middot кгс2

Определение единицы вольт 1 В = 1 кг middot м2(А middot с3) = 1 ВтА

Единицы относительных величин ndash относительные величины (част-ные двух величин имеющих одинаковые единицы) выражаются в долях числа 1 или если это более удобно в процентах () промилле (частях на тысячу 1 ) частях на миллион и т п

Уравнение величин ndash математическое выражение закономерной взаимосвязи между физическими величинами или определения производ-ных величин

Расчеты с помощью уравнений величин Для расчетов с помощью уравнений величин используется следующая

последовательность действий

Пример

Какое количество электричества необходимо для выделения 1 т меди Алгоритм действий 1 Вывод расчетной формулы

ФарадеязаконFnzI minus=τ

где Mmn =

nmM =

MFmzI =τ

8

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

2 Подстановка значений данных величин в расчетную формулу Дано m(Cu) = 65 гмоль z = 2 F = 96485 sdot 104 A sdot cмоль = 268 А sdot чмоль

моль)г(5632)кг(1000чмоль)A(826 sdotsdotsdot

=τI

3 Проведение расчета числового значения и единицы искомой величи-ны

Iτ = 844 кА sdot ч 4 Формулировка ответа задачи Для выделения 1 т меди необходимо количество электричества равное

844 кА middot ч

9

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

2 ВАЖНЕЙШИЕ ВЕЛИЧИНЫ И ЕДИНИЦЫ В ХИМИИ

Основные величины и единицы выделены шрифтом

Величина Обозначения Единица Обозначение

Масса т Килограмм кг

Плотность ρ Килограмм на кубический

метр кгм3

Сила F Ньютон Н

Давление Р Паскаль Па

Работа энергия W Джоуль Дж

Мощность Р Ватт ВТ

Сила электрического тока I Ампер A

Электрическое напряжение U Вольт В

Электрическое сопротивление R Ом Ом

Электрический заряд q Кулон Кл

Температура абсолютная Т Кельвин К

Температура Цельсия t Градус Цельсия degС

Теплота Q Джоуль Дж

Внутренняя энергия U Джоуль Дж

Энтальпия н Джоуль Дж

Энтропия S Джоуль на кельвин ДжК

Энергия Гиббса G Джоуль Дж

Количество вещества п Моль Моль

Молярная концентрация с Моль на кубический метр мольм3

Молярная масса М Килограмм на моль кгмоль

Молярный объем VM Кубический метр на моль м3моль

Массовая доля w mdash mdash

Мольная доля х mdash mdash

Объемная доля ϕ mdash

10

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Определения некоторых производных единиц

1 Н = 1 кг middot мс2 1 Па = 1 Нм2 = 1 кг(м middot с2) 1 Дж = 1 Н middot м = 1 Вт middot с

1 Вт = 1Джс = 1 кг middot м2с3 1 В = 1 ВтА 1 Ом = 1 ВА 1 Кл = 1 А middot с

Масса атома (mат) некоторого элемента ndash вес атома углерода mат ( С126

) = 1993 middot 10-26 кг

Относительная атомная масса (Аг) ndash частное от деления массы атома

элемента на одну двенадцатую часть массы атома изотопа углерода С126 т

е атомную единицу массы (аем) Относительная атомная масса магния 24

12 Mg

24кг)102(12

1кг104)(26

261224 =

sdotsdot

=minus

minus

MgAr

Атомная единица массы и ndash единица массы в атомной физике одна

двенадцатая часть массы атома изотопа углерода С 126

1и (1 аем) = 166057 middot 10 minus 27 кг Относительная молекулярная масса (Mr) ndash частное от деления массы

молекулы на одну двенадцатую часть массы атома 126С сумма относи-

тельных атомных масс всех атомов молекулы или любой другой фор-мульной единицы

ССl4 Mr = 1 middot 12 (С) + 4 middot 355 (Cl) = 154 (аем)

Cr2O minus27 Мr = 2 middot 52 (Сг) + 7 middot 16 (О) = 216 (аем)

[Cu(H2О)4]2+ Мr = 1 middot 64 (Сu) + 8 middot 1 (Н) + 4 middot16 (О) = 136 (аем) NH3middot Н2О Мr = 14 (N) + 5 middot 1 (Н) + 1 middot16 (О) = 35 (аем)

Количество вещества (n) ndash величина которая упорядочивает исчисле-ние частиц и процессов с участием частиц В качестве частиц определяют-ся атомы молекулы ионы радикалы и другие группы отдельные фраг-менты частиц и эквиваленты (формульные единицы) иногда электроны протоны фотоны и другие элементарные частицы

11

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Моль ndash единица количества вещества Моль определяет количество

вещества системы которая состоит из такого числа отдельных частиц

сколько содержит атомов в 12 г изотопа 126С При использовании единицы

моль необходимо указывать вид частиц

n(O2) = 3 моль означает 3 моль молекулярного кислорода О2

n(NaCl) = 1 моль означает 1 моль хлорида натрия NaCl

Эквивалентное количество вещества (neq) ndash произведение эквива-

лентного числа z и количества вещества В причем эквивалентное число z

равно числу переданных частиц в определенной химической реакции (в

большинстве случаев протонов или электронов)

neq B = znB[моль]

Количество вещества л

Вещество Химическая реакция

Эквивалентное число

Эквивалент количество вещества neq

1 моль Серная кислота

H2SO4 Нейтрализация 2 2 моль

1 моль Хлорид железа

(+2) FeCl2 Окисление до же-

леза (+3) 1 1 моль

1 моль Перманганат ка-

лия КМnO4 Восстановление в кислотной среде

5 5моль

1 моль Нитрат серебра

(+1) AgNO3 Осаждение хло-рида серебра(I)

1 1 моль

Постоянная Авогадро указывает число частиц в одном моле вещест-

ва NА = 602214middot1023моль-1

Постоянная Авогадро является фактором пропорциональности между

числом частиц и количеством какого-либо вещества (между микро- и мак-

роуровнем) N = NАn

1 моль углерода содержит 6 middot 1023 атомов углерода

1 моль хлора содержит 6 middot 1023 молекул хлора

1 моль хлорида натрия NaCl содержит 6 middot 1023 катионов натрия и

6 middot 1023 хлорид-ионов

12

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Молярная масса (М) ndash частное от деления массы на количество веще-

ства одной порции

М =nm

Единица (в химии) гмоль

Молярная масса хлора Cl2 M (Cl2) = 71 гмоль

Молярная масса хлорида натрия NaCl M (NaCl) = 585 гмоль

Численное значение молярной массы в гмоль равно значению относи-

тельной молекулярной массы формульной единицы

Молярный объем (VM) ndash частное от деления объема VM на количество

вещества одной порции газа

Vm = nrV )(

Единица (в химии) лмоль

В нормальных условиях (0 degС 1 атм = 101325 кПа) молярный объем

идеального газа составляет VM = 224 лмоль Взаимосвязь между моляр-

ным объемом молярной массой и плотностью газа

⎟⎠

⎞⎜⎝

⎛=sdot======ρρρVM

mV

nm

nmVm

nVVMV MM

1

Молярная масса М плотность ρ и молярный объем VM реальных газов (0 degС 1 атм)

Вещество Формула ρ гл М гмоль VM лмоль

Аммиак NH3 077 17 = 221

Хлор Cl2 3214 71 = 221

Хлороводород HCl 1639 365 = 223

Этан CH3=CH3 1356 30 = 221

Этен (этилен) СН2=СН2 1260 28 = 222

Этин (ацетилен) СН=СН 117 26 = 222

Диоксид углерода СO2 1977 44 = 223

13

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Окончание таблВещество Формула ρ гл М гмоль VM лмоль

Монооксид углерода СО 1250 28 = 224

Метан СН4 0717 16 = 223

Кислород O2 1429 32 = 224

Диоксид серы SO2 2926 64 = 219

Азот N2 1251 28 = 224

Монооксид азота NO 1340 30 = 224

Водород H2 00899 2 = 222

Стехиометрия химического уравнения показывает на микроуровне сколько расходуется или образуется формульных единиц в соответствии с коэффициентами химического уравнения

2Н2+ O2 = 2Н2O Молекулы водорода реагируют с 1 молекулой кислорода образуя

2 молекулы воды Количество вещества по уравнению реакции соответствует числу

частиц на макроуровне (6 middot 1023 частиц ndash 1 моль)

2Н2+ O2 = 2Н2O

2 моль водорода и 1 моль кислорода реагируют образуя 2 моль воды Количественный состав смеси ndash интенсивная величина для определе-

ния состава смеси Получается делением массы объема или количества вещества одного компонента на массу объем или количество вещества смеси или определенного компонента При этом различают доли концен-трации и моляльность

Доля ndash масса объем или количество вещества одного компонента де-лится на сумму масс объемов или количеств веществ всех компонентов смеси массовая доля ω объемная доля ϕ мольная доля х

Концентрация ndash масса объем или количество вещества одного компо-нента делится на объем смеси молярная концентрация с массовая концен-трация β

14

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Моляльность раствора ndash количество вещества одного компонента де-

лится на массу растворителя

Массовая доля (ω) ndash массовая доля вещества в смеси частное от деле-

ния массы веществ (mв) на общую массу смеси (mсм)

CM

BB m

m=ω ndash часто выражается в процентах

Массовая доля вещества Масса смеси Составные части массы смеси

Раствор хлорида натрия ω (NaCl) = 10

100 г 10 г хлорида натрия 90 г воды

Раствор нитрата серебра(1) ω (AgNO3) = 5

100 г 5 г нитрата серебра(1) 95 г воды

Раствор гидроксида натрия ω (NaOH) = 24

50 г 12 г гидроксида натрия 38 г воды

Объемная доля (ϕ ) ndash доля объема вещества отдельного компонента в

общем объеме смеси частное от деления объема вещества B (VB) на об-

щий (суммарный) объем смеси

CM

В

VV

=ϕ ndash часто выражается в процентах и промилле

Объемная доля компонента Объем компонентов в 100 мл смеси

ϕ (СН3СООН) = 10 10 мл уксусной кислоты

90 мл воды

Кислород содержащий инертный газ с ϕ = 094

094 мл инертного газа

9906 мл кислорода

Воздух с содержанием метана ϕ = 15 015 мл метана 9985 мл воздуха

Мольная доля (х) ndash доля количества вещества в общем количестве

всех веществ смеси частное от деления количества вещества В (nв) на об-

щее количество вещества (nсм) смеси

CM

BB n

nx = ndash часто выражается в процентах

15

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Мольная доля вещества Общее количество веществ смеси

Количество вещества для компонентов

Раствор хлорида натрия x(NaCl) = 3

100 моль 3 моль хлорида

натрия 97 моль воды

Раствор гидроксида калия x(KOH) = 2

100 моль 2 моль гидроксида

калия 98моль воды

Латунь x(Сu) = 70 1 моль 07 моль меди 03 моль цинка

Массовая концентрация (β) ndash частное от деления массы растворенного

вещества В (mв) на объем раствора

CM

BB V

m=β единицы гл мгм3

Массовая концентрация вещества Объем смеси Масса растворенного вещества

Раствор глюкозы β =10 гл 1 л 10 г глюкозы

Озоносодержащий воздух β(О3) = 240 мгм3

1м3 24-10-4

Молярная концентрация (с) ndash частное от деления количества раство-

ренного вещества В (nв) на объем раствора

РАР

BВ V

ncminus

= единица (в химии) мольл

Молярная концентрация растворенного вещества

Объем рас-твора

Количество растворенного вещества

Серная кислота с = 02 мольл 1 л 02 моль серной кислоты Н2SO4

Раствор нитрата калия с = 2 мольл 100 мл 02 моль нитрата калия K2NO3

Эквивалентная концентрация (ceq) ndash частное от деления эквивалент-

ного количества вещества В (neq) на объем раствора

)( рр

eqBeqB V

nc

minus

= ndash единица (в химии) мольл

16

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Эквивалентная концентрация вещества

Объем раствора л

Количество раство-ренного вещества

Эквивалентное коли-чество растворенно-

го вещества

Хлороводородная кислота ceq(HCl) = 1 мольл z(HCl) = 1

1 1 моль HCl 1 моль HCl

Серная кислота ceq = 2 мольл z = 2 05 05 моль H2SO4 05 моль H2SO4

Моляльность раствора (b) ndash частное от деления количества раство-ренного вещества В (nв) на массу растворителя L

L

B

mnb = ndash единица молькг

Постоянная Фарадея (F) ndash произведение постоянной Авогадро NА на элементарный электрический заряд представляет собой заряд 1 моль электронов или 1 моль однозарядных ионов

F = NAmiddote = 602214middot1023(моль-1) middot 160218middot1019(KЛ) = 96 485

17

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

3 РАСЧЕТЫ ДЛЯ ГАЗОВ

Газовые законы

При расчетах для газов исходным пунктом являются выведенные для идеальных газов законы газовой динамики так как они приблизительно распространяются и на реальные газы если речь не идет об очень высоких давлениях

Уравнение состояния идеального газа nRTpV = ndash экстенсивная форма

RTpVM = ndash интенсивная форма

Объединенный газовый закон

2

22

1

11

TVP

TVР

=

где Р ndash давление

V ndash объем

VM ndash молярный объем

R ndash универсальная газовая постоянная

T ndash температура

12 ndash индексы состояний

Нормальное состояние газов

Состояние газа определенное при нормальном давлении р = 101325 кПа

(1 атм) и нормальной температуре Т = 27315 К (0 degС)

Молярный объем идеального газа при нормальных условиях составляет

MV = 22144 лмоль

Молярный объем реальных газов при нормальных условиях приблизи-

тельно равен молярному объему идеального газа

18

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

31 Расчет массы газов

Какая масса водорода находится в газометре объемом 1500 м3 при тем-

пературе 20 degС (293 К) и давлении 1040 кПа

( ) ( ) ( ) ( ) ( )( )[ ] ( )

К293мольКДж31458гмоль2м1500кПа0104

32

2 sdotsdotsdotsdot

=sdot

=

==

RTHMpVHm

RTMmnRTpV

m(H2) =1281 кг

Газометр содержит 1281 кг водорода

32 Расчет объема газов

Какой объем занимают 3 моль азота при температуре 290 К и давлении

985 кПа

( ) ( )[ ] кПа398

К290мольКДж31458мол3N2sdotsdotsdot

==ь

pnRTV

( ) л473N2 =V

19

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

4 РАСЧЕТЫ ДЛЯ СМЕСЕЙ

41 Расчеты соотношения компонентов смеси

Необходимое для приготовления смеси с желаемой массовой долей со-

отношение компонентов ndash двух растворов с известными массовыми доля-

ми может быть рассчитано с помощью уравнения смешивания

В1 sdot ω(B) + ω2(B) = (m1 + m2) sdot ω(B)

где m1 ndash масса раствора 1

m2 ndash масса раствора 2

ω1 ndash массовая доля раствора 1

ω2 ndash массовая доля раствора 2

ω (B) ndash массовая доля смеси

20 г соляной кислоты с ω1 (HCI) = 37 смешивают с 100 г воды Како-

ва массовая доля хлороводорода в конечной смеси

m1 sdot ω1(HCl) + m2 sdot ω2(HCl) = (m1 + m2) sdot ω (HCl)

10020010037020)()()(

21

2211

+sdot+sdot

=+

sdot+sdot=

mmHClmHClmHCl ωωω

100 г ω(HCI) = 62

20

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

В полученной кислоте массовая доля хлороводорода равна 62 Для

тех же расчетов используется также правило креста

Правило креста базируется на преобразовании уравнения смешивания

m1 middot ω1(В) + т2 middot ω2(B) = m1 middot ω(B) + m2 middot ω(B)

m1 middot [ω1(B) ndash ω(B)] = m2 middot [ω(B) ndash ω2(B)]

)()()()(

1

2

2

1

BBBB

mm

ωωωω

minusminus

=

Массовая доля вещества в концентрированном растворе исходного ве-

щества ω1(B)

Масса концентрированного вещества в исходном рас-

творе г ω(B) ndash ω2(B)

Массовая доля вещества в разбавленном исходном

растворе ω2(B)

Масса разбавленного исходного вещества г

ω1(B) ndash ω(B)

Массовая доля вещества в

приготовляемом растворе

ω(B)

)()()()(

1

2

BBBB

ωωωω

minusminus ndash соотношение компонентов смеси

21

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Раствор гидроксида натрия с ω(NaOH) = 30 должен быть приготов-

лен путем смешивания 40-го раствора гидроксида натрия с 10-м

раствором гидроксида натрия Какие массовые части обоих растворов не-

обходимо смешать

40 30- 10=20 30 10 40-30=10

20 10 = 2 1 = 21 mm

2 массовые части 40-го раствора необходимо смешать с 1 массовой

частью 10-го раствора например 20 г первого и 10 г второго раствора

22

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

42 Расчеты по массовой доле

Расчеты по массовой доле производятся с помощью формулы-

определения или с помощью преобразований формулы-определения

)( рр

BB m

m

minus

где ωВ ndash массовая доля вещества В

Bm ndash масса вещества В

)( РРm minus ndash масса раствора

Какая масса нитрата серебра (+1) содержится в 175 г раствора

m(AgNOg) = w(AgNO3) middot m(p-p) = 005 middot 175 (г)

m(AgNО3) = 875 г

Масса нитрата серебра(1) содержащегося в растворе равна 875 г

Какие массы воды и перманганата калия необходимы для приготовле-

ния 150 г 12 -го раствора перманганата калия

г1500120)]OH()KMnO([)KMnO()KMnO(

г150)OH()KMnO()OH()KMnO(

)KMnO()KMnO(

2444

2424

44

sdot=+sdot=

=++

=

mmm

mmmm

m

ω

ω

m(КМnO4) = 18 г

m(Н2O) = 150 г middot m(КМnО4) = 150 г middot 18 г = 1482 г

Необходимы 1482 г воды и 18 г перманганата калия

23

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

43 Расчеты по объемной доле

Расчеты по объемной доле проводятся с помощью формулы-

определения или с помощью преобразований формулы-определения

см

BB V

V=ϕ

где φв ndash объемная доля вещества В

VB ndash объем вещества В

Vсм ndash объем смеси

Какой объем воды необходимо смешать с 175 мл чистого пропанола-1

для того чтобы получить смесь с ϕ (С3Н7ОН) = 35

)()()()(

)()(

)()(

7373

732

273

7373

OHHCVOHHCOHHCVOHV

OHVOHHCVOHHCVОННС

minus=

+=

ϕ

ϕ

V(H2О) = 325 мл

2 175 мл пропанола-1 необходимо смешать 325 мл воды

44 Расчеты по мольной доле

Расчеты по мольной доле проводятся с помощью формулы-определения или с помощью преобразований формулы-определения

CM

BB n

nx =

где хв ndash мольная доля вещества В nв ndash количество вещества В nсм ndash сумма количеств веществ в смеси

24

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Какова мольная доля диоксида азота в смеси диоксида азота с тетраок-сидом диазота если количество NO2 равно 12 моль а сумма количеств NO2 N2O4 составляет 28 моль

8021

21)()(

)()(

моль802

21822

)()()(

2

422

22

2242

422

+=

+=

=minus

=minus

=

hArr

ONnNOnNOnNOx

NOnNOnONn

ONNO

o

x(NO2) = 06 = 60 Мольная доля диоксида азота в смеси составляет 60

45 Расчеты по молярной концентрации

Расчеты по молярной концентрации производятся с помощью формулы определения или с помощью преобразования формулы-определения Во многих расчетах используется также формула-определение молярной массы

ppB

BB

B

BB

VMmC

nmM

pVpnС

minus=

⎪⎪⎭

⎪⎪⎬

=

minus=

где СВ ndash молярная концентрация

nB ndash количество растворенного вещества В

V(p-p) ndash объем раствора

mB ndash масса растворенного вещества В

МВ ndash молярная масса вещества В

Какое количество хлороводорода содержится в 5 л 3М (3-молярной)

хлороводородной кислоты [раствора с с(HCl) = 3 мольл]

n(HCl) = c(HCl) middot V(p-p) = 3 (мольл) middot 5 (л) = 15 моль

25

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Данный раствор содержит 15 моль хлороводорода

Какова молярная концентрация хлороводорода если в 2 л раствора со-

держится 73 г НCl

( ) ( )( ) 1

253673

=sdot

=minussdot

=pVpHClM

HClmHClс мольл

Концентрация хлороводорода в растворе равна 1 мольл

46 Расчеты по эквивалентной концентрации

Расчеты по эквивалентной концентрации проводятся с помощью фор-

мулы определения или с помощью преобразований формулы-

определения Во многих расчетах используется также формула-

определение молярной массы

( )

pp

BeqB

Beq

VznC

zcС

minus

=

=

( )ppB

BeqB VM

mСminus

=

где сВ ndash молярная концентрация вещества В

СeqB ndash эквивалентная концентрация вещества В

z ndash эквивалентное число растворенного вещества В

V(p-p) ndash объем раствора

mB ndash масса растворенного вещества В

МВ ndash молярная масса растворенного вещества

Какова эквивалентная концентрация гидроксида кальция в растворе 3 л

которого содержат 002 моль растворенного вещества

26

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

0130])([])([ 22 =

sdot=

minus ppeq V

OHCanzOHCaС мольл

Эквивалентная концентрация Са(ОН)2 в растворе равна 0013 мольл

Какая масса карбоната натрия необходима для приготовления 900 мл

02 раствора карбоната натрия [раствора с сeq(Na2C03) = 02 мольл]

549)()(

)( 323232 =

sdotsdot= minus

zVCONaMCONac

CONam ppeq г

Для приготовления данного раствора необходимо взять 954 г Na2CO3

47 Расчеты по плотности газов и растворов

С помощью формулы-определения плотности и на основе взаимосвязи

между молярным объемом газа молярной массой и плотностью можно

вычислить значения соответствующих величин

)(

MVrM

Vm

=

=

ρ

ρ

где ρ ndash плотность газа или раствора

М ndash молярная масса

VM ndash молярный объем газа

т ndash масса раствора

V ndash объем раствора

Рассчитайте плотность диоксида углерода при нормальных условиях

(ну)

27

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

гл961422

44CO

лмоль422)ну()CO()CO(

2

22

==

==

)ρ(

VV

MM

M

ρ

Плотность диоксида углерода при нормальных условиях составляет

196 гл Рассчитайте количество некоторого газа в порции массой 2014 г

если его плотность равна 00899 гл

Рассчитайте эквивалентную концентрацию гидроксида калия в раство-

ре с плотностью 113 гмл

56

1311401)(

)()(

)(

)()()()()(

)(

)(

)(

)()(

мольгмлг

KOHMKOHz

KOHMmKOHmz

KOHMVKOHmz

VKOHnzKOHczKOHс

pp

pp

рр

ррррeq

minussdot=

minussdot=

sdot

minussdot=

=sdot

sdot=

sdot=sdot=

minus

minus

minus

minusminus

ρωρ

ce(KOH) = 28 мольл

Эквивалентная концентрация КОН в данном растворе равна 28 мольл

48 Расчет молярной концентрации вещества по результатам титрования

Молярная концентрация вещества в растворе при титровании может быть рассчитана по объему определяемого раствора и расходу стандартного рас-твора с известной молярной концентрацией другого вещества В точке ва-лентности эквивалентные количества веществ в анализируемом и в стан-дартном растворе одинаковы Произведение эквивалентного числа z1 на ко-личество определяемого вещества n1 равно произведению эквивалентного числа z2 на количество вещества в стандартном растворе 2211 nznz = Это

28

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

уравнение упрощается если вещества определяемого и стандартного рас-творов имеют одинаковые эквивалентные числа (z1 = z2) n1 = n2

z1c1V1 = z2c2V2

откуда

11

2221 Vz

Vczс =

где с1 ndash молярная концентрация вещества в определенном растворе с2 ndash молярная концентрация вещества 2 в стандартном растворе V1 ndash объем определяемого раствора V2 ndash объем использованного раствора 10 мл раствора азотной кислоты в процессе кислотно-основного титрования

потребовали 48 мл раствора гидроксида натрия с ceq(NaOH) = 1 мольл Какова эквивалентная концентрация азотной кислоты в ее растворе

1

221 V

Vсс =

(NaOH) = 1 z(HNО3) = 1

( ) ( ) ( )( )

( ) ( )( ) мольл480мл10

мл48мольл1

33 =

sdot=

sdot=

HNOVNaOHVNaOHcHNOс

Молярная концентрация азотной кислоты равна 048 мольл

49 Расчет массы по результатам титрования

Масса растворенного вещества или его ионов может быть найдена с

помощью титрования Для расчета необходимы формулы-определения мо-

лярной концентрации и молярной массы Подстановкой и преобразовани-

ем получим

2211

21 VcM

zzm =

29

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

где m1 ndash масса вещества в определяемом растворе

M1 ndash молярная масса вещества в определяемом растворе

Z1 ndash эквивалентное число вещества в определяемом растворе

с2 ndash молярная концентрация вещества в стандартном растворе

V2 ndash объем использованного стандартного раствора

z2 ndash эквивалентное число вещества в стандартном растворе

При перманганатометрическом определении катионов железа (II) в

растворе было использовано 168 мл 002 М раствора перманганата калия

Какая масса железа в виде ионов содержится в определяемом растворе

Уравнение реакции титрования

5Fe +2 +МnО 4 + 8Н3О+ = 5Fe3+ + Мn2+ + 12Н2О

z(Fe +2 ) = 1z(MnO minus4 ) = 5

( ) ( )( ) ( ) ( ) ( )

( ) ( ) мг94мл816мольл020

ьгмол5615

42

242

=sdottimes

timessdot=sdotsdot= minus++

minus+ MnOcFeM

FezMnOzFem

30

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

5 СТЕХИОМЕТРИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ

ПО ХИМИЧЕСКИМ РЕАКЦИЯМ

Стехиометрия ndash учение о количественном составе химических соеди-

нений а также о соотношениях количеств веществ масс объемов и заря-

дов в химических реакциях

Стехиометрический расчет ndash расчет масс и объемов участвующих в

химической реакции исходных веществ или продуктов реакции Во всех

химических реакциях количества исходных веществ реагируют друг с дру-

гом в определенном соотношении На основании этого можно рассчитать

массы и объемы участников химической реакции

51 Алгебраический расчет массы и объема

На основе пропорциональности масс объемов и количеств веществ

выводятся расчетные уравнения для этих величин

Искомая величина Заданная величина Расчетное уравнение

m(A) m(B) ( )( )

( ) ( )( ) ( )BMBn

AMAnBmAm

sdotsdot

=

m(A) V(B) ( )( )

( ) ( )( ) ( )BVBn

AMAnBVAm

Msdotsdot

=

V(A) m(B) ( )( )

( ) ( )( ) ( )BMBn

AVAnBmAV M

sdotsdot

=

V(A) V(B) ( )( )

( )( )BnAn

BVAV

=

m ndash масса вещества V ndash объем вещества M ndash молярная масса VM ndash мо-

лярный объем газа (ну) (A) ndash вещество А (B) ndash вещество В

31

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Рассмотрим алгоритм действия на примере задачи каков объем кисло-

рода может быть получен путем термического разложения 28 г перманга-

ната калия

1 Составление уравнения реакции

2KMnO4 = K2MnO4 + MnO2 + O2

2 Указания на искомые и заданные величины

Дано n(B) = n(KMnO4) = 2 моль

N(A) = n(O2) = 1 моль

m(B) = m(KMnO4) = 28 г

Найти V(A) = V(O2)

3 Вывод расчетного уравнения

( ) )(

)()()()(

)()()()(

)()(

44

4222 KMnOMKMnOn

KMnOmOVMOmOV

BMBnAVAn

BmAV M

sdotsdotsdot

=

sdotsdot

=

4 Подстановка данных в расчетное уравнение

( ) ( ) ( )( ) ( )мольгмоль

лмольлмольOV1582

284221)( 2 sdotsdotsdot

=

5 Счет искомых величин

V(O2) = 198 л

6 Ответ задачи путем термического разложения 28 г перманганата ка-

лия можно получить 198 л кислорода

32

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

52 Расчет массы и объема методом пропорций

Массы и объемы реагентов в химической реакции могут быть рассчи-

таны на основе количеств веществ молярных масс и молярных объемов

используя метод пропорций

Какая масса оксида железа (3) должна быть использована в реакции с

алюминием для получения 14 г железа

1 Составление уравнения реакции

Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3

2 Запись заданной и искомой величины над уравнением реакции

m 14 г

Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3

3 Запись произведений стехиометрических коэффициентов и моляр-

ных масс веществ под уравнением реакции

m 14 г

Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3

мольг 1601sdot мольг 562 sdot

4 Составление пропорции

мольгг

мольгm

56214

1601 sdot=

sdot

5 Расчет искомых величин

гмольг

гмольгm 20562

14160=

sdotsdot

=

6 Ответ задачи для получения 14 г железа требуется 20 г оксида желе-

за (+3)

33

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

6 РАСЧЁТЫ В ХИМИЧЕСКОЙ ТЕРМОДИНАМИКЕ

61 Расчет энтальпии реакции по данным эксперимента

Энтальпия реакции может быть определена калориметрическим методом

)(

)()()(

)(

)()(

22

22

продmпродMTOHcOHmН

продnTOHcOHmH

P

P

sdotΔsdotsdotminus=Δ

Δsdotsdotminus=Δ

где ΔH ndash энтальпия реакций

m(H2O) ndash масса воды в калориметре

(прод) ndash продукт реакции

Определите энтальпию реакции железа с серой если образуется суль-

фид железа(2)

Уравнение реакции Fe + S = FeS

Данные измерений m(H2О) = 400 г ΔT = 45 К

m(Fe) = 448 г m(S) = 256 г

( )[ ] ( ) 94562484

8854194400)()(

)()()( 22

молькДжмольгКлКДж

SmFemFeSMTOHcOHmH P

minus=+

sdotsdotsdotsdotminus=

+sdotΔsdotsdot

minus=Δ

Определенная калориметрическим путем энтальпия реакции получения

сульфида железа (+2) составляет ΔН = -94 кДжмоль (табличная величи-

на -100 кДжмоль)

34

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

62 Расчет стандартных величин реакции

по табличным данным

Стандартные энтальпии ΔН0 стандартные энтропии ΔS0 стандартные

энергии Гиббса ΔG0 ndash реакции могут быть рассчитаны на основе закона

Гесса по табличным данным

)]([)]([

)()(

)()(

0

0

0

000

000

реагGvпродGvG

SvSvS

HvHvH

BTBTT

реагпрод

реагпрод

ΔsdotminusΔsdot=Δ

sdotminussdot=Δ

ΔsdotminusΔsdot=Δ

sumsum

sum sum

sum sum

Рассчитайте стандартную энтальпию гидрирования этена

кДж137]01521[)]85(1[

)]H(H)HC(H[)HC(H

CHCHHCHCH

20

420

6200

33222

minus=sdot+sdotminusminussdot=

=Δsdot+ΔsdotminusΔsdot=Δ

minusrarr+=

vvHv

Стандартная энтальпия реакции составляет -137 кДж

63 Расчет энергии Гиббса реакции

Расчет производится по уравнению Гиббса-Гельмгольца

000 H STGT ΔminusΔ=Δ

Рассчитайте стандартную энергию Гиббса GΔ 0298 ndash гидрирования этена

СН2 = СН2 + Н2 rarr СН3 ndash СН3 0HΔ = -137 кДж ASP = ndash121 ДжК

0298GΔ = 0

298HΔ ndashΔS 0 = ndash137 middot298 (ndash0121) = ndash101 кДж

Стандартная энергия Гиббса реакции составляет -101 кДж

35

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

64 Расчет константы равновесия

Константа равновесия рассчитывается по стандартной энергии Гиббса

реакции

RTInKGT minus=Δ 0

Рассчитайте константу равновесия PK гидрирования этена при 298 К

если кДж1010289 minus=ΔG давление выражено в Паскалях

0289 PRTInKG minus=Δ

105325101

кПа)325101(

1)325101(

840)К(298)ДжК(3148

)кДж(101

15840

0298

sdot==sdot=

minus=Δ=

=sdot

minus=

Δminus=

Δ

Δ

eeK

vKInInK

RTGInK

vInKP

vP

P

P

P

Константа равновесия гидрирования этена составляет 15105 sdot=PK

36

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

7 РАСЧЕТЫ В КИНЕТИКЕ РЕАКЦИЙ

71 Расчет константы скорости

Расчет константы скорости на основе данных измерения кинетических

параметров осуществляется по уравнению скорости реакции Порядок хи-

мической реакции должен быть известен

Реакция 1 порядка

Реакция 2 порядка

Или если с0А = с0В

)11(10

2

AAA

A

cckkc

ddcv minus==minus=

ττ

где сА сВ ndash молярные концентрации в момент времени х

с0А с0В ndash начальные концентрации реагентов

k ndash константа скорости реакции

τ ndash время протекания реакции

Щелочное омыление метилового эфира уксусной кислоты протекает

как реакция II порядка

CH3 ndash COO ndash CH3 + OH ndash COOndash + CH3OH

Найдите константу скорости Заданы начальные концентрации метилового

эфира уксусной кислоты и гидроксид-иона с0(эфир) = с0(ОН minus ) = 005 мольл

Через 75 с концентрации составили с(эфир) = с(ОН minus ) = 004 мольл

A

AA

A

ccInkkc

ddcV 01

ττ===

BA

AB

ABBA

A

ccccIn

cckckc

ddcV

0

0

00 )(1 sdotminus

==minus=ττ

37

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ minus=⎥

⎤⎢⎣

⎡minus=

0501

0401

751

)(1

)(11

0 cэфирcэфирck

τ

k = 0067 л(мольmiddotс)

Константа скорости щелочного омыления метилового эфира уксусной

кислоты составляет 0067 л(мольmiddotс)

72 Расчет порядка реакции

Расчет порядка реакции из данных измерения кинетических парамет-

ров осуществляется по уравнению скорости С помощью полученных

экспериментальным путем данных рассчитываются и сравниваются меж-

ду собой константы скорости в разные моменты времени Если отклоне-

ние значений этих констант незначительное то выбранный для расчетов

порядок реакции является правильным

Необходимо определить порядок реакции тиосульфат-иона с перокси-

дом водорода

minus23S2SO +2Н3O+ + Н2O2 mdashgt S4O minus2

6 + 4Н2О (при рН = const)

Данные измерений

τ мин 0 17 36 43 52

с(SO3S2-)10-3 мольл

205 103 52 42 31

с(Н2O2)10-3 мольл 368 317 291 286 281

Предложим что в данных условиях протекает реакция II порядка

)()()(22

23

23 OHcSSOck

dSSOdcv sdotsdot=minus= minus

minus

τ

38

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

)()()()(

)]()([1

23022

2202

3

2202

30minus

minus

minus sdotsdot

sdotminus

=SSOcOHcOHcSSOcIn

OHcSSOck

τ

Через 17 мин

)10520()10731()10836()10310(

)1083610520(171

33

33

33 minusminus

minusminus

minusminus sdotsdotsdotsdotsdotsdot

sdotsdotminussdot

= Ink

k = 195 л(моль sdot мин) Аналогично через 36 мин ndash 194 через 43 мин ndash 190 через 52 мин ndash 191

Частные константы скорости близки по значениям протекает реакция 2 порядка Константа скорости этой реакции составляет 19 л(моль sdot мин)

73 Расчет времени реакции

Расчет времени реакции необходимого для того чтобы достичь опре-деленной концентрации исходного вещества или продукта реакции осу-ществлялся по уравнению скорости реакции

Проводится химическая реакция пероксида водорода с тиосульфат-ионом в кислом растворе Начальные концентрации с0(Н2О2) = 5 sdot 10 minus 2мольл

c0(SO3S2 minus

) = 25 sdot10-2 мольл Константа скорости реакции II порядка

k = 191 л(моль sdot мин) Необходимо рассчитать время по истечении кото-

рого концентрация тиосульфат-ионов станет равной 1 sdot 10 2minus мольл 2SО3S2- + 2Н3О+ + Н2О2 rarr S4О minus2 + 4Н2О

)()()(22

23

23 OHcSSOck

dSSOdcv sdotsdot=minus= minus

minus

τ

)()()()(

)]()([1

23022

2202

3

2202

30minus

minus

minus sdotsdot

sdotminus

=SSOcOHcOHcSSOcIn

OHcSSOckτ

39

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

=minusminus= minusminus )]()([21)()( 2

32

3022022 SSOcSSOcOHcOHс

2222 10254)1011052(21105 minusminusminusminus sdot=sdotminussdotminussdot= мольл

)1052()10254()105()101(

)]1051052[9111

22

22

22 minusminus

minusminus

minusminus sdotsdotsdotsdotsdotsdot

sdotsdotminussdot

= Inτ

τ = 159

Концентрация minus23SSO равная 2101 minussdot мольл установиться через 159 мин

74 Расчеты по уравнению Аррениуса

С помощью уравнения Аррениуса рассчитываются энергия активации и предэкспоненциальный множитель на основе экспериментальных значений константы скорости Константа скорости может быть пересчитана на лю-бые температуры

RTEInAInk

eAk

A

RTEA

minus=

sdot=minus

)11(12

12 TTREInkInk A minus=minus

где minus21kk константы скорости реакции

T1 T minus2 температуры

ЕА ndash энергия активации

R ndash универсальная газовая постоянная

A ndash предэкспоненциальный множитель

40

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Константы скорости разложения пентаоксида диазота N 2 O5 rarrNO2 + NO3

при 308 К и 328 К равны соответственно 134 middot 10 4minus и 150 middot 10 3minus с 1minus Необ-

ходимо рассчитать энергию активации

1

2

21

21

KKIn

TTTRTEA sdotminus

=

14

13

1034110501

)308328()(328)(300)]([31458

minusminus

minusminus

sdotsdot

sdotminus

sdotsdotsdot=

ccIn

КККмольКДжEA

EA = 101 кДжмоль

Энергия активации разложения N2О5 составляет 101 кДжмоль

Константы скорости разложения пентаоксида диазота при 308 К и

328 К равны соответственно 134 middot 10-4 и 150 middot 10-3 с-1 Необходимо рас-

считать предэкспоненциальный множитель А если энергия активации

равна 101кДжмоль

c10812

108110812

c1081)10501(

c1081)10341(

1131313

21

11332831458101000

322

11330831458101000

411

2

1

minus

minussdotminus

minussdotminus

sdot=sdot+sdot

=+

=

sdot=sdotsdot=sdot=

sdot=sdotsdot=sdot=

AAA

eekA

eekA

RTE

RTE

A

A

Множитель А для данной реакции равен 18 middot 1013 с-1

Константа скорости разложения пентаоксида диазота при 328 К со-ставляет 60 1310 minusminussdot с Необходимо рассчитать константу скорости реакции при 100 degС

41

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

c130)10501(287287

2874684)328

1273100

1(31458

101000

)11(

)11(

1312

4684

1

2

2

2

121

2

1212

minusminus =sdotsdot==

===minus+

minus=

minusminus=

minusminus=minus

KK

eKK

KKIn

TTRE

KKIn

TTREInkInk

A

A

Константа скорости разложения N2О5 при 100 degС составляет 013 с-1

42

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

8 РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РАВНОВЕСИЯМ

81 Расчеты по закону действующих масс

Расчеты в соответствии с законом действующих масс осуществляются в определенной последовательности

Алгоритм действия 1 Составление уравнения реакции 2 Указание молярных концентраций (парциальных давлений) реаген-

тов перед началом реакции 3 Вычисление молярных концентраций (парциальных давлений) уча-

стников реакции в состоянии химического равновесия 4 Составление уравнения закона действующих масс 5 Подстановка молярных концентраций (парциальных давлений) в

уравнение закона действующих масс 6 Расчет искомых величин В химических равновесиях с одинаковой суммой коэффициентов для

реагентов и продуктов (Δ v = 0) вместо молярных концентраций могут быть взяты пропорциональные им количества веществ

82 Расчет константы равновесия Кс

В реакции уксусной кислоты с этанолом при 25 degС к моменту установ-ления химического равновесия образовалось 205 моль этилового эфира уксусной кислоты В исходных веществах содержалось 155 моль воды Каково значение константы равновесия

1 СН3mdashСООН + С2Н5mdashОНhArrСН3mdashСООmdashС2Н5 + Н2О 2 3 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 (3-205) (4-205) 205 моль (155 + 205) 095 моль 195 моль 36 моль

43

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

4 )()(

)()(спиртnкислотаnводаnэфирnKC sdot

sdot=

5 95195063052

sdotsdot

=cK

6 КС = 398 При 25 degС константа равновесия образования этилового эфира уксус-

ной кислоты равна 398 (или ~ 4)

83 Расчет количества продукта в состоянии равновесия

При 25 degС константа равновесия образования эфира из уксусной кисло-ты и этанола равна 4 Каково количество эфира в состоянии равновесия если взято 3 моль уксусной кислоты и 4 моль этанола Исходные вещест-ва содержат 155 моль воды

1 СН3 ndash СООН + С2Н5 ndash ОН hArr СН3 ndash СОО ndash С2Н5 + Н2О 2 3 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 3-n 4-n n 155 + n

4 )()(

)()(спиртnкислотаnводаnэфирnK C sdot

sdot=

5 )4()3(

)551(4nn

nnminussdotminus

+=

87329254164

972859

016859482845516

21

222

plusmn=minusplusmn=

=+minus+minus=+

n

nnnnnn

n1 = 78 моль (нереальный ответ n gt 4 моль)

n2 = 205 моль В состоянии химического равновесия смесь содержит 205 моль этило-

вого эфира уксусной кислоты

44

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

84 Расчет выхода продукта

Уход продукта реакции представляет собой частное от деления полу-ченного в равновесии количества вещества и рассчитанного по необрати-мой реакции количества вещества

теорnn

При взаимодействии 3 моль уксусной кислоты с 4 моль этанола полу-чают 205 моль эфира Исходные вещества содержали 155 моль воды Ка-ков выход эфира по отношению к уксусной кислоте

1 OHHCCOOCHOHHCCOOHCH 2523523 +minusminushArrminus+minus

2 23 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 095 моль 195 моль 205 моль 36 моль

4 3052

)()(

)()(

0

===кислотаnэфирn

эфирnэфирn

теор

η

5 68680 ==η

Выход эфира по отношению к уксусной кислоте составляет 68

85 Расчет константы равновесия по уравнению Вант-Гоффа

Расчет константы равновесия при определенной температуре осущест-вляется при заданной константе равновесия с помощью уравнения Ванг-Гоффа (изобара реакций)

2RTH

dTdInK Δ

=

Интегрированная форма

12

120

12 TTTT

RHInKInK minus

sdotΔ

+=

45

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

где k ndash константа равновесия 0HΔ ndash стандартная энтальпия

R ndash универсальная газовая постоянная T ndash температура 12 ndash индексы для двух составляющих

При 25 degС для химической реакции 242 2NOON hArr константа равновесия

КР = 114 кПа Рассчитайте константу равновесия при 70 degС если стан-дартная энтальпия реакции Δ Н0 = 59 кДж

259325101325101

940343298298343

3145859000

325101411

325101

9402

12

120

12

2

2 =sdot=sdot=

=sdotminus

sdot+=

=minus

sdotΔ

+==

eeK

In

TTTT

RHInK

KInK

PInKP

PP

P

86 Расчеты с водородным показателем рН

Расчеты с показателем рН проводятся с помощью формулы-определения рН и химического выражения константы протолиза

мольлв)()( 33 OHcOHIgcpH +minus=

Для сильных кислот и оснований

с(H3O+) = c0на sdot c(OH-) = c0B

Для средних по силе кислот и оснований (при К gt 001 с0)

с(H3O+) = Bbнаa cKOHсcK 00 )( =minus

Для буферных ратворов

)()()( 3 minus

+ sdot=AcHAcКOHс a

46

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Раствор имеет значение рН 35 Какова молярная концентрация катио-нов оксония

мольл102310)(

10)(

)(

4533

3

3

minusminus+

minus+

+

sdot==

=

minus=

OHc

OHc

OHIgcpH

pH

Концентрация катионов H3O+ = 32 sdot 10-4 мольл

Рассчитайте рН в 01М растворе аммиака если КВ(NH3) = 18 middot 10 5minus

111)1077(

мольл10771031

101)(

)(

мольл103110)1081()(

)(

12

123

14

3

35

0

=sdotminus=

sdot=sdotsdot

==

sdot=sdotsdot=

=

minus

minusminus

minus

minus+

minusminusminus

minus

IgpHOHcKOHс

OHc

cKOHс

W

BB

Рассчитайте значение рН буферного раствора

К a (СН3СООН) + 016М CH 3 COONa

Если К а (СН3СООН) = 18- 10 5minus

55

3

33 1021

160110)1081(

)()()( minusminus

minus+ sdot=sdotsdot=sdot=

COOCHcCOOHCHcKOHс a

pH = 49

Буферный раствор имеет значение рН = 49

47

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

87 Расчет степени протолиза

Степень протолиза представляет собой долю кислоты или основания

вступивших в протолиз по отношению к начальной концентраций протолита

НАНАKT c

Acc

OHca00

3 )()( minus+

==

и

BBC c

HBccOHca

000

)()( +minus

==

Какова степень протолиза в 001М растворе уксусной кислоты если

010

010)1081()(

)(

)()()(

)(

5

30

30

30330

3

sdotsdot=

sdot=

sdot==

minus

+

COOHCHcCOOHCHcK

a

COOHCHcKOHcCOOHCHc

OHca

aKT

aKT

аКТ = 0042 или 42

Ka = 18 sdot 10-5

Степень протолиза уксусной кислоты составляет 42

88 Расчеты по равновесиям растворимости

Расчеты по равновесиям растворимости и осаждения проводятся с по-

мощью выражения для произведения растворимости

)()(

][][)(

nmnm

nMnM

nmMnnM

nmBAПРBAl

BABAПР

+

minus+

=

=

48

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

где ПР (АmВn) ndash произведение растворимого вещества АmВn

l(АmВn) ndash растворимость вещества или концентрация насыщенного рас-

твора вещества nm BA

Сульфат бария имеет произведение растворимости 1middot10-10 При какой

концентрации серной кислоты в 0001М растворе хлорида бария начина-

ется осаждение сульфата бария

[Ba2+][SO minus24 ] = ПP(BaSо4)

3

10

242

442 101101

][)(][)( minus

minus

+minus

sdotsdot

===BaBaSOПРSOSOHс

c(H2SО4)= 1 middot 10-7 мольл

Осаждение сульфата бария начинается когда концентрация серной ки-

слоты превышает значение 1 middot 10 7minus мольл

Какова растворимость l1 перхлората калия в воде по сравнению с рас-

творимостью l1 перхлората калия в 1 М растворе хлорида калия

l1 (КСlO4) = [СlOminus4 ] = )( 4KCIOПР = 2101 minussdot = 01 мольл

l1 (КСlO4) = [СlOminus4 ] ПР(КClO4) = с(К+)[СlO

minus4 ] = 1 middot 10-2

1101

)()KClO()(

24

42

minus

+

sdot==

KcПРKClOl

l1 (КСlO4) = 001 мольл

Растворимость l1 перхлората калия в чистой воде в десять раз выше 1

М растворе хлорида калия

49

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

89 Расчет растворимости при комплексообразовании

Для расчета растворимости малорастворимых солей когда катион об-

разует комплекс требуются уравнения для произведения растворимости и

для константы устойчивости комплекса

ПР(AmBn) = [An+]m[Bm-]n

xnx

LAAlK

]][[][

+=

где ПР ndash произведение растворимости

К ndash константа устойчивости комплекса

[Аn+] ndash молярная концентрация катионов

[L] ndash молярная концентрация лигандов

[АЦ] ndash молярная концентрация комплекса

Константа устойчивости катиона диамминсеребра (+1) К = 16 middot 107

Рассчитайте растворимость хлорида бромида и иодида серебра(1) в 4М

растворе аммиака если ПР(АgСl) = 1 middot 10-10 ПР(АgВr) = 5 middot 10-13

ПР(АgI) = 8 middot 10-17

AgXhArrАg+ + Х minus ПР(АgХ) = [Аg+][Х minus ]

])([

)()(][

)(][)(

)(])([][

)(][

])([])([2

23

32

33

23

32

23233

++minus

++

+

+++

sdotsdot===

sdot=

sdot=hArr+

NHAgNHcKAgXПР

AgAgXПРXAgXl

NHcKNHAgAg

NHcAgNHAgKNHAgNHAg

50

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

мольл1041)(

4)1061()108()(

мольл1011)(

4)1061()105()(

мольл160)(4)1061()101()(

)()()(

][])([

4

2717

2

2713

2710

32

23

minus

minus

minus

minus

minusminus

minus+

sdot=

sdotsdotsdotsdot=

sdot=

sdotsdotsdotsdot=

=

sdotsdotsdotsdot=

sdotsdot=

asymp

AgIl

AgIl

AgBrl

AgBrl

AgCllAgCll

NHcKAgXПРAgXl

XNHAg

Растворимость галогенидов серебра(1) в 4М растворе аммиака состав-

ляет 016 (AgCl) 11 middot 10-2 (AgBr) и 14 middot 10-4 мольл (AgI) В этом растворе

аммиака хлорид растворяется хорошо бромид ndash незначительно и иодид

серебра (+1) ndash плохо

51

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

9 РАСЧЕТЫ В ЭЛЕКТРОХИМИИ

91 Расчеты по уравнению Нернста

С помощью уравнения Нернста можно вычислить окислительно-

восстановительные потенциалы электродные потенциалы и равновесное

напряжение гальванического элемента

Для окислительно-восстановительного электрода

][][0

BcOkIn

zFRTEE sdot+=

где Е0 ndash стандартный потенциал

Е ndash электродный потенциал

Z ndash число переданных электронов

Для электрона металлкатион металла

][0 +sdot+= ZAInzFRTEE

][][)(0590

K298при)()(

0

01

02

0

BcOkIg

zBEE

TанодЕкатодEE

EEE

sdot+=

=minus=Δminus=Δ

где R ndash газовая постоянная

Т ndash температура

F ndash постоянная Фарадея

[Ок] ndash молярная концентрация окислителя

[Bc] ndash молярная концентрация восстановителя

ΔЕ0 ndash стандартное напряжение

ЕΔ ndash равновесное напряжение

52

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Каков электродный потенциал пары медькатион меди (+2) при 25 degС и

[Cu2+]= 001 мольл

01020590340][

2)(0590 20 IgCuIgBEE sdot++=sdot+= +

E = +028 B

Электродный потенциал равен +028 В

Каково равновесное напряжение гальванического элемента Даниеля

при 25 degС если молярные концентрации сульфата меди(2) и сульфата

цинка(2) одинаковы

Электрод 1 цинккатион цинка (+2)

Электрод 2 медькатион меди (+2)

)()()(][][02950

)()(][02950)(

][02950)()()(

02020202

2

2020220

22022

EZnZnECuCuECuCuEZnCuIg

ZnZnECuCuEZnIgZnZnE

CuIgCuCuEZnZnECuCuEE

Δ=minusminus=+

+minus=+minus

minus+=minus=Δ

++++

+

++++

++++

ΔEdeg = 034 middot (-076) = 110 В

Элемент Даниеля имеет равновесное напряжение 110 В Рассчитайте

напряжение гальванического элемента CuCu +2 (с 1 )|| К+ СI minus || Cu2+(c2)Cu

(Cu2+) = 05 мольл и с1 (Сu2+) = 05 005 и 0005 мольл

Для каждого полуэлемента )(20590 20 +sdot+= CuIgcEE

Напряжение гальванического элемента

1

201

0212 2

0590ccIgEEEEE sdot+minus=minus=Δ

Поскольку

01

02 EE =

53

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

то

1

2

20590

ccIgE sdot=Δ

а) с1 (Cu2+) = 05 мольл ΔЕ = 00295 Ig 1 = 0

б) с1 (Cu2+) = 005мольл ΔЕ = 00295 Ig 10 = 0030 В

в) с1 (Cu2+) = 0005 мольл ΔЕ = 00295 Ig 100 = 0059 В

Исследуемые концентрационные гальванические элементы имеют при

25 degС напряжение 0 30 и 59 мВ

Рассчитайте электродные потенциалы полуэлементов при 25 degС

1) 2HPt (р = 1035 кПа) Н3О+ (рН = 15)

2) +2FePt (с = 002 мольл) Fe3+ (с = 004 мольл)

Каково равновесное напряжение гальванического элемента составлен-

ного из этих электродов

++ OHH 22 2 = 2Н3О+ + 2е-

B880)0890(7880B78800200400590770

][][)(0590)(

B08903101510302950510590

)(3101

)(205900590

)(][

20590

2

2

3320

232

1

2

2

230

1

=minusminus=Δ=+=

sdot+=+hArr

minus=minussdotminus=

sdotminussdotminus=+=

+

+++minus++

EIgE

FeFeIgBFeFeEEeFeFe

IgE

кПаHpIgpH

HpOHIgEE

Равновесное напряжение данного гальванического элемента составляет

088 В

54

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Рассчитайте окислительно-восстановительный потенциал для пары

Mn2+MnOminus4 при рН = 0 при рН = 03 и 7 (t = 25 ordmC)

( ) ( ) [ ][ ][ ]

( ) ( ) ( ) [ ][ ]

( ) ( )

( ) ( ) ( ) 094405112

85

05902

lg5

059085

0590

lg5

0590

5812

4

4

24

42

2

834

42

3422

рНВВEMnOMnE

pHBEMnOMnE

MnMnOBpHBEMnOMnE

MnOHMnBEMnOMnE

eOHMnOHMn

sdotminus+=+

sdotminus=+

sdot+sdotminus=

sdot+=

++harr+

minus

minus

+

minusminus+

+

+minusminus+

minus+minus+

o

o

o

o

При рН = 0 Е = +151 рН = 3 Е = +123 рН = 7 Е = +085

Окислительно-восстановительный потенциал данной пары при рН = 03 и 7 составляет +151 +123 и +085 В соответственно

92 Расчеты по законам Фарадея

Для расчета осажденной массы значений силы тока времени или чис-ла элементарных зарядов при электролизе используются законы Фарадея или преобразования законов Фарадея а также формула-определение мо-лярной массы

zFMIm

zFI

nm

zFIn

τ

τ

τ

=

=

=

55

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

где I ndash сила тока

τ ndash время

z ndash число элементарных зарядов

F ndash постоянная Фарадея

n ndash количество вещества

М ndash молярная масса

m ndash масса вещества

Рассчитайте ежедневное производство алюминия в электролизёре кото-рый работает при силе тока 100 000 А и для которого выход по току η = 85

Al3+ rarr Al + 3endash

кг685г039685485963

85027360024000100asymp=

sdotsdotsdotsdotsdot

==zFMIm ητ

В электролизе ежедневно получают 685 кг алюминия

56

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

10 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ФОРМУЛ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ

101 Определение молекулярной формулы летучего органического соединения

Для определения молекулярной формулы летучего соединения необхо-димо оценить результаты качественного и количественного элементного анализа а также установить молярную массу

Алгоритм действия

1 Установить качественный состав соединения Результат исследуемое соединение состоит из элементов углерод во-

дород и кислород Молекулярная формула СхНуОz 11 Установить молярную массу соединения

12 Экспериментальное определение объема пара одной пропорции

соединения

( )( )[ ]

кПа 72101

C 20

мл 548г

г120

=

=

=

=

p

t

OHCV

OHCm

zyx

zyx

o

13 Рассчитать объем пара порции соединения в нормальных условиях

( )[ ] ( )[ ]

( )[ ] мл 445г

32510115293

1527372101548гг

=sdot

sdotsdot=

sdot=

zyx

zyxzyx

OHCVрТ

рТOHCVOHCV

o

o

oo

14 Рассчитать молярную массу соединения

57

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

( ) ( )( )[ ]

( ) гмоль 259

445

41422120гм

=

sdot=

sdot=

zух

zyx

zухzух

ОНСМ

OHCVVОНСm

ОНСМo

2 Установить возможную молекулярную формулу органического со-единения путем расчета

( ) )()()( ОzМНуМСхМОНСМ zух ++=

Возможные решения 592 гмоль = (2 middot 12 + 4 middot 1 + 2 middot 16 гмоль)

или 592 гмоль = (3 middot 12 + 8 middot 1 + 1 middot 16 гмоль)

Возможные молекулярные формулы органического соединения С2Н4О2 и С3Н8О

3 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органическо-го соединения путем анализа сжиганием

31 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида углерода которые образуются при сжигании одной порции органического соединения

m(CхHуOz) = 60 мг m(H2О) = 720 мг V(CО2) = 718 мл t =20degC ρ = 10172 кПа 32 Рассчитать объем диоксида углерода при нормальных условиях 33 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-

единения

( )( )

( ) ( )( ) 3

м

22 =sdot

sdot=

zyx

zyxp

zyx OHCmVOHCMTCOV

OHCnCOn oo

58

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

34 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-

единения

( )( )

( ) ( )( ) ( ) 8

22

2

22 =sdot

sdot==

zyx

zyxp

zyx OHCmOHМOHCMTOHm

OHCnOHnY o

35 Составить молекулярную формулу

Молекулярная формула органического соединения С3Н8О

Молекулярная (брутто-) формула еще не проясняет строения химиче-

ского соединения Последнее может быть определено при использовании

химических иили физических методов

Возможные соединения с молекулярной формулой С3Н8О

CH3ndashCH2ndashCH2ndashOH ndash пропанол 1

CH3ndashCH(OH)ndashCH3 ndash пропанол 2

СН3ndashСН2ndashОndashСН3 ndash метиловый спирт

102 Определение молекулярной формулы

нелетучего органического соединения

Для определения молекулярной формулы нелетучего соединения необ-

ходимо оценить результаты качественного и количественного элементно-

го анализа и результатов определения молярной массы криоскопическим

методом Молярная масса вещества рассчитывается на основании пони-

жения температуры замерзания

LB

Bзамзам mM

mkT sdot=Δ

Lзам

BзамB mT

mkMΔ

=

где замTΔ ndash понижение температуры замерзания

59

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

замK ndash криоскопическая константа растворителя

Bm ndash масса вещества В

BM ndash молярная масса вещества В

Lm ndash масса растворителя

Для определения молекулярной формулы подходит следующая после-

довательность действий

Установить качественный состав соединения Результат исследуемое со-

единение состоит из элементов углерод водород и кислород Молекуляр-

ная формула ZYX OHC

1 Установить молярную массу соединения

11 Экспериментальное определение понижения температуры замер-

зания раствора

m( ZYX OHC ) = 78 г m(H2О) = 40 г

ΔTзам = -2 К

Кзам(Н2О) = -1860 К sdot гмоль

12 Рассчитать молярную массу соединения

)()()(

2OHmTOHCmkOHCM

зам

ZYXзамZYX Δ=

M( ZYX OHC ) = 181 гмоль

2 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органического

соединения путем анализа сжиганием

21 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида

углерода которые образуются при сжигании одной порции соединения

M(CxHyOz) = 93 мг

m(H2О) = 547 мг

V(СО2) = 739 мл

t =22 degС

60

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

ρ = 1006 гПа

22 Рассчитать объем диоксида углерода в нормальных условиях

25101315295152731006973)()(

0

0220 sdot

sdotsdot==

TppTCOVCOV

V0(СО2) = 679 мл

23 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-

единения

093041422

18106790)(

)()()(

)( 202

sdotsdot

=sdotsdot

==ZYXM

Zyx

ZYX OHCmVOHCMCOV

OHCnCOnx

х = 6

24 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-

единения

93181817542

)()()()(2

)()(2

2

22

sdotsdotsdot

=sdotsdot

==ZYX

Zyx

ZYX OHCmOHMOHCMOHm

OHCnOHny

у = 12

25 Расчет числа атомов кислорода в молекуле органического соеди-

нения

)()()()( OzMHyMCxMOHCM Zyx +minus=

16112126181

)()()()( sdotminussdotminus=

minusminus=

OMHyMCxMOHCM

z Zyx

z = 6

Молекулярная формула соединения С6H12O6

61

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

Основная

1 Коровин НВ Общая химия учебник для технических направлений и специальностей вузов НВ Коровин ndash 2-е изд испр и доп ndash М ВШ 2000

2 Фролов ВВ Химия ВВ Фролов ndash М Высшая школа 1995 3 Глинка НЛ Задачи и упражнения по общей химии НЛ Глинка ndash

Л Химия 1989 4 Суворов АВ Общая химия АВ Суворов АБ Никольский ndash СПб

Химия 1997 5 Орлов КЯ Авиационные материалы КЯ Орлов ВА Пархимович

ndash М Транспорт 1993 6 Задачи и упражнения по общей химии под ред проф НВ Корови-

на ndash М Высшая школа 2003 7 Михилев ЛА Задачи и упражнения по неорганической химии

ЛА Михилев НФ Пассет МИ Федотова ndash СПб Химия 1995 8 Хомченко ИГ Общая химия сборник задач и упражнений

ИГ Хомченко ndash М Оникс 1999 9 Литвинова ТН Задачи по общей химии с медико-биологической на-

правленностью ТН Литвинова ndash Ростов нД Феникс 2001 10 Кузьменко НЕ Задачник по химии НЕ Кузьменко ВВ Еремин

ndash М Экзамен 1999

Дополнительная

1 Слесарев ВИ Химия Основы химии живого учебник для вузов

ВИ Слесарев ndash 2-е изд испр и доп ndash СПб Химиздат 2001

2 Хаускрофт К Современный курс общей химии В 2 т К Хаускрофт

Э Констебл пер с англ ndash М Мир 2002 3 Лидин РА Химия справочник для старшеклассников поступающих в вузы

РА Лидин ЛЮ Аликберова ndash М Аст пресс школа 2002

62

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

4 Слета ЛА Химия справочник ЛА Слета ndash Харьков Фолио Рос-

тов нД Феникс 1997

5 Дикерсон Р Основные законы химии В 2 т Р Дикерсон Г Грей

Дж Хейт ndash М Мир 1982

6 Лучинский ГП Курс химии ГП Лучинский ndash М Высшая школа 1985

7 Ремсден ЭН Начала современной химии ЭН Ремсден ndash Л Хи-

мия 1985

8 Степин БД Неорганическая химия БД Степин АА Цветков ndash

М Высшая школа 1994 9 Шелинский ГИ Основы теории химических процессов ГИ Шелинский

ndash М Просвещение 1989

10 Ерохин ЮМ Сборник задач и упражнений по химии ЮМ Еро-

хин ВИ Фролов ndash М ВШ 1990

11 Любимова НБ Вопросы и задачи по общей и неорганической хи-

мии НБ Любимова ndash М ВШ 1990 12 Фримантл М Химия в действии М Фримантл ndash Ч 1 2 ndash М Мир 1991

13 Шиманович ИЕ Общая химия в формулах определениях схемах

ИЕ Шиманович МЛ Павлович ВФ Тикавый ПМ Малашко ndash Минск

Университетское 1996

14 Витинг ЛМ Задачи и упражнения по общей химии ЛМ Витинг

ЛА Резницкий ndash М МГУ 1995

15 Зоммер К Химия справоник школьника и студента Пер с нем

под ред РА Лигина ndash 2-е издстереотип ndash М Дрофа 2000

63

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Приложение

64

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

65

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

66

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

67

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Значение некоторых констант

Постоянная Авогадро NA = 60221023 моль-1

Постоянная Фарадея 1 F = 6021023е = 96484 Кл = 268 Аmiddotч

Постоянная Планка h = 662610-34 Джс

Универсальная газовая постоянная R = 0082 лmiddotатмКndash1моль-1 =

= 62 360 млmiddotмм рт ст Кndash1мольndash1 = 8314 ДжmiddotК-1мольndash1 = 1987 калК-1моль-1

Таблица 1

Приставки кратных и дольных единиц

Приставка Множитель Приставка Множитель Приставка Множитель

тера Т 1012 гектог 102 милли м 10-3

гига Г 109 дека да 101 микро мк 10-6

мега М 106 децид 10-1 нано н 10-9

кило к 103 сантис 10-2 пико п 10-12

Таблица 2

Корни латинских названий элементов

Символ Название Корень латинского названия Ag Серебро Аргент As Мышьяк арс- арсен- Au Золото аур- С Углерод карб- карбон- Сu Медь купр- Fe Железо ферр- Н Водород гидр- гидроген-

Hg Ртуть меркур- Мn Марганец марган- N Азот нитр- Ni Никель никкал- О Кислород окс- оксиген- Pb Свинец плюмб- S Сера сульф- тио-

Sb Сурьма стиб- Si Кремний алл- силиц- Sn Олово станн-

68

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Таблица 3 Соотношение между единицами энергии

Единица эрг Дж кал Втmiddotч ЭВ

эрг 1 10-7 239middot10-8 278middot10-11 624middot1011

Дж 107 1 0239 278middot10-4 625middot1018

кал 4184middot107 4184 1 116middot103 261middot1019

Втmiddotч 360middot1010 36middot103 861 1 224middot1022

ЭВ 160middot10-12 160middot10-19 383middot10-20 445middot10-23 1

Таблица 4

Названия часто употребляемых кислот и их солей

Кислота Названия солей

Название Формула Кислот-ный

осадок

По названию кислоты (рус номенклатура)

По названию аниона (между-народная но-менклатура)

Азотная HNO3 NO3ndash азотнокислый нитрат

Азотистая HNO2 NО2ndash азотистокислый нитрит

Бромоводородная HBr Brndash бромистый бромид

Йодоводородная HI Indash йодистый йодид

Метакремниевая H2SiO3 SiO32ndash кремниевокислый силикат

Марганцовая HMnO4 MnO4ndash марганцевокислый перманганат

Ортофосфорная H3PO4 PO43ndash фосфорнокислый ортофосфат

(фосфат)

H3PO4 HPO42ndash

кислый фосфорнокис-лый (двухзамещенный) гидрофосфат

H3PO4 H2PO4ndash кислый фосфорнокис-

лый (однозамещенный) дигидрофосфат

Серная H2SO4 SO42ndash сернокислый сульфат

H2SO4 HSO4ndash

кислый сернокислый

гидросульфат (бисульфат)

Сернистая H2SO3 SO32ndash сернокислый сульфит

H2SO3 HSO3ndash кислый сернистокислый гидросульфит

(бисульфит)

Угольная H2CO3 CO32ndash углекислый карбонат

H2CO3 HCO3ndash

кислый углекислый (двууглекислый)

гидрокарбонат (бикарбонат)

Уксусная CH3CHOOH CH3COOndash уксуснокислый ацетат

69

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Окончание табл 4Кислота Названия солей

Название Формула Кислот-ный

осадок

По названию кислоты (рус номенклатура)

По названию аниона (между-народная но-менклатура)

Фосфористая H3PO3 HPO32ndash фосфористокислый фосфит

Фтороводородная HF Fndash фтористый фторид

Хлороводородная HCl Clndash хлористый хлорид

Хлорная HClO4 ClO4ndash хлорнокислый перхлорат

Хлорноватая HClO3 ClO3ndash хлорноватокислый хлорат

Хлорноватистая HClO ClOndash хлорноватистокислый гипохлорид

Хромовая H2CrO4 CrO42ndash хромовокислый хромат

Двухромовая H2Cr2O7 Cr2O72ndash двухромовокислый

бихромат (ди-хромат)

70

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

  • СОДЕРЖАНИЕ
    • ВВЕДЕНИЕ
    • ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
    • 1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВАЖНЕЙШИХ ВЕЛИЧИН И ЕДИНИЦИСПОЛЬЗУЕМЫХ В ХИМИИ
    • 2 ВАЖНЕЙШИЕ ВЕЛИЧИНЫ И ЕДИНИЦЫ В ХИМИИ
    • 3 РАСЧЕТЫ ДЛЯ ГАЗОВ
      • 31 Расчет массы газов
      • 32 Расчет объема газов
        • 4 РАСЧЕТЫ ДЛЯ СМЕСЕЙ
          • 41 Расчеты соотношения компонентов смеси
          • 42 Расчеты по массовой доле
          • 43 Расчеты по объемной доле
          • 44 Расчеты по мольной доле
          • 45 Расчеты по молярной концентрации
          • 46 Расчеты по эквивалентной концентрации
          • 47 Расчеты по плотности газов и растворов
          • 48 Расчет молярной концентрации веществапо результатам титрования
          • 49 Расчет массы по результатам титрования
            • 5 СТЕХИОМЕТРИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РЕАКЦИЯМ
              • 51 Алгебраический расчет массы и объема
              • 52 Расчет массы и объема методом пропорций
                • 6 РАСЧЁТЫ В ХИМИЧЕСКОЙ ТЕРМОДИНАМИКЕ
                  • 61 Расчет энтальпии реакции по данным эксперимента
                  • 62 Расчет стандартных величин реакции по табличным данным
                  • 63 Расчет энергии Гиббса реакции
                  • 64 Расчет константы равновесия
                    • 7 РАСЧЕТЫ В КИНЕТИКЕ РЕАКЦИЙ
                      • 71 Расчет константы скорости
                      • 72 Расчет порядка реакции
                      • 73 Расчет времени реакции
                      • 74 Расчеты по уравнению Аррениуса
                        • 8 РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РАВНОВЕСИЯМ
                          • 81 Расчеты по закону действующих масс
                          • 82 Расчет константы равновесия Кс
                          • 83 Расчет количества продукта в состоянии равновесия
                          • 84 Расчет выхода продукта
                          • 85 Расчет константы равновесия по уравнению Вант-Гоффа
                          • 86 Расчеты с водородным показателем рН
                          • 87 Расчет степени протолиза
                          • 88 Расчеты по равновесиям растворимости
                          • 89 Расчет растворимости при комплексообразовании
                            • 9 РАСЧЕТЫ В ЭЛЕКТРОХИМИИ
                              • 91 Расчеты по уравнению Нернста
                              • 92 Расчеты по законам Фарадея
                                • 10 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ФОРМУЛОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
                                  • 101 Определение молекулярной формулы летучего органического соединения
                                  • 102 Определение молекулярной формулы не летучего органического соединения
                                    • БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
                                    • Приложение
Page 3: МЕТОДИКА РЕШЕНИЯ ЗАДАЧvenec.ulstu.ru/lib/disk/2015/Kemer_7.pdf · 2015-03-23 · ВВЕДЕНИЕ Значение решения задач в курсе химии

ВВЕДЕНИЕ

Значение решения задач в курсе химии переоценить трудно Во-первых решение задач ndash это практическое применение теоретическо-

го материала приложение научных знаний на практике Успешное решение задач является одним из завершающих этапов в познании предмета

Решение задач требует умения логически рассуждать планировать де-лать краткие записи производить расчеты и обосновывать их теоретиче-скими предпосылками дифференцировать определенные проблемы на от-дельные вопросы после ответов на которые решаются исходные пробле-мы в целом

При этом не только закрепляются и развиваются знания и навыки по-лученные ранее но и формируются новые

Решение задач как средство контроля и самоконтроля развивает навы-ки самостоятельной работы помогает определить степень усвоения зна-ний и умений и их использования на практике позволяет выявлять пробе-лы в знаниях и умениях и разрабатывать тактику их устранения Во-вторых решение задач ndash прекрасный способ осуществления меж-

предметных и курсовых связей а также связи химической науки с жизнью При решении задач развиваются кругозор память речь мышление а

также формируется мировоззрение в целом происходит сознательное ус-воение и лучшее понимание химических теорий законов и явлений Ре-шение задач развивает интерес к химии активизирует деятельность

При самостоятельном решении задач используются не только учебни-ков но и дополнительная и справочная литература

Особое место занимает решение задач при повторении и обобщении учебного материала Именно здесь в большей степени реализуются курсо-вые и предметные связи а также системность и целостность изучаемой темы или курса в целом

3

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Химическая учебная задача ndash это модель проблемной ситуации на-

правленная на развитие химического мышления

Умение решать расчетные задачи на основе знаний теории законов и

методов химии является одним из показателей уровня усвоения теорети-

ческого материала

Решение задач требует не только техники химических расчетов но и

умения логически размышлять искать и находить оптимально последова-

тельные пути ведущие к получению результата

Решение задач развивает навыки самостоятельной работы кругозор

память химическое мышление Решение задач способствует развитию по-

знавательного интереса к химии активизирует мыслительную деятель-

ность Подавляющее большинство классических задач по химии пред-

ставляет собой всевозможные расчеты по формулам и уравнениям поэто-

му для успешного решения задач по химии нужно владеть знаниями по

физике математике и иметь навыки математических расчетов вычисле-

ния по пропорции вычисления с использованием процентов графиков

алгебраических обозначений и формул

Решение задачи следует начинать с анализа условия и составления

плана ее решения при этом определяются

minus количественная сторона задачи (числовые данные задачи)

minus качественная сторона задачи (перечень химических веществ и яв-

лений основные теоретические положения необходимые для решения за-

дачи)

minus соотношение между качественными и количественными данными

задачи в виде формул уравнений пропорций законов

minus алгоритм решения задачи те последовательность ее решения

4

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Проанализировав задачу и наметив план решения приступают к его выполнению придерживаясь следующих принципов

1 Все расчеты в химии (и по формулам и по уравнениям) ведутся только по чистому веществу

2 Расчеты ведутся только по той части вещества которая полностью вступила в реакцию

3 Между физическими величинами необходимо устанавливать непосредст-венную прямую функциональную связь например т ndash т т ndash V п ndash V и тд

Наиболее оптимальный способ записи краткого условия задачи Дано 1 Значения величин указанных в усло-

вии задачи 2 Необходимые табличные данные

Решение 4 Решение задачи 5 Ответ задачи

Найти 3 Искомая величина

5

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВАЖНЕЙШИХ ВЕЛИЧИН И ЕДИНИЦ ИСПОЛЬЗУЕМЫХ В ХИМИИ

Физические величины ndash характеристика качественных признаков (свойств) физических тел состояний или процессов которые могут быть определены количественно физические величины X описываются с по-мощью произведения численного значения X и единицы [X]

Пример

Тело из свинца имеет массу 228 г и объем 20 см3 Его свойство ndash плот-ность может быть определено как частное от деления параметров массы на параметр объема

][гсм411см20г228 3

3 ρρρ sdot====Vm

Основные величины ndash физические величины которые не могут быть

выведены из других величин они установлены международными согла-

шениями масса время температура количество вещества

Производные величины ndash физические величины которые могут быть

определены соотношениями между основными или другими производны-

ми величинами молярная масса (масса на количество вещества) давление

(сила на площадь)

Экстенсивные величины ndash физические величины которые удваивают

свое значение в случае если происходит объединение двух подобных сис-

тем в одну новую систему масса объем количество вещества энергия

энтальпия энтропия

Интенсивные величины ndash физические величины которые сохраняют

свое значение в случае если происходит объединение двух подобных сис-

тем в одну новую систему температура давление концентрация

Удельные величины ndash величины относящиеся к массе причем масса

находится в делимом плотность (масса на объем)

6

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Молярные величины ndash величины относящиеся к количеству вещест-

ва причем количество вещества находится в делителе молярный объем

(объем на количество вещества)

Буквенные обозначения величин ndash краткие изображения определен-

ных величин буквы латинского или греческого алфавита которые печа-

таются курсивом могут быть дополнены одним или несколькими индек-

сами в необходимых случаях Молярные величины содержат индекс laquoМraquo

(исключение молярная масса М) VM ndash молярный объем

Ср ndash удельная теплоемкость при постоянном давлении

Реакционные величины содержат оператор Δ (буква дельта) и индек-

сы относящиеся к данной реакции (исключение тепловой эффект Q)

ΔGr ndash энергия Гиббса реакции при некоторой температуре ΔHB ndash энталь-

пия образования вещества В

Стандартные величины получают верхний индекс 0 (стандарт) 0BS ndash стан-

дартная энтропия вещества В E0 ndash стандартный окислительно-восстановитель-

ный потенциал

Единица ndash единичная порция условно установленная для данной ве-

личины

Международная система (СИ) единиц ndash действующая в международ-

ном масштабе единая система мер утверждена в 1954 году 10-й Генераль-

ной конференцией мер и весов в 1960 году на 11 Генеральной конферен-

ции получила название Международной системы (СИ)

Основные единицы СИ

Единица Обозначение Основная единица Обозначение

Длина l Метр м

Масса т Килограмм кг

Время t Секунда с

Сила электрического тока I Ампер А

Термодинамическая Т Кельвин К

7

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

температура

Количество вещества n Моль моль

Сила света IV Кандела КД

Основные единицы СИ имеют словесное определение

Секунда ndash интервал времени 9 192 631 770 периодов излучения при

энергетическом переходе между двумя сверхтонкими уровнями основного

состояния атома нуклида 55

133 Cs

Производные единицы СИ с особыми названиями и с особыми обо-

значениями определяются по уравнениям связи между единицами других

величин

Определение единицы ньютон 1 Н = 1 м middot кгс2

Определение единицы вольт 1 В = 1 кг middot м2(А middot с3) = 1 ВтА

Единицы относительных величин ndash относительные величины (част-ные двух величин имеющих одинаковые единицы) выражаются в долях числа 1 или если это более удобно в процентах () промилле (частях на тысячу 1 ) частях на миллион и т п

Уравнение величин ndash математическое выражение закономерной взаимосвязи между физическими величинами или определения производ-ных величин

Расчеты с помощью уравнений величин Для расчетов с помощью уравнений величин используется следующая

последовательность действий

Пример

Какое количество электричества необходимо для выделения 1 т меди Алгоритм действий 1 Вывод расчетной формулы

ФарадеязаконFnzI minus=τ

где Mmn =

nmM =

MFmzI =τ

8

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

2 Подстановка значений данных величин в расчетную формулу Дано m(Cu) = 65 гмоль z = 2 F = 96485 sdot 104 A sdot cмоль = 268 А sdot чмоль

моль)г(5632)кг(1000чмоль)A(826 sdotsdotsdot

=τI

3 Проведение расчета числового значения и единицы искомой величи-ны

Iτ = 844 кА sdot ч 4 Формулировка ответа задачи Для выделения 1 т меди необходимо количество электричества равное

844 кА middot ч

9

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

2 ВАЖНЕЙШИЕ ВЕЛИЧИНЫ И ЕДИНИЦЫ В ХИМИИ

Основные величины и единицы выделены шрифтом

Величина Обозначения Единица Обозначение

Масса т Килограмм кг

Плотность ρ Килограмм на кубический

метр кгм3

Сила F Ньютон Н

Давление Р Паскаль Па

Работа энергия W Джоуль Дж

Мощность Р Ватт ВТ

Сила электрического тока I Ампер A

Электрическое напряжение U Вольт В

Электрическое сопротивление R Ом Ом

Электрический заряд q Кулон Кл

Температура абсолютная Т Кельвин К

Температура Цельсия t Градус Цельсия degС

Теплота Q Джоуль Дж

Внутренняя энергия U Джоуль Дж

Энтальпия н Джоуль Дж

Энтропия S Джоуль на кельвин ДжК

Энергия Гиббса G Джоуль Дж

Количество вещества п Моль Моль

Молярная концентрация с Моль на кубический метр мольм3

Молярная масса М Килограмм на моль кгмоль

Молярный объем VM Кубический метр на моль м3моль

Массовая доля w mdash mdash

Мольная доля х mdash mdash

Объемная доля ϕ mdash

10

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Определения некоторых производных единиц

1 Н = 1 кг middot мс2 1 Па = 1 Нм2 = 1 кг(м middot с2) 1 Дж = 1 Н middot м = 1 Вт middot с

1 Вт = 1Джс = 1 кг middot м2с3 1 В = 1 ВтА 1 Ом = 1 ВА 1 Кл = 1 А middot с

Масса атома (mат) некоторого элемента ndash вес атома углерода mат ( С126

) = 1993 middot 10-26 кг

Относительная атомная масса (Аг) ndash частное от деления массы атома

элемента на одну двенадцатую часть массы атома изотопа углерода С126 т

е атомную единицу массы (аем) Относительная атомная масса магния 24

12 Mg

24кг)102(12

1кг104)(26

261224 =

sdotsdot

=minus

minus

MgAr

Атомная единица массы и ndash единица массы в атомной физике одна

двенадцатая часть массы атома изотопа углерода С 126

1и (1 аем) = 166057 middot 10 minus 27 кг Относительная молекулярная масса (Mr) ndash частное от деления массы

молекулы на одну двенадцатую часть массы атома 126С сумма относи-

тельных атомных масс всех атомов молекулы или любой другой фор-мульной единицы

ССl4 Mr = 1 middot 12 (С) + 4 middot 355 (Cl) = 154 (аем)

Cr2O minus27 Мr = 2 middot 52 (Сг) + 7 middot 16 (О) = 216 (аем)

[Cu(H2О)4]2+ Мr = 1 middot 64 (Сu) + 8 middot 1 (Н) + 4 middot16 (О) = 136 (аем) NH3middot Н2О Мr = 14 (N) + 5 middot 1 (Н) + 1 middot16 (О) = 35 (аем)

Количество вещества (n) ndash величина которая упорядочивает исчисле-ние частиц и процессов с участием частиц В качестве частиц определяют-ся атомы молекулы ионы радикалы и другие группы отдельные фраг-менты частиц и эквиваленты (формульные единицы) иногда электроны протоны фотоны и другие элементарные частицы

11

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Моль ndash единица количества вещества Моль определяет количество

вещества системы которая состоит из такого числа отдельных частиц

сколько содержит атомов в 12 г изотопа 126С При использовании единицы

моль необходимо указывать вид частиц

n(O2) = 3 моль означает 3 моль молекулярного кислорода О2

n(NaCl) = 1 моль означает 1 моль хлорида натрия NaCl

Эквивалентное количество вещества (neq) ndash произведение эквива-

лентного числа z и количества вещества В причем эквивалентное число z

равно числу переданных частиц в определенной химической реакции (в

большинстве случаев протонов или электронов)

neq B = znB[моль]

Количество вещества л

Вещество Химическая реакция

Эквивалентное число

Эквивалент количество вещества neq

1 моль Серная кислота

H2SO4 Нейтрализация 2 2 моль

1 моль Хлорид железа

(+2) FeCl2 Окисление до же-

леза (+3) 1 1 моль

1 моль Перманганат ка-

лия КМnO4 Восстановление в кислотной среде

5 5моль

1 моль Нитрат серебра

(+1) AgNO3 Осаждение хло-рида серебра(I)

1 1 моль

Постоянная Авогадро указывает число частиц в одном моле вещест-

ва NА = 602214middot1023моль-1

Постоянная Авогадро является фактором пропорциональности между

числом частиц и количеством какого-либо вещества (между микро- и мак-

роуровнем) N = NАn

1 моль углерода содержит 6 middot 1023 атомов углерода

1 моль хлора содержит 6 middot 1023 молекул хлора

1 моль хлорида натрия NaCl содержит 6 middot 1023 катионов натрия и

6 middot 1023 хлорид-ионов

12

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Молярная масса (М) ndash частное от деления массы на количество веще-

ства одной порции

М =nm

Единица (в химии) гмоль

Молярная масса хлора Cl2 M (Cl2) = 71 гмоль

Молярная масса хлорида натрия NaCl M (NaCl) = 585 гмоль

Численное значение молярной массы в гмоль равно значению относи-

тельной молекулярной массы формульной единицы

Молярный объем (VM) ndash частное от деления объема VM на количество

вещества одной порции газа

Vm = nrV )(

Единица (в химии) лмоль

В нормальных условиях (0 degС 1 атм = 101325 кПа) молярный объем

идеального газа составляет VM = 224 лмоль Взаимосвязь между моляр-

ным объемом молярной массой и плотностью газа

⎟⎠

⎞⎜⎝

⎛=sdot======ρρρVM

mV

nm

nmVm

nVVMV MM

1

Молярная масса М плотность ρ и молярный объем VM реальных газов (0 degС 1 атм)

Вещество Формула ρ гл М гмоль VM лмоль

Аммиак NH3 077 17 = 221

Хлор Cl2 3214 71 = 221

Хлороводород HCl 1639 365 = 223

Этан CH3=CH3 1356 30 = 221

Этен (этилен) СН2=СН2 1260 28 = 222

Этин (ацетилен) СН=СН 117 26 = 222

Диоксид углерода СO2 1977 44 = 223

13

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Окончание таблВещество Формула ρ гл М гмоль VM лмоль

Монооксид углерода СО 1250 28 = 224

Метан СН4 0717 16 = 223

Кислород O2 1429 32 = 224

Диоксид серы SO2 2926 64 = 219

Азот N2 1251 28 = 224

Монооксид азота NO 1340 30 = 224

Водород H2 00899 2 = 222

Стехиометрия химического уравнения показывает на микроуровне сколько расходуется или образуется формульных единиц в соответствии с коэффициентами химического уравнения

2Н2+ O2 = 2Н2O Молекулы водорода реагируют с 1 молекулой кислорода образуя

2 молекулы воды Количество вещества по уравнению реакции соответствует числу

частиц на макроуровне (6 middot 1023 частиц ndash 1 моль)

2Н2+ O2 = 2Н2O

2 моль водорода и 1 моль кислорода реагируют образуя 2 моль воды Количественный состав смеси ndash интенсивная величина для определе-

ния состава смеси Получается делением массы объема или количества вещества одного компонента на массу объем или количество вещества смеси или определенного компонента При этом различают доли концен-трации и моляльность

Доля ndash масса объем или количество вещества одного компонента де-лится на сумму масс объемов или количеств веществ всех компонентов смеси массовая доля ω объемная доля ϕ мольная доля х

Концентрация ndash масса объем или количество вещества одного компо-нента делится на объем смеси молярная концентрация с массовая концен-трация β

14

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Моляльность раствора ndash количество вещества одного компонента де-

лится на массу растворителя

Массовая доля (ω) ndash массовая доля вещества в смеси частное от деле-

ния массы веществ (mв) на общую массу смеси (mсм)

CM

BB m

m=ω ndash часто выражается в процентах

Массовая доля вещества Масса смеси Составные части массы смеси

Раствор хлорида натрия ω (NaCl) = 10

100 г 10 г хлорида натрия 90 г воды

Раствор нитрата серебра(1) ω (AgNO3) = 5

100 г 5 г нитрата серебра(1) 95 г воды

Раствор гидроксида натрия ω (NaOH) = 24

50 г 12 г гидроксида натрия 38 г воды

Объемная доля (ϕ ) ndash доля объема вещества отдельного компонента в

общем объеме смеси частное от деления объема вещества B (VB) на об-

щий (суммарный) объем смеси

CM

В

VV

=ϕ ndash часто выражается в процентах и промилле

Объемная доля компонента Объем компонентов в 100 мл смеси

ϕ (СН3СООН) = 10 10 мл уксусной кислоты

90 мл воды

Кислород содержащий инертный газ с ϕ = 094

094 мл инертного газа

9906 мл кислорода

Воздух с содержанием метана ϕ = 15 015 мл метана 9985 мл воздуха

Мольная доля (х) ndash доля количества вещества в общем количестве

всех веществ смеси частное от деления количества вещества В (nв) на об-

щее количество вещества (nсм) смеси

CM

BB n

nx = ndash часто выражается в процентах

15

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Мольная доля вещества Общее количество веществ смеси

Количество вещества для компонентов

Раствор хлорида натрия x(NaCl) = 3

100 моль 3 моль хлорида

натрия 97 моль воды

Раствор гидроксида калия x(KOH) = 2

100 моль 2 моль гидроксида

калия 98моль воды

Латунь x(Сu) = 70 1 моль 07 моль меди 03 моль цинка

Массовая концентрация (β) ndash частное от деления массы растворенного

вещества В (mв) на объем раствора

CM

BB V

m=β единицы гл мгм3

Массовая концентрация вещества Объем смеси Масса растворенного вещества

Раствор глюкозы β =10 гл 1 л 10 г глюкозы

Озоносодержащий воздух β(О3) = 240 мгм3

1м3 24-10-4

Молярная концентрация (с) ndash частное от деления количества раство-

ренного вещества В (nв) на объем раствора

РАР

BВ V

ncminus

= единица (в химии) мольл

Молярная концентрация растворенного вещества

Объем рас-твора

Количество растворенного вещества

Серная кислота с = 02 мольл 1 л 02 моль серной кислоты Н2SO4

Раствор нитрата калия с = 2 мольл 100 мл 02 моль нитрата калия K2NO3

Эквивалентная концентрация (ceq) ndash частное от деления эквивалент-

ного количества вещества В (neq) на объем раствора

)( рр

eqBeqB V

nc

minus

= ndash единица (в химии) мольл

16

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Эквивалентная концентрация вещества

Объем раствора л

Количество раство-ренного вещества

Эквивалентное коли-чество растворенно-

го вещества

Хлороводородная кислота ceq(HCl) = 1 мольл z(HCl) = 1

1 1 моль HCl 1 моль HCl

Серная кислота ceq = 2 мольл z = 2 05 05 моль H2SO4 05 моль H2SO4

Моляльность раствора (b) ndash частное от деления количества раство-ренного вещества В (nв) на массу растворителя L

L

B

mnb = ndash единица молькг

Постоянная Фарадея (F) ndash произведение постоянной Авогадро NА на элементарный электрический заряд представляет собой заряд 1 моль электронов или 1 моль однозарядных ионов

F = NAmiddote = 602214middot1023(моль-1) middot 160218middot1019(KЛ) = 96 485

17

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

3 РАСЧЕТЫ ДЛЯ ГАЗОВ

Газовые законы

При расчетах для газов исходным пунктом являются выведенные для идеальных газов законы газовой динамики так как они приблизительно распространяются и на реальные газы если речь не идет об очень высоких давлениях

Уравнение состояния идеального газа nRTpV = ndash экстенсивная форма

RTpVM = ndash интенсивная форма

Объединенный газовый закон

2

22

1

11

TVP

TVР

=

где Р ndash давление

V ndash объем

VM ndash молярный объем

R ndash универсальная газовая постоянная

T ndash температура

12 ndash индексы состояний

Нормальное состояние газов

Состояние газа определенное при нормальном давлении р = 101325 кПа

(1 атм) и нормальной температуре Т = 27315 К (0 degС)

Молярный объем идеального газа при нормальных условиях составляет

MV = 22144 лмоль

Молярный объем реальных газов при нормальных условиях приблизи-

тельно равен молярному объему идеального газа

18

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

31 Расчет массы газов

Какая масса водорода находится в газометре объемом 1500 м3 при тем-

пературе 20 degС (293 К) и давлении 1040 кПа

( ) ( ) ( ) ( ) ( )( )[ ] ( )

К293мольКДж31458гмоль2м1500кПа0104

32

2 sdotsdotsdotsdot

=sdot

=

==

RTHMpVHm

RTMmnRTpV

m(H2) =1281 кг

Газометр содержит 1281 кг водорода

32 Расчет объема газов

Какой объем занимают 3 моль азота при температуре 290 К и давлении

985 кПа

( ) ( )[ ] кПа398

К290мольКДж31458мол3N2sdotsdotsdot

==ь

pnRTV

( ) л473N2 =V

19

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

4 РАСЧЕТЫ ДЛЯ СМЕСЕЙ

41 Расчеты соотношения компонентов смеси

Необходимое для приготовления смеси с желаемой массовой долей со-

отношение компонентов ndash двух растворов с известными массовыми доля-

ми может быть рассчитано с помощью уравнения смешивания

В1 sdot ω(B) + ω2(B) = (m1 + m2) sdot ω(B)

где m1 ndash масса раствора 1

m2 ndash масса раствора 2

ω1 ndash массовая доля раствора 1

ω2 ndash массовая доля раствора 2

ω (B) ndash массовая доля смеси

20 г соляной кислоты с ω1 (HCI) = 37 смешивают с 100 г воды Како-

ва массовая доля хлороводорода в конечной смеси

m1 sdot ω1(HCl) + m2 sdot ω2(HCl) = (m1 + m2) sdot ω (HCl)

10020010037020)()()(

21

2211

+sdot+sdot

=+

sdot+sdot=

mmHClmHClmHCl ωωω

100 г ω(HCI) = 62

20

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

В полученной кислоте массовая доля хлороводорода равна 62 Для

тех же расчетов используется также правило креста

Правило креста базируется на преобразовании уравнения смешивания

m1 middot ω1(В) + т2 middot ω2(B) = m1 middot ω(B) + m2 middot ω(B)

m1 middot [ω1(B) ndash ω(B)] = m2 middot [ω(B) ndash ω2(B)]

)()()()(

1

2

2

1

BBBB

mm

ωωωω

minusminus

=

Массовая доля вещества в концентрированном растворе исходного ве-

щества ω1(B)

Масса концентрированного вещества в исходном рас-

творе г ω(B) ndash ω2(B)

Массовая доля вещества в разбавленном исходном

растворе ω2(B)

Масса разбавленного исходного вещества г

ω1(B) ndash ω(B)

Массовая доля вещества в

приготовляемом растворе

ω(B)

)()()()(

1

2

BBBB

ωωωω

minusminus ndash соотношение компонентов смеси

21

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Раствор гидроксида натрия с ω(NaOH) = 30 должен быть приготов-

лен путем смешивания 40-го раствора гидроксида натрия с 10-м

раствором гидроксида натрия Какие массовые части обоих растворов не-

обходимо смешать

40 30- 10=20 30 10 40-30=10

20 10 = 2 1 = 21 mm

2 массовые части 40-го раствора необходимо смешать с 1 массовой

частью 10-го раствора например 20 г первого и 10 г второго раствора

22

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

42 Расчеты по массовой доле

Расчеты по массовой доле производятся с помощью формулы-

определения или с помощью преобразований формулы-определения

)( рр

BB m

m

minus

где ωВ ndash массовая доля вещества В

Bm ndash масса вещества В

)( РРm minus ndash масса раствора

Какая масса нитрата серебра (+1) содержится в 175 г раствора

m(AgNOg) = w(AgNO3) middot m(p-p) = 005 middot 175 (г)

m(AgNО3) = 875 г

Масса нитрата серебра(1) содержащегося в растворе равна 875 г

Какие массы воды и перманганата калия необходимы для приготовле-

ния 150 г 12 -го раствора перманганата калия

г1500120)]OH()KMnO([)KMnO()KMnO(

г150)OH()KMnO()OH()KMnO(

)KMnO()KMnO(

2444

2424

44

sdot=+sdot=

=++

=

mmm

mmmm

m

ω

ω

m(КМnO4) = 18 г

m(Н2O) = 150 г middot m(КМnО4) = 150 г middot 18 г = 1482 г

Необходимы 1482 г воды и 18 г перманганата калия

23

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

43 Расчеты по объемной доле

Расчеты по объемной доле проводятся с помощью формулы-

определения или с помощью преобразований формулы-определения

см

BB V

V=ϕ

где φв ndash объемная доля вещества В

VB ndash объем вещества В

Vсм ndash объем смеси

Какой объем воды необходимо смешать с 175 мл чистого пропанола-1

для того чтобы получить смесь с ϕ (С3Н7ОН) = 35

)()()()(

)()(

)()(

7373

732

273

7373

OHHCVOHHCOHHCVOHV

OHVOHHCVOHHCVОННС

minus=

+=

ϕ

ϕ

V(H2О) = 325 мл

2 175 мл пропанола-1 необходимо смешать 325 мл воды

44 Расчеты по мольной доле

Расчеты по мольной доле проводятся с помощью формулы-определения или с помощью преобразований формулы-определения

CM

BB n

nx =

где хв ndash мольная доля вещества В nв ndash количество вещества В nсм ndash сумма количеств веществ в смеси

24

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Какова мольная доля диоксида азота в смеси диоксида азота с тетраок-сидом диазота если количество NO2 равно 12 моль а сумма количеств NO2 N2O4 составляет 28 моль

8021

21)()(

)()(

моль802

21822

)()()(

2

422

22

2242

422

+=

+=

=minus

=minus

=

hArr

ONnNOnNOnNOx

NOnNOnONn

ONNO

o

x(NO2) = 06 = 60 Мольная доля диоксида азота в смеси составляет 60

45 Расчеты по молярной концентрации

Расчеты по молярной концентрации производятся с помощью формулы определения или с помощью преобразования формулы-определения Во многих расчетах используется также формула-определение молярной массы

ppB

BB

B

BB

VMmC

nmM

pVpnС

minus=

⎪⎪⎭

⎪⎪⎬

=

minus=

где СВ ndash молярная концентрация

nB ndash количество растворенного вещества В

V(p-p) ndash объем раствора

mB ndash масса растворенного вещества В

МВ ndash молярная масса вещества В

Какое количество хлороводорода содержится в 5 л 3М (3-молярной)

хлороводородной кислоты [раствора с с(HCl) = 3 мольл]

n(HCl) = c(HCl) middot V(p-p) = 3 (мольл) middot 5 (л) = 15 моль

25

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Данный раствор содержит 15 моль хлороводорода

Какова молярная концентрация хлороводорода если в 2 л раствора со-

держится 73 г НCl

( ) ( )( ) 1

253673

=sdot

=minussdot

=pVpHClM

HClmHClс мольл

Концентрация хлороводорода в растворе равна 1 мольл

46 Расчеты по эквивалентной концентрации

Расчеты по эквивалентной концентрации проводятся с помощью фор-

мулы определения или с помощью преобразований формулы-

определения Во многих расчетах используется также формула-

определение молярной массы

( )

pp

BeqB

Beq

VznC

zcС

minus

=

=

( )ppB

BeqB VM

mСminus

=

где сВ ndash молярная концентрация вещества В

СeqB ndash эквивалентная концентрация вещества В

z ndash эквивалентное число растворенного вещества В

V(p-p) ndash объем раствора

mB ndash масса растворенного вещества В

МВ ndash молярная масса растворенного вещества

Какова эквивалентная концентрация гидроксида кальция в растворе 3 л

которого содержат 002 моль растворенного вещества

26

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

0130])([])([ 22 =

sdot=

minus ppeq V

OHCanzOHCaС мольл

Эквивалентная концентрация Са(ОН)2 в растворе равна 0013 мольл

Какая масса карбоната натрия необходима для приготовления 900 мл

02 раствора карбоната натрия [раствора с сeq(Na2C03) = 02 мольл]

549)()(

)( 323232 =

sdotsdot= minus

zVCONaMCONac

CONam ppeq г

Для приготовления данного раствора необходимо взять 954 г Na2CO3

47 Расчеты по плотности газов и растворов

С помощью формулы-определения плотности и на основе взаимосвязи

между молярным объемом газа молярной массой и плотностью можно

вычислить значения соответствующих величин

)(

MVrM

Vm

=

=

ρ

ρ

где ρ ndash плотность газа или раствора

М ndash молярная масса

VM ndash молярный объем газа

т ndash масса раствора

V ndash объем раствора

Рассчитайте плотность диоксида углерода при нормальных условиях

(ну)

27

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

гл961422

44CO

лмоль422)ну()CO()CO(

2

22

==

==

)ρ(

VV

MM

M

ρ

Плотность диоксида углерода при нормальных условиях составляет

196 гл Рассчитайте количество некоторого газа в порции массой 2014 г

если его плотность равна 00899 гл

Рассчитайте эквивалентную концентрацию гидроксида калия в раство-

ре с плотностью 113 гмл

56

1311401)(

)()(

)(

)()()()()(

)(

)(

)(

)()(

мольгмлг

KOHMKOHz

KOHMmKOHmz

KOHMVKOHmz

VKOHnzKOHczKOHс

pp

pp

рр

ррррeq

minussdot=

minussdot=

sdot

minussdot=

=sdot

sdot=

sdot=sdot=

minus

minus

minus

minusminus

ρωρ

ce(KOH) = 28 мольл

Эквивалентная концентрация КОН в данном растворе равна 28 мольл

48 Расчет молярной концентрации вещества по результатам титрования

Молярная концентрация вещества в растворе при титровании может быть рассчитана по объему определяемого раствора и расходу стандартного рас-твора с известной молярной концентрацией другого вещества В точке ва-лентности эквивалентные количества веществ в анализируемом и в стан-дартном растворе одинаковы Произведение эквивалентного числа z1 на ко-личество определяемого вещества n1 равно произведению эквивалентного числа z2 на количество вещества в стандартном растворе 2211 nznz = Это

28

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

уравнение упрощается если вещества определяемого и стандартного рас-творов имеют одинаковые эквивалентные числа (z1 = z2) n1 = n2

z1c1V1 = z2c2V2

откуда

11

2221 Vz

Vczс =

где с1 ndash молярная концентрация вещества в определенном растворе с2 ndash молярная концентрация вещества 2 в стандартном растворе V1 ndash объем определяемого раствора V2 ndash объем использованного раствора 10 мл раствора азотной кислоты в процессе кислотно-основного титрования

потребовали 48 мл раствора гидроксида натрия с ceq(NaOH) = 1 мольл Какова эквивалентная концентрация азотной кислоты в ее растворе

1

221 V

Vсс =

(NaOH) = 1 z(HNО3) = 1

( ) ( ) ( )( )

( ) ( )( ) мольл480мл10

мл48мольл1

33 =

sdot=

sdot=

HNOVNaOHVNaOHcHNOс

Молярная концентрация азотной кислоты равна 048 мольл

49 Расчет массы по результатам титрования

Масса растворенного вещества или его ионов может быть найдена с

помощью титрования Для расчета необходимы формулы-определения мо-

лярной концентрации и молярной массы Подстановкой и преобразовани-

ем получим

2211

21 VcM

zzm =

29

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

где m1 ndash масса вещества в определяемом растворе

M1 ndash молярная масса вещества в определяемом растворе

Z1 ndash эквивалентное число вещества в определяемом растворе

с2 ndash молярная концентрация вещества в стандартном растворе

V2 ndash объем использованного стандартного раствора

z2 ndash эквивалентное число вещества в стандартном растворе

При перманганатометрическом определении катионов железа (II) в

растворе было использовано 168 мл 002 М раствора перманганата калия

Какая масса железа в виде ионов содержится в определяемом растворе

Уравнение реакции титрования

5Fe +2 +МnО 4 + 8Н3О+ = 5Fe3+ + Мn2+ + 12Н2О

z(Fe +2 ) = 1z(MnO minus4 ) = 5

( ) ( )( ) ( ) ( ) ( )

( ) ( ) мг94мл816мольл020

ьгмол5615

42

242

=sdottimes

timessdot=sdotsdot= minus++

minus+ MnOcFeM

FezMnOzFem

30

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

5 СТЕХИОМЕТРИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ

ПО ХИМИЧЕСКИМ РЕАКЦИЯМ

Стехиометрия ndash учение о количественном составе химических соеди-

нений а также о соотношениях количеств веществ масс объемов и заря-

дов в химических реакциях

Стехиометрический расчет ndash расчет масс и объемов участвующих в

химической реакции исходных веществ или продуктов реакции Во всех

химических реакциях количества исходных веществ реагируют друг с дру-

гом в определенном соотношении На основании этого можно рассчитать

массы и объемы участников химической реакции

51 Алгебраический расчет массы и объема

На основе пропорциональности масс объемов и количеств веществ

выводятся расчетные уравнения для этих величин

Искомая величина Заданная величина Расчетное уравнение

m(A) m(B) ( )( )

( ) ( )( ) ( )BMBn

AMAnBmAm

sdotsdot

=

m(A) V(B) ( )( )

( ) ( )( ) ( )BVBn

AMAnBVAm

Msdotsdot

=

V(A) m(B) ( )( )

( ) ( )( ) ( )BMBn

AVAnBmAV M

sdotsdot

=

V(A) V(B) ( )( )

( )( )BnAn

BVAV

=

m ndash масса вещества V ndash объем вещества M ndash молярная масса VM ndash мо-

лярный объем газа (ну) (A) ndash вещество А (B) ndash вещество В

31

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Рассмотрим алгоритм действия на примере задачи каков объем кисло-

рода может быть получен путем термического разложения 28 г перманга-

ната калия

1 Составление уравнения реакции

2KMnO4 = K2MnO4 + MnO2 + O2

2 Указания на искомые и заданные величины

Дано n(B) = n(KMnO4) = 2 моль

N(A) = n(O2) = 1 моль

m(B) = m(KMnO4) = 28 г

Найти V(A) = V(O2)

3 Вывод расчетного уравнения

( ) )(

)()()()(

)()()()(

)()(

44

4222 KMnOMKMnOn

KMnOmOVMOmOV

BMBnAVAn

BmAV M

sdotsdotsdot

=

sdotsdot

=

4 Подстановка данных в расчетное уравнение

( ) ( ) ( )( ) ( )мольгмоль

лмольлмольOV1582

284221)( 2 sdotsdotsdot

=

5 Счет искомых величин

V(O2) = 198 л

6 Ответ задачи путем термического разложения 28 г перманганата ка-

лия можно получить 198 л кислорода

32

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

52 Расчет массы и объема методом пропорций

Массы и объемы реагентов в химической реакции могут быть рассчи-

таны на основе количеств веществ молярных масс и молярных объемов

используя метод пропорций

Какая масса оксида железа (3) должна быть использована в реакции с

алюминием для получения 14 г железа

1 Составление уравнения реакции

Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3

2 Запись заданной и искомой величины над уравнением реакции

m 14 г

Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3

3 Запись произведений стехиометрических коэффициентов и моляр-

ных масс веществ под уравнением реакции

m 14 г

Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3

мольг 1601sdot мольг 562 sdot

4 Составление пропорции

мольгг

мольгm

56214

1601 sdot=

sdot

5 Расчет искомых величин

гмольг

гмольгm 20562

14160=

sdotsdot

=

6 Ответ задачи для получения 14 г железа требуется 20 г оксида желе-

за (+3)

33

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

6 РАСЧЁТЫ В ХИМИЧЕСКОЙ ТЕРМОДИНАМИКЕ

61 Расчет энтальпии реакции по данным эксперимента

Энтальпия реакции может быть определена калориметрическим методом

)(

)()()(

)(

)()(

22

22

продmпродMTOHcOHmН

продnTOHcOHmH

P

P

sdotΔsdotsdotminus=Δ

Δsdotsdotminus=Δ

где ΔH ndash энтальпия реакций

m(H2O) ndash масса воды в калориметре

(прод) ndash продукт реакции

Определите энтальпию реакции железа с серой если образуется суль-

фид железа(2)

Уравнение реакции Fe + S = FeS

Данные измерений m(H2О) = 400 г ΔT = 45 К

m(Fe) = 448 г m(S) = 256 г

( )[ ] ( ) 94562484

8854194400)()(

)()()( 22

молькДжмольгКлКДж

SmFemFeSMTOHcOHmH P

minus=+

sdotsdotsdotsdotminus=

+sdotΔsdotsdot

minus=Δ

Определенная калориметрическим путем энтальпия реакции получения

сульфида железа (+2) составляет ΔН = -94 кДжмоль (табличная величи-

на -100 кДжмоль)

34

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

62 Расчет стандартных величин реакции

по табличным данным

Стандартные энтальпии ΔН0 стандартные энтропии ΔS0 стандартные

энергии Гиббса ΔG0 ndash реакции могут быть рассчитаны на основе закона

Гесса по табличным данным

)]([)]([

)()(

)()(

0

0

0

000

000

реагGvпродGvG

SvSvS

HvHvH

BTBTT

реагпрод

реагпрод

ΔsdotminusΔsdot=Δ

sdotminussdot=Δ

ΔsdotminusΔsdot=Δ

sumsum

sum sum

sum sum

Рассчитайте стандартную энтальпию гидрирования этена

кДж137]01521[)]85(1[

)]H(H)HC(H[)HC(H

CHCHHCHCH

20

420

6200

33222

minus=sdot+sdotminusminussdot=

=Δsdot+ΔsdotminusΔsdot=Δ

minusrarr+=

vvHv

Стандартная энтальпия реакции составляет -137 кДж

63 Расчет энергии Гиббса реакции

Расчет производится по уравнению Гиббса-Гельмгольца

000 H STGT ΔminusΔ=Δ

Рассчитайте стандартную энергию Гиббса GΔ 0298 ndash гидрирования этена

СН2 = СН2 + Н2 rarr СН3 ndash СН3 0HΔ = -137 кДж ASP = ndash121 ДжК

0298GΔ = 0

298HΔ ndashΔS 0 = ndash137 middot298 (ndash0121) = ndash101 кДж

Стандартная энергия Гиббса реакции составляет -101 кДж

35

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

64 Расчет константы равновесия

Константа равновесия рассчитывается по стандартной энергии Гиббса

реакции

RTInKGT minus=Δ 0

Рассчитайте константу равновесия PK гидрирования этена при 298 К

если кДж1010289 minus=ΔG давление выражено в Паскалях

0289 PRTInKG minus=Δ

105325101

кПа)325101(

1)325101(

840)К(298)ДжК(3148

)кДж(101

15840

0298

sdot==sdot=

minus=Δ=

=sdot

minus=

Δminus=

Δ

Δ

eeK

vKInInK

RTGInK

vInKP

vP

P

P

P

Константа равновесия гидрирования этена составляет 15105 sdot=PK

36

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

7 РАСЧЕТЫ В КИНЕТИКЕ РЕАКЦИЙ

71 Расчет константы скорости

Расчет константы скорости на основе данных измерения кинетических

параметров осуществляется по уравнению скорости реакции Порядок хи-

мической реакции должен быть известен

Реакция 1 порядка

Реакция 2 порядка

Или если с0А = с0В

)11(10

2

AAA

A

cckkc

ddcv minus==minus=

ττ

где сА сВ ndash молярные концентрации в момент времени х

с0А с0В ndash начальные концентрации реагентов

k ndash константа скорости реакции

τ ndash время протекания реакции

Щелочное омыление метилового эфира уксусной кислоты протекает

как реакция II порядка

CH3 ndash COO ndash CH3 + OH ndash COOndash + CH3OH

Найдите константу скорости Заданы начальные концентрации метилового

эфира уксусной кислоты и гидроксид-иона с0(эфир) = с0(ОН minus ) = 005 мольл

Через 75 с концентрации составили с(эфир) = с(ОН minus ) = 004 мольл

A

AA

A

ccInkkc

ddcV 01

ττ===

BA

AB

ABBA

A

ccccIn

cckckc

ddcV

0

0

00 )(1 sdotminus

==minus=ττ

37

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ minus=⎥

⎤⎢⎣

⎡minus=

0501

0401

751

)(1

)(11

0 cэфирcэфирck

τ

k = 0067 л(мольmiddotс)

Константа скорости щелочного омыления метилового эфира уксусной

кислоты составляет 0067 л(мольmiddotс)

72 Расчет порядка реакции

Расчет порядка реакции из данных измерения кинетических парамет-

ров осуществляется по уравнению скорости С помощью полученных

экспериментальным путем данных рассчитываются и сравниваются меж-

ду собой константы скорости в разные моменты времени Если отклоне-

ние значений этих констант незначительное то выбранный для расчетов

порядок реакции является правильным

Необходимо определить порядок реакции тиосульфат-иона с перокси-

дом водорода

minus23S2SO +2Н3O+ + Н2O2 mdashgt S4O minus2

6 + 4Н2О (при рН = const)

Данные измерений

τ мин 0 17 36 43 52

с(SO3S2-)10-3 мольл

205 103 52 42 31

с(Н2O2)10-3 мольл 368 317 291 286 281

Предложим что в данных условиях протекает реакция II порядка

)()()(22

23

23 OHcSSOck

dSSOdcv sdotsdot=minus= minus

minus

τ

38

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

)()()()(

)]()([1

23022

2202

3

2202

30minus

minus

minus sdotsdot

sdotminus

=SSOcOHcOHcSSOcIn

OHcSSOck

τ

Через 17 мин

)10520()10731()10836()10310(

)1083610520(171

33

33

33 minusminus

minusminus

minusminus sdotsdotsdotsdotsdotsdot

sdotsdotminussdot

= Ink

k = 195 л(моль sdot мин) Аналогично через 36 мин ndash 194 через 43 мин ndash 190 через 52 мин ndash 191

Частные константы скорости близки по значениям протекает реакция 2 порядка Константа скорости этой реакции составляет 19 л(моль sdot мин)

73 Расчет времени реакции

Расчет времени реакции необходимого для того чтобы достичь опре-деленной концентрации исходного вещества или продукта реакции осу-ществлялся по уравнению скорости реакции

Проводится химическая реакция пероксида водорода с тиосульфат-ионом в кислом растворе Начальные концентрации с0(Н2О2) = 5 sdot 10 minus 2мольл

c0(SO3S2 minus

) = 25 sdot10-2 мольл Константа скорости реакции II порядка

k = 191 л(моль sdot мин) Необходимо рассчитать время по истечении кото-

рого концентрация тиосульфат-ионов станет равной 1 sdot 10 2minus мольл 2SО3S2- + 2Н3О+ + Н2О2 rarr S4О minus2 + 4Н2О

)()()(22

23

23 OHcSSOck

dSSOdcv sdotsdot=minus= minus

minus

τ

)()()()(

)]()([1

23022

2202

3

2202

30minus

minus

minus sdotsdot

sdotminus

=SSOcOHcOHcSSOcIn

OHcSSOckτ

39

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

=minusminus= minusminus )]()([21)()( 2

32

3022022 SSOcSSOcOHcOHс

2222 10254)1011052(21105 minusminusminusminus sdot=sdotminussdotminussdot= мольл

)1052()10254()105()101(

)]1051052[9111

22

22

22 minusminus

minusminus

minusminus sdotsdotsdotsdotsdotsdot

sdotsdotminussdot

= Inτ

τ = 159

Концентрация minus23SSO равная 2101 minussdot мольл установиться через 159 мин

74 Расчеты по уравнению Аррениуса

С помощью уравнения Аррениуса рассчитываются энергия активации и предэкспоненциальный множитель на основе экспериментальных значений константы скорости Константа скорости может быть пересчитана на лю-бые температуры

RTEInAInk

eAk

A

RTEA

minus=

sdot=minus

)11(12

12 TTREInkInk A minus=minus

где minus21kk константы скорости реакции

T1 T minus2 температуры

ЕА ndash энергия активации

R ndash универсальная газовая постоянная

A ndash предэкспоненциальный множитель

40

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Константы скорости разложения пентаоксида диазота N 2 O5 rarrNO2 + NO3

при 308 К и 328 К равны соответственно 134 middot 10 4minus и 150 middot 10 3minus с 1minus Необ-

ходимо рассчитать энергию активации

1

2

21

21

KKIn

TTTRTEA sdotminus

=

14

13

1034110501

)308328()(328)(300)]([31458

minusminus

minusminus

sdotsdot

sdotminus

sdotsdotsdot=

ccIn

КККмольКДжEA

EA = 101 кДжмоль

Энергия активации разложения N2О5 составляет 101 кДжмоль

Константы скорости разложения пентаоксида диазота при 308 К и

328 К равны соответственно 134 middot 10-4 и 150 middot 10-3 с-1 Необходимо рас-

считать предэкспоненциальный множитель А если энергия активации

равна 101кДжмоль

c10812

108110812

c1081)10501(

c1081)10341(

1131313

21

11332831458101000

322

11330831458101000

411

2

1

minus

minussdotminus

minussdotminus

sdot=sdot+sdot

=+

=

sdot=sdotsdot=sdot=

sdot=sdotsdot=sdot=

AAA

eekA

eekA

RTE

RTE

A

A

Множитель А для данной реакции равен 18 middot 1013 с-1

Константа скорости разложения пентаоксида диазота при 328 К со-ставляет 60 1310 minusminussdot с Необходимо рассчитать константу скорости реакции при 100 degС

41

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

c130)10501(287287

2874684)328

1273100

1(31458

101000

)11(

)11(

1312

4684

1

2

2

2

121

2

1212

minusminus =sdotsdot==

===minus+

minus=

minusminus=

minusminus=minus

KK

eKK

KKIn

TTRE

KKIn

TTREInkInk

A

A

Константа скорости разложения N2О5 при 100 degС составляет 013 с-1

42

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

8 РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РАВНОВЕСИЯМ

81 Расчеты по закону действующих масс

Расчеты в соответствии с законом действующих масс осуществляются в определенной последовательности

Алгоритм действия 1 Составление уравнения реакции 2 Указание молярных концентраций (парциальных давлений) реаген-

тов перед началом реакции 3 Вычисление молярных концентраций (парциальных давлений) уча-

стников реакции в состоянии химического равновесия 4 Составление уравнения закона действующих масс 5 Подстановка молярных концентраций (парциальных давлений) в

уравнение закона действующих масс 6 Расчет искомых величин В химических равновесиях с одинаковой суммой коэффициентов для

реагентов и продуктов (Δ v = 0) вместо молярных концентраций могут быть взяты пропорциональные им количества веществ

82 Расчет константы равновесия Кс

В реакции уксусной кислоты с этанолом при 25 degС к моменту установ-ления химического равновесия образовалось 205 моль этилового эфира уксусной кислоты В исходных веществах содержалось 155 моль воды Каково значение константы равновесия

1 СН3mdashСООН + С2Н5mdashОНhArrСН3mdashСООmdashС2Н5 + Н2О 2 3 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 (3-205) (4-205) 205 моль (155 + 205) 095 моль 195 моль 36 моль

43

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

4 )()(

)()(спиртnкислотаnводаnэфирnKC sdot

sdot=

5 95195063052

sdotsdot

=cK

6 КС = 398 При 25 degС константа равновесия образования этилового эфира уксус-

ной кислоты равна 398 (или ~ 4)

83 Расчет количества продукта в состоянии равновесия

При 25 degС константа равновесия образования эфира из уксусной кисло-ты и этанола равна 4 Каково количество эфира в состоянии равновесия если взято 3 моль уксусной кислоты и 4 моль этанола Исходные вещест-ва содержат 155 моль воды

1 СН3 ndash СООН + С2Н5 ndash ОН hArr СН3 ndash СОО ndash С2Н5 + Н2О 2 3 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 3-n 4-n n 155 + n

4 )()(

)()(спиртnкислотаnводаnэфирnK C sdot

sdot=

5 )4()3(

)551(4nn

nnminussdotminus

+=

87329254164

972859

016859482845516

21

222

plusmn=minusplusmn=

=+minus+minus=+

n

nnnnnn

n1 = 78 моль (нереальный ответ n gt 4 моль)

n2 = 205 моль В состоянии химического равновесия смесь содержит 205 моль этило-

вого эфира уксусной кислоты

44

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

84 Расчет выхода продукта

Уход продукта реакции представляет собой частное от деления полу-ченного в равновесии количества вещества и рассчитанного по необрати-мой реакции количества вещества

теорnn

При взаимодействии 3 моль уксусной кислоты с 4 моль этанола полу-чают 205 моль эфира Исходные вещества содержали 155 моль воды Ка-ков выход эфира по отношению к уксусной кислоте

1 OHHCCOOCHOHHCCOOHCH 2523523 +minusminushArrminus+minus

2 23 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 095 моль 195 моль 205 моль 36 моль

4 3052

)()(

)()(

0

===кислотаnэфирn

эфирnэфирn

теор

η

5 68680 ==η

Выход эфира по отношению к уксусной кислоте составляет 68

85 Расчет константы равновесия по уравнению Вант-Гоффа

Расчет константы равновесия при определенной температуре осущест-вляется при заданной константе равновесия с помощью уравнения Ванг-Гоффа (изобара реакций)

2RTH

dTdInK Δ

=

Интегрированная форма

12

120

12 TTTT

RHInKInK minus

sdotΔ

+=

45

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

где k ndash константа равновесия 0HΔ ndash стандартная энтальпия

R ndash универсальная газовая постоянная T ndash температура 12 ndash индексы для двух составляющих

При 25 degС для химической реакции 242 2NOON hArr константа равновесия

КР = 114 кПа Рассчитайте константу равновесия при 70 degС если стан-дартная энтальпия реакции Δ Н0 = 59 кДж

259325101325101

940343298298343

3145859000

325101411

325101

9402

12

120

12

2

2 =sdot=sdot=

=sdotminus

sdot+=

=minus

sdotΔ

+==

eeK

In

TTTT

RHInK

KInK

PInKP

PP

P

86 Расчеты с водородным показателем рН

Расчеты с показателем рН проводятся с помощью формулы-определения рН и химического выражения константы протолиза

мольлв)()( 33 OHcOHIgcpH +minus=

Для сильных кислот и оснований

с(H3O+) = c0на sdot c(OH-) = c0B

Для средних по силе кислот и оснований (при К gt 001 с0)

с(H3O+) = Bbнаa cKOHсcK 00 )( =minus

Для буферных ратворов

)()()( 3 minus

+ sdot=AcHAcКOHс a

46

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Раствор имеет значение рН 35 Какова молярная концентрация катио-нов оксония

мольл102310)(

10)(

)(

4533

3

3

minusminus+

minus+

+

sdot==

=

minus=

OHc

OHc

OHIgcpH

pH

Концентрация катионов H3O+ = 32 sdot 10-4 мольл

Рассчитайте рН в 01М растворе аммиака если КВ(NH3) = 18 middot 10 5minus

111)1077(

мольл10771031

101)(

)(

мольл103110)1081()(

)(

12

123

14

3

35

0

=sdotminus=

sdot=sdotsdot

==

sdot=sdotsdot=

=

minus

minusminus

minus

minus+

minusminusminus

minus

IgpHOHcKOHс

OHc

cKOHс

W

BB

Рассчитайте значение рН буферного раствора

К a (СН3СООН) + 016М CH 3 COONa

Если К а (СН3СООН) = 18- 10 5minus

55

3

33 1021

160110)1081(

)()()( minusminus

minus+ sdot=sdotsdot=sdot=

COOCHcCOOHCHcKOHс a

pH = 49

Буферный раствор имеет значение рН = 49

47

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

87 Расчет степени протолиза

Степень протолиза представляет собой долю кислоты или основания

вступивших в протолиз по отношению к начальной концентраций протолита

НАНАKT c

Acc

OHca00

3 )()( minus+

==

и

BBC c

HBccOHca

000

)()( +minus

==

Какова степень протолиза в 001М растворе уксусной кислоты если

010

010)1081()(

)(

)()()(

)(

5

30

30

30330

3

sdotsdot=

sdot=

sdot==

minus

+

COOHCHcCOOHCHcK

a

COOHCHcKOHcCOOHCHc

OHca

aKT

aKT

аКТ = 0042 или 42

Ka = 18 sdot 10-5

Степень протолиза уксусной кислоты составляет 42

88 Расчеты по равновесиям растворимости

Расчеты по равновесиям растворимости и осаждения проводятся с по-

мощью выражения для произведения растворимости

)()(

][][)(

nmnm

nMnM

nmMnnM

nmBAПРBAl

BABAПР

+

minus+

=

=

48

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

где ПР (АmВn) ndash произведение растворимого вещества АmВn

l(АmВn) ndash растворимость вещества или концентрация насыщенного рас-

твора вещества nm BA

Сульфат бария имеет произведение растворимости 1middot10-10 При какой

концентрации серной кислоты в 0001М растворе хлорида бария начина-

ется осаждение сульфата бария

[Ba2+][SO minus24 ] = ПP(BaSо4)

3

10

242

442 101101

][)(][)( minus

minus

+minus

sdotsdot

===BaBaSOПРSOSOHс

c(H2SО4)= 1 middot 10-7 мольл

Осаждение сульфата бария начинается когда концентрация серной ки-

слоты превышает значение 1 middot 10 7minus мольл

Какова растворимость l1 перхлората калия в воде по сравнению с рас-

творимостью l1 перхлората калия в 1 М растворе хлорида калия

l1 (КСlO4) = [СlOminus4 ] = )( 4KCIOПР = 2101 minussdot = 01 мольл

l1 (КСlO4) = [СlOminus4 ] ПР(КClO4) = с(К+)[СlO

minus4 ] = 1 middot 10-2

1101

)()KClO()(

24

42

minus

+

sdot==

KcПРKClOl

l1 (КСlO4) = 001 мольл

Растворимость l1 перхлората калия в чистой воде в десять раз выше 1

М растворе хлорида калия

49

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

89 Расчет растворимости при комплексообразовании

Для расчета растворимости малорастворимых солей когда катион об-

разует комплекс требуются уравнения для произведения растворимости и

для константы устойчивости комплекса

ПР(AmBn) = [An+]m[Bm-]n

xnx

LAAlK

]][[][

+=

где ПР ndash произведение растворимости

К ndash константа устойчивости комплекса

[Аn+] ndash молярная концентрация катионов

[L] ndash молярная концентрация лигандов

[АЦ] ndash молярная концентрация комплекса

Константа устойчивости катиона диамминсеребра (+1) К = 16 middot 107

Рассчитайте растворимость хлорида бромида и иодида серебра(1) в 4М

растворе аммиака если ПР(АgСl) = 1 middot 10-10 ПР(АgВr) = 5 middot 10-13

ПР(АgI) = 8 middot 10-17

AgXhArrАg+ + Х minus ПР(АgХ) = [Аg+][Х minus ]

])([

)()(][

)(][)(

)(])([][

)(][

])([])([2

23

32

33

23

32

23233

++minus

++

+

+++

sdotsdot===

sdot=

sdot=hArr+

NHAgNHcKAgXПР

AgAgXПРXAgXl

NHcKNHAgAg

NHcAgNHAgKNHAgNHAg

50

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

мольл1041)(

4)1061()108()(

мольл1011)(

4)1061()105()(

мольл160)(4)1061()101()(

)()()(

][])([

4

2717

2

2713

2710

32

23

minus

minus

minus

minus

minusminus

minus+

sdot=

sdotsdotsdotsdot=

sdot=

sdotsdotsdotsdot=

=

sdotsdotsdotsdot=

sdotsdot=

asymp

AgIl

AgIl

AgBrl

AgBrl

AgCllAgCll

NHcKAgXПРAgXl

XNHAg

Растворимость галогенидов серебра(1) в 4М растворе аммиака состав-

ляет 016 (AgCl) 11 middot 10-2 (AgBr) и 14 middot 10-4 мольл (AgI) В этом растворе

аммиака хлорид растворяется хорошо бромид ndash незначительно и иодид

серебра (+1) ndash плохо

51

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

9 РАСЧЕТЫ В ЭЛЕКТРОХИМИИ

91 Расчеты по уравнению Нернста

С помощью уравнения Нернста можно вычислить окислительно-

восстановительные потенциалы электродные потенциалы и равновесное

напряжение гальванического элемента

Для окислительно-восстановительного электрода

][][0

BcOkIn

zFRTEE sdot+=

где Е0 ndash стандартный потенциал

Е ndash электродный потенциал

Z ndash число переданных электронов

Для электрона металлкатион металла

][0 +sdot+= ZAInzFRTEE

][][)(0590

K298при)()(

0

01

02

0

BcOkIg

zBEE

TанодЕкатодEE

EEE

sdot+=

=minus=Δminus=Δ

где R ndash газовая постоянная

Т ndash температура

F ndash постоянная Фарадея

[Ок] ndash молярная концентрация окислителя

[Bc] ndash молярная концентрация восстановителя

ΔЕ0 ndash стандартное напряжение

ЕΔ ndash равновесное напряжение

52

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Каков электродный потенциал пары медькатион меди (+2) при 25 degС и

[Cu2+]= 001 мольл

01020590340][

2)(0590 20 IgCuIgBEE sdot++=sdot+= +

E = +028 B

Электродный потенциал равен +028 В

Каково равновесное напряжение гальванического элемента Даниеля

при 25 degС если молярные концентрации сульфата меди(2) и сульфата

цинка(2) одинаковы

Электрод 1 цинккатион цинка (+2)

Электрод 2 медькатион меди (+2)

)()()(][][02950

)()(][02950)(

][02950)()()(

02020202

2

2020220

22022

EZnZnECuCuECuCuEZnCuIg

ZnZnECuCuEZnIgZnZnE

CuIgCuCuEZnZnECuCuEE

Δ=minusminus=+

+minus=+minus

minus+=minus=Δ

++++

+

++++

++++

ΔEdeg = 034 middot (-076) = 110 В

Элемент Даниеля имеет равновесное напряжение 110 В Рассчитайте

напряжение гальванического элемента CuCu +2 (с 1 )|| К+ СI minus || Cu2+(c2)Cu

(Cu2+) = 05 мольл и с1 (Сu2+) = 05 005 и 0005 мольл

Для каждого полуэлемента )(20590 20 +sdot+= CuIgcEE

Напряжение гальванического элемента

1

201

0212 2

0590ccIgEEEEE sdot+minus=minus=Δ

Поскольку

01

02 EE =

53

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

то

1

2

20590

ccIgE sdot=Δ

а) с1 (Cu2+) = 05 мольл ΔЕ = 00295 Ig 1 = 0

б) с1 (Cu2+) = 005мольл ΔЕ = 00295 Ig 10 = 0030 В

в) с1 (Cu2+) = 0005 мольл ΔЕ = 00295 Ig 100 = 0059 В

Исследуемые концентрационные гальванические элементы имеют при

25 degС напряжение 0 30 и 59 мВ

Рассчитайте электродные потенциалы полуэлементов при 25 degС

1) 2HPt (р = 1035 кПа) Н3О+ (рН = 15)

2) +2FePt (с = 002 мольл) Fe3+ (с = 004 мольл)

Каково равновесное напряжение гальванического элемента составлен-

ного из этих электродов

++ OHH 22 2 = 2Н3О+ + 2е-

B880)0890(7880B78800200400590770

][][)(0590)(

B08903101510302950510590

)(3101

)(205900590

)(][

20590

2

2

3320

232

1

2

2

230

1

=minusminus=Δ=+=

sdot+=+hArr

minus=minussdotminus=

sdotminussdotminus=+=

+

+++minus++

EIgE

FeFeIgBFeFeEEeFeFe

IgE

кПаHpIgpH

HpOHIgEE

Равновесное напряжение данного гальванического элемента составляет

088 В

54

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Рассчитайте окислительно-восстановительный потенциал для пары

Mn2+MnOminus4 при рН = 0 при рН = 03 и 7 (t = 25 ordmC)

( ) ( ) [ ][ ][ ]

( ) ( ) ( ) [ ][ ]

( ) ( )

( ) ( ) ( ) 094405112

85

05902

lg5

059085

0590

lg5

0590

5812

4

4

24

42

2

834

42

3422

рНВВEMnOMnE

pHBEMnOMnE

MnMnOBpHBEMnOMnE

MnOHMnBEMnOMnE

eOHMnOHMn

sdotminus+=+

sdotminus=+

sdot+sdotminus=

sdot+=

++harr+

minus

minus

+

minusminus+

+

+minusminus+

minus+minus+

o

o

o

o

При рН = 0 Е = +151 рН = 3 Е = +123 рН = 7 Е = +085

Окислительно-восстановительный потенциал данной пары при рН = 03 и 7 составляет +151 +123 и +085 В соответственно

92 Расчеты по законам Фарадея

Для расчета осажденной массы значений силы тока времени или чис-ла элементарных зарядов при электролизе используются законы Фарадея или преобразования законов Фарадея а также формула-определение мо-лярной массы

zFMIm

zFI

nm

zFIn

τ

τ

τ

=

=

=

55

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

где I ndash сила тока

τ ndash время

z ndash число элементарных зарядов

F ndash постоянная Фарадея

n ndash количество вещества

М ndash молярная масса

m ndash масса вещества

Рассчитайте ежедневное производство алюминия в электролизёре кото-рый работает при силе тока 100 000 А и для которого выход по току η = 85

Al3+ rarr Al + 3endash

кг685г039685485963

85027360024000100asymp=

sdotsdotsdotsdotsdot

==zFMIm ητ

В электролизе ежедневно получают 685 кг алюминия

56

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

10 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ФОРМУЛ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ

101 Определение молекулярной формулы летучего органического соединения

Для определения молекулярной формулы летучего соединения необхо-димо оценить результаты качественного и количественного элементного анализа а также установить молярную массу

Алгоритм действия

1 Установить качественный состав соединения Результат исследуемое соединение состоит из элементов углерод во-

дород и кислород Молекулярная формула СхНуОz 11 Установить молярную массу соединения

12 Экспериментальное определение объема пара одной пропорции

соединения

( )( )[ ]

кПа 72101

C 20

мл 548г

г120

=

=

=

=

p

t

OHCV

OHCm

zyx

zyx

o

13 Рассчитать объем пара порции соединения в нормальных условиях

( )[ ] ( )[ ]

( )[ ] мл 445г

32510115293

1527372101548гг

=sdot

sdotsdot=

sdot=

zyx

zyxzyx

OHCVрТ

рТOHCVOHCV

o

o

oo

14 Рассчитать молярную массу соединения

57

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

( ) ( )( )[ ]

( ) гмоль 259

445

41422120гм

=

sdot=

sdot=

zух

zyx

zухzух

ОНСМ

OHCVVОНСm

ОНСМo

2 Установить возможную молекулярную формулу органического со-единения путем расчета

( ) )()()( ОzМНуМСхМОНСМ zух ++=

Возможные решения 592 гмоль = (2 middot 12 + 4 middot 1 + 2 middot 16 гмоль)

или 592 гмоль = (3 middot 12 + 8 middot 1 + 1 middot 16 гмоль)

Возможные молекулярные формулы органического соединения С2Н4О2 и С3Н8О

3 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органическо-го соединения путем анализа сжиганием

31 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида углерода которые образуются при сжигании одной порции органического соединения

m(CхHуOz) = 60 мг m(H2О) = 720 мг V(CО2) = 718 мл t =20degC ρ = 10172 кПа 32 Рассчитать объем диоксида углерода при нормальных условиях 33 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-

единения

( )( )

( ) ( )( ) 3

м

22 =sdot

sdot=

zyx

zyxp

zyx OHCmVOHCMTCOV

OHCnCOn oo

58

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

34 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-

единения

( )( )

( ) ( )( ) ( ) 8

22

2

22 =sdot

sdot==

zyx

zyxp

zyx OHCmOHМOHCMTOHm

OHCnOHnY o

35 Составить молекулярную формулу

Молекулярная формула органического соединения С3Н8О

Молекулярная (брутто-) формула еще не проясняет строения химиче-

ского соединения Последнее может быть определено при использовании

химических иили физических методов

Возможные соединения с молекулярной формулой С3Н8О

CH3ndashCH2ndashCH2ndashOH ndash пропанол 1

CH3ndashCH(OH)ndashCH3 ndash пропанол 2

СН3ndashСН2ndashОndashСН3 ndash метиловый спирт

102 Определение молекулярной формулы

нелетучего органического соединения

Для определения молекулярной формулы нелетучего соединения необ-

ходимо оценить результаты качественного и количественного элементно-

го анализа и результатов определения молярной массы криоскопическим

методом Молярная масса вещества рассчитывается на основании пони-

жения температуры замерзания

LB

Bзамзам mM

mkT sdot=Δ

Lзам

BзамB mT

mkMΔ

=

где замTΔ ndash понижение температуры замерзания

59

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

замK ndash криоскопическая константа растворителя

Bm ndash масса вещества В

BM ndash молярная масса вещества В

Lm ndash масса растворителя

Для определения молекулярной формулы подходит следующая после-

довательность действий

Установить качественный состав соединения Результат исследуемое со-

единение состоит из элементов углерод водород и кислород Молекуляр-

ная формула ZYX OHC

1 Установить молярную массу соединения

11 Экспериментальное определение понижения температуры замер-

зания раствора

m( ZYX OHC ) = 78 г m(H2О) = 40 г

ΔTзам = -2 К

Кзам(Н2О) = -1860 К sdot гмоль

12 Рассчитать молярную массу соединения

)()()(

2OHmTOHCmkOHCM

зам

ZYXзамZYX Δ=

M( ZYX OHC ) = 181 гмоль

2 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органического

соединения путем анализа сжиганием

21 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида

углерода которые образуются при сжигании одной порции соединения

M(CxHyOz) = 93 мг

m(H2О) = 547 мг

V(СО2) = 739 мл

t =22 degС

60

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

ρ = 1006 гПа

22 Рассчитать объем диоксида углерода в нормальных условиях

25101315295152731006973)()(

0

0220 sdot

sdotsdot==

TppTCOVCOV

V0(СО2) = 679 мл

23 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-

единения

093041422

18106790)(

)()()(

)( 202

sdotsdot

=sdotsdot

==ZYXM

Zyx

ZYX OHCmVOHCMCOV

OHCnCOnx

х = 6

24 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-

единения

93181817542

)()()()(2

)()(2

2

22

sdotsdotsdot

=sdotsdot

==ZYX

Zyx

ZYX OHCmOHMOHCMOHm

OHCnOHny

у = 12

25 Расчет числа атомов кислорода в молекуле органического соеди-

нения

)()()()( OzMHyMCxMOHCM Zyx +minus=

16112126181

)()()()( sdotminussdotminus=

minusminus=

OMHyMCxMOHCM

z Zyx

z = 6

Молекулярная формула соединения С6H12O6

61

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

Основная

1 Коровин НВ Общая химия учебник для технических направлений и специальностей вузов НВ Коровин ndash 2-е изд испр и доп ndash М ВШ 2000

2 Фролов ВВ Химия ВВ Фролов ndash М Высшая школа 1995 3 Глинка НЛ Задачи и упражнения по общей химии НЛ Глинка ndash

Л Химия 1989 4 Суворов АВ Общая химия АВ Суворов АБ Никольский ndash СПб

Химия 1997 5 Орлов КЯ Авиационные материалы КЯ Орлов ВА Пархимович

ndash М Транспорт 1993 6 Задачи и упражнения по общей химии под ред проф НВ Корови-

на ndash М Высшая школа 2003 7 Михилев ЛА Задачи и упражнения по неорганической химии

ЛА Михилев НФ Пассет МИ Федотова ndash СПб Химия 1995 8 Хомченко ИГ Общая химия сборник задач и упражнений

ИГ Хомченко ndash М Оникс 1999 9 Литвинова ТН Задачи по общей химии с медико-биологической на-

правленностью ТН Литвинова ndash Ростов нД Феникс 2001 10 Кузьменко НЕ Задачник по химии НЕ Кузьменко ВВ Еремин

ndash М Экзамен 1999

Дополнительная

1 Слесарев ВИ Химия Основы химии живого учебник для вузов

ВИ Слесарев ndash 2-е изд испр и доп ndash СПб Химиздат 2001

2 Хаускрофт К Современный курс общей химии В 2 т К Хаускрофт

Э Констебл пер с англ ndash М Мир 2002 3 Лидин РА Химия справочник для старшеклассников поступающих в вузы

РА Лидин ЛЮ Аликберова ndash М Аст пресс школа 2002

62

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

4 Слета ЛА Химия справочник ЛА Слета ndash Харьков Фолио Рос-

тов нД Феникс 1997

5 Дикерсон Р Основные законы химии В 2 т Р Дикерсон Г Грей

Дж Хейт ndash М Мир 1982

6 Лучинский ГП Курс химии ГП Лучинский ndash М Высшая школа 1985

7 Ремсден ЭН Начала современной химии ЭН Ремсден ndash Л Хи-

мия 1985

8 Степин БД Неорганическая химия БД Степин АА Цветков ndash

М Высшая школа 1994 9 Шелинский ГИ Основы теории химических процессов ГИ Шелинский

ndash М Просвещение 1989

10 Ерохин ЮМ Сборник задач и упражнений по химии ЮМ Еро-

хин ВИ Фролов ndash М ВШ 1990

11 Любимова НБ Вопросы и задачи по общей и неорганической хи-

мии НБ Любимова ndash М ВШ 1990 12 Фримантл М Химия в действии М Фримантл ndash Ч 1 2 ndash М Мир 1991

13 Шиманович ИЕ Общая химия в формулах определениях схемах

ИЕ Шиманович МЛ Павлович ВФ Тикавый ПМ Малашко ndash Минск

Университетское 1996

14 Витинг ЛМ Задачи и упражнения по общей химии ЛМ Витинг

ЛА Резницкий ndash М МГУ 1995

15 Зоммер К Химия справоник школьника и студента Пер с нем

под ред РА Лигина ndash 2-е издстереотип ndash М Дрофа 2000

63

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Приложение

64

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

65

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

66

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

67

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Значение некоторых констант

Постоянная Авогадро NA = 60221023 моль-1

Постоянная Фарадея 1 F = 6021023е = 96484 Кл = 268 Аmiddotч

Постоянная Планка h = 662610-34 Джс

Универсальная газовая постоянная R = 0082 лmiddotатмКndash1моль-1 =

= 62 360 млmiddotмм рт ст Кndash1мольndash1 = 8314 ДжmiddotК-1мольndash1 = 1987 калК-1моль-1

Таблица 1

Приставки кратных и дольных единиц

Приставка Множитель Приставка Множитель Приставка Множитель

тера Т 1012 гектог 102 милли м 10-3

гига Г 109 дека да 101 микро мк 10-6

мега М 106 децид 10-1 нано н 10-9

кило к 103 сантис 10-2 пико п 10-12

Таблица 2

Корни латинских названий элементов

Символ Название Корень латинского названия Ag Серебро Аргент As Мышьяк арс- арсен- Au Золото аур- С Углерод карб- карбон- Сu Медь купр- Fe Железо ферр- Н Водород гидр- гидроген-

Hg Ртуть меркур- Мn Марганец марган- N Азот нитр- Ni Никель никкал- О Кислород окс- оксиген- Pb Свинец плюмб- S Сера сульф- тио-

Sb Сурьма стиб- Si Кремний алл- силиц- Sn Олово станн-

68

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Таблица 3 Соотношение между единицами энергии

Единица эрг Дж кал Втmiddotч ЭВ

эрг 1 10-7 239middot10-8 278middot10-11 624middot1011

Дж 107 1 0239 278middot10-4 625middot1018

кал 4184middot107 4184 1 116middot103 261middot1019

Втmiddotч 360middot1010 36middot103 861 1 224middot1022

ЭВ 160middot10-12 160middot10-19 383middot10-20 445middot10-23 1

Таблица 4

Названия часто употребляемых кислот и их солей

Кислота Названия солей

Название Формула Кислот-ный

осадок

По названию кислоты (рус номенклатура)

По названию аниона (между-народная но-менклатура)

Азотная HNO3 NO3ndash азотнокислый нитрат

Азотистая HNO2 NО2ndash азотистокислый нитрит

Бромоводородная HBr Brndash бромистый бромид

Йодоводородная HI Indash йодистый йодид

Метакремниевая H2SiO3 SiO32ndash кремниевокислый силикат

Марганцовая HMnO4 MnO4ndash марганцевокислый перманганат

Ортофосфорная H3PO4 PO43ndash фосфорнокислый ортофосфат

(фосфат)

H3PO4 HPO42ndash

кислый фосфорнокис-лый (двухзамещенный) гидрофосфат

H3PO4 H2PO4ndash кислый фосфорнокис-

лый (однозамещенный) дигидрофосфат

Серная H2SO4 SO42ndash сернокислый сульфат

H2SO4 HSO4ndash

кислый сернокислый

гидросульфат (бисульфат)

Сернистая H2SO3 SO32ndash сернокислый сульфит

H2SO3 HSO3ndash кислый сернистокислый гидросульфит

(бисульфит)

Угольная H2CO3 CO32ndash углекислый карбонат

H2CO3 HCO3ndash

кислый углекислый (двууглекислый)

гидрокарбонат (бикарбонат)

Уксусная CH3CHOOH CH3COOndash уксуснокислый ацетат

69

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Окончание табл 4Кислота Названия солей

Название Формула Кислот-ный

осадок

По названию кислоты (рус номенклатура)

По названию аниона (между-народная но-менклатура)

Фосфористая H3PO3 HPO32ndash фосфористокислый фосфит

Фтороводородная HF Fndash фтористый фторид

Хлороводородная HCl Clndash хлористый хлорид

Хлорная HClO4 ClO4ndash хлорнокислый перхлорат

Хлорноватая HClO3 ClO3ndash хлорноватокислый хлорат

Хлорноватистая HClO ClOndash хлорноватистокислый гипохлорид

Хромовая H2CrO4 CrO42ndash хромовокислый хромат

Двухромовая H2Cr2O7 Cr2O72ndash двухромовокислый

бихромат (ди-хромат)

70

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

  • СОДЕРЖАНИЕ
    • ВВЕДЕНИЕ
    • ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
    • 1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВАЖНЕЙШИХ ВЕЛИЧИН И ЕДИНИЦИСПОЛЬЗУЕМЫХ В ХИМИИ
    • 2 ВАЖНЕЙШИЕ ВЕЛИЧИНЫ И ЕДИНИЦЫ В ХИМИИ
    • 3 РАСЧЕТЫ ДЛЯ ГАЗОВ
      • 31 Расчет массы газов
      • 32 Расчет объема газов
        • 4 РАСЧЕТЫ ДЛЯ СМЕСЕЙ
          • 41 Расчеты соотношения компонентов смеси
          • 42 Расчеты по массовой доле
          • 43 Расчеты по объемной доле
          • 44 Расчеты по мольной доле
          • 45 Расчеты по молярной концентрации
          • 46 Расчеты по эквивалентной концентрации
          • 47 Расчеты по плотности газов и растворов
          • 48 Расчет молярной концентрации веществапо результатам титрования
          • 49 Расчет массы по результатам титрования
            • 5 СТЕХИОМЕТРИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РЕАКЦИЯМ
              • 51 Алгебраический расчет массы и объема
              • 52 Расчет массы и объема методом пропорций
                • 6 РАСЧЁТЫ В ХИМИЧЕСКОЙ ТЕРМОДИНАМИКЕ
                  • 61 Расчет энтальпии реакции по данным эксперимента
                  • 62 Расчет стандартных величин реакции по табличным данным
                  • 63 Расчет энергии Гиббса реакции
                  • 64 Расчет константы равновесия
                    • 7 РАСЧЕТЫ В КИНЕТИКЕ РЕАКЦИЙ
                      • 71 Расчет константы скорости
                      • 72 Расчет порядка реакции
                      • 73 Расчет времени реакции
                      • 74 Расчеты по уравнению Аррениуса
                        • 8 РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РАВНОВЕСИЯМ
                          • 81 Расчеты по закону действующих масс
                          • 82 Расчет константы равновесия Кс
                          • 83 Расчет количества продукта в состоянии равновесия
                          • 84 Расчет выхода продукта
                          • 85 Расчет константы равновесия по уравнению Вант-Гоффа
                          • 86 Расчеты с водородным показателем рН
                          • 87 Расчет степени протолиза
                          • 88 Расчеты по равновесиям растворимости
                          • 89 Расчет растворимости при комплексообразовании
                            • 9 РАСЧЕТЫ В ЭЛЕКТРОХИМИИ
                              • 91 Расчеты по уравнению Нернста
                              • 92 Расчеты по законам Фарадея
                                • 10 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ФОРМУЛОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
                                  • 101 Определение молекулярной формулы летучего органического соединения
                                  • 102 Определение молекулярной формулы не летучего органического соединения
                                    • БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
                                    • Приложение
Page 4: МЕТОДИКА РЕШЕНИЯ ЗАДАЧvenec.ulstu.ru/lib/disk/2015/Kemer_7.pdf · 2015-03-23 · ВВЕДЕНИЕ Значение решения задач в курсе химии

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Химическая учебная задача ndash это модель проблемной ситуации на-

правленная на развитие химического мышления

Умение решать расчетные задачи на основе знаний теории законов и

методов химии является одним из показателей уровня усвоения теорети-

ческого материала

Решение задач требует не только техники химических расчетов но и

умения логически размышлять искать и находить оптимально последова-

тельные пути ведущие к получению результата

Решение задач развивает навыки самостоятельной работы кругозор

память химическое мышление Решение задач способствует развитию по-

знавательного интереса к химии активизирует мыслительную деятель-

ность Подавляющее большинство классических задач по химии пред-

ставляет собой всевозможные расчеты по формулам и уравнениям поэто-

му для успешного решения задач по химии нужно владеть знаниями по

физике математике и иметь навыки математических расчетов вычисле-

ния по пропорции вычисления с использованием процентов графиков

алгебраических обозначений и формул

Решение задачи следует начинать с анализа условия и составления

плана ее решения при этом определяются

minus количественная сторона задачи (числовые данные задачи)

minus качественная сторона задачи (перечень химических веществ и яв-

лений основные теоретические положения необходимые для решения за-

дачи)

minus соотношение между качественными и количественными данными

задачи в виде формул уравнений пропорций законов

minus алгоритм решения задачи те последовательность ее решения

4

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Проанализировав задачу и наметив план решения приступают к его выполнению придерживаясь следующих принципов

1 Все расчеты в химии (и по формулам и по уравнениям) ведутся только по чистому веществу

2 Расчеты ведутся только по той части вещества которая полностью вступила в реакцию

3 Между физическими величинами необходимо устанавливать непосредст-венную прямую функциональную связь например т ndash т т ndash V п ndash V и тд

Наиболее оптимальный способ записи краткого условия задачи Дано 1 Значения величин указанных в усло-

вии задачи 2 Необходимые табличные данные

Решение 4 Решение задачи 5 Ответ задачи

Найти 3 Искомая величина

5

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВАЖНЕЙШИХ ВЕЛИЧИН И ЕДИНИЦ ИСПОЛЬЗУЕМЫХ В ХИМИИ

Физические величины ndash характеристика качественных признаков (свойств) физических тел состояний или процессов которые могут быть определены количественно физические величины X описываются с по-мощью произведения численного значения X и единицы [X]

Пример

Тело из свинца имеет массу 228 г и объем 20 см3 Его свойство ndash плот-ность может быть определено как частное от деления параметров массы на параметр объема

][гсм411см20г228 3

3 ρρρ sdot====Vm

Основные величины ndash физические величины которые не могут быть

выведены из других величин они установлены международными согла-

шениями масса время температура количество вещества

Производные величины ndash физические величины которые могут быть

определены соотношениями между основными или другими производны-

ми величинами молярная масса (масса на количество вещества) давление

(сила на площадь)

Экстенсивные величины ndash физические величины которые удваивают

свое значение в случае если происходит объединение двух подобных сис-

тем в одну новую систему масса объем количество вещества энергия

энтальпия энтропия

Интенсивные величины ndash физические величины которые сохраняют

свое значение в случае если происходит объединение двух подобных сис-

тем в одну новую систему температура давление концентрация

Удельные величины ndash величины относящиеся к массе причем масса

находится в делимом плотность (масса на объем)

6

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Молярные величины ndash величины относящиеся к количеству вещест-

ва причем количество вещества находится в делителе молярный объем

(объем на количество вещества)

Буквенные обозначения величин ndash краткие изображения определен-

ных величин буквы латинского или греческого алфавита которые печа-

таются курсивом могут быть дополнены одним или несколькими индек-

сами в необходимых случаях Молярные величины содержат индекс laquoМraquo

(исключение молярная масса М) VM ndash молярный объем

Ср ndash удельная теплоемкость при постоянном давлении

Реакционные величины содержат оператор Δ (буква дельта) и индек-

сы относящиеся к данной реакции (исключение тепловой эффект Q)

ΔGr ndash энергия Гиббса реакции при некоторой температуре ΔHB ndash энталь-

пия образования вещества В

Стандартные величины получают верхний индекс 0 (стандарт) 0BS ndash стан-

дартная энтропия вещества В E0 ndash стандартный окислительно-восстановитель-

ный потенциал

Единица ndash единичная порция условно установленная для данной ве-

личины

Международная система (СИ) единиц ndash действующая в международ-

ном масштабе единая система мер утверждена в 1954 году 10-й Генераль-

ной конференцией мер и весов в 1960 году на 11 Генеральной конферен-

ции получила название Международной системы (СИ)

Основные единицы СИ

Единица Обозначение Основная единица Обозначение

Длина l Метр м

Масса т Килограмм кг

Время t Секунда с

Сила электрического тока I Ампер А

Термодинамическая Т Кельвин К

7

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

температура

Количество вещества n Моль моль

Сила света IV Кандела КД

Основные единицы СИ имеют словесное определение

Секунда ndash интервал времени 9 192 631 770 периодов излучения при

энергетическом переходе между двумя сверхтонкими уровнями основного

состояния атома нуклида 55

133 Cs

Производные единицы СИ с особыми названиями и с особыми обо-

значениями определяются по уравнениям связи между единицами других

величин

Определение единицы ньютон 1 Н = 1 м middot кгс2

Определение единицы вольт 1 В = 1 кг middot м2(А middot с3) = 1 ВтА

Единицы относительных величин ndash относительные величины (част-ные двух величин имеющих одинаковые единицы) выражаются в долях числа 1 или если это более удобно в процентах () промилле (частях на тысячу 1 ) частях на миллион и т п

Уравнение величин ndash математическое выражение закономерной взаимосвязи между физическими величинами или определения производ-ных величин

Расчеты с помощью уравнений величин Для расчетов с помощью уравнений величин используется следующая

последовательность действий

Пример

Какое количество электричества необходимо для выделения 1 т меди Алгоритм действий 1 Вывод расчетной формулы

ФарадеязаконFnzI minus=τ

где Mmn =

nmM =

MFmzI =τ

8

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

2 Подстановка значений данных величин в расчетную формулу Дано m(Cu) = 65 гмоль z = 2 F = 96485 sdot 104 A sdot cмоль = 268 А sdot чмоль

моль)г(5632)кг(1000чмоль)A(826 sdotsdotsdot

=τI

3 Проведение расчета числового значения и единицы искомой величи-ны

Iτ = 844 кА sdot ч 4 Формулировка ответа задачи Для выделения 1 т меди необходимо количество электричества равное

844 кА middot ч

9

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

2 ВАЖНЕЙШИЕ ВЕЛИЧИНЫ И ЕДИНИЦЫ В ХИМИИ

Основные величины и единицы выделены шрифтом

Величина Обозначения Единица Обозначение

Масса т Килограмм кг

Плотность ρ Килограмм на кубический

метр кгм3

Сила F Ньютон Н

Давление Р Паскаль Па

Работа энергия W Джоуль Дж

Мощность Р Ватт ВТ

Сила электрического тока I Ампер A

Электрическое напряжение U Вольт В

Электрическое сопротивление R Ом Ом

Электрический заряд q Кулон Кл

Температура абсолютная Т Кельвин К

Температура Цельсия t Градус Цельсия degС

Теплота Q Джоуль Дж

Внутренняя энергия U Джоуль Дж

Энтальпия н Джоуль Дж

Энтропия S Джоуль на кельвин ДжК

Энергия Гиббса G Джоуль Дж

Количество вещества п Моль Моль

Молярная концентрация с Моль на кубический метр мольм3

Молярная масса М Килограмм на моль кгмоль

Молярный объем VM Кубический метр на моль м3моль

Массовая доля w mdash mdash

Мольная доля х mdash mdash

Объемная доля ϕ mdash

10

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Определения некоторых производных единиц

1 Н = 1 кг middot мс2 1 Па = 1 Нм2 = 1 кг(м middot с2) 1 Дж = 1 Н middot м = 1 Вт middot с

1 Вт = 1Джс = 1 кг middot м2с3 1 В = 1 ВтА 1 Ом = 1 ВА 1 Кл = 1 А middot с

Масса атома (mат) некоторого элемента ndash вес атома углерода mат ( С126

) = 1993 middot 10-26 кг

Относительная атомная масса (Аг) ndash частное от деления массы атома

элемента на одну двенадцатую часть массы атома изотопа углерода С126 т

е атомную единицу массы (аем) Относительная атомная масса магния 24

12 Mg

24кг)102(12

1кг104)(26

261224 =

sdotsdot

=minus

minus

MgAr

Атомная единица массы и ndash единица массы в атомной физике одна

двенадцатая часть массы атома изотопа углерода С 126

1и (1 аем) = 166057 middot 10 minus 27 кг Относительная молекулярная масса (Mr) ndash частное от деления массы

молекулы на одну двенадцатую часть массы атома 126С сумма относи-

тельных атомных масс всех атомов молекулы или любой другой фор-мульной единицы

ССl4 Mr = 1 middot 12 (С) + 4 middot 355 (Cl) = 154 (аем)

Cr2O minus27 Мr = 2 middot 52 (Сг) + 7 middot 16 (О) = 216 (аем)

[Cu(H2О)4]2+ Мr = 1 middot 64 (Сu) + 8 middot 1 (Н) + 4 middot16 (О) = 136 (аем) NH3middot Н2О Мr = 14 (N) + 5 middot 1 (Н) + 1 middot16 (О) = 35 (аем)

Количество вещества (n) ndash величина которая упорядочивает исчисле-ние частиц и процессов с участием частиц В качестве частиц определяют-ся атомы молекулы ионы радикалы и другие группы отдельные фраг-менты частиц и эквиваленты (формульные единицы) иногда электроны протоны фотоны и другие элементарные частицы

11

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Моль ndash единица количества вещества Моль определяет количество

вещества системы которая состоит из такого числа отдельных частиц

сколько содержит атомов в 12 г изотопа 126С При использовании единицы

моль необходимо указывать вид частиц

n(O2) = 3 моль означает 3 моль молекулярного кислорода О2

n(NaCl) = 1 моль означает 1 моль хлорида натрия NaCl

Эквивалентное количество вещества (neq) ndash произведение эквива-

лентного числа z и количества вещества В причем эквивалентное число z

равно числу переданных частиц в определенной химической реакции (в

большинстве случаев протонов или электронов)

neq B = znB[моль]

Количество вещества л

Вещество Химическая реакция

Эквивалентное число

Эквивалент количество вещества neq

1 моль Серная кислота

H2SO4 Нейтрализация 2 2 моль

1 моль Хлорид железа

(+2) FeCl2 Окисление до же-

леза (+3) 1 1 моль

1 моль Перманганат ка-

лия КМnO4 Восстановление в кислотной среде

5 5моль

1 моль Нитрат серебра

(+1) AgNO3 Осаждение хло-рида серебра(I)

1 1 моль

Постоянная Авогадро указывает число частиц в одном моле вещест-

ва NА = 602214middot1023моль-1

Постоянная Авогадро является фактором пропорциональности между

числом частиц и количеством какого-либо вещества (между микро- и мак-

роуровнем) N = NАn

1 моль углерода содержит 6 middot 1023 атомов углерода

1 моль хлора содержит 6 middot 1023 молекул хлора

1 моль хлорида натрия NaCl содержит 6 middot 1023 катионов натрия и

6 middot 1023 хлорид-ионов

12

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Молярная масса (М) ndash частное от деления массы на количество веще-

ства одной порции

М =nm

Единица (в химии) гмоль

Молярная масса хлора Cl2 M (Cl2) = 71 гмоль

Молярная масса хлорида натрия NaCl M (NaCl) = 585 гмоль

Численное значение молярной массы в гмоль равно значению относи-

тельной молекулярной массы формульной единицы

Молярный объем (VM) ndash частное от деления объема VM на количество

вещества одной порции газа

Vm = nrV )(

Единица (в химии) лмоль

В нормальных условиях (0 degС 1 атм = 101325 кПа) молярный объем

идеального газа составляет VM = 224 лмоль Взаимосвязь между моляр-

ным объемом молярной массой и плотностью газа

⎟⎠

⎞⎜⎝

⎛=sdot======ρρρVM

mV

nm

nmVm

nVVMV MM

1

Молярная масса М плотность ρ и молярный объем VM реальных газов (0 degС 1 атм)

Вещество Формула ρ гл М гмоль VM лмоль

Аммиак NH3 077 17 = 221

Хлор Cl2 3214 71 = 221

Хлороводород HCl 1639 365 = 223

Этан CH3=CH3 1356 30 = 221

Этен (этилен) СН2=СН2 1260 28 = 222

Этин (ацетилен) СН=СН 117 26 = 222

Диоксид углерода СO2 1977 44 = 223

13

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Окончание таблВещество Формула ρ гл М гмоль VM лмоль

Монооксид углерода СО 1250 28 = 224

Метан СН4 0717 16 = 223

Кислород O2 1429 32 = 224

Диоксид серы SO2 2926 64 = 219

Азот N2 1251 28 = 224

Монооксид азота NO 1340 30 = 224

Водород H2 00899 2 = 222

Стехиометрия химического уравнения показывает на микроуровне сколько расходуется или образуется формульных единиц в соответствии с коэффициентами химического уравнения

2Н2+ O2 = 2Н2O Молекулы водорода реагируют с 1 молекулой кислорода образуя

2 молекулы воды Количество вещества по уравнению реакции соответствует числу

частиц на макроуровне (6 middot 1023 частиц ndash 1 моль)

2Н2+ O2 = 2Н2O

2 моль водорода и 1 моль кислорода реагируют образуя 2 моль воды Количественный состав смеси ndash интенсивная величина для определе-

ния состава смеси Получается делением массы объема или количества вещества одного компонента на массу объем или количество вещества смеси или определенного компонента При этом различают доли концен-трации и моляльность

Доля ndash масса объем или количество вещества одного компонента де-лится на сумму масс объемов или количеств веществ всех компонентов смеси массовая доля ω объемная доля ϕ мольная доля х

Концентрация ndash масса объем или количество вещества одного компо-нента делится на объем смеси молярная концентрация с массовая концен-трация β

14

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Моляльность раствора ndash количество вещества одного компонента де-

лится на массу растворителя

Массовая доля (ω) ndash массовая доля вещества в смеси частное от деле-

ния массы веществ (mв) на общую массу смеси (mсм)

CM

BB m

m=ω ndash часто выражается в процентах

Массовая доля вещества Масса смеси Составные части массы смеси

Раствор хлорида натрия ω (NaCl) = 10

100 г 10 г хлорида натрия 90 г воды

Раствор нитрата серебра(1) ω (AgNO3) = 5

100 г 5 г нитрата серебра(1) 95 г воды

Раствор гидроксида натрия ω (NaOH) = 24

50 г 12 г гидроксида натрия 38 г воды

Объемная доля (ϕ ) ndash доля объема вещества отдельного компонента в

общем объеме смеси частное от деления объема вещества B (VB) на об-

щий (суммарный) объем смеси

CM

В

VV

=ϕ ndash часто выражается в процентах и промилле

Объемная доля компонента Объем компонентов в 100 мл смеси

ϕ (СН3СООН) = 10 10 мл уксусной кислоты

90 мл воды

Кислород содержащий инертный газ с ϕ = 094

094 мл инертного газа

9906 мл кислорода

Воздух с содержанием метана ϕ = 15 015 мл метана 9985 мл воздуха

Мольная доля (х) ndash доля количества вещества в общем количестве

всех веществ смеси частное от деления количества вещества В (nв) на об-

щее количество вещества (nсм) смеси

CM

BB n

nx = ndash часто выражается в процентах

15

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Мольная доля вещества Общее количество веществ смеси

Количество вещества для компонентов

Раствор хлорида натрия x(NaCl) = 3

100 моль 3 моль хлорида

натрия 97 моль воды

Раствор гидроксида калия x(KOH) = 2

100 моль 2 моль гидроксида

калия 98моль воды

Латунь x(Сu) = 70 1 моль 07 моль меди 03 моль цинка

Массовая концентрация (β) ndash частное от деления массы растворенного

вещества В (mв) на объем раствора

CM

BB V

m=β единицы гл мгм3

Массовая концентрация вещества Объем смеси Масса растворенного вещества

Раствор глюкозы β =10 гл 1 л 10 г глюкозы

Озоносодержащий воздух β(О3) = 240 мгм3

1м3 24-10-4

Молярная концентрация (с) ndash частное от деления количества раство-

ренного вещества В (nв) на объем раствора

РАР

BВ V

ncminus

= единица (в химии) мольл

Молярная концентрация растворенного вещества

Объем рас-твора

Количество растворенного вещества

Серная кислота с = 02 мольл 1 л 02 моль серной кислоты Н2SO4

Раствор нитрата калия с = 2 мольл 100 мл 02 моль нитрата калия K2NO3

Эквивалентная концентрация (ceq) ndash частное от деления эквивалент-

ного количества вещества В (neq) на объем раствора

)( рр

eqBeqB V

nc

minus

= ndash единица (в химии) мольл

16

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Эквивалентная концентрация вещества

Объем раствора л

Количество раство-ренного вещества

Эквивалентное коли-чество растворенно-

го вещества

Хлороводородная кислота ceq(HCl) = 1 мольл z(HCl) = 1

1 1 моль HCl 1 моль HCl

Серная кислота ceq = 2 мольл z = 2 05 05 моль H2SO4 05 моль H2SO4

Моляльность раствора (b) ndash частное от деления количества раство-ренного вещества В (nв) на массу растворителя L

L

B

mnb = ndash единица молькг

Постоянная Фарадея (F) ndash произведение постоянной Авогадро NА на элементарный электрический заряд представляет собой заряд 1 моль электронов или 1 моль однозарядных ионов

F = NAmiddote = 602214middot1023(моль-1) middot 160218middot1019(KЛ) = 96 485

17

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

3 РАСЧЕТЫ ДЛЯ ГАЗОВ

Газовые законы

При расчетах для газов исходным пунктом являются выведенные для идеальных газов законы газовой динамики так как они приблизительно распространяются и на реальные газы если речь не идет об очень высоких давлениях

Уравнение состояния идеального газа nRTpV = ndash экстенсивная форма

RTpVM = ndash интенсивная форма

Объединенный газовый закон

2

22

1

11

TVP

TVР

=

где Р ndash давление

V ndash объем

VM ndash молярный объем

R ndash универсальная газовая постоянная

T ndash температура

12 ndash индексы состояний

Нормальное состояние газов

Состояние газа определенное при нормальном давлении р = 101325 кПа

(1 атм) и нормальной температуре Т = 27315 К (0 degС)

Молярный объем идеального газа при нормальных условиях составляет

MV = 22144 лмоль

Молярный объем реальных газов при нормальных условиях приблизи-

тельно равен молярному объему идеального газа

18

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

31 Расчет массы газов

Какая масса водорода находится в газометре объемом 1500 м3 при тем-

пературе 20 degС (293 К) и давлении 1040 кПа

( ) ( ) ( ) ( ) ( )( )[ ] ( )

К293мольКДж31458гмоль2м1500кПа0104

32

2 sdotsdotsdotsdot

=sdot

=

==

RTHMpVHm

RTMmnRTpV

m(H2) =1281 кг

Газометр содержит 1281 кг водорода

32 Расчет объема газов

Какой объем занимают 3 моль азота при температуре 290 К и давлении

985 кПа

( ) ( )[ ] кПа398

К290мольКДж31458мол3N2sdotsdotsdot

==ь

pnRTV

( ) л473N2 =V

19

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

4 РАСЧЕТЫ ДЛЯ СМЕСЕЙ

41 Расчеты соотношения компонентов смеси

Необходимое для приготовления смеси с желаемой массовой долей со-

отношение компонентов ndash двух растворов с известными массовыми доля-

ми может быть рассчитано с помощью уравнения смешивания

В1 sdot ω(B) + ω2(B) = (m1 + m2) sdot ω(B)

где m1 ndash масса раствора 1

m2 ndash масса раствора 2

ω1 ndash массовая доля раствора 1

ω2 ndash массовая доля раствора 2

ω (B) ndash массовая доля смеси

20 г соляной кислоты с ω1 (HCI) = 37 смешивают с 100 г воды Како-

ва массовая доля хлороводорода в конечной смеси

m1 sdot ω1(HCl) + m2 sdot ω2(HCl) = (m1 + m2) sdot ω (HCl)

10020010037020)()()(

21

2211

+sdot+sdot

=+

sdot+sdot=

mmHClmHClmHCl ωωω

100 г ω(HCI) = 62

20

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

В полученной кислоте массовая доля хлороводорода равна 62 Для

тех же расчетов используется также правило креста

Правило креста базируется на преобразовании уравнения смешивания

m1 middot ω1(В) + т2 middot ω2(B) = m1 middot ω(B) + m2 middot ω(B)

m1 middot [ω1(B) ndash ω(B)] = m2 middot [ω(B) ndash ω2(B)]

)()()()(

1

2

2

1

BBBB

mm

ωωωω

minusminus

=

Массовая доля вещества в концентрированном растворе исходного ве-

щества ω1(B)

Масса концентрированного вещества в исходном рас-

творе г ω(B) ndash ω2(B)

Массовая доля вещества в разбавленном исходном

растворе ω2(B)

Масса разбавленного исходного вещества г

ω1(B) ndash ω(B)

Массовая доля вещества в

приготовляемом растворе

ω(B)

)()()()(

1

2

BBBB

ωωωω

minusminus ndash соотношение компонентов смеси

21

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Раствор гидроксида натрия с ω(NaOH) = 30 должен быть приготов-

лен путем смешивания 40-го раствора гидроксида натрия с 10-м

раствором гидроксида натрия Какие массовые части обоих растворов не-

обходимо смешать

40 30- 10=20 30 10 40-30=10

20 10 = 2 1 = 21 mm

2 массовые части 40-го раствора необходимо смешать с 1 массовой

частью 10-го раствора например 20 г первого и 10 г второго раствора

22

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

42 Расчеты по массовой доле

Расчеты по массовой доле производятся с помощью формулы-

определения или с помощью преобразований формулы-определения

)( рр

BB m

m

minus

где ωВ ndash массовая доля вещества В

Bm ndash масса вещества В

)( РРm minus ndash масса раствора

Какая масса нитрата серебра (+1) содержится в 175 г раствора

m(AgNOg) = w(AgNO3) middot m(p-p) = 005 middot 175 (г)

m(AgNО3) = 875 г

Масса нитрата серебра(1) содержащегося в растворе равна 875 г

Какие массы воды и перманганата калия необходимы для приготовле-

ния 150 г 12 -го раствора перманганата калия

г1500120)]OH()KMnO([)KMnO()KMnO(

г150)OH()KMnO()OH()KMnO(

)KMnO()KMnO(

2444

2424

44

sdot=+sdot=

=++

=

mmm

mmmm

m

ω

ω

m(КМnO4) = 18 г

m(Н2O) = 150 г middot m(КМnО4) = 150 г middot 18 г = 1482 г

Необходимы 1482 г воды и 18 г перманганата калия

23

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

43 Расчеты по объемной доле

Расчеты по объемной доле проводятся с помощью формулы-

определения или с помощью преобразований формулы-определения

см

BB V

V=ϕ

где φв ndash объемная доля вещества В

VB ndash объем вещества В

Vсм ndash объем смеси

Какой объем воды необходимо смешать с 175 мл чистого пропанола-1

для того чтобы получить смесь с ϕ (С3Н7ОН) = 35

)()()()(

)()(

)()(

7373

732

273

7373

OHHCVOHHCOHHCVOHV

OHVOHHCVOHHCVОННС

minus=

+=

ϕ

ϕ

V(H2О) = 325 мл

2 175 мл пропанола-1 необходимо смешать 325 мл воды

44 Расчеты по мольной доле

Расчеты по мольной доле проводятся с помощью формулы-определения или с помощью преобразований формулы-определения

CM

BB n

nx =

где хв ndash мольная доля вещества В nв ndash количество вещества В nсм ndash сумма количеств веществ в смеси

24

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Какова мольная доля диоксида азота в смеси диоксида азота с тетраок-сидом диазота если количество NO2 равно 12 моль а сумма количеств NO2 N2O4 составляет 28 моль

8021

21)()(

)()(

моль802

21822

)()()(

2

422

22

2242

422

+=

+=

=minus

=minus

=

hArr

ONnNOnNOnNOx

NOnNOnONn

ONNO

o

x(NO2) = 06 = 60 Мольная доля диоксида азота в смеси составляет 60

45 Расчеты по молярной концентрации

Расчеты по молярной концентрации производятся с помощью формулы определения или с помощью преобразования формулы-определения Во многих расчетах используется также формула-определение молярной массы

ppB

BB

B

BB

VMmC

nmM

pVpnС

minus=

⎪⎪⎭

⎪⎪⎬

=

minus=

где СВ ndash молярная концентрация

nB ndash количество растворенного вещества В

V(p-p) ndash объем раствора

mB ndash масса растворенного вещества В

МВ ndash молярная масса вещества В

Какое количество хлороводорода содержится в 5 л 3М (3-молярной)

хлороводородной кислоты [раствора с с(HCl) = 3 мольл]

n(HCl) = c(HCl) middot V(p-p) = 3 (мольл) middot 5 (л) = 15 моль

25

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Данный раствор содержит 15 моль хлороводорода

Какова молярная концентрация хлороводорода если в 2 л раствора со-

держится 73 г НCl

( ) ( )( ) 1

253673

=sdot

=minussdot

=pVpHClM

HClmHClс мольл

Концентрация хлороводорода в растворе равна 1 мольл

46 Расчеты по эквивалентной концентрации

Расчеты по эквивалентной концентрации проводятся с помощью фор-

мулы определения или с помощью преобразований формулы-

определения Во многих расчетах используется также формула-

определение молярной массы

( )

pp

BeqB

Beq

VznC

zcС

minus

=

=

( )ppB

BeqB VM

mСminus

=

где сВ ndash молярная концентрация вещества В

СeqB ndash эквивалентная концентрация вещества В

z ndash эквивалентное число растворенного вещества В

V(p-p) ndash объем раствора

mB ndash масса растворенного вещества В

МВ ndash молярная масса растворенного вещества

Какова эквивалентная концентрация гидроксида кальция в растворе 3 л

которого содержат 002 моль растворенного вещества

26

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

0130])([])([ 22 =

sdot=

minus ppeq V

OHCanzOHCaС мольл

Эквивалентная концентрация Са(ОН)2 в растворе равна 0013 мольл

Какая масса карбоната натрия необходима для приготовления 900 мл

02 раствора карбоната натрия [раствора с сeq(Na2C03) = 02 мольл]

549)()(

)( 323232 =

sdotsdot= minus

zVCONaMCONac

CONam ppeq г

Для приготовления данного раствора необходимо взять 954 г Na2CO3

47 Расчеты по плотности газов и растворов

С помощью формулы-определения плотности и на основе взаимосвязи

между молярным объемом газа молярной массой и плотностью можно

вычислить значения соответствующих величин

)(

MVrM

Vm

=

=

ρ

ρ

где ρ ndash плотность газа или раствора

М ndash молярная масса

VM ndash молярный объем газа

т ndash масса раствора

V ndash объем раствора

Рассчитайте плотность диоксида углерода при нормальных условиях

(ну)

27

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

гл961422

44CO

лмоль422)ну()CO()CO(

2

22

==

==

)ρ(

VV

MM

M

ρ

Плотность диоксида углерода при нормальных условиях составляет

196 гл Рассчитайте количество некоторого газа в порции массой 2014 г

если его плотность равна 00899 гл

Рассчитайте эквивалентную концентрацию гидроксида калия в раство-

ре с плотностью 113 гмл

56

1311401)(

)()(

)(

)()()()()(

)(

)(

)(

)()(

мольгмлг

KOHMKOHz

KOHMmKOHmz

KOHMVKOHmz

VKOHnzKOHczKOHс

pp

pp

рр

ррррeq

minussdot=

minussdot=

sdot

minussdot=

=sdot

sdot=

sdot=sdot=

minus

minus

minus

minusminus

ρωρ

ce(KOH) = 28 мольл

Эквивалентная концентрация КОН в данном растворе равна 28 мольл

48 Расчет молярной концентрации вещества по результатам титрования

Молярная концентрация вещества в растворе при титровании может быть рассчитана по объему определяемого раствора и расходу стандартного рас-твора с известной молярной концентрацией другого вещества В точке ва-лентности эквивалентные количества веществ в анализируемом и в стан-дартном растворе одинаковы Произведение эквивалентного числа z1 на ко-личество определяемого вещества n1 равно произведению эквивалентного числа z2 на количество вещества в стандартном растворе 2211 nznz = Это

28

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

уравнение упрощается если вещества определяемого и стандартного рас-творов имеют одинаковые эквивалентные числа (z1 = z2) n1 = n2

z1c1V1 = z2c2V2

откуда

11

2221 Vz

Vczс =

где с1 ndash молярная концентрация вещества в определенном растворе с2 ndash молярная концентрация вещества 2 в стандартном растворе V1 ndash объем определяемого раствора V2 ndash объем использованного раствора 10 мл раствора азотной кислоты в процессе кислотно-основного титрования

потребовали 48 мл раствора гидроксида натрия с ceq(NaOH) = 1 мольл Какова эквивалентная концентрация азотной кислоты в ее растворе

1

221 V

Vсс =

(NaOH) = 1 z(HNО3) = 1

( ) ( ) ( )( )

( ) ( )( ) мольл480мл10

мл48мольл1

33 =

sdot=

sdot=

HNOVNaOHVNaOHcHNOс

Молярная концентрация азотной кислоты равна 048 мольл

49 Расчет массы по результатам титрования

Масса растворенного вещества или его ионов может быть найдена с

помощью титрования Для расчета необходимы формулы-определения мо-

лярной концентрации и молярной массы Подстановкой и преобразовани-

ем получим

2211

21 VcM

zzm =

29

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

где m1 ndash масса вещества в определяемом растворе

M1 ndash молярная масса вещества в определяемом растворе

Z1 ndash эквивалентное число вещества в определяемом растворе

с2 ndash молярная концентрация вещества в стандартном растворе

V2 ndash объем использованного стандартного раствора

z2 ndash эквивалентное число вещества в стандартном растворе

При перманганатометрическом определении катионов железа (II) в

растворе было использовано 168 мл 002 М раствора перманганата калия

Какая масса железа в виде ионов содержится в определяемом растворе

Уравнение реакции титрования

5Fe +2 +МnО 4 + 8Н3О+ = 5Fe3+ + Мn2+ + 12Н2О

z(Fe +2 ) = 1z(MnO minus4 ) = 5

( ) ( )( ) ( ) ( ) ( )

( ) ( ) мг94мл816мольл020

ьгмол5615

42

242

=sdottimes

timessdot=sdotsdot= minus++

minus+ MnOcFeM

FezMnOzFem

30

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

5 СТЕХИОМЕТРИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ

ПО ХИМИЧЕСКИМ РЕАКЦИЯМ

Стехиометрия ndash учение о количественном составе химических соеди-

нений а также о соотношениях количеств веществ масс объемов и заря-

дов в химических реакциях

Стехиометрический расчет ndash расчет масс и объемов участвующих в

химической реакции исходных веществ или продуктов реакции Во всех

химических реакциях количества исходных веществ реагируют друг с дру-

гом в определенном соотношении На основании этого можно рассчитать

массы и объемы участников химической реакции

51 Алгебраический расчет массы и объема

На основе пропорциональности масс объемов и количеств веществ

выводятся расчетные уравнения для этих величин

Искомая величина Заданная величина Расчетное уравнение

m(A) m(B) ( )( )

( ) ( )( ) ( )BMBn

AMAnBmAm

sdotsdot

=

m(A) V(B) ( )( )

( ) ( )( ) ( )BVBn

AMAnBVAm

Msdotsdot

=

V(A) m(B) ( )( )

( ) ( )( ) ( )BMBn

AVAnBmAV M

sdotsdot

=

V(A) V(B) ( )( )

( )( )BnAn

BVAV

=

m ndash масса вещества V ndash объем вещества M ndash молярная масса VM ndash мо-

лярный объем газа (ну) (A) ndash вещество А (B) ndash вещество В

31

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Рассмотрим алгоритм действия на примере задачи каков объем кисло-

рода может быть получен путем термического разложения 28 г перманга-

ната калия

1 Составление уравнения реакции

2KMnO4 = K2MnO4 + MnO2 + O2

2 Указания на искомые и заданные величины

Дано n(B) = n(KMnO4) = 2 моль

N(A) = n(O2) = 1 моль

m(B) = m(KMnO4) = 28 г

Найти V(A) = V(O2)

3 Вывод расчетного уравнения

( ) )(

)()()()(

)()()()(

)()(

44

4222 KMnOMKMnOn

KMnOmOVMOmOV

BMBnAVAn

BmAV M

sdotsdotsdot

=

sdotsdot

=

4 Подстановка данных в расчетное уравнение

( ) ( ) ( )( ) ( )мольгмоль

лмольлмольOV1582

284221)( 2 sdotsdotsdot

=

5 Счет искомых величин

V(O2) = 198 л

6 Ответ задачи путем термического разложения 28 г перманганата ка-

лия можно получить 198 л кислорода

32

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

52 Расчет массы и объема методом пропорций

Массы и объемы реагентов в химической реакции могут быть рассчи-

таны на основе количеств веществ молярных масс и молярных объемов

используя метод пропорций

Какая масса оксида железа (3) должна быть использована в реакции с

алюминием для получения 14 г железа

1 Составление уравнения реакции

Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3

2 Запись заданной и искомой величины над уравнением реакции

m 14 г

Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3

3 Запись произведений стехиометрических коэффициентов и моляр-

ных масс веществ под уравнением реакции

m 14 г

Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3

мольг 1601sdot мольг 562 sdot

4 Составление пропорции

мольгг

мольгm

56214

1601 sdot=

sdot

5 Расчет искомых величин

гмольг

гмольгm 20562

14160=

sdotsdot

=

6 Ответ задачи для получения 14 г железа требуется 20 г оксида желе-

за (+3)

33

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

6 РАСЧЁТЫ В ХИМИЧЕСКОЙ ТЕРМОДИНАМИКЕ

61 Расчет энтальпии реакции по данным эксперимента

Энтальпия реакции может быть определена калориметрическим методом

)(

)()()(

)(

)()(

22

22

продmпродMTOHcOHmН

продnTOHcOHmH

P

P

sdotΔsdotsdotminus=Δ

Δsdotsdotminus=Δ

где ΔH ndash энтальпия реакций

m(H2O) ndash масса воды в калориметре

(прод) ndash продукт реакции

Определите энтальпию реакции железа с серой если образуется суль-

фид железа(2)

Уравнение реакции Fe + S = FeS

Данные измерений m(H2О) = 400 г ΔT = 45 К

m(Fe) = 448 г m(S) = 256 г

( )[ ] ( ) 94562484

8854194400)()(

)()()( 22

молькДжмольгКлКДж

SmFemFeSMTOHcOHmH P

minus=+

sdotsdotsdotsdotminus=

+sdotΔsdotsdot

minus=Δ

Определенная калориметрическим путем энтальпия реакции получения

сульфида железа (+2) составляет ΔН = -94 кДжмоль (табличная величи-

на -100 кДжмоль)

34

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

62 Расчет стандартных величин реакции

по табличным данным

Стандартные энтальпии ΔН0 стандартные энтропии ΔS0 стандартные

энергии Гиббса ΔG0 ndash реакции могут быть рассчитаны на основе закона

Гесса по табличным данным

)]([)]([

)()(

)()(

0

0

0

000

000

реагGvпродGvG

SvSvS

HvHvH

BTBTT

реагпрод

реагпрод

ΔsdotminusΔsdot=Δ

sdotminussdot=Δ

ΔsdotminusΔsdot=Δ

sumsum

sum sum

sum sum

Рассчитайте стандартную энтальпию гидрирования этена

кДж137]01521[)]85(1[

)]H(H)HC(H[)HC(H

CHCHHCHCH

20

420

6200

33222

minus=sdot+sdotminusminussdot=

=Δsdot+ΔsdotminusΔsdot=Δ

minusrarr+=

vvHv

Стандартная энтальпия реакции составляет -137 кДж

63 Расчет энергии Гиббса реакции

Расчет производится по уравнению Гиббса-Гельмгольца

000 H STGT ΔminusΔ=Δ

Рассчитайте стандартную энергию Гиббса GΔ 0298 ndash гидрирования этена

СН2 = СН2 + Н2 rarr СН3 ndash СН3 0HΔ = -137 кДж ASP = ndash121 ДжК

0298GΔ = 0

298HΔ ndashΔS 0 = ndash137 middot298 (ndash0121) = ndash101 кДж

Стандартная энергия Гиббса реакции составляет -101 кДж

35

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

64 Расчет константы равновесия

Константа равновесия рассчитывается по стандартной энергии Гиббса

реакции

RTInKGT minus=Δ 0

Рассчитайте константу равновесия PK гидрирования этена при 298 К

если кДж1010289 minus=ΔG давление выражено в Паскалях

0289 PRTInKG minus=Δ

105325101

кПа)325101(

1)325101(

840)К(298)ДжК(3148

)кДж(101

15840

0298

sdot==sdot=

minus=Δ=

=sdot

minus=

Δminus=

Δ

Δ

eeK

vKInInK

RTGInK

vInKP

vP

P

P

P

Константа равновесия гидрирования этена составляет 15105 sdot=PK

36

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

7 РАСЧЕТЫ В КИНЕТИКЕ РЕАКЦИЙ

71 Расчет константы скорости

Расчет константы скорости на основе данных измерения кинетических

параметров осуществляется по уравнению скорости реакции Порядок хи-

мической реакции должен быть известен

Реакция 1 порядка

Реакция 2 порядка

Или если с0А = с0В

)11(10

2

AAA

A

cckkc

ddcv minus==minus=

ττ

где сА сВ ndash молярные концентрации в момент времени х

с0А с0В ndash начальные концентрации реагентов

k ndash константа скорости реакции

τ ndash время протекания реакции

Щелочное омыление метилового эфира уксусной кислоты протекает

как реакция II порядка

CH3 ndash COO ndash CH3 + OH ndash COOndash + CH3OH

Найдите константу скорости Заданы начальные концентрации метилового

эфира уксусной кислоты и гидроксид-иона с0(эфир) = с0(ОН minus ) = 005 мольл

Через 75 с концентрации составили с(эфир) = с(ОН minus ) = 004 мольл

A

AA

A

ccInkkc

ddcV 01

ττ===

BA

AB

ABBA

A

ccccIn

cckckc

ddcV

0

0

00 )(1 sdotminus

==minus=ττ

37

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ minus=⎥

⎤⎢⎣

⎡minus=

0501

0401

751

)(1

)(11

0 cэфирcэфирck

τ

k = 0067 л(мольmiddotс)

Константа скорости щелочного омыления метилового эфира уксусной

кислоты составляет 0067 л(мольmiddotс)

72 Расчет порядка реакции

Расчет порядка реакции из данных измерения кинетических парамет-

ров осуществляется по уравнению скорости С помощью полученных

экспериментальным путем данных рассчитываются и сравниваются меж-

ду собой константы скорости в разные моменты времени Если отклоне-

ние значений этих констант незначительное то выбранный для расчетов

порядок реакции является правильным

Необходимо определить порядок реакции тиосульфат-иона с перокси-

дом водорода

minus23S2SO +2Н3O+ + Н2O2 mdashgt S4O minus2

6 + 4Н2О (при рН = const)

Данные измерений

τ мин 0 17 36 43 52

с(SO3S2-)10-3 мольл

205 103 52 42 31

с(Н2O2)10-3 мольл 368 317 291 286 281

Предложим что в данных условиях протекает реакция II порядка

)()()(22

23

23 OHcSSOck

dSSOdcv sdotsdot=minus= minus

minus

τ

38

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

)()()()(

)]()([1

23022

2202

3

2202

30minus

minus

minus sdotsdot

sdotminus

=SSOcOHcOHcSSOcIn

OHcSSOck

τ

Через 17 мин

)10520()10731()10836()10310(

)1083610520(171

33

33

33 minusminus

minusminus

minusminus sdotsdotsdotsdotsdotsdot

sdotsdotminussdot

= Ink

k = 195 л(моль sdot мин) Аналогично через 36 мин ndash 194 через 43 мин ndash 190 через 52 мин ndash 191

Частные константы скорости близки по значениям протекает реакция 2 порядка Константа скорости этой реакции составляет 19 л(моль sdot мин)

73 Расчет времени реакции

Расчет времени реакции необходимого для того чтобы достичь опре-деленной концентрации исходного вещества или продукта реакции осу-ществлялся по уравнению скорости реакции

Проводится химическая реакция пероксида водорода с тиосульфат-ионом в кислом растворе Начальные концентрации с0(Н2О2) = 5 sdot 10 minus 2мольл

c0(SO3S2 minus

) = 25 sdot10-2 мольл Константа скорости реакции II порядка

k = 191 л(моль sdot мин) Необходимо рассчитать время по истечении кото-

рого концентрация тиосульфат-ионов станет равной 1 sdot 10 2minus мольл 2SО3S2- + 2Н3О+ + Н2О2 rarr S4О minus2 + 4Н2О

)()()(22

23

23 OHcSSOck

dSSOdcv sdotsdot=minus= minus

minus

τ

)()()()(

)]()([1

23022

2202

3

2202

30minus

minus

minus sdotsdot

sdotminus

=SSOcOHcOHcSSOcIn

OHcSSOckτ

39

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

=minusminus= minusminus )]()([21)()( 2

32

3022022 SSOcSSOcOHcOHс

2222 10254)1011052(21105 minusminusminusminus sdot=sdotminussdotminussdot= мольл

)1052()10254()105()101(

)]1051052[9111

22

22

22 minusminus

minusminus

minusminus sdotsdotsdotsdotsdotsdot

sdotsdotminussdot

= Inτ

τ = 159

Концентрация minus23SSO равная 2101 minussdot мольл установиться через 159 мин

74 Расчеты по уравнению Аррениуса

С помощью уравнения Аррениуса рассчитываются энергия активации и предэкспоненциальный множитель на основе экспериментальных значений константы скорости Константа скорости может быть пересчитана на лю-бые температуры

RTEInAInk

eAk

A

RTEA

minus=

sdot=minus

)11(12

12 TTREInkInk A minus=minus

где minus21kk константы скорости реакции

T1 T minus2 температуры

ЕА ndash энергия активации

R ndash универсальная газовая постоянная

A ndash предэкспоненциальный множитель

40

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Константы скорости разложения пентаоксида диазота N 2 O5 rarrNO2 + NO3

при 308 К и 328 К равны соответственно 134 middot 10 4minus и 150 middot 10 3minus с 1minus Необ-

ходимо рассчитать энергию активации

1

2

21

21

KKIn

TTTRTEA sdotminus

=

14

13

1034110501

)308328()(328)(300)]([31458

minusminus

minusminus

sdotsdot

sdotminus

sdotsdotsdot=

ccIn

КККмольКДжEA

EA = 101 кДжмоль

Энергия активации разложения N2О5 составляет 101 кДжмоль

Константы скорости разложения пентаоксида диазота при 308 К и

328 К равны соответственно 134 middot 10-4 и 150 middot 10-3 с-1 Необходимо рас-

считать предэкспоненциальный множитель А если энергия активации

равна 101кДжмоль

c10812

108110812

c1081)10501(

c1081)10341(

1131313

21

11332831458101000

322

11330831458101000

411

2

1

minus

minussdotminus

minussdotminus

sdot=sdot+sdot

=+

=

sdot=sdotsdot=sdot=

sdot=sdotsdot=sdot=

AAA

eekA

eekA

RTE

RTE

A

A

Множитель А для данной реакции равен 18 middot 1013 с-1

Константа скорости разложения пентаоксида диазота при 328 К со-ставляет 60 1310 minusminussdot с Необходимо рассчитать константу скорости реакции при 100 degС

41

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

c130)10501(287287

2874684)328

1273100

1(31458

101000

)11(

)11(

1312

4684

1

2

2

2

121

2

1212

minusminus =sdotsdot==

===minus+

minus=

minusminus=

minusminus=minus

KK

eKK

KKIn

TTRE

KKIn

TTREInkInk

A

A

Константа скорости разложения N2О5 при 100 degС составляет 013 с-1

42

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

8 РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РАВНОВЕСИЯМ

81 Расчеты по закону действующих масс

Расчеты в соответствии с законом действующих масс осуществляются в определенной последовательности

Алгоритм действия 1 Составление уравнения реакции 2 Указание молярных концентраций (парциальных давлений) реаген-

тов перед началом реакции 3 Вычисление молярных концентраций (парциальных давлений) уча-

стников реакции в состоянии химического равновесия 4 Составление уравнения закона действующих масс 5 Подстановка молярных концентраций (парциальных давлений) в

уравнение закона действующих масс 6 Расчет искомых величин В химических равновесиях с одинаковой суммой коэффициентов для

реагентов и продуктов (Δ v = 0) вместо молярных концентраций могут быть взяты пропорциональные им количества веществ

82 Расчет константы равновесия Кс

В реакции уксусной кислоты с этанолом при 25 degС к моменту установ-ления химического равновесия образовалось 205 моль этилового эфира уксусной кислоты В исходных веществах содержалось 155 моль воды Каково значение константы равновесия

1 СН3mdashСООН + С2Н5mdashОНhArrСН3mdashСООmdashС2Н5 + Н2О 2 3 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 (3-205) (4-205) 205 моль (155 + 205) 095 моль 195 моль 36 моль

43

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

4 )()(

)()(спиртnкислотаnводаnэфирnKC sdot

sdot=

5 95195063052

sdotsdot

=cK

6 КС = 398 При 25 degС константа равновесия образования этилового эфира уксус-

ной кислоты равна 398 (или ~ 4)

83 Расчет количества продукта в состоянии равновесия

При 25 degС константа равновесия образования эфира из уксусной кисло-ты и этанола равна 4 Каково количество эфира в состоянии равновесия если взято 3 моль уксусной кислоты и 4 моль этанола Исходные вещест-ва содержат 155 моль воды

1 СН3 ndash СООН + С2Н5 ndash ОН hArr СН3 ndash СОО ndash С2Н5 + Н2О 2 3 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 3-n 4-n n 155 + n

4 )()(

)()(спиртnкислотаnводаnэфирnK C sdot

sdot=

5 )4()3(

)551(4nn

nnminussdotminus

+=

87329254164

972859

016859482845516

21

222

plusmn=minusplusmn=

=+minus+minus=+

n

nnnnnn

n1 = 78 моль (нереальный ответ n gt 4 моль)

n2 = 205 моль В состоянии химического равновесия смесь содержит 205 моль этило-

вого эфира уксусной кислоты

44

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

84 Расчет выхода продукта

Уход продукта реакции представляет собой частное от деления полу-ченного в равновесии количества вещества и рассчитанного по необрати-мой реакции количества вещества

теорnn

При взаимодействии 3 моль уксусной кислоты с 4 моль этанола полу-чают 205 моль эфира Исходные вещества содержали 155 моль воды Ка-ков выход эфира по отношению к уксусной кислоте

1 OHHCCOOCHOHHCCOOHCH 2523523 +minusminushArrminus+minus

2 23 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 095 моль 195 моль 205 моль 36 моль

4 3052

)()(

)()(

0

===кислотаnэфирn

эфирnэфирn

теор

η

5 68680 ==η

Выход эфира по отношению к уксусной кислоте составляет 68

85 Расчет константы равновесия по уравнению Вант-Гоффа

Расчет константы равновесия при определенной температуре осущест-вляется при заданной константе равновесия с помощью уравнения Ванг-Гоффа (изобара реакций)

2RTH

dTdInK Δ

=

Интегрированная форма

12

120

12 TTTT

RHInKInK minus

sdotΔ

+=

45

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

где k ndash константа равновесия 0HΔ ndash стандартная энтальпия

R ndash универсальная газовая постоянная T ndash температура 12 ndash индексы для двух составляющих

При 25 degС для химической реакции 242 2NOON hArr константа равновесия

КР = 114 кПа Рассчитайте константу равновесия при 70 degС если стан-дартная энтальпия реакции Δ Н0 = 59 кДж

259325101325101

940343298298343

3145859000

325101411

325101

9402

12

120

12

2

2 =sdot=sdot=

=sdotminus

sdot+=

=minus

sdotΔ

+==

eeK

In

TTTT

RHInK

KInK

PInKP

PP

P

86 Расчеты с водородным показателем рН

Расчеты с показателем рН проводятся с помощью формулы-определения рН и химического выражения константы протолиза

мольлв)()( 33 OHcOHIgcpH +minus=

Для сильных кислот и оснований

с(H3O+) = c0на sdot c(OH-) = c0B

Для средних по силе кислот и оснований (при К gt 001 с0)

с(H3O+) = Bbнаa cKOHсcK 00 )( =minus

Для буферных ратворов

)()()( 3 minus

+ sdot=AcHAcКOHс a

46

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Раствор имеет значение рН 35 Какова молярная концентрация катио-нов оксония

мольл102310)(

10)(

)(

4533

3

3

minusminus+

minus+

+

sdot==

=

minus=

OHc

OHc

OHIgcpH

pH

Концентрация катионов H3O+ = 32 sdot 10-4 мольл

Рассчитайте рН в 01М растворе аммиака если КВ(NH3) = 18 middot 10 5minus

111)1077(

мольл10771031

101)(

)(

мольл103110)1081()(

)(

12

123

14

3

35

0

=sdotminus=

sdot=sdotsdot

==

sdot=sdotsdot=

=

minus

minusminus

minus

minus+

minusminusminus

minus

IgpHOHcKOHс

OHc

cKOHс

W

BB

Рассчитайте значение рН буферного раствора

К a (СН3СООН) + 016М CH 3 COONa

Если К а (СН3СООН) = 18- 10 5minus

55

3

33 1021

160110)1081(

)()()( minusminus

minus+ sdot=sdotsdot=sdot=

COOCHcCOOHCHcKOHс a

pH = 49

Буферный раствор имеет значение рН = 49

47

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

87 Расчет степени протолиза

Степень протолиза представляет собой долю кислоты или основания

вступивших в протолиз по отношению к начальной концентраций протолита

НАНАKT c

Acc

OHca00

3 )()( minus+

==

и

BBC c

HBccOHca

000

)()( +minus

==

Какова степень протолиза в 001М растворе уксусной кислоты если

010

010)1081()(

)(

)()()(

)(

5

30

30

30330

3

sdotsdot=

sdot=

sdot==

minus

+

COOHCHcCOOHCHcK

a

COOHCHcKOHcCOOHCHc

OHca

aKT

aKT

аКТ = 0042 или 42

Ka = 18 sdot 10-5

Степень протолиза уксусной кислоты составляет 42

88 Расчеты по равновесиям растворимости

Расчеты по равновесиям растворимости и осаждения проводятся с по-

мощью выражения для произведения растворимости

)()(

][][)(

nmnm

nMnM

nmMnnM

nmBAПРBAl

BABAПР

+

minus+

=

=

48

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

где ПР (АmВn) ndash произведение растворимого вещества АmВn

l(АmВn) ndash растворимость вещества или концентрация насыщенного рас-

твора вещества nm BA

Сульфат бария имеет произведение растворимости 1middot10-10 При какой

концентрации серной кислоты в 0001М растворе хлорида бария начина-

ется осаждение сульфата бария

[Ba2+][SO minus24 ] = ПP(BaSо4)

3

10

242

442 101101

][)(][)( minus

minus

+minus

sdotsdot

===BaBaSOПРSOSOHс

c(H2SО4)= 1 middot 10-7 мольл

Осаждение сульфата бария начинается когда концентрация серной ки-

слоты превышает значение 1 middot 10 7minus мольл

Какова растворимость l1 перхлората калия в воде по сравнению с рас-

творимостью l1 перхлората калия в 1 М растворе хлорида калия

l1 (КСlO4) = [СlOminus4 ] = )( 4KCIOПР = 2101 minussdot = 01 мольл

l1 (КСlO4) = [СlOminus4 ] ПР(КClO4) = с(К+)[СlO

minus4 ] = 1 middot 10-2

1101

)()KClO()(

24

42

minus

+

sdot==

KcПРKClOl

l1 (КСlO4) = 001 мольл

Растворимость l1 перхлората калия в чистой воде в десять раз выше 1

М растворе хлорида калия

49

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

89 Расчет растворимости при комплексообразовании

Для расчета растворимости малорастворимых солей когда катион об-

разует комплекс требуются уравнения для произведения растворимости и

для константы устойчивости комплекса

ПР(AmBn) = [An+]m[Bm-]n

xnx

LAAlK

]][[][

+=

где ПР ndash произведение растворимости

К ndash константа устойчивости комплекса

[Аn+] ndash молярная концентрация катионов

[L] ndash молярная концентрация лигандов

[АЦ] ndash молярная концентрация комплекса

Константа устойчивости катиона диамминсеребра (+1) К = 16 middot 107

Рассчитайте растворимость хлорида бромида и иодида серебра(1) в 4М

растворе аммиака если ПР(АgСl) = 1 middot 10-10 ПР(АgВr) = 5 middot 10-13

ПР(АgI) = 8 middot 10-17

AgXhArrАg+ + Х minus ПР(АgХ) = [Аg+][Х minus ]

])([

)()(][

)(][)(

)(])([][

)(][

])([])([2

23

32

33

23

32

23233

++minus

++

+

+++

sdotsdot===

sdot=

sdot=hArr+

NHAgNHcKAgXПР

AgAgXПРXAgXl

NHcKNHAgAg

NHcAgNHAgKNHAgNHAg

50

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

мольл1041)(

4)1061()108()(

мольл1011)(

4)1061()105()(

мольл160)(4)1061()101()(

)()()(

][])([

4

2717

2

2713

2710

32

23

minus

minus

minus

minus

minusminus

minus+

sdot=

sdotsdotsdotsdot=

sdot=

sdotsdotsdotsdot=

=

sdotsdotsdotsdot=

sdotsdot=

asymp

AgIl

AgIl

AgBrl

AgBrl

AgCllAgCll

NHcKAgXПРAgXl

XNHAg

Растворимость галогенидов серебра(1) в 4М растворе аммиака состав-

ляет 016 (AgCl) 11 middot 10-2 (AgBr) и 14 middot 10-4 мольл (AgI) В этом растворе

аммиака хлорид растворяется хорошо бромид ndash незначительно и иодид

серебра (+1) ndash плохо

51

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

9 РАСЧЕТЫ В ЭЛЕКТРОХИМИИ

91 Расчеты по уравнению Нернста

С помощью уравнения Нернста можно вычислить окислительно-

восстановительные потенциалы электродные потенциалы и равновесное

напряжение гальванического элемента

Для окислительно-восстановительного электрода

][][0

BcOkIn

zFRTEE sdot+=

где Е0 ndash стандартный потенциал

Е ndash электродный потенциал

Z ndash число переданных электронов

Для электрона металлкатион металла

][0 +sdot+= ZAInzFRTEE

][][)(0590

K298при)()(

0

01

02

0

BcOkIg

zBEE

TанодЕкатодEE

EEE

sdot+=

=minus=Δminus=Δ

где R ndash газовая постоянная

Т ndash температура

F ndash постоянная Фарадея

[Ок] ndash молярная концентрация окислителя

[Bc] ndash молярная концентрация восстановителя

ΔЕ0 ndash стандартное напряжение

ЕΔ ndash равновесное напряжение

52

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Каков электродный потенциал пары медькатион меди (+2) при 25 degС и

[Cu2+]= 001 мольл

01020590340][

2)(0590 20 IgCuIgBEE sdot++=sdot+= +

E = +028 B

Электродный потенциал равен +028 В

Каково равновесное напряжение гальванического элемента Даниеля

при 25 degС если молярные концентрации сульфата меди(2) и сульфата

цинка(2) одинаковы

Электрод 1 цинккатион цинка (+2)

Электрод 2 медькатион меди (+2)

)()()(][][02950

)()(][02950)(

][02950)()()(

02020202

2

2020220

22022

EZnZnECuCuECuCuEZnCuIg

ZnZnECuCuEZnIgZnZnE

CuIgCuCuEZnZnECuCuEE

Δ=minusminus=+

+minus=+minus

minus+=minus=Δ

++++

+

++++

++++

ΔEdeg = 034 middot (-076) = 110 В

Элемент Даниеля имеет равновесное напряжение 110 В Рассчитайте

напряжение гальванического элемента CuCu +2 (с 1 )|| К+ СI minus || Cu2+(c2)Cu

(Cu2+) = 05 мольл и с1 (Сu2+) = 05 005 и 0005 мольл

Для каждого полуэлемента )(20590 20 +sdot+= CuIgcEE

Напряжение гальванического элемента

1

201

0212 2

0590ccIgEEEEE sdot+minus=minus=Δ

Поскольку

01

02 EE =

53

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

то

1

2

20590

ccIgE sdot=Δ

а) с1 (Cu2+) = 05 мольл ΔЕ = 00295 Ig 1 = 0

б) с1 (Cu2+) = 005мольл ΔЕ = 00295 Ig 10 = 0030 В

в) с1 (Cu2+) = 0005 мольл ΔЕ = 00295 Ig 100 = 0059 В

Исследуемые концентрационные гальванические элементы имеют при

25 degС напряжение 0 30 и 59 мВ

Рассчитайте электродные потенциалы полуэлементов при 25 degС

1) 2HPt (р = 1035 кПа) Н3О+ (рН = 15)

2) +2FePt (с = 002 мольл) Fe3+ (с = 004 мольл)

Каково равновесное напряжение гальванического элемента составлен-

ного из этих электродов

++ OHH 22 2 = 2Н3О+ + 2е-

B880)0890(7880B78800200400590770

][][)(0590)(

B08903101510302950510590

)(3101

)(205900590

)(][

20590

2

2

3320

232

1

2

2

230

1

=minusminus=Δ=+=

sdot+=+hArr

minus=minussdotminus=

sdotminussdotminus=+=

+

+++minus++

EIgE

FeFeIgBFeFeEEeFeFe

IgE

кПаHpIgpH

HpOHIgEE

Равновесное напряжение данного гальванического элемента составляет

088 В

54

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Рассчитайте окислительно-восстановительный потенциал для пары

Mn2+MnOminus4 при рН = 0 при рН = 03 и 7 (t = 25 ordmC)

( ) ( ) [ ][ ][ ]

( ) ( ) ( ) [ ][ ]

( ) ( )

( ) ( ) ( ) 094405112

85

05902

lg5

059085

0590

lg5

0590

5812

4

4

24

42

2

834

42

3422

рНВВEMnOMnE

pHBEMnOMnE

MnMnOBpHBEMnOMnE

MnOHMnBEMnOMnE

eOHMnOHMn

sdotminus+=+

sdotminus=+

sdot+sdotminus=

sdot+=

++harr+

minus

minus

+

minusminus+

+

+minusminus+

minus+minus+

o

o

o

o

При рН = 0 Е = +151 рН = 3 Е = +123 рН = 7 Е = +085

Окислительно-восстановительный потенциал данной пары при рН = 03 и 7 составляет +151 +123 и +085 В соответственно

92 Расчеты по законам Фарадея

Для расчета осажденной массы значений силы тока времени или чис-ла элементарных зарядов при электролизе используются законы Фарадея или преобразования законов Фарадея а также формула-определение мо-лярной массы

zFMIm

zFI

nm

zFIn

τ

τ

τ

=

=

=

55

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

где I ndash сила тока

τ ndash время

z ndash число элементарных зарядов

F ndash постоянная Фарадея

n ndash количество вещества

М ndash молярная масса

m ndash масса вещества

Рассчитайте ежедневное производство алюминия в электролизёре кото-рый работает при силе тока 100 000 А и для которого выход по току η = 85

Al3+ rarr Al + 3endash

кг685г039685485963

85027360024000100asymp=

sdotsdotsdotsdotsdot

==zFMIm ητ

В электролизе ежедневно получают 685 кг алюминия

56

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

10 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ФОРМУЛ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ

101 Определение молекулярной формулы летучего органического соединения

Для определения молекулярной формулы летучего соединения необхо-димо оценить результаты качественного и количественного элементного анализа а также установить молярную массу

Алгоритм действия

1 Установить качественный состав соединения Результат исследуемое соединение состоит из элементов углерод во-

дород и кислород Молекулярная формула СхНуОz 11 Установить молярную массу соединения

12 Экспериментальное определение объема пара одной пропорции

соединения

( )( )[ ]

кПа 72101

C 20

мл 548г

г120

=

=

=

=

p

t

OHCV

OHCm

zyx

zyx

o

13 Рассчитать объем пара порции соединения в нормальных условиях

( )[ ] ( )[ ]

( )[ ] мл 445г

32510115293

1527372101548гг

=sdot

sdotsdot=

sdot=

zyx

zyxzyx

OHCVрТ

рТOHCVOHCV

o

o

oo

14 Рассчитать молярную массу соединения

57

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

( ) ( )( )[ ]

( ) гмоль 259

445

41422120гм

=

sdot=

sdot=

zух

zyx

zухzух

ОНСМ

OHCVVОНСm

ОНСМo

2 Установить возможную молекулярную формулу органического со-единения путем расчета

( ) )()()( ОzМНуМСхМОНСМ zух ++=

Возможные решения 592 гмоль = (2 middot 12 + 4 middot 1 + 2 middot 16 гмоль)

или 592 гмоль = (3 middot 12 + 8 middot 1 + 1 middot 16 гмоль)

Возможные молекулярные формулы органического соединения С2Н4О2 и С3Н8О

3 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органическо-го соединения путем анализа сжиганием

31 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида углерода которые образуются при сжигании одной порции органического соединения

m(CхHуOz) = 60 мг m(H2О) = 720 мг V(CО2) = 718 мл t =20degC ρ = 10172 кПа 32 Рассчитать объем диоксида углерода при нормальных условиях 33 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-

единения

( )( )

( ) ( )( ) 3

м

22 =sdot

sdot=

zyx

zyxp

zyx OHCmVOHCMTCOV

OHCnCOn oo

58

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

34 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-

единения

( )( )

( ) ( )( ) ( ) 8

22

2

22 =sdot

sdot==

zyx

zyxp

zyx OHCmOHМOHCMTOHm

OHCnOHnY o

35 Составить молекулярную формулу

Молекулярная формула органического соединения С3Н8О

Молекулярная (брутто-) формула еще не проясняет строения химиче-

ского соединения Последнее может быть определено при использовании

химических иили физических методов

Возможные соединения с молекулярной формулой С3Н8О

CH3ndashCH2ndashCH2ndashOH ndash пропанол 1

CH3ndashCH(OH)ndashCH3 ndash пропанол 2

СН3ndashСН2ndashОndashСН3 ndash метиловый спирт

102 Определение молекулярной формулы

нелетучего органического соединения

Для определения молекулярной формулы нелетучего соединения необ-

ходимо оценить результаты качественного и количественного элементно-

го анализа и результатов определения молярной массы криоскопическим

методом Молярная масса вещества рассчитывается на основании пони-

жения температуры замерзания

LB

Bзамзам mM

mkT sdot=Δ

Lзам

BзамB mT

mkMΔ

=

где замTΔ ndash понижение температуры замерзания

59

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

замK ndash криоскопическая константа растворителя

Bm ndash масса вещества В

BM ndash молярная масса вещества В

Lm ndash масса растворителя

Для определения молекулярной формулы подходит следующая после-

довательность действий

Установить качественный состав соединения Результат исследуемое со-

единение состоит из элементов углерод водород и кислород Молекуляр-

ная формула ZYX OHC

1 Установить молярную массу соединения

11 Экспериментальное определение понижения температуры замер-

зания раствора

m( ZYX OHC ) = 78 г m(H2О) = 40 г

ΔTзам = -2 К

Кзам(Н2О) = -1860 К sdot гмоль

12 Рассчитать молярную массу соединения

)()()(

2OHmTOHCmkOHCM

зам

ZYXзамZYX Δ=

M( ZYX OHC ) = 181 гмоль

2 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органического

соединения путем анализа сжиганием

21 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида

углерода которые образуются при сжигании одной порции соединения

M(CxHyOz) = 93 мг

m(H2О) = 547 мг

V(СО2) = 739 мл

t =22 degС

60

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

ρ = 1006 гПа

22 Рассчитать объем диоксида углерода в нормальных условиях

25101315295152731006973)()(

0

0220 sdot

sdotsdot==

TppTCOVCOV

V0(СО2) = 679 мл

23 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-

единения

093041422

18106790)(

)()()(

)( 202

sdotsdot

=sdotsdot

==ZYXM

Zyx

ZYX OHCmVOHCMCOV

OHCnCOnx

х = 6

24 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-

единения

93181817542

)()()()(2

)()(2

2

22

sdotsdotsdot

=sdotsdot

==ZYX

Zyx

ZYX OHCmOHMOHCMOHm

OHCnOHny

у = 12

25 Расчет числа атомов кислорода в молекуле органического соеди-

нения

)()()()( OzMHyMCxMOHCM Zyx +minus=

16112126181

)()()()( sdotminussdotminus=

minusminus=

OMHyMCxMOHCM

z Zyx

z = 6

Молекулярная формула соединения С6H12O6

61

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

Основная

1 Коровин НВ Общая химия учебник для технических направлений и специальностей вузов НВ Коровин ndash 2-е изд испр и доп ndash М ВШ 2000

2 Фролов ВВ Химия ВВ Фролов ndash М Высшая школа 1995 3 Глинка НЛ Задачи и упражнения по общей химии НЛ Глинка ndash

Л Химия 1989 4 Суворов АВ Общая химия АВ Суворов АБ Никольский ndash СПб

Химия 1997 5 Орлов КЯ Авиационные материалы КЯ Орлов ВА Пархимович

ndash М Транспорт 1993 6 Задачи и упражнения по общей химии под ред проф НВ Корови-

на ndash М Высшая школа 2003 7 Михилев ЛА Задачи и упражнения по неорганической химии

ЛА Михилев НФ Пассет МИ Федотова ndash СПб Химия 1995 8 Хомченко ИГ Общая химия сборник задач и упражнений

ИГ Хомченко ndash М Оникс 1999 9 Литвинова ТН Задачи по общей химии с медико-биологической на-

правленностью ТН Литвинова ndash Ростов нД Феникс 2001 10 Кузьменко НЕ Задачник по химии НЕ Кузьменко ВВ Еремин

ndash М Экзамен 1999

Дополнительная

1 Слесарев ВИ Химия Основы химии живого учебник для вузов

ВИ Слесарев ndash 2-е изд испр и доп ndash СПб Химиздат 2001

2 Хаускрофт К Современный курс общей химии В 2 т К Хаускрофт

Э Констебл пер с англ ndash М Мир 2002 3 Лидин РА Химия справочник для старшеклассников поступающих в вузы

РА Лидин ЛЮ Аликберова ndash М Аст пресс школа 2002

62

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

4 Слета ЛА Химия справочник ЛА Слета ndash Харьков Фолио Рос-

тов нД Феникс 1997

5 Дикерсон Р Основные законы химии В 2 т Р Дикерсон Г Грей

Дж Хейт ndash М Мир 1982

6 Лучинский ГП Курс химии ГП Лучинский ndash М Высшая школа 1985

7 Ремсден ЭН Начала современной химии ЭН Ремсден ndash Л Хи-

мия 1985

8 Степин БД Неорганическая химия БД Степин АА Цветков ndash

М Высшая школа 1994 9 Шелинский ГИ Основы теории химических процессов ГИ Шелинский

ndash М Просвещение 1989

10 Ерохин ЮМ Сборник задач и упражнений по химии ЮМ Еро-

хин ВИ Фролов ndash М ВШ 1990

11 Любимова НБ Вопросы и задачи по общей и неорганической хи-

мии НБ Любимова ndash М ВШ 1990 12 Фримантл М Химия в действии М Фримантл ndash Ч 1 2 ndash М Мир 1991

13 Шиманович ИЕ Общая химия в формулах определениях схемах

ИЕ Шиманович МЛ Павлович ВФ Тикавый ПМ Малашко ndash Минск

Университетское 1996

14 Витинг ЛМ Задачи и упражнения по общей химии ЛМ Витинг

ЛА Резницкий ndash М МГУ 1995

15 Зоммер К Химия справоник школьника и студента Пер с нем

под ред РА Лигина ndash 2-е издстереотип ndash М Дрофа 2000

63

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Приложение

64

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

65

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

66

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

67

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Значение некоторых констант

Постоянная Авогадро NA = 60221023 моль-1

Постоянная Фарадея 1 F = 6021023е = 96484 Кл = 268 Аmiddotч

Постоянная Планка h = 662610-34 Джс

Универсальная газовая постоянная R = 0082 лmiddotатмКndash1моль-1 =

= 62 360 млmiddotмм рт ст Кndash1мольndash1 = 8314 ДжmiddotК-1мольndash1 = 1987 калК-1моль-1

Таблица 1

Приставки кратных и дольных единиц

Приставка Множитель Приставка Множитель Приставка Множитель

тера Т 1012 гектог 102 милли м 10-3

гига Г 109 дека да 101 микро мк 10-6

мега М 106 децид 10-1 нано н 10-9

кило к 103 сантис 10-2 пико п 10-12

Таблица 2

Корни латинских названий элементов

Символ Название Корень латинского названия Ag Серебро Аргент As Мышьяк арс- арсен- Au Золото аур- С Углерод карб- карбон- Сu Медь купр- Fe Железо ферр- Н Водород гидр- гидроген-

Hg Ртуть меркур- Мn Марганец марган- N Азот нитр- Ni Никель никкал- О Кислород окс- оксиген- Pb Свинец плюмб- S Сера сульф- тио-

Sb Сурьма стиб- Si Кремний алл- силиц- Sn Олово станн-

68

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Таблица 3 Соотношение между единицами энергии

Единица эрг Дж кал Втmiddotч ЭВ

эрг 1 10-7 239middot10-8 278middot10-11 624middot1011

Дж 107 1 0239 278middot10-4 625middot1018

кал 4184middot107 4184 1 116middot103 261middot1019

Втmiddotч 360middot1010 36middot103 861 1 224middot1022

ЭВ 160middot10-12 160middot10-19 383middot10-20 445middot10-23 1

Таблица 4

Названия часто употребляемых кислот и их солей

Кислота Названия солей

Название Формула Кислот-ный

осадок

По названию кислоты (рус номенклатура)

По названию аниона (между-народная но-менклатура)

Азотная HNO3 NO3ndash азотнокислый нитрат

Азотистая HNO2 NО2ndash азотистокислый нитрит

Бромоводородная HBr Brndash бромистый бромид

Йодоводородная HI Indash йодистый йодид

Метакремниевая H2SiO3 SiO32ndash кремниевокислый силикат

Марганцовая HMnO4 MnO4ndash марганцевокислый перманганат

Ортофосфорная H3PO4 PO43ndash фосфорнокислый ортофосфат

(фосфат)

H3PO4 HPO42ndash

кислый фосфорнокис-лый (двухзамещенный) гидрофосфат

H3PO4 H2PO4ndash кислый фосфорнокис-

лый (однозамещенный) дигидрофосфат

Серная H2SO4 SO42ndash сернокислый сульфат

H2SO4 HSO4ndash

кислый сернокислый

гидросульфат (бисульфат)

Сернистая H2SO3 SO32ndash сернокислый сульфит

H2SO3 HSO3ndash кислый сернистокислый гидросульфит

(бисульфит)

Угольная H2CO3 CO32ndash углекислый карбонат

H2CO3 HCO3ndash

кислый углекислый (двууглекислый)

гидрокарбонат (бикарбонат)

Уксусная CH3CHOOH CH3COOndash уксуснокислый ацетат

69

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Окончание табл 4Кислота Названия солей

Название Формула Кислот-ный

осадок

По названию кислоты (рус номенклатура)

По названию аниона (между-народная но-менклатура)

Фосфористая H3PO3 HPO32ndash фосфористокислый фосфит

Фтороводородная HF Fndash фтористый фторид

Хлороводородная HCl Clndash хлористый хлорид

Хлорная HClO4 ClO4ndash хлорнокислый перхлорат

Хлорноватая HClO3 ClO3ndash хлорноватокислый хлорат

Хлорноватистая HClO ClOndash хлорноватистокислый гипохлорид

Хромовая H2CrO4 CrO42ndash хромовокислый хромат

Двухромовая H2Cr2O7 Cr2O72ndash двухромовокислый

бихромат (ди-хромат)

70

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

  • СОДЕРЖАНИЕ
    • ВВЕДЕНИЕ
    • ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
    • 1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВАЖНЕЙШИХ ВЕЛИЧИН И ЕДИНИЦИСПОЛЬЗУЕМЫХ В ХИМИИ
    • 2 ВАЖНЕЙШИЕ ВЕЛИЧИНЫ И ЕДИНИЦЫ В ХИМИИ
    • 3 РАСЧЕТЫ ДЛЯ ГАЗОВ
      • 31 Расчет массы газов
      • 32 Расчет объема газов
        • 4 РАСЧЕТЫ ДЛЯ СМЕСЕЙ
          • 41 Расчеты соотношения компонентов смеси
          • 42 Расчеты по массовой доле
          • 43 Расчеты по объемной доле
          • 44 Расчеты по мольной доле
          • 45 Расчеты по молярной концентрации
          • 46 Расчеты по эквивалентной концентрации
          • 47 Расчеты по плотности газов и растворов
          • 48 Расчет молярной концентрации веществапо результатам титрования
          • 49 Расчет массы по результатам титрования
            • 5 СТЕХИОМЕТРИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РЕАКЦИЯМ
              • 51 Алгебраический расчет массы и объема
              • 52 Расчет массы и объема методом пропорций
                • 6 РАСЧЁТЫ В ХИМИЧЕСКОЙ ТЕРМОДИНАМИКЕ
                  • 61 Расчет энтальпии реакции по данным эксперимента
                  • 62 Расчет стандартных величин реакции по табличным данным
                  • 63 Расчет энергии Гиббса реакции
                  • 64 Расчет константы равновесия
                    • 7 РАСЧЕТЫ В КИНЕТИКЕ РЕАКЦИЙ
                      • 71 Расчет константы скорости
                      • 72 Расчет порядка реакции
                      • 73 Расчет времени реакции
                      • 74 Расчеты по уравнению Аррениуса
                        • 8 РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РАВНОВЕСИЯМ
                          • 81 Расчеты по закону действующих масс
                          • 82 Расчет константы равновесия Кс
                          • 83 Расчет количества продукта в состоянии равновесия
                          • 84 Расчет выхода продукта
                          • 85 Расчет константы равновесия по уравнению Вант-Гоффа
                          • 86 Расчеты с водородным показателем рН
                          • 87 Расчет степени протолиза
                          • 88 Расчеты по равновесиям растворимости
                          • 89 Расчет растворимости при комплексообразовании
                            • 9 РАСЧЕТЫ В ЭЛЕКТРОХИМИИ
                              • 91 Расчеты по уравнению Нернста
                              • 92 Расчеты по законам Фарадея
                                • 10 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ФОРМУЛОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
                                  • 101 Определение молекулярной формулы летучего органического соединения
                                  • 102 Определение молекулярной формулы не летучего органического соединения
                                    • БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
                                    • Приложение
Page 5: МЕТОДИКА РЕШЕНИЯ ЗАДАЧvenec.ulstu.ru/lib/disk/2015/Kemer_7.pdf · 2015-03-23 · ВВЕДЕНИЕ Значение решения задач в курсе химии

Проанализировав задачу и наметив план решения приступают к его выполнению придерживаясь следующих принципов

1 Все расчеты в химии (и по формулам и по уравнениям) ведутся только по чистому веществу

2 Расчеты ведутся только по той части вещества которая полностью вступила в реакцию

3 Между физическими величинами необходимо устанавливать непосредст-венную прямую функциональную связь например т ndash т т ndash V п ndash V и тд

Наиболее оптимальный способ записи краткого условия задачи Дано 1 Значения величин указанных в усло-

вии задачи 2 Необходимые табличные данные

Решение 4 Решение задачи 5 Ответ задачи

Найти 3 Искомая величина

5

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВАЖНЕЙШИХ ВЕЛИЧИН И ЕДИНИЦ ИСПОЛЬЗУЕМЫХ В ХИМИИ

Физические величины ndash характеристика качественных признаков (свойств) физических тел состояний или процессов которые могут быть определены количественно физические величины X описываются с по-мощью произведения численного значения X и единицы [X]

Пример

Тело из свинца имеет массу 228 г и объем 20 см3 Его свойство ndash плот-ность может быть определено как частное от деления параметров массы на параметр объема

][гсм411см20г228 3

3 ρρρ sdot====Vm

Основные величины ndash физические величины которые не могут быть

выведены из других величин они установлены международными согла-

шениями масса время температура количество вещества

Производные величины ndash физические величины которые могут быть

определены соотношениями между основными или другими производны-

ми величинами молярная масса (масса на количество вещества) давление

(сила на площадь)

Экстенсивные величины ndash физические величины которые удваивают

свое значение в случае если происходит объединение двух подобных сис-

тем в одну новую систему масса объем количество вещества энергия

энтальпия энтропия

Интенсивные величины ndash физические величины которые сохраняют

свое значение в случае если происходит объединение двух подобных сис-

тем в одну новую систему температура давление концентрация

Удельные величины ndash величины относящиеся к массе причем масса

находится в делимом плотность (масса на объем)

6

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Молярные величины ndash величины относящиеся к количеству вещест-

ва причем количество вещества находится в делителе молярный объем

(объем на количество вещества)

Буквенные обозначения величин ndash краткие изображения определен-

ных величин буквы латинского или греческого алфавита которые печа-

таются курсивом могут быть дополнены одним или несколькими индек-

сами в необходимых случаях Молярные величины содержат индекс laquoМraquo

(исключение молярная масса М) VM ndash молярный объем

Ср ndash удельная теплоемкость при постоянном давлении

Реакционные величины содержат оператор Δ (буква дельта) и индек-

сы относящиеся к данной реакции (исключение тепловой эффект Q)

ΔGr ndash энергия Гиббса реакции при некоторой температуре ΔHB ndash энталь-

пия образования вещества В

Стандартные величины получают верхний индекс 0 (стандарт) 0BS ndash стан-

дартная энтропия вещества В E0 ndash стандартный окислительно-восстановитель-

ный потенциал

Единица ndash единичная порция условно установленная для данной ве-

личины

Международная система (СИ) единиц ndash действующая в международ-

ном масштабе единая система мер утверждена в 1954 году 10-й Генераль-

ной конференцией мер и весов в 1960 году на 11 Генеральной конферен-

ции получила название Международной системы (СИ)

Основные единицы СИ

Единица Обозначение Основная единица Обозначение

Длина l Метр м

Масса т Килограмм кг

Время t Секунда с

Сила электрического тока I Ампер А

Термодинамическая Т Кельвин К

7

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

температура

Количество вещества n Моль моль

Сила света IV Кандела КД

Основные единицы СИ имеют словесное определение

Секунда ndash интервал времени 9 192 631 770 периодов излучения при

энергетическом переходе между двумя сверхтонкими уровнями основного

состояния атома нуклида 55

133 Cs

Производные единицы СИ с особыми названиями и с особыми обо-

значениями определяются по уравнениям связи между единицами других

величин

Определение единицы ньютон 1 Н = 1 м middot кгс2

Определение единицы вольт 1 В = 1 кг middot м2(А middot с3) = 1 ВтА

Единицы относительных величин ndash относительные величины (част-ные двух величин имеющих одинаковые единицы) выражаются в долях числа 1 или если это более удобно в процентах () промилле (частях на тысячу 1 ) частях на миллион и т п

Уравнение величин ndash математическое выражение закономерной взаимосвязи между физическими величинами или определения производ-ных величин

Расчеты с помощью уравнений величин Для расчетов с помощью уравнений величин используется следующая

последовательность действий

Пример

Какое количество электричества необходимо для выделения 1 т меди Алгоритм действий 1 Вывод расчетной формулы

ФарадеязаконFnzI minus=τ

где Mmn =

nmM =

MFmzI =τ

8

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

2 Подстановка значений данных величин в расчетную формулу Дано m(Cu) = 65 гмоль z = 2 F = 96485 sdot 104 A sdot cмоль = 268 А sdot чмоль

моль)г(5632)кг(1000чмоль)A(826 sdotsdotsdot

=τI

3 Проведение расчета числового значения и единицы искомой величи-ны

Iτ = 844 кА sdot ч 4 Формулировка ответа задачи Для выделения 1 т меди необходимо количество электричества равное

844 кА middot ч

9

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

2 ВАЖНЕЙШИЕ ВЕЛИЧИНЫ И ЕДИНИЦЫ В ХИМИИ

Основные величины и единицы выделены шрифтом

Величина Обозначения Единица Обозначение

Масса т Килограмм кг

Плотность ρ Килограмм на кубический

метр кгм3

Сила F Ньютон Н

Давление Р Паскаль Па

Работа энергия W Джоуль Дж

Мощность Р Ватт ВТ

Сила электрического тока I Ампер A

Электрическое напряжение U Вольт В

Электрическое сопротивление R Ом Ом

Электрический заряд q Кулон Кл

Температура абсолютная Т Кельвин К

Температура Цельсия t Градус Цельсия degС

Теплота Q Джоуль Дж

Внутренняя энергия U Джоуль Дж

Энтальпия н Джоуль Дж

Энтропия S Джоуль на кельвин ДжК

Энергия Гиббса G Джоуль Дж

Количество вещества п Моль Моль

Молярная концентрация с Моль на кубический метр мольм3

Молярная масса М Килограмм на моль кгмоль

Молярный объем VM Кубический метр на моль м3моль

Массовая доля w mdash mdash

Мольная доля х mdash mdash

Объемная доля ϕ mdash

10

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Определения некоторых производных единиц

1 Н = 1 кг middot мс2 1 Па = 1 Нм2 = 1 кг(м middot с2) 1 Дж = 1 Н middot м = 1 Вт middot с

1 Вт = 1Джс = 1 кг middot м2с3 1 В = 1 ВтА 1 Ом = 1 ВА 1 Кл = 1 А middot с

Масса атома (mат) некоторого элемента ndash вес атома углерода mат ( С126

) = 1993 middot 10-26 кг

Относительная атомная масса (Аг) ndash частное от деления массы атома

элемента на одну двенадцатую часть массы атома изотопа углерода С126 т

е атомную единицу массы (аем) Относительная атомная масса магния 24

12 Mg

24кг)102(12

1кг104)(26

261224 =

sdotsdot

=minus

minus

MgAr

Атомная единица массы и ndash единица массы в атомной физике одна

двенадцатая часть массы атома изотопа углерода С 126

1и (1 аем) = 166057 middot 10 minus 27 кг Относительная молекулярная масса (Mr) ndash частное от деления массы

молекулы на одну двенадцатую часть массы атома 126С сумма относи-

тельных атомных масс всех атомов молекулы или любой другой фор-мульной единицы

ССl4 Mr = 1 middot 12 (С) + 4 middot 355 (Cl) = 154 (аем)

Cr2O minus27 Мr = 2 middot 52 (Сг) + 7 middot 16 (О) = 216 (аем)

[Cu(H2О)4]2+ Мr = 1 middot 64 (Сu) + 8 middot 1 (Н) + 4 middot16 (О) = 136 (аем) NH3middot Н2О Мr = 14 (N) + 5 middot 1 (Н) + 1 middot16 (О) = 35 (аем)

Количество вещества (n) ndash величина которая упорядочивает исчисле-ние частиц и процессов с участием частиц В качестве частиц определяют-ся атомы молекулы ионы радикалы и другие группы отдельные фраг-менты частиц и эквиваленты (формульные единицы) иногда электроны протоны фотоны и другие элементарные частицы

11

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Моль ndash единица количества вещества Моль определяет количество

вещества системы которая состоит из такого числа отдельных частиц

сколько содержит атомов в 12 г изотопа 126С При использовании единицы

моль необходимо указывать вид частиц

n(O2) = 3 моль означает 3 моль молекулярного кислорода О2

n(NaCl) = 1 моль означает 1 моль хлорида натрия NaCl

Эквивалентное количество вещества (neq) ndash произведение эквива-

лентного числа z и количества вещества В причем эквивалентное число z

равно числу переданных частиц в определенной химической реакции (в

большинстве случаев протонов или электронов)

neq B = znB[моль]

Количество вещества л

Вещество Химическая реакция

Эквивалентное число

Эквивалент количество вещества neq

1 моль Серная кислота

H2SO4 Нейтрализация 2 2 моль

1 моль Хлорид железа

(+2) FeCl2 Окисление до же-

леза (+3) 1 1 моль

1 моль Перманганат ка-

лия КМnO4 Восстановление в кислотной среде

5 5моль

1 моль Нитрат серебра

(+1) AgNO3 Осаждение хло-рида серебра(I)

1 1 моль

Постоянная Авогадро указывает число частиц в одном моле вещест-

ва NА = 602214middot1023моль-1

Постоянная Авогадро является фактором пропорциональности между

числом частиц и количеством какого-либо вещества (между микро- и мак-

роуровнем) N = NАn

1 моль углерода содержит 6 middot 1023 атомов углерода

1 моль хлора содержит 6 middot 1023 молекул хлора

1 моль хлорида натрия NaCl содержит 6 middot 1023 катионов натрия и

6 middot 1023 хлорид-ионов

12

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Молярная масса (М) ndash частное от деления массы на количество веще-

ства одной порции

М =nm

Единица (в химии) гмоль

Молярная масса хлора Cl2 M (Cl2) = 71 гмоль

Молярная масса хлорида натрия NaCl M (NaCl) = 585 гмоль

Численное значение молярной массы в гмоль равно значению относи-

тельной молекулярной массы формульной единицы

Молярный объем (VM) ndash частное от деления объема VM на количество

вещества одной порции газа

Vm = nrV )(

Единица (в химии) лмоль

В нормальных условиях (0 degС 1 атм = 101325 кПа) молярный объем

идеального газа составляет VM = 224 лмоль Взаимосвязь между моляр-

ным объемом молярной массой и плотностью газа

⎟⎠

⎞⎜⎝

⎛=sdot======ρρρVM

mV

nm

nmVm

nVVMV MM

1

Молярная масса М плотность ρ и молярный объем VM реальных газов (0 degС 1 атм)

Вещество Формула ρ гл М гмоль VM лмоль

Аммиак NH3 077 17 = 221

Хлор Cl2 3214 71 = 221

Хлороводород HCl 1639 365 = 223

Этан CH3=CH3 1356 30 = 221

Этен (этилен) СН2=СН2 1260 28 = 222

Этин (ацетилен) СН=СН 117 26 = 222

Диоксид углерода СO2 1977 44 = 223

13

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Окончание таблВещество Формула ρ гл М гмоль VM лмоль

Монооксид углерода СО 1250 28 = 224

Метан СН4 0717 16 = 223

Кислород O2 1429 32 = 224

Диоксид серы SO2 2926 64 = 219

Азот N2 1251 28 = 224

Монооксид азота NO 1340 30 = 224

Водород H2 00899 2 = 222

Стехиометрия химического уравнения показывает на микроуровне сколько расходуется или образуется формульных единиц в соответствии с коэффициентами химического уравнения

2Н2+ O2 = 2Н2O Молекулы водорода реагируют с 1 молекулой кислорода образуя

2 молекулы воды Количество вещества по уравнению реакции соответствует числу

частиц на макроуровне (6 middot 1023 частиц ndash 1 моль)

2Н2+ O2 = 2Н2O

2 моль водорода и 1 моль кислорода реагируют образуя 2 моль воды Количественный состав смеси ndash интенсивная величина для определе-

ния состава смеси Получается делением массы объема или количества вещества одного компонента на массу объем или количество вещества смеси или определенного компонента При этом различают доли концен-трации и моляльность

Доля ndash масса объем или количество вещества одного компонента де-лится на сумму масс объемов или количеств веществ всех компонентов смеси массовая доля ω объемная доля ϕ мольная доля х

Концентрация ndash масса объем или количество вещества одного компо-нента делится на объем смеси молярная концентрация с массовая концен-трация β

14

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Моляльность раствора ndash количество вещества одного компонента де-

лится на массу растворителя

Массовая доля (ω) ndash массовая доля вещества в смеси частное от деле-

ния массы веществ (mв) на общую массу смеси (mсм)

CM

BB m

m=ω ndash часто выражается в процентах

Массовая доля вещества Масса смеси Составные части массы смеси

Раствор хлорида натрия ω (NaCl) = 10

100 г 10 г хлорида натрия 90 г воды

Раствор нитрата серебра(1) ω (AgNO3) = 5

100 г 5 г нитрата серебра(1) 95 г воды

Раствор гидроксида натрия ω (NaOH) = 24

50 г 12 г гидроксида натрия 38 г воды

Объемная доля (ϕ ) ndash доля объема вещества отдельного компонента в

общем объеме смеси частное от деления объема вещества B (VB) на об-

щий (суммарный) объем смеси

CM

В

VV

=ϕ ndash часто выражается в процентах и промилле

Объемная доля компонента Объем компонентов в 100 мл смеси

ϕ (СН3СООН) = 10 10 мл уксусной кислоты

90 мл воды

Кислород содержащий инертный газ с ϕ = 094

094 мл инертного газа

9906 мл кислорода

Воздух с содержанием метана ϕ = 15 015 мл метана 9985 мл воздуха

Мольная доля (х) ndash доля количества вещества в общем количестве

всех веществ смеси частное от деления количества вещества В (nв) на об-

щее количество вещества (nсм) смеси

CM

BB n

nx = ndash часто выражается в процентах

15

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Мольная доля вещества Общее количество веществ смеси

Количество вещества для компонентов

Раствор хлорида натрия x(NaCl) = 3

100 моль 3 моль хлорида

натрия 97 моль воды

Раствор гидроксида калия x(KOH) = 2

100 моль 2 моль гидроксида

калия 98моль воды

Латунь x(Сu) = 70 1 моль 07 моль меди 03 моль цинка

Массовая концентрация (β) ndash частное от деления массы растворенного

вещества В (mв) на объем раствора

CM

BB V

m=β единицы гл мгм3

Массовая концентрация вещества Объем смеси Масса растворенного вещества

Раствор глюкозы β =10 гл 1 л 10 г глюкозы

Озоносодержащий воздух β(О3) = 240 мгм3

1м3 24-10-4

Молярная концентрация (с) ndash частное от деления количества раство-

ренного вещества В (nв) на объем раствора

РАР

BВ V

ncminus

= единица (в химии) мольл

Молярная концентрация растворенного вещества

Объем рас-твора

Количество растворенного вещества

Серная кислота с = 02 мольл 1 л 02 моль серной кислоты Н2SO4

Раствор нитрата калия с = 2 мольл 100 мл 02 моль нитрата калия K2NO3

Эквивалентная концентрация (ceq) ndash частное от деления эквивалент-

ного количества вещества В (neq) на объем раствора

)( рр

eqBeqB V

nc

minus

= ndash единица (в химии) мольл

16

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Эквивалентная концентрация вещества

Объем раствора л

Количество раство-ренного вещества

Эквивалентное коли-чество растворенно-

го вещества

Хлороводородная кислота ceq(HCl) = 1 мольл z(HCl) = 1

1 1 моль HCl 1 моль HCl

Серная кислота ceq = 2 мольл z = 2 05 05 моль H2SO4 05 моль H2SO4

Моляльность раствора (b) ndash частное от деления количества раство-ренного вещества В (nв) на массу растворителя L

L

B

mnb = ndash единица молькг

Постоянная Фарадея (F) ndash произведение постоянной Авогадро NА на элементарный электрический заряд представляет собой заряд 1 моль электронов или 1 моль однозарядных ионов

F = NAmiddote = 602214middot1023(моль-1) middot 160218middot1019(KЛ) = 96 485

17

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

3 РАСЧЕТЫ ДЛЯ ГАЗОВ

Газовые законы

При расчетах для газов исходным пунктом являются выведенные для идеальных газов законы газовой динамики так как они приблизительно распространяются и на реальные газы если речь не идет об очень высоких давлениях

Уравнение состояния идеального газа nRTpV = ndash экстенсивная форма

RTpVM = ndash интенсивная форма

Объединенный газовый закон

2

22

1

11

TVP

TVР

=

где Р ndash давление

V ndash объем

VM ndash молярный объем

R ndash универсальная газовая постоянная

T ndash температура

12 ndash индексы состояний

Нормальное состояние газов

Состояние газа определенное при нормальном давлении р = 101325 кПа

(1 атм) и нормальной температуре Т = 27315 К (0 degС)

Молярный объем идеального газа при нормальных условиях составляет

MV = 22144 лмоль

Молярный объем реальных газов при нормальных условиях приблизи-

тельно равен молярному объему идеального газа

18

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

31 Расчет массы газов

Какая масса водорода находится в газометре объемом 1500 м3 при тем-

пературе 20 degС (293 К) и давлении 1040 кПа

( ) ( ) ( ) ( ) ( )( )[ ] ( )

К293мольКДж31458гмоль2м1500кПа0104

32

2 sdotsdotsdotsdot

=sdot

=

==

RTHMpVHm

RTMmnRTpV

m(H2) =1281 кг

Газометр содержит 1281 кг водорода

32 Расчет объема газов

Какой объем занимают 3 моль азота при температуре 290 К и давлении

985 кПа

( ) ( )[ ] кПа398

К290мольКДж31458мол3N2sdotsdotsdot

==ь

pnRTV

( ) л473N2 =V

19

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

4 РАСЧЕТЫ ДЛЯ СМЕСЕЙ

41 Расчеты соотношения компонентов смеси

Необходимое для приготовления смеси с желаемой массовой долей со-

отношение компонентов ndash двух растворов с известными массовыми доля-

ми может быть рассчитано с помощью уравнения смешивания

В1 sdot ω(B) + ω2(B) = (m1 + m2) sdot ω(B)

где m1 ndash масса раствора 1

m2 ndash масса раствора 2

ω1 ndash массовая доля раствора 1

ω2 ndash массовая доля раствора 2

ω (B) ndash массовая доля смеси

20 г соляной кислоты с ω1 (HCI) = 37 смешивают с 100 г воды Како-

ва массовая доля хлороводорода в конечной смеси

m1 sdot ω1(HCl) + m2 sdot ω2(HCl) = (m1 + m2) sdot ω (HCl)

10020010037020)()()(

21

2211

+sdot+sdot

=+

sdot+sdot=

mmHClmHClmHCl ωωω

100 г ω(HCI) = 62

20

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

В полученной кислоте массовая доля хлороводорода равна 62 Для

тех же расчетов используется также правило креста

Правило креста базируется на преобразовании уравнения смешивания

m1 middot ω1(В) + т2 middot ω2(B) = m1 middot ω(B) + m2 middot ω(B)

m1 middot [ω1(B) ndash ω(B)] = m2 middot [ω(B) ndash ω2(B)]

)()()()(

1

2

2

1

BBBB

mm

ωωωω

minusminus

=

Массовая доля вещества в концентрированном растворе исходного ве-

щества ω1(B)

Масса концентрированного вещества в исходном рас-

творе г ω(B) ndash ω2(B)

Массовая доля вещества в разбавленном исходном

растворе ω2(B)

Масса разбавленного исходного вещества г

ω1(B) ndash ω(B)

Массовая доля вещества в

приготовляемом растворе

ω(B)

)()()()(

1

2

BBBB

ωωωω

minusminus ndash соотношение компонентов смеси

21

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Раствор гидроксида натрия с ω(NaOH) = 30 должен быть приготов-

лен путем смешивания 40-го раствора гидроксида натрия с 10-м

раствором гидроксида натрия Какие массовые части обоих растворов не-

обходимо смешать

40 30- 10=20 30 10 40-30=10

20 10 = 2 1 = 21 mm

2 массовые части 40-го раствора необходимо смешать с 1 массовой

частью 10-го раствора например 20 г первого и 10 г второго раствора

22

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

42 Расчеты по массовой доле

Расчеты по массовой доле производятся с помощью формулы-

определения или с помощью преобразований формулы-определения

)( рр

BB m

m

minus

где ωВ ndash массовая доля вещества В

Bm ndash масса вещества В

)( РРm minus ndash масса раствора

Какая масса нитрата серебра (+1) содержится в 175 г раствора

m(AgNOg) = w(AgNO3) middot m(p-p) = 005 middot 175 (г)

m(AgNО3) = 875 г

Масса нитрата серебра(1) содержащегося в растворе равна 875 г

Какие массы воды и перманганата калия необходимы для приготовле-

ния 150 г 12 -го раствора перманганата калия

г1500120)]OH()KMnO([)KMnO()KMnO(

г150)OH()KMnO()OH()KMnO(

)KMnO()KMnO(

2444

2424

44

sdot=+sdot=

=++

=

mmm

mmmm

m

ω

ω

m(КМnO4) = 18 г

m(Н2O) = 150 г middot m(КМnО4) = 150 г middot 18 г = 1482 г

Необходимы 1482 г воды и 18 г перманганата калия

23

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

43 Расчеты по объемной доле

Расчеты по объемной доле проводятся с помощью формулы-

определения или с помощью преобразований формулы-определения

см

BB V

V=ϕ

где φв ndash объемная доля вещества В

VB ndash объем вещества В

Vсм ndash объем смеси

Какой объем воды необходимо смешать с 175 мл чистого пропанола-1

для того чтобы получить смесь с ϕ (С3Н7ОН) = 35

)()()()(

)()(

)()(

7373

732

273

7373

OHHCVOHHCOHHCVOHV

OHVOHHCVOHHCVОННС

minus=

+=

ϕ

ϕ

V(H2О) = 325 мл

2 175 мл пропанола-1 необходимо смешать 325 мл воды

44 Расчеты по мольной доле

Расчеты по мольной доле проводятся с помощью формулы-определения или с помощью преобразований формулы-определения

CM

BB n

nx =

где хв ndash мольная доля вещества В nв ndash количество вещества В nсм ndash сумма количеств веществ в смеси

24

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Какова мольная доля диоксида азота в смеси диоксида азота с тетраок-сидом диазота если количество NO2 равно 12 моль а сумма количеств NO2 N2O4 составляет 28 моль

8021

21)()(

)()(

моль802

21822

)()()(

2

422

22

2242

422

+=

+=

=minus

=minus

=

hArr

ONnNOnNOnNOx

NOnNOnONn

ONNO

o

x(NO2) = 06 = 60 Мольная доля диоксида азота в смеси составляет 60

45 Расчеты по молярной концентрации

Расчеты по молярной концентрации производятся с помощью формулы определения или с помощью преобразования формулы-определения Во многих расчетах используется также формула-определение молярной массы

ppB

BB

B

BB

VMmC

nmM

pVpnС

minus=

⎪⎪⎭

⎪⎪⎬

=

minus=

где СВ ndash молярная концентрация

nB ndash количество растворенного вещества В

V(p-p) ndash объем раствора

mB ndash масса растворенного вещества В

МВ ndash молярная масса вещества В

Какое количество хлороводорода содержится в 5 л 3М (3-молярной)

хлороводородной кислоты [раствора с с(HCl) = 3 мольл]

n(HCl) = c(HCl) middot V(p-p) = 3 (мольл) middot 5 (л) = 15 моль

25

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Данный раствор содержит 15 моль хлороводорода

Какова молярная концентрация хлороводорода если в 2 л раствора со-

держится 73 г НCl

( ) ( )( ) 1

253673

=sdot

=minussdot

=pVpHClM

HClmHClс мольл

Концентрация хлороводорода в растворе равна 1 мольл

46 Расчеты по эквивалентной концентрации

Расчеты по эквивалентной концентрации проводятся с помощью фор-

мулы определения или с помощью преобразований формулы-

определения Во многих расчетах используется также формула-

определение молярной массы

( )

pp

BeqB

Beq

VznC

zcС

minus

=

=

( )ppB

BeqB VM

mСminus

=

где сВ ndash молярная концентрация вещества В

СeqB ndash эквивалентная концентрация вещества В

z ndash эквивалентное число растворенного вещества В

V(p-p) ndash объем раствора

mB ndash масса растворенного вещества В

МВ ndash молярная масса растворенного вещества

Какова эквивалентная концентрация гидроксида кальция в растворе 3 л

которого содержат 002 моль растворенного вещества

26

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

0130])([])([ 22 =

sdot=

minus ppeq V

OHCanzOHCaС мольл

Эквивалентная концентрация Са(ОН)2 в растворе равна 0013 мольл

Какая масса карбоната натрия необходима для приготовления 900 мл

02 раствора карбоната натрия [раствора с сeq(Na2C03) = 02 мольл]

549)()(

)( 323232 =

sdotsdot= minus

zVCONaMCONac

CONam ppeq г

Для приготовления данного раствора необходимо взять 954 г Na2CO3

47 Расчеты по плотности газов и растворов

С помощью формулы-определения плотности и на основе взаимосвязи

между молярным объемом газа молярной массой и плотностью можно

вычислить значения соответствующих величин

)(

MVrM

Vm

=

=

ρ

ρ

где ρ ndash плотность газа или раствора

М ndash молярная масса

VM ndash молярный объем газа

т ndash масса раствора

V ndash объем раствора

Рассчитайте плотность диоксида углерода при нормальных условиях

(ну)

27

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

гл961422

44CO

лмоль422)ну()CO()CO(

2

22

==

==

)ρ(

VV

MM

M

ρ

Плотность диоксида углерода при нормальных условиях составляет

196 гл Рассчитайте количество некоторого газа в порции массой 2014 г

если его плотность равна 00899 гл

Рассчитайте эквивалентную концентрацию гидроксида калия в раство-

ре с плотностью 113 гмл

56

1311401)(

)()(

)(

)()()()()(

)(

)(

)(

)()(

мольгмлг

KOHMKOHz

KOHMmKOHmz

KOHMVKOHmz

VKOHnzKOHczKOHс

pp

pp

рр

ррррeq

minussdot=

minussdot=

sdot

minussdot=

=sdot

sdot=

sdot=sdot=

minus

minus

minus

minusminus

ρωρ

ce(KOH) = 28 мольл

Эквивалентная концентрация КОН в данном растворе равна 28 мольл

48 Расчет молярной концентрации вещества по результатам титрования

Молярная концентрация вещества в растворе при титровании может быть рассчитана по объему определяемого раствора и расходу стандартного рас-твора с известной молярной концентрацией другого вещества В точке ва-лентности эквивалентные количества веществ в анализируемом и в стан-дартном растворе одинаковы Произведение эквивалентного числа z1 на ко-личество определяемого вещества n1 равно произведению эквивалентного числа z2 на количество вещества в стандартном растворе 2211 nznz = Это

28

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

уравнение упрощается если вещества определяемого и стандартного рас-творов имеют одинаковые эквивалентные числа (z1 = z2) n1 = n2

z1c1V1 = z2c2V2

откуда

11

2221 Vz

Vczс =

где с1 ndash молярная концентрация вещества в определенном растворе с2 ndash молярная концентрация вещества 2 в стандартном растворе V1 ndash объем определяемого раствора V2 ndash объем использованного раствора 10 мл раствора азотной кислоты в процессе кислотно-основного титрования

потребовали 48 мл раствора гидроксида натрия с ceq(NaOH) = 1 мольл Какова эквивалентная концентрация азотной кислоты в ее растворе

1

221 V

Vсс =

(NaOH) = 1 z(HNО3) = 1

( ) ( ) ( )( )

( ) ( )( ) мольл480мл10

мл48мольл1

33 =

sdot=

sdot=

HNOVNaOHVNaOHcHNOс

Молярная концентрация азотной кислоты равна 048 мольл

49 Расчет массы по результатам титрования

Масса растворенного вещества или его ионов может быть найдена с

помощью титрования Для расчета необходимы формулы-определения мо-

лярной концентрации и молярной массы Подстановкой и преобразовани-

ем получим

2211

21 VcM

zzm =

29

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

где m1 ndash масса вещества в определяемом растворе

M1 ndash молярная масса вещества в определяемом растворе

Z1 ndash эквивалентное число вещества в определяемом растворе

с2 ndash молярная концентрация вещества в стандартном растворе

V2 ndash объем использованного стандартного раствора

z2 ndash эквивалентное число вещества в стандартном растворе

При перманганатометрическом определении катионов железа (II) в

растворе было использовано 168 мл 002 М раствора перманганата калия

Какая масса железа в виде ионов содержится в определяемом растворе

Уравнение реакции титрования

5Fe +2 +МnО 4 + 8Н3О+ = 5Fe3+ + Мn2+ + 12Н2О

z(Fe +2 ) = 1z(MnO minus4 ) = 5

( ) ( )( ) ( ) ( ) ( )

( ) ( ) мг94мл816мольл020

ьгмол5615

42

242

=sdottimes

timessdot=sdotsdot= minus++

minus+ MnOcFeM

FezMnOzFem

30

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

5 СТЕХИОМЕТРИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ

ПО ХИМИЧЕСКИМ РЕАКЦИЯМ

Стехиометрия ndash учение о количественном составе химических соеди-

нений а также о соотношениях количеств веществ масс объемов и заря-

дов в химических реакциях

Стехиометрический расчет ndash расчет масс и объемов участвующих в

химической реакции исходных веществ или продуктов реакции Во всех

химических реакциях количества исходных веществ реагируют друг с дру-

гом в определенном соотношении На основании этого можно рассчитать

массы и объемы участников химической реакции

51 Алгебраический расчет массы и объема

На основе пропорциональности масс объемов и количеств веществ

выводятся расчетные уравнения для этих величин

Искомая величина Заданная величина Расчетное уравнение

m(A) m(B) ( )( )

( ) ( )( ) ( )BMBn

AMAnBmAm

sdotsdot

=

m(A) V(B) ( )( )

( ) ( )( ) ( )BVBn

AMAnBVAm

Msdotsdot

=

V(A) m(B) ( )( )

( ) ( )( ) ( )BMBn

AVAnBmAV M

sdotsdot

=

V(A) V(B) ( )( )

( )( )BnAn

BVAV

=

m ndash масса вещества V ndash объем вещества M ndash молярная масса VM ndash мо-

лярный объем газа (ну) (A) ndash вещество А (B) ndash вещество В

31

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Рассмотрим алгоритм действия на примере задачи каков объем кисло-

рода может быть получен путем термического разложения 28 г перманга-

ната калия

1 Составление уравнения реакции

2KMnO4 = K2MnO4 + MnO2 + O2

2 Указания на искомые и заданные величины

Дано n(B) = n(KMnO4) = 2 моль

N(A) = n(O2) = 1 моль

m(B) = m(KMnO4) = 28 г

Найти V(A) = V(O2)

3 Вывод расчетного уравнения

( ) )(

)()()()(

)()()()(

)()(

44

4222 KMnOMKMnOn

KMnOmOVMOmOV

BMBnAVAn

BmAV M

sdotsdotsdot

=

sdotsdot

=

4 Подстановка данных в расчетное уравнение

( ) ( ) ( )( ) ( )мольгмоль

лмольлмольOV1582

284221)( 2 sdotsdotsdot

=

5 Счет искомых величин

V(O2) = 198 л

6 Ответ задачи путем термического разложения 28 г перманганата ка-

лия можно получить 198 л кислорода

32

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

52 Расчет массы и объема методом пропорций

Массы и объемы реагентов в химической реакции могут быть рассчи-

таны на основе количеств веществ молярных масс и молярных объемов

используя метод пропорций

Какая масса оксида железа (3) должна быть использована в реакции с

алюминием для получения 14 г железа

1 Составление уравнения реакции

Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3

2 Запись заданной и искомой величины над уравнением реакции

m 14 г

Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3

3 Запись произведений стехиометрических коэффициентов и моляр-

ных масс веществ под уравнением реакции

m 14 г

Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3

мольг 1601sdot мольг 562 sdot

4 Составление пропорции

мольгг

мольгm

56214

1601 sdot=

sdot

5 Расчет искомых величин

гмольг

гмольгm 20562

14160=

sdotsdot

=

6 Ответ задачи для получения 14 г железа требуется 20 г оксида желе-

за (+3)

33

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

6 РАСЧЁТЫ В ХИМИЧЕСКОЙ ТЕРМОДИНАМИКЕ

61 Расчет энтальпии реакции по данным эксперимента

Энтальпия реакции может быть определена калориметрическим методом

)(

)()()(

)(

)()(

22

22

продmпродMTOHcOHmН

продnTOHcOHmH

P

P

sdotΔsdotsdotminus=Δ

Δsdotsdotminus=Δ

где ΔH ndash энтальпия реакций

m(H2O) ndash масса воды в калориметре

(прод) ndash продукт реакции

Определите энтальпию реакции железа с серой если образуется суль-

фид железа(2)

Уравнение реакции Fe + S = FeS

Данные измерений m(H2О) = 400 г ΔT = 45 К

m(Fe) = 448 г m(S) = 256 г

( )[ ] ( ) 94562484

8854194400)()(

)()()( 22

молькДжмольгКлКДж

SmFemFeSMTOHcOHmH P

minus=+

sdotsdotsdotsdotminus=

+sdotΔsdotsdot

minus=Δ

Определенная калориметрическим путем энтальпия реакции получения

сульфида железа (+2) составляет ΔН = -94 кДжмоль (табличная величи-

на -100 кДжмоль)

34

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

62 Расчет стандартных величин реакции

по табличным данным

Стандартные энтальпии ΔН0 стандартные энтропии ΔS0 стандартные

энергии Гиббса ΔG0 ndash реакции могут быть рассчитаны на основе закона

Гесса по табличным данным

)]([)]([

)()(

)()(

0

0

0

000

000

реагGvпродGvG

SvSvS

HvHvH

BTBTT

реагпрод

реагпрод

ΔsdotminusΔsdot=Δ

sdotminussdot=Δ

ΔsdotminusΔsdot=Δ

sumsum

sum sum

sum sum

Рассчитайте стандартную энтальпию гидрирования этена

кДж137]01521[)]85(1[

)]H(H)HC(H[)HC(H

CHCHHCHCH

20

420

6200

33222

minus=sdot+sdotminusminussdot=

=Δsdot+ΔsdotminusΔsdot=Δ

minusrarr+=

vvHv

Стандартная энтальпия реакции составляет -137 кДж

63 Расчет энергии Гиббса реакции

Расчет производится по уравнению Гиббса-Гельмгольца

000 H STGT ΔminusΔ=Δ

Рассчитайте стандартную энергию Гиббса GΔ 0298 ndash гидрирования этена

СН2 = СН2 + Н2 rarr СН3 ndash СН3 0HΔ = -137 кДж ASP = ndash121 ДжК

0298GΔ = 0

298HΔ ndashΔS 0 = ndash137 middot298 (ndash0121) = ndash101 кДж

Стандартная энергия Гиббса реакции составляет -101 кДж

35

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

64 Расчет константы равновесия

Константа равновесия рассчитывается по стандартной энергии Гиббса

реакции

RTInKGT minus=Δ 0

Рассчитайте константу равновесия PK гидрирования этена при 298 К

если кДж1010289 minus=ΔG давление выражено в Паскалях

0289 PRTInKG minus=Δ

105325101

кПа)325101(

1)325101(

840)К(298)ДжК(3148

)кДж(101

15840

0298

sdot==sdot=

minus=Δ=

=sdot

minus=

Δminus=

Δ

Δ

eeK

vKInInK

RTGInK

vInKP

vP

P

P

P

Константа равновесия гидрирования этена составляет 15105 sdot=PK

36

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

7 РАСЧЕТЫ В КИНЕТИКЕ РЕАКЦИЙ

71 Расчет константы скорости

Расчет константы скорости на основе данных измерения кинетических

параметров осуществляется по уравнению скорости реакции Порядок хи-

мической реакции должен быть известен

Реакция 1 порядка

Реакция 2 порядка

Или если с0А = с0В

)11(10

2

AAA

A

cckkc

ddcv minus==minus=

ττ

где сА сВ ndash молярные концентрации в момент времени х

с0А с0В ndash начальные концентрации реагентов

k ndash константа скорости реакции

τ ndash время протекания реакции

Щелочное омыление метилового эфира уксусной кислоты протекает

как реакция II порядка

CH3 ndash COO ndash CH3 + OH ndash COOndash + CH3OH

Найдите константу скорости Заданы начальные концентрации метилового

эфира уксусной кислоты и гидроксид-иона с0(эфир) = с0(ОН minus ) = 005 мольл

Через 75 с концентрации составили с(эфир) = с(ОН minus ) = 004 мольл

A

AA

A

ccInkkc

ddcV 01

ττ===

BA

AB

ABBA

A

ccccIn

cckckc

ddcV

0

0

00 )(1 sdotminus

==minus=ττ

37

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ minus=⎥

⎤⎢⎣

⎡minus=

0501

0401

751

)(1

)(11

0 cэфирcэфирck

τ

k = 0067 л(мольmiddotс)

Константа скорости щелочного омыления метилового эфира уксусной

кислоты составляет 0067 л(мольmiddotс)

72 Расчет порядка реакции

Расчет порядка реакции из данных измерения кинетических парамет-

ров осуществляется по уравнению скорости С помощью полученных

экспериментальным путем данных рассчитываются и сравниваются меж-

ду собой константы скорости в разные моменты времени Если отклоне-

ние значений этих констант незначительное то выбранный для расчетов

порядок реакции является правильным

Необходимо определить порядок реакции тиосульфат-иона с перокси-

дом водорода

minus23S2SO +2Н3O+ + Н2O2 mdashgt S4O minus2

6 + 4Н2О (при рН = const)

Данные измерений

τ мин 0 17 36 43 52

с(SO3S2-)10-3 мольл

205 103 52 42 31

с(Н2O2)10-3 мольл 368 317 291 286 281

Предложим что в данных условиях протекает реакция II порядка

)()()(22

23

23 OHcSSOck

dSSOdcv sdotsdot=minus= minus

minus

τ

38

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

)()()()(

)]()([1

23022

2202

3

2202

30minus

minus

minus sdotsdot

sdotminus

=SSOcOHcOHcSSOcIn

OHcSSOck

τ

Через 17 мин

)10520()10731()10836()10310(

)1083610520(171

33

33

33 minusminus

minusminus

minusminus sdotsdotsdotsdotsdotsdot

sdotsdotminussdot

= Ink

k = 195 л(моль sdot мин) Аналогично через 36 мин ndash 194 через 43 мин ndash 190 через 52 мин ndash 191

Частные константы скорости близки по значениям протекает реакция 2 порядка Константа скорости этой реакции составляет 19 л(моль sdot мин)

73 Расчет времени реакции

Расчет времени реакции необходимого для того чтобы достичь опре-деленной концентрации исходного вещества или продукта реакции осу-ществлялся по уравнению скорости реакции

Проводится химическая реакция пероксида водорода с тиосульфат-ионом в кислом растворе Начальные концентрации с0(Н2О2) = 5 sdot 10 minus 2мольл

c0(SO3S2 minus

) = 25 sdot10-2 мольл Константа скорости реакции II порядка

k = 191 л(моль sdot мин) Необходимо рассчитать время по истечении кото-

рого концентрация тиосульфат-ионов станет равной 1 sdot 10 2minus мольл 2SО3S2- + 2Н3О+ + Н2О2 rarr S4О minus2 + 4Н2О

)()()(22

23

23 OHcSSOck

dSSOdcv sdotsdot=minus= minus

minus

τ

)()()()(

)]()([1

23022

2202

3

2202

30minus

minus

minus sdotsdot

sdotminus

=SSOcOHcOHcSSOcIn

OHcSSOckτ

39

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

=minusminus= minusminus )]()([21)()( 2

32

3022022 SSOcSSOcOHcOHс

2222 10254)1011052(21105 minusminusminusminus sdot=sdotminussdotminussdot= мольл

)1052()10254()105()101(

)]1051052[9111

22

22

22 minusminus

minusminus

minusminus sdotsdotsdotsdotsdotsdot

sdotsdotminussdot

= Inτ

τ = 159

Концентрация minus23SSO равная 2101 minussdot мольл установиться через 159 мин

74 Расчеты по уравнению Аррениуса

С помощью уравнения Аррениуса рассчитываются энергия активации и предэкспоненциальный множитель на основе экспериментальных значений константы скорости Константа скорости может быть пересчитана на лю-бые температуры

RTEInAInk

eAk

A

RTEA

minus=

sdot=minus

)11(12

12 TTREInkInk A minus=minus

где minus21kk константы скорости реакции

T1 T minus2 температуры

ЕА ndash энергия активации

R ndash универсальная газовая постоянная

A ndash предэкспоненциальный множитель

40

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Константы скорости разложения пентаоксида диазота N 2 O5 rarrNO2 + NO3

при 308 К и 328 К равны соответственно 134 middot 10 4minus и 150 middot 10 3minus с 1minus Необ-

ходимо рассчитать энергию активации

1

2

21

21

KKIn

TTTRTEA sdotminus

=

14

13

1034110501

)308328()(328)(300)]([31458

minusminus

minusminus

sdotsdot

sdotminus

sdotsdotsdot=

ccIn

КККмольКДжEA

EA = 101 кДжмоль

Энергия активации разложения N2О5 составляет 101 кДжмоль

Константы скорости разложения пентаоксида диазота при 308 К и

328 К равны соответственно 134 middot 10-4 и 150 middot 10-3 с-1 Необходимо рас-

считать предэкспоненциальный множитель А если энергия активации

равна 101кДжмоль

c10812

108110812

c1081)10501(

c1081)10341(

1131313

21

11332831458101000

322

11330831458101000

411

2

1

minus

minussdotminus

minussdotminus

sdot=sdot+sdot

=+

=

sdot=sdotsdot=sdot=

sdot=sdotsdot=sdot=

AAA

eekA

eekA

RTE

RTE

A

A

Множитель А для данной реакции равен 18 middot 1013 с-1

Константа скорости разложения пентаоксида диазота при 328 К со-ставляет 60 1310 minusminussdot с Необходимо рассчитать константу скорости реакции при 100 degС

41

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

c130)10501(287287

2874684)328

1273100

1(31458

101000

)11(

)11(

1312

4684

1

2

2

2

121

2

1212

minusminus =sdotsdot==

===minus+

minus=

minusminus=

minusminus=minus

KK

eKK

KKIn

TTRE

KKIn

TTREInkInk

A

A

Константа скорости разложения N2О5 при 100 degС составляет 013 с-1

42

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

8 РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РАВНОВЕСИЯМ

81 Расчеты по закону действующих масс

Расчеты в соответствии с законом действующих масс осуществляются в определенной последовательности

Алгоритм действия 1 Составление уравнения реакции 2 Указание молярных концентраций (парциальных давлений) реаген-

тов перед началом реакции 3 Вычисление молярных концентраций (парциальных давлений) уча-

стников реакции в состоянии химического равновесия 4 Составление уравнения закона действующих масс 5 Подстановка молярных концентраций (парциальных давлений) в

уравнение закона действующих масс 6 Расчет искомых величин В химических равновесиях с одинаковой суммой коэффициентов для

реагентов и продуктов (Δ v = 0) вместо молярных концентраций могут быть взяты пропорциональные им количества веществ

82 Расчет константы равновесия Кс

В реакции уксусной кислоты с этанолом при 25 degС к моменту установ-ления химического равновесия образовалось 205 моль этилового эфира уксусной кислоты В исходных веществах содержалось 155 моль воды Каково значение константы равновесия

1 СН3mdashСООН + С2Н5mdashОНhArrСН3mdashСООmdashС2Н5 + Н2О 2 3 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 (3-205) (4-205) 205 моль (155 + 205) 095 моль 195 моль 36 моль

43

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

4 )()(

)()(спиртnкислотаnводаnэфирnKC sdot

sdot=

5 95195063052

sdotsdot

=cK

6 КС = 398 При 25 degС константа равновесия образования этилового эфира уксус-

ной кислоты равна 398 (или ~ 4)

83 Расчет количества продукта в состоянии равновесия

При 25 degС константа равновесия образования эфира из уксусной кисло-ты и этанола равна 4 Каково количество эфира в состоянии равновесия если взято 3 моль уксусной кислоты и 4 моль этанола Исходные вещест-ва содержат 155 моль воды

1 СН3 ndash СООН + С2Н5 ndash ОН hArr СН3 ndash СОО ndash С2Н5 + Н2О 2 3 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 3-n 4-n n 155 + n

4 )()(

)()(спиртnкислотаnводаnэфирnK C sdot

sdot=

5 )4()3(

)551(4nn

nnminussdotminus

+=

87329254164

972859

016859482845516

21

222

plusmn=minusplusmn=

=+minus+minus=+

n

nnnnnn

n1 = 78 моль (нереальный ответ n gt 4 моль)

n2 = 205 моль В состоянии химического равновесия смесь содержит 205 моль этило-

вого эфира уксусной кислоты

44

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

84 Расчет выхода продукта

Уход продукта реакции представляет собой частное от деления полу-ченного в равновесии количества вещества и рассчитанного по необрати-мой реакции количества вещества

теорnn

При взаимодействии 3 моль уксусной кислоты с 4 моль этанола полу-чают 205 моль эфира Исходные вещества содержали 155 моль воды Ка-ков выход эфира по отношению к уксусной кислоте

1 OHHCCOOCHOHHCCOOHCH 2523523 +minusminushArrminus+minus

2 23 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 095 моль 195 моль 205 моль 36 моль

4 3052

)()(

)()(

0

===кислотаnэфирn

эфирnэфирn

теор

η

5 68680 ==η

Выход эфира по отношению к уксусной кислоте составляет 68

85 Расчет константы равновесия по уравнению Вант-Гоффа

Расчет константы равновесия при определенной температуре осущест-вляется при заданной константе равновесия с помощью уравнения Ванг-Гоффа (изобара реакций)

2RTH

dTdInK Δ

=

Интегрированная форма

12

120

12 TTTT

RHInKInK minus

sdotΔ

+=

45

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

где k ndash константа равновесия 0HΔ ndash стандартная энтальпия

R ndash универсальная газовая постоянная T ndash температура 12 ndash индексы для двух составляющих

При 25 degС для химической реакции 242 2NOON hArr константа равновесия

КР = 114 кПа Рассчитайте константу равновесия при 70 degС если стан-дартная энтальпия реакции Δ Н0 = 59 кДж

259325101325101

940343298298343

3145859000

325101411

325101

9402

12

120

12

2

2 =sdot=sdot=

=sdotminus

sdot+=

=minus

sdotΔ

+==

eeK

In

TTTT

RHInK

KInK

PInKP

PP

P

86 Расчеты с водородным показателем рН

Расчеты с показателем рН проводятся с помощью формулы-определения рН и химического выражения константы протолиза

мольлв)()( 33 OHcOHIgcpH +minus=

Для сильных кислот и оснований

с(H3O+) = c0на sdot c(OH-) = c0B

Для средних по силе кислот и оснований (при К gt 001 с0)

с(H3O+) = Bbнаa cKOHсcK 00 )( =minus

Для буферных ратворов

)()()( 3 minus

+ sdot=AcHAcКOHс a

46

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Раствор имеет значение рН 35 Какова молярная концентрация катио-нов оксония

мольл102310)(

10)(

)(

4533

3

3

minusminus+

minus+

+

sdot==

=

minus=

OHc

OHc

OHIgcpH

pH

Концентрация катионов H3O+ = 32 sdot 10-4 мольл

Рассчитайте рН в 01М растворе аммиака если КВ(NH3) = 18 middot 10 5minus

111)1077(

мольл10771031

101)(

)(

мольл103110)1081()(

)(

12

123

14

3

35

0

=sdotminus=

sdot=sdotsdot

==

sdot=sdotsdot=

=

minus

minusminus

minus

minus+

minusminusminus

minus

IgpHOHcKOHс

OHc

cKOHс

W

BB

Рассчитайте значение рН буферного раствора

К a (СН3СООН) + 016М CH 3 COONa

Если К а (СН3СООН) = 18- 10 5minus

55

3

33 1021

160110)1081(

)()()( minusminus

minus+ sdot=sdotsdot=sdot=

COOCHcCOOHCHcKOHс a

pH = 49

Буферный раствор имеет значение рН = 49

47

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

87 Расчет степени протолиза

Степень протолиза представляет собой долю кислоты или основания

вступивших в протолиз по отношению к начальной концентраций протолита

НАНАKT c

Acc

OHca00

3 )()( minus+

==

и

BBC c

HBccOHca

000

)()( +minus

==

Какова степень протолиза в 001М растворе уксусной кислоты если

010

010)1081()(

)(

)()()(

)(

5

30

30

30330

3

sdotsdot=

sdot=

sdot==

minus

+

COOHCHcCOOHCHcK

a

COOHCHcKOHcCOOHCHc

OHca

aKT

aKT

аКТ = 0042 или 42

Ka = 18 sdot 10-5

Степень протолиза уксусной кислоты составляет 42

88 Расчеты по равновесиям растворимости

Расчеты по равновесиям растворимости и осаждения проводятся с по-

мощью выражения для произведения растворимости

)()(

][][)(

nmnm

nMnM

nmMnnM

nmBAПРBAl

BABAПР

+

minus+

=

=

48

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

где ПР (АmВn) ndash произведение растворимого вещества АmВn

l(АmВn) ndash растворимость вещества или концентрация насыщенного рас-

твора вещества nm BA

Сульфат бария имеет произведение растворимости 1middot10-10 При какой

концентрации серной кислоты в 0001М растворе хлорида бария начина-

ется осаждение сульфата бария

[Ba2+][SO minus24 ] = ПP(BaSо4)

3

10

242

442 101101

][)(][)( minus

minus

+minus

sdotsdot

===BaBaSOПРSOSOHс

c(H2SО4)= 1 middot 10-7 мольл

Осаждение сульфата бария начинается когда концентрация серной ки-

слоты превышает значение 1 middot 10 7minus мольл

Какова растворимость l1 перхлората калия в воде по сравнению с рас-

творимостью l1 перхлората калия в 1 М растворе хлорида калия

l1 (КСlO4) = [СlOminus4 ] = )( 4KCIOПР = 2101 minussdot = 01 мольл

l1 (КСlO4) = [СlOminus4 ] ПР(КClO4) = с(К+)[СlO

minus4 ] = 1 middot 10-2

1101

)()KClO()(

24

42

minus

+

sdot==

KcПРKClOl

l1 (КСlO4) = 001 мольл

Растворимость l1 перхлората калия в чистой воде в десять раз выше 1

М растворе хлорида калия

49

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

89 Расчет растворимости при комплексообразовании

Для расчета растворимости малорастворимых солей когда катион об-

разует комплекс требуются уравнения для произведения растворимости и

для константы устойчивости комплекса

ПР(AmBn) = [An+]m[Bm-]n

xnx

LAAlK

]][[][

+=

где ПР ndash произведение растворимости

К ndash константа устойчивости комплекса

[Аn+] ndash молярная концентрация катионов

[L] ndash молярная концентрация лигандов

[АЦ] ndash молярная концентрация комплекса

Константа устойчивости катиона диамминсеребра (+1) К = 16 middot 107

Рассчитайте растворимость хлорида бромида и иодида серебра(1) в 4М

растворе аммиака если ПР(АgСl) = 1 middot 10-10 ПР(АgВr) = 5 middot 10-13

ПР(АgI) = 8 middot 10-17

AgXhArrАg+ + Х minus ПР(АgХ) = [Аg+][Х minus ]

])([

)()(][

)(][)(

)(])([][

)(][

])([])([2

23

32

33

23

32

23233

++minus

++

+

+++

sdotsdot===

sdot=

sdot=hArr+

NHAgNHcKAgXПР

AgAgXПРXAgXl

NHcKNHAgAg

NHcAgNHAgKNHAgNHAg

50

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

мольл1041)(

4)1061()108()(

мольл1011)(

4)1061()105()(

мольл160)(4)1061()101()(

)()()(

][])([

4

2717

2

2713

2710

32

23

minus

minus

minus

minus

minusminus

minus+

sdot=

sdotsdotsdotsdot=

sdot=

sdotsdotsdotsdot=

=

sdotsdotsdotsdot=

sdotsdot=

asymp

AgIl

AgIl

AgBrl

AgBrl

AgCllAgCll

NHcKAgXПРAgXl

XNHAg

Растворимость галогенидов серебра(1) в 4М растворе аммиака состав-

ляет 016 (AgCl) 11 middot 10-2 (AgBr) и 14 middot 10-4 мольл (AgI) В этом растворе

аммиака хлорид растворяется хорошо бромид ndash незначительно и иодид

серебра (+1) ndash плохо

51

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

9 РАСЧЕТЫ В ЭЛЕКТРОХИМИИ

91 Расчеты по уравнению Нернста

С помощью уравнения Нернста можно вычислить окислительно-

восстановительные потенциалы электродные потенциалы и равновесное

напряжение гальванического элемента

Для окислительно-восстановительного электрода

][][0

BcOkIn

zFRTEE sdot+=

где Е0 ndash стандартный потенциал

Е ndash электродный потенциал

Z ndash число переданных электронов

Для электрона металлкатион металла

][0 +sdot+= ZAInzFRTEE

][][)(0590

K298при)()(

0

01

02

0

BcOkIg

zBEE

TанодЕкатодEE

EEE

sdot+=

=minus=Δminus=Δ

где R ndash газовая постоянная

Т ndash температура

F ndash постоянная Фарадея

[Ок] ndash молярная концентрация окислителя

[Bc] ndash молярная концентрация восстановителя

ΔЕ0 ndash стандартное напряжение

ЕΔ ndash равновесное напряжение

52

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Каков электродный потенциал пары медькатион меди (+2) при 25 degС и

[Cu2+]= 001 мольл

01020590340][

2)(0590 20 IgCuIgBEE sdot++=sdot+= +

E = +028 B

Электродный потенциал равен +028 В

Каково равновесное напряжение гальванического элемента Даниеля

при 25 degС если молярные концентрации сульфата меди(2) и сульфата

цинка(2) одинаковы

Электрод 1 цинккатион цинка (+2)

Электрод 2 медькатион меди (+2)

)()()(][][02950

)()(][02950)(

][02950)()()(

02020202

2

2020220

22022

EZnZnECuCuECuCuEZnCuIg

ZnZnECuCuEZnIgZnZnE

CuIgCuCuEZnZnECuCuEE

Δ=minusminus=+

+minus=+minus

minus+=minus=Δ

++++

+

++++

++++

ΔEdeg = 034 middot (-076) = 110 В

Элемент Даниеля имеет равновесное напряжение 110 В Рассчитайте

напряжение гальванического элемента CuCu +2 (с 1 )|| К+ СI minus || Cu2+(c2)Cu

(Cu2+) = 05 мольл и с1 (Сu2+) = 05 005 и 0005 мольл

Для каждого полуэлемента )(20590 20 +sdot+= CuIgcEE

Напряжение гальванического элемента

1

201

0212 2

0590ccIgEEEEE sdot+minus=minus=Δ

Поскольку

01

02 EE =

53

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

то

1

2

20590

ccIgE sdot=Δ

а) с1 (Cu2+) = 05 мольл ΔЕ = 00295 Ig 1 = 0

б) с1 (Cu2+) = 005мольл ΔЕ = 00295 Ig 10 = 0030 В

в) с1 (Cu2+) = 0005 мольл ΔЕ = 00295 Ig 100 = 0059 В

Исследуемые концентрационные гальванические элементы имеют при

25 degС напряжение 0 30 и 59 мВ

Рассчитайте электродные потенциалы полуэлементов при 25 degС

1) 2HPt (р = 1035 кПа) Н3О+ (рН = 15)

2) +2FePt (с = 002 мольл) Fe3+ (с = 004 мольл)

Каково равновесное напряжение гальванического элемента составлен-

ного из этих электродов

++ OHH 22 2 = 2Н3О+ + 2е-

B880)0890(7880B78800200400590770

][][)(0590)(

B08903101510302950510590

)(3101

)(205900590

)(][

20590

2

2

3320

232

1

2

2

230

1

=minusminus=Δ=+=

sdot+=+hArr

minus=minussdotminus=

sdotminussdotminus=+=

+

+++minus++

EIgE

FeFeIgBFeFeEEeFeFe

IgE

кПаHpIgpH

HpOHIgEE

Равновесное напряжение данного гальванического элемента составляет

088 В

54

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Рассчитайте окислительно-восстановительный потенциал для пары

Mn2+MnOminus4 при рН = 0 при рН = 03 и 7 (t = 25 ordmC)

( ) ( ) [ ][ ][ ]

( ) ( ) ( ) [ ][ ]

( ) ( )

( ) ( ) ( ) 094405112

85

05902

lg5

059085

0590

lg5

0590

5812

4

4

24

42

2

834

42

3422

рНВВEMnOMnE

pHBEMnOMnE

MnMnOBpHBEMnOMnE

MnOHMnBEMnOMnE

eOHMnOHMn

sdotminus+=+

sdotminus=+

sdot+sdotminus=

sdot+=

++harr+

minus

minus

+

minusminus+

+

+minusminus+

minus+minus+

o

o

o

o

При рН = 0 Е = +151 рН = 3 Е = +123 рН = 7 Е = +085

Окислительно-восстановительный потенциал данной пары при рН = 03 и 7 составляет +151 +123 и +085 В соответственно

92 Расчеты по законам Фарадея

Для расчета осажденной массы значений силы тока времени или чис-ла элементарных зарядов при электролизе используются законы Фарадея или преобразования законов Фарадея а также формула-определение мо-лярной массы

zFMIm

zFI

nm

zFIn

τ

τ

τ

=

=

=

55

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

где I ndash сила тока

τ ndash время

z ndash число элементарных зарядов

F ndash постоянная Фарадея

n ndash количество вещества

М ndash молярная масса

m ndash масса вещества

Рассчитайте ежедневное производство алюминия в электролизёре кото-рый работает при силе тока 100 000 А и для которого выход по току η = 85

Al3+ rarr Al + 3endash

кг685г039685485963

85027360024000100asymp=

sdotsdotsdotsdotsdot

==zFMIm ητ

В электролизе ежедневно получают 685 кг алюминия

56

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

10 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ФОРМУЛ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ

101 Определение молекулярной формулы летучего органического соединения

Для определения молекулярной формулы летучего соединения необхо-димо оценить результаты качественного и количественного элементного анализа а также установить молярную массу

Алгоритм действия

1 Установить качественный состав соединения Результат исследуемое соединение состоит из элементов углерод во-

дород и кислород Молекулярная формула СхНуОz 11 Установить молярную массу соединения

12 Экспериментальное определение объема пара одной пропорции

соединения

( )( )[ ]

кПа 72101

C 20

мл 548г

г120

=

=

=

=

p

t

OHCV

OHCm

zyx

zyx

o

13 Рассчитать объем пара порции соединения в нормальных условиях

( )[ ] ( )[ ]

( )[ ] мл 445г

32510115293

1527372101548гг

=sdot

sdotsdot=

sdot=

zyx

zyxzyx

OHCVрТ

рТOHCVOHCV

o

o

oo

14 Рассчитать молярную массу соединения

57

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

( ) ( )( )[ ]

( ) гмоль 259

445

41422120гм

=

sdot=

sdot=

zух

zyx

zухzух

ОНСМ

OHCVVОНСm

ОНСМo

2 Установить возможную молекулярную формулу органического со-единения путем расчета

( ) )()()( ОzМНуМСхМОНСМ zух ++=

Возможные решения 592 гмоль = (2 middot 12 + 4 middot 1 + 2 middot 16 гмоль)

или 592 гмоль = (3 middot 12 + 8 middot 1 + 1 middot 16 гмоль)

Возможные молекулярные формулы органического соединения С2Н4О2 и С3Н8О

3 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органическо-го соединения путем анализа сжиганием

31 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида углерода которые образуются при сжигании одной порции органического соединения

m(CхHуOz) = 60 мг m(H2О) = 720 мг V(CО2) = 718 мл t =20degC ρ = 10172 кПа 32 Рассчитать объем диоксида углерода при нормальных условиях 33 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-

единения

( )( )

( ) ( )( ) 3

м

22 =sdot

sdot=

zyx

zyxp

zyx OHCmVOHCMTCOV

OHCnCOn oo

58

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

34 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-

единения

( )( )

( ) ( )( ) ( ) 8

22

2

22 =sdot

sdot==

zyx

zyxp

zyx OHCmOHМOHCMTOHm

OHCnOHnY o

35 Составить молекулярную формулу

Молекулярная формула органического соединения С3Н8О

Молекулярная (брутто-) формула еще не проясняет строения химиче-

ского соединения Последнее может быть определено при использовании

химических иили физических методов

Возможные соединения с молекулярной формулой С3Н8О

CH3ndashCH2ndashCH2ndashOH ndash пропанол 1

CH3ndashCH(OH)ndashCH3 ndash пропанол 2

СН3ndashСН2ndashОndashСН3 ndash метиловый спирт

102 Определение молекулярной формулы

нелетучего органического соединения

Для определения молекулярной формулы нелетучего соединения необ-

ходимо оценить результаты качественного и количественного элементно-

го анализа и результатов определения молярной массы криоскопическим

методом Молярная масса вещества рассчитывается на основании пони-

жения температуры замерзания

LB

Bзамзам mM

mkT sdot=Δ

Lзам

BзамB mT

mkMΔ

=

где замTΔ ndash понижение температуры замерзания

59

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

замK ndash криоскопическая константа растворителя

Bm ndash масса вещества В

BM ndash молярная масса вещества В

Lm ndash масса растворителя

Для определения молекулярной формулы подходит следующая после-

довательность действий

Установить качественный состав соединения Результат исследуемое со-

единение состоит из элементов углерод водород и кислород Молекуляр-

ная формула ZYX OHC

1 Установить молярную массу соединения

11 Экспериментальное определение понижения температуры замер-

зания раствора

m( ZYX OHC ) = 78 г m(H2О) = 40 г

ΔTзам = -2 К

Кзам(Н2О) = -1860 К sdot гмоль

12 Рассчитать молярную массу соединения

)()()(

2OHmTOHCmkOHCM

зам

ZYXзамZYX Δ=

M( ZYX OHC ) = 181 гмоль

2 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органического

соединения путем анализа сжиганием

21 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида

углерода которые образуются при сжигании одной порции соединения

M(CxHyOz) = 93 мг

m(H2О) = 547 мг

V(СО2) = 739 мл

t =22 degС

60

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

ρ = 1006 гПа

22 Рассчитать объем диоксида углерода в нормальных условиях

25101315295152731006973)()(

0

0220 sdot

sdotsdot==

TppTCOVCOV

V0(СО2) = 679 мл

23 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-

единения

093041422

18106790)(

)()()(

)( 202

sdotsdot

=sdotsdot

==ZYXM

Zyx

ZYX OHCmVOHCMCOV

OHCnCOnx

х = 6

24 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-

единения

93181817542

)()()()(2

)()(2

2

22

sdotsdotsdot

=sdotsdot

==ZYX

Zyx

ZYX OHCmOHMOHCMOHm

OHCnOHny

у = 12

25 Расчет числа атомов кислорода в молекуле органического соеди-

нения

)()()()( OzMHyMCxMOHCM Zyx +minus=

16112126181

)()()()( sdotminussdotminus=

minusminus=

OMHyMCxMOHCM

z Zyx

z = 6

Молекулярная формула соединения С6H12O6

61

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

Основная

1 Коровин НВ Общая химия учебник для технических направлений и специальностей вузов НВ Коровин ndash 2-е изд испр и доп ndash М ВШ 2000

2 Фролов ВВ Химия ВВ Фролов ndash М Высшая школа 1995 3 Глинка НЛ Задачи и упражнения по общей химии НЛ Глинка ndash

Л Химия 1989 4 Суворов АВ Общая химия АВ Суворов АБ Никольский ndash СПб

Химия 1997 5 Орлов КЯ Авиационные материалы КЯ Орлов ВА Пархимович

ndash М Транспорт 1993 6 Задачи и упражнения по общей химии под ред проф НВ Корови-

на ndash М Высшая школа 2003 7 Михилев ЛА Задачи и упражнения по неорганической химии

ЛА Михилев НФ Пассет МИ Федотова ndash СПб Химия 1995 8 Хомченко ИГ Общая химия сборник задач и упражнений

ИГ Хомченко ndash М Оникс 1999 9 Литвинова ТН Задачи по общей химии с медико-биологической на-

правленностью ТН Литвинова ndash Ростов нД Феникс 2001 10 Кузьменко НЕ Задачник по химии НЕ Кузьменко ВВ Еремин

ndash М Экзамен 1999

Дополнительная

1 Слесарев ВИ Химия Основы химии живого учебник для вузов

ВИ Слесарев ndash 2-е изд испр и доп ndash СПб Химиздат 2001

2 Хаускрофт К Современный курс общей химии В 2 т К Хаускрофт

Э Констебл пер с англ ndash М Мир 2002 3 Лидин РА Химия справочник для старшеклассников поступающих в вузы

РА Лидин ЛЮ Аликберова ndash М Аст пресс школа 2002

62

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

4 Слета ЛА Химия справочник ЛА Слета ndash Харьков Фолио Рос-

тов нД Феникс 1997

5 Дикерсон Р Основные законы химии В 2 т Р Дикерсон Г Грей

Дж Хейт ndash М Мир 1982

6 Лучинский ГП Курс химии ГП Лучинский ndash М Высшая школа 1985

7 Ремсден ЭН Начала современной химии ЭН Ремсден ndash Л Хи-

мия 1985

8 Степин БД Неорганическая химия БД Степин АА Цветков ndash

М Высшая школа 1994 9 Шелинский ГИ Основы теории химических процессов ГИ Шелинский

ndash М Просвещение 1989

10 Ерохин ЮМ Сборник задач и упражнений по химии ЮМ Еро-

хин ВИ Фролов ndash М ВШ 1990

11 Любимова НБ Вопросы и задачи по общей и неорганической хи-

мии НБ Любимова ndash М ВШ 1990 12 Фримантл М Химия в действии М Фримантл ndash Ч 1 2 ndash М Мир 1991

13 Шиманович ИЕ Общая химия в формулах определениях схемах

ИЕ Шиманович МЛ Павлович ВФ Тикавый ПМ Малашко ndash Минск

Университетское 1996

14 Витинг ЛМ Задачи и упражнения по общей химии ЛМ Витинг

ЛА Резницкий ndash М МГУ 1995

15 Зоммер К Химия справоник школьника и студента Пер с нем

под ред РА Лигина ndash 2-е издстереотип ndash М Дрофа 2000

63

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Приложение

64

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

65

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

66

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

67

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Значение некоторых констант

Постоянная Авогадро NA = 60221023 моль-1

Постоянная Фарадея 1 F = 6021023е = 96484 Кл = 268 Аmiddotч

Постоянная Планка h = 662610-34 Джс

Универсальная газовая постоянная R = 0082 лmiddotатмКndash1моль-1 =

= 62 360 млmiddotмм рт ст Кndash1мольndash1 = 8314 ДжmiddotК-1мольndash1 = 1987 калК-1моль-1

Таблица 1

Приставки кратных и дольных единиц

Приставка Множитель Приставка Множитель Приставка Множитель

тера Т 1012 гектог 102 милли м 10-3

гига Г 109 дека да 101 микро мк 10-6

мега М 106 децид 10-1 нано н 10-9

кило к 103 сантис 10-2 пико п 10-12

Таблица 2

Корни латинских названий элементов

Символ Название Корень латинского названия Ag Серебро Аргент As Мышьяк арс- арсен- Au Золото аур- С Углерод карб- карбон- Сu Медь купр- Fe Железо ферр- Н Водород гидр- гидроген-

Hg Ртуть меркур- Мn Марганец марган- N Азот нитр- Ni Никель никкал- О Кислород окс- оксиген- Pb Свинец плюмб- S Сера сульф- тио-

Sb Сурьма стиб- Si Кремний алл- силиц- Sn Олово станн-

68

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Таблица 3 Соотношение между единицами энергии

Единица эрг Дж кал Втmiddotч ЭВ

эрг 1 10-7 239middot10-8 278middot10-11 624middot1011

Дж 107 1 0239 278middot10-4 625middot1018

кал 4184middot107 4184 1 116middot103 261middot1019

Втmiddotч 360middot1010 36middot103 861 1 224middot1022

ЭВ 160middot10-12 160middot10-19 383middot10-20 445middot10-23 1

Таблица 4

Названия часто употребляемых кислот и их солей

Кислота Названия солей

Название Формула Кислот-ный

осадок

По названию кислоты (рус номенклатура)

По названию аниона (между-народная но-менклатура)

Азотная HNO3 NO3ndash азотнокислый нитрат

Азотистая HNO2 NО2ndash азотистокислый нитрит

Бромоводородная HBr Brndash бромистый бромид

Йодоводородная HI Indash йодистый йодид

Метакремниевая H2SiO3 SiO32ndash кремниевокислый силикат

Марганцовая HMnO4 MnO4ndash марганцевокислый перманганат

Ортофосфорная H3PO4 PO43ndash фосфорнокислый ортофосфат

(фосфат)

H3PO4 HPO42ndash

кислый фосфорнокис-лый (двухзамещенный) гидрофосфат

H3PO4 H2PO4ndash кислый фосфорнокис-

лый (однозамещенный) дигидрофосфат

Серная H2SO4 SO42ndash сернокислый сульфат

H2SO4 HSO4ndash

кислый сернокислый

гидросульфат (бисульфат)

Сернистая H2SO3 SO32ndash сернокислый сульфит

H2SO3 HSO3ndash кислый сернистокислый гидросульфит

(бисульфит)

Угольная H2CO3 CO32ndash углекислый карбонат

H2CO3 HCO3ndash

кислый углекислый (двууглекислый)

гидрокарбонат (бикарбонат)

Уксусная CH3CHOOH CH3COOndash уксуснокислый ацетат

69

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Окончание табл 4Кислота Названия солей

Название Формула Кислот-ный

осадок

По названию кислоты (рус номенклатура)

По названию аниона (между-народная но-менклатура)

Фосфористая H3PO3 HPO32ndash фосфористокислый фосфит

Фтороводородная HF Fndash фтористый фторид

Хлороводородная HCl Clndash хлористый хлорид

Хлорная HClO4 ClO4ndash хлорнокислый перхлорат

Хлорноватая HClO3 ClO3ndash хлорноватокислый хлорат

Хлорноватистая HClO ClOndash хлорноватистокислый гипохлорид

Хромовая H2CrO4 CrO42ndash хромовокислый хромат

Двухромовая H2Cr2O7 Cr2O72ndash двухромовокислый

бихромат (ди-хромат)

70

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

  • СОДЕРЖАНИЕ
    • ВВЕДЕНИЕ
    • ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
    • 1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВАЖНЕЙШИХ ВЕЛИЧИН И ЕДИНИЦИСПОЛЬЗУЕМЫХ В ХИМИИ
    • 2 ВАЖНЕЙШИЕ ВЕЛИЧИНЫ И ЕДИНИЦЫ В ХИМИИ
    • 3 РАСЧЕТЫ ДЛЯ ГАЗОВ
      • 31 Расчет массы газов
      • 32 Расчет объема газов
        • 4 РАСЧЕТЫ ДЛЯ СМЕСЕЙ
          • 41 Расчеты соотношения компонентов смеси
          • 42 Расчеты по массовой доле
          • 43 Расчеты по объемной доле
          • 44 Расчеты по мольной доле
          • 45 Расчеты по молярной концентрации
          • 46 Расчеты по эквивалентной концентрации
          • 47 Расчеты по плотности газов и растворов
          • 48 Расчет молярной концентрации веществапо результатам титрования
          • 49 Расчет массы по результатам титрования
            • 5 СТЕХИОМЕТРИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РЕАКЦИЯМ
              • 51 Алгебраический расчет массы и объема
              • 52 Расчет массы и объема методом пропорций
                • 6 РАСЧЁТЫ В ХИМИЧЕСКОЙ ТЕРМОДИНАМИКЕ
                  • 61 Расчет энтальпии реакции по данным эксперимента
                  • 62 Расчет стандартных величин реакции по табличным данным
                  • 63 Расчет энергии Гиббса реакции
                  • 64 Расчет константы равновесия
                    • 7 РАСЧЕТЫ В КИНЕТИКЕ РЕАКЦИЙ
                      • 71 Расчет константы скорости
                      • 72 Расчет порядка реакции
                      • 73 Расчет времени реакции
                      • 74 Расчеты по уравнению Аррениуса
                        • 8 РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РАВНОВЕСИЯМ
                          • 81 Расчеты по закону действующих масс
                          • 82 Расчет константы равновесия Кс
                          • 83 Расчет количества продукта в состоянии равновесия
                          • 84 Расчет выхода продукта
                          • 85 Расчет константы равновесия по уравнению Вант-Гоффа
                          • 86 Расчеты с водородным показателем рН
                          • 87 Расчет степени протолиза
                          • 88 Расчеты по равновесиям растворимости
                          • 89 Расчет растворимости при комплексообразовании
                            • 9 РАСЧЕТЫ В ЭЛЕКТРОХИМИИ
                              • 91 Расчеты по уравнению Нернста
                              • 92 Расчеты по законам Фарадея
                                • 10 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ФОРМУЛОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
                                  • 101 Определение молекулярной формулы летучего органического соединения
                                  • 102 Определение молекулярной формулы не летучего органического соединения
                                    • БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
                                    • Приложение
Page 6: МЕТОДИКА РЕШЕНИЯ ЗАДАЧvenec.ulstu.ru/lib/disk/2015/Kemer_7.pdf · 2015-03-23 · ВВЕДЕНИЕ Значение решения задач в курсе химии

1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВАЖНЕЙШИХ ВЕЛИЧИН И ЕДИНИЦ ИСПОЛЬЗУЕМЫХ В ХИМИИ

Физические величины ndash характеристика качественных признаков (свойств) физических тел состояний или процессов которые могут быть определены количественно физические величины X описываются с по-мощью произведения численного значения X и единицы [X]

Пример

Тело из свинца имеет массу 228 г и объем 20 см3 Его свойство ndash плот-ность может быть определено как частное от деления параметров массы на параметр объема

][гсм411см20г228 3

3 ρρρ sdot====Vm

Основные величины ndash физические величины которые не могут быть

выведены из других величин они установлены международными согла-

шениями масса время температура количество вещества

Производные величины ndash физические величины которые могут быть

определены соотношениями между основными или другими производны-

ми величинами молярная масса (масса на количество вещества) давление

(сила на площадь)

Экстенсивные величины ndash физические величины которые удваивают

свое значение в случае если происходит объединение двух подобных сис-

тем в одну новую систему масса объем количество вещества энергия

энтальпия энтропия

Интенсивные величины ndash физические величины которые сохраняют

свое значение в случае если происходит объединение двух подобных сис-

тем в одну новую систему температура давление концентрация

Удельные величины ndash величины относящиеся к массе причем масса

находится в делимом плотность (масса на объем)

6

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Молярные величины ndash величины относящиеся к количеству вещест-

ва причем количество вещества находится в делителе молярный объем

(объем на количество вещества)

Буквенные обозначения величин ndash краткие изображения определен-

ных величин буквы латинского или греческого алфавита которые печа-

таются курсивом могут быть дополнены одним или несколькими индек-

сами в необходимых случаях Молярные величины содержат индекс laquoМraquo

(исключение молярная масса М) VM ndash молярный объем

Ср ndash удельная теплоемкость при постоянном давлении

Реакционные величины содержат оператор Δ (буква дельта) и индек-

сы относящиеся к данной реакции (исключение тепловой эффект Q)

ΔGr ndash энергия Гиббса реакции при некоторой температуре ΔHB ndash энталь-

пия образования вещества В

Стандартные величины получают верхний индекс 0 (стандарт) 0BS ndash стан-

дартная энтропия вещества В E0 ndash стандартный окислительно-восстановитель-

ный потенциал

Единица ndash единичная порция условно установленная для данной ве-

личины

Международная система (СИ) единиц ndash действующая в международ-

ном масштабе единая система мер утверждена в 1954 году 10-й Генераль-

ной конференцией мер и весов в 1960 году на 11 Генеральной конферен-

ции получила название Международной системы (СИ)

Основные единицы СИ

Единица Обозначение Основная единица Обозначение

Длина l Метр м

Масса т Килограмм кг

Время t Секунда с

Сила электрического тока I Ампер А

Термодинамическая Т Кельвин К

7

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

температура

Количество вещества n Моль моль

Сила света IV Кандела КД

Основные единицы СИ имеют словесное определение

Секунда ndash интервал времени 9 192 631 770 периодов излучения при

энергетическом переходе между двумя сверхтонкими уровнями основного

состояния атома нуклида 55

133 Cs

Производные единицы СИ с особыми названиями и с особыми обо-

значениями определяются по уравнениям связи между единицами других

величин

Определение единицы ньютон 1 Н = 1 м middot кгс2

Определение единицы вольт 1 В = 1 кг middot м2(А middot с3) = 1 ВтА

Единицы относительных величин ndash относительные величины (част-ные двух величин имеющих одинаковые единицы) выражаются в долях числа 1 или если это более удобно в процентах () промилле (частях на тысячу 1 ) частях на миллион и т п

Уравнение величин ndash математическое выражение закономерной взаимосвязи между физическими величинами или определения производ-ных величин

Расчеты с помощью уравнений величин Для расчетов с помощью уравнений величин используется следующая

последовательность действий

Пример

Какое количество электричества необходимо для выделения 1 т меди Алгоритм действий 1 Вывод расчетной формулы

ФарадеязаконFnzI minus=τ

где Mmn =

nmM =

MFmzI =τ

8

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

2 Подстановка значений данных величин в расчетную формулу Дано m(Cu) = 65 гмоль z = 2 F = 96485 sdot 104 A sdot cмоль = 268 А sdot чмоль

моль)г(5632)кг(1000чмоль)A(826 sdotsdotsdot

=τI

3 Проведение расчета числового значения и единицы искомой величи-ны

Iτ = 844 кА sdot ч 4 Формулировка ответа задачи Для выделения 1 т меди необходимо количество электричества равное

844 кА middot ч

9

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

2 ВАЖНЕЙШИЕ ВЕЛИЧИНЫ И ЕДИНИЦЫ В ХИМИИ

Основные величины и единицы выделены шрифтом

Величина Обозначения Единица Обозначение

Масса т Килограмм кг

Плотность ρ Килограмм на кубический

метр кгм3

Сила F Ньютон Н

Давление Р Паскаль Па

Работа энергия W Джоуль Дж

Мощность Р Ватт ВТ

Сила электрического тока I Ампер A

Электрическое напряжение U Вольт В

Электрическое сопротивление R Ом Ом

Электрический заряд q Кулон Кл

Температура абсолютная Т Кельвин К

Температура Цельсия t Градус Цельсия degС

Теплота Q Джоуль Дж

Внутренняя энергия U Джоуль Дж

Энтальпия н Джоуль Дж

Энтропия S Джоуль на кельвин ДжК

Энергия Гиббса G Джоуль Дж

Количество вещества п Моль Моль

Молярная концентрация с Моль на кубический метр мольм3

Молярная масса М Килограмм на моль кгмоль

Молярный объем VM Кубический метр на моль м3моль

Массовая доля w mdash mdash

Мольная доля х mdash mdash

Объемная доля ϕ mdash

10

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Определения некоторых производных единиц

1 Н = 1 кг middot мс2 1 Па = 1 Нм2 = 1 кг(м middot с2) 1 Дж = 1 Н middot м = 1 Вт middot с

1 Вт = 1Джс = 1 кг middot м2с3 1 В = 1 ВтА 1 Ом = 1 ВА 1 Кл = 1 А middot с

Масса атома (mат) некоторого элемента ndash вес атома углерода mат ( С126

) = 1993 middot 10-26 кг

Относительная атомная масса (Аг) ndash частное от деления массы атома

элемента на одну двенадцатую часть массы атома изотопа углерода С126 т

е атомную единицу массы (аем) Относительная атомная масса магния 24

12 Mg

24кг)102(12

1кг104)(26

261224 =

sdotsdot

=minus

minus

MgAr

Атомная единица массы и ndash единица массы в атомной физике одна

двенадцатая часть массы атома изотопа углерода С 126

1и (1 аем) = 166057 middot 10 minus 27 кг Относительная молекулярная масса (Mr) ndash частное от деления массы

молекулы на одну двенадцатую часть массы атома 126С сумма относи-

тельных атомных масс всех атомов молекулы или любой другой фор-мульной единицы

ССl4 Mr = 1 middot 12 (С) + 4 middot 355 (Cl) = 154 (аем)

Cr2O minus27 Мr = 2 middot 52 (Сг) + 7 middot 16 (О) = 216 (аем)

[Cu(H2О)4]2+ Мr = 1 middot 64 (Сu) + 8 middot 1 (Н) + 4 middot16 (О) = 136 (аем) NH3middot Н2О Мr = 14 (N) + 5 middot 1 (Н) + 1 middot16 (О) = 35 (аем)

Количество вещества (n) ndash величина которая упорядочивает исчисле-ние частиц и процессов с участием частиц В качестве частиц определяют-ся атомы молекулы ионы радикалы и другие группы отдельные фраг-менты частиц и эквиваленты (формульные единицы) иногда электроны протоны фотоны и другие элементарные частицы

11

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Моль ndash единица количества вещества Моль определяет количество

вещества системы которая состоит из такого числа отдельных частиц

сколько содержит атомов в 12 г изотопа 126С При использовании единицы

моль необходимо указывать вид частиц

n(O2) = 3 моль означает 3 моль молекулярного кислорода О2

n(NaCl) = 1 моль означает 1 моль хлорида натрия NaCl

Эквивалентное количество вещества (neq) ndash произведение эквива-

лентного числа z и количества вещества В причем эквивалентное число z

равно числу переданных частиц в определенной химической реакции (в

большинстве случаев протонов или электронов)

neq B = znB[моль]

Количество вещества л

Вещество Химическая реакция

Эквивалентное число

Эквивалент количество вещества neq

1 моль Серная кислота

H2SO4 Нейтрализация 2 2 моль

1 моль Хлорид железа

(+2) FeCl2 Окисление до же-

леза (+3) 1 1 моль

1 моль Перманганат ка-

лия КМnO4 Восстановление в кислотной среде

5 5моль

1 моль Нитрат серебра

(+1) AgNO3 Осаждение хло-рида серебра(I)

1 1 моль

Постоянная Авогадро указывает число частиц в одном моле вещест-

ва NА = 602214middot1023моль-1

Постоянная Авогадро является фактором пропорциональности между

числом частиц и количеством какого-либо вещества (между микро- и мак-

роуровнем) N = NАn

1 моль углерода содержит 6 middot 1023 атомов углерода

1 моль хлора содержит 6 middot 1023 молекул хлора

1 моль хлорида натрия NaCl содержит 6 middot 1023 катионов натрия и

6 middot 1023 хлорид-ионов

12

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Молярная масса (М) ndash частное от деления массы на количество веще-

ства одной порции

М =nm

Единица (в химии) гмоль

Молярная масса хлора Cl2 M (Cl2) = 71 гмоль

Молярная масса хлорида натрия NaCl M (NaCl) = 585 гмоль

Численное значение молярной массы в гмоль равно значению относи-

тельной молекулярной массы формульной единицы

Молярный объем (VM) ndash частное от деления объема VM на количество

вещества одной порции газа

Vm = nrV )(

Единица (в химии) лмоль

В нормальных условиях (0 degС 1 атм = 101325 кПа) молярный объем

идеального газа составляет VM = 224 лмоль Взаимосвязь между моляр-

ным объемом молярной массой и плотностью газа

⎟⎠

⎞⎜⎝

⎛=sdot======ρρρVM

mV

nm

nmVm

nVVMV MM

1

Молярная масса М плотность ρ и молярный объем VM реальных газов (0 degС 1 атм)

Вещество Формула ρ гл М гмоль VM лмоль

Аммиак NH3 077 17 = 221

Хлор Cl2 3214 71 = 221

Хлороводород HCl 1639 365 = 223

Этан CH3=CH3 1356 30 = 221

Этен (этилен) СН2=СН2 1260 28 = 222

Этин (ацетилен) СН=СН 117 26 = 222

Диоксид углерода СO2 1977 44 = 223

13

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Окончание таблВещество Формула ρ гл М гмоль VM лмоль

Монооксид углерода СО 1250 28 = 224

Метан СН4 0717 16 = 223

Кислород O2 1429 32 = 224

Диоксид серы SO2 2926 64 = 219

Азот N2 1251 28 = 224

Монооксид азота NO 1340 30 = 224

Водород H2 00899 2 = 222

Стехиометрия химического уравнения показывает на микроуровне сколько расходуется или образуется формульных единиц в соответствии с коэффициентами химического уравнения

2Н2+ O2 = 2Н2O Молекулы водорода реагируют с 1 молекулой кислорода образуя

2 молекулы воды Количество вещества по уравнению реакции соответствует числу

частиц на макроуровне (6 middot 1023 частиц ndash 1 моль)

2Н2+ O2 = 2Н2O

2 моль водорода и 1 моль кислорода реагируют образуя 2 моль воды Количественный состав смеси ndash интенсивная величина для определе-

ния состава смеси Получается делением массы объема или количества вещества одного компонента на массу объем или количество вещества смеси или определенного компонента При этом различают доли концен-трации и моляльность

Доля ndash масса объем или количество вещества одного компонента де-лится на сумму масс объемов или количеств веществ всех компонентов смеси массовая доля ω объемная доля ϕ мольная доля х

Концентрация ndash масса объем или количество вещества одного компо-нента делится на объем смеси молярная концентрация с массовая концен-трация β

14

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Моляльность раствора ndash количество вещества одного компонента де-

лится на массу растворителя

Массовая доля (ω) ndash массовая доля вещества в смеси частное от деле-

ния массы веществ (mв) на общую массу смеси (mсм)

CM

BB m

m=ω ndash часто выражается в процентах

Массовая доля вещества Масса смеси Составные части массы смеси

Раствор хлорида натрия ω (NaCl) = 10

100 г 10 г хлорида натрия 90 г воды

Раствор нитрата серебра(1) ω (AgNO3) = 5

100 г 5 г нитрата серебра(1) 95 г воды

Раствор гидроксида натрия ω (NaOH) = 24

50 г 12 г гидроксида натрия 38 г воды

Объемная доля (ϕ ) ndash доля объема вещества отдельного компонента в

общем объеме смеси частное от деления объема вещества B (VB) на об-

щий (суммарный) объем смеси

CM

В

VV

=ϕ ndash часто выражается в процентах и промилле

Объемная доля компонента Объем компонентов в 100 мл смеси

ϕ (СН3СООН) = 10 10 мл уксусной кислоты

90 мл воды

Кислород содержащий инертный газ с ϕ = 094

094 мл инертного газа

9906 мл кислорода

Воздух с содержанием метана ϕ = 15 015 мл метана 9985 мл воздуха

Мольная доля (х) ndash доля количества вещества в общем количестве

всех веществ смеси частное от деления количества вещества В (nв) на об-

щее количество вещества (nсм) смеси

CM

BB n

nx = ndash часто выражается в процентах

15

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Мольная доля вещества Общее количество веществ смеси

Количество вещества для компонентов

Раствор хлорида натрия x(NaCl) = 3

100 моль 3 моль хлорида

натрия 97 моль воды

Раствор гидроксида калия x(KOH) = 2

100 моль 2 моль гидроксида

калия 98моль воды

Латунь x(Сu) = 70 1 моль 07 моль меди 03 моль цинка

Массовая концентрация (β) ndash частное от деления массы растворенного

вещества В (mв) на объем раствора

CM

BB V

m=β единицы гл мгм3

Массовая концентрация вещества Объем смеси Масса растворенного вещества

Раствор глюкозы β =10 гл 1 л 10 г глюкозы

Озоносодержащий воздух β(О3) = 240 мгм3

1м3 24-10-4

Молярная концентрация (с) ndash частное от деления количества раство-

ренного вещества В (nв) на объем раствора

РАР

BВ V

ncminus

= единица (в химии) мольл

Молярная концентрация растворенного вещества

Объем рас-твора

Количество растворенного вещества

Серная кислота с = 02 мольл 1 л 02 моль серной кислоты Н2SO4

Раствор нитрата калия с = 2 мольл 100 мл 02 моль нитрата калия K2NO3

Эквивалентная концентрация (ceq) ndash частное от деления эквивалент-

ного количества вещества В (neq) на объем раствора

)( рр

eqBeqB V

nc

minus

= ndash единица (в химии) мольл

16

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Эквивалентная концентрация вещества

Объем раствора л

Количество раство-ренного вещества

Эквивалентное коли-чество растворенно-

го вещества

Хлороводородная кислота ceq(HCl) = 1 мольл z(HCl) = 1

1 1 моль HCl 1 моль HCl

Серная кислота ceq = 2 мольл z = 2 05 05 моль H2SO4 05 моль H2SO4

Моляльность раствора (b) ndash частное от деления количества раство-ренного вещества В (nв) на массу растворителя L

L

B

mnb = ndash единица молькг

Постоянная Фарадея (F) ndash произведение постоянной Авогадро NА на элементарный электрический заряд представляет собой заряд 1 моль электронов или 1 моль однозарядных ионов

F = NAmiddote = 602214middot1023(моль-1) middot 160218middot1019(KЛ) = 96 485

17

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

3 РАСЧЕТЫ ДЛЯ ГАЗОВ

Газовые законы

При расчетах для газов исходным пунктом являются выведенные для идеальных газов законы газовой динамики так как они приблизительно распространяются и на реальные газы если речь не идет об очень высоких давлениях

Уравнение состояния идеального газа nRTpV = ndash экстенсивная форма

RTpVM = ndash интенсивная форма

Объединенный газовый закон

2

22

1

11

TVP

TVР

=

где Р ndash давление

V ndash объем

VM ndash молярный объем

R ndash универсальная газовая постоянная

T ndash температура

12 ndash индексы состояний

Нормальное состояние газов

Состояние газа определенное при нормальном давлении р = 101325 кПа

(1 атм) и нормальной температуре Т = 27315 К (0 degС)

Молярный объем идеального газа при нормальных условиях составляет

MV = 22144 лмоль

Молярный объем реальных газов при нормальных условиях приблизи-

тельно равен молярному объему идеального газа

18

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

31 Расчет массы газов

Какая масса водорода находится в газометре объемом 1500 м3 при тем-

пературе 20 degС (293 К) и давлении 1040 кПа

( ) ( ) ( ) ( ) ( )( )[ ] ( )

К293мольКДж31458гмоль2м1500кПа0104

32

2 sdotsdotsdotsdot

=sdot

=

==

RTHMpVHm

RTMmnRTpV

m(H2) =1281 кг

Газометр содержит 1281 кг водорода

32 Расчет объема газов

Какой объем занимают 3 моль азота при температуре 290 К и давлении

985 кПа

( ) ( )[ ] кПа398

К290мольКДж31458мол3N2sdotsdotsdot

==ь

pnRTV

( ) л473N2 =V

19

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

4 РАСЧЕТЫ ДЛЯ СМЕСЕЙ

41 Расчеты соотношения компонентов смеси

Необходимое для приготовления смеси с желаемой массовой долей со-

отношение компонентов ndash двух растворов с известными массовыми доля-

ми может быть рассчитано с помощью уравнения смешивания

В1 sdot ω(B) + ω2(B) = (m1 + m2) sdot ω(B)

где m1 ndash масса раствора 1

m2 ndash масса раствора 2

ω1 ndash массовая доля раствора 1

ω2 ndash массовая доля раствора 2

ω (B) ndash массовая доля смеси

20 г соляной кислоты с ω1 (HCI) = 37 смешивают с 100 г воды Како-

ва массовая доля хлороводорода в конечной смеси

m1 sdot ω1(HCl) + m2 sdot ω2(HCl) = (m1 + m2) sdot ω (HCl)

10020010037020)()()(

21

2211

+sdot+sdot

=+

sdot+sdot=

mmHClmHClmHCl ωωω

100 г ω(HCI) = 62

20

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

В полученной кислоте массовая доля хлороводорода равна 62 Для

тех же расчетов используется также правило креста

Правило креста базируется на преобразовании уравнения смешивания

m1 middot ω1(В) + т2 middot ω2(B) = m1 middot ω(B) + m2 middot ω(B)

m1 middot [ω1(B) ndash ω(B)] = m2 middot [ω(B) ndash ω2(B)]

)()()()(

1

2

2

1

BBBB

mm

ωωωω

minusminus

=

Массовая доля вещества в концентрированном растворе исходного ве-

щества ω1(B)

Масса концентрированного вещества в исходном рас-

творе г ω(B) ndash ω2(B)

Массовая доля вещества в разбавленном исходном

растворе ω2(B)

Масса разбавленного исходного вещества г

ω1(B) ndash ω(B)

Массовая доля вещества в

приготовляемом растворе

ω(B)

)()()()(

1

2

BBBB

ωωωω

minusminus ndash соотношение компонентов смеси

21

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Раствор гидроксида натрия с ω(NaOH) = 30 должен быть приготов-

лен путем смешивания 40-го раствора гидроксида натрия с 10-м

раствором гидроксида натрия Какие массовые части обоих растворов не-

обходимо смешать

40 30- 10=20 30 10 40-30=10

20 10 = 2 1 = 21 mm

2 массовые части 40-го раствора необходимо смешать с 1 массовой

частью 10-го раствора например 20 г первого и 10 г второго раствора

22

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

42 Расчеты по массовой доле

Расчеты по массовой доле производятся с помощью формулы-

определения или с помощью преобразований формулы-определения

)( рр

BB m

m

minus

где ωВ ndash массовая доля вещества В

Bm ndash масса вещества В

)( РРm minus ndash масса раствора

Какая масса нитрата серебра (+1) содержится в 175 г раствора

m(AgNOg) = w(AgNO3) middot m(p-p) = 005 middot 175 (г)

m(AgNО3) = 875 г

Масса нитрата серебра(1) содержащегося в растворе равна 875 г

Какие массы воды и перманганата калия необходимы для приготовле-

ния 150 г 12 -го раствора перманганата калия

г1500120)]OH()KMnO([)KMnO()KMnO(

г150)OH()KMnO()OH()KMnO(

)KMnO()KMnO(

2444

2424

44

sdot=+sdot=

=++

=

mmm

mmmm

m

ω

ω

m(КМnO4) = 18 г

m(Н2O) = 150 г middot m(КМnО4) = 150 г middot 18 г = 1482 г

Необходимы 1482 г воды и 18 г перманганата калия

23

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

43 Расчеты по объемной доле

Расчеты по объемной доле проводятся с помощью формулы-

определения или с помощью преобразований формулы-определения

см

BB V

V=ϕ

где φв ndash объемная доля вещества В

VB ndash объем вещества В

Vсм ndash объем смеси

Какой объем воды необходимо смешать с 175 мл чистого пропанола-1

для того чтобы получить смесь с ϕ (С3Н7ОН) = 35

)()()()(

)()(

)()(

7373

732

273

7373

OHHCVOHHCOHHCVOHV

OHVOHHCVOHHCVОННС

minus=

+=

ϕ

ϕ

V(H2О) = 325 мл

2 175 мл пропанола-1 необходимо смешать 325 мл воды

44 Расчеты по мольной доле

Расчеты по мольной доле проводятся с помощью формулы-определения или с помощью преобразований формулы-определения

CM

BB n

nx =

где хв ndash мольная доля вещества В nв ndash количество вещества В nсм ndash сумма количеств веществ в смеси

24

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Какова мольная доля диоксида азота в смеси диоксида азота с тетраок-сидом диазота если количество NO2 равно 12 моль а сумма количеств NO2 N2O4 составляет 28 моль

8021

21)()(

)()(

моль802

21822

)()()(

2

422

22

2242

422

+=

+=

=minus

=minus

=

hArr

ONnNOnNOnNOx

NOnNOnONn

ONNO

o

x(NO2) = 06 = 60 Мольная доля диоксида азота в смеси составляет 60

45 Расчеты по молярной концентрации

Расчеты по молярной концентрации производятся с помощью формулы определения или с помощью преобразования формулы-определения Во многих расчетах используется также формула-определение молярной массы

ppB

BB

B

BB

VMmC

nmM

pVpnС

minus=

⎪⎪⎭

⎪⎪⎬

=

minus=

где СВ ndash молярная концентрация

nB ndash количество растворенного вещества В

V(p-p) ndash объем раствора

mB ndash масса растворенного вещества В

МВ ndash молярная масса вещества В

Какое количество хлороводорода содержится в 5 л 3М (3-молярной)

хлороводородной кислоты [раствора с с(HCl) = 3 мольл]

n(HCl) = c(HCl) middot V(p-p) = 3 (мольл) middot 5 (л) = 15 моль

25

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Данный раствор содержит 15 моль хлороводорода

Какова молярная концентрация хлороводорода если в 2 л раствора со-

держится 73 г НCl

( ) ( )( ) 1

253673

=sdot

=minussdot

=pVpHClM

HClmHClс мольл

Концентрация хлороводорода в растворе равна 1 мольл

46 Расчеты по эквивалентной концентрации

Расчеты по эквивалентной концентрации проводятся с помощью фор-

мулы определения или с помощью преобразований формулы-

определения Во многих расчетах используется также формула-

определение молярной массы

( )

pp

BeqB

Beq

VznC

zcС

minus

=

=

( )ppB

BeqB VM

mСminus

=

где сВ ndash молярная концентрация вещества В

СeqB ndash эквивалентная концентрация вещества В

z ndash эквивалентное число растворенного вещества В

V(p-p) ndash объем раствора

mB ndash масса растворенного вещества В

МВ ndash молярная масса растворенного вещества

Какова эквивалентная концентрация гидроксида кальция в растворе 3 л

которого содержат 002 моль растворенного вещества

26

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

0130])([])([ 22 =

sdot=

minus ppeq V

OHCanzOHCaС мольл

Эквивалентная концентрация Са(ОН)2 в растворе равна 0013 мольл

Какая масса карбоната натрия необходима для приготовления 900 мл

02 раствора карбоната натрия [раствора с сeq(Na2C03) = 02 мольл]

549)()(

)( 323232 =

sdotsdot= minus

zVCONaMCONac

CONam ppeq г

Для приготовления данного раствора необходимо взять 954 г Na2CO3

47 Расчеты по плотности газов и растворов

С помощью формулы-определения плотности и на основе взаимосвязи

между молярным объемом газа молярной массой и плотностью можно

вычислить значения соответствующих величин

)(

MVrM

Vm

=

=

ρ

ρ

где ρ ndash плотность газа или раствора

М ndash молярная масса

VM ndash молярный объем газа

т ndash масса раствора

V ndash объем раствора

Рассчитайте плотность диоксида углерода при нормальных условиях

(ну)

27

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

гл961422

44CO

лмоль422)ну()CO()CO(

2

22

==

==

)ρ(

VV

MM

M

ρ

Плотность диоксида углерода при нормальных условиях составляет

196 гл Рассчитайте количество некоторого газа в порции массой 2014 г

если его плотность равна 00899 гл

Рассчитайте эквивалентную концентрацию гидроксида калия в раство-

ре с плотностью 113 гмл

56

1311401)(

)()(

)(

)()()()()(

)(

)(

)(

)()(

мольгмлг

KOHMKOHz

KOHMmKOHmz

KOHMVKOHmz

VKOHnzKOHczKOHс

pp

pp

рр

ррррeq

minussdot=

minussdot=

sdot

minussdot=

=sdot

sdot=

sdot=sdot=

minus

minus

minus

minusminus

ρωρ

ce(KOH) = 28 мольл

Эквивалентная концентрация КОН в данном растворе равна 28 мольл

48 Расчет молярной концентрации вещества по результатам титрования

Молярная концентрация вещества в растворе при титровании может быть рассчитана по объему определяемого раствора и расходу стандартного рас-твора с известной молярной концентрацией другого вещества В точке ва-лентности эквивалентные количества веществ в анализируемом и в стан-дартном растворе одинаковы Произведение эквивалентного числа z1 на ко-личество определяемого вещества n1 равно произведению эквивалентного числа z2 на количество вещества в стандартном растворе 2211 nznz = Это

28

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

уравнение упрощается если вещества определяемого и стандартного рас-творов имеют одинаковые эквивалентные числа (z1 = z2) n1 = n2

z1c1V1 = z2c2V2

откуда

11

2221 Vz

Vczс =

где с1 ndash молярная концентрация вещества в определенном растворе с2 ndash молярная концентрация вещества 2 в стандартном растворе V1 ndash объем определяемого раствора V2 ndash объем использованного раствора 10 мл раствора азотной кислоты в процессе кислотно-основного титрования

потребовали 48 мл раствора гидроксида натрия с ceq(NaOH) = 1 мольл Какова эквивалентная концентрация азотной кислоты в ее растворе

1

221 V

Vсс =

(NaOH) = 1 z(HNО3) = 1

( ) ( ) ( )( )

( ) ( )( ) мольл480мл10

мл48мольл1

33 =

sdot=

sdot=

HNOVNaOHVNaOHcHNOс

Молярная концентрация азотной кислоты равна 048 мольл

49 Расчет массы по результатам титрования

Масса растворенного вещества или его ионов может быть найдена с

помощью титрования Для расчета необходимы формулы-определения мо-

лярной концентрации и молярной массы Подстановкой и преобразовани-

ем получим

2211

21 VcM

zzm =

29

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

где m1 ndash масса вещества в определяемом растворе

M1 ndash молярная масса вещества в определяемом растворе

Z1 ndash эквивалентное число вещества в определяемом растворе

с2 ndash молярная концентрация вещества в стандартном растворе

V2 ndash объем использованного стандартного раствора

z2 ndash эквивалентное число вещества в стандартном растворе

При перманганатометрическом определении катионов железа (II) в

растворе было использовано 168 мл 002 М раствора перманганата калия

Какая масса железа в виде ионов содержится в определяемом растворе

Уравнение реакции титрования

5Fe +2 +МnО 4 + 8Н3О+ = 5Fe3+ + Мn2+ + 12Н2О

z(Fe +2 ) = 1z(MnO minus4 ) = 5

( ) ( )( ) ( ) ( ) ( )

( ) ( ) мг94мл816мольл020

ьгмол5615

42

242

=sdottimes

timessdot=sdotsdot= minus++

minus+ MnOcFeM

FezMnOzFem

30

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

5 СТЕХИОМЕТРИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ

ПО ХИМИЧЕСКИМ РЕАКЦИЯМ

Стехиометрия ndash учение о количественном составе химических соеди-

нений а также о соотношениях количеств веществ масс объемов и заря-

дов в химических реакциях

Стехиометрический расчет ndash расчет масс и объемов участвующих в

химической реакции исходных веществ или продуктов реакции Во всех

химических реакциях количества исходных веществ реагируют друг с дру-

гом в определенном соотношении На основании этого можно рассчитать

массы и объемы участников химической реакции

51 Алгебраический расчет массы и объема

На основе пропорциональности масс объемов и количеств веществ

выводятся расчетные уравнения для этих величин

Искомая величина Заданная величина Расчетное уравнение

m(A) m(B) ( )( )

( ) ( )( ) ( )BMBn

AMAnBmAm

sdotsdot

=

m(A) V(B) ( )( )

( ) ( )( ) ( )BVBn

AMAnBVAm

Msdotsdot

=

V(A) m(B) ( )( )

( ) ( )( ) ( )BMBn

AVAnBmAV M

sdotsdot

=

V(A) V(B) ( )( )

( )( )BnAn

BVAV

=

m ndash масса вещества V ndash объем вещества M ndash молярная масса VM ndash мо-

лярный объем газа (ну) (A) ndash вещество А (B) ndash вещество В

31

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Рассмотрим алгоритм действия на примере задачи каков объем кисло-

рода может быть получен путем термического разложения 28 г перманга-

ната калия

1 Составление уравнения реакции

2KMnO4 = K2MnO4 + MnO2 + O2

2 Указания на искомые и заданные величины

Дано n(B) = n(KMnO4) = 2 моль

N(A) = n(O2) = 1 моль

m(B) = m(KMnO4) = 28 г

Найти V(A) = V(O2)

3 Вывод расчетного уравнения

( ) )(

)()()()(

)()()()(

)()(

44

4222 KMnOMKMnOn

KMnOmOVMOmOV

BMBnAVAn

BmAV M

sdotsdotsdot

=

sdotsdot

=

4 Подстановка данных в расчетное уравнение

( ) ( ) ( )( ) ( )мольгмоль

лмольлмольOV1582

284221)( 2 sdotsdotsdot

=

5 Счет искомых величин

V(O2) = 198 л

6 Ответ задачи путем термического разложения 28 г перманганата ка-

лия можно получить 198 л кислорода

32

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

52 Расчет массы и объема методом пропорций

Массы и объемы реагентов в химической реакции могут быть рассчи-

таны на основе количеств веществ молярных масс и молярных объемов

используя метод пропорций

Какая масса оксида железа (3) должна быть использована в реакции с

алюминием для получения 14 г железа

1 Составление уравнения реакции

Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3

2 Запись заданной и искомой величины над уравнением реакции

m 14 г

Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3

3 Запись произведений стехиометрических коэффициентов и моляр-

ных масс веществ под уравнением реакции

m 14 г

Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3

мольг 1601sdot мольг 562 sdot

4 Составление пропорции

мольгг

мольгm

56214

1601 sdot=

sdot

5 Расчет искомых величин

гмольг

гмольгm 20562

14160=

sdotsdot

=

6 Ответ задачи для получения 14 г железа требуется 20 г оксида желе-

за (+3)

33

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

6 РАСЧЁТЫ В ХИМИЧЕСКОЙ ТЕРМОДИНАМИКЕ

61 Расчет энтальпии реакции по данным эксперимента

Энтальпия реакции может быть определена калориметрическим методом

)(

)()()(

)(

)()(

22

22

продmпродMTOHcOHmН

продnTOHcOHmH

P

P

sdotΔsdotsdotminus=Δ

Δsdotsdotminus=Δ

где ΔH ndash энтальпия реакций

m(H2O) ndash масса воды в калориметре

(прод) ndash продукт реакции

Определите энтальпию реакции железа с серой если образуется суль-

фид железа(2)

Уравнение реакции Fe + S = FeS

Данные измерений m(H2О) = 400 г ΔT = 45 К

m(Fe) = 448 г m(S) = 256 г

( )[ ] ( ) 94562484

8854194400)()(

)()()( 22

молькДжмольгКлКДж

SmFemFeSMTOHcOHmH P

minus=+

sdotsdotsdotsdotminus=

+sdotΔsdotsdot

minus=Δ

Определенная калориметрическим путем энтальпия реакции получения

сульфида железа (+2) составляет ΔН = -94 кДжмоль (табличная величи-

на -100 кДжмоль)

34

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

62 Расчет стандартных величин реакции

по табличным данным

Стандартные энтальпии ΔН0 стандартные энтропии ΔS0 стандартные

энергии Гиббса ΔG0 ndash реакции могут быть рассчитаны на основе закона

Гесса по табличным данным

)]([)]([

)()(

)()(

0

0

0

000

000

реагGvпродGvG

SvSvS

HvHvH

BTBTT

реагпрод

реагпрод

ΔsdotminusΔsdot=Δ

sdotminussdot=Δ

ΔsdotminusΔsdot=Δ

sumsum

sum sum

sum sum

Рассчитайте стандартную энтальпию гидрирования этена

кДж137]01521[)]85(1[

)]H(H)HC(H[)HC(H

CHCHHCHCH

20

420

6200

33222

minus=sdot+sdotminusminussdot=

=Δsdot+ΔsdotminusΔsdot=Δ

minusrarr+=

vvHv

Стандартная энтальпия реакции составляет -137 кДж

63 Расчет энергии Гиббса реакции

Расчет производится по уравнению Гиббса-Гельмгольца

000 H STGT ΔminusΔ=Δ

Рассчитайте стандартную энергию Гиббса GΔ 0298 ndash гидрирования этена

СН2 = СН2 + Н2 rarr СН3 ndash СН3 0HΔ = -137 кДж ASP = ndash121 ДжК

0298GΔ = 0

298HΔ ndashΔS 0 = ndash137 middot298 (ndash0121) = ndash101 кДж

Стандартная энергия Гиббса реакции составляет -101 кДж

35

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

64 Расчет константы равновесия

Константа равновесия рассчитывается по стандартной энергии Гиббса

реакции

RTInKGT minus=Δ 0

Рассчитайте константу равновесия PK гидрирования этена при 298 К

если кДж1010289 minus=ΔG давление выражено в Паскалях

0289 PRTInKG minus=Δ

105325101

кПа)325101(

1)325101(

840)К(298)ДжК(3148

)кДж(101

15840

0298

sdot==sdot=

minus=Δ=

=sdot

minus=

Δminus=

Δ

Δ

eeK

vKInInK

RTGInK

vInKP

vP

P

P

P

Константа равновесия гидрирования этена составляет 15105 sdot=PK

36

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

7 РАСЧЕТЫ В КИНЕТИКЕ РЕАКЦИЙ

71 Расчет константы скорости

Расчет константы скорости на основе данных измерения кинетических

параметров осуществляется по уравнению скорости реакции Порядок хи-

мической реакции должен быть известен

Реакция 1 порядка

Реакция 2 порядка

Или если с0А = с0В

)11(10

2

AAA

A

cckkc

ddcv minus==minus=

ττ

где сА сВ ndash молярные концентрации в момент времени х

с0А с0В ndash начальные концентрации реагентов

k ndash константа скорости реакции

τ ndash время протекания реакции

Щелочное омыление метилового эфира уксусной кислоты протекает

как реакция II порядка

CH3 ndash COO ndash CH3 + OH ndash COOndash + CH3OH

Найдите константу скорости Заданы начальные концентрации метилового

эфира уксусной кислоты и гидроксид-иона с0(эфир) = с0(ОН minus ) = 005 мольл

Через 75 с концентрации составили с(эфир) = с(ОН minus ) = 004 мольл

A

AA

A

ccInkkc

ddcV 01

ττ===

BA

AB

ABBA

A

ccccIn

cckckc

ddcV

0

0

00 )(1 sdotminus

==minus=ττ

37

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ minus=⎥

⎤⎢⎣

⎡minus=

0501

0401

751

)(1

)(11

0 cэфирcэфирck

τ

k = 0067 л(мольmiddotс)

Константа скорости щелочного омыления метилового эфира уксусной

кислоты составляет 0067 л(мольmiddotс)

72 Расчет порядка реакции

Расчет порядка реакции из данных измерения кинетических парамет-

ров осуществляется по уравнению скорости С помощью полученных

экспериментальным путем данных рассчитываются и сравниваются меж-

ду собой константы скорости в разные моменты времени Если отклоне-

ние значений этих констант незначительное то выбранный для расчетов

порядок реакции является правильным

Необходимо определить порядок реакции тиосульфат-иона с перокси-

дом водорода

minus23S2SO +2Н3O+ + Н2O2 mdashgt S4O minus2

6 + 4Н2О (при рН = const)

Данные измерений

τ мин 0 17 36 43 52

с(SO3S2-)10-3 мольл

205 103 52 42 31

с(Н2O2)10-3 мольл 368 317 291 286 281

Предложим что в данных условиях протекает реакция II порядка

)()()(22

23

23 OHcSSOck

dSSOdcv sdotsdot=minus= minus

minus

τ

38

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

)()()()(

)]()([1

23022

2202

3

2202

30minus

minus

minus sdotsdot

sdotminus

=SSOcOHcOHcSSOcIn

OHcSSOck

τ

Через 17 мин

)10520()10731()10836()10310(

)1083610520(171

33

33

33 minusminus

minusminus

minusminus sdotsdotsdotsdotsdotsdot

sdotsdotminussdot

= Ink

k = 195 л(моль sdot мин) Аналогично через 36 мин ndash 194 через 43 мин ndash 190 через 52 мин ndash 191

Частные константы скорости близки по значениям протекает реакция 2 порядка Константа скорости этой реакции составляет 19 л(моль sdot мин)

73 Расчет времени реакции

Расчет времени реакции необходимого для того чтобы достичь опре-деленной концентрации исходного вещества или продукта реакции осу-ществлялся по уравнению скорости реакции

Проводится химическая реакция пероксида водорода с тиосульфат-ионом в кислом растворе Начальные концентрации с0(Н2О2) = 5 sdot 10 minus 2мольл

c0(SO3S2 minus

) = 25 sdot10-2 мольл Константа скорости реакции II порядка

k = 191 л(моль sdot мин) Необходимо рассчитать время по истечении кото-

рого концентрация тиосульфат-ионов станет равной 1 sdot 10 2minus мольл 2SО3S2- + 2Н3О+ + Н2О2 rarr S4О minus2 + 4Н2О

)()()(22

23

23 OHcSSOck

dSSOdcv sdotsdot=minus= minus

minus

τ

)()()()(

)]()([1

23022

2202

3

2202

30minus

minus

minus sdotsdot

sdotminus

=SSOcOHcOHcSSOcIn

OHcSSOckτ

39

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

=minusminus= minusminus )]()([21)()( 2

32

3022022 SSOcSSOcOHcOHс

2222 10254)1011052(21105 minusminusminusminus sdot=sdotminussdotminussdot= мольл

)1052()10254()105()101(

)]1051052[9111

22

22

22 minusminus

minusminus

minusminus sdotsdotsdotsdotsdotsdot

sdotsdotminussdot

= Inτ

τ = 159

Концентрация minus23SSO равная 2101 minussdot мольл установиться через 159 мин

74 Расчеты по уравнению Аррениуса

С помощью уравнения Аррениуса рассчитываются энергия активации и предэкспоненциальный множитель на основе экспериментальных значений константы скорости Константа скорости может быть пересчитана на лю-бые температуры

RTEInAInk

eAk

A

RTEA

minus=

sdot=minus

)11(12

12 TTREInkInk A minus=minus

где minus21kk константы скорости реакции

T1 T minus2 температуры

ЕА ndash энергия активации

R ndash универсальная газовая постоянная

A ndash предэкспоненциальный множитель

40

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Константы скорости разложения пентаоксида диазота N 2 O5 rarrNO2 + NO3

при 308 К и 328 К равны соответственно 134 middot 10 4minus и 150 middot 10 3minus с 1minus Необ-

ходимо рассчитать энергию активации

1

2

21

21

KKIn

TTTRTEA sdotminus

=

14

13

1034110501

)308328()(328)(300)]([31458

minusminus

minusminus

sdotsdot

sdotminus

sdotsdotsdot=

ccIn

КККмольКДжEA

EA = 101 кДжмоль

Энергия активации разложения N2О5 составляет 101 кДжмоль

Константы скорости разложения пентаоксида диазота при 308 К и

328 К равны соответственно 134 middot 10-4 и 150 middot 10-3 с-1 Необходимо рас-

считать предэкспоненциальный множитель А если энергия активации

равна 101кДжмоль

c10812

108110812

c1081)10501(

c1081)10341(

1131313

21

11332831458101000

322

11330831458101000

411

2

1

minus

minussdotminus

minussdotminus

sdot=sdot+sdot

=+

=

sdot=sdotsdot=sdot=

sdot=sdotsdot=sdot=

AAA

eekA

eekA

RTE

RTE

A

A

Множитель А для данной реакции равен 18 middot 1013 с-1

Константа скорости разложения пентаоксида диазота при 328 К со-ставляет 60 1310 minusminussdot с Необходимо рассчитать константу скорости реакции при 100 degС

41

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

c130)10501(287287

2874684)328

1273100

1(31458

101000

)11(

)11(

1312

4684

1

2

2

2

121

2

1212

minusminus =sdotsdot==

===minus+

minus=

minusminus=

minusminus=minus

KK

eKK

KKIn

TTRE

KKIn

TTREInkInk

A

A

Константа скорости разложения N2О5 при 100 degС составляет 013 с-1

42

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

8 РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РАВНОВЕСИЯМ

81 Расчеты по закону действующих масс

Расчеты в соответствии с законом действующих масс осуществляются в определенной последовательности

Алгоритм действия 1 Составление уравнения реакции 2 Указание молярных концентраций (парциальных давлений) реаген-

тов перед началом реакции 3 Вычисление молярных концентраций (парциальных давлений) уча-

стников реакции в состоянии химического равновесия 4 Составление уравнения закона действующих масс 5 Подстановка молярных концентраций (парциальных давлений) в

уравнение закона действующих масс 6 Расчет искомых величин В химических равновесиях с одинаковой суммой коэффициентов для

реагентов и продуктов (Δ v = 0) вместо молярных концентраций могут быть взяты пропорциональные им количества веществ

82 Расчет константы равновесия Кс

В реакции уксусной кислоты с этанолом при 25 degС к моменту установ-ления химического равновесия образовалось 205 моль этилового эфира уксусной кислоты В исходных веществах содержалось 155 моль воды Каково значение константы равновесия

1 СН3mdashСООН + С2Н5mdashОНhArrСН3mdashСООmdashС2Н5 + Н2О 2 3 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 (3-205) (4-205) 205 моль (155 + 205) 095 моль 195 моль 36 моль

43

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

4 )()(

)()(спиртnкислотаnводаnэфирnKC sdot

sdot=

5 95195063052

sdotsdot

=cK

6 КС = 398 При 25 degС константа равновесия образования этилового эфира уксус-

ной кислоты равна 398 (или ~ 4)

83 Расчет количества продукта в состоянии равновесия

При 25 degС константа равновесия образования эфира из уксусной кисло-ты и этанола равна 4 Каково количество эфира в состоянии равновесия если взято 3 моль уксусной кислоты и 4 моль этанола Исходные вещест-ва содержат 155 моль воды

1 СН3 ndash СООН + С2Н5 ndash ОН hArr СН3 ndash СОО ndash С2Н5 + Н2О 2 3 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 3-n 4-n n 155 + n

4 )()(

)()(спиртnкислотаnводаnэфирnK C sdot

sdot=

5 )4()3(

)551(4nn

nnminussdotminus

+=

87329254164

972859

016859482845516

21

222

plusmn=minusplusmn=

=+minus+minus=+

n

nnnnnn

n1 = 78 моль (нереальный ответ n gt 4 моль)

n2 = 205 моль В состоянии химического равновесия смесь содержит 205 моль этило-

вого эфира уксусной кислоты

44

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

84 Расчет выхода продукта

Уход продукта реакции представляет собой частное от деления полу-ченного в равновесии количества вещества и рассчитанного по необрати-мой реакции количества вещества

теорnn

При взаимодействии 3 моль уксусной кислоты с 4 моль этанола полу-чают 205 моль эфира Исходные вещества содержали 155 моль воды Ка-ков выход эфира по отношению к уксусной кислоте

1 OHHCCOOCHOHHCCOOHCH 2523523 +minusminushArrminus+minus

2 23 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 095 моль 195 моль 205 моль 36 моль

4 3052

)()(

)()(

0

===кислотаnэфирn

эфирnэфирn

теор

η

5 68680 ==η

Выход эфира по отношению к уксусной кислоте составляет 68

85 Расчет константы равновесия по уравнению Вант-Гоффа

Расчет константы равновесия при определенной температуре осущест-вляется при заданной константе равновесия с помощью уравнения Ванг-Гоффа (изобара реакций)

2RTH

dTdInK Δ

=

Интегрированная форма

12

120

12 TTTT

RHInKInK minus

sdotΔ

+=

45

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

где k ndash константа равновесия 0HΔ ndash стандартная энтальпия

R ndash универсальная газовая постоянная T ndash температура 12 ndash индексы для двух составляющих

При 25 degС для химической реакции 242 2NOON hArr константа равновесия

КР = 114 кПа Рассчитайте константу равновесия при 70 degС если стан-дартная энтальпия реакции Δ Н0 = 59 кДж

259325101325101

940343298298343

3145859000

325101411

325101

9402

12

120

12

2

2 =sdot=sdot=

=sdotminus

sdot+=

=minus

sdotΔ

+==

eeK

In

TTTT

RHInK

KInK

PInKP

PP

P

86 Расчеты с водородным показателем рН

Расчеты с показателем рН проводятся с помощью формулы-определения рН и химического выражения константы протолиза

мольлв)()( 33 OHcOHIgcpH +minus=

Для сильных кислот и оснований

с(H3O+) = c0на sdot c(OH-) = c0B

Для средних по силе кислот и оснований (при К gt 001 с0)

с(H3O+) = Bbнаa cKOHсcK 00 )( =minus

Для буферных ратворов

)()()( 3 minus

+ sdot=AcHAcКOHс a

46

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Раствор имеет значение рН 35 Какова молярная концентрация катио-нов оксония

мольл102310)(

10)(

)(

4533

3

3

minusminus+

minus+

+

sdot==

=

minus=

OHc

OHc

OHIgcpH

pH

Концентрация катионов H3O+ = 32 sdot 10-4 мольл

Рассчитайте рН в 01М растворе аммиака если КВ(NH3) = 18 middot 10 5minus

111)1077(

мольл10771031

101)(

)(

мольл103110)1081()(

)(

12

123

14

3

35

0

=sdotminus=

sdot=sdotsdot

==

sdot=sdotsdot=

=

minus

minusminus

minus

minus+

minusminusminus

minus

IgpHOHcKOHс

OHc

cKOHс

W

BB

Рассчитайте значение рН буферного раствора

К a (СН3СООН) + 016М CH 3 COONa

Если К а (СН3СООН) = 18- 10 5minus

55

3

33 1021

160110)1081(

)()()( minusminus

minus+ sdot=sdotsdot=sdot=

COOCHcCOOHCHcKOHс a

pH = 49

Буферный раствор имеет значение рН = 49

47

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

87 Расчет степени протолиза

Степень протолиза представляет собой долю кислоты или основания

вступивших в протолиз по отношению к начальной концентраций протолита

НАНАKT c

Acc

OHca00

3 )()( minus+

==

и

BBC c

HBccOHca

000

)()( +minus

==

Какова степень протолиза в 001М растворе уксусной кислоты если

010

010)1081()(

)(

)()()(

)(

5

30

30

30330

3

sdotsdot=

sdot=

sdot==

minus

+

COOHCHcCOOHCHcK

a

COOHCHcKOHcCOOHCHc

OHca

aKT

aKT

аКТ = 0042 или 42

Ka = 18 sdot 10-5

Степень протолиза уксусной кислоты составляет 42

88 Расчеты по равновесиям растворимости

Расчеты по равновесиям растворимости и осаждения проводятся с по-

мощью выражения для произведения растворимости

)()(

][][)(

nmnm

nMnM

nmMnnM

nmBAПРBAl

BABAПР

+

minus+

=

=

48

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

где ПР (АmВn) ndash произведение растворимого вещества АmВn

l(АmВn) ndash растворимость вещества или концентрация насыщенного рас-

твора вещества nm BA

Сульфат бария имеет произведение растворимости 1middot10-10 При какой

концентрации серной кислоты в 0001М растворе хлорида бария начина-

ется осаждение сульфата бария

[Ba2+][SO minus24 ] = ПP(BaSо4)

3

10

242

442 101101

][)(][)( minus

minus

+minus

sdotsdot

===BaBaSOПРSOSOHс

c(H2SО4)= 1 middot 10-7 мольл

Осаждение сульфата бария начинается когда концентрация серной ки-

слоты превышает значение 1 middot 10 7minus мольл

Какова растворимость l1 перхлората калия в воде по сравнению с рас-

творимостью l1 перхлората калия в 1 М растворе хлорида калия

l1 (КСlO4) = [СlOminus4 ] = )( 4KCIOПР = 2101 minussdot = 01 мольл

l1 (КСlO4) = [СlOminus4 ] ПР(КClO4) = с(К+)[СlO

minus4 ] = 1 middot 10-2

1101

)()KClO()(

24

42

minus

+

sdot==

KcПРKClOl

l1 (КСlO4) = 001 мольл

Растворимость l1 перхлората калия в чистой воде в десять раз выше 1

М растворе хлорида калия

49

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

89 Расчет растворимости при комплексообразовании

Для расчета растворимости малорастворимых солей когда катион об-

разует комплекс требуются уравнения для произведения растворимости и

для константы устойчивости комплекса

ПР(AmBn) = [An+]m[Bm-]n

xnx

LAAlK

]][[][

+=

где ПР ndash произведение растворимости

К ndash константа устойчивости комплекса

[Аn+] ndash молярная концентрация катионов

[L] ndash молярная концентрация лигандов

[АЦ] ndash молярная концентрация комплекса

Константа устойчивости катиона диамминсеребра (+1) К = 16 middot 107

Рассчитайте растворимость хлорида бромида и иодида серебра(1) в 4М

растворе аммиака если ПР(АgСl) = 1 middot 10-10 ПР(АgВr) = 5 middot 10-13

ПР(АgI) = 8 middot 10-17

AgXhArrАg+ + Х minus ПР(АgХ) = [Аg+][Х minus ]

])([

)()(][

)(][)(

)(])([][

)(][

])([])([2

23

32

33

23

32

23233

++minus

++

+

+++

sdotsdot===

sdot=

sdot=hArr+

NHAgNHcKAgXПР

AgAgXПРXAgXl

NHcKNHAgAg

NHcAgNHAgKNHAgNHAg

50

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

мольл1041)(

4)1061()108()(

мольл1011)(

4)1061()105()(

мольл160)(4)1061()101()(

)()()(

][])([

4

2717

2

2713

2710

32

23

minus

minus

minus

minus

minusminus

minus+

sdot=

sdotsdotsdotsdot=

sdot=

sdotsdotsdotsdot=

=

sdotsdotsdotsdot=

sdotsdot=

asymp

AgIl

AgIl

AgBrl

AgBrl

AgCllAgCll

NHcKAgXПРAgXl

XNHAg

Растворимость галогенидов серебра(1) в 4М растворе аммиака состав-

ляет 016 (AgCl) 11 middot 10-2 (AgBr) и 14 middot 10-4 мольл (AgI) В этом растворе

аммиака хлорид растворяется хорошо бромид ndash незначительно и иодид

серебра (+1) ndash плохо

51

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

9 РАСЧЕТЫ В ЭЛЕКТРОХИМИИ

91 Расчеты по уравнению Нернста

С помощью уравнения Нернста можно вычислить окислительно-

восстановительные потенциалы электродные потенциалы и равновесное

напряжение гальванического элемента

Для окислительно-восстановительного электрода

][][0

BcOkIn

zFRTEE sdot+=

где Е0 ndash стандартный потенциал

Е ndash электродный потенциал

Z ndash число переданных электронов

Для электрона металлкатион металла

][0 +sdot+= ZAInzFRTEE

][][)(0590

K298при)()(

0

01

02

0

BcOkIg

zBEE

TанодЕкатодEE

EEE

sdot+=

=minus=Δminus=Δ

где R ndash газовая постоянная

Т ndash температура

F ndash постоянная Фарадея

[Ок] ndash молярная концентрация окислителя

[Bc] ndash молярная концентрация восстановителя

ΔЕ0 ndash стандартное напряжение

ЕΔ ndash равновесное напряжение

52

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Каков электродный потенциал пары медькатион меди (+2) при 25 degС и

[Cu2+]= 001 мольл

01020590340][

2)(0590 20 IgCuIgBEE sdot++=sdot+= +

E = +028 B

Электродный потенциал равен +028 В

Каково равновесное напряжение гальванического элемента Даниеля

при 25 degС если молярные концентрации сульфата меди(2) и сульфата

цинка(2) одинаковы

Электрод 1 цинккатион цинка (+2)

Электрод 2 медькатион меди (+2)

)()()(][][02950

)()(][02950)(

][02950)()()(

02020202

2

2020220

22022

EZnZnECuCuECuCuEZnCuIg

ZnZnECuCuEZnIgZnZnE

CuIgCuCuEZnZnECuCuEE

Δ=minusminus=+

+minus=+minus

minus+=minus=Δ

++++

+

++++

++++

ΔEdeg = 034 middot (-076) = 110 В

Элемент Даниеля имеет равновесное напряжение 110 В Рассчитайте

напряжение гальванического элемента CuCu +2 (с 1 )|| К+ СI minus || Cu2+(c2)Cu

(Cu2+) = 05 мольл и с1 (Сu2+) = 05 005 и 0005 мольл

Для каждого полуэлемента )(20590 20 +sdot+= CuIgcEE

Напряжение гальванического элемента

1

201

0212 2

0590ccIgEEEEE sdot+minus=minus=Δ

Поскольку

01

02 EE =

53

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

то

1

2

20590

ccIgE sdot=Δ

а) с1 (Cu2+) = 05 мольл ΔЕ = 00295 Ig 1 = 0

б) с1 (Cu2+) = 005мольл ΔЕ = 00295 Ig 10 = 0030 В

в) с1 (Cu2+) = 0005 мольл ΔЕ = 00295 Ig 100 = 0059 В

Исследуемые концентрационные гальванические элементы имеют при

25 degС напряжение 0 30 и 59 мВ

Рассчитайте электродные потенциалы полуэлементов при 25 degС

1) 2HPt (р = 1035 кПа) Н3О+ (рН = 15)

2) +2FePt (с = 002 мольл) Fe3+ (с = 004 мольл)

Каково равновесное напряжение гальванического элемента составлен-

ного из этих электродов

++ OHH 22 2 = 2Н3О+ + 2е-

B880)0890(7880B78800200400590770

][][)(0590)(

B08903101510302950510590

)(3101

)(205900590

)(][

20590

2

2

3320

232

1

2

2

230

1

=minusminus=Δ=+=

sdot+=+hArr

minus=minussdotminus=

sdotminussdotminus=+=

+

+++minus++

EIgE

FeFeIgBFeFeEEeFeFe

IgE

кПаHpIgpH

HpOHIgEE

Равновесное напряжение данного гальванического элемента составляет

088 В

54

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Рассчитайте окислительно-восстановительный потенциал для пары

Mn2+MnOminus4 при рН = 0 при рН = 03 и 7 (t = 25 ordmC)

( ) ( ) [ ][ ][ ]

( ) ( ) ( ) [ ][ ]

( ) ( )

( ) ( ) ( ) 094405112

85

05902

lg5

059085

0590

lg5

0590

5812

4

4

24

42

2

834

42

3422

рНВВEMnOMnE

pHBEMnOMnE

MnMnOBpHBEMnOMnE

MnOHMnBEMnOMnE

eOHMnOHMn

sdotminus+=+

sdotminus=+

sdot+sdotminus=

sdot+=

++harr+

minus

minus

+

minusminus+

+

+minusminus+

minus+minus+

o

o

o

o

При рН = 0 Е = +151 рН = 3 Е = +123 рН = 7 Е = +085

Окислительно-восстановительный потенциал данной пары при рН = 03 и 7 составляет +151 +123 и +085 В соответственно

92 Расчеты по законам Фарадея

Для расчета осажденной массы значений силы тока времени или чис-ла элементарных зарядов при электролизе используются законы Фарадея или преобразования законов Фарадея а также формула-определение мо-лярной массы

zFMIm

zFI

nm

zFIn

τ

τ

τ

=

=

=

55

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

где I ndash сила тока

τ ndash время

z ndash число элементарных зарядов

F ndash постоянная Фарадея

n ndash количество вещества

М ndash молярная масса

m ndash масса вещества

Рассчитайте ежедневное производство алюминия в электролизёре кото-рый работает при силе тока 100 000 А и для которого выход по току η = 85

Al3+ rarr Al + 3endash

кг685г039685485963

85027360024000100asymp=

sdotsdotsdotsdotsdot

==zFMIm ητ

В электролизе ежедневно получают 685 кг алюминия

56

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

10 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ФОРМУЛ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ

101 Определение молекулярной формулы летучего органического соединения

Для определения молекулярной формулы летучего соединения необхо-димо оценить результаты качественного и количественного элементного анализа а также установить молярную массу

Алгоритм действия

1 Установить качественный состав соединения Результат исследуемое соединение состоит из элементов углерод во-

дород и кислород Молекулярная формула СхНуОz 11 Установить молярную массу соединения

12 Экспериментальное определение объема пара одной пропорции

соединения

( )( )[ ]

кПа 72101

C 20

мл 548г

г120

=

=

=

=

p

t

OHCV

OHCm

zyx

zyx

o

13 Рассчитать объем пара порции соединения в нормальных условиях

( )[ ] ( )[ ]

( )[ ] мл 445г

32510115293

1527372101548гг

=sdot

sdotsdot=

sdot=

zyx

zyxzyx

OHCVрТ

рТOHCVOHCV

o

o

oo

14 Рассчитать молярную массу соединения

57

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

( ) ( )( )[ ]

( ) гмоль 259

445

41422120гм

=

sdot=

sdot=

zух

zyx

zухzух

ОНСМ

OHCVVОНСm

ОНСМo

2 Установить возможную молекулярную формулу органического со-единения путем расчета

( ) )()()( ОzМНуМСхМОНСМ zух ++=

Возможные решения 592 гмоль = (2 middot 12 + 4 middot 1 + 2 middot 16 гмоль)

или 592 гмоль = (3 middot 12 + 8 middot 1 + 1 middot 16 гмоль)

Возможные молекулярные формулы органического соединения С2Н4О2 и С3Н8О

3 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органическо-го соединения путем анализа сжиганием

31 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида углерода которые образуются при сжигании одной порции органического соединения

m(CхHуOz) = 60 мг m(H2О) = 720 мг V(CО2) = 718 мл t =20degC ρ = 10172 кПа 32 Рассчитать объем диоксида углерода при нормальных условиях 33 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-

единения

( )( )

( ) ( )( ) 3

м

22 =sdot

sdot=

zyx

zyxp

zyx OHCmVOHCMTCOV

OHCnCOn oo

58

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

34 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-

единения

( )( )

( ) ( )( ) ( ) 8

22

2

22 =sdot

sdot==

zyx

zyxp

zyx OHCmOHМOHCMTOHm

OHCnOHnY o

35 Составить молекулярную формулу

Молекулярная формула органического соединения С3Н8О

Молекулярная (брутто-) формула еще не проясняет строения химиче-

ского соединения Последнее может быть определено при использовании

химических иили физических методов

Возможные соединения с молекулярной формулой С3Н8О

CH3ndashCH2ndashCH2ndashOH ndash пропанол 1

CH3ndashCH(OH)ndashCH3 ndash пропанол 2

СН3ndashСН2ndashОndashСН3 ndash метиловый спирт

102 Определение молекулярной формулы

нелетучего органического соединения

Для определения молекулярной формулы нелетучего соединения необ-

ходимо оценить результаты качественного и количественного элементно-

го анализа и результатов определения молярной массы криоскопическим

методом Молярная масса вещества рассчитывается на основании пони-

жения температуры замерзания

LB

Bзамзам mM

mkT sdot=Δ

Lзам

BзамB mT

mkMΔ

=

где замTΔ ndash понижение температуры замерзания

59

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

замK ndash криоскопическая константа растворителя

Bm ndash масса вещества В

BM ndash молярная масса вещества В

Lm ndash масса растворителя

Для определения молекулярной формулы подходит следующая после-

довательность действий

Установить качественный состав соединения Результат исследуемое со-

единение состоит из элементов углерод водород и кислород Молекуляр-

ная формула ZYX OHC

1 Установить молярную массу соединения

11 Экспериментальное определение понижения температуры замер-

зания раствора

m( ZYX OHC ) = 78 г m(H2О) = 40 г

ΔTзам = -2 К

Кзам(Н2О) = -1860 К sdot гмоль

12 Рассчитать молярную массу соединения

)()()(

2OHmTOHCmkOHCM

зам

ZYXзамZYX Δ=

M( ZYX OHC ) = 181 гмоль

2 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органического

соединения путем анализа сжиганием

21 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида

углерода которые образуются при сжигании одной порции соединения

M(CxHyOz) = 93 мг

m(H2О) = 547 мг

V(СО2) = 739 мл

t =22 degС

60

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

ρ = 1006 гПа

22 Рассчитать объем диоксида углерода в нормальных условиях

25101315295152731006973)()(

0

0220 sdot

sdotsdot==

TppTCOVCOV

V0(СО2) = 679 мл

23 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-

единения

093041422

18106790)(

)()()(

)( 202

sdotsdot

=sdotsdot

==ZYXM

Zyx

ZYX OHCmVOHCMCOV

OHCnCOnx

х = 6

24 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-

единения

93181817542

)()()()(2

)()(2

2

22

sdotsdotsdot

=sdotsdot

==ZYX

Zyx

ZYX OHCmOHMOHCMOHm

OHCnOHny

у = 12

25 Расчет числа атомов кислорода в молекуле органического соеди-

нения

)()()()( OzMHyMCxMOHCM Zyx +minus=

16112126181

)()()()( sdotminussdotminus=

minusminus=

OMHyMCxMOHCM

z Zyx

z = 6

Молекулярная формула соединения С6H12O6

61

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

Основная

1 Коровин НВ Общая химия учебник для технических направлений и специальностей вузов НВ Коровин ndash 2-е изд испр и доп ndash М ВШ 2000

2 Фролов ВВ Химия ВВ Фролов ndash М Высшая школа 1995 3 Глинка НЛ Задачи и упражнения по общей химии НЛ Глинка ndash

Л Химия 1989 4 Суворов АВ Общая химия АВ Суворов АБ Никольский ndash СПб

Химия 1997 5 Орлов КЯ Авиационные материалы КЯ Орлов ВА Пархимович

ndash М Транспорт 1993 6 Задачи и упражнения по общей химии под ред проф НВ Корови-

на ndash М Высшая школа 2003 7 Михилев ЛА Задачи и упражнения по неорганической химии

ЛА Михилев НФ Пассет МИ Федотова ndash СПб Химия 1995 8 Хомченко ИГ Общая химия сборник задач и упражнений

ИГ Хомченко ndash М Оникс 1999 9 Литвинова ТН Задачи по общей химии с медико-биологической на-

правленностью ТН Литвинова ndash Ростов нД Феникс 2001 10 Кузьменко НЕ Задачник по химии НЕ Кузьменко ВВ Еремин

ndash М Экзамен 1999

Дополнительная

1 Слесарев ВИ Химия Основы химии живого учебник для вузов

ВИ Слесарев ndash 2-е изд испр и доп ndash СПб Химиздат 2001

2 Хаускрофт К Современный курс общей химии В 2 т К Хаускрофт

Э Констебл пер с англ ndash М Мир 2002 3 Лидин РА Химия справочник для старшеклассников поступающих в вузы

РА Лидин ЛЮ Аликберова ndash М Аст пресс школа 2002

62

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

4 Слета ЛА Химия справочник ЛА Слета ndash Харьков Фолио Рос-

тов нД Феникс 1997

5 Дикерсон Р Основные законы химии В 2 т Р Дикерсон Г Грей

Дж Хейт ndash М Мир 1982

6 Лучинский ГП Курс химии ГП Лучинский ndash М Высшая школа 1985

7 Ремсден ЭН Начала современной химии ЭН Ремсден ndash Л Хи-

мия 1985

8 Степин БД Неорганическая химия БД Степин АА Цветков ndash

М Высшая школа 1994 9 Шелинский ГИ Основы теории химических процессов ГИ Шелинский

ndash М Просвещение 1989

10 Ерохин ЮМ Сборник задач и упражнений по химии ЮМ Еро-

хин ВИ Фролов ndash М ВШ 1990

11 Любимова НБ Вопросы и задачи по общей и неорганической хи-

мии НБ Любимова ndash М ВШ 1990 12 Фримантл М Химия в действии М Фримантл ndash Ч 1 2 ndash М Мир 1991

13 Шиманович ИЕ Общая химия в формулах определениях схемах

ИЕ Шиманович МЛ Павлович ВФ Тикавый ПМ Малашко ndash Минск

Университетское 1996

14 Витинг ЛМ Задачи и упражнения по общей химии ЛМ Витинг

ЛА Резницкий ndash М МГУ 1995

15 Зоммер К Химия справоник школьника и студента Пер с нем

под ред РА Лигина ndash 2-е издстереотип ndash М Дрофа 2000

63

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Приложение

64

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

65

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

66

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

67

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Значение некоторых констант

Постоянная Авогадро NA = 60221023 моль-1

Постоянная Фарадея 1 F = 6021023е = 96484 Кл = 268 Аmiddotч

Постоянная Планка h = 662610-34 Джс

Универсальная газовая постоянная R = 0082 лmiddotатмКndash1моль-1 =

= 62 360 млmiddotмм рт ст Кndash1мольndash1 = 8314 ДжmiddotК-1мольndash1 = 1987 калК-1моль-1

Таблица 1

Приставки кратных и дольных единиц

Приставка Множитель Приставка Множитель Приставка Множитель

тера Т 1012 гектог 102 милли м 10-3

гига Г 109 дека да 101 микро мк 10-6

мега М 106 децид 10-1 нано н 10-9

кило к 103 сантис 10-2 пико п 10-12

Таблица 2

Корни латинских названий элементов

Символ Название Корень латинского названия Ag Серебро Аргент As Мышьяк арс- арсен- Au Золото аур- С Углерод карб- карбон- Сu Медь купр- Fe Железо ферр- Н Водород гидр- гидроген-

Hg Ртуть меркур- Мn Марганец марган- N Азот нитр- Ni Никель никкал- О Кислород окс- оксиген- Pb Свинец плюмб- S Сера сульф- тио-

Sb Сурьма стиб- Si Кремний алл- силиц- Sn Олово станн-

68

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Таблица 3 Соотношение между единицами энергии

Единица эрг Дж кал Втmiddotч ЭВ

эрг 1 10-7 239middot10-8 278middot10-11 624middot1011

Дж 107 1 0239 278middot10-4 625middot1018

кал 4184middot107 4184 1 116middot103 261middot1019

Втmiddotч 360middot1010 36middot103 861 1 224middot1022

ЭВ 160middot10-12 160middot10-19 383middot10-20 445middot10-23 1

Таблица 4

Названия часто употребляемых кислот и их солей

Кислота Названия солей

Название Формула Кислот-ный

осадок

По названию кислоты (рус номенклатура)

По названию аниона (между-народная но-менклатура)

Азотная HNO3 NO3ndash азотнокислый нитрат

Азотистая HNO2 NО2ndash азотистокислый нитрит

Бромоводородная HBr Brndash бромистый бромид

Йодоводородная HI Indash йодистый йодид

Метакремниевая H2SiO3 SiO32ndash кремниевокислый силикат

Марганцовая HMnO4 MnO4ndash марганцевокислый перманганат

Ортофосфорная H3PO4 PO43ndash фосфорнокислый ортофосфат

(фосфат)

H3PO4 HPO42ndash

кислый фосфорнокис-лый (двухзамещенный) гидрофосфат

H3PO4 H2PO4ndash кислый фосфорнокис-

лый (однозамещенный) дигидрофосфат

Серная H2SO4 SO42ndash сернокислый сульфат

H2SO4 HSO4ndash

кислый сернокислый

гидросульфат (бисульфат)

Сернистая H2SO3 SO32ndash сернокислый сульфит

H2SO3 HSO3ndash кислый сернистокислый гидросульфит

(бисульфит)

Угольная H2CO3 CO32ndash углекислый карбонат

H2CO3 HCO3ndash

кислый углекислый (двууглекислый)

гидрокарбонат (бикарбонат)

Уксусная CH3CHOOH CH3COOndash уксуснокислый ацетат

69

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Окончание табл 4Кислота Названия солей

Название Формула Кислот-ный

осадок

По названию кислоты (рус номенклатура)

По названию аниона (между-народная но-менклатура)

Фосфористая H3PO3 HPO32ndash фосфористокислый фосфит

Фтороводородная HF Fndash фтористый фторид

Хлороводородная HCl Clndash хлористый хлорид

Хлорная HClO4 ClO4ndash хлорнокислый перхлорат

Хлорноватая HClO3 ClO3ndash хлорноватокислый хлорат

Хлорноватистая HClO ClOndash хлорноватистокислый гипохлорид

Хромовая H2CrO4 CrO42ndash хромовокислый хромат

Двухромовая H2Cr2O7 Cr2O72ndash двухромовокислый

бихромат (ди-хромат)

70

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

  • СОДЕРЖАНИЕ
    • ВВЕДЕНИЕ
    • ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
    • 1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВАЖНЕЙШИХ ВЕЛИЧИН И ЕДИНИЦИСПОЛЬЗУЕМЫХ В ХИМИИ
    • 2 ВАЖНЕЙШИЕ ВЕЛИЧИНЫ И ЕДИНИЦЫ В ХИМИИ
    • 3 РАСЧЕТЫ ДЛЯ ГАЗОВ
      • 31 Расчет массы газов
      • 32 Расчет объема газов
        • 4 РАСЧЕТЫ ДЛЯ СМЕСЕЙ
          • 41 Расчеты соотношения компонентов смеси
          • 42 Расчеты по массовой доле
          • 43 Расчеты по объемной доле
          • 44 Расчеты по мольной доле
          • 45 Расчеты по молярной концентрации
          • 46 Расчеты по эквивалентной концентрации
          • 47 Расчеты по плотности газов и растворов
          • 48 Расчет молярной концентрации веществапо результатам титрования
          • 49 Расчет массы по результатам титрования
            • 5 СТЕХИОМЕТРИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РЕАКЦИЯМ
              • 51 Алгебраический расчет массы и объема
              • 52 Расчет массы и объема методом пропорций
                • 6 РАСЧЁТЫ В ХИМИЧЕСКОЙ ТЕРМОДИНАМИКЕ
                  • 61 Расчет энтальпии реакции по данным эксперимента
                  • 62 Расчет стандартных величин реакции по табличным данным
                  • 63 Расчет энергии Гиббса реакции
                  • 64 Расчет константы равновесия
                    • 7 РАСЧЕТЫ В КИНЕТИКЕ РЕАКЦИЙ
                      • 71 Расчет константы скорости
                      • 72 Расчет порядка реакции
                      • 73 Расчет времени реакции
                      • 74 Расчеты по уравнению Аррениуса
                        • 8 РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РАВНОВЕСИЯМ
                          • 81 Расчеты по закону действующих масс
                          • 82 Расчет константы равновесия Кс
                          • 83 Расчет количества продукта в состоянии равновесия
                          • 84 Расчет выхода продукта
                          • 85 Расчет константы равновесия по уравнению Вант-Гоффа
                          • 86 Расчеты с водородным показателем рН
                          • 87 Расчет степени протолиза
                          • 88 Расчеты по равновесиям растворимости
                          • 89 Расчет растворимости при комплексообразовании
                            • 9 РАСЧЕТЫ В ЭЛЕКТРОХИМИИ
                              • 91 Расчеты по уравнению Нернста
                              • 92 Расчеты по законам Фарадея
                                • 10 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ФОРМУЛОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
                                  • 101 Определение молекулярной формулы летучего органического соединения
                                  • 102 Определение молекулярной формулы не летучего органического соединения
                                    • БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
                                    • Приложение
Page 7: МЕТОДИКА РЕШЕНИЯ ЗАДАЧvenec.ulstu.ru/lib/disk/2015/Kemer_7.pdf · 2015-03-23 · ВВЕДЕНИЕ Значение решения задач в курсе химии

Молярные величины ndash величины относящиеся к количеству вещест-

ва причем количество вещества находится в делителе молярный объем

(объем на количество вещества)

Буквенные обозначения величин ndash краткие изображения определен-

ных величин буквы латинского или греческого алфавита которые печа-

таются курсивом могут быть дополнены одним или несколькими индек-

сами в необходимых случаях Молярные величины содержат индекс laquoМraquo

(исключение молярная масса М) VM ndash молярный объем

Ср ndash удельная теплоемкость при постоянном давлении

Реакционные величины содержат оператор Δ (буква дельта) и индек-

сы относящиеся к данной реакции (исключение тепловой эффект Q)

ΔGr ndash энергия Гиббса реакции при некоторой температуре ΔHB ndash энталь-

пия образования вещества В

Стандартные величины получают верхний индекс 0 (стандарт) 0BS ndash стан-

дартная энтропия вещества В E0 ndash стандартный окислительно-восстановитель-

ный потенциал

Единица ndash единичная порция условно установленная для данной ве-

личины

Международная система (СИ) единиц ndash действующая в международ-

ном масштабе единая система мер утверждена в 1954 году 10-й Генераль-

ной конференцией мер и весов в 1960 году на 11 Генеральной конферен-

ции получила название Международной системы (СИ)

Основные единицы СИ

Единица Обозначение Основная единица Обозначение

Длина l Метр м

Масса т Килограмм кг

Время t Секунда с

Сила электрического тока I Ампер А

Термодинамическая Т Кельвин К

7

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

температура

Количество вещества n Моль моль

Сила света IV Кандела КД

Основные единицы СИ имеют словесное определение

Секунда ndash интервал времени 9 192 631 770 периодов излучения при

энергетическом переходе между двумя сверхтонкими уровнями основного

состояния атома нуклида 55

133 Cs

Производные единицы СИ с особыми названиями и с особыми обо-

значениями определяются по уравнениям связи между единицами других

величин

Определение единицы ньютон 1 Н = 1 м middot кгс2

Определение единицы вольт 1 В = 1 кг middot м2(А middot с3) = 1 ВтА

Единицы относительных величин ndash относительные величины (част-ные двух величин имеющих одинаковые единицы) выражаются в долях числа 1 или если это более удобно в процентах () промилле (частях на тысячу 1 ) частях на миллион и т п

Уравнение величин ndash математическое выражение закономерной взаимосвязи между физическими величинами или определения производ-ных величин

Расчеты с помощью уравнений величин Для расчетов с помощью уравнений величин используется следующая

последовательность действий

Пример

Какое количество электричества необходимо для выделения 1 т меди Алгоритм действий 1 Вывод расчетной формулы

ФарадеязаконFnzI minus=τ

где Mmn =

nmM =

MFmzI =τ

8

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

2 Подстановка значений данных величин в расчетную формулу Дано m(Cu) = 65 гмоль z = 2 F = 96485 sdot 104 A sdot cмоль = 268 А sdot чмоль

моль)г(5632)кг(1000чмоль)A(826 sdotsdotsdot

=τI

3 Проведение расчета числового значения и единицы искомой величи-ны

Iτ = 844 кА sdot ч 4 Формулировка ответа задачи Для выделения 1 т меди необходимо количество электричества равное

844 кА middot ч

9

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

2 ВАЖНЕЙШИЕ ВЕЛИЧИНЫ И ЕДИНИЦЫ В ХИМИИ

Основные величины и единицы выделены шрифтом

Величина Обозначения Единица Обозначение

Масса т Килограмм кг

Плотность ρ Килограмм на кубический

метр кгм3

Сила F Ньютон Н

Давление Р Паскаль Па

Работа энергия W Джоуль Дж

Мощность Р Ватт ВТ

Сила электрического тока I Ампер A

Электрическое напряжение U Вольт В

Электрическое сопротивление R Ом Ом

Электрический заряд q Кулон Кл

Температура абсолютная Т Кельвин К

Температура Цельсия t Градус Цельсия degС

Теплота Q Джоуль Дж

Внутренняя энергия U Джоуль Дж

Энтальпия н Джоуль Дж

Энтропия S Джоуль на кельвин ДжК

Энергия Гиббса G Джоуль Дж

Количество вещества п Моль Моль

Молярная концентрация с Моль на кубический метр мольм3

Молярная масса М Килограмм на моль кгмоль

Молярный объем VM Кубический метр на моль м3моль

Массовая доля w mdash mdash

Мольная доля х mdash mdash

Объемная доля ϕ mdash

10

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Определения некоторых производных единиц

1 Н = 1 кг middot мс2 1 Па = 1 Нм2 = 1 кг(м middot с2) 1 Дж = 1 Н middot м = 1 Вт middot с

1 Вт = 1Джс = 1 кг middot м2с3 1 В = 1 ВтА 1 Ом = 1 ВА 1 Кл = 1 А middot с

Масса атома (mат) некоторого элемента ndash вес атома углерода mат ( С126

) = 1993 middot 10-26 кг

Относительная атомная масса (Аг) ndash частное от деления массы атома

элемента на одну двенадцатую часть массы атома изотопа углерода С126 т

е атомную единицу массы (аем) Относительная атомная масса магния 24

12 Mg

24кг)102(12

1кг104)(26

261224 =

sdotsdot

=minus

minus

MgAr

Атомная единица массы и ndash единица массы в атомной физике одна

двенадцатая часть массы атома изотопа углерода С 126

1и (1 аем) = 166057 middot 10 minus 27 кг Относительная молекулярная масса (Mr) ndash частное от деления массы

молекулы на одну двенадцатую часть массы атома 126С сумма относи-

тельных атомных масс всех атомов молекулы или любой другой фор-мульной единицы

ССl4 Mr = 1 middot 12 (С) + 4 middot 355 (Cl) = 154 (аем)

Cr2O minus27 Мr = 2 middot 52 (Сг) + 7 middot 16 (О) = 216 (аем)

[Cu(H2О)4]2+ Мr = 1 middot 64 (Сu) + 8 middot 1 (Н) + 4 middot16 (О) = 136 (аем) NH3middot Н2О Мr = 14 (N) + 5 middot 1 (Н) + 1 middot16 (О) = 35 (аем)

Количество вещества (n) ndash величина которая упорядочивает исчисле-ние частиц и процессов с участием частиц В качестве частиц определяют-ся атомы молекулы ионы радикалы и другие группы отдельные фраг-менты частиц и эквиваленты (формульные единицы) иногда электроны протоны фотоны и другие элементарные частицы

11

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Моль ndash единица количества вещества Моль определяет количество

вещества системы которая состоит из такого числа отдельных частиц

сколько содержит атомов в 12 г изотопа 126С При использовании единицы

моль необходимо указывать вид частиц

n(O2) = 3 моль означает 3 моль молекулярного кислорода О2

n(NaCl) = 1 моль означает 1 моль хлорида натрия NaCl

Эквивалентное количество вещества (neq) ndash произведение эквива-

лентного числа z и количества вещества В причем эквивалентное число z

равно числу переданных частиц в определенной химической реакции (в

большинстве случаев протонов или электронов)

neq B = znB[моль]

Количество вещества л

Вещество Химическая реакция

Эквивалентное число

Эквивалент количество вещества neq

1 моль Серная кислота

H2SO4 Нейтрализация 2 2 моль

1 моль Хлорид железа

(+2) FeCl2 Окисление до же-

леза (+3) 1 1 моль

1 моль Перманганат ка-

лия КМnO4 Восстановление в кислотной среде

5 5моль

1 моль Нитрат серебра

(+1) AgNO3 Осаждение хло-рида серебра(I)

1 1 моль

Постоянная Авогадро указывает число частиц в одном моле вещест-

ва NА = 602214middot1023моль-1

Постоянная Авогадро является фактором пропорциональности между

числом частиц и количеством какого-либо вещества (между микро- и мак-

роуровнем) N = NАn

1 моль углерода содержит 6 middot 1023 атомов углерода

1 моль хлора содержит 6 middot 1023 молекул хлора

1 моль хлорида натрия NaCl содержит 6 middot 1023 катионов натрия и

6 middot 1023 хлорид-ионов

12

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Молярная масса (М) ndash частное от деления массы на количество веще-

ства одной порции

М =nm

Единица (в химии) гмоль

Молярная масса хлора Cl2 M (Cl2) = 71 гмоль

Молярная масса хлорида натрия NaCl M (NaCl) = 585 гмоль

Численное значение молярной массы в гмоль равно значению относи-

тельной молекулярной массы формульной единицы

Молярный объем (VM) ndash частное от деления объема VM на количество

вещества одной порции газа

Vm = nrV )(

Единица (в химии) лмоль

В нормальных условиях (0 degС 1 атм = 101325 кПа) молярный объем

идеального газа составляет VM = 224 лмоль Взаимосвязь между моляр-

ным объемом молярной массой и плотностью газа

⎟⎠

⎞⎜⎝

⎛=sdot======ρρρVM

mV

nm

nmVm

nVVMV MM

1

Молярная масса М плотность ρ и молярный объем VM реальных газов (0 degС 1 атм)

Вещество Формула ρ гл М гмоль VM лмоль

Аммиак NH3 077 17 = 221

Хлор Cl2 3214 71 = 221

Хлороводород HCl 1639 365 = 223

Этан CH3=CH3 1356 30 = 221

Этен (этилен) СН2=СН2 1260 28 = 222

Этин (ацетилен) СН=СН 117 26 = 222

Диоксид углерода СO2 1977 44 = 223

13

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Окончание таблВещество Формула ρ гл М гмоль VM лмоль

Монооксид углерода СО 1250 28 = 224

Метан СН4 0717 16 = 223

Кислород O2 1429 32 = 224

Диоксид серы SO2 2926 64 = 219

Азот N2 1251 28 = 224

Монооксид азота NO 1340 30 = 224

Водород H2 00899 2 = 222

Стехиометрия химического уравнения показывает на микроуровне сколько расходуется или образуется формульных единиц в соответствии с коэффициентами химического уравнения

2Н2+ O2 = 2Н2O Молекулы водорода реагируют с 1 молекулой кислорода образуя

2 молекулы воды Количество вещества по уравнению реакции соответствует числу

частиц на макроуровне (6 middot 1023 частиц ndash 1 моль)

2Н2+ O2 = 2Н2O

2 моль водорода и 1 моль кислорода реагируют образуя 2 моль воды Количественный состав смеси ndash интенсивная величина для определе-

ния состава смеси Получается делением массы объема или количества вещества одного компонента на массу объем или количество вещества смеси или определенного компонента При этом различают доли концен-трации и моляльность

Доля ndash масса объем или количество вещества одного компонента де-лится на сумму масс объемов или количеств веществ всех компонентов смеси массовая доля ω объемная доля ϕ мольная доля х

Концентрация ndash масса объем или количество вещества одного компо-нента делится на объем смеси молярная концентрация с массовая концен-трация β

14

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Моляльность раствора ndash количество вещества одного компонента де-

лится на массу растворителя

Массовая доля (ω) ndash массовая доля вещества в смеси частное от деле-

ния массы веществ (mв) на общую массу смеси (mсм)

CM

BB m

m=ω ndash часто выражается в процентах

Массовая доля вещества Масса смеси Составные части массы смеси

Раствор хлорида натрия ω (NaCl) = 10

100 г 10 г хлорида натрия 90 г воды

Раствор нитрата серебра(1) ω (AgNO3) = 5

100 г 5 г нитрата серебра(1) 95 г воды

Раствор гидроксида натрия ω (NaOH) = 24

50 г 12 г гидроксида натрия 38 г воды

Объемная доля (ϕ ) ndash доля объема вещества отдельного компонента в

общем объеме смеси частное от деления объема вещества B (VB) на об-

щий (суммарный) объем смеси

CM

В

VV

=ϕ ndash часто выражается в процентах и промилле

Объемная доля компонента Объем компонентов в 100 мл смеси

ϕ (СН3СООН) = 10 10 мл уксусной кислоты

90 мл воды

Кислород содержащий инертный газ с ϕ = 094

094 мл инертного газа

9906 мл кислорода

Воздух с содержанием метана ϕ = 15 015 мл метана 9985 мл воздуха

Мольная доля (х) ndash доля количества вещества в общем количестве

всех веществ смеси частное от деления количества вещества В (nв) на об-

щее количество вещества (nсм) смеси

CM

BB n

nx = ndash часто выражается в процентах

15

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Мольная доля вещества Общее количество веществ смеси

Количество вещества для компонентов

Раствор хлорида натрия x(NaCl) = 3

100 моль 3 моль хлорида

натрия 97 моль воды

Раствор гидроксида калия x(KOH) = 2

100 моль 2 моль гидроксида

калия 98моль воды

Латунь x(Сu) = 70 1 моль 07 моль меди 03 моль цинка

Массовая концентрация (β) ndash частное от деления массы растворенного

вещества В (mв) на объем раствора

CM

BB V

m=β единицы гл мгм3

Массовая концентрация вещества Объем смеси Масса растворенного вещества

Раствор глюкозы β =10 гл 1 л 10 г глюкозы

Озоносодержащий воздух β(О3) = 240 мгм3

1м3 24-10-4

Молярная концентрация (с) ndash частное от деления количества раство-

ренного вещества В (nв) на объем раствора

РАР

BВ V

ncminus

= единица (в химии) мольл

Молярная концентрация растворенного вещества

Объем рас-твора

Количество растворенного вещества

Серная кислота с = 02 мольл 1 л 02 моль серной кислоты Н2SO4

Раствор нитрата калия с = 2 мольл 100 мл 02 моль нитрата калия K2NO3

Эквивалентная концентрация (ceq) ndash частное от деления эквивалент-

ного количества вещества В (neq) на объем раствора

)( рр

eqBeqB V

nc

minus

= ndash единица (в химии) мольл

16

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Эквивалентная концентрация вещества

Объем раствора л

Количество раство-ренного вещества

Эквивалентное коли-чество растворенно-

го вещества

Хлороводородная кислота ceq(HCl) = 1 мольл z(HCl) = 1

1 1 моль HCl 1 моль HCl

Серная кислота ceq = 2 мольл z = 2 05 05 моль H2SO4 05 моль H2SO4

Моляльность раствора (b) ndash частное от деления количества раство-ренного вещества В (nв) на массу растворителя L

L

B

mnb = ndash единица молькг

Постоянная Фарадея (F) ndash произведение постоянной Авогадро NА на элементарный электрический заряд представляет собой заряд 1 моль электронов или 1 моль однозарядных ионов

F = NAmiddote = 602214middot1023(моль-1) middot 160218middot1019(KЛ) = 96 485

17

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

3 РАСЧЕТЫ ДЛЯ ГАЗОВ

Газовые законы

При расчетах для газов исходным пунктом являются выведенные для идеальных газов законы газовой динамики так как они приблизительно распространяются и на реальные газы если речь не идет об очень высоких давлениях

Уравнение состояния идеального газа nRTpV = ndash экстенсивная форма

RTpVM = ndash интенсивная форма

Объединенный газовый закон

2

22

1

11

TVP

TVР

=

где Р ndash давление

V ndash объем

VM ndash молярный объем

R ndash универсальная газовая постоянная

T ndash температура

12 ndash индексы состояний

Нормальное состояние газов

Состояние газа определенное при нормальном давлении р = 101325 кПа

(1 атм) и нормальной температуре Т = 27315 К (0 degС)

Молярный объем идеального газа при нормальных условиях составляет

MV = 22144 лмоль

Молярный объем реальных газов при нормальных условиях приблизи-

тельно равен молярному объему идеального газа

18

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

31 Расчет массы газов

Какая масса водорода находится в газометре объемом 1500 м3 при тем-

пературе 20 degС (293 К) и давлении 1040 кПа

( ) ( ) ( ) ( ) ( )( )[ ] ( )

К293мольКДж31458гмоль2м1500кПа0104

32

2 sdotsdotsdotsdot

=sdot

=

==

RTHMpVHm

RTMmnRTpV

m(H2) =1281 кг

Газометр содержит 1281 кг водорода

32 Расчет объема газов

Какой объем занимают 3 моль азота при температуре 290 К и давлении

985 кПа

( ) ( )[ ] кПа398

К290мольКДж31458мол3N2sdotsdotsdot

==ь

pnRTV

( ) л473N2 =V

19

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

4 РАСЧЕТЫ ДЛЯ СМЕСЕЙ

41 Расчеты соотношения компонентов смеси

Необходимое для приготовления смеси с желаемой массовой долей со-

отношение компонентов ndash двух растворов с известными массовыми доля-

ми может быть рассчитано с помощью уравнения смешивания

В1 sdot ω(B) + ω2(B) = (m1 + m2) sdot ω(B)

где m1 ndash масса раствора 1

m2 ndash масса раствора 2

ω1 ndash массовая доля раствора 1

ω2 ndash массовая доля раствора 2

ω (B) ndash массовая доля смеси

20 г соляной кислоты с ω1 (HCI) = 37 смешивают с 100 г воды Како-

ва массовая доля хлороводорода в конечной смеси

m1 sdot ω1(HCl) + m2 sdot ω2(HCl) = (m1 + m2) sdot ω (HCl)

10020010037020)()()(

21

2211

+sdot+sdot

=+

sdot+sdot=

mmHClmHClmHCl ωωω

100 г ω(HCI) = 62

20

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

В полученной кислоте массовая доля хлороводорода равна 62 Для

тех же расчетов используется также правило креста

Правило креста базируется на преобразовании уравнения смешивания

m1 middot ω1(В) + т2 middot ω2(B) = m1 middot ω(B) + m2 middot ω(B)

m1 middot [ω1(B) ndash ω(B)] = m2 middot [ω(B) ndash ω2(B)]

)()()()(

1

2

2

1

BBBB

mm

ωωωω

minusminus

=

Массовая доля вещества в концентрированном растворе исходного ве-

щества ω1(B)

Масса концентрированного вещества в исходном рас-

творе г ω(B) ndash ω2(B)

Массовая доля вещества в разбавленном исходном

растворе ω2(B)

Масса разбавленного исходного вещества г

ω1(B) ndash ω(B)

Массовая доля вещества в

приготовляемом растворе

ω(B)

)()()()(

1

2

BBBB

ωωωω

minusminus ndash соотношение компонентов смеси

21

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Раствор гидроксида натрия с ω(NaOH) = 30 должен быть приготов-

лен путем смешивания 40-го раствора гидроксида натрия с 10-м

раствором гидроксида натрия Какие массовые части обоих растворов не-

обходимо смешать

40 30- 10=20 30 10 40-30=10

20 10 = 2 1 = 21 mm

2 массовые части 40-го раствора необходимо смешать с 1 массовой

частью 10-го раствора например 20 г первого и 10 г второго раствора

22

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

42 Расчеты по массовой доле

Расчеты по массовой доле производятся с помощью формулы-

определения или с помощью преобразований формулы-определения

)( рр

BB m

m

minus

где ωВ ndash массовая доля вещества В

Bm ndash масса вещества В

)( РРm minus ndash масса раствора

Какая масса нитрата серебра (+1) содержится в 175 г раствора

m(AgNOg) = w(AgNO3) middot m(p-p) = 005 middot 175 (г)

m(AgNО3) = 875 г

Масса нитрата серебра(1) содержащегося в растворе равна 875 г

Какие массы воды и перманганата калия необходимы для приготовле-

ния 150 г 12 -го раствора перманганата калия

г1500120)]OH()KMnO([)KMnO()KMnO(

г150)OH()KMnO()OH()KMnO(

)KMnO()KMnO(

2444

2424

44

sdot=+sdot=

=++

=

mmm

mmmm

m

ω

ω

m(КМnO4) = 18 г

m(Н2O) = 150 г middot m(КМnО4) = 150 г middot 18 г = 1482 г

Необходимы 1482 г воды и 18 г перманганата калия

23

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

43 Расчеты по объемной доле

Расчеты по объемной доле проводятся с помощью формулы-

определения или с помощью преобразований формулы-определения

см

BB V

V=ϕ

где φв ndash объемная доля вещества В

VB ndash объем вещества В

Vсм ndash объем смеси

Какой объем воды необходимо смешать с 175 мл чистого пропанола-1

для того чтобы получить смесь с ϕ (С3Н7ОН) = 35

)()()()(

)()(

)()(

7373

732

273

7373

OHHCVOHHCOHHCVOHV

OHVOHHCVOHHCVОННС

minus=

+=

ϕ

ϕ

V(H2О) = 325 мл

2 175 мл пропанола-1 необходимо смешать 325 мл воды

44 Расчеты по мольной доле

Расчеты по мольной доле проводятся с помощью формулы-определения или с помощью преобразований формулы-определения

CM

BB n

nx =

где хв ndash мольная доля вещества В nв ndash количество вещества В nсм ndash сумма количеств веществ в смеси

24

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Какова мольная доля диоксида азота в смеси диоксида азота с тетраок-сидом диазота если количество NO2 равно 12 моль а сумма количеств NO2 N2O4 составляет 28 моль

8021

21)()(

)()(

моль802

21822

)()()(

2

422

22

2242

422

+=

+=

=minus

=minus

=

hArr

ONnNOnNOnNOx

NOnNOnONn

ONNO

o

x(NO2) = 06 = 60 Мольная доля диоксида азота в смеси составляет 60

45 Расчеты по молярной концентрации

Расчеты по молярной концентрации производятся с помощью формулы определения или с помощью преобразования формулы-определения Во многих расчетах используется также формула-определение молярной массы

ppB

BB

B

BB

VMmC

nmM

pVpnС

minus=

⎪⎪⎭

⎪⎪⎬

=

minus=

где СВ ndash молярная концентрация

nB ndash количество растворенного вещества В

V(p-p) ndash объем раствора

mB ndash масса растворенного вещества В

МВ ndash молярная масса вещества В

Какое количество хлороводорода содержится в 5 л 3М (3-молярной)

хлороводородной кислоты [раствора с с(HCl) = 3 мольл]

n(HCl) = c(HCl) middot V(p-p) = 3 (мольл) middot 5 (л) = 15 моль

25

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Данный раствор содержит 15 моль хлороводорода

Какова молярная концентрация хлороводорода если в 2 л раствора со-

держится 73 г НCl

( ) ( )( ) 1

253673

=sdot

=minussdot

=pVpHClM

HClmHClс мольл

Концентрация хлороводорода в растворе равна 1 мольл

46 Расчеты по эквивалентной концентрации

Расчеты по эквивалентной концентрации проводятся с помощью фор-

мулы определения или с помощью преобразований формулы-

определения Во многих расчетах используется также формула-

определение молярной массы

( )

pp

BeqB

Beq

VznC

zcС

minus

=

=

( )ppB

BeqB VM

mСminus

=

где сВ ndash молярная концентрация вещества В

СeqB ndash эквивалентная концентрация вещества В

z ndash эквивалентное число растворенного вещества В

V(p-p) ndash объем раствора

mB ndash масса растворенного вещества В

МВ ndash молярная масса растворенного вещества

Какова эквивалентная концентрация гидроксида кальция в растворе 3 л

которого содержат 002 моль растворенного вещества

26

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

0130])([])([ 22 =

sdot=

minus ppeq V

OHCanzOHCaС мольл

Эквивалентная концентрация Са(ОН)2 в растворе равна 0013 мольл

Какая масса карбоната натрия необходима для приготовления 900 мл

02 раствора карбоната натрия [раствора с сeq(Na2C03) = 02 мольл]

549)()(

)( 323232 =

sdotsdot= minus

zVCONaMCONac

CONam ppeq г

Для приготовления данного раствора необходимо взять 954 г Na2CO3

47 Расчеты по плотности газов и растворов

С помощью формулы-определения плотности и на основе взаимосвязи

между молярным объемом газа молярной массой и плотностью можно

вычислить значения соответствующих величин

)(

MVrM

Vm

=

=

ρ

ρ

где ρ ndash плотность газа или раствора

М ndash молярная масса

VM ndash молярный объем газа

т ndash масса раствора

V ndash объем раствора

Рассчитайте плотность диоксида углерода при нормальных условиях

(ну)

27

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

гл961422

44CO

лмоль422)ну()CO()CO(

2

22

==

==

)ρ(

VV

MM

M

ρ

Плотность диоксида углерода при нормальных условиях составляет

196 гл Рассчитайте количество некоторого газа в порции массой 2014 г

если его плотность равна 00899 гл

Рассчитайте эквивалентную концентрацию гидроксида калия в раство-

ре с плотностью 113 гмл

56

1311401)(

)()(

)(

)()()()()(

)(

)(

)(

)()(

мольгмлг

KOHMKOHz

KOHMmKOHmz

KOHMVKOHmz

VKOHnzKOHczKOHс

pp

pp

рр

ррррeq

minussdot=

minussdot=

sdot

minussdot=

=sdot

sdot=

sdot=sdot=

minus

minus

minus

minusminus

ρωρ

ce(KOH) = 28 мольл

Эквивалентная концентрация КОН в данном растворе равна 28 мольл

48 Расчет молярной концентрации вещества по результатам титрования

Молярная концентрация вещества в растворе при титровании может быть рассчитана по объему определяемого раствора и расходу стандартного рас-твора с известной молярной концентрацией другого вещества В точке ва-лентности эквивалентные количества веществ в анализируемом и в стан-дартном растворе одинаковы Произведение эквивалентного числа z1 на ко-личество определяемого вещества n1 равно произведению эквивалентного числа z2 на количество вещества в стандартном растворе 2211 nznz = Это

28

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

уравнение упрощается если вещества определяемого и стандартного рас-творов имеют одинаковые эквивалентные числа (z1 = z2) n1 = n2

z1c1V1 = z2c2V2

откуда

11

2221 Vz

Vczс =

где с1 ndash молярная концентрация вещества в определенном растворе с2 ndash молярная концентрация вещества 2 в стандартном растворе V1 ndash объем определяемого раствора V2 ndash объем использованного раствора 10 мл раствора азотной кислоты в процессе кислотно-основного титрования

потребовали 48 мл раствора гидроксида натрия с ceq(NaOH) = 1 мольл Какова эквивалентная концентрация азотной кислоты в ее растворе

1

221 V

Vсс =

(NaOH) = 1 z(HNО3) = 1

( ) ( ) ( )( )

( ) ( )( ) мольл480мл10

мл48мольл1

33 =

sdot=

sdot=

HNOVNaOHVNaOHcHNOс

Молярная концентрация азотной кислоты равна 048 мольл

49 Расчет массы по результатам титрования

Масса растворенного вещества или его ионов может быть найдена с

помощью титрования Для расчета необходимы формулы-определения мо-

лярной концентрации и молярной массы Подстановкой и преобразовани-

ем получим

2211

21 VcM

zzm =

29

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

где m1 ndash масса вещества в определяемом растворе

M1 ndash молярная масса вещества в определяемом растворе

Z1 ndash эквивалентное число вещества в определяемом растворе

с2 ndash молярная концентрация вещества в стандартном растворе

V2 ndash объем использованного стандартного раствора

z2 ndash эквивалентное число вещества в стандартном растворе

При перманганатометрическом определении катионов железа (II) в

растворе было использовано 168 мл 002 М раствора перманганата калия

Какая масса железа в виде ионов содержится в определяемом растворе

Уравнение реакции титрования

5Fe +2 +МnО 4 + 8Н3О+ = 5Fe3+ + Мn2+ + 12Н2О

z(Fe +2 ) = 1z(MnO minus4 ) = 5

( ) ( )( ) ( ) ( ) ( )

( ) ( ) мг94мл816мольл020

ьгмол5615

42

242

=sdottimes

timessdot=sdotsdot= minus++

minus+ MnOcFeM

FezMnOzFem

30

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

5 СТЕХИОМЕТРИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ

ПО ХИМИЧЕСКИМ РЕАКЦИЯМ

Стехиометрия ndash учение о количественном составе химических соеди-

нений а также о соотношениях количеств веществ масс объемов и заря-

дов в химических реакциях

Стехиометрический расчет ndash расчет масс и объемов участвующих в

химической реакции исходных веществ или продуктов реакции Во всех

химических реакциях количества исходных веществ реагируют друг с дру-

гом в определенном соотношении На основании этого можно рассчитать

массы и объемы участников химической реакции

51 Алгебраический расчет массы и объема

На основе пропорциональности масс объемов и количеств веществ

выводятся расчетные уравнения для этих величин

Искомая величина Заданная величина Расчетное уравнение

m(A) m(B) ( )( )

( ) ( )( ) ( )BMBn

AMAnBmAm

sdotsdot

=

m(A) V(B) ( )( )

( ) ( )( ) ( )BVBn

AMAnBVAm

Msdotsdot

=

V(A) m(B) ( )( )

( ) ( )( ) ( )BMBn

AVAnBmAV M

sdotsdot

=

V(A) V(B) ( )( )

( )( )BnAn

BVAV

=

m ndash масса вещества V ndash объем вещества M ndash молярная масса VM ndash мо-

лярный объем газа (ну) (A) ndash вещество А (B) ndash вещество В

31

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Рассмотрим алгоритм действия на примере задачи каков объем кисло-

рода может быть получен путем термического разложения 28 г перманга-

ната калия

1 Составление уравнения реакции

2KMnO4 = K2MnO4 + MnO2 + O2

2 Указания на искомые и заданные величины

Дано n(B) = n(KMnO4) = 2 моль

N(A) = n(O2) = 1 моль

m(B) = m(KMnO4) = 28 г

Найти V(A) = V(O2)

3 Вывод расчетного уравнения

( ) )(

)()()()(

)()()()(

)()(

44

4222 KMnOMKMnOn

KMnOmOVMOmOV

BMBnAVAn

BmAV M

sdotsdotsdot

=

sdotsdot

=

4 Подстановка данных в расчетное уравнение

( ) ( ) ( )( ) ( )мольгмоль

лмольлмольOV1582

284221)( 2 sdotsdotsdot

=

5 Счет искомых величин

V(O2) = 198 л

6 Ответ задачи путем термического разложения 28 г перманганата ка-

лия можно получить 198 л кислорода

32

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

52 Расчет массы и объема методом пропорций

Массы и объемы реагентов в химической реакции могут быть рассчи-

таны на основе количеств веществ молярных масс и молярных объемов

используя метод пропорций

Какая масса оксида железа (3) должна быть использована в реакции с

алюминием для получения 14 г железа

1 Составление уравнения реакции

Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3

2 Запись заданной и искомой величины над уравнением реакции

m 14 г

Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3

3 Запись произведений стехиометрических коэффициентов и моляр-

ных масс веществ под уравнением реакции

m 14 г

Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3

мольг 1601sdot мольг 562 sdot

4 Составление пропорции

мольгг

мольгm

56214

1601 sdot=

sdot

5 Расчет искомых величин

гмольг

гмольгm 20562

14160=

sdotsdot

=

6 Ответ задачи для получения 14 г железа требуется 20 г оксида желе-

за (+3)

33

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

6 РАСЧЁТЫ В ХИМИЧЕСКОЙ ТЕРМОДИНАМИКЕ

61 Расчет энтальпии реакции по данным эксперимента

Энтальпия реакции может быть определена калориметрическим методом

)(

)()()(

)(

)()(

22

22

продmпродMTOHcOHmН

продnTOHcOHmH

P

P

sdotΔsdotsdotminus=Δ

Δsdotsdotminus=Δ

где ΔH ndash энтальпия реакций

m(H2O) ndash масса воды в калориметре

(прод) ndash продукт реакции

Определите энтальпию реакции железа с серой если образуется суль-

фид железа(2)

Уравнение реакции Fe + S = FeS

Данные измерений m(H2О) = 400 г ΔT = 45 К

m(Fe) = 448 г m(S) = 256 г

( )[ ] ( ) 94562484

8854194400)()(

)()()( 22

молькДжмольгКлКДж

SmFemFeSMTOHcOHmH P

minus=+

sdotsdotsdotsdotminus=

+sdotΔsdotsdot

minus=Δ

Определенная калориметрическим путем энтальпия реакции получения

сульфида железа (+2) составляет ΔН = -94 кДжмоль (табличная величи-

на -100 кДжмоль)

34

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

62 Расчет стандартных величин реакции

по табличным данным

Стандартные энтальпии ΔН0 стандартные энтропии ΔS0 стандартные

энергии Гиббса ΔG0 ndash реакции могут быть рассчитаны на основе закона

Гесса по табличным данным

)]([)]([

)()(

)()(

0

0

0

000

000

реагGvпродGvG

SvSvS

HvHvH

BTBTT

реагпрод

реагпрод

ΔsdotminusΔsdot=Δ

sdotminussdot=Δ

ΔsdotminusΔsdot=Δ

sumsum

sum sum

sum sum

Рассчитайте стандартную энтальпию гидрирования этена

кДж137]01521[)]85(1[

)]H(H)HC(H[)HC(H

CHCHHCHCH

20

420

6200

33222

minus=sdot+sdotminusminussdot=

=Δsdot+ΔsdotminusΔsdot=Δ

minusrarr+=

vvHv

Стандартная энтальпия реакции составляет -137 кДж

63 Расчет энергии Гиббса реакции

Расчет производится по уравнению Гиббса-Гельмгольца

000 H STGT ΔminusΔ=Δ

Рассчитайте стандартную энергию Гиббса GΔ 0298 ndash гидрирования этена

СН2 = СН2 + Н2 rarr СН3 ndash СН3 0HΔ = -137 кДж ASP = ndash121 ДжК

0298GΔ = 0

298HΔ ndashΔS 0 = ndash137 middot298 (ndash0121) = ndash101 кДж

Стандартная энергия Гиббса реакции составляет -101 кДж

35

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

64 Расчет константы равновесия

Константа равновесия рассчитывается по стандартной энергии Гиббса

реакции

RTInKGT minus=Δ 0

Рассчитайте константу равновесия PK гидрирования этена при 298 К

если кДж1010289 minus=ΔG давление выражено в Паскалях

0289 PRTInKG minus=Δ

105325101

кПа)325101(

1)325101(

840)К(298)ДжК(3148

)кДж(101

15840

0298

sdot==sdot=

minus=Δ=

=sdot

minus=

Δminus=

Δ

Δ

eeK

vKInInK

RTGInK

vInKP

vP

P

P

P

Константа равновесия гидрирования этена составляет 15105 sdot=PK

36

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

7 РАСЧЕТЫ В КИНЕТИКЕ РЕАКЦИЙ

71 Расчет константы скорости

Расчет константы скорости на основе данных измерения кинетических

параметров осуществляется по уравнению скорости реакции Порядок хи-

мической реакции должен быть известен

Реакция 1 порядка

Реакция 2 порядка

Или если с0А = с0В

)11(10

2

AAA

A

cckkc

ddcv minus==minus=

ττ

где сА сВ ndash молярные концентрации в момент времени х

с0А с0В ndash начальные концентрации реагентов

k ndash константа скорости реакции

τ ndash время протекания реакции

Щелочное омыление метилового эфира уксусной кислоты протекает

как реакция II порядка

CH3 ndash COO ndash CH3 + OH ndash COOndash + CH3OH

Найдите константу скорости Заданы начальные концентрации метилового

эфира уксусной кислоты и гидроксид-иона с0(эфир) = с0(ОН minus ) = 005 мольл

Через 75 с концентрации составили с(эфир) = с(ОН minus ) = 004 мольл

A

AA

A

ccInkkc

ddcV 01

ττ===

BA

AB

ABBA

A

ccccIn

cckckc

ddcV

0

0

00 )(1 sdotminus

==minus=ττ

37

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ minus=⎥

⎤⎢⎣

⎡minus=

0501

0401

751

)(1

)(11

0 cэфирcэфирck

τ

k = 0067 л(мольmiddotс)

Константа скорости щелочного омыления метилового эфира уксусной

кислоты составляет 0067 л(мольmiddotс)

72 Расчет порядка реакции

Расчет порядка реакции из данных измерения кинетических парамет-

ров осуществляется по уравнению скорости С помощью полученных

экспериментальным путем данных рассчитываются и сравниваются меж-

ду собой константы скорости в разные моменты времени Если отклоне-

ние значений этих констант незначительное то выбранный для расчетов

порядок реакции является правильным

Необходимо определить порядок реакции тиосульфат-иона с перокси-

дом водорода

minus23S2SO +2Н3O+ + Н2O2 mdashgt S4O minus2

6 + 4Н2О (при рН = const)

Данные измерений

τ мин 0 17 36 43 52

с(SO3S2-)10-3 мольл

205 103 52 42 31

с(Н2O2)10-3 мольл 368 317 291 286 281

Предложим что в данных условиях протекает реакция II порядка

)()()(22

23

23 OHcSSOck

dSSOdcv sdotsdot=minus= minus

minus

τ

38

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

)()()()(

)]()([1

23022

2202

3

2202

30minus

minus

minus sdotsdot

sdotminus

=SSOcOHcOHcSSOcIn

OHcSSOck

τ

Через 17 мин

)10520()10731()10836()10310(

)1083610520(171

33

33

33 minusminus

minusminus

minusminus sdotsdotsdotsdotsdotsdot

sdotsdotminussdot

= Ink

k = 195 л(моль sdot мин) Аналогично через 36 мин ndash 194 через 43 мин ndash 190 через 52 мин ndash 191

Частные константы скорости близки по значениям протекает реакция 2 порядка Константа скорости этой реакции составляет 19 л(моль sdot мин)

73 Расчет времени реакции

Расчет времени реакции необходимого для того чтобы достичь опре-деленной концентрации исходного вещества или продукта реакции осу-ществлялся по уравнению скорости реакции

Проводится химическая реакция пероксида водорода с тиосульфат-ионом в кислом растворе Начальные концентрации с0(Н2О2) = 5 sdot 10 minus 2мольл

c0(SO3S2 minus

) = 25 sdot10-2 мольл Константа скорости реакции II порядка

k = 191 л(моль sdot мин) Необходимо рассчитать время по истечении кото-

рого концентрация тиосульфат-ионов станет равной 1 sdot 10 2minus мольл 2SО3S2- + 2Н3О+ + Н2О2 rarr S4О minus2 + 4Н2О

)()()(22

23

23 OHcSSOck

dSSOdcv sdotsdot=minus= minus

minus

τ

)()()()(

)]()([1

23022

2202

3

2202

30minus

minus

minus sdotsdot

sdotminus

=SSOcOHcOHcSSOcIn

OHcSSOckτ

39

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

=minusminus= minusminus )]()([21)()( 2

32

3022022 SSOcSSOcOHcOHс

2222 10254)1011052(21105 minusminusminusminus sdot=sdotminussdotminussdot= мольл

)1052()10254()105()101(

)]1051052[9111

22

22

22 minusminus

minusminus

minusminus sdotsdotsdotsdotsdotsdot

sdotsdotminussdot

= Inτ

τ = 159

Концентрация minus23SSO равная 2101 minussdot мольл установиться через 159 мин

74 Расчеты по уравнению Аррениуса

С помощью уравнения Аррениуса рассчитываются энергия активации и предэкспоненциальный множитель на основе экспериментальных значений константы скорости Константа скорости может быть пересчитана на лю-бые температуры

RTEInAInk

eAk

A

RTEA

minus=

sdot=minus

)11(12

12 TTREInkInk A minus=minus

где minus21kk константы скорости реакции

T1 T minus2 температуры

ЕА ndash энергия активации

R ndash универсальная газовая постоянная

A ndash предэкспоненциальный множитель

40

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Константы скорости разложения пентаоксида диазота N 2 O5 rarrNO2 + NO3

при 308 К и 328 К равны соответственно 134 middot 10 4minus и 150 middot 10 3minus с 1minus Необ-

ходимо рассчитать энергию активации

1

2

21

21

KKIn

TTTRTEA sdotminus

=

14

13

1034110501

)308328()(328)(300)]([31458

minusminus

minusminus

sdotsdot

sdotminus

sdotsdotsdot=

ccIn

КККмольКДжEA

EA = 101 кДжмоль

Энергия активации разложения N2О5 составляет 101 кДжмоль

Константы скорости разложения пентаоксида диазота при 308 К и

328 К равны соответственно 134 middot 10-4 и 150 middot 10-3 с-1 Необходимо рас-

считать предэкспоненциальный множитель А если энергия активации

равна 101кДжмоль

c10812

108110812

c1081)10501(

c1081)10341(

1131313

21

11332831458101000

322

11330831458101000

411

2

1

minus

minussdotminus

minussdotminus

sdot=sdot+sdot

=+

=

sdot=sdotsdot=sdot=

sdot=sdotsdot=sdot=

AAA

eekA

eekA

RTE

RTE

A

A

Множитель А для данной реакции равен 18 middot 1013 с-1

Константа скорости разложения пентаоксида диазота при 328 К со-ставляет 60 1310 minusminussdot с Необходимо рассчитать константу скорости реакции при 100 degС

41

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

c130)10501(287287

2874684)328

1273100

1(31458

101000

)11(

)11(

1312

4684

1

2

2

2

121

2

1212

minusminus =sdotsdot==

===minus+

minus=

minusminus=

minusminus=minus

KK

eKK

KKIn

TTRE

KKIn

TTREInkInk

A

A

Константа скорости разложения N2О5 при 100 degС составляет 013 с-1

42

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

8 РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РАВНОВЕСИЯМ

81 Расчеты по закону действующих масс

Расчеты в соответствии с законом действующих масс осуществляются в определенной последовательности

Алгоритм действия 1 Составление уравнения реакции 2 Указание молярных концентраций (парциальных давлений) реаген-

тов перед началом реакции 3 Вычисление молярных концентраций (парциальных давлений) уча-

стников реакции в состоянии химического равновесия 4 Составление уравнения закона действующих масс 5 Подстановка молярных концентраций (парциальных давлений) в

уравнение закона действующих масс 6 Расчет искомых величин В химических равновесиях с одинаковой суммой коэффициентов для

реагентов и продуктов (Δ v = 0) вместо молярных концентраций могут быть взяты пропорциональные им количества веществ

82 Расчет константы равновесия Кс

В реакции уксусной кислоты с этанолом при 25 degС к моменту установ-ления химического равновесия образовалось 205 моль этилового эфира уксусной кислоты В исходных веществах содержалось 155 моль воды Каково значение константы равновесия

1 СН3mdashСООН + С2Н5mdashОНhArrСН3mdashСООmdashС2Н5 + Н2О 2 3 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 (3-205) (4-205) 205 моль (155 + 205) 095 моль 195 моль 36 моль

43

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

4 )()(

)()(спиртnкислотаnводаnэфирnKC sdot

sdot=

5 95195063052

sdotsdot

=cK

6 КС = 398 При 25 degС константа равновесия образования этилового эфира уксус-

ной кислоты равна 398 (или ~ 4)

83 Расчет количества продукта в состоянии равновесия

При 25 degС константа равновесия образования эфира из уксусной кисло-ты и этанола равна 4 Каково количество эфира в состоянии равновесия если взято 3 моль уксусной кислоты и 4 моль этанола Исходные вещест-ва содержат 155 моль воды

1 СН3 ndash СООН + С2Н5 ndash ОН hArr СН3 ndash СОО ndash С2Н5 + Н2О 2 3 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 3-n 4-n n 155 + n

4 )()(

)()(спиртnкислотаnводаnэфирnK C sdot

sdot=

5 )4()3(

)551(4nn

nnminussdotminus

+=

87329254164

972859

016859482845516

21

222

plusmn=minusplusmn=

=+minus+minus=+

n

nnnnnn

n1 = 78 моль (нереальный ответ n gt 4 моль)

n2 = 205 моль В состоянии химического равновесия смесь содержит 205 моль этило-

вого эфира уксусной кислоты

44

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

84 Расчет выхода продукта

Уход продукта реакции представляет собой частное от деления полу-ченного в равновесии количества вещества и рассчитанного по необрати-мой реакции количества вещества

теорnn

При взаимодействии 3 моль уксусной кислоты с 4 моль этанола полу-чают 205 моль эфира Исходные вещества содержали 155 моль воды Ка-ков выход эфира по отношению к уксусной кислоте

1 OHHCCOOCHOHHCCOOHCH 2523523 +minusminushArrminus+minus

2 23 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 095 моль 195 моль 205 моль 36 моль

4 3052

)()(

)()(

0

===кислотаnэфирn

эфирnэфирn

теор

η

5 68680 ==η

Выход эфира по отношению к уксусной кислоте составляет 68

85 Расчет константы равновесия по уравнению Вант-Гоффа

Расчет константы равновесия при определенной температуре осущест-вляется при заданной константе равновесия с помощью уравнения Ванг-Гоффа (изобара реакций)

2RTH

dTdInK Δ

=

Интегрированная форма

12

120

12 TTTT

RHInKInK minus

sdotΔ

+=

45

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

где k ndash константа равновесия 0HΔ ndash стандартная энтальпия

R ndash универсальная газовая постоянная T ndash температура 12 ndash индексы для двух составляющих

При 25 degС для химической реакции 242 2NOON hArr константа равновесия

КР = 114 кПа Рассчитайте константу равновесия при 70 degС если стан-дартная энтальпия реакции Δ Н0 = 59 кДж

259325101325101

940343298298343

3145859000

325101411

325101

9402

12

120

12

2

2 =sdot=sdot=

=sdotminus

sdot+=

=minus

sdotΔ

+==

eeK

In

TTTT

RHInK

KInK

PInKP

PP

P

86 Расчеты с водородным показателем рН

Расчеты с показателем рН проводятся с помощью формулы-определения рН и химического выражения константы протолиза

мольлв)()( 33 OHcOHIgcpH +minus=

Для сильных кислот и оснований

с(H3O+) = c0на sdot c(OH-) = c0B

Для средних по силе кислот и оснований (при К gt 001 с0)

с(H3O+) = Bbнаa cKOHсcK 00 )( =minus

Для буферных ратворов

)()()( 3 minus

+ sdot=AcHAcКOHс a

46

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Раствор имеет значение рН 35 Какова молярная концентрация катио-нов оксония

мольл102310)(

10)(

)(

4533

3

3

minusminus+

minus+

+

sdot==

=

minus=

OHc

OHc

OHIgcpH

pH

Концентрация катионов H3O+ = 32 sdot 10-4 мольл

Рассчитайте рН в 01М растворе аммиака если КВ(NH3) = 18 middot 10 5minus

111)1077(

мольл10771031

101)(

)(

мольл103110)1081()(

)(

12

123

14

3

35

0

=sdotminus=

sdot=sdotsdot

==

sdot=sdotsdot=

=

minus

minusminus

minus

minus+

minusminusminus

minus

IgpHOHcKOHс

OHc

cKOHс

W

BB

Рассчитайте значение рН буферного раствора

К a (СН3СООН) + 016М CH 3 COONa

Если К а (СН3СООН) = 18- 10 5minus

55

3

33 1021

160110)1081(

)()()( minusminus

minus+ sdot=sdotsdot=sdot=

COOCHcCOOHCHcKOHс a

pH = 49

Буферный раствор имеет значение рН = 49

47

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

87 Расчет степени протолиза

Степень протолиза представляет собой долю кислоты или основания

вступивших в протолиз по отношению к начальной концентраций протолита

НАНАKT c

Acc

OHca00

3 )()( minus+

==

и

BBC c

HBccOHca

000

)()( +minus

==

Какова степень протолиза в 001М растворе уксусной кислоты если

010

010)1081()(

)(

)()()(

)(

5

30

30

30330

3

sdotsdot=

sdot=

sdot==

minus

+

COOHCHcCOOHCHcK

a

COOHCHcKOHcCOOHCHc

OHca

aKT

aKT

аКТ = 0042 или 42

Ka = 18 sdot 10-5

Степень протолиза уксусной кислоты составляет 42

88 Расчеты по равновесиям растворимости

Расчеты по равновесиям растворимости и осаждения проводятся с по-

мощью выражения для произведения растворимости

)()(

][][)(

nmnm

nMnM

nmMnnM

nmBAПРBAl

BABAПР

+

minus+

=

=

48

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

где ПР (АmВn) ndash произведение растворимого вещества АmВn

l(АmВn) ndash растворимость вещества или концентрация насыщенного рас-

твора вещества nm BA

Сульфат бария имеет произведение растворимости 1middot10-10 При какой

концентрации серной кислоты в 0001М растворе хлорида бария начина-

ется осаждение сульфата бария

[Ba2+][SO minus24 ] = ПP(BaSо4)

3

10

242

442 101101

][)(][)( minus

minus

+minus

sdotsdot

===BaBaSOПРSOSOHс

c(H2SО4)= 1 middot 10-7 мольл

Осаждение сульфата бария начинается когда концентрация серной ки-

слоты превышает значение 1 middot 10 7minus мольл

Какова растворимость l1 перхлората калия в воде по сравнению с рас-

творимостью l1 перхлората калия в 1 М растворе хлорида калия

l1 (КСlO4) = [СlOminus4 ] = )( 4KCIOПР = 2101 minussdot = 01 мольл

l1 (КСlO4) = [СlOminus4 ] ПР(КClO4) = с(К+)[СlO

minus4 ] = 1 middot 10-2

1101

)()KClO()(

24

42

minus

+

sdot==

KcПРKClOl

l1 (КСlO4) = 001 мольл

Растворимость l1 перхлората калия в чистой воде в десять раз выше 1

М растворе хлорида калия

49

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

89 Расчет растворимости при комплексообразовании

Для расчета растворимости малорастворимых солей когда катион об-

разует комплекс требуются уравнения для произведения растворимости и

для константы устойчивости комплекса

ПР(AmBn) = [An+]m[Bm-]n

xnx

LAAlK

]][[][

+=

где ПР ndash произведение растворимости

К ndash константа устойчивости комплекса

[Аn+] ndash молярная концентрация катионов

[L] ndash молярная концентрация лигандов

[АЦ] ndash молярная концентрация комплекса

Константа устойчивости катиона диамминсеребра (+1) К = 16 middot 107

Рассчитайте растворимость хлорида бромида и иодида серебра(1) в 4М

растворе аммиака если ПР(АgСl) = 1 middot 10-10 ПР(АgВr) = 5 middot 10-13

ПР(АgI) = 8 middot 10-17

AgXhArrАg+ + Х minus ПР(АgХ) = [Аg+][Х minus ]

])([

)()(][

)(][)(

)(])([][

)(][

])([])([2

23

32

33

23

32

23233

++minus

++

+

+++

sdotsdot===

sdot=

sdot=hArr+

NHAgNHcKAgXПР

AgAgXПРXAgXl

NHcKNHAgAg

NHcAgNHAgKNHAgNHAg

50

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

мольл1041)(

4)1061()108()(

мольл1011)(

4)1061()105()(

мольл160)(4)1061()101()(

)()()(

][])([

4

2717

2

2713

2710

32

23

minus

minus

minus

minus

minusminus

minus+

sdot=

sdotsdotsdotsdot=

sdot=

sdotsdotsdotsdot=

=

sdotsdotsdotsdot=

sdotsdot=

asymp

AgIl

AgIl

AgBrl

AgBrl

AgCllAgCll

NHcKAgXПРAgXl

XNHAg

Растворимость галогенидов серебра(1) в 4М растворе аммиака состав-

ляет 016 (AgCl) 11 middot 10-2 (AgBr) и 14 middot 10-4 мольл (AgI) В этом растворе

аммиака хлорид растворяется хорошо бромид ndash незначительно и иодид

серебра (+1) ndash плохо

51

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

9 РАСЧЕТЫ В ЭЛЕКТРОХИМИИ

91 Расчеты по уравнению Нернста

С помощью уравнения Нернста можно вычислить окислительно-

восстановительные потенциалы электродные потенциалы и равновесное

напряжение гальванического элемента

Для окислительно-восстановительного электрода

][][0

BcOkIn

zFRTEE sdot+=

где Е0 ndash стандартный потенциал

Е ndash электродный потенциал

Z ndash число переданных электронов

Для электрона металлкатион металла

][0 +sdot+= ZAInzFRTEE

][][)(0590

K298при)()(

0

01

02

0

BcOkIg

zBEE

TанодЕкатодEE

EEE

sdot+=

=minus=Δminus=Δ

где R ndash газовая постоянная

Т ndash температура

F ndash постоянная Фарадея

[Ок] ndash молярная концентрация окислителя

[Bc] ndash молярная концентрация восстановителя

ΔЕ0 ndash стандартное напряжение

ЕΔ ndash равновесное напряжение

52

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Каков электродный потенциал пары медькатион меди (+2) при 25 degС и

[Cu2+]= 001 мольл

01020590340][

2)(0590 20 IgCuIgBEE sdot++=sdot+= +

E = +028 B

Электродный потенциал равен +028 В

Каково равновесное напряжение гальванического элемента Даниеля

при 25 degС если молярные концентрации сульфата меди(2) и сульфата

цинка(2) одинаковы

Электрод 1 цинккатион цинка (+2)

Электрод 2 медькатион меди (+2)

)()()(][][02950

)()(][02950)(

][02950)()()(

02020202

2

2020220

22022

EZnZnECuCuECuCuEZnCuIg

ZnZnECuCuEZnIgZnZnE

CuIgCuCuEZnZnECuCuEE

Δ=minusminus=+

+minus=+minus

minus+=minus=Δ

++++

+

++++

++++

ΔEdeg = 034 middot (-076) = 110 В

Элемент Даниеля имеет равновесное напряжение 110 В Рассчитайте

напряжение гальванического элемента CuCu +2 (с 1 )|| К+ СI minus || Cu2+(c2)Cu

(Cu2+) = 05 мольл и с1 (Сu2+) = 05 005 и 0005 мольл

Для каждого полуэлемента )(20590 20 +sdot+= CuIgcEE

Напряжение гальванического элемента

1

201

0212 2

0590ccIgEEEEE sdot+minus=minus=Δ

Поскольку

01

02 EE =

53

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

то

1

2

20590

ccIgE sdot=Δ

а) с1 (Cu2+) = 05 мольл ΔЕ = 00295 Ig 1 = 0

б) с1 (Cu2+) = 005мольл ΔЕ = 00295 Ig 10 = 0030 В

в) с1 (Cu2+) = 0005 мольл ΔЕ = 00295 Ig 100 = 0059 В

Исследуемые концентрационные гальванические элементы имеют при

25 degС напряжение 0 30 и 59 мВ

Рассчитайте электродные потенциалы полуэлементов при 25 degС

1) 2HPt (р = 1035 кПа) Н3О+ (рН = 15)

2) +2FePt (с = 002 мольл) Fe3+ (с = 004 мольл)

Каково равновесное напряжение гальванического элемента составлен-

ного из этих электродов

++ OHH 22 2 = 2Н3О+ + 2е-

B880)0890(7880B78800200400590770

][][)(0590)(

B08903101510302950510590

)(3101

)(205900590

)(][

20590

2

2

3320

232

1

2

2

230

1

=minusminus=Δ=+=

sdot+=+hArr

minus=minussdotminus=

sdotminussdotminus=+=

+

+++minus++

EIgE

FeFeIgBFeFeEEeFeFe

IgE

кПаHpIgpH

HpOHIgEE

Равновесное напряжение данного гальванического элемента составляет

088 В

54

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Рассчитайте окислительно-восстановительный потенциал для пары

Mn2+MnOminus4 при рН = 0 при рН = 03 и 7 (t = 25 ordmC)

( ) ( ) [ ][ ][ ]

( ) ( ) ( ) [ ][ ]

( ) ( )

( ) ( ) ( ) 094405112

85

05902

lg5

059085

0590

lg5

0590

5812

4

4

24

42

2

834

42

3422

рНВВEMnOMnE

pHBEMnOMnE

MnMnOBpHBEMnOMnE

MnOHMnBEMnOMnE

eOHMnOHMn

sdotminus+=+

sdotminus=+

sdot+sdotminus=

sdot+=

++harr+

minus

minus

+

minusminus+

+

+minusminus+

minus+minus+

o

o

o

o

При рН = 0 Е = +151 рН = 3 Е = +123 рН = 7 Е = +085

Окислительно-восстановительный потенциал данной пары при рН = 03 и 7 составляет +151 +123 и +085 В соответственно

92 Расчеты по законам Фарадея

Для расчета осажденной массы значений силы тока времени или чис-ла элементарных зарядов при электролизе используются законы Фарадея или преобразования законов Фарадея а также формула-определение мо-лярной массы

zFMIm

zFI

nm

zFIn

τ

τ

τ

=

=

=

55

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

где I ndash сила тока

τ ndash время

z ndash число элементарных зарядов

F ndash постоянная Фарадея

n ndash количество вещества

М ndash молярная масса

m ndash масса вещества

Рассчитайте ежедневное производство алюминия в электролизёре кото-рый работает при силе тока 100 000 А и для которого выход по току η = 85

Al3+ rarr Al + 3endash

кг685г039685485963

85027360024000100asymp=

sdotsdotsdotsdotsdot

==zFMIm ητ

В электролизе ежедневно получают 685 кг алюминия

56

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

10 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ФОРМУЛ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ

101 Определение молекулярной формулы летучего органического соединения

Для определения молекулярной формулы летучего соединения необхо-димо оценить результаты качественного и количественного элементного анализа а также установить молярную массу

Алгоритм действия

1 Установить качественный состав соединения Результат исследуемое соединение состоит из элементов углерод во-

дород и кислород Молекулярная формула СхНуОz 11 Установить молярную массу соединения

12 Экспериментальное определение объема пара одной пропорции

соединения

( )( )[ ]

кПа 72101

C 20

мл 548г

г120

=

=

=

=

p

t

OHCV

OHCm

zyx

zyx

o

13 Рассчитать объем пара порции соединения в нормальных условиях

( )[ ] ( )[ ]

( )[ ] мл 445г

32510115293

1527372101548гг

=sdot

sdotsdot=

sdot=

zyx

zyxzyx

OHCVрТ

рТOHCVOHCV

o

o

oo

14 Рассчитать молярную массу соединения

57

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

( ) ( )( )[ ]

( ) гмоль 259

445

41422120гм

=

sdot=

sdot=

zух

zyx

zухzух

ОНСМ

OHCVVОНСm

ОНСМo

2 Установить возможную молекулярную формулу органического со-единения путем расчета

( ) )()()( ОzМНуМСхМОНСМ zух ++=

Возможные решения 592 гмоль = (2 middot 12 + 4 middot 1 + 2 middot 16 гмоль)

или 592 гмоль = (3 middot 12 + 8 middot 1 + 1 middot 16 гмоль)

Возможные молекулярные формулы органического соединения С2Н4О2 и С3Н8О

3 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органическо-го соединения путем анализа сжиганием

31 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида углерода которые образуются при сжигании одной порции органического соединения

m(CхHуOz) = 60 мг m(H2О) = 720 мг V(CО2) = 718 мл t =20degC ρ = 10172 кПа 32 Рассчитать объем диоксида углерода при нормальных условиях 33 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-

единения

( )( )

( ) ( )( ) 3

м

22 =sdot

sdot=

zyx

zyxp

zyx OHCmVOHCMTCOV

OHCnCOn oo

58

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

34 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-

единения

( )( )

( ) ( )( ) ( ) 8

22

2

22 =sdot

sdot==

zyx

zyxp

zyx OHCmOHМOHCMTOHm

OHCnOHnY o

35 Составить молекулярную формулу

Молекулярная формула органического соединения С3Н8О

Молекулярная (брутто-) формула еще не проясняет строения химиче-

ского соединения Последнее может быть определено при использовании

химических иили физических методов

Возможные соединения с молекулярной формулой С3Н8О

CH3ndashCH2ndashCH2ndashOH ndash пропанол 1

CH3ndashCH(OH)ndashCH3 ndash пропанол 2

СН3ndashСН2ndashОndashСН3 ndash метиловый спирт

102 Определение молекулярной формулы

нелетучего органического соединения

Для определения молекулярной формулы нелетучего соединения необ-

ходимо оценить результаты качественного и количественного элементно-

го анализа и результатов определения молярной массы криоскопическим

методом Молярная масса вещества рассчитывается на основании пони-

жения температуры замерзания

LB

Bзамзам mM

mkT sdot=Δ

Lзам

BзамB mT

mkMΔ

=

где замTΔ ndash понижение температуры замерзания

59

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

замK ndash криоскопическая константа растворителя

Bm ndash масса вещества В

BM ndash молярная масса вещества В

Lm ndash масса растворителя

Для определения молекулярной формулы подходит следующая после-

довательность действий

Установить качественный состав соединения Результат исследуемое со-

единение состоит из элементов углерод водород и кислород Молекуляр-

ная формула ZYX OHC

1 Установить молярную массу соединения

11 Экспериментальное определение понижения температуры замер-

зания раствора

m( ZYX OHC ) = 78 г m(H2О) = 40 г

ΔTзам = -2 К

Кзам(Н2О) = -1860 К sdot гмоль

12 Рассчитать молярную массу соединения

)()()(

2OHmTOHCmkOHCM

зам

ZYXзамZYX Δ=

M( ZYX OHC ) = 181 гмоль

2 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органического

соединения путем анализа сжиганием

21 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида

углерода которые образуются при сжигании одной порции соединения

M(CxHyOz) = 93 мг

m(H2О) = 547 мг

V(СО2) = 739 мл

t =22 degС

60

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

ρ = 1006 гПа

22 Рассчитать объем диоксида углерода в нормальных условиях

25101315295152731006973)()(

0

0220 sdot

sdotsdot==

TppTCOVCOV

V0(СО2) = 679 мл

23 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-

единения

093041422

18106790)(

)()()(

)( 202

sdotsdot

=sdotsdot

==ZYXM

Zyx

ZYX OHCmVOHCMCOV

OHCnCOnx

х = 6

24 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-

единения

93181817542

)()()()(2

)()(2

2

22

sdotsdotsdot

=sdotsdot

==ZYX

Zyx

ZYX OHCmOHMOHCMOHm

OHCnOHny

у = 12

25 Расчет числа атомов кислорода в молекуле органического соеди-

нения

)()()()( OzMHyMCxMOHCM Zyx +minus=

16112126181

)()()()( sdotminussdotminus=

minusminus=

OMHyMCxMOHCM

z Zyx

z = 6

Молекулярная формула соединения С6H12O6

61

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

Основная

1 Коровин НВ Общая химия учебник для технических направлений и специальностей вузов НВ Коровин ndash 2-е изд испр и доп ndash М ВШ 2000

2 Фролов ВВ Химия ВВ Фролов ndash М Высшая школа 1995 3 Глинка НЛ Задачи и упражнения по общей химии НЛ Глинка ndash

Л Химия 1989 4 Суворов АВ Общая химия АВ Суворов АБ Никольский ndash СПб

Химия 1997 5 Орлов КЯ Авиационные материалы КЯ Орлов ВА Пархимович

ndash М Транспорт 1993 6 Задачи и упражнения по общей химии под ред проф НВ Корови-

на ndash М Высшая школа 2003 7 Михилев ЛА Задачи и упражнения по неорганической химии

ЛА Михилев НФ Пассет МИ Федотова ndash СПб Химия 1995 8 Хомченко ИГ Общая химия сборник задач и упражнений

ИГ Хомченко ndash М Оникс 1999 9 Литвинова ТН Задачи по общей химии с медико-биологической на-

правленностью ТН Литвинова ndash Ростов нД Феникс 2001 10 Кузьменко НЕ Задачник по химии НЕ Кузьменко ВВ Еремин

ndash М Экзамен 1999

Дополнительная

1 Слесарев ВИ Химия Основы химии живого учебник для вузов

ВИ Слесарев ndash 2-е изд испр и доп ndash СПб Химиздат 2001

2 Хаускрофт К Современный курс общей химии В 2 т К Хаускрофт

Э Констебл пер с англ ndash М Мир 2002 3 Лидин РА Химия справочник для старшеклассников поступающих в вузы

РА Лидин ЛЮ Аликберова ndash М Аст пресс школа 2002

62

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

4 Слета ЛА Химия справочник ЛА Слета ndash Харьков Фолио Рос-

тов нД Феникс 1997

5 Дикерсон Р Основные законы химии В 2 т Р Дикерсон Г Грей

Дж Хейт ndash М Мир 1982

6 Лучинский ГП Курс химии ГП Лучинский ndash М Высшая школа 1985

7 Ремсден ЭН Начала современной химии ЭН Ремсден ndash Л Хи-

мия 1985

8 Степин БД Неорганическая химия БД Степин АА Цветков ndash

М Высшая школа 1994 9 Шелинский ГИ Основы теории химических процессов ГИ Шелинский

ndash М Просвещение 1989

10 Ерохин ЮМ Сборник задач и упражнений по химии ЮМ Еро-

хин ВИ Фролов ndash М ВШ 1990

11 Любимова НБ Вопросы и задачи по общей и неорганической хи-

мии НБ Любимова ndash М ВШ 1990 12 Фримантл М Химия в действии М Фримантл ndash Ч 1 2 ndash М Мир 1991

13 Шиманович ИЕ Общая химия в формулах определениях схемах

ИЕ Шиманович МЛ Павлович ВФ Тикавый ПМ Малашко ndash Минск

Университетское 1996

14 Витинг ЛМ Задачи и упражнения по общей химии ЛМ Витинг

ЛА Резницкий ndash М МГУ 1995

15 Зоммер К Химия справоник школьника и студента Пер с нем

под ред РА Лигина ndash 2-е издстереотип ndash М Дрофа 2000

63

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Приложение

64

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

65

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

66

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

67

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Значение некоторых констант

Постоянная Авогадро NA = 60221023 моль-1

Постоянная Фарадея 1 F = 6021023е = 96484 Кл = 268 Аmiddotч

Постоянная Планка h = 662610-34 Джс

Универсальная газовая постоянная R = 0082 лmiddotатмКndash1моль-1 =

= 62 360 млmiddotмм рт ст Кndash1мольndash1 = 8314 ДжmiddotК-1мольndash1 = 1987 калК-1моль-1

Таблица 1

Приставки кратных и дольных единиц

Приставка Множитель Приставка Множитель Приставка Множитель

тера Т 1012 гектог 102 милли м 10-3

гига Г 109 дека да 101 микро мк 10-6

мега М 106 децид 10-1 нано н 10-9

кило к 103 сантис 10-2 пико п 10-12

Таблица 2

Корни латинских названий элементов

Символ Название Корень латинского названия Ag Серебро Аргент As Мышьяк арс- арсен- Au Золото аур- С Углерод карб- карбон- Сu Медь купр- Fe Железо ферр- Н Водород гидр- гидроген-

Hg Ртуть меркур- Мn Марганец марган- N Азот нитр- Ni Никель никкал- О Кислород окс- оксиген- Pb Свинец плюмб- S Сера сульф- тио-

Sb Сурьма стиб- Si Кремний алл- силиц- Sn Олово станн-

68

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Таблица 3 Соотношение между единицами энергии

Единица эрг Дж кал Втmiddotч ЭВ

эрг 1 10-7 239middot10-8 278middot10-11 624middot1011

Дж 107 1 0239 278middot10-4 625middot1018

кал 4184middot107 4184 1 116middot103 261middot1019

Втmiddotч 360middot1010 36middot103 861 1 224middot1022

ЭВ 160middot10-12 160middot10-19 383middot10-20 445middot10-23 1

Таблица 4

Названия часто употребляемых кислот и их солей

Кислота Названия солей

Название Формула Кислот-ный

осадок

По названию кислоты (рус номенклатура)

По названию аниона (между-народная но-менклатура)

Азотная HNO3 NO3ndash азотнокислый нитрат

Азотистая HNO2 NО2ndash азотистокислый нитрит

Бромоводородная HBr Brndash бромистый бромид

Йодоводородная HI Indash йодистый йодид

Метакремниевая H2SiO3 SiO32ndash кремниевокислый силикат

Марганцовая HMnO4 MnO4ndash марганцевокислый перманганат

Ортофосфорная H3PO4 PO43ndash фосфорнокислый ортофосфат

(фосфат)

H3PO4 HPO42ndash

кислый фосфорнокис-лый (двухзамещенный) гидрофосфат

H3PO4 H2PO4ndash кислый фосфорнокис-

лый (однозамещенный) дигидрофосфат

Серная H2SO4 SO42ndash сернокислый сульфат

H2SO4 HSO4ndash

кислый сернокислый

гидросульфат (бисульфат)

Сернистая H2SO3 SO32ndash сернокислый сульфит

H2SO3 HSO3ndash кислый сернистокислый гидросульфит

(бисульфит)

Угольная H2CO3 CO32ndash углекислый карбонат

H2CO3 HCO3ndash

кислый углекислый (двууглекислый)

гидрокарбонат (бикарбонат)

Уксусная CH3CHOOH CH3COOndash уксуснокислый ацетат

69

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Окончание табл 4Кислота Названия солей

Название Формула Кислот-ный

осадок

По названию кислоты (рус номенклатура)

По названию аниона (между-народная но-менклатура)

Фосфористая H3PO3 HPO32ndash фосфористокислый фосфит

Фтороводородная HF Fndash фтористый фторид

Хлороводородная HCl Clndash хлористый хлорид

Хлорная HClO4 ClO4ndash хлорнокислый перхлорат

Хлорноватая HClO3 ClO3ndash хлорноватокислый хлорат

Хлорноватистая HClO ClOndash хлорноватистокислый гипохлорид

Хромовая H2CrO4 CrO42ndash хромовокислый хромат

Двухромовая H2Cr2O7 Cr2O72ndash двухромовокислый

бихромат (ди-хромат)

70

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

  • СОДЕРЖАНИЕ
    • ВВЕДЕНИЕ
    • ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
    • 1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВАЖНЕЙШИХ ВЕЛИЧИН И ЕДИНИЦИСПОЛЬЗУЕМЫХ В ХИМИИ
    • 2 ВАЖНЕЙШИЕ ВЕЛИЧИНЫ И ЕДИНИЦЫ В ХИМИИ
    • 3 РАСЧЕТЫ ДЛЯ ГАЗОВ
      • 31 Расчет массы газов
      • 32 Расчет объема газов
        • 4 РАСЧЕТЫ ДЛЯ СМЕСЕЙ
          • 41 Расчеты соотношения компонентов смеси
          • 42 Расчеты по массовой доле
          • 43 Расчеты по объемной доле
          • 44 Расчеты по мольной доле
          • 45 Расчеты по молярной концентрации
          • 46 Расчеты по эквивалентной концентрации
          • 47 Расчеты по плотности газов и растворов
          • 48 Расчет молярной концентрации веществапо результатам титрования
          • 49 Расчет массы по результатам титрования
            • 5 СТЕХИОМЕТРИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РЕАКЦИЯМ
              • 51 Алгебраический расчет массы и объема
              • 52 Расчет массы и объема методом пропорций
                • 6 РАСЧЁТЫ В ХИМИЧЕСКОЙ ТЕРМОДИНАМИКЕ
                  • 61 Расчет энтальпии реакции по данным эксперимента
                  • 62 Расчет стандартных величин реакции по табличным данным
                  • 63 Расчет энергии Гиббса реакции
                  • 64 Расчет константы равновесия
                    • 7 РАСЧЕТЫ В КИНЕТИКЕ РЕАКЦИЙ
                      • 71 Расчет константы скорости
                      • 72 Расчет порядка реакции
                      • 73 Расчет времени реакции
                      • 74 Расчеты по уравнению Аррениуса
                        • 8 РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РАВНОВЕСИЯМ
                          • 81 Расчеты по закону действующих масс
                          • 82 Расчет константы равновесия Кс
                          • 83 Расчет количества продукта в состоянии равновесия
                          • 84 Расчет выхода продукта
                          • 85 Расчет константы равновесия по уравнению Вант-Гоффа
                          • 86 Расчеты с водородным показателем рН
                          • 87 Расчет степени протолиза
                          • 88 Расчеты по равновесиям растворимости
                          • 89 Расчет растворимости при комплексообразовании
                            • 9 РАСЧЕТЫ В ЭЛЕКТРОХИМИИ
                              • 91 Расчеты по уравнению Нернста
                              • 92 Расчеты по законам Фарадея
                                • 10 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ФОРМУЛОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
                                  • 101 Определение молекулярной формулы летучего органического соединения
                                  • 102 Определение молекулярной формулы не летучего органического соединения
                                    • БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
                                    • Приложение
Page 8: МЕТОДИКА РЕШЕНИЯ ЗАДАЧvenec.ulstu.ru/lib/disk/2015/Kemer_7.pdf · 2015-03-23 · ВВЕДЕНИЕ Значение решения задач в курсе химии

температура

Количество вещества n Моль моль

Сила света IV Кандела КД

Основные единицы СИ имеют словесное определение

Секунда ndash интервал времени 9 192 631 770 периодов излучения при

энергетическом переходе между двумя сверхтонкими уровнями основного

состояния атома нуклида 55

133 Cs

Производные единицы СИ с особыми названиями и с особыми обо-

значениями определяются по уравнениям связи между единицами других

величин

Определение единицы ньютон 1 Н = 1 м middot кгс2

Определение единицы вольт 1 В = 1 кг middot м2(А middot с3) = 1 ВтА

Единицы относительных величин ndash относительные величины (част-ные двух величин имеющих одинаковые единицы) выражаются в долях числа 1 или если это более удобно в процентах () промилле (частях на тысячу 1 ) частях на миллион и т п

Уравнение величин ndash математическое выражение закономерной взаимосвязи между физическими величинами или определения производ-ных величин

Расчеты с помощью уравнений величин Для расчетов с помощью уравнений величин используется следующая

последовательность действий

Пример

Какое количество электричества необходимо для выделения 1 т меди Алгоритм действий 1 Вывод расчетной формулы

ФарадеязаконFnzI minus=τ

где Mmn =

nmM =

MFmzI =τ

8

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

2 Подстановка значений данных величин в расчетную формулу Дано m(Cu) = 65 гмоль z = 2 F = 96485 sdot 104 A sdot cмоль = 268 А sdot чмоль

моль)г(5632)кг(1000чмоль)A(826 sdotsdotsdot

=τI

3 Проведение расчета числового значения и единицы искомой величи-ны

Iτ = 844 кА sdot ч 4 Формулировка ответа задачи Для выделения 1 т меди необходимо количество электричества равное

844 кА middot ч

9

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

2 ВАЖНЕЙШИЕ ВЕЛИЧИНЫ И ЕДИНИЦЫ В ХИМИИ

Основные величины и единицы выделены шрифтом

Величина Обозначения Единица Обозначение

Масса т Килограмм кг

Плотность ρ Килограмм на кубический

метр кгм3

Сила F Ньютон Н

Давление Р Паскаль Па

Работа энергия W Джоуль Дж

Мощность Р Ватт ВТ

Сила электрического тока I Ампер A

Электрическое напряжение U Вольт В

Электрическое сопротивление R Ом Ом

Электрический заряд q Кулон Кл

Температура абсолютная Т Кельвин К

Температура Цельсия t Градус Цельсия degС

Теплота Q Джоуль Дж

Внутренняя энергия U Джоуль Дж

Энтальпия н Джоуль Дж

Энтропия S Джоуль на кельвин ДжК

Энергия Гиббса G Джоуль Дж

Количество вещества п Моль Моль

Молярная концентрация с Моль на кубический метр мольм3

Молярная масса М Килограмм на моль кгмоль

Молярный объем VM Кубический метр на моль м3моль

Массовая доля w mdash mdash

Мольная доля х mdash mdash

Объемная доля ϕ mdash

10

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Определения некоторых производных единиц

1 Н = 1 кг middot мс2 1 Па = 1 Нм2 = 1 кг(м middot с2) 1 Дж = 1 Н middot м = 1 Вт middot с

1 Вт = 1Джс = 1 кг middot м2с3 1 В = 1 ВтА 1 Ом = 1 ВА 1 Кл = 1 А middot с

Масса атома (mат) некоторого элемента ndash вес атома углерода mат ( С126

) = 1993 middot 10-26 кг

Относительная атомная масса (Аг) ndash частное от деления массы атома

элемента на одну двенадцатую часть массы атома изотопа углерода С126 т

е атомную единицу массы (аем) Относительная атомная масса магния 24

12 Mg

24кг)102(12

1кг104)(26

261224 =

sdotsdot

=minus

minus

MgAr

Атомная единица массы и ndash единица массы в атомной физике одна

двенадцатая часть массы атома изотопа углерода С 126

1и (1 аем) = 166057 middot 10 minus 27 кг Относительная молекулярная масса (Mr) ndash частное от деления массы

молекулы на одну двенадцатую часть массы атома 126С сумма относи-

тельных атомных масс всех атомов молекулы или любой другой фор-мульной единицы

ССl4 Mr = 1 middot 12 (С) + 4 middot 355 (Cl) = 154 (аем)

Cr2O minus27 Мr = 2 middot 52 (Сг) + 7 middot 16 (О) = 216 (аем)

[Cu(H2О)4]2+ Мr = 1 middot 64 (Сu) + 8 middot 1 (Н) + 4 middot16 (О) = 136 (аем) NH3middot Н2О Мr = 14 (N) + 5 middot 1 (Н) + 1 middot16 (О) = 35 (аем)

Количество вещества (n) ndash величина которая упорядочивает исчисле-ние частиц и процессов с участием частиц В качестве частиц определяют-ся атомы молекулы ионы радикалы и другие группы отдельные фраг-менты частиц и эквиваленты (формульные единицы) иногда электроны протоны фотоны и другие элементарные частицы

11

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Моль ndash единица количества вещества Моль определяет количество

вещества системы которая состоит из такого числа отдельных частиц

сколько содержит атомов в 12 г изотопа 126С При использовании единицы

моль необходимо указывать вид частиц

n(O2) = 3 моль означает 3 моль молекулярного кислорода О2

n(NaCl) = 1 моль означает 1 моль хлорида натрия NaCl

Эквивалентное количество вещества (neq) ndash произведение эквива-

лентного числа z и количества вещества В причем эквивалентное число z

равно числу переданных частиц в определенной химической реакции (в

большинстве случаев протонов или электронов)

neq B = znB[моль]

Количество вещества л

Вещество Химическая реакция

Эквивалентное число

Эквивалент количество вещества neq

1 моль Серная кислота

H2SO4 Нейтрализация 2 2 моль

1 моль Хлорид железа

(+2) FeCl2 Окисление до же-

леза (+3) 1 1 моль

1 моль Перманганат ка-

лия КМnO4 Восстановление в кислотной среде

5 5моль

1 моль Нитрат серебра

(+1) AgNO3 Осаждение хло-рида серебра(I)

1 1 моль

Постоянная Авогадро указывает число частиц в одном моле вещест-

ва NА = 602214middot1023моль-1

Постоянная Авогадро является фактором пропорциональности между

числом частиц и количеством какого-либо вещества (между микро- и мак-

роуровнем) N = NАn

1 моль углерода содержит 6 middot 1023 атомов углерода

1 моль хлора содержит 6 middot 1023 молекул хлора

1 моль хлорида натрия NaCl содержит 6 middot 1023 катионов натрия и

6 middot 1023 хлорид-ионов

12

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Молярная масса (М) ndash частное от деления массы на количество веще-

ства одной порции

М =nm

Единица (в химии) гмоль

Молярная масса хлора Cl2 M (Cl2) = 71 гмоль

Молярная масса хлорида натрия NaCl M (NaCl) = 585 гмоль

Численное значение молярной массы в гмоль равно значению относи-

тельной молекулярной массы формульной единицы

Молярный объем (VM) ndash частное от деления объема VM на количество

вещества одной порции газа

Vm = nrV )(

Единица (в химии) лмоль

В нормальных условиях (0 degС 1 атм = 101325 кПа) молярный объем

идеального газа составляет VM = 224 лмоль Взаимосвязь между моляр-

ным объемом молярной массой и плотностью газа

⎟⎠

⎞⎜⎝

⎛=sdot======ρρρVM

mV

nm

nmVm

nVVMV MM

1

Молярная масса М плотность ρ и молярный объем VM реальных газов (0 degС 1 атм)

Вещество Формула ρ гл М гмоль VM лмоль

Аммиак NH3 077 17 = 221

Хлор Cl2 3214 71 = 221

Хлороводород HCl 1639 365 = 223

Этан CH3=CH3 1356 30 = 221

Этен (этилен) СН2=СН2 1260 28 = 222

Этин (ацетилен) СН=СН 117 26 = 222

Диоксид углерода СO2 1977 44 = 223

13

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Окончание таблВещество Формула ρ гл М гмоль VM лмоль

Монооксид углерода СО 1250 28 = 224

Метан СН4 0717 16 = 223

Кислород O2 1429 32 = 224

Диоксид серы SO2 2926 64 = 219

Азот N2 1251 28 = 224

Монооксид азота NO 1340 30 = 224

Водород H2 00899 2 = 222

Стехиометрия химического уравнения показывает на микроуровне сколько расходуется или образуется формульных единиц в соответствии с коэффициентами химического уравнения

2Н2+ O2 = 2Н2O Молекулы водорода реагируют с 1 молекулой кислорода образуя

2 молекулы воды Количество вещества по уравнению реакции соответствует числу

частиц на макроуровне (6 middot 1023 частиц ndash 1 моль)

2Н2+ O2 = 2Н2O

2 моль водорода и 1 моль кислорода реагируют образуя 2 моль воды Количественный состав смеси ndash интенсивная величина для определе-

ния состава смеси Получается делением массы объема или количества вещества одного компонента на массу объем или количество вещества смеси или определенного компонента При этом различают доли концен-трации и моляльность

Доля ndash масса объем или количество вещества одного компонента де-лится на сумму масс объемов или количеств веществ всех компонентов смеси массовая доля ω объемная доля ϕ мольная доля х

Концентрация ndash масса объем или количество вещества одного компо-нента делится на объем смеси молярная концентрация с массовая концен-трация β

14

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Моляльность раствора ndash количество вещества одного компонента де-

лится на массу растворителя

Массовая доля (ω) ndash массовая доля вещества в смеси частное от деле-

ния массы веществ (mв) на общую массу смеси (mсм)

CM

BB m

m=ω ndash часто выражается в процентах

Массовая доля вещества Масса смеси Составные части массы смеси

Раствор хлорида натрия ω (NaCl) = 10

100 г 10 г хлорида натрия 90 г воды

Раствор нитрата серебра(1) ω (AgNO3) = 5

100 г 5 г нитрата серебра(1) 95 г воды

Раствор гидроксида натрия ω (NaOH) = 24

50 г 12 г гидроксида натрия 38 г воды

Объемная доля (ϕ ) ndash доля объема вещества отдельного компонента в

общем объеме смеси частное от деления объема вещества B (VB) на об-

щий (суммарный) объем смеси

CM

В

VV

=ϕ ndash часто выражается в процентах и промилле

Объемная доля компонента Объем компонентов в 100 мл смеси

ϕ (СН3СООН) = 10 10 мл уксусной кислоты

90 мл воды

Кислород содержащий инертный газ с ϕ = 094

094 мл инертного газа

9906 мл кислорода

Воздух с содержанием метана ϕ = 15 015 мл метана 9985 мл воздуха

Мольная доля (х) ndash доля количества вещества в общем количестве

всех веществ смеси частное от деления количества вещества В (nв) на об-

щее количество вещества (nсм) смеси

CM

BB n

nx = ndash часто выражается в процентах

15

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Мольная доля вещества Общее количество веществ смеси

Количество вещества для компонентов

Раствор хлорида натрия x(NaCl) = 3

100 моль 3 моль хлорида

натрия 97 моль воды

Раствор гидроксида калия x(KOH) = 2

100 моль 2 моль гидроксида

калия 98моль воды

Латунь x(Сu) = 70 1 моль 07 моль меди 03 моль цинка

Массовая концентрация (β) ndash частное от деления массы растворенного

вещества В (mв) на объем раствора

CM

BB V

m=β единицы гл мгм3

Массовая концентрация вещества Объем смеси Масса растворенного вещества

Раствор глюкозы β =10 гл 1 л 10 г глюкозы

Озоносодержащий воздух β(О3) = 240 мгм3

1м3 24-10-4

Молярная концентрация (с) ndash частное от деления количества раство-

ренного вещества В (nв) на объем раствора

РАР

BВ V

ncminus

= единица (в химии) мольл

Молярная концентрация растворенного вещества

Объем рас-твора

Количество растворенного вещества

Серная кислота с = 02 мольл 1 л 02 моль серной кислоты Н2SO4

Раствор нитрата калия с = 2 мольл 100 мл 02 моль нитрата калия K2NO3

Эквивалентная концентрация (ceq) ndash частное от деления эквивалент-

ного количества вещества В (neq) на объем раствора

)( рр

eqBeqB V

nc

minus

= ndash единица (в химии) мольл

16

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Эквивалентная концентрация вещества

Объем раствора л

Количество раство-ренного вещества

Эквивалентное коли-чество растворенно-

го вещества

Хлороводородная кислота ceq(HCl) = 1 мольл z(HCl) = 1

1 1 моль HCl 1 моль HCl

Серная кислота ceq = 2 мольл z = 2 05 05 моль H2SO4 05 моль H2SO4

Моляльность раствора (b) ndash частное от деления количества раство-ренного вещества В (nв) на массу растворителя L

L

B

mnb = ndash единица молькг

Постоянная Фарадея (F) ndash произведение постоянной Авогадро NА на элементарный электрический заряд представляет собой заряд 1 моль электронов или 1 моль однозарядных ионов

F = NAmiddote = 602214middot1023(моль-1) middot 160218middot1019(KЛ) = 96 485

17

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

3 РАСЧЕТЫ ДЛЯ ГАЗОВ

Газовые законы

При расчетах для газов исходным пунктом являются выведенные для идеальных газов законы газовой динамики так как они приблизительно распространяются и на реальные газы если речь не идет об очень высоких давлениях

Уравнение состояния идеального газа nRTpV = ndash экстенсивная форма

RTpVM = ndash интенсивная форма

Объединенный газовый закон

2

22

1

11

TVP

TVР

=

где Р ndash давление

V ndash объем

VM ndash молярный объем

R ndash универсальная газовая постоянная

T ndash температура

12 ndash индексы состояний

Нормальное состояние газов

Состояние газа определенное при нормальном давлении р = 101325 кПа

(1 атм) и нормальной температуре Т = 27315 К (0 degС)

Молярный объем идеального газа при нормальных условиях составляет

MV = 22144 лмоль

Молярный объем реальных газов при нормальных условиях приблизи-

тельно равен молярному объему идеального газа

18

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

31 Расчет массы газов

Какая масса водорода находится в газометре объемом 1500 м3 при тем-

пературе 20 degС (293 К) и давлении 1040 кПа

( ) ( ) ( ) ( ) ( )( )[ ] ( )

К293мольКДж31458гмоль2м1500кПа0104

32

2 sdotsdotsdotsdot

=sdot

=

==

RTHMpVHm

RTMmnRTpV

m(H2) =1281 кг

Газометр содержит 1281 кг водорода

32 Расчет объема газов

Какой объем занимают 3 моль азота при температуре 290 К и давлении

985 кПа

( ) ( )[ ] кПа398

К290мольКДж31458мол3N2sdotsdotsdot

==ь

pnRTV

( ) л473N2 =V

19

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

4 РАСЧЕТЫ ДЛЯ СМЕСЕЙ

41 Расчеты соотношения компонентов смеси

Необходимое для приготовления смеси с желаемой массовой долей со-

отношение компонентов ndash двух растворов с известными массовыми доля-

ми может быть рассчитано с помощью уравнения смешивания

В1 sdot ω(B) + ω2(B) = (m1 + m2) sdot ω(B)

где m1 ndash масса раствора 1

m2 ndash масса раствора 2

ω1 ndash массовая доля раствора 1

ω2 ndash массовая доля раствора 2

ω (B) ndash массовая доля смеси

20 г соляной кислоты с ω1 (HCI) = 37 смешивают с 100 г воды Како-

ва массовая доля хлороводорода в конечной смеси

m1 sdot ω1(HCl) + m2 sdot ω2(HCl) = (m1 + m2) sdot ω (HCl)

10020010037020)()()(

21

2211

+sdot+sdot

=+

sdot+sdot=

mmHClmHClmHCl ωωω

100 г ω(HCI) = 62

20

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

В полученной кислоте массовая доля хлороводорода равна 62 Для

тех же расчетов используется также правило креста

Правило креста базируется на преобразовании уравнения смешивания

m1 middot ω1(В) + т2 middot ω2(B) = m1 middot ω(B) + m2 middot ω(B)

m1 middot [ω1(B) ndash ω(B)] = m2 middot [ω(B) ndash ω2(B)]

)()()()(

1

2

2

1

BBBB

mm

ωωωω

minusminus

=

Массовая доля вещества в концентрированном растворе исходного ве-

щества ω1(B)

Масса концентрированного вещества в исходном рас-

творе г ω(B) ndash ω2(B)

Массовая доля вещества в разбавленном исходном

растворе ω2(B)

Масса разбавленного исходного вещества г

ω1(B) ndash ω(B)

Массовая доля вещества в

приготовляемом растворе

ω(B)

)()()()(

1

2

BBBB

ωωωω

minusminus ndash соотношение компонентов смеси

21

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Раствор гидроксида натрия с ω(NaOH) = 30 должен быть приготов-

лен путем смешивания 40-го раствора гидроксида натрия с 10-м

раствором гидроксида натрия Какие массовые части обоих растворов не-

обходимо смешать

40 30- 10=20 30 10 40-30=10

20 10 = 2 1 = 21 mm

2 массовые части 40-го раствора необходимо смешать с 1 массовой

частью 10-го раствора например 20 г первого и 10 г второго раствора

22

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

42 Расчеты по массовой доле

Расчеты по массовой доле производятся с помощью формулы-

определения или с помощью преобразований формулы-определения

)( рр

BB m

m

minus

где ωВ ndash массовая доля вещества В

Bm ndash масса вещества В

)( РРm minus ndash масса раствора

Какая масса нитрата серебра (+1) содержится в 175 г раствора

m(AgNOg) = w(AgNO3) middot m(p-p) = 005 middot 175 (г)

m(AgNО3) = 875 г

Масса нитрата серебра(1) содержащегося в растворе равна 875 г

Какие массы воды и перманганата калия необходимы для приготовле-

ния 150 г 12 -го раствора перманганата калия

г1500120)]OH()KMnO([)KMnO()KMnO(

г150)OH()KMnO()OH()KMnO(

)KMnO()KMnO(

2444

2424

44

sdot=+sdot=

=++

=

mmm

mmmm

m

ω

ω

m(КМnO4) = 18 г

m(Н2O) = 150 г middot m(КМnО4) = 150 г middot 18 г = 1482 г

Необходимы 1482 г воды и 18 г перманганата калия

23

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

43 Расчеты по объемной доле

Расчеты по объемной доле проводятся с помощью формулы-

определения или с помощью преобразований формулы-определения

см

BB V

V=ϕ

где φв ndash объемная доля вещества В

VB ndash объем вещества В

Vсм ndash объем смеси

Какой объем воды необходимо смешать с 175 мл чистого пропанола-1

для того чтобы получить смесь с ϕ (С3Н7ОН) = 35

)()()()(

)()(

)()(

7373

732

273

7373

OHHCVOHHCOHHCVOHV

OHVOHHCVOHHCVОННС

minus=

+=

ϕ

ϕ

V(H2О) = 325 мл

2 175 мл пропанола-1 необходимо смешать 325 мл воды

44 Расчеты по мольной доле

Расчеты по мольной доле проводятся с помощью формулы-определения или с помощью преобразований формулы-определения

CM

BB n

nx =

где хв ndash мольная доля вещества В nв ndash количество вещества В nсм ndash сумма количеств веществ в смеси

24

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Какова мольная доля диоксида азота в смеси диоксида азота с тетраок-сидом диазота если количество NO2 равно 12 моль а сумма количеств NO2 N2O4 составляет 28 моль

8021

21)()(

)()(

моль802

21822

)()()(

2

422

22

2242

422

+=

+=

=minus

=minus

=

hArr

ONnNOnNOnNOx

NOnNOnONn

ONNO

o

x(NO2) = 06 = 60 Мольная доля диоксида азота в смеси составляет 60

45 Расчеты по молярной концентрации

Расчеты по молярной концентрации производятся с помощью формулы определения или с помощью преобразования формулы-определения Во многих расчетах используется также формула-определение молярной массы

ppB

BB

B

BB

VMmC

nmM

pVpnС

minus=

⎪⎪⎭

⎪⎪⎬

=

minus=

где СВ ndash молярная концентрация

nB ndash количество растворенного вещества В

V(p-p) ndash объем раствора

mB ndash масса растворенного вещества В

МВ ndash молярная масса вещества В

Какое количество хлороводорода содержится в 5 л 3М (3-молярной)

хлороводородной кислоты [раствора с с(HCl) = 3 мольл]

n(HCl) = c(HCl) middot V(p-p) = 3 (мольл) middot 5 (л) = 15 моль

25

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Данный раствор содержит 15 моль хлороводорода

Какова молярная концентрация хлороводорода если в 2 л раствора со-

держится 73 г НCl

( ) ( )( ) 1

253673

=sdot

=minussdot

=pVpHClM

HClmHClс мольл

Концентрация хлороводорода в растворе равна 1 мольл

46 Расчеты по эквивалентной концентрации

Расчеты по эквивалентной концентрации проводятся с помощью фор-

мулы определения или с помощью преобразований формулы-

определения Во многих расчетах используется также формула-

определение молярной массы

( )

pp

BeqB

Beq

VznC

zcС

minus

=

=

( )ppB

BeqB VM

mСminus

=

где сВ ndash молярная концентрация вещества В

СeqB ndash эквивалентная концентрация вещества В

z ndash эквивалентное число растворенного вещества В

V(p-p) ndash объем раствора

mB ndash масса растворенного вещества В

МВ ndash молярная масса растворенного вещества

Какова эквивалентная концентрация гидроксида кальция в растворе 3 л

которого содержат 002 моль растворенного вещества

26

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

0130])([])([ 22 =

sdot=

minus ppeq V

OHCanzOHCaС мольл

Эквивалентная концентрация Са(ОН)2 в растворе равна 0013 мольл

Какая масса карбоната натрия необходима для приготовления 900 мл

02 раствора карбоната натрия [раствора с сeq(Na2C03) = 02 мольл]

549)()(

)( 323232 =

sdotsdot= minus

zVCONaMCONac

CONam ppeq г

Для приготовления данного раствора необходимо взять 954 г Na2CO3

47 Расчеты по плотности газов и растворов

С помощью формулы-определения плотности и на основе взаимосвязи

между молярным объемом газа молярной массой и плотностью можно

вычислить значения соответствующих величин

)(

MVrM

Vm

=

=

ρ

ρ

где ρ ndash плотность газа или раствора

М ndash молярная масса

VM ndash молярный объем газа

т ndash масса раствора

V ndash объем раствора

Рассчитайте плотность диоксида углерода при нормальных условиях

(ну)

27

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

гл961422

44CO

лмоль422)ну()CO()CO(

2

22

==

==

)ρ(

VV

MM

M

ρ

Плотность диоксида углерода при нормальных условиях составляет

196 гл Рассчитайте количество некоторого газа в порции массой 2014 г

если его плотность равна 00899 гл

Рассчитайте эквивалентную концентрацию гидроксида калия в раство-

ре с плотностью 113 гмл

56

1311401)(

)()(

)(

)()()()()(

)(

)(

)(

)()(

мольгмлг

KOHMKOHz

KOHMmKOHmz

KOHMVKOHmz

VKOHnzKOHczKOHс

pp

pp

рр

ррррeq

minussdot=

minussdot=

sdot

minussdot=

=sdot

sdot=

sdot=sdot=

minus

minus

minus

minusminus

ρωρ

ce(KOH) = 28 мольл

Эквивалентная концентрация КОН в данном растворе равна 28 мольл

48 Расчет молярной концентрации вещества по результатам титрования

Молярная концентрация вещества в растворе при титровании может быть рассчитана по объему определяемого раствора и расходу стандартного рас-твора с известной молярной концентрацией другого вещества В точке ва-лентности эквивалентные количества веществ в анализируемом и в стан-дартном растворе одинаковы Произведение эквивалентного числа z1 на ко-личество определяемого вещества n1 равно произведению эквивалентного числа z2 на количество вещества в стандартном растворе 2211 nznz = Это

28

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

уравнение упрощается если вещества определяемого и стандартного рас-творов имеют одинаковые эквивалентные числа (z1 = z2) n1 = n2

z1c1V1 = z2c2V2

откуда

11

2221 Vz

Vczс =

где с1 ndash молярная концентрация вещества в определенном растворе с2 ndash молярная концентрация вещества 2 в стандартном растворе V1 ndash объем определяемого раствора V2 ndash объем использованного раствора 10 мл раствора азотной кислоты в процессе кислотно-основного титрования

потребовали 48 мл раствора гидроксида натрия с ceq(NaOH) = 1 мольл Какова эквивалентная концентрация азотной кислоты в ее растворе

1

221 V

Vсс =

(NaOH) = 1 z(HNО3) = 1

( ) ( ) ( )( )

( ) ( )( ) мольл480мл10

мл48мольл1

33 =

sdot=

sdot=

HNOVNaOHVNaOHcHNOс

Молярная концентрация азотной кислоты равна 048 мольл

49 Расчет массы по результатам титрования

Масса растворенного вещества или его ионов может быть найдена с

помощью титрования Для расчета необходимы формулы-определения мо-

лярной концентрации и молярной массы Подстановкой и преобразовани-

ем получим

2211

21 VcM

zzm =

29

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

где m1 ndash масса вещества в определяемом растворе

M1 ndash молярная масса вещества в определяемом растворе

Z1 ndash эквивалентное число вещества в определяемом растворе

с2 ndash молярная концентрация вещества в стандартном растворе

V2 ndash объем использованного стандартного раствора

z2 ndash эквивалентное число вещества в стандартном растворе

При перманганатометрическом определении катионов железа (II) в

растворе было использовано 168 мл 002 М раствора перманганата калия

Какая масса железа в виде ионов содержится в определяемом растворе

Уравнение реакции титрования

5Fe +2 +МnО 4 + 8Н3О+ = 5Fe3+ + Мn2+ + 12Н2О

z(Fe +2 ) = 1z(MnO minus4 ) = 5

( ) ( )( ) ( ) ( ) ( )

( ) ( ) мг94мл816мольл020

ьгмол5615

42

242

=sdottimes

timessdot=sdotsdot= minus++

minus+ MnOcFeM

FezMnOzFem

30

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

5 СТЕХИОМЕТРИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ

ПО ХИМИЧЕСКИМ РЕАКЦИЯМ

Стехиометрия ndash учение о количественном составе химических соеди-

нений а также о соотношениях количеств веществ масс объемов и заря-

дов в химических реакциях

Стехиометрический расчет ndash расчет масс и объемов участвующих в

химической реакции исходных веществ или продуктов реакции Во всех

химических реакциях количества исходных веществ реагируют друг с дру-

гом в определенном соотношении На основании этого можно рассчитать

массы и объемы участников химической реакции

51 Алгебраический расчет массы и объема

На основе пропорциональности масс объемов и количеств веществ

выводятся расчетные уравнения для этих величин

Искомая величина Заданная величина Расчетное уравнение

m(A) m(B) ( )( )

( ) ( )( ) ( )BMBn

AMAnBmAm

sdotsdot

=

m(A) V(B) ( )( )

( ) ( )( ) ( )BVBn

AMAnBVAm

Msdotsdot

=

V(A) m(B) ( )( )

( ) ( )( ) ( )BMBn

AVAnBmAV M

sdotsdot

=

V(A) V(B) ( )( )

( )( )BnAn

BVAV

=

m ndash масса вещества V ndash объем вещества M ndash молярная масса VM ndash мо-

лярный объем газа (ну) (A) ndash вещество А (B) ndash вещество В

31

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Рассмотрим алгоритм действия на примере задачи каков объем кисло-

рода может быть получен путем термического разложения 28 г перманга-

ната калия

1 Составление уравнения реакции

2KMnO4 = K2MnO4 + MnO2 + O2

2 Указания на искомые и заданные величины

Дано n(B) = n(KMnO4) = 2 моль

N(A) = n(O2) = 1 моль

m(B) = m(KMnO4) = 28 г

Найти V(A) = V(O2)

3 Вывод расчетного уравнения

( ) )(

)()()()(

)()()()(

)()(

44

4222 KMnOMKMnOn

KMnOmOVMOmOV

BMBnAVAn

BmAV M

sdotsdotsdot

=

sdotsdot

=

4 Подстановка данных в расчетное уравнение

( ) ( ) ( )( ) ( )мольгмоль

лмольлмольOV1582

284221)( 2 sdotsdotsdot

=

5 Счет искомых величин

V(O2) = 198 л

6 Ответ задачи путем термического разложения 28 г перманганата ка-

лия можно получить 198 л кислорода

32

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

52 Расчет массы и объема методом пропорций

Массы и объемы реагентов в химической реакции могут быть рассчи-

таны на основе количеств веществ молярных масс и молярных объемов

используя метод пропорций

Какая масса оксида железа (3) должна быть использована в реакции с

алюминием для получения 14 г железа

1 Составление уравнения реакции

Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3

2 Запись заданной и искомой величины над уравнением реакции

m 14 г

Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3

3 Запись произведений стехиометрических коэффициентов и моляр-

ных масс веществ под уравнением реакции

m 14 г

Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3

мольг 1601sdot мольг 562 sdot

4 Составление пропорции

мольгг

мольгm

56214

1601 sdot=

sdot

5 Расчет искомых величин

гмольг

гмольгm 20562

14160=

sdotsdot

=

6 Ответ задачи для получения 14 г железа требуется 20 г оксида желе-

за (+3)

33

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

6 РАСЧЁТЫ В ХИМИЧЕСКОЙ ТЕРМОДИНАМИКЕ

61 Расчет энтальпии реакции по данным эксперимента

Энтальпия реакции может быть определена калориметрическим методом

)(

)()()(

)(

)()(

22

22

продmпродMTOHcOHmН

продnTOHcOHmH

P

P

sdotΔsdotsdotminus=Δ

Δsdotsdotminus=Δ

где ΔH ndash энтальпия реакций

m(H2O) ndash масса воды в калориметре

(прод) ndash продукт реакции

Определите энтальпию реакции железа с серой если образуется суль-

фид железа(2)

Уравнение реакции Fe + S = FeS

Данные измерений m(H2О) = 400 г ΔT = 45 К

m(Fe) = 448 г m(S) = 256 г

( )[ ] ( ) 94562484

8854194400)()(

)()()( 22

молькДжмольгКлКДж

SmFemFeSMTOHcOHmH P

minus=+

sdotsdotsdotsdotminus=

+sdotΔsdotsdot

minus=Δ

Определенная калориметрическим путем энтальпия реакции получения

сульфида железа (+2) составляет ΔН = -94 кДжмоль (табличная величи-

на -100 кДжмоль)

34

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

62 Расчет стандартных величин реакции

по табличным данным

Стандартные энтальпии ΔН0 стандартные энтропии ΔS0 стандартные

энергии Гиббса ΔG0 ndash реакции могут быть рассчитаны на основе закона

Гесса по табличным данным

)]([)]([

)()(

)()(

0

0

0

000

000

реагGvпродGvG

SvSvS

HvHvH

BTBTT

реагпрод

реагпрод

ΔsdotminusΔsdot=Δ

sdotminussdot=Δ

ΔsdotminusΔsdot=Δ

sumsum

sum sum

sum sum

Рассчитайте стандартную энтальпию гидрирования этена

кДж137]01521[)]85(1[

)]H(H)HC(H[)HC(H

CHCHHCHCH

20

420

6200

33222

minus=sdot+sdotminusminussdot=

=Δsdot+ΔsdotminusΔsdot=Δ

minusrarr+=

vvHv

Стандартная энтальпия реакции составляет -137 кДж

63 Расчет энергии Гиббса реакции

Расчет производится по уравнению Гиббса-Гельмгольца

000 H STGT ΔminusΔ=Δ

Рассчитайте стандартную энергию Гиббса GΔ 0298 ndash гидрирования этена

СН2 = СН2 + Н2 rarr СН3 ndash СН3 0HΔ = -137 кДж ASP = ndash121 ДжК

0298GΔ = 0

298HΔ ndashΔS 0 = ndash137 middot298 (ndash0121) = ndash101 кДж

Стандартная энергия Гиббса реакции составляет -101 кДж

35

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

64 Расчет константы равновесия

Константа равновесия рассчитывается по стандартной энергии Гиббса

реакции

RTInKGT minus=Δ 0

Рассчитайте константу равновесия PK гидрирования этена при 298 К

если кДж1010289 minus=ΔG давление выражено в Паскалях

0289 PRTInKG minus=Δ

105325101

кПа)325101(

1)325101(

840)К(298)ДжК(3148

)кДж(101

15840

0298

sdot==sdot=

minus=Δ=

=sdot

minus=

Δminus=

Δ

Δ

eeK

vKInInK

RTGInK

vInKP

vP

P

P

P

Константа равновесия гидрирования этена составляет 15105 sdot=PK

36

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

7 РАСЧЕТЫ В КИНЕТИКЕ РЕАКЦИЙ

71 Расчет константы скорости

Расчет константы скорости на основе данных измерения кинетических

параметров осуществляется по уравнению скорости реакции Порядок хи-

мической реакции должен быть известен

Реакция 1 порядка

Реакция 2 порядка

Или если с0А = с0В

)11(10

2

AAA

A

cckkc

ddcv minus==minus=

ττ

где сА сВ ndash молярные концентрации в момент времени х

с0А с0В ndash начальные концентрации реагентов

k ndash константа скорости реакции

τ ndash время протекания реакции

Щелочное омыление метилового эфира уксусной кислоты протекает

как реакция II порядка

CH3 ndash COO ndash CH3 + OH ndash COOndash + CH3OH

Найдите константу скорости Заданы начальные концентрации метилового

эфира уксусной кислоты и гидроксид-иона с0(эфир) = с0(ОН minus ) = 005 мольл

Через 75 с концентрации составили с(эфир) = с(ОН minus ) = 004 мольл

A

AA

A

ccInkkc

ddcV 01

ττ===

BA

AB

ABBA

A

ccccIn

cckckc

ddcV

0

0

00 )(1 sdotminus

==minus=ττ

37

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ minus=⎥

⎤⎢⎣

⎡minus=

0501

0401

751

)(1

)(11

0 cэфирcэфирck

τ

k = 0067 л(мольmiddotс)

Константа скорости щелочного омыления метилового эфира уксусной

кислоты составляет 0067 л(мольmiddotс)

72 Расчет порядка реакции

Расчет порядка реакции из данных измерения кинетических парамет-

ров осуществляется по уравнению скорости С помощью полученных

экспериментальным путем данных рассчитываются и сравниваются меж-

ду собой константы скорости в разные моменты времени Если отклоне-

ние значений этих констант незначительное то выбранный для расчетов

порядок реакции является правильным

Необходимо определить порядок реакции тиосульфат-иона с перокси-

дом водорода

minus23S2SO +2Н3O+ + Н2O2 mdashgt S4O minus2

6 + 4Н2О (при рН = const)

Данные измерений

τ мин 0 17 36 43 52

с(SO3S2-)10-3 мольл

205 103 52 42 31

с(Н2O2)10-3 мольл 368 317 291 286 281

Предложим что в данных условиях протекает реакция II порядка

)()()(22

23

23 OHcSSOck

dSSOdcv sdotsdot=minus= minus

minus

τ

38

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

)()()()(

)]()([1

23022

2202

3

2202

30minus

minus

minus sdotsdot

sdotminus

=SSOcOHcOHcSSOcIn

OHcSSOck

τ

Через 17 мин

)10520()10731()10836()10310(

)1083610520(171

33

33

33 minusminus

minusminus

minusminus sdotsdotsdotsdotsdotsdot

sdotsdotminussdot

= Ink

k = 195 л(моль sdot мин) Аналогично через 36 мин ndash 194 через 43 мин ndash 190 через 52 мин ndash 191

Частные константы скорости близки по значениям протекает реакция 2 порядка Константа скорости этой реакции составляет 19 л(моль sdot мин)

73 Расчет времени реакции

Расчет времени реакции необходимого для того чтобы достичь опре-деленной концентрации исходного вещества или продукта реакции осу-ществлялся по уравнению скорости реакции

Проводится химическая реакция пероксида водорода с тиосульфат-ионом в кислом растворе Начальные концентрации с0(Н2О2) = 5 sdot 10 minus 2мольл

c0(SO3S2 minus

) = 25 sdot10-2 мольл Константа скорости реакции II порядка

k = 191 л(моль sdot мин) Необходимо рассчитать время по истечении кото-

рого концентрация тиосульфат-ионов станет равной 1 sdot 10 2minus мольл 2SО3S2- + 2Н3О+ + Н2О2 rarr S4О minus2 + 4Н2О

)()()(22

23

23 OHcSSOck

dSSOdcv sdotsdot=minus= minus

minus

τ

)()()()(

)]()([1

23022

2202

3

2202

30minus

minus

minus sdotsdot

sdotminus

=SSOcOHcOHcSSOcIn

OHcSSOckτ

39

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

=minusminus= minusminus )]()([21)()( 2

32

3022022 SSOcSSOcOHcOHс

2222 10254)1011052(21105 minusminusminusminus sdot=sdotminussdotminussdot= мольл

)1052()10254()105()101(

)]1051052[9111

22

22

22 minusminus

minusminus

minusminus sdotsdotsdotsdotsdotsdot

sdotsdotminussdot

= Inτ

τ = 159

Концентрация minus23SSO равная 2101 minussdot мольл установиться через 159 мин

74 Расчеты по уравнению Аррениуса

С помощью уравнения Аррениуса рассчитываются энергия активации и предэкспоненциальный множитель на основе экспериментальных значений константы скорости Константа скорости может быть пересчитана на лю-бые температуры

RTEInAInk

eAk

A

RTEA

minus=

sdot=minus

)11(12

12 TTREInkInk A minus=minus

где minus21kk константы скорости реакции

T1 T minus2 температуры

ЕА ndash энергия активации

R ndash универсальная газовая постоянная

A ndash предэкспоненциальный множитель

40

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Константы скорости разложения пентаоксида диазота N 2 O5 rarrNO2 + NO3

при 308 К и 328 К равны соответственно 134 middot 10 4minus и 150 middot 10 3minus с 1minus Необ-

ходимо рассчитать энергию активации

1

2

21

21

KKIn

TTTRTEA sdotminus

=

14

13

1034110501

)308328()(328)(300)]([31458

minusminus

minusminus

sdotsdot

sdotminus

sdotsdotsdot=

ccIn

КККмольКДжEA

EA = 101 кДжмоль

Энергия активации разложения N2О5 составляет 101 кДжмоль

Константы скорости разложения пентаоксида диазота при 308 К и

328 К равны соответственно 134 middot 10-4 и 150 middot 10-3 с-1 Необходимо рас-

считать предэкспоненциальный множитель А если энергия активации

равна 101кДжмоль

c10812

108110812

c1081)10501(

c1081)10341(

1131313

21

11332831458101000

322

11330831458101000

411

2

1

minus

minussdotminus

minussdotminus

sdot=sdot+sdot

=+

=

sdot=sdotsdot=sdot=

sdot=sdotsdot=sdot=

AAA

eekA

eekA

RTE

RTE

A

A

Множитель А для данной реакции равен 18 middot 1013 с-1

Константа скорости разложения пентаоксида диазота при 328 К со-ставляет 60 1310 minusminussdot с Необходимо рассчитать константу скорости реакции при 100 degС

41

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

c130)10501(287287

2874684)328

1273100

1(31458

101000

)11(

)11(

1312

4684

1

2

2

2

121

2

1212

minusminus =sdotsdot==

===minus+

minus=

minusminus=

minusminus=minus

KK

eKK

KKIn

TTRE

KKIn

TTREInkInk

A

A

Константа скорости разложения N2О5 при 100 degС составляет 013 с-1

42

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

8 РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РАВНОВЕСИЯМ

81 Расчеты по закону действующих масс

Расчеты в соответствии с законом действующих масс осуществляются в определенной последовательности

Алгоритм действия 1 Составление уравнения реакции 2 Указание молярных концентраций (парциальных давлений) реаген-

тов перед началом реакции 3 Вычисление молярных концентраций (парциальных давлений) уча-

стников реакции в состоянии химического равновесия 4 Составление уравнения закона действующих масс 5 Подстановка молярных концентраций (парциальных давлений) в

уравнение закона действующих масс 6 Расчет искомых величин В химических равновесиях с одинаковой суммой коэффициентов для

реагентов и продуктов (Δ v = 0) вместо молярных концентраций могут быть взяты пропорциональные им количества веществ

82 Расчет константы равновесия Кс

В реакции уксусной кислоты с этанолом при 25 degС к моменту установ-ления химического равновесия образовалось 205 моль этилового эфира уксусной кислоты В исходных веществах содержалось 155 моль воды Каково значение константы равновесия

1 СН3mdashСООН + С2Н5mdashОНhArrСН3mdashСООmdashС2Н5 + Н2О 2 3 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 (3-205) (4-205) 205 моль (155 + 205) 095 моль 195 моль 36 моль

43

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

4 )()(

)()(спиртnкислотаnводаnэфирnKC sdot

sdot=

5 95195063052

sdotsdot

=cK

6 КС = 398 При 25 degС константа равновесия образования этилового эфира уксус-

ной кислоты равна 398 (или ~ 4)

83 Расчет количества продукта в состоянии равновесия

При 25 degС константа равновесия образования эфира из уксусной кисло-ты и этанола равна 4 Каково количество эфира в состоянии равновесия если взято 3 моль уксусной кислоты и 4 моль этанола Исходные вещест-ва содержат 155 моль воды

1 СН3 ndash СООН + С2Н5 ndash ОН hArr СН3 ndash СОО ndash С2Н5 + Н2О 2 3 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 3-n 4-n n 155 + n

4 )()(

)()(спиртnкислотаnводаnэфирnK C sdot

sdot=

5 )4()3(

)551(4nn

nnminussdotminus

+=

87329254164

972859

016859482845516

21

222

plusmn=minusplusmn=

=+minus+minus=+

n

nnnnnn

n1 = 78 моль (нереальный ответ n gt 4 моль)

n2 = 205 моль В состоянии химического равновесия смесь содержит 205 моль этило-

вого эфира уксусной кислоты

44

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

84 Расчет выхода продукта

Уход продукта реакции представляет собой частное от деления полу-ченного в равновесии количества вещества и рассчитанного по необрати-мой реакции количества вещества

теорnn

При взаимодействии 3 моль уксусной кислоты с 4 моль этанола полу-чают 205 моль эфира Исходные вещества содержали 155 моль воды Ка-ков выход эфира по отношению к уксусной кислоте

1 OHHCCOOCHOHHCCOOHCH 2523523 +minusminushArrminus+minus

2 23 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 095 моль 195 моль 205 моль 36 моль

4 3052

)()(

)()(

0

===кислотаnэфирn

эфирnэфирn

теор

η

5 68680 ==η

Выход эфира по отношению к уксусной кислоте составляет 68

85 Расчет константы равновесия по уравнению Вант-Гоффа

Расчет константы равновесия при определенной температуре осущест-вляется при заданной константе равновесия с помощью уравнения Ванг-Гоффа (изобара реакций)

2RTH

dTdInK Δ

=

Интегрированная форма

12

120

12 TTTT

RHInKInK minus

sdotΔ

+=

45

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

где k ndash константа равновесия 0HΔ ndash стандартная энтальпия

R ndash универсальная газовая постоянная T ndash температура 12 ndash индексы для двух составляющих

При 25 degС для химической реакции 242 2NOON hArr константа равновесия

КР = 114 кПа Рассчитайте константу равновесия при 70 degС если стан-дартная энтальпия реакции Δ Н0 = 59 кДж

259325101325101

940343298298343

3145859000

325101411

325101

9402

12

120

12

2

2 =sdot=sdot=

=sdotminus

sdot+=

=minus

sdotΔ

+==

eeK

In

TTTT

RHInK

KInK

PInKP

PP

P

86 Расчеты с водородным показателем рН

Расчеты с показателем рН проводятся с помощью формулы-определения рН и химического выражения константы протолиза

мольлв)()( 33 OHcOHIgcpH +minus=

Для сильных кислот и оснований

с(H3O+) = c0на sdot c(OH-) = c0B

Для средних по силе кислот и оснований (при К gt 001 с0)

с(H3O+) = Bbнаa cKOHсcK 00 )( =minus

Для буферных ратворов

)()()( 3 minus

+ sdot=AcHAcКOHс a

46

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Раствор имеет значение рН 35 Какова молярная концентрация катио-нов оксония

мольл102310)(

10)(

)(

4533

3

3

minusminus+

minus+

+

sdot==

=

minus=

OHc

OHc

OHIgcpH

pH

Концентрация катионов H3O+ = 32 sdot 10-4 мольл

Рассчитайте рН в 01М растворе аммиака если КВ(NH3) = 18 middot 10 5minus

111)1077(

мольл10771031

101)(

)(

мольл103110)1081()(

)(

12

123

14

3

35

0

=sdotminus=

sdot=sdotsdot

==

sdot=sdotsdot=

=

minus

minusminus

minus

minus+

minusminusminus

minus

IgpHOHcKOHс

OHc

cKOHс

W

BB

Рассчитайте значение рН буферного раствора

К a (СН3СООН) + 016М CH 3 COONa

Если К а (СН3СООН) = 18- 10 5minus

55

3

33 1021

160110)1081(

)()()( minusminus

minus+ sdot=sdotsdot=sdot=

COOCHcCOOHCHcKOHс a

pH = 49

Буферный раствор имеет значение рН = 49

47

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

87 Расчет степени протолиза

Степень протолиза представляет собой долю кислоты или основания

вступивших в протолиз по отношению к начальной концентраций протолита

НАНАKT c

Acc

OHca00

3 )()( minus+

==

и

BBC c

HBccOHca

000

)()( +minus

==

Какова степень протолиза в 001М растворе уксусной кислоты если

010

010)1081()(

)(

)()()(

)(

5

30

30

30330

3

sdotsdot=

sdot=

sdot==

minus

+

COOHCHcCOOHCHcK

a

COOHCHcKOHcCOOHCHc

OHca

aKT

aKT

аКТ = 0042 или 42

Ka = 18 sdot 10-5

Степень протолиза уксусной кислоты составляет 42

88 Расчеты по равновесиям растворимости

Расчеты по равновесиям растворимости и осаждения проводятся с по-

мощью выражения для произведения растворимости

)()(

][][)(

nmnm

nMnM

nmMnnM

nmBAПРBAl

BABAПР

+

minus+

=

=

48

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

где ПР (АmВn) ndash произведение растворимого вещества АmВn

l(АmВn) ndash растворимость вещества или концентрация насыщенного рас-

твора вещества nm BA

Сульфат бария имеет произведение растворимости 1middot10-10 При какой

концентрации серной кислоты в 0001М растворе хлорида бария начина-

ется осаждение сульфата бария

[Ba2+][SO minus24 ] = ПP(BaSо4)

3

10

242

442 101101

][)(][)( minus

minus

+minus

sdotsdot

===BaBaSOПРSOSOHс

c(H2SО4)= 1 middot 10-7 мольл

Осаждение сульфата бария начинается когда концентрация серной ки-

слоты превышает значение 1 middot 10 7minus мольл

Какова растворимость l1 перхлората калия в воде по сравнению с рас-

творимостью l1 перхлората калия в 1 М растворе хлорида калия

l1 (КСlO4) = [СlOminus4 ] = )( 4KCIOПР = 2101 minussdot = 01 мольл

l1 (КСlO4) = [СlOminus4 ] ПР(КClO4) = с(К+)[СlO

minus4 ] = 1 middot 10-2

1101

)()KClO()(

24

42

minus

+

sdot==

KcПРKClOl

l1 (КСlO4) = 001 мольл

Растворимость l1 перхлората калия в чистой воде в десять раз выше 1

М растворе хлорида калия

49

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

89 Расчет растворимости при комплексообразовании

Для расчета растворимости малорастворимых солей когда катион об-

разует комплекс требуются уравнения для произведения растворимости и

для константы устойчивости комплекса

ПР(AmBn) = [An+]m[Bm-]n

xnx

LAAlK

]][[][

+=

где ПР ndash произведение растворимости

К ndash константа устойчивости комплекса

[Аn+] ndash молярная концентрация катионов

[L] ndash молярная концентрация лигандов

[АЦ] ndash молярная концентрация комплекса

Константа устойчивости катиона диамминсеребра (+1) К = 16 middot 107

Рассчитайте растворимость хлорида бромида и иодида серебра(1) в 4М

растворе аммиака если ПР(АgСl) = 1 middot 10-10 ПР(АgВr) = 5 middot 10-13

ПР(АgI) = 8 middot 10-17

AgXhArrАg+ + Х minus ПР(АgХ) = [Аg+][Х minus ]

])([

)()(][

)(][)(

)(])([][

)(][

])([])([2

23

32

33

23

32

23233

++minus

++

+

+++

sdotsdot===

sdot=

sdot=hArr+

NHAgNHcKAgXПР

AgAgXПРXAgXl

NHcKNHAgAg

NHcAgNHAgKNHAgNHAg

50

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

мольл1041)(

4)1061()108()(

мольл1011)(

4)1061()105()(

мольл160)(4)1061()101()(

)()()(

][])([

4

2717

2

2713

2710

32

23

minus

minus

minus

minus

minusminus

minus+

sdot=

sdotsdotsdotsdot=

sdot=

sdotsdotsdotsdot=

=

sdotsdotsdotsdot=

sdotsdot=

asymp

AgIl

AgIl

AgBrl

AgBrl

AgCllAgCll

NHcKAgXПРAgXl

XNHAg

Растворимость галогенидов серебра(1) в 4М растворе аммиака состав-

ляет 016 (AgCl) 11 middot 10-2 (AgBr) и 14 middot 10-4 мольл (AgI) В этом растворе

аммиака хлорид растворяется хорошо бромид ndash незначительно и иодид

серебра (+1) ndash плохо

51

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

9 РАСЧЕТЫ В ЭЛЕКТРОХИМИИ

91 Расчеты по уравнению Нернста

С помощью уравнения Нернста можно вычислить окислительно-

восстановительные потенциалы электродные потенциалы и равновесное

напряжение гальванического элемента

Для окислительно-восстановительного электрода

][][0

BcOkIn

zFRTEE sdot+=

где Е0 ndash стандартный потенциал

Е ndash электродный потенциал

Z ndash число переданных электронов

Для электрона металлкатион металла

][0 +sdot+= ZAInzFRTEE

][][)(0590

K298при)()(

0

01

02

0

BcOkIg

zBEE

TанодЕкатодEE

EEE

sdot+=

=minus=Δminus=Δ

где R ndash газовая постоянная

Т ndash температура

F ndash постоянная Фарадея

[Ок] ndash молярная концентрация окислителя

[Bc] ndash молярная концентрация восстановителя

ΔЕ0 ndash стандартное напряжение

ЕΔ ndash равновесное напряжение

52

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Каков электродный потенциал пары медькатион меди (+2) при 25 degС и

[Cu2+]= 001 мольл

01020590340][

2)(0590 20 IgCuIgBEE sdot++=sdot+= +

E = +028 B

Электродный потенциал равен +028 В

Каково равновесное напряжение гальванического элемента Даниеля

при 25 degС если молярные концентрации сульфата меди(2) и сульфата

цинка(2) одинаковы

Электрод 1 цинккатион цинка (+2)

Электрод 2 медькатион меди (+2)

)()()(][][02950

)()(][02950)(

][02950)()()(

02020202

2

2020220

22022

EZnZnECuCuECuCuEZnCuIg

ZnZnECuCuEZnIgZnZnE

CuIgCuCuEZnZnECuCuEE

Δ=minusminus=+

+minus=+minus

minus+=minus=Δ

++++

+

++++

++++

ΔEdeg = 034 middot (-076) = 110 В

Элемент Даниеля имеет равновесное напряжение 110 В Рассчитайте

напряжение гальванического элемента CuCu +2 (с 1 )|| К+ СI minus || Cu2+(c2)Cu

(Cu2+) = 05 мольл и с1 (Сu2+) = 05 005 и 0005 мольл

Для каждого полуэлемента )(20590 20 +sdot+= CuIgcEE

Напряжение гальванического элемента

1

201

0212 2

0590ccIgEEEEE sdot+minus=minus=Δ

Поскольку

01

02 EE =

53

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

то

1

2

20590

ccIgE sdot=Δ

а) с1 (Cu2+) = 05 мольл ΔЕ = 00295 Ig 1 = 0

б) с1 (Cu2+) = 005мольл ΔЕ = 00295 Ig 10 = 0030 В

в) с1 (Cu2+) = 0005 мольл ΔЕ = 00295 Ig 100 = 0059 В

Исследуемые концентрационные гальванические элементы имеют при

25 degС напряжение 0 30 и 59 мВ

Рассчитайте электродные потенциалы полуэлементов при 25 degС

1) 2HPt (р = 1035 кПа) Н3О+ (рН = 15)

2) +2FePt (с = 002 мольл) Fe3+ (с = 004 мольл)

Каково равновесное напряжение гальванического элемента составлен-

ного из этих электродов

++ OHH 22 2 = 2Н3О+ + 2е-

B880)0890(7880B78800200400590770

][][)(0590)(

B08903101510302950510590

)(3101

)(205900590

)(][

20590

2

2

3320

232

1

2

2

230

1

=minusminus=Δ=+=

sdot+=+hArr

minus=minussdotminus=

sdotminussdotminus=+=

+

+++minus++

EIgE

FeFeIgBFeFeEEeFeFe

IgE

кПаHpIgpH

HpOHIgEE

Равновесное напряжение данного гальванического элемента составляет

088 В

54

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Рассчитайте окислительно-восстановительный потенциал для пары

Mn2+MnOminus4 при рН = 0 при рН = 03 и 7 (t = 25 ordmC)

( ) ( ) [ ][ ][ ]

( ) ( ) ( ) [ ][ ]

( ) ( )

( ) ( ) ( ) 094405112

85

05902

lg5

059085

0590

lg5

0590

5812

4

4

24

42

2

834

42

3422

рНВВEMnOMnE

pHBEMnOMnE

MnMnOBpHBEMnOMnE

MnOHMnBEMnOMnE

eOHMnOHMn

sdotminus+=+

sdotminus=+

sdot+sdotminus=

sdot+=

++harr+

minus

minus

+

minusminus+

+

+minusminus+

minus+minus+

o

o

o

o

При рН = 0 Е = +151 рН = 3 Е = +123 рН = 7 Е = +085

Окислительно-восстановительный потенциал данной пары при рН = 03 и 7 составляет +151 +123 и +085 В соответственно

92 Расчеты по законам Фарадея

Для расчета осажденной массы значений силы тока времени или чис-ла элементарных зарядов при электролизе используются законы Фарадея или преобразования законов Фарадея а также формула-определение мо-лярной массы

zFMIm

zFI

nm

zFIn

τ

τ

τ

=

=

=

55

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

где I ndash сила тока

τ ndash время

z ndash число элементарных зарядов

F ndash постоянная Фарадея

n ndash количество вещества

М ndash молярная масса

m ndash масса вещества

Рассчитайте ежедневное производство алюминия в электролизёре кото-рый работает при силе тока 100 000 А и для которого выход по току η = 85

Al3+ rarr Al + 3endash

кг685г039685485963

85027360024000100asymp=

sdotsdotsdotsdotsdot

==zFMIm ητ

В электролизе ежедневно получают 685 кг алюминия

56

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

10 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ФОРМУЛ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ

101 Определение молекулярной формулы летучего органического соединения

Для определения молекулярной формулы летучего соединения необхо-димо оценить результаты качественного и количественного элементного анализа а также установить молярную массу

Алгоритм действия

1 Установить качественный состав соединения Результат исследуемое соединение состоит из элементов углерод во-

дород и кислород Молекулярная формула СхНуОz 11 Установить молярную массу соединения

12 Экспериментальное определение объема пара одной пропорции

соединения

( )( )[ ]

кПа 72101

C 20

мл 548г

г120

=

=

=

=

p

t

OHCV

OHCm

zyx

zyx

o

13 Рассчитать объем пара порции соединения в нормальных условиях

( )[ ] ( )[ ]

( )[ ] мл 445г

32510115293

1527372101548гг

=sdot

sdotsdot=

sdot=

zyx

zyxzyx

OHCVрТ

рТOHCVOHCV

o

o

oo

14 Рассчитать молярную массу соединения

57

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

( ) ( )( )[ ]

( ) гмоль 259

445

41422120гм

=

sdot=

sdot=

zух

zyx

zухzух

ОНСМ

OHCVVОНСm

ОНСМo

2 Установить возможную молекулярную формулу органического со-единения путем расчета

( ) )()()( ОzМНуМСхМОНСМ zух ++=

Возможные решения 592 гмоль = (2 middot 12 + 4 middot 1 + 2 middot 16 гмоль)

или 592 гмоль = (3 middot 12 + 8 middot 1 + 1 middot 16 гмоль)

Возможные молекулярные формулы органического соединения С2Н4О2 и С3Н8О

3 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органическо-го соединения путем анализа сжиганием

31 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида углерода которые образуются при сжигании одной порции органического соединения

m(CхHуOz) = 60 мг m(H2О) = 720 мг V(CО2) = 718 мл t =20degC ρ = 10172 кПа 32 Рассчитать объем диоксида углерода при нормальных условиях 33 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-

единения

( )( )

( ) ( )( ) 3

м

22 =sdot

sdot=

zyx

zyxp

zyx OHCmVOHCMTCOV

OHCnCOn oo

58

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

34 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-

единения

( )( )

( ) ( )( ) ( ) 8

22

2

22 =sdot

sdot==

zyx

zyxp

zyx OHCmOHМOHCMTOHm

OHCnOHnY o

35 Составить молекулярную формулу

Молекулярная формула органического соединения С3Н8О

Молекулярная (брутто-) формула еще не проясняет строения химиче-

ского соединения Последнее может быть определено при использовании

химических иили физических методов

Возможные соединения с молекулярной формулой С3Н8О

CH3ndashCH2ndashCH2ndashOH ndash пропанол 1

CH3ndashCH(OH)ndashCH3 ndash пропанол 2

СН3ndashСН2ndashОndashСН3 ndash метиловый спирт

102 Определение молекулярной формулы

нелетучего органического соединения

Для определения молекулярной формулы нелетучего соединения необ-

ходимо оценить результаты качественного и количественного элементно-

го анализа и результатов определения молярной массы криоскопическим

методом Молярная масса вещества рассчитывается на основании пони-

жения температуры замерзания

LB

Bзамзам mM

mkT sdot=Δ

Lзам

BзамB mT

mkMΔ

=

где замTΔ ndash понижение температуры замерзания

59

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

замK ndash криоскопическая константа растворителя

Bm ndash масса вещества В

BM ndash молярная масса вещества В

Lm ndash масса растворителя

Для определения молекулярной формулы подходит следующая после-

довательность действий

Установить качественный состав соединения Результат исследуемое со-

единение состоит из элементов углерод водород и кислород Молекуляр-

ная формула ZYX OHC

1 Установить молярную массу соединения

11 Экспериментальное определение понижения температуры замер-

зания раствора

m( ZYX OHC ) = 78 г m(H2О) = 40 г

ΔTзам = -2 К

Кзам(Н2О) = -1860 К sdot гмоль

12 Рассчитать молярную массу соединения

)()()(

2OHmTOHCmkOHCM

зам

ZYXзамZYX Δ=

M( ZYX OHC ) = 181 гмоль

2 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органического

соединения путем анализа сжиганием

21 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида

углерода которые образуются при сжигании одной порции соединения

M(CxHyOz) = 93 мг

m(H2О) = 547 мг

V(СО2) = 739 мл

t =22 degС

60

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

ρ = 1006 гПа

22 Рассчитать объем диоксида углерода в нормальных условиях

25101315295152731006973)()(

0

0220 sdot

sdotsdot==

TppTCOVCOV

V0(СО2) = 679 мл

23 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-

единения

093041422

18106790)(

)()()(

)( 202

sdotsdot

=sdotsdot

==ZYXM

Zyx

ZYX OHCmVOHCMCOV

OHCnCOnx

х = 6

24 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-

единения

93181817542

)()()()(2

)()(2

2

22

sdotsdotsdot

=sdotsdot

==ZYX

Zyx

ZYX OHCmOHMOHCMOHm

OHCnOHny

у = 12

25 Расчет числа атомов кислорода в молекуле органического соеди-

нения

)()()()( OzMHyMCxMOHCM Zyx +minus=

16112126181

)()()()( sdotminussdotminus=

minusminus=

OMHyMCxMOHCM

z Zyx

z = 6

Молекулярная формула соединения С6H12O6

61

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

Основная

1 Коровин НВ Общая химия учебник для технических направлений и специальностей вузов НВ Коровин ndash 2-е изд испр и доп ndash М ВШ 2000

2 Фролов ВВ Химия ВВ Фролов ndash М Высшая школа 1995 3 Глинка НЛ Задачи и упражнения по общей химии НЛ Глинка ndash

Л Химия 1989 4 Суворов АВ Общая химия АВ Суворов АБ Никольский ndash СПб

Химия 1997 5 Орлов КЯ Авиационные материалы КЯ Орлов ВА Пархимович

ndash М Транспорт 1993 6 Задачи и упражнения по общей химии под ред проф НВ Корови-

на ndash М Высшая школа 2003 7 Михилев ЛА Задачи и упражнения по неорганической химии

ЛА Михилев НФ Пассет МИ Федотова ndash СПб Химия 1995 8 Хомченко ИГ Общая химия сборник задач и упражнений

ИГ Хомченко ndash М Оникс 1999 9 Литвинова ТН Задачи по общей химии с медико-биологической на-

правленностью ТН Литвинова ndash Ростов нД Феникс 2001 10 Кузьменко НЕ Задачник по химии НЕ Кузьменко ВВ Еремин

ndash М Экзамен 1999

Дополнительная

1 Слесарев ВИ Химия Основы химии живого учебник для вузов

ВИ Слесарев ndash 2-е изд испр и доп ndash СПб Химиздат 2001

2 Хаускрофт К Современный курс общей химии В 2 т К Хаускрофт

Э Констебл пер с англ ndash М Мир 2002 3 Лидин РА Химия справочник для старшеклассников поступающих в вузы

РА Лидин ЛЮ Аликберова ndash М Аст пресс школа 2002

62

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

4 Слета ЛА Химия справочник ЛА Слета ndash Харьков Фолио Рос-

тов нД Феникс 1997

5 Дикерсон Р Основные законы химии В 2 т Р Дикерсон Г Грей

Дж Хейт ndash М Мир 1982

6 Лучинский ГП Курс химии ГП Лучинский ndash М Высшая школа 1985

7 Ремсден ЭН Начала современной химии ЭН Ремсден ndash Л Хи-

мия 1985

8 Степин БД Неорганическая химия БД Степин АА Цветков ndash

М Высшая школа 1994 9 Шелинский ГИ Основы теории химических процессов ГИ Шелинский

ndash М Просвещение 1989

10 Ерохин ЮМ Сборник задач и упражнений по химии ЮМ Еро-

хин ВИ Фролов ndash М ВШ 1990

11 Любимова НБ Вопросы и задачи по общей и неорганической хи-

мии НБ Любимова ndash М ВШ 1990 12 Фримантл М Химия в действии М Фримантл ndash Ч 1 2 ndash М Мир 1991

13 Шиманович ИЕ Общая химия в формулах определениях схемах

ИЕ Шиманович МЛ Павлович ВФ Тикавый ПМ Малашко ndash Минск

Университетское 1996

14 Витинг ЛМ Задачи и упражнения по общей химии ЛМ Витинг

ЛА Резницкий ndash М МГУ 1995

15 Зоммер К Химия справоник школьника и студента Пер с нем

под ред РА Лигина ndash 2-е издстереотип ndash М Дрофа 2000

63

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Приложение

64

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

65

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

66

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

67

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Значение некоторых констант

Постоянная Авогадро NA = 60221023 моль-1

Постоянная Фарадея 1 F = 6021023е = 96484 Кл = 268 Аmiddotч

Постоянная Планка h = 662610-34 Джс

Универсальная газовая постоянная R = 0082 лmiddotатмКndash1моль-1 =

= 62 360 млmiddotмм рт ст Кndash1мольndash1 = 8314 ДжmiddotК-1мольndash1 = 1987 калК-1моль-1

Таблица 1

Приставки кратных и дольных единиц

Приставка Множитель Приставка Множитель Приставка Множитель

тера Т 1012 гектог 102 милли м 10-3

гига Г 109 дека да 101 микро мк 10-6

мега М 106 децид 10-1 нано н 10-9

кило к 103 сантис 10-2 пико п 10-12

Таблица 2

Корни латинских названий элементов

Символ Название Корень латинского названия Ag Серебро Аргент As Мышьяк арс- арсен- Au Золото аур- С Углерод карб- карбон- Сu Медь купр- Fe Железо ферр- Н Водород гидр- гидроген-

Hg Ртуть меркур- Мn Марганец марган- N Азот нитр- Ni Никель никкал- О Кислород окс- оксиген- Pb Свинец плюмб- S Сера сульф- тио-

Sb Сурьма стиб- Si Кремний алл- силиц- Sn Олово станн-

68

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Таблица 3 Соотношение между единицами энергии

Единица эрг Дж кал Втmiddotч ЭВ

эрг 1 10-7 239middot10-8 278middot10-11 624middot1011

Дж 107 1 0239 278middot10-4 625middot1018

кал 4184middot107 4184 1 116middot103 261middot1019

Втmiddotч 360middot1010 36middot103 861 1 224middot1022

ЭВ 160middot10-12 160middot10-19 383middot10-20 445middot10-23 1

Таблица 4

Названия часто употребляемых кислот и их солей

Кислота Названия солей

Название Формула Кислот-ный

осадок

По названию кислоты (рус номенклатура)

По названию аниона (между-народная но-менклатура)

Азотная HNO3 NO3ndash азотнокислый нитрат

Азотистая HNO2 NО2ndash азотистокислый нитрит

Бромоводородная HBr Brndash бромистый бромид

Йодоводородная HI Indash йодистый йодид

Метакремниевая H2SiO3 SiO32ndash кремниевокислый силикат

Марганцовая HMnO4 MnO4ndash марганцевокислый перманганат

Ортофосфорная H3PO4 PO43ndash фосфорнокислый ортофосфат

(фосфат)

H3PO4 HPO42ndash

кислый фосфорнокис-лый (двухзамещенный) гидрофосфат

H3PO4 H2PO4ndash кислый фосфорнокис-

лый (однозамещенный) дигидрофосфат

Серная H2SO4 SO42ndash сернокислый сульфат

H2SO4 HSO4ndash

кислый сернокислый

гидросульфат (бисульфат)

Сернистая H2SO3 SO32ndash сернокислый сульфит

H2SO3 HSO3ndash кислый сернистокислый гидросульфит

(бисульфит)

Угольная H2CO3 CO32ndash углекислый карбонат

H2CO3 HCO3ndash

кислый углекислый (двууглекислый)

гидрокарбонат (бикарбонат)

Уксусная CH3CHOOH CH3COOndash уксуснокислый ацетат

69

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Окончание табл 4Кислота Названия солей

Название Формула Кислот-ный

осадок

По названию кислоты (рус номенклатура)

По названию аниона (между-народная но-менклатура)

Фосфористая H3PO3 HPO32ndash фосфористокислый фосфит

Фтороводородная HF Fndash фтористый фторид

Хлороводородная HCl Clndash хлористый хлорид

Хлорная HClO4 ClO4ndash хлорнокислый перхлорат

Хлорноватая HClO3 ClO3ndash хлорноватокислый хлорат

Хлорноватистая HClO ClOndash хлорноватистокислый гипохлорид

Хромовая H2CrO4 CrO42ndash хромовокислый хромат

Двухромовая H2Cr2O7 Cr2O72ndash двухромовокислый

бихромат (ди-хромат)

70

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

  • СОДЕРЖАНИЕ
    • ВВЕДЕНИЕ
    • ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
    • 1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВАЖНЕЙШИХ ВЕЛИЧИН И ЕДИНИЦИСПОЛЬЗУЕМЫХ В ХИМИИ
    • 2 ВАЖНЕЙШИЕ ВЕЛИЧИНЫ И ЕДИНИЦЫ В ХИМИИ
    • 3 РАСЧЕТЫ ДЛЯ ГАЗОВ
      • 31 Расчет массы газов
      • 32 Расчет объема газов
        • 4 РАСЧЕТЫ ДЛЯ СМЕСЕЙ
          • 41 Расчеты соотношения компонентов смеси
          • 42 Расчеты по массовой доле
          • 43 Расчеты по объемной доле
          • 44 Расчеты по мольной доле
          • 45 Расчеты по молярной концентрации
          • 46 Расчеты по эквивалентной концентрации
          • 47 Расчеты по плотности газов и растворов
          • 48 Расчет молярной концентрации веществапо результатам титрования
          • 49 Расчет массы по результатам титрования
            • 5 СТЕХИОМЕТРИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РЕАКЦИЯМ
              • 51 Алгебраический расчет массы и объема
              • 52 Расчет массы и объема методом пропорций
                • 6 РАСЧЁТЫ В ХИМИЧЕСКОЙ ТЕРМОДИНАМИКЕ
                  • 61 Расчет энтальпии реакции по данным эксперимента
                  • 62 Расчет стандартных величин реакции по табличным данным
                  • 63 Расчет энергии Гиббса реакции
                  • 64 Расчет константы равновесия
                    • 7 РАСЧЕТЫ В КИНЕТИКЕ РЕАКЦИЙ
                      • 71 Расчет константы скорости
                      • 72 Расчет порядка реакции
                      • 73 Расчет времени реакции
                      • 74 Расчеты по уравнению Аррениуса
                        • 8 РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РАВНОВЕСИЯМ
                          • 81 Расчеты по закону действующих масс
                          • 82 Расчет константы равновесия Кс
                          • 83 Расчет количества продукта в состоянии равновесия
                          • 84 Расчет выхода продукта
                          • 85 Расчет константы равновесия по уравнению Вант-Гоффа
                          • 86 Расчеты с водородным показателем рН
                          • 87 Расчет степени протолиза
                          • 88 Расчеты по равновесиям растворимости
                          • 89 Расчет растворимости при комплексообразовании
                            • 9 РАСЧЕТЫ В ЭЛЕКТРОХИМИИ
                              • 91 Расчеты по уравнению Нернста
                              • 92 Расчеты по законам Фарадея
                                • 10 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ФОРМУЛОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
                                  • 101 Определение молекулярной формулы летучего органического соединения
                                  • 102 Определение молекулярной формулы не летучего органического соединения
                                    • БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
                                    • Приложение
Page 9: МЕТОДИКА РЕШЕНИЯ ЗАДАЧvenec.ulstu.ru/lib/disk/2015/Kemer_7.pdf · 2015-03-23 · ВВЕДЕНИЕ Значение решения задач в курсе химии

2 Подстановка значений данных величин в расчетную формулу Дано m(Cu) = 65 гмоль z = 2 F = 96485 sdot 104 A sdot cмоль = 268 А sdot чмоль

моль)г(5632)кг(1000чмоль)A(826 sdotsdotsdot

=τI

3 Проведение расчета числового значения и единицы искомой величи-ны

Iτ = 844 кА sdot ч 4 Формулировка ответа задачи Для выделения 1 т меди необходимо количество электричества равное

844 кА middot ч

9

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

2 ВАЖНЕЙШИЕ ВЕЛИЧИНЫ И ЕДИНИЦЫ В ХИМИИ

Основные величины и единицы выделены шрифтом

Величина Обозначения Единица Обозначение

Масса т Килограмм кг

Плотность ρ Килограмм на кубический

метр кгм3

Сила F Ньютон Н

Давление Р Паскаль Па

Работа энергия W Джоуль Дж

Мощность Р Ватт ВТ

Сила электрического тока I Ампер A

Электрическое напряжение U Вольт В

Электрическое сопротивление R Ом Ом

Электрический заряд q Кулон Кл

Температура абсолютная Т Кельвин К

Температура Цельсия t Градус Цельсия degС

Теплота Q Джоуль Дж

Внутренняя энергия U Джоуль Дж

Энтальпия н Джоуль Дж

Энтропия S Джоуль на кельвин ДжК

Энергия Гиббса G Джоуль Дж

Количество вещества п Моль Моль

Молярная концентрация с Моль на кубический метр мольм3

Молярная масса М Килограмм на моль кгмоль

Молярный объем VM Кубический метр на моль м3моль

Массовая доля w mdash mdash

Мольная доля х mdash mdash

Объемная доля ϕ mdash

10

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Определения некоторых производных единиц

1 Н = 1 кг middot мс2 1 Па = 1 Нм2 = 1 кг(м middot с2) 1 Дж = 1 Н middot м = 1 Вт middot с

1 Вт = 1Джс = 1 кг middot м2с3 1 В = 1 ВтА 1 Ом = 1 ВА 1 Кл = 1 А middot с

Масса атома (mат) некоторого элемента ndash вес атома углерода mат ( С126

) = 1993 middot 10-26 кг

Относительная атомная масса (Аг) ndash частное от деления массы атома

элемента на одну двенадцатую часть массы атома изотопа углерода С126 т

е атомную единицу массы (аем) Относительная атомная масса магния 24

12 Mg

24кг)102(12

1кг104)(26

261224 =

sdotsdot

=minus

minus

MgAr

Атомная единица массы и ndash единица массы в атомной физике одна

двенадцатая часть массы атома изотопа углерода С 126

1и (1 аем) = 166057 middot 10 minus 27 кг Относительная молекулярная масса (Mr) ndash частное от деления массы

молекулы на одну двенадцатую часть массы атома 126С сумма относи-

тельных атомных масс всех атомов молекулы или любой другой фор-мульной единицы

ССl4 Mr = 1 middot 12 (С) + 4 middot 355 (Cl) = 154 (аем)

Cr2O minus27 Мr = 2 middot 52 (Сг) + 7 middot 16 (О) = 216 (аем)

[Cu(H2О)4]2+ Мr = 1 middot 64 (Сu) + 8 middot 1 (Н) + 4 middot16 (О) = 136 (аем) NH3middot Н2О Мr = 14 (N) + 5 middot 1 (Н) + 1 middot16 (О) = 35 (аем)

Количество вещества (n) ndash величина которая упорядочивает исчисле-ние частиц и процессов с участием частиц В качестве частиц определяют-ся атомы молекулы ионы радикалы и другие группы отдельные фраг-менты частиц и эквиваленты (формульные единицы) иногда электроны протоны фотоны и другие элементарные частицы

11

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Моль ndash единица количества вещества Моль определяет количество

вещества системы которая состоит из такого числа отдельных частиц

сколько содержит атомов в 12 г изотопа 126С При использовании единицы

моль необходимо указывать вид частиц

n(O2) = 3 моль означает 3 моль молекулярного кислорода О2

n(NaCl) = 1 моль означает 1 моль хлорида натрия NaCl

Эквивалентное количество вещества (neq) ndash произведение эквива-

лентного числа z и количества вещества В причем эквивалентное число z

равно числу переданных частиц в определенной химической реакции (в

большинстве случаев протонов или электронов)

neq B = znB[моль]

Количество вещества л

Вещество Химическая реакция

Эквивалентное число

Эквивалент количество вещества neq

1 моль Серная кислота

H2SO4 Нейтрализация 2 2 моль

1 моль Хлорид железа

(+2) FeCl2 Окисление до же-

леза (+3) 1 1 моль

1 моль Перманганат ка-

лия КМnO4 Восстановление в кислотной среде

5 5моль

1 моль Нитрат серебра

(+1) AgNO3 Осаждение хло-рида серебра(I)

1 1 моль

Постоянная Авогадро указывает число частиц в одном моле вещест-

ва NА = 602214middot1023моль-1

Постоянная Авогадро является фактором пропорциональности между

числом частиц и количеством какого-либо вещества (между микро- и мак-

роуровнем) N = NАn

1 моль углерода содержит 6 middot 1023 атомов углерода

1 моль хлора содержит 6 middot 1023 молекул хлора

1 моль хлорида натрия NaCl содержит 6 middot 1023 катионов натрия и

6 middot 1023 хлорид-ионов

12

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Молярная масса (М) ndash частное от деления массы на количество веще-

ства одной порции

М =nm

Единица (в химии) гмоль

Молярная масса хлора Cl2 M (Cl2) = 71 гмоль

Молярная масса хлорида натрия NaCl M (NaCl) = 585 гмоль

Численное значение молярной массы в гмоль равно значению относи-

тельной молекулярной массы формульной единицы

Молярный объем (VM) ndash частное от деления объема VM на количество

вещества одной порции газа

Vm = nrV )(

Единица (в химии) лмоль

В нормальных условиях (0 degС 1 атм = 101325 кПа) молярный объем

идеального газа составляет VM = 224 лмоль Взаимосвязь между моляр-

ным объемом молярной массой и плотностью газа

⎟⎠

⎞⎜⎝

⎛=sdot======ρρρVM

mV

nm

nmVm

nVVMV MM

1

Молярная масса М плотность ρ и молярный объем VM реальных газов (0 degС 1 атм)

Вещество Формула ρ гл М гмоль VM лмоль

Аммиак NH3 077 17 = 221

Хлор Cl2 3214 71 = 221

Хлороводород HCl 1639 365 = 223

Этан CH3=CH3 1356 30 = 221

Этен (этилен) СН2=СН2 1260 28 = 222

Этин (ацетилен) СН=СН 117 26 = 222

Диоксид углерода СO2 1977 44 = 223

13

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Окончание таблВещество Формула ρ гл М гмоль VM лмоль

Монооксид углерода СО 1250 28 = 224

Метан СН4 0717 16 = 223

Кислород O2 1429 32 = 224

Диоксид серы SO2 2926 64 = 219

Азот N2 1251 28 = 224

Монооксид азота NO 1340 30 = 224

Водород H2 00899 2 = 222

Стехиометрия химического уравнения показывает на микроуровне сколько расходуется или образуется формульных единиц в соответствии с коэффициентами химического уравнения

2Н2+ O2 = 2Н2O Молекулы водорода реагируют с 1 молекулой кислорода образуя

2 молекулы воды Количество вещества по уравнению реакции соответствует числу

частиц на макроуровне (6 middot 1023 частиц ndash 1 моль)

2Н2+ O2 = 2Н2O

2 моль водорода и 1 моль кислорода реагируют образуя 2 моль воды Количественный состав смеси ndash интенсивная величина для определе-

ния состава смеси Получается делением массы объема или количества вещества одного компонента на массу объем или количество вещества смеси или определенного компонента При этом различают доли концен-трации и моляльность

Доля ndash масса объем или количество вещества одного компонента де-лится на сумму масс объемов или количеств веществ всех компонентов смеси массовая доля ω объемная доля ϕ мольная доля х

Концентрация ndash масса объем или количество вещества одного компо-нента делится на объем смеси молярная концентрация с массовая концен-трация β

14

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Моляльность раствора ndash количество вещества одного компонента де-

лится на массу растворителя

Массовая доля (ω) ndash массовая доля вещества в смеси частное от деле-

ния массы веществ (mв) на общую массу смеси (mсм)

CM

BB m

m=ω ndash часто выражается в процентах

Массовая доля вещества Масса смеси Составные части массы смеси

Раствор хлорида натрия ω (NaCl) = 10

100 г 10 г хлорида натрия 90 г воды

Раствор нитрата серебра(1) ω (AgNO3) = 5

100 г 5 г нитрата серебра(1) 95 г воды

Раствор гидроксида натрия ω (NaOH) = 24

50 г 12 г гидроксида натрия 38 г воды

Объемная доля (ϕ ) ndash доля объема вещества отдельного компонента в

общем объеме смеси частное от деления объема вещества B (VB) на об-

щий (суммарный) объем смеси

CM

В

VV

=ϕ ndash часто выражается в процентах и промилле

Объемная доля компонента Объем компонентов в 100 мл смеси

ϕ (СН3СООН) = 10 10 мл уксусной кислоты

90 мл воды

Кислород содержащий инертный газ с ϕ = 094

094 мл инертного газа

9906 мл кислорода

Воздух с содержанием метана ϕ = 15 015 мл метана 9985 мл воздуха

Мольная доля (х) ndash доля количества вещества в общем количестве

всех веществ смеси частное от деления количества вещества В (nв) на об-

щее количество вещества (nсм) смеси

CM

BB n

nx = ndash часто выражается в процентах

15

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Мольная доля вещества Общее количество веществ смеси

Количество вещества для компонентов

Раствор хлорида натрия x(NaCl) = 3

100 моль 3 моль хлорида

натрия 97 моль воды

Раствор гидроксида калия x(KOH) = 2

100 моль 2 моль гидроксида

калия 98моль воды

Латунь x(Сu) = 70 1 моль 07 моль меди 03 моль цинка

Массовая концентрация (β) ndash частное от деления массы растворенного

вещества В (mв) на объем раствора

CM

BB V

m=β единицы гл мгм3

Массовая концентрация вещества Объем смеси Масса растворенного вещества

Раствор глюкозы β =10 гл 1 л 10 г глюкозы

Озоносодержащий воздух β(О3) = 240 мгм3

1м3 24-10-4

Молярная концентрация (с) ndash частное от деления количества раство-

ренного вещества В (nв) на объем раствора

РАР

BВ V

ncminus

= единица (в химии) мольл

Молярная концентрация растворенного вещества

Объем рас-твора

Количество растворенного вещества

Серная кислота с = 02 мольл 1 л 02 моль серной кислоты Н2SO4

Раствор нитрата калия с = 2 мольл 100 мл 02 моль нитрата калия K2NO3

Эквивалентная концентрация (ceq) ndash частное от деления эквивалент-

ного количества вещества В (neq) на объем раствора

)( рр

eqBeqB V

nc

minus

= ndash единица (в химии) мольл

16

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Эквивалентная концентрация вещества

Объем раствора л

Количество раство-ренного вещества

Эквивалентное коли-чество растворенно-

го вещества

Хлороводородная кислота ceq(HCl) = 1 мольл z(HCl) = 1

1 1 моль HCl 1 моль HCl

Серная кислота ceq = 2 мольл z = 2 05 05 моль H2SO4 05 моль H2SO4

Моляльность раствора (b) ndash частное от деления количества раство-ренного вещества В (nв) на массу растворителя L

L

B

mnb = ndash единица молькг

Постоянная Фарадея (F) ndash произведение постоянной Авогадро NА на элементарный электрический заряд представляет собой заряд 1 моль электронов или 1 моль однозарядных ионов

F = NAmiddote = 602214middot1023(моль-1) middot 160218middot1019(KЛ) = 96 485

17

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

3 РАСЧЕТЫ ДЛЯ ГАЗОВ

Газовые законы

При расчетах для газов исходным пунктом являются выведенные для идеальных газов законы газовой динамики так как они приблизительно распространяются и на реальные газы если речь не идет об очень высоких давлениях

Уравнение состояния идеального газа nRTpV = ndash экстенсивная форма

RTpVM = ndash интенсивная форма

Объединенный газовый закон

2

22

1

11

TVP

TVР

=

где Р ndash давление

V ndash объем

VM ndash молярный объем

R ndash универсальная газовая постоянная

T ndash температура

12 ndash индексы состояний

Нормальное состояние газов

Состояние газа определенное при нормальном давлении р = 101325 кПа

(1 атм) и нормальной температуре Т = 27315 К (0 degС)

Молярный объем идеального газа при нормальных условиях составляет

MV = 22144 лмоль

Молярный объем реальных газов при нормальных условиях приблизи-

тельно равен молярному объему идеального газа

18

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

31 Расчет массы газов

Какая масса водорода находится в газометре объемом 1500 м3 при тем-

пературе 20 degС (293 К) и давлении 1040 кПа

( ) ( ) ( ) ( ) ( )( )[ ] ( )

К293мольКДж31458гмоль2м1500кПа0104

32

2 sdotsdotsdotsdot

=sdot

=

==

RTHMpVHm

RTMmnRTpV

m(H2) =1281 кг

Газометр содержит 1281 кг водорода

32 Расчет объема газов

Какой объем занимают 3 моль азота при температуре 290 К и давлении

985 кПа

( ) ( )[ ] кПа398

К290мольКДж31458мол3N2sdotsdotsdot

==ь

pnRTV

( ) л473N2 =V

19

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

4 РАСЧЕТЫ ДЛЯ СМЕСЕЙ

41 Расчеты соотношения компонентов смеси

Необходимое для приготовления смеси с желаемой массовой долей со-

отношение компонентов ndash двух растворов с известными массовыми доля-

ми может быть рассчитано с помощью уравнения смешивания

В1 sdot ω(B) + ω2(B) = (m1 + m2) sdot ω(B)

где m1 ndash масса раствора 1

m2 ndash масса раствора 2

ω1 ndash массовая доля раствора 1

ω2 ndash массовая доля раствора 2

ω (B) ndash массовая доля смеси

20 г соляной кислоты с ω1 (HCI) = 37 смешивают с 100 г воды Како-

ва массовая доля хлороводорода в конечной смеси

m1 sdot ω1(HCl) + m2 sdot ω2(HCl) = (m1 + m2) sdot ω (HCl)

10020010037020)()()(

21

2211

+sdot+sdot

=+

sdot+sdot=

mmHClmHClmHCl ωωω

100 г ω(HCI) = 62

20

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

В полученной кислоте массовая доля хлороводорода равна 62 Для

тех же расчетов используется также правило креста

Правило креста базируется на преобразовании уравнения смешивания

m1 middot ω1(В) + т2 middot ω2(B) = m1 middot ω(B) + m2 middot ω(B)

m1 middot [ω1(B) ndash ω(B)] = m2 middot [ω(B) ndash ω2(B)]

)()()()(

1

2

2

1

BBBB

mm

ωωωω

minusminus

=

Массовая доля вещества в концентрированном растворе исходного ве-

щества ω1(B)

Масса концентрированного вещества в исходном рас-

творе г ω(B) ndash ω2(B)

Массовая доля вещества в разбавленном исходном

растворе ω2(B)

Масса разбавленного исходного вещества г

ω1(B) ndash ω(B)

Массовая доля вещества в

приготовляемом растворе

ω(B)

)()()()(

1

2

BBBB

ωωωω

minusminus ndash соотношение компонентов смеси

21

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Раствор гидроксида натрия с ω(NaOH) = 30 должен быть приготов-

лен путем смешивания 40-го раствора гидроксида натрия с 10-м

раствором гидроксида натрия Какие массовые части обоих растворов не-

обходимо смешать

40 30- 10=20 30 10 40-30=10

20 10 = 2 1 = 21 mm

2 массовые части 40-го раствора необходимо смешать с 1 массовой

частью 10-го раствора например 20 г первого и 10 г второго раствора

22

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

42 Расчеты по массовой доле

Расчеты по массовой доле производятся с помощью формулы-

определения или с помощью преобразований формулы-определения

)( рр

BB m

m

minus

где ωВ ndash массовая доля вещества В

Bm ndash масса вещества В

)( РРm minus ndash масса раствора

Какая масса нитрата серебра (+1) содержится в 175 г раствора

m(AgNOg) = w(AgNO3) middot m(p-p) = 005 middot 175 (г)

m(AgNО3) = 875 г

Масса нитрата серебра(1) содержащегося в растворе равна 875 г

Какие массы воды и перманганата калия необходимы для приготовле-

ния 150 г 12 -го раствора перманганата калия

г1500120)]OH()KMnO([)KMnO()KMnO(

г150)OH()KMnO()OH()KMnO(

)KMnO()KMnO(

2444

2424

44

sdot=+sdot=

=++

=

mmm

mmmm

m

ω

ω

m(КМnO4) = 18 г

m(Н2O) = 150 г middot m(КМnО4) = 150 г middot 18 г = 1482 г

Необходимы 1482 г воды и 18 г перманганата калия

23

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

43 Расчеты по объемной доле

Расчеты по объемной доле проводятся с помощью формулы-

определения или с помощью преобразований формулы-определения

см

BB V

V=ϕ

где φв ndash объемная доля вещества В

VB ndash объем вещества В

Vсм ndash объем смеси

Какой объем воды необходимо смешать с 175 мл чистого пропанола-1

для того чтобы получить смесь с ϕ (С3Н7ОН) = 35

)()()()(

)()(

)()(

7373

732

273

7373

OHHCVOHHCOHHCVOHV

OHVOHHCVOHHCVОННС

minus=

+=

ϕ

ϕ

V(H2О) = 325 мл

2 175 мл пропанола-1 необходимо смешать 325 мл воды

44 Расчеты по мольной доле

Расчеты по мольной доле проводятся с помощью формулы-определения или с помощью преобразований формулы-определения

CM

BB n

nx =

где хв ndash мольная доля вещества В nв ndash количество вещества В nсм ndash сумма количеств веществ в смеси

24

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Какова мольная доля диоксида азота в смеси диоксида азота с тетраок-сидом диазота если количество NO2 равно 12 моль а сумма количеств NO2 N2O4 составляет 28 моль

8021

21)()(

)()(

моль802

21822

)()()(

2

422

22

2242

422

+=

+=

=minus

=minus

=

hArr

ONnNOnNOnNOx

NOnNOnONn

ONNO

o

x(NO2) = 06 = 60 Мольная доля диоксида азота в смеси составляет 60

45 Расчеты по молярной концентрации

Расчеты по молярной концентрации производятся с помощью формулы определения или с помощью преобразования формулы-определения Во многих расчетах используется также формула-определение молярной массы

ppB

BB

B

BB

VMmC

nmM

pVpnС

minus=

⎪⎪⎭

⎪⎪⎬

=

minus=

где СВ ndash молярная концентрация

nB ndash количество растворенного вещества В

V(p-p) ndash объем раствора

mB ndash масса растворенного вещества В

МВ ndash молярная масса вещества В

Какое количество хлороводорода содержится в 5 л 3М (3-молярной)

хлороводородной кислоты [раствора с с(HCl) = 3 мольл]

n(HCl) = c(HCl) middot V(p-p) = 3 (мольл) middot 5 (л) = 15 моль

25

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Данный раствор содержит 15 моль хлороводорода

Какова молярная концентрация хлороводорода если в 2 л раствора со-

держится 73 г НCl

( ) ( )( ) 1

253673

=sdot

=minussdot

=pVpHClM

HClmHClс мольл

Концентрация хлороводорода в растворе равна 1 мольл

46 Расчеты по эквивалентной концентрации

Расчеты по эквивалентной концентрации проводятся с помощью фор-

мулы определения или с помощью преобразований формулы-

определения Во многих расчетах используется также формула-

определение молярной массы

( )

pp

BeqB

Beq

VznC

zcС

minus

=

=

( )ppB

BeqB VM

mСminus

=

где сВ ndash молярная концентрация вещества В

СeqB ndash эквивалентная концентрация вещества В

z ndash эквивалентное число растворенного вещества В

V(p-p) ndash объем раствора

mB ndash масса растворенного вещества В

МВ ndash молярная масса растворенного вещества

Какова эквивалентная концентрация гидроксида кальция в растворе 3 л

которого содержат 002 моль растворенного вещества

26

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

0130])([])([ 22 =

sdot=

minus ppeq V

OHCanzOHCaС мольл

Эквивалентная концентрация Са(ОН)2 в растворе равна 0013 мольл

Какая масса карбоната натрия необходима для приготовления 900 мл

02 раствора карбоната натрия [раствора с сeq(Na2C03) = 02 мольл]

549)()(

)( 323232 =

sdotsdot= minus

zVCONaMCONac

CONam ppeq г

Для приготовления данного раствора необходимо взять 954 г Na2CO3

47 Расчеты по плотности газов и растворов

С помощью формулы-определения плотности и на основе взаимосвязи

между молярным объемом газа молярной массой и плотностью можно

вычислить значения соответствующих величин

)(

MVrM

Vm

=

=

ρ

ρ

где ρ ndash плотность газа или раствора

М ndash молярная масса

VM ndash молярный объем газа

т ndash масса раствора

V ndash объем раствора

Рассчитайте плотность диоксида углерода при нормальных условиях

(ну)

27

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

гл961422

44CO

лмоль422)ну()CO()CO(

2

22

==

==

)ρ(

VV

MM

M

ρ

Плотность диоксида углерода при нормальных условиях составляет

196 гл Рассчитайте количество некоторого газа в порции массой 2014 г

если его плотность равна 00899 гл

Рассчитайте эквивалентную концентрацию гидроксида калия в раство-

ре с плотностью 113 гмл

56

1311401)(

)()(

)(

)()()()()(

)(

)(

)(

)()(

мольгмлг

KOHMKOHz

KOHMmKOHmz

KOHMVKOHmz

VKOHnzKOHczKOHс

pp

pp

рр

ррррeq

minussdot=

minussdot=

sdot

minussdot=

=sdot

sdot=

sdot=sdot=

minus

minus

minus

minusminus

ρωρ

ce(KOH) = 28 мольл

Эквивалентная концентрация КОН в данном растворе равна 28 мольл

48 Расчет молярной концентрации вещества по результатам титрования

Молярная концентрация вещества в растворе при титровании может быть рассчитана по объему определяемого раствора и расходу стандартного рас-твора с известной молярной концентрацией другого вещества В точке ва-лентности эквивалентные количества веществ в анализируемом и в стан-дартном растворе одинаковы Произведение эквивалентного числа z1 на ко-личество определяемого вещества n1 равно произведению эквивалентного числа z2 на количество вещества в стандартном растворе 2211 nznz = Это

28

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

уравнение упрощается если вещества определяемого и стандартного рас-творов имеют одинаковые эквивалентные числа (z1 = z2) n1 = n2

z1c1V1 = z2c2V2

откуда

11

2221 Vz

Vczс =

где с1 ndash молярная концентрация вещества в определенном растворе с2 ndash молярная концентрация вещества 2 в стандартном растворе V1 ndash объем определяемого раствора V2 ndash объем использованного раствора 10 мл раствора азотной кислоты в процессе кислотно-основного титрования

потребовали 48 мл раствора гидроксида натрия с ceq(NaOH) = 1 мольл Какова эквивалентная концентрация азотной кислоты в ее растворе

1

221 V

Vсс =

(NaOH) = 1 z(HNО3) = 1

( ) ( ) ( )( )

( ) ( )( ) мольл480мл10

мл48мольл1

33 =

sdot=

sdot=

HNOVNaOHVNaOHcHNOс

Молярная концентрация азотной кислоты равна 048 мольл

49 Расчет массы по результатам титрования

Масса растворенного вещества или его ионов может быть найдена с

помощью титрования Для расчета необходимы формулы-определения мо-

лярной концентрации и молярной массы Подстановкой и преобразовани-

ем получим

2211

21 VcM

zzm =

29

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

где m1 ndash масса вещества в определяемом растворе

M1 ndash молярная масса вещества в определяемом растворе

Z1 ndash эквивалентное число вещества в определяемом растворе

с2 ndash молярная концентрация вещества в стандартном растворе

V2 ndash объем использованного стандартного раствора

z2 ndash эквивалентное число вещества в стандартном растворе

При перманганатометрическом определении катионов железа (II) в

растворе было использовано 168 мл 002 М раствора перманганата калия

Какая масса железа в виде ионов содержится в определяемом растворе

Уравнение реакции титрования

5Fe +2 +МnО 4 + 8Н3О+ = 5Fe3+ + Мn2+ + 12Н2О

z(Fe +2 ) = 1z(MnO minus4 ) = 5

( ) ( )( ) ( ) ( ) ( )

( ) ( ) мг94мл816мольл020

ьгмол5615

42

242

=sdottimes

timessdot=sdotsdot= minus++

minus+ MnOcFeM

FezMnOzFem

30

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

5 СТЕХИОМЕТРИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ

ПО ХИМИЧЕСКИМ РЕАКЦИЯМ

Стехиометрия ndash учение о количественном составе химических соеди-

нений а также о соотношениях количеств веществ масс объемов и заря-

дов в химических реакциях

Стехиометрический расчет ndash расчет масс и объемов участвующих в

химической реакции исходных веществ или продуктов реакции Во всех

химических реакциях количества исходных веществ реагируют друг с дру-

гом в определенном соотношении На основании этого можно рассчитать

массы и объемы участников химической реакции

51 Алгебраический расчет массы и объема

На основе пропорциональности масс объемов и количеств веществ

выводятся расчетные уравнения для этих величин

Искомая величина Заданная величина Расчетное уравнение

m(A) m(B) ( )( )

( ) ( )( ) ( )BMBn

AMAnBmAm

sdotsdot

=

m(A) V(B) ( )( )

( ) ( )( ) ( )BVBn

AMAnBVAm

Msdotsdot

=

V(A) m(B) ( )( )

( ) ( )( ) ( )BMBn

AVAnBmAV M

sdotsdot

=

V(A) V(B) ( )( )

( )( )BnAn

BVAV

=

m ndash масса вещества V ndash объем вещества M ndash молярная масса VM ndash мо-

лярный объем газа (ну) (A) ndash вещество А (B) ndash вещество В

31

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Рассмотрим алгоритм действия на примере задачи каков объем кисло-

рода может быть получен путем термического разложения 28 г перманга-

ната калия

1 Составление уравнения реакции

2KMnO4 = K2MnO4 + MnO2 + O2

2 Указания на искомые и заданные величины

Дано n(B) = n(KMnO4) = 2 моль

N(A) = n(O2) = 1 моль

m(B) = m(KMnO4) = 28 г

Найти V(A) = V(O2)

3 Вывод расчетного уравнения

( ) )(

)()()()(

)()()()(

)()(

44

4222 KMnOMKMnOn

KMnOmOVMOmOV

BMBnAVAn

BmAV M

sdotsdotsdot

=

sdotsdot

=

4 Подстановка данных в расчетное уравнение

( ) ( ) ( )( ) ( )мольгмоль

лмольлмольOV1582

284221)( 2 sdotsdotsdot

=

5 Счет искомых величин

V(O2) = 198 л

6 Ответ задачи путем термического разложения 28 г перманганата ка-

лия можно получить 198 л кислорода

32

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

52 Расчет массы и объема методом пропорций

Массы и объемы реагентов в химической реакции могут быть рассчи-

таны на основе количеств веществ молярных масс и молярных объемов

используя метод пропорций

Какая масса оксида железа (3) должна быть использована в реакции с

алюминием для получения 14 г железа

1 Составление уравнения реакции

Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3

2 Запись заданной и искомой величины над уравнением реакции

m 14 г

Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3

3 Запись произведений стехиометрических коэффициентов и моляр-

ных масс веществ под уравнением реакции

m 14 г

Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3

мольг 1601sdot мольг 562 sdot

4 Составление пропорции

мольгг

мольгm

56214

1601 sdot=

sdot

5 Расчет искомых величин

гмольг

гмольгm 20562

14160=

sdotsdot

=

6 Ответ задачи для получения 14 г железа требуется 20 г оксида желе-

за (+3)

33

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

6 РАСЧЁТЫ В ХИМИЧЕСКОЙ ТЕРМОДИНАМИКЕ

61 Расчет энтальпии реакции по данным эксперимента

Энтальпия реакции может быть определена калориметрическим методом

)(

)()()(

)(

)()(

22

22

продmпродMTOHcOHmН

продnTOHcOHmH

P

P

sdotΔsdotsdotminus=Δ

Δsdotsdotminus=Δ

где ΔH ndash энтальпия реакций

m(H2O) ndash масса воды в калориметре

(прод) ndash продукт реакции

Определите энтальпию реакции железа с серой если образуется суль-

фид железа(2)

Уравнение реакции Fe + S = FeS

Данные измерений m(H2О) = 400 г ΔT = 45 К

m(Fe) = 448 г m(S) = 256 г

( )[ ] ( ) 94562484

8854194400)()(

)()()( 22

молькДжмольгКлКДж

SmFemFeSMTOHcOHmH P

minus=+

sdotsdotsdotsdotminus=

+sdotΔsdotsdot

minus=Δ

Определенная калориметрическим путем энтальпия реакции получения

сульфида железа (+2) составляет ΔН = -94 кДжмоль (табличная величи-

на -100 кДжмоль)

34

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

62 Расчет стандартных величин реакции

по табличным данным

Стандартные энтальпии ΔН0 стандартные энтропии ΔS0 стандартные

энергии Гиббса ΔG0 ndash реакции могут быть рассчитаны на основе закона

Гесса по табличным данным

)]([)]([

)()(

)()(

0

0

0

000

000

реагGvпродGvG

SvSvS

HvHvH

BTBTT

реагпрод

реагпрод

ΔsdotminusΔsdot=Δ

sdotminussdot=Δ

ΔsdotminusΔsdot=Δ

sumsum

sum sum

sum sum

Рассчитайте стандартную энтальпию гидрирования этена

кДж137]01521[)]85(1[

)]H(H)HC(H[)HC(H

CHCHHCHCH

20

420

6200

33222

minus=sdot+sdotminusminussdot=

=Δsdot+ΔsdotminusΔsdot=Δ

minusrarr+=

vvHv

Стандартная энтальпия реакции составляет -137 кДж

63 Расчет энергии Гиббса реакции

Расчет производится по уравнению Гиббса-Гельмгольца

000 H STGT ΔminusΔ=Δ

Рассчитайте стандартную энергию Гиббса GΔ 0298 ndash гидрирования этена

СН2 = СН2 + Н2 rarr СН3 ndash СН3 0HΔ = -137 кДж ASP = ndash121 ДжК

0298GΔ = 0

298HΔ ndashΔS 0 = ndash137 middot298 (ndash0121) = ndash101 кДж

Стандартная энергия Гиббса реакции составляет -101 кДж

35

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

64 Расчет константы равновесия

Константа равновесия рассчитывается по стандартной энергии Гиббса

реакции

RTInKGT minus=Δ 0

Рассчитайте константу равновесия PK гидрирования этена при 298 К

если кДж1010289 minus=ΔG давление выражено в Паскалях

0289 PRTInKG minus=Δ

105325101

кПа)325101(

1)325101(

840)К(298)ДжК(3148

)кДж(101

15840

0298

sdot==sdot=

minus=Δ=

=sdot

minus=

Δminus=

Δ

Δ

eeK

vKInInK

RTGInK

vInKP

vP

P

P

P

Константа равновесия гидрирования этена составляет 15105 sdot=PK

36

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

7 РАСЧЕТЫ В КИНЕТИКЕ РЕАКЦИЙ

71 Расчет константы скорости

Расчет константы скорости на основе данных измерения кинетических

параметров осуществляется по уравнению скорости реакции Порядок хи-

мической реакции должен быть известен

Реакция 1 порядка

Реакция 2 порядка

Или если с0А = с0В

)11(10

2

AAA

A

cckkc

ddcv minus==minus=

ττ

где сА сВ ndash молярные концентрации в момент времени х

с0А с0В ndash начальные концентрации реагентов

k ndash константа скорости реакции

τ ndash время протекания реакции

Щелочное омыление метилового эфира уксусной кислоты протекает

как реакция II порядка

CH3 ndash COO ndash CH3 + OH ndash COOndash + CH3OH

Найдите константу скорости Заданы начальные концентрации метилового

эфира уксусной кислоты и гидроксид-иона с0(эфир) = с0(ОН minus ) = 005 мольл

Через 75 с концентрации составили с(эфир) = с(ОН minus ) = 004 мольл

A

AA

A

ccInkkc

ddcV 01

ττ===

BA

AB

ABBA

A

ccccIn

cckckc

ddcV

0

0

00 )(1 sdotminus

==minus=ττ

37

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ minus=⎥

⎤⎢⎣

⎡minus=

0501

0401

751

)(1

)(11

0 cэфирcэфирck

τ

k = 0067 л(мольmiddotс)

Константа скорости щелочного омыления метилового эфира уксусной

кислоты составляет 0067 л(мольmiddotс)

72 Расчет порядка реакции

Расчет порядка реакции из данных измерения кинетических парамет-

ров осуществляется по уравнению скорости С помощью полученных

экспериментальным путем данных рассчитываются и сравниваются меж-

ду собой константы скорости в разные моменты времени Если отклоне-

ние значений этих констант незначительное то выбранный для расчетов

порядок реакции является правильным

Необходимо определить порядок реакции тиосульфат-иона с перокси-

дом водорода

minus23S2SO +2Н3O+ + Н2O2 mdashgt S4O minus2

6 + 4Н2О (при рН = const)

Данные измерений

τ мин 0 17 36 43 52

с(SO3S2-)10-3 мольл

205 103 52 42 31

с(Н2O2)10-3 мольл 368 317 291 286 281

Предложим что в данных условиях протекает реакция II порядка

)()()(22

23

23 OHcSSOck

dSSOdcv sdotsdot=minus= minus

minus

τ

38

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

)()()()(

)]()([1

23022

2202

3

2202

30minus

minus

minus sdotsdot

sdotminus

=SSOcOHcOHcSSOcIn

OHcSSOck

τ

Через 17 мин

)10520()10731()10836()10310(

)1083610520(171

33

33

33 minusminus

minusminus

minusminus sdotsdotsdotsdotsdotsdot

sdotsdotminussdot

= Ink

k = 195 л(моль sdot мин) Аналогично через 36 мин ndash 194 через 43 мин ndash 190 через 52 мин ndash 191

Частные константы скорости близки по значениям протекает реакция 2 порядка Константа скорости этой реакции составляет 19 л(моль sdot мин)

73 Расчет времени реакции

Расчет времени реакции необходимого для того чтобы достичь опре-деленной концентрации исходного вещества или продукта реакции осу-ществлялся по уравнению скорости реакции

Проводится химическая реакция пероксида водорода с тиосульфат-ионом в кислом растворе Начальные концентрации с0(Н2О2) = 5 sdot 10 minus 2мольл

c0(SO3S2 minus

) = 25 sdot10-2 мольл Константа скорости реакции II порядка

k = 191 л(моль sdot мин) Необходимо рассчитать время по истечении кото-

рого концентрация тиосульфат-ионов станет равной 1 sdot 10 2minus мольл 2SО3S2- + 2Н3О+ + Н2О2 rarr S4О minus2 + 4Н2О

)()()(22

23

23 OHcSSOck

dSSOdcv sdotsdot=minus= minus

minus

τ

)()()()(

)]()([1

23022

2202

3

2202

30minus

minus

minus sdotsdot

sdotminus

=SSOcOHcOHcSSOcIn

OHcSSOckτ

39

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

=minusminus= minusminus )]()([21)()( 2

32

3022022 SSOcSSOcOHcOHс

2222 10254)1011052(21105 minusminusminusminus sdot=sdotminussdotminussdot= мольл

)1052()10254()105()101(

)]1051052[9111

22

22

22 minusminus

minusminus

minusminus sdotsdotsdotsdotsdotsdot

sdotsdotminussdot

= Inτ

τ = 159

Концентрация minus23SSO равная 2101 minussdot мольл установиться через 159 мин

74 Расчеты по уравнению Аррениуса

С помощью уравнения Аррениуса рассчитываются энергия активации и предэкспоненциальный множитель на основе экспериментальных значений константы скорости Константа скорости может быть пересчитана на лю-бые температуры

RTEInAInk

eAk

A

RTEA

minus=

sdot=minus

)11(12

12 TTREInkInk A minus=minus

где minus21kk константы скорости реакции

T1 T minus2 температуры

ЕА ndash энергия активации

R ndash универсальная газовая постоянная

A ndash предэкспоненциальный множитель

40

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Константы скорости разложения пентаоксида диазота N 2 O5 rarrNO2 + NO3

при 308 К и 328 К равны соответственно 134 middot 10 4minus и 150 middot 10 3minus с 1minus Необ-

ходимо рассчитать энергию активации

1

2

21

21

KKIn

TTTRTEA sdotminus

=

14

13

1034110501

)308328()(328)(300)]([31458

minusminus

minusminus

sdotsdot

sdotminus

sdotsdotsdot=

ccIn

КККмольКДжEA

EA = 101 кДжмоль

Энергия активации разложения N2О5 составляет 101 кДжмоль

Константы скорости разложения пентаоксида диазота при 308 К и

328 К равны соответственно 134 middot 10-4 и 150 middot 10-3 с-1 Необходимо рас-

считать предэкспоненциальный множитель А если энергия активации

равна 101кДжмоль

c10812

108110812

c1081)10501(

c1081)10341(

1131313

21

11332831458101000

322

11330831458101000

411

2

1

minus

minussdotminus

minussdotminus

sdot=sdot+sdot

=+

=

sdot=sdotsdot=sdot=

sdot=sdotsdot=sdot=

AAA

eekA

eekA

RTE

RTE

A

A

Множитель А для данной реакции равен 18 middot 1013 с-1

Константа скорости разложения пентаоксида диазота при 328 К со-ставляет 60 1310 minusminussdot с Необходимо рассчитать константу скорости реакции при 100 degС

41

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

c130)10501(287287

2874684)328

1273100

1(31458

101000

)11(

)11(

1312

4684

1

2

2

2

121

2

1212

minusminus =sdotsdot==

===minus+

minus=

minusminus=

minusminus=minus

KK

eKK

KKIn

TTRE

KKIn

TTREInkInk

A

A

Константа скорости разложения N2О5 при 100 degС составляет 013 с-1

42

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

8 РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РАВНОВЕСИЯМ

81 Расчеты по закону действующих масс

Расчеты в соответствии с законом действующих масс осуществляются в определенной последовательности

Алгоритм действия 1 Составление уравнения реакции 2 Указание молярных концентраций (парциальных давлений) реаген-

тов перед началом реакции 3 Вычисление молярных концентраций (парциальных давлений) уча-

стников реакции в состоянии химического равновесия 4 Составление уравнения закона действующих масс 5 Подстановка молярных концентраций (парциальных давлений) в

уравнение закона действующих масс 6 Расчет искомых величин В химических равновесиях с одинаковой суммой коэффициентов для

реагентов и продуктов (Δ v = 0) вместо молярных концентраций могут быть взяты пропорциональные им количества веществ

82 Расчет константы равновесия Кс

В реакции уксусной кислоты с этанолом при 25 degС к моменту установ-ления химического равновесия образовалось 205 моль этилового эфира уксусной кислоты В исходных веществах содержалось 155 моль воды Каково значение константы равновесия

1 СН3mdashСООН + С2Н5mdashОНhArrСН3mdashСООmdashС2Н5 + Н2О 2 3 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 (3-205) (4-205) 205 моль (155 + 205) 095 моль 195 моль 36 моль

43

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

4 )()(

)()(спиртnкислотаnводаnэфирnKC sdot

sdot=

5 95195063052

sdotsdot

=cK

6 КС = 398 При 25 degС константа равновесия образования этилового эфира уксус-

ной кислоты равна 398 (или ~ 4)

83 Расчет количества продукта в состоянии равновесия

При 25 degС константа равновесия образования эфира из уксусной кисло-ты и этанола равна 4 Каково количество эфира в состоянии равновесия если взято 3 моль уксусной кислоты и 4 моль этанола Исходные вещест-ва содержат 155 моль воды

1 СН3 ndash СООН + С2Н5 ndash ОН hArr СН3 ndash СОО ndash С2Н5 + Н2О 2 3 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 3-n 4-n n 155 + n

4 )()(

)()(спиртnкислотаnводаnэфирnK C sdot

sdot=

5 )4()3(

)551(4nn

nnminussdotminus

+=

87329254164

972859

016859482845516

21

222

plusmn=minusplusmn=

=+minus+minus=+

n

nnnnnn

n1 = 78 моль (нереальный ответ n gt 4 моль)

n2 = 205 моль В состоянии химического равновесия смесь содержит 205 моль этило-

вого эфира уксусной кислоты

44

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

84 Расчет выхода продукта

Уход продукта реакции представляет собой частное от деления полу-ченного в равновесии количества вещества и рассчитанного по необрати-мой реакции количества вещества

теорnn

При взаимодействии 3 моль уксусной кислоты с 4 моль этанола полу-чают 205 моль эфира Исходные вещества содержали 155 моль воды Ка-ков выход эфира по отношению к уксусной кислоте

1 OHHCCOOCHOHHCCOOHCH 2523523 +minusminushArrminus+minus

2 23 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 095 моль 195 моль 205 моль 36 моль

4 3052

)()(

)()(

0

===кислотаnэфирn

эфирnэфирn

теор

η

5 68680 ==η

Выход эфира по отношению к уксусной кислоте составляет 68

85 Расчет константы равновесия по уравнению Вант-Гоффа

Расчет константы равновесия при определенной температуре осущест-вляется при заданной константе равновесия с помощью уравнения Ванг-Гоффа (изобара реакций)

2RTH

dTdInK Δ

=

Интегрированная форма

12

120

12 TTTT

RHInKInK minus

sdotΔ

+=

45

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

где k ndash константа равновесия 0HΔ ndash стандартная энтальпия

R ndash универсальная газовая постоянная T ndash температура 12 ndash индексы для двух составляющих

При 25 degС для химической реакции 242 2NOON hArr константа равновесия

КР = 114 кПа Рассчитайте константу равновесия при 70 degС если стан-дартная энтальпия реакции Δ Н0 = 59 кДж

259325101325101

940343298298343

3145859000

325101411

325101

9402

12

120

12

2

2 =sdot=sdot=

=sdotminus

sdot+=

=minus

sdotΔ

+==

eeK

In

TTTT

RHInK

KInK

PInKP

PP

P

86 Расчеты с водородным показателем рН

Расчеты с показателем рН проводятся с помощью формулы-определения рН и химического выражения константы протолиза

мольлв)()( 33 OHcOHIgcpH +minus=

Для сильных кислот и оснований

с(H3O+) = c0на sdot c(OH-) = c0B

Для средних по силе кислот и оснований (при К gt 001 с0)

с(H3O+) = Bbнаa cKOHсcK 00 )( =minus

Для буферных ратворов

)()()( 3 minus

+ sdot=AcHAcКOHс a

46

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Раствор имеет значение рН 35 Какова молярная концентрация катио-нов оксония

мольл102310)(

10)(

)(

4533

3

3

minusminus+

minus+

+

sdot==

=

minus=

OHc

OHc

OHIgcpH

pH

Концентрация катионов H3O+ = 32 sdot 10-4 мольл

Рассчитайте рН в 01М растворе аммиака если КВ(NH3) = 18 middot 10 5minus

111)1077(

мольл10771031

101)(

)(

мольл103110)1081()(

)(

12

123

14

3

35

0

=sdotminus=

sdot=sdotsdot

==

sdot=sdotsdot=

=

minus

minusminus

minus

minus+

minusminusminus

minus

IgpHOHcKOHс

OHc

cKOHс

W

BB

Рассчитайте значение рН буферного раствора

К a (СН3СООН) + 016М CH 3 COONa

Если К а (СН3СООН) = 18- 10 5minus

55

3

33 1021

160110)1081(

)()()( minusminus

minus+ sdot=sdotsdot=sdot=

COOCHcCOOHCHcKOHс a

pH = 49

Буферный раствор имеет значение рН = 49

47

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

87 Расчет степени протолиза

Степень протолиза представляет собой долю кислоты или основания

вступивших в протолиз по отношению к начальной концентраций протолита

НАНАKT c

Acc

OHca00

3 )()( minus+

==

и

BBC c

HBccOHca

000

)()( +minus

==

Какова степень протолиза в 001М растворе уксусной кислоты если

010

010)1081()(

)(

)()()(

)(

5

30

30

30330

3

sdotsdot=

sdot=

sdot==

minus

+

COOHCHcCOOHCHcK

a

COOHCHcKOHcCOOHCHc

OHca

aKT

aKT

аКТ = 0042 или 42

Ka = 18 sdot 10-5

Степень протолиза уксусной кислоты составляет 42

88 Расчеты по равновесиям растворимости

Расчеты по равновесиям растворимости и осаждения проводятся с по-

мощью выражения для произведения растворимости

)()(

][][)(

nmnm

nMnM

nmMnnM

nmBAПРBAl

BABAПР

+

minus+

=

=

48

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

где ПР (АmВn) ndash произведение растворимого вещества АmВn

l(АmВn) ndash растворимость вещества или концентрация насыщенного рас-

твора вещества nm BA

Сульфат бария имеет произведение растворимости 1middot10-10 При какой

концентрации серной кислоты в 0001М растворе хлорида бария начина-

ется осаждение сульфата бария

[Ba2+][SO minus24 ] = ПP(BaSо4)

3

10

242

442 101101

][)(][)( minus

minus

+minus

sdotsdot

===BaBaSOПРSOSOHс

c(H2SО4)= 1 middot 10-7 мольл

Осаждение сульфата бария начинается когда концентрация серной ки-

слоты превышает значение 1 middot 10 7minus мольл

Какова растворимость l1 перхлората калия в воде по сравнению с рас-

творимостью l1 перхлората калия в 1 М растворе хлорида калия

l1 (КСlO4) = [СlOminus4 ] = )( 4KCIOПР = 2101 minussdot = 01 мольл

l1 (КСlO4) = [СlOminus4 ] ПР(КClO4) = с(К+)[СlO

minus4 ] = 1 middot 10-2

1101

)()KClO()(

24

42

minus

+

sdot==

KcПРKClOl

l1 (КСlO4) = 001 мольл

Растворимость l1 перхлората калия в чистой воде в десять раз выше 1

М растворе хлорида калия

49

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

89 Расчет растворимости при комплексообразовании

Для расчета растворимости малорастворимых солей когда катион об-

разует комплекс требуются уравнения для произведения растворимости и

для константы устойчивости комплекса

ПР(AmBn) = [An+]m[Bm-]n

xnx

LAAlK

]][[][

+=

где ПР ndash произведение растворимости

К ndash константа устойчивости комплекса

[Аn+] ndash молярная концентрация катионов

[L] ndash молярная концентрация лигандов

[АЦ] ndash молярная концентрация комплекса

Константа устойчивости катиона диамминсеребра (+1) К = 16 middot 107

Рассчитайте растворимость хлорида бромида и иодида серебра(1) в 4М

растворе аммиака если ПР(АgСl) = 1 middot 10-10 ПР(АgВr) = 5 middot 10-13

ПР(АgI) = 8 middot 10-17

AgXhArrАg+ + Х minus ПР(АgХ) = [Аg+][Х minus ]

])([

)()(][

)(][)(

)(])([][

)(][

])([])([2

23

32

33

23

32

23233

++minus

++

+

+++

sdotsdot===

sdot=

sdot=hArr+

NHAgNHcKAgXПР

AgAgXПРXAgXl

NHcKNHAgAg

NHcAgNHAgKNHAgNHAg

50

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

мольл1041)(

4)1061()108()(

мольл1011)(

4)1061()105()(

мольл160)(4)1061()101()(

)()()(

][])([

4

2717

2

2713

2710

32

23

minus

minus

minus

minus

minusminus

minus+

sdot=

sdotsdotsdotsdot=

sdot=

sdotsdotsdotsdot=

=

sdotsdotsdotsdot=

sdotsdot=

asymp

AgIl

AgIl

AgBrl

AgBrl

AgCllAgCll

NHcKAgXПРAgXl

XNHAg

Растворимость галогенидов серебра(1) в 4М растворе аммиака состав-

ляет 016 (AgCl) 11 middot 10-2 (AgBr) и 14 middot 10-4 мольл (AgI) В этом растворе

аммиака хлорид растворяется хорошо бромид ndash незначительно и иодид

серебра (+1) ndash плохо

51

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

9 РАСЧЕТЫ В ЭЛЕКТРОХИМИИ

91 Расчеты по уравнению Нернста

С помощью уравнения Нернста можно вычислить окислительно-

восстановительные потенциалы электродные потенциалы и равновесное

напряжение гальванического элемента

Для окислительно-восстановительного электрода

][][0

BcOkIn

zFRTEE sdot+=

где Е0 ndash стандартный потенциал

Е ndash электродный потенциал

Z ndash число переданных электронов

Для электрона металлкатион металла

][0 +sdot+= ZAInzFRTEE

][][)(0590

K298при)()(

0

01

02

0

BcOkIg

zBEE

TанодЕкатодEE

EEE

sdot+=

=minus=Δminus=Δ

где R ndash газовая постоянная

Т ndash температура

F ndash постоянная Фарадея

[Ок] ndash молярная концентрация окислителя

[Bc] ndash молярная концентрация восстановителя

ΔЕ0 ndash стандартное напряжение

ЕΔ ndash равновесное напряжение

52

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Каков электродный потенциал пары медькатион меди (+2) при 25 degС и

[Cu2+]= 001 мольл

01020590340][

2)(0590 20 IgCuIgBEE sdot++=sdot+= +

E = +028 B

Электродный потенциал равен +028 В

Каково равновесное напряжение гальванического элемента Даниеля

при 25 degС если молярные концентрации сульфата меди(2) и сульфата

цинка(2) одинаковы

Электрод 1 цинккатион цинка (+2)

Электрод 2 медькатион меди (+2)

)()()(][][02950

)()(][02950)(

][02950)()()(

02020202

2

2020220

22022

EZnZnECuCuECuCuEZnCuIg

ZnZnECuCuEZnIgZnZnE

CuIgCuCuEZnZnECuCuEE

Δ=minusminus=+

+minus=+minus

minus+=minus=Δ

++++

+

++++

++++

ΔEdeg = 034 middot (-076) = 110 В

Элемент Даниеля имеет равновесное напряжение 110 В Рассчитайте

напряжение гальванического элемента CuCu +2 (с 1 )|| К+ СI minus || Cu2+(c2)Cu

(Cu2+) = 05 мольл и с1 (Сu2+) = 05 005 и 0005 мольл

Для каждого полуэлемента )(20590 20 +sdot+= CuIgcEE

Напряжение гальванического элемента

1

201

0212 2

0590ccIgEEEEE sdot+minus=minus=Δ

Поскольку

01

02 EE =

53

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

то

1

2

20590

ccIgE sdot=Δ

а) с1 (Cu2+) = 05 мольл ΔЕ = 00295 Ig 1 = 0

б) с1 (Cu2+) = 005мольл ΔЕ = 00295 Ig 10 = 0030 В

в) с1 (Cu2+) = 0005 мольл ΔЕ = 00295 Ig 100 = 0059 В

Исследуемые концентрационные гальванические элементы имеют при

25 degС напряжение 0 30 и 59 мВ

Рассчитайте электродные потенциалы полуэлементов при 25 degС

1) 2HPt (р = 1035 кПа) Н3О+ (рН = 15)

2) +2FePt (с = 002 мольл) Fe3+ (с = 004 мольл)

Каково равновесное напряжение гальванического элемента составлен-

ного из этих электродов

++ OHH 22 2 = 2Н3О+ + 2е-

B880)0890(7880B78800200400590770

][][)(0590)(

B08903101510302950510590

)(3101

)(205900590

)(][

20590

2

2

3320

232

1

2

2

230

1

=minusminus=Δ=+=

sdot+=+hArr

minus=minussdotminus=

sdotminussdotminus=+=

+

+++minus++

EIgE

FeFeIgBFeFeEEeFeFe

IgE

кПаHpIgpH

HpOHIgEE

Равновесное напряжение данного гальванического элемента составляет

088 В

54

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Рассчитайте окислительно-восстановительный потенциал для пары

Mn2+MnOminus4 при рН = 0 при рН = 03 и 7 (t = 25 ordmC)

( ) ( ) [ ][ ][ ]

( ) ( ) ( ) [ ][ ]

( ) ( )

( ) ( ) ( ) 094405112

85

05902

lg5

059085

0590

lg5

0590

5812

4

4

24

42

2

834

42

3422

рНВВEMnOMnE

pHBEMnOMnE

MnMnOBpHBEMnOMnE

MnOHMnBEMnOMnE

eOHMnOHMn

sdotminus+=+

sdotminus=+

sdot+sdotminus=

sdot+=

++harr+

minus

minus

+

minusminus+

+

+minusminus+

minus+minus+

o

o

o

o

При рН = 0 Е = +151 рН = 3 Е = +123 рН = 7 Е = +085

Окислительно-восстановительный потенциал данной пары при рН = 03 и 7 составляет +151 +123 и +085 В соответственно

92 Расчеты по законам Фарадея

Для расчета осажденной массы значений силы тока времени или чис-ла элементарных зарядов при электролизе используются законы Фарадея или преобразования законов Фарадея а также формула-определение мо-лярной массы

zFMIm

zFI

nm

zFIn

τ

τ

τ

=

=

=

55

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

где I ndash сила тока

τ ndash время

z ndash число элементарных зарядов

F ndash постоянная Фарадея

n ndash количество вещества

М ndash молярная масса

m ndash масса вещества

Рассчитайте ежедневное производство алюминия в электролизёре кото-рый работает при силе тока 100 000 А и для которого выход по току η = 85

Al3+ rarr Al + 3endash

кг685г039685485963

85027360024000100asymp=

sdotsdotsdotsdotsdot

==zFMIm ητ

В электролизе ежедневно получают 685 кг алюминия

56

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

10 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ФОРМУЛ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ

101 Определение молекулярной формулы летучего органического соединения

Для определения молекулярной формулы летучего соединения необхо-димо оценить результаты качественного и количественного элементного анализа а также установить молярную массу

Алгоритм действия

1 Установить качественный состав соединения Результат исследуемое соединение состоит из элементов углерод во-

дород и кислород Молекулярная формула СхНуОz 11 Установить молярную массу соединения

12 Экспериментальное определение объема пара одной пропорции

соединения

( )( )[ ]

кПа 72101

C 20

мл 548г

г120

=

=

=

=

p

t

OHCV

OHCm

zyx

zyx

o

13 Рассчитать объем пара порции соединения в нормальных условиях

( )[ ] ( )[ ]

( )[ ] мл 445г

32510115293

1527372101548гг

=sdot

sdotsdot=

sdot=

zyx

zyxzyx

OHCVрТ

рТOHCVOHCV

o

o

oo

14 Рассчитать молярную массу соединения

57

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

( ) ( )( )[ ]

( ) гмоль 259

445

41422120гм

=

sdot=

sdot=

zух

zyx

zухzух

ОНСМ

OHCVVОНСm

ОНСМo

2 Установить возможную молекулярную формулу органического со-единения путем расчета

( ) )()()( ОzМНуМСхМОНСМ zух ++=

Возможные решения 592 гмоль = (2 middot 12 + 4 middot 1 + 2 middot 16 гмоль)

или 592 гмоль = (3 middot 12 + 8 middot 1 + 1 middot 16 гмоль)

Возможные молекулярные формулы органического соединения С2Н4О2 и С3Н8О

3 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органическо-го соединения путем анализа сжиганием

31 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида углерода которые образуются при сжигании одной порции органического соединения

m(CхHуOz) = 60 мг m(H2О) = 720 мг V(CО2) = 718 мл t =20degC ρ = 10172 кПа 32 Рассчитать объем диоксида углерода при нормальных условиях 33 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-

единения

( )( )

( ) ( )( ) 3

м

22 =sdot

sdot=

zyx

zyxp

zyx OHCmVOHCMTCOV

OHCnCOn oo

58

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

34 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-

единения

( )( )

( ) ( )( ) ( ) 8

22

2

22 =sdot

sdot==

zyx

zyxp

zyx OHCmOHМOHCMTOHm

OHCnOHnY o

35 Составить молекулярную формулу

Молекулярная формула органического соединения С3Н8О

Молекулярная (брутто-) формула еще не проясняет строения химиче-

ского соединения Последнее может быть определено при использовании

химических иили физических методов

Возможные соединения с молекулярной формулой С3Н8О

CH3ndashCH2ndashCH2ndashOH ndash пропанол 1

CH3ndashCH(OH)ndashCH3 ndash пропанол 2

СН3ndashСН2ndashОndashСН3 ndash метиловый спирт

102 Определение молекулярной формулы

нелетучего органического соединения

Для определения молекулярной формулы нелетучего соединения необ-

ходимо оценить результаты качественного и количественного элементно-

го анализа и результатов определения молярной массы криоскопическим

методом Молярная масса вещества рассчитывается на основании пони-

жения температуры замерзания

LB

Bзамзам mM

mkT sdot=Δ

Lзам

BзамB mT

mkMΔ

=

где замTΔ ndash понижение температуры замерзания

59

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

замK ndash криоскопическая константа растворителя

Bm ndash масса вещества В

BM ndash молярная масса вещества В

Lm ndash масса растворителя

Для определения молекулярной формулы подходит следующая после-

довательность действий

Установить качественный состав соединения Результат исследуемое со-

единение состоит из элементов углерод водород и кислород Молекуляр-

ная формула ZYX OHC

1 Установить молярную массу соединения

11 Экспериментальное определение понижения температуры замер-

зания раствора

m( ZYX OHC ) = 78 г m(H2О) = 40 г

ΔTзам = -2 К

Кзам(Н2О) = -1860 К sdot гмоль

12 Рассчитать молярную массу соединения

)()()(

2OHmTOHCmkOHCM

зам

ZYXзамZYX Δ=

M( ZYX OHC ) = 181 гмоль

2 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органического

соединения путем анализа сжиганием

21 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида

углерода которые образуются при сжигании одной порции соединения

M(CxHyOz) = 93 мг

m(H2О) = 547 мг

V(СО2) = 739 мл

t =22 degС

60

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

ρ = 1006 гПа

22 Рассчитать объем диоксида углерода в нормальных условиях

25101315295152731006973)()(

0

0220 sdot

sdotsdot==

TppTCOVCOV

V0(СО2) = 679 мл

23 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-

единения

093041422

18106790)(

)()()(

)( 202

sdotsdot

=sdotsdot

==ZYXM

Zyx

ZYX OHCmVOHCMCOV

OHCnCOnx

х = 6

24 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-

единения

93181817542

)()()()(2

)()(2

2

22

sdotsdotsdot

=sdotsdot

==ZYX

Zyx

ZYX OHCmOHMOHCMOHm

OHCnOHny

у = 12

25 Расчет числа атомов кислорода в молекуле органического соеди-

нения

)()()()( OzMHyMCxMOHCM Zyx +minus=

16112126181

)()()()( sdotminussdotminus=

minusminus=

OMHyMCxMOHCM

z Zyx

z = 6

Молекулярная формула соединения С6H12O6

61

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

Основная

1 Коровин НВ Общая химия учебник для технических направлений и специальностей вузов НВ Коровин ndash 2-е изд испр и доп ndash М ВШ 2000

2 Фролов ВВ Химия ВВ Фролов ndash М Высшая школа 1995 3 Глинка НЛ Задачи и упражнения по общей химии НЛ Глинка ndash

Л Химия 1989 4 Суворов АВ Общая химия АВ Суворов АБ Никольский ndash СПб

Химия 1997 5 Орлов КЯ Авиационные материалы КЯ Орлов ВА Пархимович

ndash М Транспорт 1993 6 Задачи и упражнения по общей химии под ред проф НВ Корови-

на ndash М Высшая школа 2003 7 Михилев ЛА Задачи и упражнения по неорганической химии

ЛА Михилев НФ Пассет МИ Федотова ndash СПб Химия 1995 8 Хомченко ИГ Общая химия сборник задач и упражнений

ИГ Хомченко ndash М Оникс 1999 9 Литвинова ТН Задачи по общей химии с медико-биологической на-

правленностью ТН Литвинова ndash Ростов нД Феникс 2001 10 Кузьменко НЕ Задачник по химии НЕ Кузьменко ВВ Еремин

ndash М Экзамен 1999

Дополнительная

1 Слесарев ВИ Химия Основы химии живого учебник для вузов

ВИ Слесарев ndash 2-е изд испр и доп ndash СПб Химиздат 2001

2 Хаускрофт К Современный курс общей химии В 2 т К Хаускрофт

Э Констебл пер с англ ndash М Мир 2002 3 Лидин РА Химия справочник для старшеклассников поступающих в вузы

РА Лидин ЛЮ Аликберова ndash М Аст пресс школа 2002

62

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

4 Слета ЛА Химия справочник ЛА Слета ndash Харьков Фолио Рос-

тов нД Феникс 1997

5 Дикерсон Р Основные законы химии В 2 т Р Дикерсон Г Грей

Дж Хейт ndash М Мир 1982

6 Лучинский ГП Курс химии ГП Лучинский ndash М Высшая школа 1985

7 Ремсден ЭН Начала современной химии ЭН Ремсден ndash Л Хи-

мия 1985

8 Степин БД Неорганическая химия БД Степин АА Цветков ndash

М Высшая школа 1994 9 Шелинский ГИ Основы теории химических процессов ГИ Шелинский

ndash М Просвещение 1989

10 Ерохин ЮМ Сборник задач и упражнений по химии ЮМ Еро-

хин ВИ Фролов ndash М ВШ 1990

11 Любимова НБ Вопросы и задачи по общей и неорганической хи-

мии НБ Любимова ndash М ВШ 1990 12 Фримантл М Химия в действии М Фримантл ndash Ч 1 2 ndash М Мир 1991

13 Шиманович ИЕ Общая химия в формулах определениях схемах

ИЕ Шиманович МЛ Павлович ВФ Тикавый ПМ Малашко ndash Минск

Университетское 1996

14 Витинг ЛМ Задачи и упражнения по общей химии ЛМ Витинг

ЛА Резницкий ndash М МГУ 1995

15 Зоммер К Химия справоник школьника и студента Пер с нем

под ред РА Лигина ndash 2-е издстереотип ndash М Дрофа 2000

63

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Приложение

64

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

65

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

66

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

67

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Значение некоторых констант

Постоянная Авогадро NA = 60221023 моль-1

Постоянная Фарадея 1 F = 6021023е = 96484 Кл = 268 Аmiddotч

Постоянная Планка h = 662610-34 Джс

Универсальная газовая постоянная R = 0082 лmiddotатмКndash1моль-1 =

= 62 360 млmiddotмм рт ст Кndash1мольndash1 = 8314 ДжmiddotК-1мольndash1 = 1987 калК-1моль-1

Таблица 1

Приставки кратных и дольных единиц

Приставка Множитель Приставка Множитель Приставка Множитель

тера Т 1012 гектог 102 милли м 10-3

гига Г 109 дека да 101 микро мк 10-6

мега М 106 децид 10-1 нано н 10-9

кило к 103 сантис 10-2 пико п 10-12

Таблица 2

Корни латинских названий элементов

Символ Название Корень латинского названия Ag Серебро Аргент As Мышьяк арс- арсен- Au Золото аур- С Углерод карб- карбон- Сu Медь купр- Fe Железо ферр- Н Водород гидр- гидроген-

Hg Ртуть меркур- Мn Марганец марган- N Азот нитр- Ni Никель никкал- О Кислород окс- оксиген- Pb Свинец плюмб- S Сера сульф- тио-

Sb Сурьма стиб- Si Кремний алл- силиц- Sn Олово станн-

68

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Таблица 3 Соотношение между единицами энергии

Единица эрг Дж кал Втmiddotч ЭВ

эрг 1 10-7 239middot10-8 278middot10-11 624middot1011

Дж 107 1 0239 278middot10-4 625middot1018

кал 4184middot107 4184 1 116middot103 261middot1019

Втmiddotч 360middot1010 36middot103 861 1 224middot1022

ЭВ 160middot10-12 160middot10-19 383middot10-20 445middot10-23 1

Таблица 4

Названия часто употребляемых кислот и их солей

Кислота Названия солей

Название Формула Кислот-ный

осадок

По названию кислоты (рус номенклатура)

По названию аниона (между-народная но-менклатура)

Азотная HNO3 NO3ndash азотнокислый нитрат

Азотистая HNO2 NО2ndash азотистокислый нитрит

Бромоводородная HBr Brndash бромистый бромид

Йодоводородная HI Indash йодистый йодид

Метакремниевая H2SiO3 SiO32ndash кремниевокислый силикат

Марганцовая HMnO4 MnO4ndash марганцевокислый перманганат

Ортофосфорная H3PO4 PO43ndash фосфорнокислый ортофосфат

(фосфат)

H3PO4 HPO42ndash

кислый фосфорнокис-лый (двухзамещенный) гидрофосфат

H3PO4 H2PO4ndash кислый фосфорнокис-

лый (однозамещенный) дигидрофосфат

Серная H2SO4 SO42ndash сернокислый сульфат

H2SO4 HSO4ndash

кислый сернокислый

гидросульфат (бисульфат)

Сернистая H2SO3 SO32ndash сернокислый сульфит

H2SO3 HSO3ndash кислый сернистокислый гидросульфит

(бисульфит)

Угольная H2CO3 CO32ndash углекислый карбонат

H2CO3 HCO3ndash

кислый углекислый (двууглекислый)

гидрокарбонат (бикарбонат)

Уксусная CH3CHOOH CH3COOndash уксуснокислый ацетат

69

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Окончание табл 4Кислота Названия солей

Название Формула Кислот-ный

осадок

По названию кислоты (рус номенклатура)

По названию аниона (между-народная но-менклатура)

Фосфористая H3PO3 HPO32ndash фосфористокислый фосфит

Фтороводородная HF Fndash фтористый фторид

Хлороводородная HCl Clndash хлористый хлорид

Хлорная HClO4 ClO4ndash хлорнокислый перхлорат

Хлорноватая HClO3 ClO3ndash хлорноватокислый хлорат

Хлорноватистая HClO ClOndash хлорноватистокислый гипохлорид

Хромовая H2CrO4 CrO42ndash хромовокислый хромат

Двухромовая H2Cr2O7 Cr2O72ndash двухромовокислый

бихромат (ди-хромат)

70

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

  • СОДЕРЖАНИЕ
    • ВВЕДЕНИЕ
    • ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
    • 1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВАЖНЕЙШИХ ВЕЛИЧИН И ЕДИНИЦИСПОЛЬЗУЕМЫХ В ХИМИИ
    • 2 ВАЖНЕЙШИЕ ВЕЛИЧИНЫ И ЕДИНИЦЫ В ХИМИИ
    • 3 РАСЧЕТЫ ДЛЯ ГАЗОВ
      • 31 Расчет массы газов
      • 32 Расчет объема газов
        • 4 РАСЧЕТЫ ДЛЯ СМЕСЕЙ
          • 41 Расчеты соотношения компонентов смеси
          • 42 Расчеты по массовой доле
          • 43 Расчеты по объемной доле
          • 44 Расчеты по мольной доле
          • 45 Расчеты по молярной концентрации
          • 46 Расчеты по эквивалентной концентрации
          • 47 Расчеты по плотности газов и растворов
          • 48 Расчет молярной концентрации веществапо результатам титрования
          • 49 Расчет массы по результатам титрования
            • 5 СТЕХИОМЕТРИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РЕАКЦИЯМ
              • 51 Алгебраический расчет массы и объема
              • 52 Расчет массы и объема методом пропорций
                • 6 РАСЧЁТЫ В ХИМИЧЕСКОЙ ТЕРМОДИНАМИКЕ
                  • 61 Расчет энтальпии реакции по данным эксперимента
                  • 62 Расчет стандартных величин реакции по табличным данным
                  • 63 Расчет энергии Гиббса реакции
                  • 64 Расчет константы равновесия
                    • 7 РАСЧЕТЫ В КИНЕТИКЕ РЕАКЦИЙ
                      • 71 Расчет константы скорости
                      • 72 Расчет порядка реакции
                      • 73 Расчет времени реакции
                      • 74 Расчеты по уравнению Аррениуса
                        • 8 РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РАВНОВЕСИЯМ
                          • 81 Расчеты по закону действующих масс
                          • 82 Расчет константы равновесия Кс
                          • 83 Расчет количества продукта в состоянии равновесия
                          • 84 Расчет выхода продукта
                          • 85 Расчет константы равновесия по уравнению Вант-Гоффа
                          • 86 Расчеты с водородным показателем рН
                          • 87 Расчет степени протолиза
                          • 88 Расчеты по равновесиям растворимости
                          • 89 Расчет растворимости при комплексообразовании
                            • 9 РАСЧЕТЫ В ЭЛЕКТРОХИМИИ
                              • 91 Расчеты по уравнению Нернста
                              • 92 Расчеты по законам Фарадея
                                • 10 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ФОРМУЛОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
                                  • 101 Определение молекулярной формулы летучего органического соединения
                                  • 102 Определение молекулярной формулы не летучего органического соединения
                                    • БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
                                    • Приложение
Page 10: МЕТОДИКА РЕШЕНИЯ ЗАДАЧvenec.ulstu.ru/lib/disk/2015/Kemer_7.pdf · 2015-03-23 · ВВЕДЕНИЕ Значение решения задач в курсе химии

2 ВАЖНЕЙШИЕ ВЕЛИЧИНЫ И ЕДИНИЦЫ В ХИМИИ

Основные величины и единицы выделены шрифтом

Величина Обозначения Единица Обозначение

Масса т Килограмм кг

Плотность ρ Килограмм на кубический

метр кгм3

Сила F Ньютон Н

Давление Р Паскаль Па

Работа энергия W Джоуль Дж

Мощность Р Ватт ВТ

Сила электрического тока I Ампер A

Электрическое напряжение U Вольт В

Электрическое сопротивление R Ом Ом

Электрический заряд q Кулон Кл

Температура абсолютная Т Кельвин К

Температура Цельсия t Градус Цельсия degС

Теплота Q Джоуль Дж

Внутренняя энергия U Джоуль Дж

Энтальпия н Джоуль Дж

Энтропия S Джоуль на кельвин ДжК

Энергия Гиббса G Джоуль Дж

Количество вещества п Моль Моль

Молярная концентрация с Моль на кубический метр мольм3

Молярная масса М Килограмм на моль кгмоль

Молярный объем VM Кубический метр на моль м3моль

Массовая доля w mdash mdash

Мольная доля х mdash mdash

Объемная доля ϕ mdash

10

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Определения некоторых производных единиц

1 Н = 1 кг middot мс2 1 Па = 1 Нм2 = 1 кг(м middot с2) 1 Дж = 1 Н middot м = 1 Вт middot с

1 Вт = 1Джс = 1 кг middot м2с3 1 В = 1 ВтА 1 Ом = 1 ВА 1 Кл = 1 А middot с

Масса атома (mат) некоторого элемента ndash вес атома углерода mат ( С126

) = 1993 middot 10-26 кг

Относительная атомная масса (Аг) ndash частное от деления массы атома

элемента на одну двенадцатую часть массы атома изотопа углерода С126 т

е атомную единицу массы (аем) Относительная атомная масса магния 24

12 Mg

24кг)102(12

1кг104)(26

261224 =

sdotsdot

=minus

minus

MgAr

Атомная единица массы и ndash единица массы в атомной физике одна

двенадцатая часть массы атома изотопа углерода С 126

1и (1 аем) = 166057 middot 10 minus 27 кг Относительная молекулярная масса (Mr) ndash частное от деления массы

молекулы на одну двенадцатую часть массы атома 126С сумма относи-

тельных атомных масс всех атомов молекулы или любой другой фор-мульной единицы

ССl4 Mr = 1 middot 12 (С) + 4 middot 355 (Cl) = 154 (аем)

Cr2O minus27 Мr = 2 middot 52 (Сг) + 7 middot 16 (О) = 216 (аем)

[Cu(H2О)4]2+ Мr = 1 middot 64 (Сu) + 8 middot 1 (Н) + 4 middot16 (О) = 136 (аем) NH3middot Н2О Мr = 14 (N) + 5 middot 1 (Н) + 1 middot16 (О) = 35 (аем)

Количество вещества (n) ndash величина которая упорядочивает исчисле-ние частиц и процессов с участием частиц В качестве частиц определяют-ся атомы молекулы ионы радикалы и другие группы отдельные фраг-менты частиц и эквиваленты (формульные единицы) иногда электроны протоны фотоны и другие элементарные частицы

11

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Моль ndash единица количества вещества Моль определяет количество

вещества системы которая состоит из такого числа отдельных частиц

сколько содержит атомов в 12 г изотопа 126С При использовании единицы

моль необходимо указывать вид частиц

n(O2) = 3 моль означает 3 моль молекулярного кислорода О2

n(NaCl) = 1 моль означает 1 моль хлорида натрия NaCl

Эквивалентное количество вещества (neq) ndash произведение эквива-

лентного числа z и количества вещества В причем эквивалентное число z

равно числу переданных частиц в определенной химической реакции (в

большинстве случаев протонов или электронов)

neq B = znB[моль]

Количество вещества л

Вещество Химическая реакция

Эквивалентное число

Эквивалент количество вещества neq

1 моль Серная кислота

H2SO4 Нейтрализация 2 2 моль

1 моль Хлорид железа

(+2) FeCl2 Окисление до же-

леза (+3) 1 1 моль

1 моль Перманганат ка-

лия КМnO4 Восстановление в кислотной среде

5 5моль

1 моль Нитрат серебра

(+1) AgNO3 Осаждение хло-рида серебра(I)

1 1 моль

Постоянная Авогадро указывает число частиц в одном моле вещест-

ва NА = 602214middot1023моль-1

Постоянная Авогадро является фактором пропорциональности между

числом частиц и количеством какого-либо вещества (между микро- и мак-

роуровнем) N = NАn

1 моль углерода содержит 6 middot 1023 атомов углерода

1 моль хлора содержит 6 middot 1023 молекул хлора

1 моль хлорида натрия NaCl содержит 6 middot 1023 катионов натрия и

6 middot 1023 хлорид-ионов

12

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Молярная масса (М) ndash частное от деления массы на количество веще-

ства одной порции

М =nm

Единица (в химии) гмоль

Молярная масса хлора Cl2 M (Cl2) = 71 гмоль

Молярная масса хлорида натрия NaCl M (NaCl) = 585 гмоль

Численное значение молярной массы в гмоль равно значению относи-

тельной молекулярной массы формульной единицы

Молярный объем (VM) ndash частное от деления объема VM на количество

вещества одной порции газа

Vm = nrV )(

Единица (в химии) лмоль

В нормальных условиях (0 degС 1 атм = 101325 кПа) молярный объем

идеального газа составляет VM = 224 лмоль Взаимосвязь между моляр-

ным объемом молярной массой и плотностью газа

⎟⎠

⎞⎜⎝

⎛=sdot======ρρρVM

mV

nm

nmVm

nVVMV MM

1

Молярная масса М плотность ρ и молярный объем VM реальных газов (0 degС 1 атм)

Вещество Формула ρ гл М гмоль VM лмоль

Аммиак NH3 077 17 = 221

Хлор Cl2 3214 71 = 221

Хлороводород HCl 1639 365 = 223

Этан CH3=CH3 1356 30 = 221

Этен (этилен) СН2=СН2 1260 28 = 222

Этин (ацетилен) СН=СН 117 26 = 222

Диоксид углерода СO2 1977 44 = 223

13

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Окончание таблВещество Формула ρ гл М гмоль VM лмоль

Монооксид углерода СО 1250 28 = 224

Метан СН4 0717 16 = 223

Кислород O2 1429 32 = 224

Диоксид серы SO2 2926 64 = 219

Азот N2 1251 28 = 224

Монооксид азота NO 1340 30 = 224

Водород H2 00899 2 = 222

Стехиометрия химического уравнения показывает на микроуровне сколько расходуется или образуется формульных единиц в соответствии с коэффициентами химического уравнения

2Н2+ O2 = 2Н2O Молекулы водорода реагируют с 1 молекулой кислорода образуя

2 молекулы воды Количество вещества по уравнению реакции соответствует числу

частиц на макроуровне (6 middot 1023 частиц ndash 1 моль)

2Н2+ O2 = 2Н2O

2 моль водорода и 1 моль кислорода реагируют образуя 2 моль воды Количественный состав смеси ndash интенсивная величина для определе-

ния состава смеси Получается делением массы объема или количества вещества одного компонента на массу объем или количество вещества смеси или определенного компонента При этом различают доли концен-трации и моляльность

Доля ndash масса объем или количество вещества одного компонента де-лится на сумму масс объемов или количеств веществ всех компонентов смеси массовая доля ω объемная доля ϕ мольная доля х

Концентрация ndash масса объем или количество вещества одного компо-нента делится на объем смеси молярная концентрация с массовая концен-трация β

14

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Моляльность раствора ndash количество вещества одного компонента де-

лится на массу растворителя

Массовая доля (ω) ndash массовая доля вещества в смеси частное от деле-

ния массы веществ (mв) на общую массу смеси (mсм)

CM

BB m

m=ω ndash часто выражается в процентах

Массовая доля вещества Масса смеси Составные части массы смеси

Раствор хлорида натрия ω (NaCl) = 10

100 г 10 г хлорида натрия 90 г воды

Раствор нитрата серебра(1) ω (AgNO3) = 5

100 г 5 г нитрата серебра(1) 95 г воды

Раствор гидроксида натрия ω (NaOH) = 24

50 г 12 г гидроксида натрия 38 г воды

Объемная доля (ϕ ) ndash доля объема вещества отдельного компонента в

общем объеме смеси частное от деления объема вещества B (VB) на об-

щий (суммарный) объем смеси

CM

В

VV

=ϕ ndash часто выражается в процентах и промилле

Объемная доля компонента Объем компонентов в 100 мл смеси

ϕ (СН3СООН) = 10 10 мл уксусной кислоты

90 мл воды

Кислород содержащий инертный газ с ϕ = 094

094 мл инертного газа

9906 мл кислорода

Воздух с содержанием метана ϕ = 15 015 мл метана 9985 мл воздуха

Мольная доля (х) ndash доля количества вещества в общем количестве

всех веществ смеси частное от деления количества вещества В (nв) на об-

щее количество вещества (nсм) смеси

CM

BB n

nx = ndash часто выражается в процентах

15

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Мольная доля вещества Общее количество веществ смеси

Количество вещества для компонентов

Раствор хлорида натрия x(NaCl) = 3

100 моль 3 моль хлорида

натрия 97 моль воды

Раствор гидроксида калия x(KOH) = 2

100 моль 2 моль гидроксида

калия 98моль воды

Латунь x(Сu) = 70 1 моль 07 моль меди 03 моль цинка

Массовая концентрация (β) ndash частное от деления массы растворенного

вещества В (mв) на объем раствора

CM

BB V

m=β единицы гл мгм3

Массовая концентрация вещества Объем смеси Масса растворенного вещества

Раствор глюкозы β =10 гл 1 л 10 г глюкозы

Озоносодержащий воздух β(О3) = 240 мгм3

1м3 24-10-4

Молярная концентрация (с) ndash частное от деления количества раство-

ренного вещества В (nв) на объем раствора

РАР

BВ V

ncminus

= единица (в химии) мольл

Молярная концентрация растворенного вещества

Объем рас-твора

Количество растворенного вещества

Серная кислота с = 02 мольл 1 л 02 моль серной кислоты Н2SO4

Раствор нитрата калия с = 2 мольл 100 мл 02 моль нитрата калия K2NO3

Эквивалентная концентрация (ceq) ndash частное от деления эквивалент-

ного количества вещества В (neq) на объем раствора

)( рр

eqBeqB V

nc

minus

= ndash единица (в химии) мольл

16

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Эквивалентная концентрация вещества

Объем раствора л

Количество раство-ренного вещества

Эквивалентное коли-чество растворенно-

го вещества

Хлороводородная кислота ceq(HCl) = 1 мольл z(HCl) = 1

1 1 моль HCl 1 моль HCl

Серная кислота ceq = 2 мольл z = 2 05 05 моль H2SO4 05 моль H2SO4

Моляльность раствора (b) ndash частное от деления количества раство-ренного вещества В (nв) на массу растворителя L

L

B

mnb = ndash единица молькг

Постоянная Фарадея (F) ndash произведение постоянной Авогадро NА на элементарный электрический заряд представляет собой заряд 1 моль электронов или 1 моль однозарядных ионов

F = NAmiddote = 602214middot1023(моль-1) middot 160218middot1019(KЛ) = 96 485

17

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

3 РАСЧЕТЫ ДЛЯ ГАЗОВ

Газовые законы

При расчетах для газов исходным пунктом являются выведенные для идеальных газов законы газовой динамики так как они приблизительно распространяются и на реальные газы если речь не идет об очень высоких давлениях

Уравнение состояния идеального газа nRTpV = ndash экстенсивная форма

RTpVM = ndash интенсивная форма

Объединенный газовый закон

2

22

1

11

TVP

TVР

=

где Р ndash давление

V ndash объем

VM ndash молярный объем

R ndash универсальная газовая постоянная

T ndash температура

12 ndash индексы состояний

Нормальное состояние газов

Состояние газа определенное при нормальном давлении р = 101325 кПа

(1 атм) и нормальной температуре Т = 27315 К (0 degС)

Молярный объем идеального газа при нормальных условиях составляет

MV = 22144 лмоль

Молярный объем реальных газов при нормальных условиях приблизи-

тельно равен молярному объему идеального газа

18

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

31 Расчет массы газов

Какая масса водорода находится в газометре объемом 1500 м3 при тем-

пературе 20 degС (293 К) и давлении 1040 кПа

( ) ( ) ( ) ( ) ( )( )[ ] ( )

К293мольКДж31458гмоль2м1500кПа0104

32

2 sdotsdotsdotsdot

=sdot

=

==

RTHMpVHm

RTMmnRTpV

m(H2) =1281 кг

Газометр содержит 1281 кг водорода

32 Расчет объема газов

Какой объем занимают 3 моль азота при температуре 290 К и давлении

985 кПа

( ) ( )[ ] кПа398

К290мольКДж31458мол3N2sdotsdotsdot

==ь

pnRTV

( ) л473N2 =V

19

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

4 РАСЧЕТЫ ДЛЯ СМЕСЕЙ

41 Расчеты соотношения компонентов смеси

Необходимое для приготовления смеси с желаемой массовой долей со-

отношение компонентов ndash двух растворов с известными массовыми доля-

ми может быть рассчитано с помощью уравнения смешивания

В1 sdot ω(B) + ω2(B) = (m1 + m2) sdot ω(B)

где m1 ndash масса раствора 1

m2 ndash масса раствора 2

ω1 ndash массовая доля раствора 1

ω2 ndash массовая доля раствора 2

ω (B) ndash массовая доля смеси

20 г соляной кислоты с ω1 (HCI) = 37 смешивают с 100 г воды Како-

ва массовая доля хлороводорода в конечной смеси

m1 sdot ω1(HCl) + m2 sdot ω2(HCl) = (m1 + m2) sdot ω (HCl)

10020010037020)()()(

21

2211

+sdot+sdot

=+

sdot+sdot=

mmHClmHClmHCl ωωω

100 г ω(HCI) = 62

20

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

В полученной кислоте массовая доля хлороводорода равна 62 Для

тех же расчетов используется также правило креста

Правило креста базируется на преобразовании уравнения смешивания

m1 middot ω1(В) + т2 middot ω2(B) = m1 middot ω(B) + m2 middot ω(B)

m1 middot [ω1(B) ndash ω(B)] = m2 middot [ω(B) ndash ω2(B)]

)()()()(

1

2

2

1

BBBB

mm

ωωωω

minusminus

=

Массовая доля вещества в концентрированном растворе исходного ве-

щества ω1(B)

Масса концентрированного вещества в исходном рас-

творе г ω(B) ndash ω2(B)

Массовая доля вещества в разбавленном исходном

растворе ω2(B)

Масса разбавленного исходного вещества г

ω1(B) ndash ω(B)

Массовая доля вещества в

приготовляемом растворе

ω(B)

)()()()(

1

2

BBBB

ωωωω

minusminus ndash соотношение компонентов смеси

21

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Раствор гидроксида натрия с ω(NaOH) = 30 должен быть приготов-

лен путем смешивания 40-го раствора гидроксида натрия с 10-м

раствором гидроксида натрия Какие массовые части обоих растворов не-

обходимо смешать

40 30- 10=20 30 10 40-30=10

20 10 = 2 1 = 21 mm

2 массовые части 40-го раствора необходимо смешать с 1 массовой

частью 10-го раствора например 20 г первого и 10 г второго раствора

22

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

42 Расчеты по массовой доле

Расчеты по массовой доле производятся с помощью формулы-

определения или с помощью преобразований формулы-определения

)( рр

BB m

m

minus

где ωВ ndash массовая доля вещества В

Bm ndash масса вещества В

)( РРm minus ndash масса раствора

Какая масса нитрата серебра (+1) содержится в 175 г раствора

m(AgNOg) = w(AgNO3) middot m(p-p) = 005 middot 175 (г)

m(AgNО3) = 875 г

Масса нитрата серебра(1) содержащегося в растворе равна 875 г

Какие массы воды и перманганата калия необходимы для приготовле-

ния 150 г 12 -го раствора перманганата калия

г1500120)]OH()KMnO([)KMnO()KMnO(

г150)OH()KMnO()OH()KMnO(

)KMnO()KMnO(

2444

2424

44

sdot=+sdot=

=++

=

mmm

mmmm

m

ω

ω

m(КМnO4) = 18 г

m(Н2O) = 150 г middot m(КМnО4) = 150 г middot 18 г = 1482 г

Необходимы 1482 г воды и 18 г перманганата калия

23

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

43 Расчеты по объемной доле

Расчеты по объемной доле проводятся с помощью формулы-

определения или с помощью преобразований формулы-определения

см

BB V

V=ϕ

где φв ndash объемная доля вещества В

VB ndash объем вещества В

Vсм ndash объем смеси

Какой объем воды необходимо смешать с 175 мл чистого пропанола-1

для того чтобы получить смесь с ϕ (С3Н7ОН) = 35

)()()()(

)()(

)()(

7373

732

273

7373

OHHCVOHHCOHHCVOHV

OHVOHHCVOHHCVОННС

minus=

+=

ϕ

ϕ

V(H2О) = 325 мл

2 175 мл пропанола-1 необходимо смешать 325 мл воды

44 Расчеты по мольной доле

Расчеты по мольной доле проводятся с помощью формулы-определения или с помощью преобразований формулы-определения

CM

BB n

nx =

где хв ndash мольная доля вещества В nв ndash количество вещества В nсм ndash сумма количеств веществ в смеси

24

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Какова мольная доля диоксида азота в смеси диоксида азота с тетраок-сидом диазота если количество NO2 равно 12 моль а сумма количеств NO2 N2O4 составляет 28 моль

8021

21)()(

)()(

моль802

21822

)()()(

2

422

22

2242

422

+=

+=

=minus

=minus

=

hArr

ONnNOnNOnNOx

NOnNOnONn

ONNO

o

x(NO2) = 06 = 60 Мольная доля диоксида азота в смеси составляет 60

45 Расчеты по молярной концентрации

Расчеты по молярной концентрации производятся с помощью формулы определения или с помощью преобразования формулы-определения Во многих расчетах используется также формула-определение молярной массы

ppB

BB

B

BB

VMmC

nmM

pVpnС

minus=

⎪⎪⎭

⎪⎪⎬

=

minus=

где СВ ndash молярная концентрация

nB ndash количество растворенного вещества В

V(p-p) ndash объем раствора

mB ndash масса растворенного вещества В

МВ ndash молярная масса вещества В

Какое количество хлороводорода содержится в 5 л 3М (3-молярной)

хлороводородной кислоты [раствора с с(HCl) = 3 мольл]

n(HCl) = c(HCl) middot V(p-p) = 3 (мольл) middot 5 (л) = 15 моль

25

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Данный раствор содержит 15 моль хлороводорода

Какова молярная концентрация хлороводорода если в 2 л раствора со-

держится 73 г НCl

( ) ( )( ) 1

253673

=sdot

=minussdot

=pVpHClM

HClmHClс мольл

Концентрация хлороводорода в растворе равна 1 мольл

46 Расчеты по эквивалентной концентрации

Расчеты по эквивалентной концентрации проводятся с помощью фор-

мулы определения или с помощью преобразований формулы-

определения Во многих расчетах используется также формула-

определение молярной массы

( )

pp

BeqB

Beq

VznC

zcС

minus

=

=

( )ppB

BeqB VM

mСminus

=

где сВ ndash молярная концентрация вещества В

СeqB ndash эквивалентная концентрация вещества В

z ndash эквивалентное число растворенного вещества В

V(p-p) ndash объем раствора

mB ndash масса растворенного вещества В

МВ ndash молярная масса растворенного вещества

Какова эквивалентная концентрация гидроксида кальция в растворе 3 л

которого содержат 002 моль растворенного вещества

26

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

0130])([])([ 22 =

sdot=

minus ppeq V

OHCanzOHCaС мольл

Эквивалентная концентрация Са(ОН)2 в растворе равна 0013 мольл

Какая масса карбоната натрия необходима для приготовления 900 мл

02 раствора карбоната натрия [раствора с сeq(Na2C03) = 02 мольл]

549)()(

)( 323232 =

sdotsdot= minus

zVCONaMCONac

CONam ppeq г

Для приготовления данного раствора необходимо взять 954 г Na2CO3

47 Расчеты по плотности газов и растворов

С помощью формулы-определения плотности и на основе взаимосвязи

между молярным объемом газа молярной массой и плотностью можно

вычислить значения соответствующих величин

)(

MVrM

Vm

=

=

ρ

ρ

где ρ ndash плотность газа или раствора

М ndash молярная масса

VM ndash молярный объем газа

т ndash масса раствора

V ndash объем раствора

Рассчитайте плотность диоксида углерода при нормальных условиях

(ну)

27

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

гл961422

44CO

лмоль422)ну()CO()CO(

2

22

==

==

)ρ(

VV

MM

M

ρ

Плотность диоксида углерода при нормальных условиях составляет

196 гл Рассчитайте количество некоторого газа в порции массой 2014 г

если его плотность равна 00899 гл

Рассчитайте эквивалентную концентрацию гидроксида калия в раство-

ре с плотностью 113 гмл

56

1311401)(

)()(

)(

)()()()()(

)(

)(

)(

)()(

мольгмлг

KOHMKOHz

KOHMmKOHmz

KOHMVKOHmz

VKOHnzKOHczKOHс

pp

pp

рр

ррррeq

minussdot=

minussdot=

sdot

minussdot=

=sdot

sdot=

sdot=sdot=

minus

minus

minus

minusminus

ρωρ

ce(KOH) = 28 мольл

Эквивалентная концентрация КОН в данном растворе равна 28 мольл

48 Расчет молярной концентрации вещества по результатам титрования

Молярная концентрация вещества в растворе при титровании может быть рассчитана по объему определяемого раствора и расходу стандартного рас-твора с известной молярной концентрацией другого вещества В точке ва-лентности эквивалентные количества веществ в анализируемом и в стан-дартном растворе одинаковы Произведение эквивалентного числа z1 на ко-личество определяемого вещества n1 равно произведению эквивалентного числа z2 на количество вещества в стандартном растворе 2211 nznz = Это

28

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

уравнение упрощается если вещества определяемого и стандартного рас-творов имеют одинаковые эквивалентные числа (z1 = z2) n1 = n2

z1c1V1 = z2c2V2

откуда

11

2221 Vz

Vczс =

где с1 ndash молярная концентрация вещества в определенном растворе с2 ndash молярная концентрация вещества 2 в стандартном растворе V1 ndash объем определяемого раствора V2 ndash объем использованного раствора 10 мл раствора азотной кислоты в процессе кислотно-основного титрования

потребовали 48 мл раствора гидроксида натрия с ceq(NaOH) = 1 мольл Какова эквивалентная концентрация азотной кислоты в ее растворе

1

221 V

Vсс =

(NaOH) = 1 z(HNО3) = 1

( ) ( ) ( )( )

( ) ( )( ) мольл480мл10

мл48мольл1

33 =

sdot=

sdot=

HNOVNaOHVNaOHcHNOс

Молярная концентрация азотной кислоты равна 048 мольл

49 Расчет массы по результатам титрования

Масса растворенного вещества или его ионов может быть найдена с

помощью титрования Для расчета необходимы формулы-определения мо-

лярной концентрации и молярной массы Подстановкой и преобразовани-

ем получим

2211

21 VcM

zzm =

29

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

где m1 ndash масса вещества в определяемом растворе

M1 ndash молярная масса вещества в определяемом растворе

Z1 ndash эквивалентное число вещества в определяемом растворе

с2 ndash молярная концентрация вещества в стандартном растворе

V2 ndash объем использованного стандартного раствора

z2 ndash эквивалентное число вещества в стандартном растворе

При перманганатометрическом определении катионов железа (II) в

растворе было использовано 168 мл 002 М раствора перманганата калия

Какая масса железа в виде ионов содержится в определяемом растворе

Уравнение реакции титрования

5Fe +2 +МnО 4 + 8Н3О+ = 5Fe3+ + Мn2+ + 12Н2О

z(Fe +2 ) = 1z(MnO minus4 ) = 5

( ) ( )( ) ( ) ( ) ( )

( ) ( ) мг94мл816мольл020

ьгмол5615

42

242

=sdottimes

timessdot=sdotsdot= minus++

minus+ MnOcFeM

FezMnOzFem

30

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

5 СТЕХИОМЕТРИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ

ПО ХИМИЧЕСКИМ РЕАКЦИЯМ

Стехиометрия ndash учение о количественном составе химических соеди-

нений а также о соотношениях количеств веществ масс объемов и заря-

дов в химических реакциях

Стехиометрический расчет ndash расчет масс и объемов участвующих в

химической реакции исходных веществ или продуктов реакции Во всех

химических реакциях количества исходных веществ реагируют друг с дру-

гом в определенном соотношении На основании этого можно рассчитать

массы и объемы участников химической реакции

51 Алгебраический расчет массы и объема

На основе пропорциональности масс объемов и количеств веществ

выводятся расчетные уравнения для этих величин

Искомая величина Заданная величина Расчетное уравнение

m(A) m(B) ( )( )

( ) ( )( ) ( )BMBn

AMAnBmAm

sdotsdot

=

m(A) V(B) ( )( )

( ) ( )( ) ( )BVBn

AMAnBVAm

Msdotsdot

=

V(A) m(B) ( )( )

( ) ( )( ) ( )BMBn

AVAnBmAV M

sdotsdot

=

V(A) V(B) ( )( )

( )( )BnAn

BVAV

=

m ndash масса вещества V ndash объем вещества M ndash молярная масса VM ndash мо-

лярный объем газа (ну) (A) ndash вещество А (B) ndash вещество В

31

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Рассмотрим алгоритм действия на примере задачи каков объем кисло-

рода может быть получен путем термического разложения 28 г перманга-

ната калия

1 Составление уравнения реакции

2KMnO4 = K2MnO4 + MnO2 + O2

2 Указания на искомые и заданные величины

Дано n(B) = n(KMnO4) = 2 моль

N(A) = n(O2) = 1 моль

m(B) = m(KMnO4) = 28 г

Найти V(A) = V(O2)

3 Вывод расчетного уравнения

( ) )(

)()()()(

)()()()(

)()(

44

4222 KMnOMKMnOn

KMnOmOVMOmOV

BMBnAVAn

BmAV M

sdotsdotsdot

=

sdotsdot

=

4 Подстановка данных в расчетное уравнение

( ) ( ) ( )( ) ( )мольгмоль

лмольлмольOV1582

284221)( 2 sdotsdotsdot

=

5 Счет искомых величин

V(O2) = 198 л

6 Ответ задачи путем термического разложения 28 г перманганата ка-

лия можно получить 198 л кислорода

32

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

52 Расчет массы и объема методом пропорций

Массы и объемы реагентов в химической реакции могут быть рассчи-

таны на основе количеств веществ молярных масс и молярных объемов

используя метод пропорций

Какая масса оксида железа (3) должна быть использована в реакции с

алюминием для получения 14 г железа

1 Составление уравнения реакции

Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3

2 Запись заданной и искомой величины над уравнением реакции

m 14 г

Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3

3 Запись произведений стехиометрических коэффициентов и моляр-

ных масс веществ под уравнением реакции

m 14 г

Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3

мольг 1601sdot мольг 562 sdot

4 Составление пропорции

мольгг

мольгm

56214

1601 sdot=

sdot

5 Расчет искомых величин

гмольг

гмольгm 20562

14160=

sdotsdot

=

6 Ответ задачи для получения 14 г железа требуется 20 г оксида желе-

за (+3)

33

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

6 РАСЧЁТЫ В ХИМИЧЕСКОЙ ТЕРМОДИНАМИКЕ

61 Расчет энтальпии реакции по данным эксперимента

Энтальпия реакции может быть определена калориметрическим методом

)(

)()()(

)(

)()(

22

22

продmпродMTOHcOHmН

продnTOHcOHmH

P

P

sdotΔsdotsdotminus=Δ

Δsdotsdotminus=Δ

где ΔH ndash энтальпия реакций

m(H2O) ndash масса воды в калориметре

(прод) ndash продукт реакции

Определите энтальпию реакции железа с серой если образуется суль-

фид железа(2)

Уравнение реакции Fe + S = FeS

Данные измерений m(H2О) = 400 г ΔT = 45 К

m(Fe) = 448 г m(S) = 256 г

( )[ ] ( ) 94562484

8854194400)()(

)()()( 22

молькДжмольгКлКДж

SmFemFeSMTOHcOHmH P

minus=+

sdotsdotsdotsdotminus=

+sdotΔsdotsdot

minus=Δ

Определенная калориметрическим путем энтальпия реакции получения

сульфида железа (+2) составляет ΔН = -94 кДжмоль (табличная величи-

на -100 кДжмоль)

34

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

62 Расчет стандартных величин реакции

по табличным данным

Стандартные энтальпии ΔН0 стандартные энтропии ΔS0 стандартные

энергии Гиббса ΔG0 ndash реакции могут быть рассчитаны на основе закона

Гесса по табличным данным

)]([)]([

)()(

)()(

0

0

0

000

000

реагGvпродGvG

SvSvS

HvHvH

BTBTT

реагпрод

реагпрод

ΔsdotminusΔsdot=Δ

sdotminussdot=Δ

ΔsdotminusΔsdot=Δ

sumsum

sum sum

sum sum

Рассчитайте стандартную энтальпию гидрирования этена

кДж137]01521[)]85(1[

)]H(H)HC(H[)HC(H

CHCHHCHCH

20

420

6200

33222

minus=sdot+sdotminusminussdot=

=Δsdot+ΔsdotminusΔsdot=Δ

minusrarr+=

vvHv

Стандартная энтальпия реакции составляет -137 кДж

63 Расчет энергии Гиббса реакции

Расчет производится по уравнению Гиббса-Гельмгольца

000 H STGT ΔminusΔ=Δ

Рассчитайте стандартную энергию Гиббса GΔ 0298 ndash гидрирования этена

СН2 = СН2 + Н2 rarr СН3 ndash СН3 0HΔ = -137 кДж ASP = ndash121 ДжК

0298GΔ = 0

298HΔ ndashΔS 0 = ndash137 middot298 (ndash0121) = ndash101 кДж

Стандартная энергия Гиббса реакции составляет -101 кДж

35

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

64 Расчет константы равновесия

Константа равновесия рассчитывается по стандартной энергии Гиббса

реакции

RTInKGT minus=Δ 0

Рассчитайте константу равновесия PK гидрирования этена при 298 К

если кДж1010289 minus=ΔG давление выражено в Паскалях

0289 PRTInKG minus=Δ

105325101

кПа)325101(

1)325101(

840)К(298)ДжК(3148

)кДж(101

15840

0298

sdot==sdot=

minus=Δ=

=sdot

minus=

Δminus=

Δ

Δ

eeK

vKInInK

RTGInK

vInKP

vP

P

P

P

Константа равновесия гидрирования этена составляет 15105 sdot=PK

36

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

7 РАСЧЕТЫ В КИНЕТИКЕ РЕАКЦИЙ

71 Расчет константы скорости

Расчет константы скорости на основе данных измерения кинетических

параметров осуществляется по уравнению скорости реакции Порядок хи-

мической реакции должен быть известен

Реакция 1 порядка

Реакция 2 порядка

Или если с0А = с0В

)11(10

2

AAA

A

cckkc

ddcv minus==minus=

ττ

где сА сВ ndash молярные концентрации в момент времени х

с0А с0В ndash начальные концентрации реагентов

k ndash константа скорости реакции

τ ndash время протекания реакции

Щелочное омыление метилового эфира уксусной кислоты протекает

как реакция II порядка

CH3 ndash COO ndash CH3 + OH ndash COOndash + CH3OH

Найдите константу скорости Заданы начальные концентрации метилового

эфира уксусной кислоты и гидроксид-иона с0(эфир) = с0(ОН minus ) = 005 мольл

Через 75 с концентрации составили с(эфир) = с(ОН minus ) = 004 мольл

A

AA

A

ccInkkc

ddcV 01

ττ===

BA

AB

ABBA

A

ccccIn

cckckc

ddcV

0

0

00 )(1 sdotminus

==minus=ττ

37

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ minus=⎥

⎤⎢⎣

⎡minus=

0501

0401

751

)(1

)(11

0 cэфирcэфирck

τ

k = 0067 л(мольmiddotс)

Константа скорости щелочного омыления метилового эфира уксусной

кислоты составляет 0067 л(мольmiddotс)

72 Расчет порядка реакции

Расчет порядка реакции из данных измерения кинетических парамет-

ров осуществляется по уравнению скорости С помощью полученных

экспериментальным путем данных рассчитываются и сравниваются меж-

ду собой константы скорости в разные моменты времени Если отклоне-

ние значений этих констант незначительное то выбранный для расчетов

порядок реакции является правильным

Необходимо определить порядок реакции тиосульфат-иона с перокси-

дом водорода

minus23S2SO +2Н3O+ + Н2O2 mdashgt S4O minus2

6 + 4Н2О (при рН = const)

Данные измерений

τ мин 0 17 36 43 52

с(SO3S2-)10-3 мольл

205 103 52 42 31

с(Н2O2)10-3 мольл 368 317 291 286 281

Предложим что в данных условиях протекает реакция II порядка

)()()(22

23

23 OHcSSOck

dSSOdcv sdotsdot=minus= minus

minus

τ

38

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

)()()()(

)]()([1

23022

2202

3

2202

30minus

minus

minus sdotsdot

sdotminus

=SSOcOHcOHcSSOcIn

OHcSSOck

τ

Через 17 мин

)10520()10731()10836()10310(

)1083610520(171

33

33

33 minusminus

minusminus

minusminus sdotsdotsdotsdotsdotsdot

sdotsdotminussdot

= Ink

k = 195 л(моль sdot мин) Аналогично через 36 мин ndash 194 через 43 мин ndash 190 через 52 мин ndash 191

Частные константы скорости близки по значениям протекает реакция 2 порядка Константа скорости этой реакции составляет 19 л(моль sdot мин)

73 Расчет времени реакции

Расчет времени реакции необходимого для того чтобы достичь опре-деленной концентрации исходного вещества или продукта реакции осу-ществлялся по уравнению скорости реакции

Проводится химическая реакция пероксида водорода с тиосульфат-ионом в кислом растворе Начальные концентрации с0(Н2О2) = 5 sdot 10 minus 2мольл

c0(SO3S2 minus

) = 25 sdot10-2 мольл Константа скорости реакции II порядка

k = 191 л(моль sdot мин) Необходимо рассчитать время по истечении кото-

рого концентрация тиосульфат-ионов станет равной 1 sdot 10 2minus мольл 2SО3S2- + 2Н3О+ + Н2О2 rarr S4О minus2 + 4Н2О

)()()(22

23

23 OHcSSOck

dSSOdcv sdotsdot=minus= minus

minus

τ

)()()()(

)]()([1

23022

2202

3

2202

30minus

minus

minus sdotsdot

sdotminus

=SSOcOHcOHcSSOcIn

OHcSSOckτ

39

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

=minusminus= minusminus )]()([21)()( 2

32

3022022 SSOcSSOcOHcOHс

2222 10254)1011052(21105 minusminusminusminus sdot=sdotminussdotminussdot= мольл

)1052()10254()105()101(

)]1051052[9111

22

22

22 minusminus

minusminus

minusminus sdotsdotsdotsdotsdotsdot

sdotsdotminussdot

= Inτ

τ = 159

Концентрация minus23SSO равная 2101 minussdot мольл установиться через 159 мин

74 Расчеты по уравнению Аррениуса

С помощью уравнения Аррениуса рассчитываются энергия активации и предэкспоненциальный множитель на основе экспериментальных значений константы скорости Константа скорости может быть пересчитана на лю-бые температуры

RTEInAInk

eAk

A

RTEA

minus=

sdot=minus

)11(12

12 TTREInkInk A minus=minus

где minus21kk константы скорости реакции

T1 T minus2 температуры

ЕА ndash энергия активации

R ndash универсальная газовая постоянная

A ndash предэкспоненциальный множитель

40

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Константы скорости разложения пентаоксида диазота N 2 O5 rarrNO2 + NO3

при 308 К и 328 К равны соответственно 134 middot 10 4minus и 150 middot 10 3minus с 1minus Необ-

ходимо рассчитать энергию активации

1

2

21

21

KKIn

TTTRTEA sdotminus

=

14

13

1034110501

)308328()(328)(300)]([31458

minusminus

minusminus

sdotsdot

sdotminus

sdotsdotsdot=

ccIn

КККмольКДжEA

EA = 101 кДжмоль

Энергия активации разложения N2О5 составляет 101 кДжмоль

Константы скорости разложения пентаоксида диазота при 308 К и

328 К равны соответственно 134 middot 10-4 и 150 middot 10-3 с-1 Необходимо рас-

считать предэкспоненциальный множитель А если энергия активации

равна 101кДжмоль

c10812

108110812

c1081)10501(

c1081)10341(

1131313

21

11332831458101000

322

11330831458101000

411

2

1

minus

minussdotminus

minussdotminus

sdot=sdot+sdot

=+

=

sdot=sdotsdot=sdot=

sdot=sdotsdot=sdot=

AAA

eekA

eekA

RTE

RTE

A

A

Множитель А для данной реакции равен 18 middot 1013 с-1

Константа скорости разложения пентаоксида диазота при 328 К со-ставляет 60 1310 minusminussdot с Необходимо рассчитать константу скорости реакции при 100 degС

41

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

c130)10501(287287

2874684)328

1273100

1(31458

101000

)11(

)11(

1312

4684

1

2

2

2

121

2

1212

minusminus =sdotsdot==

===minus+

minus=

minusminus=

minusminus=minus

KK

eKK

KKIn

TTRE

KKIn

TTREInkInk

A

A

Константа скорости разложения N2О5 при 100 degС составляет 013 с-1

42

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

8 РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РАВНОВЕСИЯМ

81 Расчеты по закону действующих масс

Расчеты в соответствии с законом действующих масс осуществляются в определенной последовательности

Алгоритм действия 1 Составление уравнения реакции 2 Указание молярных концентраций (парциальных давлений) реаген-

тов перед началом реакции 3 Вычисление молярных концентраций (парциальных давлений) уча-

стников реакции в состоянии химического равновесия 4 Составление уравнения закона действующих масс 5 Подстановка молярных концентраций (парциальных давлений) в

уравнение закона действующих масс 6 Расчет искомых величин В химических равновесиях с одинаковой суммой коэффициентов для

реагентов и продуктов (Δ v = 0) вместо молярных концентраций могут быть взяты пропорциональные им количества веществ

82 Расчет константы равновесия Кс

В реакции уксусной кислоты с этанолом при 25 degС к моменту установ-ления химического равновесия образовалось 205 моль этилового эфира уксусной кислоты В исходных веществах содержалось 155 моль воды Каково значение константы равновесия

1 СН3mdashСООН + С2Н5mdashОНhArrСН3mdashСООmdashС2Н5 + Н2О 2 3 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 (3-205) (4-205) 205 моль (155 + 205) 095 моль 195 моль 36 моль

43

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

4 )()(

)()(спиртnкислотаnводаnэфирnKC sdot

sdot=

5 95195063052

sdotsdot

=cK

6 КС = 398 При 25 degС константа равновесия образования этилового эфира уксус-

ной кислоты равна 398 (или ~ 4)

83 Расчет количества продукта в состоянии равновесия

При 25 degС константа равновесия образования эфира из уксусной кисло-ты и этанола равна 4 Каково количество эфира в состоянии равновесия если взято 3 моль уксусной кислоты и 4 моль этанола Исходные вещест-ва содержат 155 моль воды

1 СН3 ndash СООН + С2Н5 ndash ОН hArr СН3 ndash СОО ndash С2Н5 + Н2О 2 3 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 3-n 4-n n 155 + n

4 )()(

)()(спиртnкислотаnводаnэфирnK C sdot

sdot=

5 )4()3(

)551(4nn

nnminussdotminus

+=

87329254164

972859

016859482845516

21

222

plusmn=minusplusmn=

=+minus+minus=+

n

nnnnnn

n1 = 78 моль (нереальный ответ n gt 4 моль)

n2 = 205 моль В состоянии химического равновесия смесь содержит 205 моль этило-

вого эфира уксусной кислоты

44

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

84 Расчет выхода продукта

Уход продукта реакции представляет собой частное от деления полу-ченного в равновесии количества вещества и рассчитанного по необрати-мой реакции количества вещества

теорnn

При взаимодействии 3 моль уксусной кислоты с 4 моль этанола полу-чают 205 моль эфира Исходные вещества содержали 155 моль воды Ка-ков выход эфира по отношению к уксусной кислоте

1 OHHCCOOCHOHHCCOOHCH 2523523 +minusminushArrminus+minus

2 23 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 095 моль 195 моль 205 моль 36 моль

4 3052

)()(

)()(

0

===кислотаnэфирn

эфирnэфирn

теор

η

5 68680 ==η

Выход эфира по отношению к уксусной кислоте составляет 68

85 Расчет константы равновесия по уравнению Вант-Гоффа

Расчет константы равновесия при определенной температуре осущест-вляется при заданной константе равновесия с помощью уравнения Ванг-Гоффа (изобара реакций)

2RTH

dTdInK Δ

=

Интегрированная форма

12

120

12 TTTT

RHInKInK minus

sdotΔ

+=

45

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

где k ndash константа равновесия 0HΔ ndash стандартная энтальпия

R ndash универсальная газовая постоянная T ndash температура 12 ndash индексы для двух составляющих

При 25 degС для химической реакции 242 2NOON hArr константа равновесия

КР = 114 кПа Рассчитайте константу равновесия при 70 degС если стан-дартная энтальпия реакции Δ Н0 = 59 кДж

259325101325101

940343298298343

3145859000

325101411

325101

9402

12

120

12

2

2 =sdot=sdot=

=sdotminus

sdot+=

=minus

sdotΔ

+==

eeK

In

TTTT

RHInK

KInK

PInKP

PP

P

86 Расчеты с водородным показателем рН

Расчеты с показателем рН проводятся с помощью формулы-определения рН и химического выражения константы протолиза

мольлв)()( 33 OHcOHIgcpH +minus=

Для сильных кислот и оснований

с(H3O+) = c0на sdot c(OH-) = c0B

Для средних по силе кислот и оснований (при К gt 001 с0)

с(H3O+) = Bbнаa cKOHсcK 00 )( =minus

Для буферных ратворов

)()()( 3 minus

+ sdot=AcHAcКOHс a

46

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Раствор имеет значение рН 35 Какова молярная концентрация катио-нов оксония

мольл102310)(

10)(

)(

4533

3

3

minusminus+

minus+

+

sdot==

=

minus=

OHc

OHc

OHIgcpH

pH

Концентрация катионов H3O+ = 32 sdot 10-4 мольл

Рассчитайте рН в 01М растворе аммиака если КВ(NH3) = 18 middot 10 5minus

111)1077(

мольл10771031

101)(

)(

мольл103110)1081()(

)(

12

123

14

3

35

0

=sdotminus=

sdot=sdotsdot

==

sdot=sdotsdot=

=

minus

minusminus

minus

minus+

minusminusminus

minus

IgpHOHcKOHс

OHc

cKOHс

W

BB

Рассчитайте значение рН буферного раствора

К a (СН3СООН) + 016М CH 3 COONa

Если К а (СН3СООН) = 18- 10 5minus

55

3

33 1021

160110)1081(

)()()( minusminus

minus+ sdot=sdotsdot=sdot=

COOCHcCOOHCHcKOHс a

pH = 49

Буферный раствор имеет значение рН = 49

47

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

87 Расчет степени протолиза

Степень протолиза представляет собой долю кислоты или основания

вступивших в протолиз по отношению к начальной концентраций протолита

НАНАKT c

Acc

OHca00

3 )()( minus+

==

и

BBC c

HBccOHca

000

)()( +minus

==

Какова степень протолиза в 001М растворе уксусной кислоты если

010

010)1081()(

)(

)()()(

)(

5

30

30

30330

3

sdotsdot=

sdot=

sdot==

minus

+

COOHCHcCOOHCHcK

a

COOHCHcKOHcCOOHCHc

OHca

aKT

aKT

аКТ = 0042 или 42

Ka = 18 sdot 10-5

Степень протолиза уксусной кислоты составляет 42

88 Расчеты по равновесиям растворимости

Расчеты по равновесиям растворимости и осаждения проводятся с по-

мощью выражения для произведения растворимости

)()(

][][)(

nmnm

nMnM

nmMnnM

nmBAПРBAl

BABAПР

+

minus+

=

=

48

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

где ПР (АmВn) ndash произведение растворимого вещества АmВn

l(АmВn) ndash растворимость вещества или концентрация насыщенного рас-

твора вещества nm BA

Сульфат бария имеет произведение растворимости 1middot10-10 При какой

концентрации серной кислоты в 0001М растворе хлорида бария начина-

ется осаждение сульфата бария

[Ba2+][SO minus24 ] = ПP(BaSо4)

3

10

242

442 101101

][)(][)( minus

minus

+minus

sdotsdot

===BaBaSOПРSOSOHс

c(H2SО4)= 1 middot 10-7 мольл

Осаждение сульфата бария начинается когда концентрация серной ки-

слоты превышает значение 1 middot 10 7minus мольл

Какова растворимость l1 перхлората калия в воде по сравнению с рас-

творимостью l1 перхлората калия в 1 М растворе хлорида калия

l1 (КСlO4) = [СlOminus4 ] = )( 4KCIOПР = 2101 minussdot = 01 мольл

l1 (КСlO4) = [СlOminus4 ] ПР(КClO4) = с(К+)[СlO

minus4 ] = 1 middot 10-2

1101

)()KClO()(

24

42

minus

+

sdot==

KcПРKClOl

l1 (КСlO4) = 001 мольл

Растворимость l1 перхлората калия в чистой воде в десять раз выше 1

М растворе хлорида калия

49

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

89 Расчет растворимости при комплексообразовании

Для расчета растворимости малорастворимых солей когда катион об-

разует комплекс требуются уравнения для произведения растворимости и

для константы устойчивости комплекса

ПР(AmBn) = [An+]m[Bm-]n

xnx

LAAlK

]][[][

+=

где ПР ndash произведение растворимости

К ndash константа устойчивости комплекса

[Аn+] ndash молярная концентрация катионов

[L] ndash молярная концентрация лигандов

[АЦ] ndash молярная концентрация комплекса

Константа устойчивости катиона диамминсеребра (+1) К = 16 middot 107

Рассчитайте растворимость хлорида бромида и иодида серебра(1) в 4М

растворе аммиака если ПР(АgСl) = 1 middot 10-10 ПР(АgВr) = 5 middot 10-13

ПР(АgI) = 8 middot 10-17

AgXhArrАg+ + Х minus ПР(АgХ) = [Аg+][Х minus ]

])([

)()(][

)(][)(

)(])([][

)(][

])([])([2

23

32

33

23

32

23233

++minus

++

+

+++

sdotsdot===

sdot=

sdot=hArr+

NHAgNHcKAgXПР

AgAgXПРXAgXl

NHcKNHAgAg

NHcAgNHAgKNHAgNHAg

50

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

мольл1041)(

4)1061()108()(

мольл1011)(

4)1061()105()(

мольл160)(4)1061()101()(

)()()(

][])([

4

2717

2

2713

2710

32

23

minus

minus

minus

minus

minusminus

minus+

sdot=

sdotsdotsdotsdot=

sdot=

sdotsdotsdotsdot=

=

sdotsdotsdotsdot=

sdotsdot=

asymp

AgIl

AgIl

AgBrl

AgBrl

AgCllAgCll

NHcKAgXПРAgXl

XNHAg

Растворимость галогенидов серебра(1) в 4М растворе аммиака состав-

ляет 016 (AgCl) 11 middot 10-2 (AgBr) и 14 middot 10-4 мольл (AgI) В этом растворе

аммиака хлорид растворяется хорошо бромид ndash незначительно и иодид

серебра (+1) ndash плохо

51

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

9 РАСЧЕТЫ В ЭЛЕКТРОХИМИИ

91 Расчеты по уравнению Нернста

С помощью уравнения Нернста можно вычислить окислительно-

восстановительные потенциалы электродные потенциалы и равновесное

напряжение гальванического элемента

Для окислительно-восстановительного электрода

][][0

BcOkIn

zFRTEE sdot+=

где Е0 ndash стандартный потенциал

Е ndash электродный потенциал

Z ndash число переданных электронов

Для электрона металлкатион металла

][0 +sdot+= ZAInzFRTEE

][][)(0590

K298при)()(

0

01

02

0

BcOkIg

zBEE

TанодЕкатодEE

EEE

sdot+=

=minus=Δminus=Δ

где R ndash газовая постоянная

Т ndash температура

F ndash постоянная Фарадея

[Ок] ndash молярная концентрация окислителя

[Bc] ndash молярная концентрация восстановителя

ΔЕ0 ndash стандартное напряжение

ЕΔ ndash равновесное напряжение

52

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Каков электродный потенциал пары медькатион меди (+2) при 25 degС и

[Cu2+]= 001 мольл

01020590340][

2)(0590 20 IgCuIgBEE sdot++=sdot+= +

E = +028 B

Электродный потенциал равен +028 В

Каково равновесное напряжение гальванического элемента Даниеля

при 25 degС если молярные концентрации сульфата меди(2) и сульфата

цинка(2) одинаковы

Электрод 1 цинккатион цинка (+2)

Электрод 2 медькатион меди (+2)

)()()(][][02950

)()(][02950)(

][02950)()()(

02020202

2

2020220

22022

EZnZnECuCuECuCuEZnCuIg

ZnZnECuCuEZnIgZnZnE

CuIgCuCuEZnZnECuCuEE

Δ=minusminus=+

+minus=+minus

minus+=minus=Δ

++++

+

++++

++++

ΔEdeg = 034 middot (-076) = 110 В

Элемент Даниеля имеет равновесное напряжение 110 В Рассчитайте

напряжение гальванического элемента CuCu +2 (с 1 )|| К+ СI minus || Cu2+(c2)Cu

(Cu2+) = 05 мольл и с1 (Сu2+) = 05 005 и 0005 мольл

Для каждого полуэлемента )(20590 20 +sdot+= CuIgcEE

Напряжение гальванического элемента

1

201

0212 2

0590ccIgEEEEE sdot+minus=minus=Δ

Поскольку

01

02 EE =

53

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

то

1

2

20590

ccIgE sdot=Δ

а) с1 (Cu2+) = 05 мольл ΔЕ = 00295 Ig 1 = 0

б) с1 (Cu2+) = 005мольл ΔЕ = 00295 Ig 10 = 0030 В

в) с1 (Cu2+) = 0005 мольл ΔЕ = 00295 Ig 100 = 0059 В

Исследуемые концентрационные гальванические элементы имеют при

25 degС напряжение 0 30 и 59 мВ

Рассчитайте электродные потенциалы полуэлементов при 25 degС

1) 2HPt (р = 1035 кПа) Н3О+ (рН = 15)

2) +2FePt (с = 002 мольл) Fe3+ (с = 004 мольл)

Каково равновесное напряжение гальванического элемента составлен-

ного из этих электродов

++ OHH 22 2 = 2Н3О+ + 2е-

B880)0890(7880B78800200400590770

][][)(0590)(

B08903101510302950510590

)(3101

)(205900590

)(][

20590

2

2

3320

232

1

2

2

230

1

=minusminus=Δ=+=

sdot+=+hArr

minus=minussdotminus=

sdotminussdotminus=+=

+

+++minus++

EIgE

FeFeIgBFeFeEEeFeFe

IgE

кПаHpIgpH

HpOHIgEE

Равновесное напряжение данного гальванического элемента составляет

088 В

54

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Рассчитайте окислительно-восстановительный потенциал для пары

Mn2+MnOminus4 при рН = 0 при рН = 03 и 7 (t = 25 ordmC)

( ) ( ) [ ][ ][ ]

( ) ( ) ( ) [ ][ ]

( ) ( )

( ) ( ) ( ) 094405112

85

05902

lg5

059085

0590

lg5

0590

5812

4

4

24

42

2

834

42

3422

рНВВEMnOMnE

pHBEMnOMnE

MnMnOBpHBEMnOMnE

MnOHMnBEMnOMnE

eOHMnOHMn

sdotminus+=+

sdotminus=+

sdot+sdotminus=

sdot+=

++harr+

minus

minus

+

minusminus+

+

+minusminus+

minus+minus+

o

o

o

o

При рН = 0 Е = +151 рН = 3 Е = +123 рН = 7 Е = +085

Окислительно-восстановительный потенциал данной пары при рН = 03 и 7 составляет +151 +123 и +085 В соответственно

92 Расчеты по законам Фарадея

Для расчета осажденной массы значений силы тока времени или чис-ла элементарных зарядов при электролизе используются законы Фарадея или преобразования законов Фарадея а также формула-определение мо-лярной массы

zFMIm

zFI

nm

zFIn

τ

τ

τ

=

=

=

55

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

где I ndash сила тока

τ ndash время

z ndash число элементарных зарядов

F ndash постоянная Фарадея

n ndash количество вещества

М ndash молярная масса

m ndash масса вещества

Рассчитайте ежедневное производство алюминия в электролизёре кото-рый работает при силе тока 100 000 А и для которого выход по току η = 85

Al3+ rarr Al + 3endash

кг685г039685485963

85027360024000100asymp=

sdotsdotsdotsdotsdot

==zFMIm ητ

В электролизе ежедневно получают 685 кг алюминия

56

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

10 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ФОРМУЛ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ

101 Определение молекулярной формулы летучего органического соединения

Для определения молекулярной формулы летучего соединения необхо-димо оценить результаты качественного и количественного элементного анализа а также установить молярную массу

Алгоритм действия

1 Установить качественный состав соединения Результат исследуемое соединение состоит из элементов углерод во-

дород и кислород Молекулярная формула СхНуОz 11 Установить молярную массу соединения

12 Экспериментальное определение объема пара одной пропорции

соединения

( )( )[ ]

кПа 72101

C 20

мл 548г

г120

=

=

=

=

p

t

OHCV

OHCm

zyx

zyx

o

13 Рассчитать объем пара порции соединения в нормальных условиях

( )[ ] ( )[ ]

( )[ ] мл 445г

32510115293

1527372101548гг

=sdot

sdotsdot=

sdot=

zyx

zyxzyx

OHCVрТ

рТOHCVOHCV

o

o

oo

14 Рассчитать молярную массу соединения

57

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

( ) ( )( )[ ]

( ) гмоль 259

445

41422120гм

=

sdot=

sdot=

zух

zyx

zухzух

ОНСМ

OHCVVОНСm

ОНСМo

2 Установить возможную молекулярную формулу органического со-единения путем расчета

( ) )()()( ОzМНуМСхМОНСМ zух ++=

Возможные решения 592 гмоль = (2 middot 12 + 4 middot 1 + 2 middot 16 гмоль)

или 592 гмоль = (3 middot 12 + 8 middot 1 + 1 middot 16 гмоль)

Возможные молекулярные формулы органического соединения С2Н4О2 и С3Н8О

3 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органическо-го соединения путем анализа сжиганием

31 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида углерода которые образуются при сжигании одной порции органического соединения

m(CхHуOz) = 60 мг m(H2О) = 720 мг V(CО2) = 718 мл t =20degC ρ = 10172 кПа 32 Рассчитать объем диоксида углерода при нормальных условиях 33 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-

единения

( )( )

( ) ( )( ) 3

м

22 =sdot

sdot=

zyx

zyxp

zyx OHCmVOHCMTCOV

OHCnCOn oo

58

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

34 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-

единения

( )( )

( ) ( )( ) ( ) 8

22

2

22 =sdot

sdot==

zyx

zyxp

zyx OHCmOHМOHCMTOHm

OHCnOHnY o

35 Составить молекулярную формулу

Молекулярная формула органического соединения С3Н8О

Молекулярная (брутто-) формула еще не проясняет строения химиче-

ского соединения Последнее может быть определено при использовании

химических иили физических методов

Возможные соединения с молекулярной формулой С3Н8О

CH3ndashCH2ndashCH2ndashOH ndash пропанол 1

CH3ndashCH(OH)ndashCH3 ndash пропанол 2

СН3ndashСН2ndashОndashСН3 ndash метиловый спирт

102 Определение молекулярной формулы

нелетучего органического соединения

Для определения молекулярной формулы нелетучего соединения необ-

ходимо оценить результаты качественного и количественного элементно-

го анализа и результатов определения молярной массы криоскопическим

методом Молярная масса вещества рассчитывается на основании пони-

жения температуры замерзания

LB

Bзамзам mM

mkT sdot=Δ

Lзам

BзамB mT

mkMΔ

=

где замTΔ ndash понижение температуры замерзания

59

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

замK ndash криоскопическая константа растворителя

Bm ndash масса вещества В

BM ndash молярная масса вещества В

Lm ndash масса растворителя

Для определения молекулярной формулы подходит следующая после-

довательность действий

Установить качественный состав соединения Результат исследуемое со-

единение состоит из элементов углерод водород и кислород Молекуляр-

ная формула ZYX OHC

1 Установить молярную массу соединения

11 Экспериментальное определение понижения температуры замер-

зания раствора

m( ZYX OHC ) = 78 г m(H2О) = 40 г

ΔTзам = -2 К

Кзам(Н2О) = -1860 К sdot гмоль

12 Рассчитать молярную массу соединения

)()()(

2OHmTOHCmkOHCM

зам

ZYXзамZYX Δ=

M( ZYX OHC ) = 181 гмоль

2 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органического

соединения путем анализа сжиганием

21 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида

углерода которые образуются при сжигании одной порции соединения

M(CxHyOz) = 93 мг

m(H2О) = 547 мг

V(СО2) = 739 мл

t =22 degС

60

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

ρ = 1006 гПа

22 Рассчитать объем диоксида углерода в нормальных условиях

25101315295152731006973)()(

0

0220 sdot

sdotsdot==

TppTCOVCOV

V0(СО2) = 679 мл

23 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-

единения

093041422

18106790)(

)()()(

)( 202

sdotsdot

=sdotsdot

==ZYXM

Zyx

ZYX OHCmVOHCMCOV

OHCnCOnx

х = 6

24 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-

единения

93181817542

)()()()(2

)()(2

2

22

sdotsdotsdot

=sdotsdot

==ZYX

Zyx

ZYX OHCmOHMOHCMOHm

OHCnOHny

у = 12

25 Расчет числа атомов кислорода в молекуле органического соеди-

нения

)()()()( OzMHyMCxMOHCM Zyx +minus=

16112126181

)()()()( sdotminussdotminus=

minusminus=

OMHyMCxMOHCM

z Zyx

z = 6

Молекулярная формула соединения С6H12O6

61

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

Основная

1 Коровин НВ Общая химия учебник для технических направлений и специальностей вузов НВ Коровин ndash 2-е изд испр и доп ndash М ВШ 2000

2 Фролов ВВ Химия ВВ Фролов ndash М Высшая школа 1995 3 Глинка НЛ Задачи и упражнения по общей химии НЛ Глинка ndash

Л Химия 1989 4 Суворов АВ Общая химия АВ Суворов АБ Никольский ndash СПб

Химия 1997 5 Орлов КЯ Авиационные материалы КЯ Орлов ВА Пархимович

ndash М Транспорт 1993 6 Задачи и упражнения по общей химии под ред проф НВ Корови-

на ndash М Высшая школа 2003 7 Михилев ЛА Задачи и упражнения по неорганической химии

ЛА Михилев НФ Пассет МИ Федотова ndash СПб Химия 1995 8 Хомченко ИГ Общая химия сборник задач и упражнений

ИГ Хомченко ndash М Оникс 1999 9 Литвинова ТН Задачи по общей химии с медико-биологической на-

правленностью ТН Литвинова ndash Ростов нД Феникс 2001 10 Кузьменко НЕ Задачник по химии НЕ Кузьменко ВВ Еремин

ndash М Экзамен 1999

Дополнительная

1 Слесарев ВИ Химия Основы химии живого учебник для вузов

ВИ Слесарев ndash 2-е изд испр и доп ndash СПб Химиздат 2001

2 Хаускрофт К Современный курс общей химии В 2 т К Хаускрофт

Э Констебл пер с англ ndash М Мир 2002 3 Лидин РА Химия справочник для старшеклассников поступающих в вузы

РА Лидин ЛЮ Аликберова ndash М Аст пресс школа 2002

62

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

4 Слета ЛА Химия справочник ЛА Слета ndash Харьков Фолио Рос-

тов нД Феникс 1997

5 Дикерсон Р Основные законы химии В 2 т Р Дикерсон Г Грей

Дж Хейт ndash М Мир 1982

6 Лучинский ГП Курс химии ГП Лучинский ndash М Высшая школа 1985

7 Ремсден ЭН Начала современной химии ЭН Ремсден ndash Л Хи-

мия 1985

8 Степин БД Неорганическая химия БД Степин АА Цветков ndash

М Высшая школа 1994 9 Шелинский ГИ Основы теории химических процессов ГИ Шелинский

ndash М Просвещение 1989

10 Ерохин ЮМ Сборник задач и упражнений по химии ЮМ Еро-

хин ВИ Фролов ndash М ВШ 1990

11 Любимова НБ Вопросы и задачи по общей и неорганической хи-

мии НБ Любимова ndash М ВШ 1990 12 Фримантл М Химия в действии М Фримантл ndash Ч 1 2 ndash М Мир 1991

13 Шиманович ИЕ Общая химия в формулах определениях схемах

ИЕ Шиманович МЛ Павлович ВФ Тикавый ПМ Малашко ndash Минск

Университетское 1996

14 Витинг ЛМ Задачи и упражнения по общей химии ЛМ Витинг

ЛА Резницкий ndash М МГУ 1995

15 Зоммер К Химия справоник школьника и студента Пер с нем

под ред РА Лигина ndash 2-е издстереотип ndash М Дрофа 2000

63

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Приложение

64

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

65

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

66

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

67

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Значение некоторых констант

Постоянная Авогадро NA = 60221023 моль-1

Постоянная Фарадея 1 F = 6021023е = 96484 Кл = 268 Аmiddotч

Постоянная Планка h = 662610-34 Джс

Универсальная газовая постоянная R = 0082 лmiddotатмКndash1моль-1 =

= 62 360 млmiddotмм рт ст Кndash1мольndash1 = 8314 ДжmiddotК-1мольndash1 = 1987 калК-1моль-1

Таблица 1

Приставки кратных и дольных единиц

Приставка Множитель Приставка Множитель Приставка Множитель

тера Т 1012 гектог 102 милли м 10-3

гига Г 109 дека да 101 микро мк 10-6

мега М 106 децид 10-1 нано н 10-9

кило к 103 сантис 10-2 пико п 10-12

Таблица 2

Корни латинских названий элементов

Символ Название Корень латинского названия Ag Серебро Аргент As Мышьяк арс- арсен- Au Золото аур- С Углерод карб- карбон- Сu Медь купр- Fe Железо ферр- Н Водород гидр- гидроген-

Hg Ртуть меркур- Мn Марганец марган- N Азот нитр- Ni Никель никкал- О Кислород окс- оксиген- Pb Свинец плюмб- S Сера сульф- тио-

Sb Сурьма стиб- Si Кремний алл- силиц- Sn Олово станн-

68

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Таблица 3 Соотношение между единицами энергии

Единица эрг Дж кал Втmiddotч ЭВ

эрг 1 10-7 239middot10-8 278middot10-11 624middot1011

Дж 107 1 0239 278middot10-4 625middot1018

кал 4184middot107 4184 1 116middot103 261middot1019

Втmiddotч 360middot1010 36middot103 861 1 224middot1022

ЭВ 160middot10-12 160middot10-19 383middot10-20 445middot10-23 1

Таблица 4

Названия часто употребляемых кислот и их солей

Кислота Названия солей

Название Формула Кислот-ный

осадок

По названию кислоты (рус номенклатура)

По названию аниона (между-народная но-менклатура)

Азотная HNO3 NO3ndash азотнокислый нитрат

Азотистая HNO2 NО2ndash азотистокислый нитрит

Бромоводородная HBr Brndash бромистый бромид

Йодоводородная HI Indash йодистый йодид

Метакремниевая H2SiO3 SiO32ndash кремниевокислый силикат

Марганцовая HMnO4 MnO4ndash марганцевокислый перманганат

Ортофосфорная H3PO4 PO43ndash фосфорнокислый ортофосфат

(фосфат)

H3PO4 HPO42ndash

кислый фосфорнокис-лый (двухзамещенный) гидрофосфат

H3PO4 H2PO4ndash кислый фосфорнокис-

лый (однозамещенный) дигидрофосфат

Серная H2SO4 SO42ndash сернокислый сульфат

H2SO4 HSO4ndash

кислый сернокислый

гидросульфат (бисульфат)

Сернистая H2SO3 SO32ndash сернокислый сульфит

H2SO3 HSO3ndash кислый сернистокислый гидросульфит

(бисульфит)

Угольная H2CO3 CO32ndash углекислый карбонат

H2CO3 HCO3ndash

кислый углекислый (двууглекислый)

гидрокарбонат (бикарбонат)

Уксусная CH3CHOOH CH3COOndash уксуснокислый ацетат

69

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Окончание табл 4Кислота Названия солей

Название Формула Кислот-ный

осадок

По названию кислоты (рус номенклатура)

По названию аниона (между-народная но-менклатура)

Фосфористая H3PO3 HPO32ndash фосфористокислый фосфит

Фтороводородная HF Fndash фтористый фторид

Хлороводородная HCl Clndash хлористый хлорид

Хлорная HClO4 ClO4ndash хлорнокислый перхлорат

Хлорноватая HClO3 ClO3ndash хлорноватокислый хлорат

Хлорноватистая HClO ClOndash хлорноватистокислый гипохлорид

Хромовая H2CrO4 CrO42ndash хромовокислый хромат

Двухромовая H2Cr2O7 Cr2O72ndash двухромовокислый

бихромат (ди-хромат)

70

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

  • СОДЕРЖАНИЕ
    • ВВЕДЕНИЕ
    • ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
    • 1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВАЖНЕЙШИХ ВЕЛИЧИН И ЕДИНИЦИСПОЛЬЗУЕМЫХ В ХИМИИ
    • 2 ВАЖНЕЙШИЕ ВЕЛИЧИНЫ И ЕДИНИЦЫ В ХИМИИ
    • 3 РАСЧЕТЫ ДЛЯ ГАЗОВ
      • 31 Расчет массы газов
      • 32 Расчет объема газов
        • 4 РАСЧЕТЫ ДЛЯ СМЕСЕЙ
          • 41 Расчеты соотношения компонентов смеси
          • 42 Расчеты по массовой доле
          • 43 Расчеты по объемной доле
          • 44 Расчеты по мольной доле
          • 45 Расчеты по молярной концентрации
          • 46 Расчеты по эквивалентной концентрации
          • 47 Расчеты по плотности газов и растворов
          • 48 Расчет молярной концентрации веществапо результатам титрования
          • 49 Расчет массы по результатам титрования
            • 5 СТЕХИОМЕТРИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РЕАКЦИЯМ
              • 51 Алгебраический расчет массы и объема
              • 52 Расчет массы и объема методом пропорций
                • 6 РАСЧЁТЫ В ХИМИЧЕСКОЙ ТЕРМОДИНАМИКЕ
                  • 61 Расчет энтальпии реакции по данным эксперимента
                  • 62 Расчет стандартных величин реакции по табличным данным
                  • 63 Расчет энергии Гиббса реакции
                  • 64 Расчет константы равновесия
                    • 7 РАСЧЕТЫ В КИНЕТИКЕ РЕАКЦИЙ
                      • 71 Расчет константы скорости
                      • 72 Расчет порядка реакции
                      • 73 Расчет времени реакции
                      • 74 Расчеты по уравнению Аррениуса
                        • 8 РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РАВНОВЕСИЯМ
                          • 81 Расчеты по закону действующих масс
                          • 82 Расчет константы равновесия Кс
                          • 83 Расчет количества продукта в состоянии равновесия
                          • 84 Расчет выхода продукта
                          • 85 Расчет константы равновесия по уравнению Вант-Гоффа
                          • 86 Расчеты с водородным показателем рН
                          • 87 Расчет степени протолиза
                          • 88 Расчеты по равновесиям растворимости
                          • 89 Расчет растворимости при комплексообразовании
                            • 9 РАСЧЕТЫ В ЭЛЕКТРОХИМИИ
                              • 91 Расчеты по уравнению Нернста
                              • 92 Расчеты по законам Фарадея
                                • 10 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ФОРМУЛОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
                                  • 101 Определение молекулярной формулы летучего органического соединения
                                  • 102 Определение молекулярной формулы не летучего органического соединения
                                    • БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
                                    • Приложение
Page 11: МЕТОДИКА РЕШЕНИЯ ЗАДАЧvenec.ulstu.ru/lib/disk/2015/Kemer_7.pdf · 2015-03-23 · ВВЕДЕНИЕ Значение решения задач в курсе химии

Определения некоторых производных единиц

1 Н = 1 кг middot мс2 1 Па = 1 Нм2 = 1 кг(м middot с2) 1 Дж = 1 Н middot м = 1 Вт middot с

1 Вт = 1Джс = 1 кг middot м2с3 1 В = 1 ВтА 1 Ом = 1 ВА 1 Кл = 1 А middot с

Масса атома (mат) некоторого элемента ndash вес атома углерода mат ( С126

) = 1993 middot 10-26 кг

Относительная атомная масса (Аг) ndash частное от деления массы атома

элемента на одну двенадцатую часть массы атома изотопа углерода С126 т

е атомную единицу массы (аем) Относительная атомная масса магния 24

12 Mg

24кг)102(12

1кг104)(26

261224 =

sdotsdot

=minus

minus

MgAr

Атомная единица массы и ndash единица массы в атомной физике одна

двенадцатая часть массы атома изотопа углерода С 126

1и (1 аем) = 166057 middot 10 minus 27 кг Относительная молекулярная масса (Mr) ndash частное от деления массы

молекулы на одну двенадцатую часть массы атома 126С сумма относи-

тельных атомных масс всех атомов молекулы или любой другой фор-мульной единицы

ССl4 Mr = 1 middot 12 (С) + 4 middot 355 (Cl) = 154 (аем)

Cr2O minus27 Мr = 2 middot 52 (Сг) + 7 middot 16 (О) = 216 (аем)

[Cu(H2О)4]2+ Мr = 1 middot 64 (Сu) + 8 middot 1 (Н) + 4 middot16 (О) = 136 (аем) NH3middot Н2О Мr = 14 (N) + 5 middot 1 (Н) + 1 middot16 (О) = 35 (аем)

Количество вещества (n) ndash величина которая упорядочивает исчисле-ние частиц и процессов с участием частиц В качестве частиц определяют-ся атомы молекулы ионы радикалы и другие группы отдельные фраг-менты частиц и эквиваленты (формульные единицы) иногда электроны протоны фотоны и другие элементарные частицы

11

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Моль ndash единица количества вещества Моль определяет количество

вещества системы которая состоит из такого числа отдельных частиц

сколько содержит атомов в 12 г изотопа 126С При использовании единицы

моль необходимо указывать вид частиц

n(O2) = 3 моль означает 3 моль молекулярного кислорода О2

n(NaCl) = 1 моль означает 1 моль хлорида натрия NaCl

Эквивалентное количество вещества (neq) ndash произведение эквива-

лентного числа z и количества вещества В причем эквивалентное число z

равно числу переданных частиц в определенной химической реакции (в

большинстве случаев протонов или электронов)

neq B = znB[моль]

Количество вещества л

Вещество Химическая реакция

Эквивалентное число

Эквивалент количество вещества neq

1 моль Серная кислота

H2SO4 Нейтрализация 2 2 моль

1 моль Хлорид железа

(+2) FeCl2 Окисление до же-

леза (+3) 1 1 моль

1 моль Перманганат ка-

лия КМnO4 Восстановление в кислотной среде

5 5моль

1 моль Нитрат серебра

(+1) AgNO3 Осаждение хло-рида серебра(I)

1 1 моль

Постоянная Авогадро указывает число частиц в одном моле вещест-

ва NА = 602214middot1023моль-1

Постоянная Авогадро является фактором пропорциональности между

числом частиц и количеством какого-либо вещества (между микро- и мак-

роуровнем) N = NАn

1 моль углерода содержит 6 middot 1023 атомов углерода

1 моль хлора содержит 6 middot 1023 молекул хлора

1 моль хлорида натрия NaCl содержит 6 middot 1023 катионов натрия и

6 middot 1023 хлорид-ионов

12

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Молярная масса (М) ndash частное от деления массы на количество веще-

ства одной порции

М =nm

Единица (в химии) гмоль

Молярная масса хлора Cl2 M (Cl2) = 71 гмоль

Молярная масса хлорида натрия NaCl M (NaCl) = 585 гмоль

Численное значение молярной массы в гмоль равно значению относи-

тельной молекулярной массы формульной единицы

Молярный объем (VM) ndash частное от деления объема VM на количество

вещества одной порции газа

Vm = nrV )(

Единица (в химии) лмоль

В нормальных условиях (0 degС 1 атм = 101325 кПа) молярный объем

идеального газа составляет VM = 224 лмоль Взаимосвязь между моляр-

ным объемом молярной массой и плотностью газа

⎟⎠

⎞⎜⎝

⎛=sdot======ρρρVM

mV

nm

nmVm

nVVMV MM

1

Молярная масса М плотность ρ и молярный объем VM реальных газов (0 degС 1 атм)

Вещество Формула ρ гл М гмоль VM лмоль

Аммиак NH3 077 17 = 221

Хлор Cl2 3214 71 = 221

Хлороводород HCl 1639 365 = 223

Этан CH3=CH3 1356 30 = 221

Этен (этилен) СН2=СН2 1260 28 = 222

Этин (ацетилен) СН=СН 117 26 = 222

Диоксид углерода СO2 1977 44 = 223

13

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Окончание таблВещество Формула ρ гл М гмоль VM лмоль

Монооксид углерода СО 1250 28 = 224

Метан СН4 0717 16 = 223

Кислород O2 1429 32 = 224

Диоксид серы SO2 2926 64 = 219

Азот N2 1251 28 = 224

Монооксид азота NO 1340 30 = 224

Водород H2 00899 2 = 222

Стехиометрия химического уравнения показывает на микроуровне сколько расходуется или образуется формульных единиц в соответствии с коэффициентами химического уравнения

2Н2+ O2 = 2Н2O Молекулы водорода реагируют с 1 молекулой кислорода образуя

2 молекулы воды Количество вещества по уравнению реакции соответствует числу

частиц на макроуровне (6 middot 1023 частиц ndash 1 моль)

2Н2+ O2 = 2Н2O

2 моль водорода и 1 моль кислорода реагируют образуя 2 моль воды Количественный состав смеси ndash интенсивная величина для определе-

ния состава смеси Получается делением массы объема или количества вещества одного компонента на массу объем или количество вещества смеси или определенного компонента При этом различают доли концен-трации и моляльность

Доля ndash масса объем или количество вещества одного компонента де-лится на сумму масс объемов или количеств веществ всех компонентов смеси массовая доля ω объемная доля ϕ мольная доля х

Концентрация ndash масса объем или количество вещества одного компо-нента делится на объем смеси молярная концентрация с массовая концен-трация β

14

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Моляльность раствора ndash количество вещества одного компонента де-

лится на массу растворителя

Массовая доля (ω) ndash массовая доля вещества в смеси частное от деле-

ния массы веществ (mв) на общую массу смеси (mсм)

CM

BB m

m=ω ndash часто выражается в процентах

Массовая доля вещества Масса смеси Составные части массы смеси

Раствор хлорида натрия ω (NaCl) = 10

100 г 10 г хлорида натрия 90 г воды

Раствор нитрата серебра(1) ω (AgNO3) = 5

100 г 5 г нитрата серебра(1) 95 г воды

Раствор гидроксида натрия ω (NaOH) = 24

50 г 12 г гидроксида натрия 38 г воды

Объемная доля (ϕ ) ndash доля объема вещества отдельного компонента в

общем объеме смеси частное от деления объема вещества B (VB) на об-

щий (суммарный) объем смеси

CM

В

VV

=ϕ ndash часто выражается в процентах и промилле

Объемная доля компонента Объем компонентов в 100 мл смеси

ϕ (СН3СООН) = 10 10 мл уксусной кислоты

90 мл воды

Кислород содержащий инертный газ с ϕ = 094

094 мл инертного газа

9906 мл кислорода

Воздух с содержанием метана ϕ = 15 015 мл метана 9985 мл воздуха

Мольная доля (х) ndash доля количества вещества в общем количестве

всех веществ смеси частное от деления количества вещества В (nв) на об-

щее количество вещества (nсм) смеси

CM

BB n

nx = ndash часто выражается в процентах

15

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Мольная доля вещества Общее количество веществ смеси

Количество вещества для компонентов

Раствор хлорида натрия x(NaCl) = 3

100 моль 3 моль хлорида

натрия 97 моль воды

Раствор гидроксида калия x(KOH) = 2

100 моль 2 моль гидроксида

калия 98моль воды

Латунь x(Сu) = 70 1 моль 07 моль меди 03 моль цинка

Массовая концентрация (β) ndash частное от деления массы растворенного

вещества В (mв) на объем раствора

CM

BB V

m=β единицы гл мгм3

Массовая концентрация вещества Объем смеси Масса растворенного вещества

Раствор глюкозы β =10 гл 1 л 10 г глюкозы

Озоносодержащий воздух β(О3) = 240 мгм3

1м3 24-10-4

Молярная концентрация (с) ndash частное от деления количества раство-

ренного вещества В (nв) на объем раствора

РАР

BВ V

ncminus

= единица (в химии) мольл

Молярная концентрация растворенного вещества

Объем рас-твора

Количество растворенного вещества

Серная кислота с = 02 мольл 1 л 02 моль серной кислоты Н2SO4

Раствор нитрата калия с = 2 мольл 100 мл 02 моль нитрата калия K2NO3

Эквивалентная концентрация (ceq) ndash частное от деления эквивалент-

ного количества вещества В (neq) на объем раствора

)( рр

eqBeqB V

nc

minus

= ndash единица (в химии) мольл

16

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Эквивалентная концентрация вещества

Объем раствора л

Количество раство-ренного вещества

Эквивалентное коли-чество растворенно-

го вещества

Хлороводородная кислота ceq(HCl) = 1 мольл z(HCl) = 1

1 1 моль HCl 1 моль HCl

Серная кислота ceq = 2 мольл z = 2 05 05 моль H2SO4 05 моль H2SO4

Моляльность раствора (b) ndash частное от деления количества раство-ренного вещества В (nв) на массу растворителя L

L

B

mnb = ndash единица молькг

Постоянная Фарадея (F) ndash произведение постоянной Авогадро NА на элементарный электрический заряд представляет собой заряд 1 моль электронов или 1 моль однозарядных ионов

F = NAmiddote = 602214middot1023(моль-1) middot 160218middot1019(KЛ) = 96 485

17

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

3 РАСЧЕТЫ ДЛЯ ГАЗОВ

Газовые законы

При расчетах для газов исходным пунктом являются выведенные для идеальных газов законы газовой динамики так как они приблизительно распространяются и на реальные газы если речь не идет об очень высоких давлениях

Уравнение состояния идеального газа nRTpV = ndash экстенсивная форма

RTpVM = ndash интенсивная форма

Объединенный газовый закон

2

22

1

11

TVP

TVР

=

где Р ndash давление

V ndash объем

VM ndash молярный объем

R ndash универсальная газовая постоянная

T ndash температура

12 ndash индексы состояний

Нормальное состояние газов

Состояние газа определенное при нормальном давлении р = 101325 кПа

(1 атм) и нормальной температуре Т = 27315 К (0 degС)

Молярный объем идеального газа при нормальных условиях составляет

MV = 22144 лмоль

Молярный объем реальных газов при нормальных условиях приблизи-

тельно равен молярному объему идеального газа

18

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

31 Расчет массы газов

Какая масса водорода находится в газометре объемом 1500 м3 при тем-

пературе 20 degС (293 К) и давлении 1040 кПа

( ) ( ) ( ) ( ) ( )( )[ ] ( )

К293мольКДж31458гмоль2м1500кПа0104

32

2 sdotsdotsdotsdot

=sdot

=

==

RTHMpVHm

RTMmnRTpV

m(H2) =1281 кг

Газометр содержит 1281 кг водорода

32 Расчет объема газов

Какой объем занимают 3 моль азота при температуре 290 К и давлении

985 кПа

( ) ( )[ ] кПа398

К290мольКДж31458мол3N2sdotsdotsdot

==ь

pnRTV

( ) л473N2 =V

19

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

4 РАСЧЕТЫ ДЛЯ СМЕСЕЙ

41 Расчеты соотношения компонентов смеси

Необходимое для приготовления смеси с желаемой массовой долей со-

отношение компонентов ndash двух растворов с известными массовыми доля-

ми может быть рассчитано с помощью уравнения смешивания

В1 sdot ω(B) + ω2(B) = (m1 + m2) sdot ω(B)

где m1 ndash масса раствора 1

m2 ndash масса раствора 2

ω1 ndash массовая доля раствора 1

ω2 ndash массовая доля раствора 2

ω (B) ndash массовая доля смеси

20 г соляной кислоты с ω1 (HCI) = 37 смешивают с 100 г воды Како-

ва массовая доля хлороводорода в конечной смеси

m1 sdot ω1(HCl) + m2 sdot ω2(HCl) = (m1 + m2) sdot ω (HCl)

10020010037020)()()(

21

2211

+sdot+sdot

=+

sdot+sdot=

mmHClmHClmHCl ωωω

100 г ω(HCI) = 62

20

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

В полученной кислоте массовая доля хлороводорода равна 62 Для

тех же расчетов используется также правило креста

Правило креста базируется на преобразовании уравнения смешивания

m1 middot ω1(В) + т2 middot ω2(B) = m1 middot ω(B) + m2 middot ω(B)

m1 middot [ω1(B) ndash ω(B)] = m2 middot [ω(B) ndash ω2(B)]

)()()()(

1

2

2

1

BBBB

mm

ωωωω

minusminus

=

Массовая доля вещества в концентрированном растворе исходного ве-

щества ω1(B)

Масса концентрированного вещества в исходном рас-

творе г ω(B) ndash ω2(B)

Массовая доля вещества в разбавленном исходном

растворе ω2(B)

Масса разбавленного исходного вещества г

ω1(B) ndash ω(B)

Массовая доля вещества в

приготовляемом растворе

ω(B)

)()()()(

1

2

BBBB

ωωωω

minusminus ndash соотношение компонентов смеси

21

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Раствор гидроксида натрия с ω(NaOH) = 30 должен быть приготов-

лен путем смешивания 40-го раствора гидроксида натрия с 10-м

раствором гидроксида натрия Какие массовые части обоих растворов не-

обходимо смешать

40 30- 10=20 30 10 40-30=10

20 10 = 2 1 = 21 mm

2 массовые части 40-го раствора необходимо смешать с 1 массовой

частью 10-го раствора например 20 г первого и 10 г второго раствора

22

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

42 Расчеты по массовой доле

Расчеты по массовой доле производятся с помощью формулы-

определения или с помощью преобразований формулы-определения

)( рр

BB m

m

minus

где ωВ ndash массовая доля вещества В

Bm ndash масса вещества В

)( РРm minus ndash масса раствора

Какая масса нитрата серебра (+1) содержится в 175 г раствора

m(AgNOg) = w(AgNO3) middot m(p-p) = 005 middot 175 (г)

m(AgNО3) = 875 г

Масса нитрата серебра(1) содержащегося в растворе равна 875 г

Какие массы воды и перманганата калия необходимы для приготовле-

ния 150 г 12 -го раствора перманганата калия

г1500120)]OH()KMnO([)KMnO()KMnO(

г150)OH()KMnO()OH()KMnO(

)KMnO()KMnO(

2444

2424

44

sdot=+sdot=

=++

=

mmm

mmmm

m

ω

ω

m(КМnO4) = 18 г

m(Н2O) = 150 г middot m(КМnО4) = 150 г middot 18 г = 1482 г

Необходимы 1482 г воды и 18 г перманганата калия

23

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

43 Расчеты по объемной доле

Расчеты по объемной доле проводятся с помощью формулы-

определения или с помощью преобразований формулы-определения

см

BB V

V=ϕ

где φв ndash объемная доля вещества В

VB ndash объем вещества В

Vсм ndash объем смеси

Какой объем воды необходимо смешать с 175 мл чистого пропанола-1

для того чтобы получить смесь с ϕ (С3Н7ОН) = 35

)()()()(

)()(

)()(

7373

732

273

7373

OHHCVOHHCOHHCVOHV

OHVOHHCVOHHCVОННС

minus=

+=

ϕ

ϕ

V(H2О) = 325 мл

2 175 мл пропанола-1 необходимо смешать 325 мл воды

44 Расчеты по мольной доле

Расчеты по мольной доле проводятся с помощью формулы-определения или с помощью преобразований формулы-определения

CM

BB n

nx =

где хв ndash мольная доля вещества В nв ndash количество вещества В nсм ndash сумма количеств веществ в смеси

24

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Какова мольная доля диоксида азота в смеси диоксида азота с тетраок-сидом диазота если количество NO2 равно 12 моль а сумма количеств NO2 N2O4 составляет 28 моль

8021

21)()(

)()(

моль802

21822

)()()(

2

422

22

2242

422

+=

+=

=minus

=minus

=

hArr

ONnNOnNOnNOx

NOnNOnONn

ONNO

o

x(NO2) = 06 = 60 Мольная доля диоксида азота в смеси составляет 60

45 Расчеты по молярной концентрации

Расчеты по молярной концентрации производятся с помощью формулы определения или с помощью преобразования формулы-определения Во многих расчетах используется также формула-определение молярной массы

ppB

BB

B

BB

VMmC

nmM

pVpnС

minus=

⎪⎪⎭

⎪⎪⎬

=

minus=

где СВ ndash молярная концентрация

nB ndash количество растворенного вещества В

V(p-p) ndash объем раствора

mB ndash масса растворенного вещества В

МВ ndash молярная масса вещества В

Какое количество хлороводорода содержится в 5 л 3М (3-молярной)

хлороводородной кислоты [раствора с с(HCl) = 3 мольл]

n(HCl) = c(HCl) middot V(p-p) = 3 (мольл) middot 5 (л) = 15 моль

25

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Данный раствор содержит 15 моль хлороводорода

Какова молярная концентрация хлороводорода если в 2 л раствора со-

держится 73 г НCl

( ) ( )( ) 1

253673

=sdot

=minussdot

=pVpHClM

HClmHClс мольл

Концентрация хлороводорода в растворе равна 1 мольл

46 Расчеты по эквивалентной концентрации

Расчеты по эквивалентной концентрации проводятся с помощью фор-

мулы определения или с помощью преобразований формулы-

определения Во многих расчетах используется также формула-

определение молярной массы

( )

pp

BeqB

Beq

VznC

zcС

minus

=

=

( )ppB

BeqB VM

mСminus

=

где сВ ndash молярная концентрация вещества В

СeqB ndash эквивалентная концентрация вещества В

z ndash эквивалентное число растворенного вещества В

V(p-p) ndash объем раствора

mB ndash масса растворенного вещества В

МВ ndash молярная масса растворенного вещества

Какова эквивалентная концентрация гидроксида кальция в растворе 3 л

которого содержат 002 моль растворенного вещества

26

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

0130])([])([ 22 =

sdot=

minus ppeq V

OHCanzOHCaС мольл

Эквивалентная концентрация Са(ОН)2 в растворе равна 0013 мольл

Какая масса карбоната натрия необходима для приготовления 900 мл

02 раствора карбоната натрия [раствора с сeq(Na2C03) = 02 мольл]

549)()(

)( 323232 =

sdotsdot= minus

zVCONaMCONac

CONam ppeq г

Для приготовления данного раствора необходимо взять 954 г Na2CO3

47 Расчеты по плотности газов и растворов

С помощью формулы-определения плотности и на основе взаимосвязи

между молярным объемом газа молярной массой и плотностью можно

вычислить значения соответствующих величин

)(

MVrM

Vm

=

=

ρ

ρ

где ρ ndash плотность газа или раствора

М ndash молярная масса

VM ndash молярный объем газа

т ndash масса раствора

V ndash объем раствора

Рассчитайте плотность диоксида углерода при нормальных условиях

(ну)

27

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

гл961422

44CO

лмоль422)ну()CO()CO(

2

22

==

==

)ρ(

VV

MM

M

ρ

Плотность диоксида углерода при нормальных условиях составляет

196 гл Рассчитайте количество некоторого газа в порции массой 2014 г

если его плотность равна 00899 гл

Рассчитайте эквивалентную концентрацию гидроксида калия в раство-

ре с плотностью 113 гмл

56

1311401)(

)()(

)(

)()()()()(

)(

)(

)(

)()(

мольгмлг

KOHMKOHz

KOHMmKOHmz

KOHMVKOHmz

VKOHnzKOHczKOHс

pp

pp

рр

ррррeq

minussdot=

minussdot=

sdot

minussdot=

=sdot

sdot=

sdot=sdot=

minus

minus

minus

minusminus

ρωρ

ce(KOH) = 28 мольл

Эквивалентная концентрация КОН в данном растворе равна 28 мольл

48 Расчет молярной концентрации вещества по результатам титрования

Молярная концентрация вещества в растворе при титровании может быть рассчитана по объему определяемого раствора и расходу стандартного рас-твора с известной молярной концентрацией другого вещества В точке ва-лентности эквивалентные количества веществ в анализируемом и в стан-дартном растворе одинаковы Произведение эквивалентного числа z1 на ко-личество определяемого вещества n1 равно произведению эквивалентного числа z2 на количество вещества в стандартном растворе 2211 nznz = Это

28

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

уравнение упрощается если вещества определяемого и стандартного рас-творов имеют одинаковые эквивалентные числа (z1 = z2) n1 = n2

z1c1V1 = z2c2V2

откуда

11

2221 Vz

Vczс =

где с1 ndash молярная концентрация вещества в определенном растворе с2 ndash молярная концентрация вещества 2 в стандартном растворе V1 ndash объем определяемого раствора V2 ndash объем использованного раствора 10 мл раствора азотной кислоты в процессе кислотно-основного титрования

потребовали 48 мл раствора гидроксида натрия с ceq(NaOH) = 1 мольл Какова эквивалентная концентрация азотной кислоты в ее растворе

1

221 V

Vсс =

(NaOH) = 1 z(HNО3) = 1

( ) ( ) ( )( )

( ) ( )( ) мольл480мл10

мл48мольл1

33 =

sdot=

sdot=

HNOVNaOHVNaOHcHNOс

Молярная концентрация азотной кислоты равна 048 мольл

49 Расчет массы по результатам титрования

Масса растворенного вещества или его ионов может быть найдена с

помощью титрования Для расчета необходимы формулы-определения мо-

лярной концентрации и молярной массы Подстановкой и преобразовани-

ем получим

2211

21 VcM

zzm =

29

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

где m1 ndash масса вещества в определяемом растворе

M1 ndash молярная масса вещества в определяемом растворе

Z1 ndash эквивалентное число вещества в определяемом растворе

с2 ndash молярная концентрация вещества в стандартном растворе

V2 ndash объем использованного стандартного раствора

z2 ndash эквивалентное число вещества в стандартном растворе

При перманганатометрическом определении катионов железа (II) в

растворе было использовано 168 мл 002 М раствора перманганата калия

Какая масса железа в виде ионов содержится в определяемом растворе

Уравнение реакции титрования

5Fe +2 +МnО 4 + 8Н3О+ = 5Fe3+ + Мn2+ + 12Н2О

z(Fe +2 ) = 1z(MnO minus4 ) = 5

( ) ( )( ) ( ) ( ) ( )

( ) ( ) мг94мл816мольл020

ьгмол5615

42

242

=sdottimes

timessdot=sdotsdot= minus++

minus+ MnOcFeM

FezMnOzFem

30

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

5 СТЕХИОМЕТРИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ

ПО ХИМИЧЕСКИМ РЕАКЦИЯМ

Стехиометрия ndash учение о количественном составе химических соеди-

нений а также о соотношениях количеств веществ масс объемов и заря-

дов в химических реакциях

Стехиометрический расчет ndash расчет масс и объемов участвующих в

химической реакции исходных веществ или продуктов реакции Во всех

химических реакциях количества исходных веществ реагируют друг с дру-

гом в определенном соотношении На основании этого можно рассчитать

массы и объемы участников химической реакции

51 Алгебраический расчет массы и объема

На основе пропорциональности масс объемов и количеств веществ

выводятся расчетные уравнения для этих величин

Искомая величина Заданная величина Расчетное уравнение

m(A) m(B) ( )( )

( ) ( )( ) ( )BMBn

AMAnBmAm

sdotsdot

=

m(A) V(B) ( )( )

( ) ( )( ) ( )BVBn

AMAnBVAm

Msdotsdot

=

V(A) m(B) ( )( )

( ) ( )( ) ( )BMBn

AVAnBmAV M

sdotsdot

=

V(A) V(B) ( )( )

( )( )BnAn

BVAV

=

m ndash масса вещества V ndash объем вещества M ndash молярная масса VM ndash мо-

лярный объем газа (ну) (A) ndash вещество А (B) ndash вещество В

31

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Рассмотрим алгоритм действия на примере задачи каков объем кисло-

рода может быть получен путем термического разложения 28 г перманга-

ната калия

1 Составление уравнения реакции

2KMnO4 = K2MnO4 + MnO2 + O2

2 Указания на искомые и заданные величины

Дано n(B) = n(KMnO4) = 2 моль

N(A) = n(O2) = 1 моль

m(B) = m(KMnO4) = 28 г

Найти V(A) = V(O2)

3 Вывод расчетного уравнения

( ) )(

)()()()(

)()()()(

)()(

44

4222 KMnOMKMnOn

KMnOmOVMOmOV

BMBnAVAn

BmAV M

sdotsdotsdot

=

sdotsdot

=

4 Подстановка данных в расчетное уравнение

( ) ( ) ( )( ) ( )мольгмоль

лмольлмольOV1582

284221)( 2 sdotsdotsdot

=

5 Счет искомых величин

V(O2) = 198 л

6 Ответ задачи путем термического разложения 28 г перманганата ка-

лия можно получить 198 л кислорода

32

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

52 Расчет массы и объема методом пропорций

Массы и объемы реагентов в химической реакции могут быть рассчи-

таны на основе количеств веществ молярных масс и молярных объемов

используя метод пропорций

Какая масса оксида железа (3) должна быть использована в реакции с

алюминием для получения 14 г железа

1 Составление уравнения реакции

Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3

2 Запись заданной и искомой величины над уравнением реакции

m 14 г

Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3

3 Запись произведений стехиометрических коэффициентов и моляр-

ных масс веществ под уравнением реакции

m 14 г

Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3

мольг 1601sdot мольг 562 sdot

4 Составление пропорции

мольгг

мольгm

56214

1601 sdot=

sdot

5 Расчет искомых величин

гмольг

гмольгm 20562

14160=

sdotsdot

=

6 Ответ задачи для получения 14 г железа требуется 20 г оксида желе-

за (+3)

33

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

6 РАСЧЁТЫ В ХИМИЧЕСКОЙ ТЕРМОДИНАМИКЕ

61 Расчет энтальпии реакции по данным эксперимента

Энтальпия реакции может быть определена калориметрическим методом

)(

)()()(

)(

)()(

22

22

продmпродMTOHcOHmН

продnTOHcOHmH

P

P

sdotΔsdotsdotminus=Δ

Δsdotsdotminus=Δ

где ΔH ndash энтальпия реакций

m(H2O) ndash масса воды в калориметре

(прод) ndash продукт реакции

Определите энтальпию реакции железа с серой если образуется суль-

фид железа(2)

Уравнение реакции Fe + S = FeS

Данные измерений m(H2О) = 400 г ΔT = 45 К

m(Fe) = 448 г m(S) = 256 г

( )[ ] ( ) 94562484

8854194400)()(

)()()( 22

молькДжмольгКлКДж

SmFemFeSMTOHcOHmH P

minus=+

sdotsdotsdotsdotminus=

+sdotΔsdotsdot

minus=Δ

Определенная калориметрическим путем энтальпия реакции получения

сульфида железа (+2) составляет ΔН = -94 кДжмоль (табличная величи-

на -100 кДжмоль)

34

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

62 Расчет стандартных величин реакции

по табличным данным

Стандартные энтальпии ΔН0 стандартные энтропии ΔS0 стандартные

энергии Гиббса ΔG0 ndash реакции могут быть рассчитаны на основе закона

Гесса по табличным данным

)]([)]([

)()(

)()(

0

0

0

000

000

реагGvпродGvG

SvSvS

HvHvH

BTBTT

реагпрод

реагпрод

ΔsdotminusΔsdot=Δ

sdotminussdot=Δ

ΔsdotminusΔsdot=Δ

sumsum

sum sum

sum sum

Рассчитайте стандартную энтальпию гидрирования этена

кДж137]01521[)]85(1[

)]H(H)HC(H[)HC(H

CHCHHCHCH

20

420

6200

33222

minus=sdot+sdotminusminussdot=

=Δsdot+ΔsdotminusΔsdot=Δ

minusrarr+=

vvHv

Стандартная энтальпия реакции составляет -137 кДж

63 Расчет энергии Гиббса реакции

Расчет производится по уравнению Гиббса-Гельмгольца

000 H STGT ΔminusΔ=Δ

Рассчитайте стандартную энергию Гиббса GΔ 0298 ndash гидрирования этена

СН2 = СН2 + Н2 rarr СН3 ndash СН3 0HΔ = -137 кДж ASP = ndash121 ДжК

0298GΔ = 0

298HΔ ndashΔS 0 = ndash137 middot298 (ndash0121) = ndash101 кДж

Стандартная энергия Гиббса реакции составляет -101 кДж

35

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

64 Расчет константы равновесия

Константа равновесия рассчитывается по стандартной энергии Гиббса

реакции

RTInKGT minus=Δ 0

Рассчитайте константу равновесия PK гидрирования этена при 298 К

если кДж1010289 minus=ΔG давление выражено в Паскалях

0289 PRTInKG minus=Δ

105325101

кПа)325101(

1)325101(

840)К(298)ДжК(3148

)кДж(101

15840

0298

sdot==sdot=

minus=Δ=

=sdot

minus=

Δminus=

Δ

Δ

eeK

vKInInK

RTGInK

vInKP

vP

P

P

P

Константа равновесия гидрирования этена составляет 15105 sdot=PK

36

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

7 РАСЧЕТЫ В КИНЕТИКЕ РЕАКЦИЙ

71 Расчет константы скорости

Расчет константы скорости на основе данных измерения кинетических

параметров осуществляется по уравнению скорости реакции Порядок хи-

мической реакции должен быть известен

Реакция 1 порядка

Реакция 2 порядка

Или если с0А = с0В

)11(10

2

AAA

A

cckkc

ddcv minus==minus=

ττ

где сА сВ ndash молярные концентрации в момент времени х

с0А с0В ndash начальные концентрации реагентов

k ndash константа скорости реакции

τ ndash время протекания реакции

Щелочное омыление метилового эфира уксусной кислоты протекает

как реакция II порядка

CH3 ndash COO ndash CH3 + OH ndash COOndash + CH3OH

Найдите константу скорости Заданы начальные концентрации метилового

эфира уксусной кислоты и гидроксид-иона с0(эфир) = с0(ОН minus ) = 005 мольл

Через 75 с концентрации составили с(эфир) = с(ОН minus ) = 004 мольл

A

AA

A

ccInkkc

ddcV 01

ττ===

BA

AB

ABBA

A

ccccIn

cckckc

ddcV

0

0

00 )(1 sdotminus

==minus=ττ

37

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ minus=⎥

⎤⎢⎣

⎡minus=

0501

0401

751

)(1

)(11

0 cэфирcэфирck

τ

k = 0067 л(мольmiddotс)

Константа скорости щелочного омыления метилового эфира уксусной

кислоты составляет 0067 л(мольmiddotс)

72 Расчет порядка реакции

Расчет порядка реакции из данных измерения кинетических парамет-

ров осуществляется по уравнению скорости С помощью полученных

экспериментальным путем данных рассчитываются и сравниваются меж-

ду собой константы скорости в разные моменты времени Если отклоне-

ние значений этих констант незначительное то выбранный для расчетов

порядок реакции является правильным

Необходимо определить порядок реакции тиосульфат-иона с перокси-

дом водорода

minus23S2SO +2Н3O+ + Н2O2 mdashgt S4O minus2

6 + 4Н2О (при рН = const)

Данные измерений

τ мин 0 17 36 43 52

с(SO3S2-)10-3 мольл

205 103 52 42 31

с(Н2O2)10-3 мольл 368 317 291 286 281

Предложим что в данных условиях протекает реакция II порядка

)()()(22

23

23 OHcSSOck

dSSOdcv sdotsdot=minus= minus

minus

τ

38

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

)()()()(

)]()([1

23022

2202

3

2202

30minus

minus

minus sdotsdot

sdotminus

=SSOcOHcOHcSSOcIn

OHcSSOck

τ

Через 17 мин

)10520()10731()10836()10310(

)1083610520(171

33

33

33 minusminus

minusminus

minusminus sdotsdotsdotsdotsdotsdot

sdotsdotminussdot

= Ink

k = 195 л(моль sdot мин) Аналогично через 36 мин ndash 194 через 43 мин ndash 190 через 52 мин ndash 191

Частные константы скорости близки по значениям протекает реакция 2 порядка Константа скорости этой реакции составляет 19 л(моль sdot мин)

73 Расчет времени реакции

Расчет времени реакции необходимого для того чтобы достичь опре-деленной концентрации исходного вещества или продукта реакции осу-ществлялся по уравнению скорости реакции

Проводится химическая реакция пероксида водорода с тиосульфат-ионом в кислом растворе Начальные концентрации с0(Н2О2) = 5 sdot 10 minus 2мольл

c0(SO3S2 minus

) = 25 sdot10-2 мольл Константа скорости реакции II порядка

k = 191 л(моль sdot мин) Необходимо рассчитать время по истечении кото-

рого концентрация тиосульфат-ионов станет равной 1 sdot 10 2minus мольл 2SО3S2- + 2Н3О+ + Н2О2 rarr S4О minus2 + 4Н2О

)()()(22

23

23 OHcSSOck

dSSOdcv sdotsdot=minus= minus

minus

τ

)()()()(

)]()([1

23022

2202

3

2202

30minus

minus

minus sdotsdot

sdotminus

=SSOcOHcOHcSSOcIn

OHcSSOckτ

39

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

=minusminus= minusminus )]()([21)()( 2

32

3022022 SSOcSSOcOHcOHс

2222 10254)1011052(21105 minusminusminusminus sdot=sdotminussdotminussdot= мольл

)1052()10254()105()101(

)]1051052[9111

22

22

22 minusminus

minusminus

minusminus sdotsdotsdotsdotsdotsdot

sdotsdotminussdot

= Inτ

τ = 159

Концентрация minus23SSO равная 2101 minussdot мольл установиться через 159 мин

74 Расчеты по уравнению Аррениуса

С помощью уравнения Аррениуса рассчитываются энергия активации и предэкспоненциальный множитель на основе экспериментальных значений константы скорости Константа скорости может быть пересчитана на лю-бые температуры

RTEInAInk

eAk

A

RTEA

minus=

sdot=minus

)11(12

12 TTREInkInk A minus=minus

где minus21kk константы скорости реакции

T1 T minus2 температуры

ЕА ndash энергия активации

R ndash универсальная газовая постоянная

A ndash предэкспоненциальный множитель

40

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Константы скорости разложения пентаоксида диазота N 2 O5 rarrNO2 + NO3

при 308 К и 328 К равны соответственно 134 middot 10 4minus и 150 middot 10 3minus с 1minus Необ-

ходимо рассчитать энергию активации

1

2

21

21

KKIn

TTTRTEA sdotminus

=

14

13

1034110501

)308328()(328)(300)]([31458

minusminus

minusminus

sdotsdot

sdotminus

sdotsdotsdot=

ccIn

КККмольКДжEA

EA = 101 кДжмоль

Энергия активации разложения N2О5 составляет 101 кДжмоль

Константы скорости разложения пентаоксида диазота при 308 К и

328 К равны соответственно 134 middot 10-4 и 150 middot 10-3 с-1 Необходимо рас-

считать предэкспоненциальный множитель А если энергия активации

равна 101кДжмоль

c10812

108110812

c1081)10501(

c1081)10341(

1131313

21

11332831458101000

322

11330831458101000

411

2

1

minus

minussdotminus

minussdotminus

sdot=sdot+sdot

=+

=

sdot=sdotsdot=sdot=

sdot=sdotsdot=sdot=

AAA

eekA

eekA

RTE

RTE

A

A

Множитель А для данной реакции равен 18 middot 1013 с-1

Константа скорости разложения пентаоксида диазота при 328 К со-ставляет 60 1310 minusminussdot с Необходимо рассчитать константу скорости реакции при 100 degС

41

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

c130)10501(287287

2874684)328

1273100

1(31458

101000

)11(

)11(

1312

4684

1

2

2

2

121

2

1212

minusminus =sdotsdot==

===minus+

minus=

minusminus=

minusminus=minus

KK

eKK

KKIn

TTRE

KKIn

TTREInkInk

A

A

Константа скорости разложения N2О5 при 100 degС составляет 013 с-1

42

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

8 РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РАВНОВЕСИЯМ

81 Расчеты по закону действующих масс

Расчеты в соответствии с законом действующих масс осуществляются в определенной последовательности

Алгоритм действия 1 Составление уравнения реакции 2 Указание молярных концентраций (парциальных давлений) реаген-

тов перед началом реакции 3 Вычисление молярных концентраций (парциальных давлений) уча-

стников реакции в состоянии химического равновесия 4 Составление уравнения закона действующих масс 5 Подстановка молярных концентраций (парциальных давлений) в

уравнение закона действующих масс 6 Расчет искомых величин В химических равновесиях с одинаковой суммой коэффициентов для

реагентов и продуктов (Δ v = 0) вместо молярных концентраций могут быть взяты пропорциональные им количества веществ

82 Расчет константы равновесия Кс

В реакции уксусной кислоты с этанолом при 25 degС к моменту установ-ления химического равновесия образовалось 205 моль этилового эфира уксусной кислоты В исходных веществах содержалось 155 моль воды Каково значение константы равновесия

1 СН3mdashСООН + С2Н5mdashОНhArrСН3mdashСООmdashС2Н5 + Н2О 2 3 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 (3-205) (4-205) 205 моль (155 + 205) 095 моль 195 моль 36 моль

43

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

4 )()(

)()(спиртnкислотаnводаnэфирnKC sdot

sdot=

5 95195063052

sdotsdot

=cK

6 КС = 398 При 25 degС константа равновесия образования этилового эфира уксус-

ной кислоты равна 398 (или ~ 4)

83 Расчет количества продукта в состоянии равновесия

При 25 degС константа равновесия образования эфира из уксусной кисло-ты и этанола равна 4 Каково количество эфира в состоянии равновесия если взято 3 моль уксусной кислоты и 4 моль этанола Исходные вещест-ва содержат 155 моль воды

1 СН3 ndash СООН + С2Н5 ndash ОН hArr СН3 ndash СОО ndash С2Н5 + Н2О 2 3 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 3-n 4-n n 155 + n

4 )()(

)()(спиртnкислотаnводаnэфирnK C sdot

sdot=

5 )4()3(

)551(4nn

nnminussdotminus

+=

87329254164

972859

016859482845516

21

222

plusmn=minusplusmn=

=+minus+minus=+

n

nnnnnn

n1 = 78 моль (нереальный ответ n gt 4 моль)

n2 = 205 моль В состоянии химического равновесия смесь содержит 205 моль этило-

вого эфира уксусной кислоты

44

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

84 Расчет выхода продукта

Уход продукта реакции представляет собой частное от деления полу-ченного в равновесии количества вещества и рассчитанного по необрати-мой реакции количества вещества

теорnn

При взаимодействии 3 моль уксусной кислоты с 4 моль этанола полу-чают 205 моль эфира Исходные вещества содержали 155 моль воды Ка-ков выход эфира по отношению к уксусной кислоте

1 OHHCCOOCHOHHCCOOHCH 2523523 +minusminushArrminus+minus

2 23 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 095 моль 195 моль 205 моль 36 моль

4 3052

)()(

)()(

0

===кислотаnэфирn

эфирnэфирn

теор

η

5 68680 ==η

Выход эфира по отношению к уксусной кислоте составляет 68

85 Расчет константы равновесия по уравнению Вант-Гоффа

Расчет константы равновесия при определенной температуре осущест-вляется при заданной константе равновесия с помощью уравнения Ванг-Гоффа (изобара реакций)

2RTH

dTdInK Δ

=

Интегрированная форма

12

120

12 TTTT

RHInKInK minus

sdotΔ

+=

45

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

где k ndash константа равновесия 0HΔ ndash стандартная энтальпия

R ndash универсальная газовая постоянная T ndash температура 12 ndash индексы для двух составляющих

При 25 degС для химической реакции 242 2NOON hArr константа равновесия

КР = 114 кПа Рассчитайте константу равновесия при 70 degС если стан-дартная энтальпия реакции Δ Н0 = 59 кДж

259325101325101

940343298298343

3145859000

325101411

325101

9402

12

120

12

2

2 =sdot=sdot=

=sdotminus

sdot+=

=minus

sdotΔ

+==

eeK

In

TTTT

RHInK

KInK

PInKP

PP

P

86 Расчеты с водородным показателем рН

Расчеты с показателем рН проводятся с помощью формулы-определения рН и химического выражения константы протолиза

мольлв)()( 33 OHcOHIgcpH +minus=

Для сильных кислот и оснований

с(H3O+) = c0на sdot c(OH-) = c0B

Для средних по силе кислот и оснований (при К gt 001 с0)

с(H3O+) = Bbнаa cKOHсcK 00 )( =minus

Для буферных ратворов

)()()( 3 minus

+ sdot=AcHAcКOHс a

46

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Раствор имеет значение рН 35 Какова молярная концентрация катио-нов оксония

мольл102310)(

10)(

)(

4533

3

3

minusminus+

minus+

+

sdot==

=

minus=

OHc

OHc

OHIgcpH

pH

Концентрация катионов H3O+ = 32 sdot 10-4 мольл

Рассчитайте рН в 01М растворе аммиака если КВ(NH3) = 18 middot 10 5minus

111)1077(

мольл10771031

101)(

)(

мольл103110)1081()(

)(

12

123

14

3

35

0

=sdotminus=

sdot=sdotsdot

==

sdot=sdotsdot=

=

minus

minusminus

minus

minus+

minusminusminus

minus

IgpHOHcKOHс

OHc

cKOHс

W

BB

Рассчитайте значение рН буферного раствора

К a (СН3СООН) + 016М CH 3 COONa

Если К а (СН3СООН) = 18- 10 5minus

55

3

33 1021

160110)1081(

)()()( minusminus

minus+ sdot=sdotsdot=sdot=

COOCHcCOOHCHcKOHс a

pH = 49

Буферный раствор имеет значение рН = 49

47

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

87 Расчет степени протолиза

Степень протолиза представляет собой долю кислоты или основания

вступивших в протолиз по отношению к начальной концентраций протолита

НАНАKT c

Acc

OHca00

3 )()( minus+

==

и

BBC c

HBccOHca

000

)()( +minus

==

Какова степень протолиза в 001М растворе уксусной кислоты если

010

010)1081()(

)(

)()()(

)(

5

30

30

30330

3

sdotsdot=

sdot=

sdot==

minus

+

COOHCHcCOOHCHcK

a

COOHCHcKOHcCOOHCHc

OHca

aKT

aKT

аКТ = 0042 или 42

Ka = 18 sdot 10-5

Степень протолиза уксусной кислоты составляет 42

88 Расчеты по равновесиям растворимости

Расчеты по равновесиям растворимости и осаждения проводятся с по-

мощью выражения для произведения растворимости

)()(

][][)(

nmnm

nMnM

nmMnnM

nmBAПРBAl

BABAПР

+

minus+

=

=

48

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

где ПР (АmВn) ndash произведение растворимого вещества АmВn

l(АmВn) ndash растворимость вещества или концентрация насыщенного рас-

твора вещества nm BA

Сульфат бария имеет произведение растворимости 1middot10-10 При какой

концентрации серной кислоты в 0001М растворе хлорида бария начина-

ется осаждение сульфата бария

[Ba2+][SO minus24 ] = ПP(BaSо4)

3

10

242

442 101101

][)(][)( minus

minus

+minus

sdotsdot

===BaBaSOПРSOSOHс

c(H2SО4)= 1 middot 10-7 мольл

Осаждение сульфата бария начинается когда концентрация серной ки-

слоты превышает значение 1 middot 10 7minus мольл

Какова растворимость l1 перхлората калия в воде по сравнению с рас-

творимостью l1 перхлората калия в 1 М растворе хлорида калия

l1 (КСlO4) = [СlOminus4 ] = )( 4KCIOПР = 2101 minussdot = 01 мольл

l1 (КСlO4) = [СlOminus4 ] ПР(КClO4) = с(К+)[СlO

minus4 ] = 1 middot 10-2

1101

)()KClO()(

24

42

minus

+

sdot==

KcПРKClOl

l1 (КСlO4) = 001 мольл

Растворимость l1 перхлората калия в чистой воде в десять раз выше 1

М растворе хлорида калия

49

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

89 Расчет растворимости при комплексообразовании

Для расчета растворимости малорастворимых солей когда катион об-

разует комплекс требуются уравнения для произведения растворимости и

для константы устойчивости комплекса

ПР(AmBn) = [An+]m[Bm-]n

xnx

LAAlK

]][[][

+=

где ПР ndash произведение растворимости

К ndash константа устойчивости комплекса

[Аn+] ndash молярная концентрация катионов

[L] ndash молярная концентрация лигандов

[АЦ] ndash молярная концентрация комплекса

Константа устойчивости катиона диамминсеребра (+1) К = 16 middot 107

Рассчитайте растворимость хлорида бромида и иодида серебра(1) в 4М

растворе аммиака если ПР(АgСl) = 1 middot 10-10 ПР(АgВr) = 5 middot 10-13

ПР(АgI) = 8 middot 10-17

AgXhArrАg+ + Х minus ПР(АgХ) = [Аg+][Х minus ]

])([

)()(][

)(][)(

)(])([][

)(][

])([])([2

23

32

33

23

32

23233

++minus

++

+

+++

sdotsdot===

sdot=

sdot=hArr+

NHAgNHcKAgXПР

AgAgXПРXAgXl

NHcKNHAgAg

NHcAgNHAgKNHAgNHAg

50

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

мольл1041)(

4)1061()108()(

мольл1011)(

4)1061()105()(

мольл160)(4)1061()101()(

)()()(

][])([

4

2717

2

2713

2710

32

23

minus

minus

minus

minus

minusminus

minus+

sdot=

sdotsdotsdotsdot=

sdot=

sdotsdotsdotsdot=

=

sdotsdotsdotsdot=

sdotsdot=

asymp

AgIl

AgIl

AgBrl

AgBrl

AgCllAgCll

NHcKAgXПРAgXl

XNHAg

Растворимость галогенидов серебра(1) в 4М растворе аммиака состав-

ляет 016 (AgCl) 11 middot 10-2 (AgBr) и 14 middot 10-4 мольл (AgI) В этом растворе

аммиака хлорид растворяется хорошо бромид ndash незначительно и иодид

серебра (+1) ndash плохо

51

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

9 РАСЧЕТЫ В ЭЛЕКТРОХИМИИ

91 Расчеты по уравнению Нернста

С помощью уравнения Нернста можно вычислить окислительно-

восстановительные потенциалы электродные потенциалы и равновесное

напряжение гальванического элемента

Для окислительно-восстановительного электрода

][][0

BcOkIn

zFRTEE sdot+=

где Е0 ndash стандартный потенциал

Е ndash электродный потенциал

Z ndash число переданных электронов

Для электрона металлкатион металла

][0 +sdot+= ZAInzFRTEE

][][)(0590

K298при)()(

0

01

02

0

BcOkIg

zBEE

TанодЕкатодEE

EEE

sdot+=

=minus=Δminus=Δ

где R ndash газовая постоянная

Т ndash температура

F ndash постоянная Фарадея

[Ок] ndash молярная концентрация окислителя

[Bc] ndash молярная концентрация восстановителя

ΔЕ0 ndash стандартное напряжение

ЕΔ ndash равновесное напряжение

52

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Каков электродный потенциал пары медькатион меди (+2) при 25 degС и

[Cu2+]= 001 мольл

01020590340][

2)(0590 20 IgCuIgBEE sdot++=sdot+= +

E = +028 B

Электродный потенциал равен +028 В

Каково равновесное напряжение гальванического элемента Даниеля

при 25 degС если молярные концентрации сульфата меди(2) и сульфата

цинка(2) одинаковы

Электрод 1 цинккатион цинка (+2)

Электрод 2 медькатион меди (+2)

)()()(][][02950

)()(][02950)(

][02950)()()(

02020202

2

2020220

22022

EZnZnECuCuECuCuEZnCuIg

ZnZnECuCuEZnIgZnZnE

CuIgCuCuEZnZnECuCuEE

Δ=minusminus=+

+minus=+minus

minus+=minus=Δ

++++

+

++++

++++

ΔEdeg = 034 middot (-076) = 110 В

Элемент Даниеля имеет равновесное напряжение 110 В Рассчитайте

напряжение гальванического элемента CuCu +2 (с 1 )|| К+ СI minus || Cu2+(c2)Cu

(Cu2+) = 05 мольл и с1 (Сu2+) = 05 005 и 0005 мольл

Для каждого полуэлемента )(20590 20 +sdot+= CuIgcEE

Напряжение гальванического элемента

1

201

0212 2

0590ccIgEEEEE sdot+minus=minus=Δ

Поскольку

01

02 EE =

53

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

то

1

2

20590

ccIgE sdot=Δ

а) с1 (Cu2+) = 05 мольл ΔЕ = 00295 Ig 1 = 0

б) с1 (Cu2+) = 005мольл ΔЕ = 00295 Ig 10 = 0030 В

в) с1 (Cu2+) = 0005 мольл ΔЕ = 00295 Ig 100 = 0059 В

Исследуемые концентрационные гальванические элементы имеют при

25 degС напряжение 0 30 и 59 мВ

Рассчитайте электродные потенциалы полуэлементов при 25 degС

1) 2HPt (р = 1035 кПа) Н3О+ (рН = 15)

2) +2FePt (с = 002 мольл) Fe3+ (с = 004 мольл)

Каково равновесное напряжение гальванического элемента составлен-

ного из этих электродов

++ OHH 22 2 = 2Н3О+ + 2е-

B880)0890(7880B78800200400590770

][][)(0590)(

B08903101510302950510590

)(3101

)(205900590

)(][

20590

2

2

3320

232

1

2

2

230

1

=minusminus=Δ=+=

sdot+=+hArr

minus=minussdotminus=

sdotminussdotminus=+=

+

+++minus++

EIgE

FeFeIgBFeFeEEeFeFe

IgE

кПаHpIgpH

HpOHIgEE

Равновесное напряжение данного гальванического элемента составляет

088 В

54

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Рассчитайте окислительно-восстановительный потенциал для пары

Mn2+MnOminus4 при рН = 0 при рН = 03 и 7 (t = 25 ordmC)

( ) ( ) [ ][ ][ ]

( ) ( ) ( ) [ ][ ]

( ) ( )

( ) ( ) ( ) 094405112

85

05902

lg5

059085

0590

lg5

0590

5812

4

4

24

42

2

834

42

3422

рНВВEMnOMnE

pHBEMnOMnE

MnMnOBpHBEMnOMnE

MnOHMnBEMnOMnE

eOHMnOHMn

sdotminus+=+

sdotminus=+

sdot+sdotminus=

sdot+=

++harr+

minus

minus

+

minusminus+

+

+minusminus+

minus+minus+

o

o

o

o

При рН = 0 Е = +151 рН = 3 Е = +123 рН = 7 Е = +085

Окислительно-восстановительный потенциал данной пары при рН = 03 и 7 составляет +151 +123 и +085 В соответственно

92 Расчеты по законам Фарадея

Для расчета осажденной массы значений силы тока времени или чис-ла элементарных зарядов при электролизе используются законы Фарадея или преобразования законов Фарадея а также формула-определение мо-лярной массы

zFMIm

zFI

nm

zFIn

τ

τ

τ

=

=

=

55

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

где I ndash сила тока

τ ndash время

z ndash число элементарных зарядов

F ndash постоянная Фарадея

n ndash количество вещества

М ndash молярная масса

m ndash масса вещества

Рассчитайте ежедневное производство алюминия в электролизёре кото-рый работает при силе тока 100 000 А и для которого выход по току η = 85

Al3+ rarr Al + 3endash

кг685г039685485963

85027360024000100asymp=

sdotsdotsdotsdotsdot

==zFMIm ητ

В электролизе ежедневно получают 685 кг алюминия

56

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

10 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ФОРМУЛ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ

101 Определение молекулярной формулы летучего органического соединения

Для определения молекулярной формулы летучего соединения необхо-димо оценить результаты качественного и количественного элементного анализа а также установить молярную массу

Алгоритм действия

1 Установить качественный состав соединения Результат исследуемое соединение состоит из элементов углерод во-

дород и кислород Молекулярная формула СхНуОz 11 Установить молярную массу соединения

12 Экспериментальное определение объема пара одной пропорции

соединения

( )( )[ ]

кПа 72101

C 20

мл 548г

г120

=

=

=

=

p

t

OHCV

OHCm

zyx

zyx

o

13 Рассчитать объем пара порции соединения в нормальных условиях

( )[ ] ( )[ ]

( )[ ] мл 445г

32510115293

1527372101548гг

=sdot

sdotsdot=

sdot=

zyx

zyxzyx

OHCVрТ

рТOHCVOHCV

o

o

oo

14 Рассчитать молярную массу соединения

57

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

( ) ( )( )[ ]

( ) гмоль 259

445

41422120гм

=

sdot=

sdot=

zух

zyx

zухzух

ОНСМ

OHCVVОНСm

ОНСМo

2 Установить возможную молекулярную формулу органического со-единения путем расчета

( ) )()()( ОzМНуМСхМОНСМ zух ++=

Возможные решения 592 гмоль = (2 middot 12 + 4 middot 1 + 2 middot 16 гмоль)

или 592 гмоль = (3 middot 12 + 8 middot 1 + 1 middot 16 гмоль)

Возможные молекулярные формулы органического соединения С2Н4О2 и С3Н8О

3 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органическо-го соединения путем анализа сжиганием

31 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида углерода которые образуются при сжигании одной порции органического соединения

m(CхHуOz) = 60 мг m(H2О) = 720 мг V(CО2) = 718 мл t =20degC ρ = 10172 кПа 32 Рассчитать объем диоксида углерода при нормальных условиях 33 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-

единения

( )( )

( ) ( )( ) 3

м

22 =sdot

sdot=

zyx

zyxp

zyx OHCmVOHCMTCOV

OHCnCOn oo

58

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

34 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-

единения

( )( )

( ) ( )( ) ( ) 8

22

2

22 =sdot

sdot==

zyx

zyxp

zyx OHCmOHМOHCMTOHm

OHCnOHnY o

35 Составить молекулярную формулу

Молекулярная формула органического соединения С3Н8О

Молекулярная (брутто-) формула еще не проясняет строения химиче-

ского соединения Последнее может быть определено при использовании

химических иили физических методов

Возможные соединения с молекулярной формулой С3Н8О

CH3ndashCH2ndashCH2ndashOH ndash пропанол 1

CH3ndashCH(OH)ndashCH3 ndash пропанол 2

СН3ndashСН2ndashОndashСН3 ndash метиловый спирт

102 Определение молекулярной формулы

нелетучего органического соединения

Для определения молекулярной формулы нелетучего соединения необ-

ходимо оценить результаты качественного и количественного элементно-

го анализа и результатов определения молярной массы криоскопическим

методом Молярная масса вещества рассчитывается на основании пони-

жения температуры замерзания

LB

Bзамзам mM

mkT sdot=Δ

Lзам

BзамB mT

mkMΔ

=

где замTΔ ndash понижение температуры замерзания

59

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

замK ndash криоскопическая константа растворителя

Bm ndash масса вещества В

BM ndash молярная масса вещества В

Lm ndash масса растворителя

Для определения молекулярной формулы подходит следующая после-

довательность действий

Установить качественный состав соединения Результат исследуемое со-

единение состоит из элементов углерод водород и кислород Молекуляр-

ная формула ZYX OHC

1 Установить молярную массу соединения

11 Экспериментальное определение понижения температуры замер-

зания раствора

m( ZYX OHC ) = 78 г m(H2О) = 40 г

ΔTзам = -2 К

Кзам(Н2О) = -1860 К sdot гмоль

12 Рассчитать молярную массу соединения

)()()(

2OHmTOHCmkOHCM

зам

ZYXзамZYX Δ=

M( ZYX OHC ) = 181 гмоль

2 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органического

соединения путем анализа сжиганием

21 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида

углерода которые образуются при сжигании одной порции соединения

M(CxHyOz) = 93 мг

m(H2О) = 547 мг

V(СО2) = 739 мл

t =22 degС

60

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

ρ = 1006 гПа

22 Рассчитать объем диоксида углерода в нормальных условиях

25101315295152731006973)()(

0

0220 sdot

sdotsdot==

TppTCOVCOV

V0(СО2) = 679 мл

23 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-

единения

093041422

18106790)(

)()()(

)( 202

sdotsdot

=sdotsdot

==ZYXM

Zyx

ZYX OHCmVOHCMCOV

OHCnCOnx

х = 6

24 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-

единения

93181817542

)()()()(2

)()(2

2

22

sdotsdotsdot

=sdotsdot

==ZYX

Zyx

ZYX OHCmOHMOHCMOHm

OHCnOHny

у = 12

25 Расчет числа атомов кислорода в молекуле органического соеди-

нения

)()()()( OzMHyMCxMOHCM Zyx +minus=

16112126181

)()()()( sdotminussdotminus=

minusminus=

OMHyMCxMOHCM

z Zyx

z = 6

Молекулярная формула соединения С6H12O6

61

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

Основная

1 Коровин НВ Общая химия учебник для технических направлений и специальностей вузов НВ Коровин ndash 2-е изд испр и доп ndash М ВШ 2000

2 Фролов ВВ Химия ВВ Фролов ndash М Высшая школа 1995 3 Глинка НЛ Задачи и упражнения по общей химии НЛ Глинка ndash

Л Химия 1989 4 Суворов АВ Общая химия АВ Суворов АБ Никольский ndash СПб

Химия 1997 5 Орлов КЯ Авиационные материалы КЯ Орлов ВА Пархимович

ndash М Транспорт 1993 6 Задачи и упражнения по общей химии под ред проф НВ Корови-

на ndash М Высшая школа 2003 7 Михилев ЛА Задачи и упражнения по неорганической химии

ЛА Михилев НФ Пассет МИ Федотова ndash СПб Химия 1995 8 Хомченко ИГ Общая химия сборник задач и упражнений

ИГ Хомченко ndash М Оникс 1999 9 Литвинова ТН Задачи по общей химии с медико-биологической на-

правленностью ТН Литвинова ndash Ростов нД Феникс 2001 10 Кузьменко НЕ Задачник по химии НЕ Кузьменко ВВ Еремин

ndash М Экзамен 1999

Дополнительная

1 Слесарев ВИ Химия Основы химии живого учебник для вузов

ВИ Слесарев ndash 2-е изд испр и доп ndash СПб Химиздат 2001

2 Хаускрофт К Современный курс общей химии В 2 т К Хаускрофт

Э Констебл пер с англ ndash М Мир 2002 3 Лидин РА Химия справочник для старшеклассников поступающих в вузы

РА Лидин ЛЮ Аликберова ndash М Аст пресс школа 2002

62

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

4 Слета ЛА Химия справочник ЛА Слета ndash Харьков Фолио Рос-

тов нД Феникс 1997

5 Дикерсон Р Основные законы химии В 2 т Р Дикерсон Г Грей

Дж Хейт ndash М Мир 1982

6 Лучинский ГП Курс химии ГП Лучинский ndash М Высшая школа 1985

7 Ремсден ЭН Начала современной химии ЭН Ремсден ndash Л Хи-

мия 1985

8 Степин БД Неорганическая химия БД Степин АА Цветков ndash

М Высшая школа 1994 9 Шелинский ГИ Основы теории химических процессов ГИ Шелинский

ndash М Просвещение 1989

10 Ерохин ЮМ Сборник задач и упражнений по химии ЮМ Еро-

хин ВИ Фролов ndash М ВШ 1990

11 Любимова НБ Вопросы и задачи по общей и неорганической хи-

мии НБ Любимова ndash М ВШ 1990 12 Фримантл М Химия в действии М Фримантл ndash Ч 1 2 ndash М Мир 1991

13 Шиманович ИЕ Общая химия в формулах определениях схемах

ИЕ Шиманович МЛ Павлович ВФ Тикавый ПМ Малашко ndash Минск

Университетское 1996

14 Витинг ЛМ Задачи и упражнения по общей химии ЛМ Витинг

ЛА Резницкий ndash М МГУ 1995

15 Зоммер К Химия справоник школьника и студента Пер с нем

под ред РА Лигина ndash 2-е издстереотип ndash М Дрофа 2000

63

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Приложение

64

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

65

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

66

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

67

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Значение некоторых констант

Постоянная Авогадро NA = 60221023 моль-1

Постоянная Фарадея 1 F = 6021023е = 96484 Кл = 268 Аmiddotч

Постоянная Планка h = 662610-34 Джс

Универсальная газовая постоянная R = 0082 лmiddotатмКndash1моль-1 =

= 62 360 млmiddotмм рт ст Кndash1мольndash1 = 8314 ДжmiddotК-1мольndash1 = 1987 калК-1моль-1

Таблица 1

Приставки кратных и дольных единиц

Приставка Множитель Приставка Множитель Приставка Множитель

тера Т 1012 гектог 102 милли м 10-3

гига Г 109 дека да 101 микро мк 10-6

мега М 106 децид 10-1 нано н 10-9

кило к 103 сантис 10-2 пико п 10-12

Таблица 2

Корни латинских названий элементов

Символ Название Корень латинского названия Ag Серебро Аргент As Мышьяк арс- арсен- Au Золото аур- С Углерод карб- карбон- Сu Медь купр- Fe Железо ферр- Н Водород гидр- гидроген-

Hg Ртуть меркур- Мn Марганец марган- N Азот нитр- Ni Никель никкал- О Кислород окс- оксиген- Pb Свинец плюмб- S Сера сульф- тио-

Sb Сурьма стиб- Si Кремний алл- силиц- Sn Олово станн-

68

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Таблица 3 Соотношение между единицами энергии

Единица эрг Дж кал Втmiddotч ЭВ

эрг 1 10-7 239middot10-8 278middot10-11 624middot1011

Дж 107 1 0239 278middot10-4 625middot1018

кал 4184middot107 4184 1 116middot103 261middot1019

Втmiddotч 360middot1010 36middot103 861 1 224middot1022

ЭВ 160middot10-12 160middot10-19 383middot10-20 445middot10-23 1

Таблица 4

Названия часто употребляемых кислот и их солей

Кислота Названия солей

Название Формула Кислот-ный

осадок

По названию кислоты (рус номенклатура)

По названию аниона (между-народная но-менклатура)

Азотная HNO3 NO3ndash азотнокислый нитрат

Азотистая HNO2 NО2ndash азотистокислый нитрит

Бромоводородная HBr Brndash бромистый бромид

Йодоводородная HI Indash йодистый йодид

Метакремниевая H2SiO3 SiO32ndash кремниевокислый силикат

Марганцовая HMnO4 MnO4ndash марганцевокислый перманганат

Ортофосфорная H3PO4 PO43ndash фосфорнокислый ортофосфат

(фосфат)

H3PO4 HPO42ndash

кислый фосфорнокис-лый (двухзамещенный) гидрофосфат

H3PO4 H2PO4ndash кислый фосфорнокис-

лый (однозамещенный) дигидрофосфат

Серная H2SO4 SO42ndash сернокислый сульфат

H2SO4 HSO4ndash

кислый сернокислый

гидросульфат (бисульфат)

Сернистая H2SO3 SO32ndash сернокислый сульфит

H2SO3 HSO3ndash кислый сернистокислый гидросульфит

(бисульфит)

Угольная H2CO3 CO32ndash углекислый карбонат

H2CO3 HCO3ndash

кислый углекислый (двууглекислый)

гидрокарбонат (бикарбонат)

Уксусная CH3CHOOH CH3COOndash уксуснокислый ацетат

69

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Окончание табл 4Кислота Названия солей

Название Формула Кислот-ный

осадок

По названию кислоты (рус номенклатура)

По названию аниона (между-народная но-менклатура)

Фосфористая H3PO3 HPO32ndash фосфористокислый фосфит

Фтороводородная HF Fndash фтористый фторид

Хлороводородная HCl Clndash хлористый хлорид

Хлорная HClO4 ClO4ndash хлорнокислый перхлорат

Хлорноватая HClO3 ClO3ndash хлорноватокислый хлорат

Хлорноватистая HClO ClOndash хлорноватистокислый гипохлорид

Хромовая H2CrO4 CrO42ndash хромовокислый хромат

Двухромовая H2Cr2O7 Cr2O72ndash двухромовокислый

бихромат (ди-хромат)

70

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

  • СОДЕРЖАНИЕ
    • ВВЕДЕНИЕ
    • ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
    • 1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВАЖНЕЙШИХ ВЕЛИЧИН И ЕДИНИЦИСПОЛЬЗУЕМЫХ В ХИМИИ
    • 2 ВАЖНЕЙШИЕ ВЕЛИЧИНЫ И ЕДИНИЦЫ В ХИМИИ
    • 3 РАСЧЕТЫ ДЛЯ ГАЗОВ
      • 31 Расчет массы газов
      • 32 Расчет объема газов
        • 4 РАСЧЕТЫ ДЛЯ СМЕСЕЙ
          • 41 Расчеты соотношения компонентов смеси
          • 42 Расчеты по массовой доле
          • 43 Расчеты по объемной доле
          • 44 Расчеты по мольной доле
          • 45 Расчеты по молярной концентрации
          • 46 Расчеты по эквивалентной концентрации
          • 47 Расчеты по плотности газов и растворов
          • 48 Расчет молярной концентрации веществапо результатам титрования
          • 49 Расчет массы по результатам титрования
            • 5 СТЕХИОМЕТРИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РЕАКЦИЯМ
              • 51 Алгебраический расчет массы и объема
              • 52 Расчет массы и объема методом пропорций
                • 6 РАСЧЁТЫ В ХИМИЧЕСКОЙ ТЕРМОДИНАМИКЕ
                  • 61 Расчет энтальпии реакции по данным эксперимента
                  • 62 Расчет стандартных величин реакции по табличным данным
                  • 63 Расчет энергии Гиббса реакции
                  • 64 Расчет константы равновесия
                    • 7 РАСЧЕТЫ В КИНЕТИКЕ РЕАКЦИЙ
                      • 71 Расчет константы скорости
                      • 72 Расчет порядка реакции
                      • 73 Расчет времени реакции
                      • 74 Расчеты по уравнению Аррениуса
                        • 8 РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РАВНОВЕСИЯМ
                          • 81 Расчеты по закону действующих масс
                          • 82 Расчет константы равновесия Кс
                          • 83 Расчет количества продукта в состоянии равновесия
                          • 84 Расчет выхода продукта
                          • 85 Расчет константы равновесия по уравнению Вант-Гоффа
                          • 86 Расчеты с водородным показателем рН
                          • 87 Расчет степени протолиза
                          • 88 Расчеты по равновесиям растворимости
                          • 89 Расчет растворимости при комплексообразовании
                            • 9 РАСЧЕТЫ В ЭЛЕКТРОХИМИИ
                              • 91 Расчеты по уравнению Нернста
                              • 92 Расчеты по законам Фарадея
                                • 10 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ФОРМУЛОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
                                  • 101 Определение молекулярной формулы летучего органического соединения
                                  • 102 Определение молекулярной формулы не летучего органического соединения
                                    • БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
                                    • Приложение
Page 12: МЕТОДИКА РЕШЕНИЯ ЗАДАЧvenec.ulstu.ru/lib/disk/2015/Kemer_7.pdf · 2015-03-23 · ВВЕДЕНИЕ Значение решения задач в курсе химии

Моль ndash единица количества вещества Моль определяет количество

вещества системы которая состоит из такого числа отдельных частиц

сколько содержит атомов в 12 г изотопа 126С При использовании единицы

моль необходимо указывать вид частиц

n(O2) = 3 моль означает 3 моль молекулярного кислорода О2

n(NaCl) = 1 моль означает 1 моль хлорида натрия NaCl

Эквивалентное количество вещества (neq) ndash произведение эквива-

лентного числа z и количества вещества В причем эквивалентное число z

равно числу переданных частиц в определенной химической реакции (в

большинстве случаев протонов или электронов)

neq B = znB[моль]

Количество вещества л

Вещество Химическая реакция

Эквивалентное число

Эквивалент количество вещества neq

1 моль Серная кислота

H2SO4 Нейтрализация 2 2 моль

1 моль Хлорид железа

(+2) FeCl2 Окисление до же-

леза (+3) 1 1 моль

1 моль Перманганат ка-

лия КМnO4 Восстановление в кислотной среде

5 5моль

1 моль Нитрат серебра

(+1) AgNO3 Осаждение хло-рида серебра(I)

1 1 моль

Постоянная Авогадро указывает число частиц в одном моле вещест-

ва NА = 602214middot1023моль-1

Постоянная Авогадро является фактором пропорциональности между

числом частиц и количеством какого-либо вещества (между микро- и мак-

роуровнем) N = NАn

1 моль углерода содержит 6 middot 1023 атомов углерода

1 моль хлора содержит 6 middot 1023 молекул хлора

1 моль хлорида натрия NaCl содержит 6 middot 1023 катионов натрия и

6 middot 1023 хлорид-ионов

12

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Молярная масса (М) ndash частное от деления массы на количество веще-

ства одной порции

М =nm

Единица (в химии) гмоль

Молярная масса хлора Cl2 M (Cl2) = 71 гмоль

Молярная масса хлорида натрия NaCl M (NaCl) = 585 гмоль

Численное значение молярной массы в гмоль равно значению относи-

тельной молекулярной массы формульной единицы

Молярный объем (VM) ndash частное от деления объема VM на количество

вещества одной порции газа

Vm = nrV )(

Единица (в химии) лмоль

В нормальных условиях (0 degС 1 атм = 101325 кПа) молярный объем

идеального газа составляет VM = 224 лмоль Взаимосвязь между моляр-

ным объемом молярной массой и плотностью газа

⎟⎠

⎞⎜⎝

⎛=sdot======ρρρVM

mV

nm

nmVm

nVVMV MM

1

Молярная масса М плотность ρ и молярный объем VM реальных газов (0 degС 1 атм)

Вещество Формула ρ гл М гмоль VM лмоль

Аммиак NH3 077 17 = 221

Хлор Cl2 3214 71 = 221

Хлороводород HCl 1639 365 = 223

Этан CH3=CH3 1356 30 = 221

Этен (этилен) СН2=СН2 1260 28 = 222

Этин (ацетилен) СН=СН 117 26 = 222

Диоксид углерода СO2 1977 44 = 223

13

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Окончание таблВещество Формула ρ гл М гмоль VM лмоль

Монооксид углерода СО 1250 28 = 224

Метан СН4 0717 16 = 223

Кислород O2 1429 32 = 224

Диоксид серы SO2 2926 64 = 219

Азот N2 1251 28 = 224

Монооксид азота NO 1340 30 = 224

Водород H2 00899 2 = 222

Стехиометрия химического уравнения показывает на микроуровне сколько расходуется или образуется формульных единиц в соответствии с коэффициентами химического уравнения

2Н2+ O2 = 2Н2O Молекулы водорода реагируют с 1 молекулой кислорода образуя

2 молекулы воды Количество вещества по уравнению реакции соответствует числу

частиц на макроуровне (6 middot 1023 частиц ndash 1 моль)

2Н2+ O2 = 2Н2O

2 моль водорода и 1 моль кислорода реагируют образуя 2 моль воды Количественный состав смеси ndash интенсивная величина для определе-

ния состава смеси Получается делением массы объема или количества вещества одного компонента на массу объем или количество вещества смеси или определенного компонента При этом различают доли концен-трации и моляльность

Доля ndash масса объем или количество вещества одного компонента де-лится на сумму масс объемов или количеств веществ всех компонентов смеси массовая доля ω объемная доля ϕ мольная доля х

Концентрация ndash масса объем или количество вещества одного компо-нента делится на объем смеси молярная концентрация с массовая концен-трация β

14

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Моляльность раствора ndash количество вещества одного компонента де-

лится на массу растворителя

Массовая доля (ω) ndash массовая доля вещества в смеси частное от деле-

ния массы веществ (mв) на общую массу смеси (mсм)

CM

BB m

m=ω ndash часто выражается в процентах

Массовая доля вещества Масса смеси Составные части массы смеси

Раствор хлорида натрия ω (NaCl) = 10

100 г 10 г хлорида натрия 90 г воды

Раствор нитрата серебра(1) ω (AgNO3) = 5

100 г 5 г нитрата серебра(1) 95 г воды

Раствор гидроксида натрия ω (NaOH) = 24

50 г 12 г гидроксида натрия 38 г воды

Объемная доля (ϕ ) ndash доля объема вещества отдельного компонента в

общем объеме смеси частное от деления объема вещества B (VB) на об-

щий (суммарный) объем смеси

CM

В

VV

=ϕ ndash часто выражается в процентах и промилле

Объемная доля компонента Объем компонентов в 100 мл смеси

ϕ (СН3СООН) = 10 10 мл уксусной кислоты

90 мл воды

Кислород содержащий инертный газ с ϕ = 094

094 мл инертного газа

9906 мл кислорода

Воздух с содержанием метана ϕ = 15 015 мл метана 9985 мл воздуха

Мольная доля (х) ndash доля количества вещества в общем количестве

всех веществ смеси частное от деления количества вещества В (nв) на об-

щее количество вещества (nсм) смеси

CM

BB n

nx = ndash часто выражается в процентах

15

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Мольная доля вещества Общее количество веществ смеси

Количество вещества для компонентов

Раствор хлорида натрия x(NaCl) = 3

100 моль 3 моль хлорида

натрия 97 моль воды

Раствор гидроксида калия x(KOH) = 2

100 моль 2 моль гидроксида

калия 98моль воды

Латунь x(Сu) = 70 1 моль 07 моль меди 03 моль цинка

Массовая концентрация (β) ndash частное от деления массы растворенного

вещества В (mв) на объем раствора

CM

BB V

m=β единицы гл мгм3

Массовая концентрация вещества Объем смеси Масса растворенного вещества

Раствор глюкозы β =10 гл 1 л 10 г глюкозы

Озоносодержащий воздух β(О3) = 240 мгм3

1м3 24-10-4

Молярная концентрация (с) ndash частное от деления количества раство-

ренного вещества В (nв) на объем раствора

РАР

BВ V

ncminus

= единица (в химии) мольл

Молярная концентрация растворенного вещества

Объем рас-твора

Количество растворенного вещества

Серная кислота с = 02 мольл 1 л 02 моль серной кислоты Н2SO4

Раствор нитрата калия с = 2 мольл 100 мл 02 моль нитрата калия K2NO3

Эквивалентная концентрация (ceq) ndash частное от деления эквивалент-

ного количества вещества В (neq) на объем раствора

)( рр

eqBeqB V

nc

minus

= ndash единица (в химии) мольл

16

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Эквивалентная концентрация вещества

Объем раствора л

Количество раство-ренного вещества

Эквивалентное коли-чество растворенно-

го вещества

Хлороводородная кислота ceq(HCl) = 1 мольл z(HCl) = 1

1 1 моль HCl 1 моль HCl

Серная кислота ceq = 2 мольл z = 2 05 05 моль H2SO4 05 моль H2SO4

Моляльность раствора (b) ndash частное от деления количества раство-ренного вещества В (nв) на массу растворителя L

L

B

mnb = ndash единица молькг

Постоянная Фарадея (F) ndash произведение постоянной Авогадро NА на элементарный электрический заряд представляет собой заряд 1 моль электронов или 1 моль однозарядных ионов

F = NAmiddote = 602214middot1023(моль-1) middot 160218middot1019(KЛ) = 96 485

17

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

3 РАСЧЕТЫ ДЛЯ ГАЗОВ

Газовые законы

При расчетах для газов исходным пунктом являются выведенные для идеальных газов законы газовой динамики так как они приблизительно распространяются и на реальные газы если речь не идет об очень высоких давлениях

Уравнение состояния идеального газа nRTpV = ndash экстенсивная форма

RTpVM = ndash интенсивная форма

Объединенный газовый закон

2

22

1

11

TVP

TVР

=

где Р ndash давление

V ndash объем

VM ndash молярный объем

R ndash универсальная газовая постоянная

T ndash температура

12 ndash индексы состояний

Нормальное состояние газов

Состояние газа определенное при нормальном давлении р = 101325 кПа

(1 атм) и нормальной температуре Т = 27315 К (0 degС)

Молярный объем идеального газа при нормальных условиях составляет

MV = 22144 лмоль

Молярный объем реальных газов при нормальных условиях приблизи-

тельно равен молярному объему идеального газа

18

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

31 Расчет массы газов

Какая масса водорода находится в газометре объемом 1500 м3 при тем-

пературе 20 degС (293 К) и давлении 1040 кПа

( ) ( ) ( ) ( ) ( )( )[ ] ( )

К293мольКДж31458гмоль2м1500кПа0104

32

2 sdotsdotsdotsdot

=sdot

=

==

RTHMpVHm

RTMmnRTpV

m(H2) =1281 кг

Газометр содержит 1281 кг водорода

32 Расчет объема газов

Какой объем занимают 3 моль азота при температуре 290 К и давлении

985 кПа

( ) ( )[ ] кПа398

К290мольКДж31458мол3N2sdotsdotsdot

==ь

pnRTV

( ) л473N2 =V

19

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

4 РАСЧЕТЫ ДЛЯ СМЕСЕЙ

41 Расчеты соотношения компонентов смеси

Необходимое для приготовления смеси с желаемой массовой долей со-

отношение компонентов ndash двух растворов с известными массовыми доля-

ми может быть рассчитано с помощью уравнения смешивания

В1 sdot ω(B) + ω2(B) = (m1 + m2) sdot ω(B)

где m1 ndash масса раствора 1

m2 ndash масса раствора 2

ω1 ndash массовая доля раствора 1

ω2 ndash массовая доля раствора 2

ω (B) ndash массовая доля смеси

20 г соляной кислоты с ω1 (HCI) = 37 смешивают с 100 г воды Како-

ва массовая доля хлороводорода в конечной смеси

m1 sdot ω1(HCl) + m2 sdot ω2(HCl) = (m1 + m2) sdot ω (HCl)

10020010037020)()()(

21

2211

+sdot+sdot

=+

sdot+sdot=

mmHClmHClmHCl ωωω

100 г ω(HCI) = 62

20

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

В полученной кислоте массовая доля хлороводорода равна 62 Для

тех же расчетов используется также правило креста

Правило креста базируется на преобразовании уравнения смешивания

m1 middot ω1(В) + т2 middot ω2(B) = m1 middot ω(B) + m2 middot ω(B)

m1 middot [ω1(B) ndash ω(B)] = m2 middot [ω(B) ndash ω2(B)]

)()()()(

1

2

2

1

BBBB

mm

ωωωω

minusminus

=

Массовая доля вещества в концентрированном растворе исходного ве-

щества ω1(B)

Масса концентрированного вещества в исходном рас-

творе г ω(B) ndash ω2(B)

Массовая доля вещества в разбавленном исходном

растворе ω2(B)

Масса разбавленного исходного вещества г

ω1(B) ndash ω(B)

Массовая доля вещества в

приготовляемом растворе

ω(B)

)()()()(

1

2

BBBB

ωωωω

minusminus ndash соотношение компонентов смеси

21

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Раствор гидроксида натрия с ω(NaOH) = 30 должен быть приготов-

лен путем смешивания 40-го раствора гидроксида натрия с 10-м

раствором гидроксида натрия Какие массовые части обоих растворов не-

обходимо смешать

40 30- 10=20 30 10 40-30=10

20 10 = 2 1 = 21 mm

2 массовые части 40-го раствора необходимо смешать с 1 массовой

частью 10-го раствора например 20 г первого и 10 г второго раствора

22

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

42 Расчеты по массовой доле

Расчеты по массовой доле производятся с помощью формулы-

определения или с помощью преобразований формулы-определения

)( рр

BB m

m

minus

где ωВ ndash массовая доля вещества В

Bm ndash масса вещества В

)( РРm minus ndash масса раствора

Какая масса нитрата серебра (+1) содержится в 175 г раствора

m(AgNOg) = w(AgNO3) middot m(p-p) = 005 middot 175 (г)

m(AgNО3) = 875 г

Масса нитрата серебра(1) содержащегося в растворе равна 875 г

Какие массы воды и перманганата калия необходимы для приготовле-

ния 150 г 12 -го раствора перманганата калия

г1500120)]OH()KMnO([)KMnO()KMnO(

г150)OH()KMnO()OH()KMnO(

)KMnO()KMnO(

2444

2424

44

sdot=+sdot=

=++

=

mmm

mmmm

m

ω

ω

m(КМnO4) = 18 г

m(Н2O) = 150 г middot m(КМnО4) = 150 г middot 18 г = 1482 г

Необходимы 1482 г воды и 18 г перманганата калия

23

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

43 Расчеты по объемной доле

Расчеты по объемной доле проводятся с помощью формулы-

определения или с помощью преобразований формулы-определения

см

BB V

V=ϕ

где φв ndash объемная доля вещества В

VB ndash объем вещества В

Vсм ndash объем смеси

Какой объем воды необходимо смешать с 175 мл чистого пропанола-1

для того чтобы получить смесь с ϕ (С3Н7ОН) = 35

)()()()(

)()(

)()(

7373

732

273

7373

OHHCVOHHCOHHCVOHV

OHVOHHCVOHHCVОННС

minus=

+=

ϕ

ϕ

V(H2О) = 325 мл

2 175 мл пропанола-1 необходимо смешать 325 мл воды

44 Расчеты по мольной доле

Расчеты по мольной доле проводятся с помощью формулы-определения или с помощью преобразований формулы-определения

CM

BB n

nx =

где хв ndash мольная доля вещества В nв ndash количество вещества В nсм ndash сумма количеств веществ в смеси

24

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Какова мольная доля диоксида азота в смеси диоксида азота с тетраок-сидом диазота если количество NO2 равно 12 моль а сумма количеств NO2 N2O4 составляет 28 моль

8021

21)()(

)()(

моль802

21822

)()()(

2

422

22

2242

422

+=

+=

=minus

=minus

=

hArr

ONnNOnNOnNOx

NOnNOnONn

ONNO

o

x(NO2) = 06 = 60 Мольная доля диоксида азота в смеси составляет 60

45 Расчеты по молярной концентрации

Расчеты по молярной концентрации производятся с помощью формулы определения или с помощью преобразования формулы-определения Во многих расчетах используется также формула-определение молярной массы

ppB

BB

B

BB

VMmC

nmM

pVpnС

minus=

⎪⎪⎭

⎪⎪⎬

=

minus=

где СВ ndash молярная концентрация

nB ndash количество растворенного вещества В

V(p-p) ndash объем раствора

mB ndash масса растворенного вещества В

МВ ndash молярная масса вещества В

Какое количество хлороводорода содержится в 5 л 3М (3-молярной)

хлороводородной кислоты [раствора с с(HCl) = 3 мольл]

n(HCl) = c(HCl) middot V(p-p) = 3 (мольл) middot 5 (л) = 15 моль

25

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Данный раствор содержит 15 моль хлороводорода

Какова молярная концентрация хлороводорода если в 2 л раствора со-

держится 73 г НCl

( ) ( )( ) 1

253673

=sdot

=minussdot

=pVpHClM

HClmHClс мольл

Концентрация хлороводорода в растворе равна 1 мольл

46 Расчеты по эквивалентной концентрации

Расчеты по эквивалентной концентрации проводятся с помощью фор-

мулы определения или с помощью преобразований формулы-

определения Во многих расчетах используется также формула-

определение молярной массы

( )

pp

BeqB

Beq

VznC

zcС

minus

=

=

( )ppB

BeqB VM

mСminus

=

где сВ ndash молярная концентрация вещества В

СeqB ndash эквивалентная концентрация вещества В

z ndash эквивалентное число растворенного вещества В

V(p-p) ndash объем раствора

mB ndash масса растворенного вещества В

МВ ndash молярная масса растворенного вещества

Какова эквивалентная концентрация гидроксида кальция в растворе 3 л

которого содержат 002 моль растворенного вещества

26

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

0130])([])([ 22 =

sdot=

minus ppeq V

OHCanzOHCaС мольл

Эквивалентная концентрация Са(ОН)2 в растворе равна 0013 мольл

Какая масса карбоната натрия необходима для приготовления 900 мл

02 раствора карбоната натрия [раствора с сeq(Na2C03) = 02 мольл]

549)()(

)( 323232 =

sdotsdot= minus

zVCONaMCONac

CONam ppeq г

Для приготовления данного раствора необходимо взять 954 г Na2CO3

47 Расчеты по плотности газов и растворов

С помощью формулы-определения плотности и на основе взаимосвязи

между молярным объемом газа молярной массой и плотностью можно

вычислить значения соответствующих величин

)(

MVrM

Vm

=

=

ρ

ρ

где ρ ndash плотность газа или раствора

М ndash молярная масса

VM ndash молярный объем газа

т ndash масса раствора

V ndash объем раствора

Рассчитайте плотность диоксида углерода при нормальных условиях

(ну)

27

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

гл961422

44CO

лмоль422)ну()CO()CO(

2

22

==

==

)ρ(

VV

MM

M

ρ

Плотность диоксида углерода при нормальных условиях составляет

196 гл Рассчитайте количество некоторого газа в порции массой 2014 г

если его плотность равна 00899 гл

Рассчитайте эквивалентную концентрацию гидроксида калия в раство-

ре с плотностью 113 гмл

56

1311401)(

)()(

)(

)()()()()(

)(

)(

)(

)()(

мольгмлг

KOHMKOHz

KOHMmKOHmz

KOHMVKOHmz

VKOHnzKOHczKOHс

pp

pp

рр

ррррeq

minussdot=

minussdot=

sdot

minussdot=

=sdot

sdot=

sdot=sdot=

minus

minus

minus

minusminus

ρωρ

ce(KOH) = 28 мольл

Эквивалентная концентрация КОН в данном растворе равна 28 мольл

48 Расчет молярной концентрации вещества по результатам титрования

Молярная концентрация вещества в растворе при титровании может быть рассчитана по объему определяемого раствора и расходу стандартного рас-твора с известной молярной концентрацией другого вещества В точке ва-лентности эквивалентные количества веществ в анализируемом и в стан-дартном растворе одинаковы Произведение эквивалентного числа z1 на ко-личество определяемого вещества n1 равно произведению эквивалентного числа z2 на количество вещества в стандартном растворе 2211 nznz = Это

28

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

уравнение упрощается если вещества определяемого и стандартного рас-творов имеют одинаковые эквивалентные числа (z1 = z2) n1 = n2

z1c1V1 = z2c2V2

откуда

11

2221 Vz

Vczс =

где с1 ndash молярная концентрация вещества в определенном растворе с2 ndash молярная концентрация вещества 2 в стандартном растворе V1 ndash объем определяемого раствора V2 ndash объем использованного раствора 10 мл раствора азотной кислоты в процессе кислотно-основного титрования

потребовали 48 мл раствора гидроксида натрия с ceq(NaOH) = 1 мольл Какова эквивалентная концентрация азотной кислоты в ее растворе

1

221 V

Vсс =

(NaOH) = 1 z(HNО3) = 1

( ) ( ) ( )( )

( ) ( )( ) мольл480мл10

мл48мольл1

33 =

sdot=

sdot=

HNOVNaOHVNaOHcHNOс

Молярная концентрация азотной кислоты равна 048 мольл

49 Расчет массы по результатам титрования

Масса растворенного вещества или его ионов может быть найдена с

помощью титрования Для расчета необходимы формулы-определения мо-

лярной концентрации и молярной массы Подстановкой и преобразовани-

ем получим

2211

21 VcM

zzm =

29

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

где m1 ndash масса вещества в определяемом растворе

M1 ndash молярная масса вещества в определяемом растворе

Z1 ndash эквивалентное число вещества в определяемом растворе

с2 ndash молярная концентрация вещества в стандартном растворе

V2 ndash объем использованного стандартного раствора

z2 ndash эквивалентное число вещества в стандартном растворе

При перманганатометрическом определении катионов железа (II) в

растворе было использовано 168 мл 002 М раствора перманганата калия

Какая масса железа в виде ионов содержится в определяемом растворе

Уравнение реакции титрования

5Fe +2 +МnО 4 + 8Н3О+ = 5Fe3+ + Мn2+ + 12Н2О

z(Fe +2 ) = 1z(MnO minus4 ) = 5

( ) ( )( ) ( ) ( ) ( )

( ) ( ) мг94мл816мольл020

ьгмол5615

42

242

=sdottimes

timessdot=sdotsdot= minus++

minus+ MnOcFeM

FezMnOzFem

30

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

5 СТЕХИОМЕТРИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ

ПО ХИМИЧЕСКИМ РЕАКЦИЯМ

Стехиометрия ndash учение о количественном составе химических соеди-

нений а также о соотношениях количеств веществ масс объемов и заря-

дов в химических реакциях

Стехиометрический расчет ndash расчет масс и объемов участвующих в

химической реакции исходных веществ или продуктов реакции Во всех

химических реакциях количества исходных веществ реагируют друг с дру-

гом в определенном соотношении На основании этого можно рассчитать

массы и объемы участников химической реакции

51 Алгебраический расчет массы и объема

На основе пропорциональности масс объемов и количеств веществ

выводятся расчетные уравнения для этих величин

Искомая величина Заданная величина Расчетное уравнение

m(A) m(B) ( )( )

( ) ( )( ) ( )BMBn

AMAnBmAm

sdotsdot

=

m(A) V(B) ( )( )

( ) ( )( ) ( )BVBn

AMAnBVAm

Msdotsdot

=

V(A) m(B) ( )( )

( ) ( )( ) ( )BMBn

AVAnBmAV M

sdotsdot

=

V(A) V(B) ( )( )

( )( )BnAn

BVAV

=

m ndash масса вещества V ndash объем вещества M ndash молярная масса VM ndash мо-

лярный объем газа (ну) (A) ndash вещество А (B) ndash вещество В

31

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Рассмотрим алгоритм действия на примере задачи каков объем кисло-

рода может быть получен путем термического разложения 28 г перманга-

ната калия

1 Составление уравнения реакции

2KMnO4 = K2MnO4 + MnO2 + O2

2 Указания на искомые и заданные величины

Дано n(B) = n(KMnO4) = 2 моль

N(A) = n(O2) = 1 моль

m(B) = m(KMnO4) = 28 г

Найти V(A) = V(O2)

3 Вывод расчетного уравнения

( ) )(

)()()()(

)()()()(

)()(

44

4222 KMnOMKMnOn

KMnOmOVMOmOV

BMBnAVAn

BmAV M

sdotsdotsdot

=

sdotsdot

=

4 Подстановка данных в расчетное уравнение

( ) ( ) ( )( ) ( )мольгмоль

лмольлмольOV1582

284221)( 2 sdotsdotsdot

=

5 Счет искомых величин

V(O2) = 198 л

6 Ответ задачи путем термического разложения 28 г перманганата ка-

лия можно получить 198 л кислорода

32

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

52 Расчет массы и объема методом пропорций

Массы и объемы реагентов в химической реакции могут быть рассчи-

таны на основе количеств веществ молярных масс и молярных объемов

используя метод пропорций

Какая масса оксида железа (3) должна быть использована в реакции с

алюминием для получения 14 г железа

1 Составление уравнения реакции

Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3

2 Запись заданной и искомой величины над уравнением реакции

m 14 г

Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3

3 Запись произведений стехиометрических коэффициентов и моляр-

ных масс веществ под уравнением реакции

m 14 г

Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3

мольг 1601sdot мольг 562 sdot

4 Составление пропорции

мольгг

мольгm

56214

1601 sdot=

sdot

5 Расчет искомых величин

гмольг

гмольгm 20562

14160=

sdotsdot

=

6 Ответ задачи для получения 14 г железа требуется 20 г оксида желе-

за (+3)

33

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

6 РАСЧЁТЫ В ХИМИЧЕСКОЙ ТЕРМОДИНАМИКЕ

61 Расчет энтальпии реакции по данным эксперимента

Энтальпия реакции может быть определена калориметрическим методом

)(

)()()(

)(

)()(

22

22

продmпродMTOHcOHmН

продnTOHcOHmH

P

P

sdotΔsdotsdotminus=Δ

Δsdotsdotminus=Δ

где ΔH ndash энтальпия реакций

m(H2O) ndash масса воды в калориметре

(прод) ndash продукт реакции

Определите энтальпию реакции железа с серой если образуется суль-

фид железа(2)

Уравнение реакции Fe + S = FeS

Данные измерений m(H2О) = 400 г ΔT = 45 К

m(Fe) = 448 г m(S) = 256 г

( )[ ] ( ) 94562484

8854194400)()(

)()()( 22

молькДжмольгКлКДж

SmFemFeSMTOHcOHmH P

minus=+

sdotsdotsdotsdotminus=

+sdotΔsdotsdot

minus=Δ

Определенная калориметрическим путем энтальпия реакции получения

сульфида железа (+2) составляет ΔН = -94 кДжмоль (табличная величи-

на -100 кДжмоль)

34

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

62 Расчет стандартных величин реакции

по табличным данным

Стандартные энтальпии ΔН0 стандартные энтропии ΔS0 стандартные

энергии Гиббса ΔG0 ndash реакции могут быть рассчитаны на основе закона

Гесса по табличным данным

)]([)]([

)()(

)()(

0

0

0

000

000

реагGvпродGvG

SvSvS

HvHvH

BTBTT

реагпрод

реагпрод

ΔsdotminusΔsdot=Δ

sdotminussdot=Δ

ΔsdotminusΔsdot=Δ

sumsum

sum sum

sum sum

Рассчитайте стандартную энтальпию гидрирования этена

кДж137]01521[)]85(1[

)]H(H)HC(H[)HC(H

CHCHHCHCH

20

420

6200

33222

minus=sdot+sdotminusminussdot=

=Δsdot+ΔsdotminusΔsdot=Δ

minusrarr+=

vvHv

Стандартная энтальпия реакции составляет -137 кДж

63 Расчет энергии Гиббса реакции

Расчет производится по уравнению Гиббса-Гельмгольца

000 H STGT ΔminusΔ=Δ

Рассчитайте стандартную энергию Гиббса GΔ 0298 ndash гидрирования этена

СН2 = СН2 + Н2 rarr СН3 ndash СН3 0HΔ = -137 кДж ASP = ndash121 ДжК

0298GΔ = 0

298HΔ ndashΔS 0 = ndash137 middot298 (ndash0121) = ndash101 кДж

Стандартная энергия Гиббса реакции составляет -101 кДж

35

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

64 Расчет константы равновесия

Константа равновесия рассчитывается по стандартной энергии Гиббса

реакции

RTInKGT minus=Δ 0

Рассчитайте константу равновесия PK гидрирования этена при 298 К

если кДж1010289 minus=ΔG давление выражено в Паскалях

0289 PRTInKG minus=Δ

105325101

кПа)325101(

1)325101(

840)К(298)ДжК(3148

)кДж(101

15840

0298

sdot==sdot=

minus=Δ=

=sdot

minus=

Δminus=

Δ

Δ

eeK

vKInInK

RTGInK

vInKP

vP

P

P

P

Константа равновесия гидрирования этена составляет 15105 sdot=PK

36

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

7 РАСЧЕТЫ В КИНЕТИКЕ РЕАКЦИЙ

71 Расчет константы скорости

Расчет константы скорости на основе данных измерения кинетических

параметров осуществляется по уравнению скорости реакции Порядок хи-

мической реакции должен быть известен

Реакция 1 порядка

Реакция 2 порядка

Или если с0А = с0В

)11(10

2

AAA

A

cckkc

ddcv minus==minus=

ττ

где сА сВ ndash молярные концентрации в момент времени х

с0А с0В ndash начальные концентрации реагентов

k ndash константа скорости реакции

τ ndash время протекания реакции

Щелочное омыление метилового эфира уксусной кислоты протекает

как реакция II порядка

CH3 ndash COO ndash CH3 + OH ndash COOndash + CH3OH

Найдите константу скорости Заданы начальные концентрации метилового

эфира уксусной кислоты и гидроксид-иона с0(эфир) = с0(ОН minus ) = 005 мольл

Через 75 с концентрации составили с(эфир) = с(ОН minus ) = 004 мольл

A

AA

A

ccInkkc

ddcV 01

ττ===

BA

AB

ABBA

A

ccccIn

cckckc

ddcV

0

0

00 )(1 sdotminus

==minus=ττ

37

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ minus=⎥

⎤⎢⎣

⎡minus=

0501

0401

751

)(1

)(11

0 cэфирcэфирck

τ

k = 0067 л(мольmiddotс)

Константа скорости щелочного омыления метилового эфира уксусной

кислоты составляет 0067 л(мольmiddotс)

72 Расчет порядка реакции

Расчет порядка реакции из данных измерения кинетических парамет-

ров осуществляется по уравнению скорости С помощью полученных

экспериментальным путем данных рассчитываются и сравниваются меж-

ду собой константы скорости в разные моменты времени Если отклоне-

ние значений этих констант незначительное то выбранный для расчетов

порядок реакции является правильным

Необходимо определить порядок реакции тиосульфат-иона с перокси-

дом водорода

minus23S2SO +2Н3O+ + Н2O2 mdashgt S4O minus2

6 + 4Н2О (при рН = const)

Данные измерений

τ мин 0 17 36 43 52

с(SO3S2-)10-3 мольл

205 103 52 42 31

с(Н2O2)10-3 мольл 368 317 291 286 281

Предложим что в данных условиях протекает реакция II порядка

)()()(22

23

23 OHcSSOck

dSSOdcv sdotsdot=minus= minus

minus

τ

38

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

)()()()(

)]()([1

23022

2202

3

2202

30minus

minus

minus sdotsdot

sdotminus

=SSOcOHcOHcSSOcIn

OHcSSOck

τ

Через 17 мин

)10520()10731()10836()10310(

)1083610520(171

33

33

33 minusminus

minusminus

minusminus sdotsdotsdotsdotsdotsdot

sdotsdotminussdot

= Ink

k = 195 л(моль sdot мин) Аналогично через 36 мин ndash 194 через 43 мин ndash 190 через 52 мин ndash 191

Частные константы скорости близки по значениям протекает реакция 2 порядка Константа скорости этой реакции составляет 19 л(моль sdot мин)

73 Расчет времени реакции

Расчет времени реакции необходимого для того чтобы достичь опре-деленной концентрации исходного вещества или продукта реакции осу-ществлялся по уравнению скорости реакции

Проводится химическая реакция пероксида водорода с тиосульфат-ионом в кислом растворе Начальные концентрации с0(Н2О2) = 5 sdot 10 minus 2мольл

c0(SO3S2 minus

) = 25 sdot10-2 мольл Константа скорости реакции II порядка

k = 191 л(моль sdot мин) Необходимо рассчитать время по истечении кото-

рого концентрация тиосульфат-ионов станет равной 1 sdot 10 2minus мольл 2SО3S2- + 2Н3О+ + Н2О2 rarr S4О minus2 + 4Н2О

)()()(22

23

23 OHcSSOck

dSSOdcv sdotsdot=minus= minus

minus

τ

)()()()(

)]()([1

23022

2202

3

2202

30minus

minus

minus sdotsdot

sdotminus

=SSOcOHcOHcSSOcIn

OHcSSOckτ

39

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

=minusminus= minusminus )]()([21)()( 2

32

3022022 SSOcSSOcOHcOHс

2222 10254)1011052(21105 minusminusminusminus sdot=sdotminussdotminussdot= мольл

)1052()10254()105()101(

)]1051052[9111

22

22

22 minusminus

minusminus

minusminus sdotsdotsdotsdotsdotsdot

sdotsdotminussdot

= Inτ

τ = 159

Концентрация minus23SSO равная 2101 minussdot мольл установиться через 159 мин

74 Расчеты по уравнению Аррениуса

С помощью уравнения Аррениуса рассчитываются энергия активации и предэкспоненциальный множитель на основе экспериментальных значений константы скорости Константа скорости может быть пересчитана на лю-бые температуры

RTEInAInk

eAk

A

RTEA

minus=

sdot=minus

)11(12

12 TTREInkInk A minus=minus

где minus21kk константы скорости реакции

T1 T minus2 температуры

ЕА ndash энергия активации

R ndash универсальная газовая постоянная

A ndash предэкспоненциальный множитель

40

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Константы скорости разложения пентаоксида диазота N 2 O5 rarrNO2 + NO3

при 308 К и 328 К равны соответственно 134 middot 10 4minus и 150 middot 10 3minus с 1minus Необ-

ходимо рассчитать энергию активации

1

2

21

21

KKIn

TTTRTEA sdotminus

=

14

13

1034110501

)308328()(328)(300)]([31458

minusminus

minusminus

sdotsdot

sdotminus

sdotsdotsdot=

ccIn

КККмольКДжEA

EA = 101 кДжмоль

Энергия активации разложения N2О5 составляет 101 кДжмоль

Константы скорости разложения пентаоксида диазота при 308 К и

328 К равны соответственно 134 middot 10-4 и 150 middot 10-3 с-1 Необходимо рас-

считать предэкспоненциальный множитель А если энергия активации

равна 101кДжмоль

c10812

108110812

c1081)10501(

c1081)10341(

1131313

21

11332831458101000

322

11330831458101000

411

2

1

minus

minussdotminus

minussdotminus

sdot=sdot+sdot

=+

=

sdot=sdotsdot=sdot=

sdot=sdotsdot=sdot=

AAA

eekA

eekA

RTE

RTE

A

A

Множитель А для данной реакции равен 18 middot 1013 с-1

Константа скорости разложения пентаоксида диазота при 328 К со-ставляет 60 1310 minusminussdot с Необходимо рассчитать константу скорости реакции при 100 degС

41

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

c130)10501(287287

2874684)328

1273100

1(31458

101000

)11(

)11(

1312

4684

1

2

2

2

121

2

1212

minusminus =sdotsdot==

===minus+

minus=

minusminus=

minusminus=minus

KK

eKK

KKIn

TTRE

KKIn

TTREInkInk

A

A

Константа скорости разложения N2О5 при 100 degС составляет 013 с-1

42

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

8 РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РАВНОВЕСИЯМ

81 Расчеты по закону действующих масс

Расчеты в соответствии с законом действующих масс осуществляются в определенной последовательности

Алгоритм действия 1 Составление уравнения реакции 2 Указание молярных концентраций (парциальных давлений) реаген-

тов перед началом реакции 3 Вычисление молярных концентраций (парциальных давлений) уча-

стников реакции в состоянии химического равновесия 4 Составление уравнения закона действующих масс 5 Подстановка молярных концентраций (парциальных давлений) в

уравнение закона действующих масс 6 Расчет искомых величин В химических равновесиях с одинаковой суммой коэффициентов для

реагентов и продуктов (Δ v = 0) вместо молярных концентраций могут быть взяты пропорциональные им количества веществ

82 Расчет константы равновесия Кс

В реакции уксусной кислоты с этанолом при 25 degС к моменту установ-ления химического равновесия образовалось 205 моль этилового эфира уксусной кислоты В исходных веществах содержалось 155 моль воды Каково значение константы равновесия

1 СН3mdashСООН + С2Н5mdashОНhArrСН3mdashСООmdashС2Н5 + Н2О 2 3 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 (3-205) (4-205) 205 моль (155 + 205) 095 моль 195 моль 36 моль

43

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

4 )()(

)()(спиртnкислотаnводаnэфирnKC sdot

sdot=

5 95195063052

sdotsdot

=cK

6 КС = 398 При 25 degС константа равновесия образования этилового эфира уксус-

ной кислоты равна 398 (или ~ 4)

83 Расчет количества продукта в состоянии равновесия

При 25 degС константа равновесия образования эфира из уксусной кисло-ты и этанола равна 4 Каково количество эфира в состоянии равновесия если взято 3 моль уксусной кислоты и 4 моль этанола Исходные вещест-ва содержат 155 моль воды

1 СН3 ndash СООН + С2Н5 ndash ОН hArr СН3 ndash СОО ndash С2Н5 + Н2О 2 3 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 3-n 4-n n 155 + n

4 )()(

)()(спиртnкислотаnводаnэфирnK C sdot

sdot=

5 )4()3(

)551(4nn

nnminussdotminus

+=

87329254164

972859

016859482845516

21

222

plusmn=minusplusmn=

=+minus+minus=+

n

nnnnnn

n1 = 78 моль (нереальный ответ n gt 4 моль)

n2 = 205 моль В состоянии химического равновесия смесь содержит 205 моль этило-

вого эфира уксусной кислоты

44

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

84 Расчет выхода продукта

Уход продукта реакции представляет собой частное от деления полу-ченного в равновесии количества вещества и рассчитанного по необрати-мой реакции количества вещества

теорnn

При взаимодействии 3 моль уксусной кислоты с 4 моль этанола полу-чают 205 моль эфира Исходные вещества содержали 155 моль воды Ка-ков выход эфира по отношению к уксусной кислоте

1 OHHCCOOCHOHHCCOOHCH 2523523 +minusminushArrminus+minus

2 23 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 095 моль 195 моль 205 моль 36 моль

4 3052

)()(

)()(

0

===кислотаnэфирn

эфирnэфирn

теор

η

5 68680 ==η

Выход эфира по отношению к уксусной кислоте составляет 68

85 Расчет константы равновесия по уравнению Вант-Гоффа

Расчет константы равновесия при определенной температуре осущест-вляется при заданной константе равновесия с помощью уравнения Ванг-Гоффа (изобара реакций)

2RTH

dTdInK Δ

=

Интегрированная форма

12

120

12 TTTT

RHInKInK minus

sdotΔ

+=

45

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

где k ndash константа равновесия 0HΔ ndash стандартная энтальпия

R ndash универсальная газовая постоянная T ndash температура 12 ndash индексы для двух составляющих

При 25 degС для химической реакции 242 2NOON hArr константа равновесия

КР = 114 кПа Рассчитайте константу равновесия при 70 degС если стан-дартная энтальпия реакции Δ Н0 = 59 кДж

259325101325101

940343298298343

3145859000

325101411

325101

9402

12

120

12

2

2 =sdot=sdot=

=sdotminus

sdot+=

=minus

sdotΔ

+==

eeK

In

TTTT

RHInK

KInK

PInKP

PP

P

86 Расчеты с водородным показателем рН

Расчеты с показателем рН проводятся с помощью формулы-определения рН и химического выражения константы протолиза

мольлв)()( 33 OHcOHIgcpH +minus=

Для сильных кислот и оснований

с(H3O+) = c0на sdot c(OH-) = c0B

Для средних по силе кислот и оснований (при К gt 001 с0)

с(H3O+) = Bbнаa cKOHсcK 00 )( =minus

Для буферных ратворов

)()()( 3 minus

+ sdot=AcHAcКOHс a

46

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Раствор имеет значение рН 35 Какова молярная концентрация катио-нов оксония

мольл102310)(

10)(

)(

4533

3

3

minusminus+

minus+

+

sdot==

=

minus=

OHc

OHc

OHIgcpH

pH

Концентрация катионов H3O+ = 32 sdot 10-4 мольл

Рассчитайте рН в 01М растворе аммиака если КВ(NH3) = 18 middot 10 5minus

111)1077(

мольл10771031

101)(

)(

мольл103110)1081()(

)(

12

123

14

3

35

0

=sdotminus=

sdot=sdotsdot

==

sdot=sdotsdot=

=

minus

minusminus

minus

minus+

minusminusminus

minus

IgpHOHcKOHс

OHc

cKOHс

W

BB

Рассчитайте значение рН буферного раствора

К a (СН3СООН) + 016М CH 3 COONa

Если К а (СН3СООН) = 18- 10 5minus

55

3

33 1021

160110)1081(

)()()( minusminus

minus+ sdot=sdotsdot=sdot=

COOCHcCOOHCHcKOHс a

pH = 49

Буферный раствор имеет значение рН = 49

47

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

87 Расчет степени протолиза

Степень протолиза представляет собой долю кислоты или основания

вступивших в протолиз по отношению к начальной концентраций протолита

НАНАKT c

Acc

OHca00

3 )()( minus+

==

и

BBC c

HBccOHca

000

)()( +minus

==

Какова степень протолиза в 001М растворе уксусной кислоты если

010

010)1081()(

)(

)()()(

)(

5

30

30

30330

3

sdotsdot=

sdot=

sdot==

minus

+

COOHCHcCOOHCHcK

a

COOHCHcKOHcCOOHCHc

OHca

aKT

aKT

аКТ = 0042 или 42

Ka = 18 sdot 10-5

Степень протолиза уксусной кислоты составляет 42

88 Расчеты по равновесиям растворимости

Расчеты по равновесиям растворимости и осаждения проводятся с по-

мощью выражения для произведения растворимости

)()(

][][)(

nmnm

nMnM

nmMnnM

nmBAПРBAl

BABAПР

+

minus+

=

=

48

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

где ПР (АmВn) ndash произведение растворимого вещества АmВn

l(АmВn) ndash растворимость вещества или концентрация насыщенного рас-

твора вещества nm BA

Сульфат бария имеет произведение растворимости 1middot10-10 При какой

концентрации серной кислоты в 0001М растворе хлорида бария начина-

ется осаждение сульфата бария

[Ba2+][SO minus24 ] = ПP(BaSо4)

3

10

242

442 101101

][)(][)( minus

minus

+minus

sdotsdot

===BaBaSOПРSOSOHс

c(H2SО4)= 1 middot 10-7 мольл

Осаждение сульфата бария начинается когда концентрация серной ки-

слоты превышает значение 1 middot 10 7minus мольл

Какова растворимость l1 перхлората калия в воде по сравнению с рас-

творимостью l1 перхлората калия в 1 М растворе хлорида калия

l1 (КСlO4) = [СlOminus4 ] = )( 4KCIOПР = 2101 minussdot = 01 мольл

l1 (КСlO4) = [СlOminus4 ] ПР(КClO4) = с(К+)[СlO

minus4 ] = 1 middot 10-2

1101

)()KClO()(

24

42

minus

+

sdot==

KcПРKClOl

l1 (КСlO4) = 001 мольл

Растворимость l1 перхлората калия в чистой воде в десять раз выше 1

М растворе хлорида калия

49

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

89 Расчет растворимости при комплексообразовании

Для расчета растворимости малорастворимых солей когда катион об-

разует комплекс требуются уравнения для произведения растворимости и

для константы устойчивости комплекса

ПР(AmBn) = [An+]m[Bm-]n

xnx

LAAlK

]][[][

+=

где ПР ndash произведение растворимости

К ndash константа устойчивости комплекса

[Аn+] ndash молярная концентрация катионов

[L] ndash молярная концентрация лигандов

[АЦ] ndash молярная концентрация комплекса

Константа устойчивости катиона диамминсеребра (+1) К = 16 middot 107

Рассчитайте растворимость хлорида бромида и иодида серебра(1) в 4М

растворе аммиака если ПР(АgСl) = 1 middot 10-10 ПР(АgВr) = 5 middot 10-13

ПР(АgI) = 8 middot 10-17

AgXhArrАg+ + Х minus ПР(АgХ) = [Аg+][Х minus ]

])([

)()(][

)(][)(

)(])([][

)(][

])([])([2

23

32

33

23

32

23233

++minus

++

+

+++

sdotsdot===

sdot=

sdot=hArr+

NHAgNHcKAgXПР

AgAgXПРXAgXl

NHcKNHAgAg

NHcAgNHAgKNHAgNHAg

50

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

мольл1041)(

4)1061()108()(

мольл1011)(

4)1061()105()(

мольл160)(4)1061()101()(

)()()(

][])([

4

2717

2

2713

2710

32

23

minus

minus

minus

minus

minusminus

minus+

sdot=

sdotsdotsdotsdot=

sdot=

sdotsdotsdotsdot=

=

sdotsdotsdotsdot=

sdotsdot=

asymp

AgIl

AgIl

AgBrl

AgBrl

AgCllAgCll

NHcKAgXПРAgXl

XNHAg

Растворимость галогенидов серебра(1) в 4М растворе аммиака состав-

ляет 016 (AgCl) 11 middot 10-2 (AgBr) и 14 middot 10-4 мольл (AgI) В этом растворе

аммиака хлорид растворяется хорошо бромид ndash незначительно и иодид

серебра (+1) ndash плохо

51

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

9 РАСЧЕТЫ В ЭЛЕКТРОХИМИИ

91 Расчеты по уравнению Нернста

С помощью уравнения Нернста можно вычислить окислительно-

восстановительные потенциалы электродные потенциалы и равновесное

напряжение гальванического элемента

Для окислительно-восстановительного электрода

][][0

BcOkIn

zFRTEE sdot+=

где Е0 ndash стандартный потенциал

Е ndash электродный потенциал

Z ndash число переданных электронов

Для электрона металлкатион металла

][0 +sdot+= ZAInzFRTEE

][][)(0590

K298при)()(

0

01

02

0

BcOkIg

zBEE

TанодЕкатодEE

EEE

sdot+=

=minus=Δminus=Δ

где R ndash газовая постоянная

Т ndash температура

F ndash постоянная Фарадея

[Ок] ndash молярная концентрация окислителя

[Bc] ndash молярная концентрация восстановителя

ΔЕ0 ndash стандартное напряжение

ЕΔ ndash равновесное напряжение

52

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Каков электродный потенциал пары медькатион меди (+2) при 25 degС и

[Cu2+]= 001 мольл

01020590340][

2)(0590 20 IgCuIgBEE sdot++=sdot+= +

E = +028 B

Электродный потенциал равен +028 В

Каково равновесное напряжение гальванического элемента Даниеля

при 25 degС если молярные концентрации сульфата меди(2) и сульфата

цинка(2) одинаковы

Электрод 1 цинккатион цинка (+2)

Электрод 2 медькатион меди (+2)

)()()(][][02950

)()(][02950)(

][02950)()()(

02020202

2

2020220

22022

EZnZnECuCuECuCuEZnCuIg

ZnZnECuCuEZnIgZnZnE

CuIgCuCuEZnZnECuCuEE

Δ=minusminus=+

+minus=+minus

minus+=minus=Δ

++++

+

++++

++++

ΔEdeg = 034 middot (-076) = 110 В

Элемент Даниеля имеет равновесное напряжение 110 В Рассчитайте

напряжение гальванического элемента CuCu +2 (с 1 )|| К+ СI minus || Cu2+(c2)Cu

(Cu2+) = 05 мольл и с1 (Сu2+) = 05 005 и 0005 мольл

Для каждого полуэлемента )(20590 20 +sdot+= CuIgcEE

Напряжение гальванического элемента

1

201

0212 2

0590ccIgEEEEE sdot+minus=minus=Δ

Поскольку

01

02 EE =

53

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

то

1

2

20590

ccIgE sdot=Δ

а) с1 (Cu2+) = 05 мольл ΔЕ = 00295 Ig 1 = 0

б) с1 (Cu2+) = 005мольл ΔЕ = 00295 Ig 10 = 0030 В

в) с1 (Cu2+) = 0005 мольл ΔЕ = 00295 Ig 100 = 0059 В

Исследуемые концентрационные гальванические элементы имеют при

25 degС напряжение 0 30 и 59 мВ

Рассчитайте электродные потенциалы полуэлементов при 25 degС

1) 2HPt (р = 1035 кПа) Н3О+ (рН = 15)

2) +2FePt (с = 002 мольл) Fe3+ (с = 004 мольл)

Каково равновесное напряжение гальванического элемента составлен-

ного из этих электродов

++ OHH 22 2 = 2Н3О+ + 2е-

B880)0890(7880B78800200400590770

][][)(0590)(

B08903101510302950510590

)(3101

)(205900590

)(][

20590

2

2

3320

232

1

2

2

230

1

=minusminus=Δ=+=

sdot+=+hArr

minus=minussdotminus=

sdotminussdotminus=+=

+

+++minus++

EIgE

FeFeIgBFeFeEEeFeFe

IgE

кПаHpIgpH

HpOHIgEE

Равновесное напряжение данного гальванического элемента составляет

088 В

54

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Рассчитайте окислительно-восстановительный потенциал для пары

Mn2+MnOminus4 при рН = 0 при рН = 03 и 7 (t = 25 ordmC)

( ) ( ) [ ][ ][ ]

( ) ( ) ( ) [ ][ ]

( ) ( )

( ) ( ) ( ) 094405112

85

05902

lg5

059085

0590

lg5

0590

5812

4

4

24

42

2

834

42

3422

рНВВEMnOMnE

pHBEMnOMnE

MnMnOBpHBEMnOMnE

MnOHMnBEMnOMnE

eOHMnOHMn

sdotminus+=+

sdotminus=+

sdot+sdotminus=

sdot+=

++harr+

minus

minus

+

minusminus+

+

+minusminus+

minus+minus+

o

o

o

o

При рН = 0 Е = +151 рН = 3 Е = +123 рН = 7 Е = +085

Окислительно-восстановительный потенциал данной пары при рН = 03 и 7 составляет +151 +123 и +085 В соответственно

92 Расчеты по законам Фарадея

Для расчета осажденной массы значений силы тока времени или чис-ла элементарных зарядов при электролизе используются законы Фарадея или преобразования законов Фарадея а также формула-определение мо-лярной массы

zFMIm

zFI

nm

zFIn

τ

τ

τ

=

=

=

55

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

где I ndash сила тока

τ ndash время

z ndash число элементарных зарядов

F ndash постоянная Фарадея

n ndash количество вещества

М ndash молярная масса

m ndash масса вещества

Рассчитайте ежедневное производство алюминия в электролизёре кото-рый работает при силе тока 100 000 А и для которого выход по току η = 85

Al3+ rarr Al + 3endash

кг685г039685485963

85027360024000100asymp=

sdotsdotsdotsdotsdot

==zFMIm ητ

В электролизе ежедневно получают 685 кг алюминия

56

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

10 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ФОРМУЛ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ

101 Определение молекулярной формулы летучего органического соединения

Для определения молекулярной формулы летучего соединения необхо-димо оценить результаты качественного и количественного элементного анализа а также установить молярную массу

Алгоритм действия

1 Установить качественный состав соединения Результат исследуемое соединение состоит из элементов углерод во-

дород и кислород Молекулярная формула СхНуОz 11 Установить молярную массу соединения

12 Экспериментальное определение объема пара одной пропорции

соединения

( )( )[ ]

кПа 72101

C 20

мл 548г

г120

=

=

=

=

p

t

OHCV

OHCm

zyx

zyx

o

13 Рассчитать объем пара порции соединения в нормальных условиях

( )[ ] ( )[ ]

( )[ ] мл 445г

32510115293

1527372101548гг

=sdot

sdotsdot=

sdot=

zyx

zyxzyx

OHCVрТ

рТOHCVOHCV

o

o

oo

14 Рассчитать молярную массу соединения

57

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

( ) ( )( )[ ]

( ) гмоль 259

445

41422120гм

=

sdot=

sdot=

zух

zyx

zухzух

ОНСМ

OHCVVОНСm

ОНСМo

2 Установить возможную молекулярную формулу органического со-единения путем расчета

( ) )()()( ОzМНуМСхМОНСМ zух ++=

Возможные решения 592 гмоль = (2 middot 12 + 4 middot 1 + 2 middot 16 гмоль)

или 592 гмоль = (3 middot 12 + 8 middot 1 + 1 middot 16 гмоль)

Возможные молекулярные формулы органического соединения С2Н4О2 и С3Н8О

3 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органическо-го соединения путем анализа сжиганием

31 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида углерода которые образуются при сжигании одной порции органического соединения

m(CхHуOz) = 60 мг m(H2О) = 720 мг V(CО2) = 718 мл t =20degC ρ = 10172 кПа 32 Рассчитать объем диоксида углерода при нормальных условиях 33 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-

единения

( )( )

( ) ( )( ) 3

м

22 =sdot

sdot=

zyx

zyxp

zyx OHCmVOHCMTCOV

OHCnCOn oo

58

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

34 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-

единения

( )( )

( ) ( )( ) ( ) 8

22

2

22 =sdot

sdot==

zyx

zyxp

zyx OHCmOHМOHCMTOHm

OHCnOHnY o

35 Составить молекулярную формулу

Молекулярная формула органического соединения С3Н8О

Молекулярная (брутто-) формула еще не проясняет строения химиче-

ского соединения Последнее может быть определено при использовании

химических иили физических методов

Возможные соединения с молекулярной формулой С3Н8О

CH3ndashCH2ndashCH2ndashOH ndash пропанол 1

CH3ndashCH(OH)ndashCH3 ndash пропанол 2

СН3ndashСН2ndashОndashСН3 ndash метиловый спирт

102 Определение молекулярной формулы

нелетучего органического соединения

Для определения молекулярной формулы нелетучего соединения необ-

ходимо оценить результаты качественного и количественного элементно-

го анализа и результатов определения молярной массы криоскопическим

методом Молярная масса вещества рассчитывается на основании пони-

жения температуры замерзания

LB

Bзамзам mM

mkT sdot=Δ

Lзам

BзамB mT

mkMΔ

=

где замTΔ ndash понижение температуры замерзания

59

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

замK ndash криоскопическая константа растворителя

Bm ndash масса вещества В

BM ndash молярная масса вещества В

Lm ndash масса растворителя

Для определения молекулярной формулы подходит следующая после-

довательность действий

Установить качественный состав соединения Результат исследуемое со-

единение состоит из элементов углерод водород и кислород Молекуляр-

ная формула ZYX OHC

1 Установить молярную массу соединения

11 Экспериментальное определение понижения температуры замер-

зания раствора

m( ZYX OHC ) = 78 г m(H2О) = 40 г

ΔTзам = -2 К

Кзам(Н2О) = -1860 К sdot гмоль

12 Рассчитать молярную массу соединения

)()()(

2OHmTOHCmkOHCM

зам

ZYXзамZYX Δ=

M( ZYX OHC ) = 181 гмоль

2 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органического

соединения путем анализа сжиганием

21 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида

углерода которые образуются при сжигании одной порции соединения

M(CxHyOz) = 93 мг

m(H2О) = 547 мг

V(СО2) = 739 мл

t =22 degС

60

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

ρ = 1006 гПа

22 Рассчитать объем диоксида углерода в нормальных условиях

25101315295152731006973)()(

0

0220 sdot

sdotsdot==

TppTCOVCOV

V0(СО2) = 679 мл

23 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-

единения

093041422

18106790)(

)()()(

)( 202

sdotsdot

=sdotsdot

==ZYXM

Zyx

ZYX OHCmVOHCMCOV

OHCnCOnx

х = 6

24 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-

единения

93181817542

)()()()(2

)()(2

2

22

sdotsdotsdot

=sdotsdot

==ZYX

Zyx

ZYX OHCmOHMOHCMOHm

OHCnOHny

у = 12

25 Расчет числа атомов кислорода в молекуле органического соеди-

нения

)()()()( OzMHyMCxMOHCM Zyx +minus=

16112126181

)()()()( sdotminussdotminus=

minusminus=

OMHyMCxMOHCM

z Zyx

z = 6

Молекулярная формула соединения С6H12O6

61

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

Основная

1 Коровин НВ Общая химия учебник для технических направлений и специальностей вузов НВ Коровин ndash 2-е изд испр и доп ndash М ВШ 2000

2 Фролов ВВ Химия ВВ Фролов ndash М Высшая школа 1995 3 Глинка НЛ Задачи и упражнения по общей химии НЛ Глинка ndash

Л Химия 1989 4 Суворов АВ Общая химия АВ Суворов АБ Никольский ndash СПб

Химия 1997 5 Орлов КЯ Авиационные материалы КЯ Орлов ВА Пархимович

ndash М Транспорт 1993 6 Задачи и упражнения по общей химии под ред проф НВ Корови-

на ndash М Высшая школа 2003 7 Михилев ЛА Задачи и упражнения по неорганической химии

ЛА Михилев НФ Пассет МИ Федотова ndash СПб Химия 1995 8 Хомченко ИГ Общая химия сборник задач и упражнений

ИГ Хомченко ndash М Оникс 1999 9 Литвинова ТН Задачи по общей химии с медико-биологической на-

правленностью ТН Литвинова ndash Ростов нД Феникс 2001 10 Кузьменко НЕ Задачник по химии НЕ Кузьменко ВВ Еремин

ndash М Экзамен 1999

Дополнительная

1 Слесарев ВИ Химия Основы химии живого учебник для вузов

ВИ Слесарев ndash 2-е изд испр и доп ndash СПб Химиздат 2001

2 Хаускрофт К Современный курс общей химии В 2 т К Хаускрофт

Э Констебл пер с англ ndash М Мир 2002 3 Лидин РА Химия справочник для старшеклассников поступающих в вузы

РА Лидин ЛЮ Аликберова ndash М Аст пресс школа 2002

62

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

4 Слета ЛА Химия справочник ЛА Слета ndash Харьков Фолио Рос-

тов нД Феникс 1997

5 Дикерсон Р Основные законы химии В 2 т Р Дикерсон Г Грей

Дж Хейт ndash М Мир 1982

6 Лучинский ГП Курс химии ГП Лучинский ndash М Высшая школа 1985

7 Ремсден ЭН Начала современной химии ЭН Ремсден ndash Л Хи-

мия 1985

8 Степин БД Неорганическая химия БД Степин АА Цветков ndash

М Высшая школа 1994 9 Шелинский ГИ Основы теории химических процессов ГИ Шелинский

ndash М Просвещение 1989

10 Ерохин ЮМ Сборник задач и упражнений по химии ЮМ Еро-

хин ВИ Фролов ndash М ВШ 1990

11 Любимова НБ Вопросы и задачи по общей и неорганической хи-

мии НБ Любимова ndash М ВШ 1990 12 Фримантл М Химия в действии М Фримантл ndash Ч 1 2 ndash М Мир 1991

13 Шиманович ИЕ Общая химия в формулах определениях схемах

ИЕ Шиманович МЛ Павлович ВФ Тикавый ПМ Малашко ndash Минск

Университетское 1996

14 Витинг ЛМ Задачи и упражнения по общей химии ЛМ Витинг

ЛА Резницкий ndash М МГУ 1995

15 Зоммер К Химия справоник школьника и студента Пер с нем

под ред РА Лигина ndash 2-е издстереотип ndash М Дрофа 2000

63

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Приложение

64

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

65

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

66

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

67

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Значение некоторых констант

Постоянная Авогадро NA = 60221023 моль-1

Постоянная Фарадея 1 F = 6021023е = 96484 Кл = 268 Аmiddotч

Постоянная Планка h = 662610-34 Джс

Универсальная газовая постоянная R = 0082 лmiddotатмКndash1моль-1 =

= 62 360 млmiddotмм рт ст Кndash1мольndash1 = 8314 ДжmiddotК-1мольndash1 = 1987 калК-1моль-1

Таблица 1

Приставки кратных и дольных единиц

Приставка Множитель Приставка Множитель Приставка Множитель

тера Т 1012 гектог 102 милли м 10-3

гига Г 109 дека да 101 микро мк 10-6

мега М 106 децид 10-1 нано н 10-9

кило к 103 сантис 10-2 пико п 10-12

Таблица 2

Корни латинских названий элементов

Символ Название Корень латинского названия Ag Серебро Аргент As Мышьяк арс- арсен- Au Золото аур- С Углерод карб- карбон- Сu Медь купр- Fe Железо ферр- Н Водород гидр- гидроген-

Hg Ртуть меркур- Мn Марганец марган- N Азот нитр- Ni Никель никкал- О Кислород окс- оксиген- Pb Свинец плюмб- S Сера сульф- тио-

Sb Сурьма стиб- Si Кремний алл- силиц- Sn Олово станн-

68

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Таблица 3 Соотношение между единицами энергии

Единица эрг Дж кал Втmiddotч ЭВ

эрг 1 10-7 239middot10-8 278middot10-11 624middot1011

Дж 107 1 0239 278middot10-4 625middot1018

кал 4184middot107 4184 1 116middot103 261middot1019

Втmiddotч 360middot1010 36middot103 861 1 224middot1022

ЭВ 160middot10-12 160middot10-19 383middot10-20 445middot10-23 1

Таблица 4

Названия часто употребляемых кислот и их солей

Кислота Названия солей

Название Формула Кислот-ный

осадок

По названию кислоты (рус номенклатура)

По названию аниона (между-народная но-менклатура)

Азотная HNO3 NO3ndash азотнокислый нитрат

Азотистая HNO2 NО2ndash азотистокислый нитрит

Бромоводородная HBr Brndash бромистый бромид

Йодоводородная HI Indash йодистый йодид

Метакремниевая H2SiO3 SiO32ndash кремниевокислый силикат

Марганцовая HMnO4 MnO4ndash марганцевокислый перманганат

Ортофосфорная H3PO4 PO43ndash фосфорнокислый ортофосфат

(фосфат)

H3PO4 HPO42ndash

кислый фосфорнокис-лый (двухзамещенный) гидрофосфат

H3PO4 H2PO4ndash кислый фосфорнокис-

лый (однозамещенный) дигидрофосфат

Серная H2SO4 SO42ndash сернокислый сульфат

H2SO4 HSO4ndash

кислый сернокислый

гидросульфат (бисульфат)

Сернистая H2SO3 SO32ndash сернокислый сульфит

H2SO3 HSO3ndash кислый сернистокислый гидросульфит

(бисульфит)

Угольная H2CO3 CO32ndash углекислый карбонат

H2CO3 HCO3ndash

кислый углекислый (двууглекислый)

гидрокарбонат (бикарбонат)

Уксусная CH3CHOOH CH3COOndash уксуснокислый ацетат

69

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Окончание табл 4Кислота Названия солей

Название Формула Кислот-ный

осадок

По названию кислоты (рус номенклатура)

По названию аниона (между-народная но-менклатура)

Фосфористая H3PO3 HPO32ndash фосфористокислый фосфит

Фтороводородная HF Fndash фтористый фторид

Хлороводородная HCl Clndash хлористый хлорид

Хлорная HClO4 ClO4ndash хлорнокислый перхлорат

Хлорноватая HClO3 ClO3ndash хлорноватокислый хлорат

Хлорноватистая HClO ClOndash хлорноватистокислый гипохлорид

Хромовая H2CrO4 CrO42ndash хромовокислый хромат

Двухромовая H2Cr2O7 Cr2O72ndash двухромовокислый

бихромат (ди-хромат)

70

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

  • СОДЕРЖАНИЕ
    • ВВЕДЕНИЕ
    • ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
    • 1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВАЖНЕЙШИХ ВЕЛИЧИН И ЕДИНИЦИСПОЛЬЗУЕМЫХ В ХИМИИ
    • 2 ВАЖНЕЙШИЕ ВЕЛИЧИНЫ И ЕДИНИЦЫ В ХИМИИ
    • 3 РАСЧЕТЫ ДЛЯ ГАЗОВ
      • 31 Расчет массы газов
      • 32 Расчет объема газов
        • 4 РАСЧЕТЫ ДЛЯ СМЕСЕЙ
          • 41 Расчеты соотношения компонентов смеси
          • 42 Расчеты по массовой доле
          • 43 Расчеты по объемной доле
          • 44 Расчеты по мольной доле
          • 45 Расчеты по молярной концентрации
          • 46 Расчеты по эквивалентной концентрации
          • 47 Расчеты по плотности газов и растворов
          • 48 Расчет молярной концентрации веществапо результатам титрования
          • 49 Расчет массы по результатам титрования
            • 5 СТЕХИОМЕТРИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РЕАКЦИЯМ
              • 51 Алгебраический расчет массы и объема
              • 52 Расчет массы и объема методом пропорций
                • 6 РАСЧЁТЫ В ХИМИЧЕСКОЙ ТЕРМОДИНАМИКЕ
                  • 61 Расчет энтальпии реакции по данным эксперимента
                  • 62 Расчет стандартных величин реакции по табличным данным
                  • 63 Расчет энергии Гиббса реакции
                  • 64 Расчет константы равновесия
                    • 7 РАСЧЕТЫ В КИНЕТИКЕ РЕАКЦИЙ
                      • 71 Расчет константы скорости
                      • 72 Расчет порядка реакции
                      • 73 Расчет времени реакции
                      • 74 Расчеты по уравнению Аррениуса
                        • 8 РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РАВНОВЕСИЯМ
                          • 81 Расчеты по закону действующих масс
                          • 82 Расчет константы равновесия Кс
                          • 83 Расчет количества продукта в состоянии равновесия
                          • 84 Расчет выхода продукта
                          • 85 Расчет константы равновесия по уравнению Вант-Гоффа
                          • 86 Расчеты с водородным показателем рН
                          • 87 Расчет степени протолиза
                          • 88 Расчеты по равновесиям растворимости
                          • 89 Расчет растворимости при комплексообразовании
                            • 9 РАСЧЕТЫ В ЭЛЕКТРОХИМИИ
                              • 91 Расчеты по уравнению Нернста
                              • 92 Расчеты по законам Фарадея
                                • 10 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ФОРМУЛОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
                                  • 101 Определение молекулярной формулы летучего органического соединения
                                  • 102 Определение молекулярной формулы не летучего органического соединения
                                    • БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
                                    • Приложение
Page 13: МЕТОДИКА РЕШЕНИЯ ЗАДАЧvenec.ulstu.ru/lib/disk/2015/Kemer_7.pdf · 2015-03-23 · ВВЕДЕНИЕ Значение решения задач в курсе химии

Молярная масса (М) ndash частное от деления массы на количество веще-

ства одной порции

М =nm

Единица (в химии) гмоль

Молярная масса хлора Cl2 M (Cl2) = 71 гмоль

Молярная масса хлорида натрия NaCl M (NaCl) = 585 гмоль

Численное значение молярной массы в гмоль равно значению относи-

тельной молекулярной массы формульной единицы

Молярный объем (VM) ndash частное от деления объема VM на количество

вещества одной порции газа

Vm = nrV )(

Единица (в химии) лмоль

В нормальных условиях (0 degС 1 атм = 101325 кПа) молярный объем

идеального газа составляет VM = 224 лмоль Взаимосвязь между моляр-

ным объемом молярной массой и плотностью газа

⎟⎠

⎞⎜⎝

⎛=sdot======ρρρVM

mV

nm

nmVm

nVVMV MM

1

Молярная масса М плотность ρ и молярный объем VM реальных газов (0 degС 1 атм)

Вещество Формула ρ гл М гмоль VM лмоль

Аммиак NH3 077 17 = 221

Хлор Cl2 3214 71 = 221

Хлороводород HCl 1639 365 = 223

Этан CH3=CH3 1356 30 = 221

Этен (этилен) СН2=СН2 1260 28 = 222

Этин (ацетилен) СН=СН 117 26 = 222

Диоксид углерода СO2 1977 44 = 223

13

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Окончание таблВещество Формула ρ гл М гмоль VM лмоль

Монооксид углерода СО 1250 28 = 224

Метан СН4 0717 16 = 223

Кислород O2 1429 32 = 224

Диоксид серы SO2 2926 64 = 219

Азот N2 1251 28 = 224

Монооксид азота NO 1340 30 = 224

Водород H2 00899 2 = 222

Стехиометрия химического уравнения показывает на микроуровне сколько расходуется или образуется формульных единиц в соответствии с коэффициентами химического уравнения

2Н2+ O2 = 2Н2O Молекулы водорода реагируют с 1 молекулой кислорода образуя

2 молекулы воды Количество вещества по уравнению реакции соответствует числу

частиц на макроуровне (6 middot 1023 частиц ndash 1 моль)

2Н2+ O2 = 2Н2O

2 моль водорода и 1 моль кислорода реагируют образуя 2 моль воды Количественный состав смеси ndash интенсивная величина для определе-

ния состава смеси Получается делением массы объема или количества вещества одного компонента на массу объем или количество вещества смеси или определенного компонента При этом различают доли концен-трации и моляльность

Доля ndash масса объем или количество вещества одного компонента де-лится на сумму масс объемов или количеств веществ всех компонентов смеси массовая доля ω объемная доля ϕ мольная доля х

Концентрация ndash масса объем или количество вещества одного компо-нента делится на объем смеси молярная концентрация с массовая концен-трация β

14

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Моляльность раствора ndash количество вещества одного компонента де-

лится на массу растворителя

Массовая доля (ω) ndash массовая доля вещества в смеси частное от деле-

ния массы веществ (mв) на общую массу смеси (mсм)

CM

BB m

m=ω ndash часто выражается в процентах

Массовая доля вещества Масса смеси Составные части массы смеси

Раствор хлорида натрия ω (NaCl) = 10

100 г 10 г хлорида натрия 90 г воды

Раствор нитрата серебра(1) ω (AgNO3) = 5

100 г 5 г нитрата серебра(1) 95 г воды

Раствор гидроксида натрия ω (NaOH) = 24

50 г 12 г гидроксида натрия 38 г воды

Объемная доля (ϕ ) ndash доля объема вещества отдельного компонента в

общем объеме смеси частное от деления объема вещества B (VB) на об-

щий (суммарный) объем смеси

CM

В

VV

=ϕ ndash часто выражается в процентах и промилле

Объемная доля компонента Объем компонентов в 100 мл смеси

ϕ (СН3СООН) = 10 10 мл уксусной кислоты

90 мл воды

Кислород содержащий инертный газ с ϕ = 094

094 мл инертного газа

9906 мл кислорода

Воздух с содержанием метана ϕ = 15 015 мл метана 9985 мл воздуха

Мольная доля (х) ndash доля количества вещества в общем количестве

всех веществ смеси частное от деления количества вещества В (nв) на об-

щее количество вещества (nсм) смеси

CM

BB n

nx = ndash часто выражается в процентах

15

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Мольная доля вещества Общее количество веществ смеси

Количество вещества для компонентов

Раствор хлорида натрия x(NaCl) = 3

100 моль 3 моль хлорида

натрия 97 моль воды

Раствор гидроксида калия x(KOH) = 2

100 моль 2 моль гидроксида

калия 98моль воды

Латунь x(Сu) = 70 1 моль 07 моль меди 03 моль цинка

Массовая концентрация (β) ndash частное от деления массы растворенного

вещества В (mв) на объем раствора

CM

BB V

m=β единицы гл мгм3

Массовая концентрация вещества Объем смеси Масса растворенного вещества

Раствор глюкозы β =10 гл 1 л 10 г глюкозы

Озоносодержащий воздух β(О3) = 240 мгм3

1м3 24-10-4

Молярная концентрация (с) ndash частное от деления количества раство-

ренного вещества В (nв) на объем раствора

РАР

BВ V

ncminus

= единица (в химии) мольл

Молярная концентрация растворенного вещества

Объем рас-твора

Количество растворенного вещества

Серная кислота с = 02 мольл 1 л 02 моль серной кислоты Н2SO4

Раствор нитрата калия с = 2 мольл 100 мл 02 моль нитрата калия K2NO3

Эквивалентная концентрация (ceq) ndash частное от деления эквивалент-

ного количества вещества В (neq) на объем раствора

)( рр

eqBeqB V

nc

minus

= ndash единица (в химии) мольл

16

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Эквивалентная концентрация вещества

Объем раствора л

Количество раство-ренного вещества

Эквивалентное коли-чество растворенно-

го вещества

Хлороводородная кислота ceq(HCl) = 1 мольл z(HCl) = 1

1 1 моль HCl 1 моль HCl

Серная кислота ceq = 2 мольл z = 2 05 05 моль H2SO4 05 моль H2SO4

Моляльность раствора (b) ndash частное от деления количества раство-ренного вещества В (nв) на массу растворителя L

L

B

mnb = ndash единица молькг

Постоянная Фарадея (F) ndash произведение постоянной Авогадро NА на элементарный электрический заряд представляет собой заряд 1 моль электронов или 1 моль однозарядных ионов

F = NAmiddote = 602214middot1023(моль-1) middot 160218middot1019(KЛ) = 96 485

17

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

3 РАСЧЕТЫ ДЛЯ ГАЗОВ

Газовые законы

При расчетах для газов исходным пунктом являются выведенные для идеальных газов законы газовой динамики так как они приблизительно распространяются и на реальные газы если речь не идет об очень высоких давлениях

Уравнение состояния идеального газа nRTpV = ndash экстенсивная форма

RTpVM = ndash интенсивная форма

Объединенный газовый закон

2

22

1

11

TVP

TVР

=

где Р ndash давление

V ndash объем

VM ndash молярный объем

R ndash универсальная газовая постоянная

T ndash температура

12 ndash индексы состояний

Нормальное состояние газов

Состояние газа определенное при нормальном давлении р = 101325 кПа

(1 атм) и нормальной температуре Т = 27315 К (0 degС)

Молярный объем идеального газа при нормальных условиях составляет

MV = 22144 лмоль

Молярный объем реальных газов при нормальных условиях приблизи-

тельно равен молярному объему идеального газа

18

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

31 Расчет массы газов

Какая масса водорода находится в газометре объемом 1500 м3 при тем-

пературе 20 degС (293 К) и давлении 1040 кПа

( ) ( ) ( ) ( ) ( )( )[ ] ( )

К293мольКДж31458гмоль2м1500кПа0104

32

2 sdotsdotsdotsdot

=sdot

=

==

RTHMpVHm

RTMmnRTpV

m(H2) =1281 кг

Газометр содержит 1281 кг водорода

32 Расчет объема газов

Какой объем занимают 3 моль азота при температуре 290 К и давлении

985 кПа

( ) ( )[ ] кПа398

К290мольКДж31458мол3N2sdotsdotsdot

==ь

pnRTV

( ) л473N2 =V

19

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

4 РАСЧЕТЫ ДЛЯ СМЕСЕЙ

41 Расчеты соотношения компонентов смеси

Необходимое для приготовления смеси с желаемой массовой долей со-

отношение компонентов ndash двух растворов с известными массовыми доля-

ми может быть рассчитано с помощью уравнения смешивания

В1 sdot ω(B) + ω2(B) = (m1 + m2) sdot ω(B)

где m1 ndash масса раствора 1

m2 ndash масса раствора 2

ω1 ndash массовая доля раствора 1

ω2 ndash массовая доля раствора 2

ω (B) ndash массовая доля смеси

20 г соляной кислоты с ω1 (HCI) = 37 смешивают с 100 г воды Како-

ва массовая доля хлороводорода в конечной смеси

m1 sdot ω1(HCl) + m2 sdot ω2(HCl) = (m1 + m2) sdot ω (HCl)

10020010037020)()()(

21

2211

+sdot+sdot

=+

sdot+sdot=

mmHClmHClmHCl ωωω

100 г ω(HCI) = 62

20

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

В полученной кислоте массовая доля хлороводорода равна 62 Для

тех же расчетов используется также правило креста

Правило креста базируется на преобразовании уравнения смешивания

m1 middot ω1(В) + т2 middot ω2(B) = m1 middot ω(B) + m2 middot ω(B)

m1 middot [ω1(B) ndash ω(B)] = m2 middot [ω(B) ndash ω2(B)]

)()()()(

1

2

2

1

BBBB

mm

ωωωω

minusminus

=

Массовая доля вещества в концентрированном растворе исходного ве-

щества ω1(B)

Масса концентрированного вещества в исходном рас-

творе г ω(B) ndash ω2(B)

Массовая доля вещества в разбавленном исходном

растворе ω2(B)

Масса разбавленного исходного вещества г

ω1(B) ndash ω(B)

Массовая доля вещества в

приготовляемом растворе

ω(B)

)()()()(

1

2

BBBB

ωωωω

minusminus ndash соотношение компонентов смеси

21

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Раствор гидроксида натрия с ω(NaOH) = 30 должен быть приготов-

лен путем смешивания 40-го раствора гидроксида натрия с 10-м

раствором гидроксида натрия Какие массовые части обоих растворов не-

обходимо смешать

40 30- 10=20 30 10 40-30=10

20 10 = 2 1 = 21 mm

2 массовые части 40-го раствора необходимо смешать с 1 массовой

частью 10-го раствора например 20 г первого и 10 г второго раствора

22

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

42 Расчеты по массовой доле

Расчеты по массовой доле производятся с помощью формулы-

определения или с помощью преобразований формулы-определения

)( рр

BB m

m

minus

где ωВ ndash массовая доля вещества В

Bm ndash масса вещества В

)( РРm minus ndash масса раствора

Какая масса нитрата серебра (+1) содержится в 175 г раствора

m(AgNOg) = w(AgNO3) middot m(p-p) = 005 middot 175 (г)

m(AgNО3) = 875 г

Масса нитрата серебра(1) содержащегося в растворе равна 875 г

Какие массы воды и перманганата калия необходимы для приготовле-

ния 150 г 12 -го раствора перманганата калия

г1500120)]OH()KMnO([)KMnO()KMnO(

г150)OH()KMnO()OH()KMnO(

)KMnO()KMnO(

2444

2424

44

sdot=+sdot=

=++

=

mmm

mmmm

m

ω

ω

m(КМnO4) = 18 г

m(Н2O) = 150 г middot m(КМnО4) = 150 г middot 18 г = 1482 г

Необходимы 1482 г воды и 18 г перманганата калия

23

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

43 Расчеты по объемной доле

Расчеты по объемной доле проводятся с помощью формулы-

определения или с помощью преобразований формулы-определения

см

BB V

V=ϕ

где φв ndash объемная доля вещества В

VB ndash объем вещества В

Vсм ndash объем смеси

Какой объем воды необходимо смешать с 175 мл чистого пропанола-1

для того чтобы получить смесь с ϕ (С3Н7ОН) = 35

)()()()(

)()(

)()(

7373

732

273

7373

OHHCVOHHCOHHCVOHV

OHVOHHCVOHHCVОННС

minus=

+=

ϕ

ϕ

V(H2О) = 325 мл

2 175 мл пропанола-1 необходимо смешать 325 мл воды

44 Расчеты по мольной доле

Расчеты по мольной доле проводятся с помощью формулы-определения или с помощью преобразований формулы-определения

CM

BB n

nx =

где хв ndash мольная доля вещества В nв ndash количество вещества В nсм ndash сумма количеств веществ в смеси

24

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Какова мольная доля диоксида азота в смеси диоксида азота с тетраок-сидом диазота если количество NO2 равно 12 моль а сумма количеств NO2 N2O4 составляет 28 моль

8021

21)()(

)()(

моль802

21822

)()()(

2

422

22

2242

422

+=

+=

=minus

=minus

=

hArr

ONnNOnNOnNOx

NOnNOnONn

ONNO

o

x(NO2) = 06 = 60 Мольная доля диоксида азота в смеси составляет 60

45 Расчеты по молярной концентрации

Расчеты по молярной концентрации производятся с помощью формулы определения или с помощью преобразования формулы-определения Во многих расчетах используется также формула-определение молярной массы

ppB

BB

B

BB

VMmC

nmM

pVpnС

minus=

⎪⎪⎭

⎪⎪⎬

=

minus=

где СВ ndash молярная концентрация

nB ndash количество растворенного вещества В

V(p-p) ndash объем раствора

mB ndash масса растворенного вещества В

МВ ndash молярная масса вещества В

Какое количество хлороводорода содержится в 5 л 3М (3-молярной)

хлороводородной кислоты [раствора с с(HCl) = 3 мольл]

n(HCl) = c(HCl) middot V(p-p) = 3 (мольл) middot 5 (л) = 15 моль

25

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Данный раствор содержит 15 моль хлороводорода

Какова молярная концентрация хлороводорода если в 2 л раствора со-

держится 73 г НCl

( ) ( )( ) 1

253673

=sdot

=minussdot

=pVpHClM

HClmHClс мольл

Концентрация хлороводорода в растворе равна 1 мольл

46 Расчеты по эквивалентной концентрации

Расчеты по эквивалентной концентрации проводятся с помощью фор-

мулы определения или с помощью преобразований формулы-

определения Во многих расчетах используется также формула-

определение молярной массы

( )

pp

BeqB

Beq

VznC

zcС

minus

=

=

( )ppB

BeqB VM

mСminus

=

где сВ ndash молярная концентрация вещества В

СeqB ndash эквивалентная концентрация вещества В

z ndash эквивалентное число растворенного вещества В

V(p-p) ndash объем раствора

mB ndash масса растворенного вещества В

МВ ndash молярная масса растворенного вещества

Какова эквивалентная концентрация гидроксида кальция в растворе 3 л

которого содержат 002 моль растворенного вещества

26

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

0130])([])([ 22 =

sdot=

minus ppeq V

OHCanzOHCaС мольл

Эквивалентная концентрация Са(ОН)2 в растворе равна 0013 мольл

Какая масса карбоната натрия необходима для приготовления 900 мл

02 раствора карбоната натрия [раствора с сeq(Na2C03) = 02 мольл]

549)()(

)( 323232 =

sdotsdot= minus

zVCONaMCONac

CONam ppeq г

Для приготовления данного раствора необходимо взять 954 г Na2CO3

47 Расчеты по плотности газов и растворов

С помощью формулы-определения плотности и на основе взаимосвязи

между молярным объемом газа молярной массой и плотностью можно

вычислить значения соответствующих величин

)(

MVrM

Vm

=

=

ρ

ρ

где ρ ndash плотность газа или раствора

М ndash молярная масса

VM ndash молярный объем газа

т ndash масса раствора

V ndash объем раствора

Рассчитайте плотность диоксида углерода при нормальных условиях

(ну)

27

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

гл961422

44CO

лмоль422)ну()CO()CO(

2

22

==

==

)ρ(

VV

MM

M

ρ

Плотность диоксида углерода при нормальных условиях составляет

196 гл Рассчитайте количество некоторого газа в порции массой 2014 г

если его плотность равна 00899 гл

Рассчитайте эквивалентную концентрацию гидроксида калия в раство-

ре с плотностью 113 гмл

56

1311401)(

)()(

)(

)()()()()(

)(

)(

)(

)()(

мольгмлг

KOHMKOHz

KOHMmKOHmz

KOHMVKOHmz

VKOHnzKOHczKOHс

pp

pp

рр

ррррeq

minussdot=

minussdot=

sdot

minussdot=

=sdot

sdot=

sdot=sdot=

minus

minus

minus

minusminus

ρωρ

ce(KOH) = 28 мольл

Эквивалентная концентрация КОН в данном растворе равна 28 мольл

48 Расчет молярной концентрации вещества по результатам титрования

Молярная концентрация вещества в растворе при титровании может быть рассчитана по объему определяемого раствора и расходу стандартного рас-твора с известной молярной концентрацией другого вещества В точке ва-лентности эквивалентные количества веществ в анализируемом и в стан-дартном растворе одинаковы Произведение эквивалентного числа z1 на ко-личество определяемого вещества n1 равно произведению эквивалентного числа z2 на количество вещества в стандартном растворе 2211 nznz = Это

28

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

уравнение упрощается если вещества определяемого и стандартного рас-творов имеют одинаковые эквивалентные числа (z1 = z2) n1 = n2

z1c1V1 = z2c2V2

откуда

11

2221 Vz

Vczс =

где с1 ndash молярная концентрация вещества в определенном растворе с2 ndash молярная концентрация вещества 2 в стандартном растворе V1 ndash объем определяемого раствора V2 ndash объем использованного раствора 10 мл раствора азотной кислоты в процессе кислотно-основного титрования

потребовали 48 мл раствора гидроксида натрия с ceq(NaOH) = 1 мольл Какова эквивалентная концентрация азотной кислоты в ее растворе

1

221 V

Vсс =

(NaOH) = 1 z(HNО3) = 1

( ) ( ) ( )( )

( ) ( )( ) мольл480мл10

мл48мольл1

33 =

sdot=

sdot=

HNOVNaOHVNaOHcHNOс

Молярная концентрация азотной кислоты равна 048 мольл

49 Расчет массы по результатам титрования

Масса растворенного вещества или его ионов может быть найдена с

помощью титрования Для расчета необходимы формулы-определения мо-

лярной концентрации и молярной массы Подстановкой и преобразовани-

ем получим

2211

21 VcM

zzm =

29

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

где m1 ndash масса вещества в определяемом растворе

M1 ndash молярная масса вещества в определяемом растворе

Z1 ndash эквивалентное число вещества в определяемом растворе

с2 ndash молярная концентрация вещества в стандартном растворе

V2 ndash объем использованного стандартного раствора

z2 ndash эквивалентное число вещества в стандартном растворе

При перманганатометрическом определении катионов железа (II) в

растворе было использовано 168 мл 002 М раствора перманганата калия

Какая масса железа в виде ионов содержится в определяемом растворе

Уравнение реакции титрования

5Fe +2 +МnО 4 + 8Н3О+ = 5Fe3+ + Мn2+ + 12Н2О

z(Fe +2 ) = 1z(MnO minus4 ) = 5

( ) ( )( ) ( ) ( ) ( )

( ) ( ) мг94мл816мольл020

ьгмол5615

42

242

=sdottimes

timessdot=sdotsdot= minus++

minus+ MnOcFeM

FezMnOzFem

30

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

5 СТЕХИОМЕТРИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ

ПО ХИМИЧЕСКИМ РЕАКЦИЯМ

Стехиометрия ndash учение о количественном составе химических соеди-

нений а также о соотношениях количеств веществ масс объемов и заря-

дов в химических реакциях

Стехиометрический расчет ndash расчет масс и объемов участвующих в

химической реакции исходных веществ или продуктов реакции Во всех

химических реакциях количества исходных веществ реагируют друг с дру-

гом в определенном соотношении На основании этого можно рассчитать

массы и объемы участников химической реакции

51 Алгебраический расчет массы и объема

На основе пропорциональности масс объемов и количеств веществ

выводятся расчетные уравнения для этих величин

Искомая величина Заданная величина Расчетное уравнение

m(A) m(B) ( )( )

( ) ( )( ) ( )BMBn

AMAnBmAm

sdotsdot

=

m(A) V(B) ( )( )

( ) ( )( ) ( )BVBn

AMAnBVAm

Msdotsdot

=

V(A) m(B) ( )( )

( ) ( )( ) ( )BMBn

AVAnBmAV M

sdotsdot

=

V(A) V(B) ( )( )

( )( )BnAn

BVAV

=

m ndash масса вещества V ndash объем вещества M ndash молярная масса VM ndash мо-

лярный объем газа (ну) (A) ndash вещество А (B) ndash вещество В

31

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Рассмотрим алгоритм действия на примере задачи каков объем кисло-

рода может быть получен путем термического разложения 28 г перманга-

ната калия

1 Составление уравнения реакции

2KMnO4 = K2MnO4 + MnO2 + O2

2 Указания на искомые и заданные величины

Дано n(B) = n(KMnO4) = 2 моль

N(A) = n(O2) = 1 моль

m(B) = m(KMnO4) = 28 г

Найти V(A) = V(O2)

3 Вывод расчетного уравнения

( ) )(

)()()()(

)()()()(

)()(

44

4222 KMnOMKMnOn

KMnOmOVMOmOV

BMBnAVAn

BmAV M

sdotsdotsdot

=

sdotsdot

=

4 Подстановка данных в расчетное уравнение

( ) ( ) ( )( ) ( )мольгмоль

лмольлмольOV1582

284221)( 2 sdotsdotsdot

=

5 Счет искомых величин

V(O2) = 198 л

6 Ответ задачи путем термического разложения 28 г перманганата ка-

лия можно получить 198 л кислорода

32

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

52 Расчет массы и объема методом пропорций

Массы и объемы реагентов в химической реакции могут быть рассчи-

таны на основе количеств веществ молярных масс и молярных объемов

используя метод пропорций

Какая масса оксида железа (3) должна быть использована в реакции с

алюминием для получения 14 г железа

1 Составление уравнения реакции

Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3

2 Запись заданной и искомой величины над уравнением реакции

m 14 г

Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3

3 Запись произведений стехиометрических коэффициентов и моляр-

ных масс веществ под уравнением реакции

m 14 г

Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3

мольг 1601sdot мольг 562 sdot

4 Составление пропорции

мольгг

мольгm

56214

1601 sdot=

sdot

5 Расчет искомых величин

гмольг

гмольгm 20562

14160=

sdotsdot

=

6 Ответ задачи для получения 14 г железа требуется 20 г оксида желе-

за (+3)

33

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

6 РАСЧЁТЫ В ХИМИЧЕСКОЙ ТЕРМОДИНАМИКЕ

61 Расчет энтальпии реакции по данным эксперимента

Энтальпия реакции может быть определена калориметрическим методом

)(

)()()(

)(

)()(

22

22

продmпродMTOHcOHmН

продnTOHcOHmH

P

P

sdotΔsdotsdotminus=Δ

Δsdotsdotminus=Δ

где ΔH ndash энтальпия реакций

m(H2O) ndash масса воды в калориметре

(прод) ndash продукт реакции

Определите энтальпию реакции железа с серой если образуется суль-

фид железа(2)

Уравнение реакции Fe + S = FeS

Данные измерений m(H2О) = 400 г ΔT = 45 К

m(Fe) = 448 г m(S) = 256 г

( )[ ] ( ) 94562484

8854194400)()(

)()()( 22

молькДжмольгКлКДж

SmFemFeSMTOHcOHmH P

minus=+

sdotsdotsdotsdotminus=

+sdotΔsdotsdot

minus=Δ

Определенная калориметрическим путем энтальпия реакции получения

сульфида железа (+2) составляет ΔН = -94 кДжмоль (табличная величи-

на -100 кДжмоль)

34

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

62 Расчет стандартных величин реакции

по табличным данным

Стандартные энтальпии ΔН0 стандартные энтропии ΔS0 стандартные

энергии Гиббса ΔG0 ndash реакции могут быть рассчитаны на основе закона

Гесса по табличным данным

)]([)]([

)()(

)()(

0

0

0

000

000

реагGvпродGvG

SvSvS

HvHvH

BTBTT

реагпрод

реагпрод

ΔsdotminusΔsdot=Δ

sdotminussdot=Δ

ΔsdotminusΔsdot=Δ

sumsum

sum sum

sum sum

Рассчитайте стандартную энтальпию гидрирования этена

кДж137]01521[)]85(1[

)]H(H)HC(H[)HC(H

CHCHHCHCH

20

420

6200

33222

minus=sdot+sdotminusminussdot=

=Δsdot+ΔsdotminusΔsdot=Δ

minusrarr+=

vvHv

Стандартная энтальпия реакции составляет -137 кДж

63 Расчет энергии Гиббса реакции

Расчет производится по уравнению Гиббса-Гельмгольца

000 H STGT ΔminusΔ=Δ

Рассчитайте стандартную энергию Гиббса GΔ 0298 ndash гидрирования этена

СН2 = СН2 + Н2 rarr СН3 ndash СН3 0HΔ = -137 кДж ASP = ndash121 ДжК

0298GΔ = 0

298HΔ ndashΔS 0 = ndash137 middot298 (ndash0121) = ndash101 кДж

Стандартная энергия Гиббса реакции составляет -101 кДж

35

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

64 Расчет константы равновесия

Константа равновесия рассчитывается по стандартной энергии Гиббса

реакции

RTInKGT minus=Δ 0

Рассчитайте константу равновесия PK гидрирования этена при 298 К

если кДж1010289 minus=ΔG давление выражено в Паскалях

0289 PRTInKG minus=Δ

105325101

кПа)325101(

1)325101(

840)К(298)ДжК(3148

)кДж(101

15840

0298

sdot==sdot=

minus=Δ=

=sdot

minus=

Δminus=

Δ

Δ

eeK

vKInInK

RTGInK

vInKP

vP

P

P

P

Константа равновесия гидрирования этена составляет 15105 sdot=PK

36

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

7 РАСЧЕТЫ В КИНЕТИКЕ РЕАКЦИЙ

71 Расчет константы скорости

Расчет константы скорости на основе данных измерения кинетических

параметров осуществляется по уравнению скорости реакции Порядок хи-

мической реакции должен быть известен

Реакция 1 порядка

Реакция 2 порядка

Или если с0А = с0В

)11(10

2

AAA

A

cckkc

ddcv minus==minus=

ττ

где сА сВ ndash молярные концентрации в момент времени х

с0А с0В ndash начальные концентрации реагентов

k ndash константа скорости реакции

τ ndash время протекания реакции

Щелочное омыление метилового эфира уксусной кислоты протекает

как реакция II порядка

CH3 ndash COO ndash CH3 + OH ndash COOndash + CH3OH

Найдите константу скорости Заданы начальные концентрации метилового

эфира уксусной кислоты и гидроксид-иона с0(эфир) = с0(ОН minus ) = 005 мольл

Через 75 с концентрации составили с(эфир) = с(ОН minus ) = 004 мольл

A

AA

A

ccInkkc

ddcV 01

ττ===

BA

AB

ABBA

A

ccccIn

cckckc

ddcV

0

0

00 )(1 sdotminus

==minus=ττ

37

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ minus=⎥

⎤⎢⎣

⎡minus=

0501

0401

751

)(1

)(11

0 cэфирcэфирck

τ

k = 0067 л(мольmiddotс)

Константа скорости щелочного омыления метилового эфира уксусной

кислоты составляет 0067 л(мольmiddotс)

72 Расчет порядка реакции

Расчет порядка реакции из данных измерения кинетических парамет-

ров осуществляется по уравнению скорости С помощью полученных

экспериментальным путем данных рассчитываются и сравниваются меж-

ду собой константы скорости в разные моменты времени Если отклоне-

ние значений этих констант незначительное то выбранный для расчетов

порядок реакции является правильным

Необходимо определить порядок реакции тиосульфат-иона с перокси-

дом водорода

minus23S2SO +2Н3O+ + Н2O2 mdashgt S4O minus2

6 + 4Н2О (при рН = const)

Данные измерений

τ мин 0 17 36 43 52

с(SO3S2-)10-3 мольл

205 103 52 42 31

с(Н2O2)10-3 мольл 368 317 291 286 281

Предложим что в данных условиях протекает реакция II порядка

)()()(22

23

23 OHcSSOck

dSSOdcv sdotsdot=minus= minus

minus

τ

38

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

)()()()(

)]()([1

23022

2202

3

2202

30minus

minus

minus sdotsdot

sdotminus

=SSOcOHcOHcSSOcIn

OHcSSOck

τ

Через 17 мин

)10520()10731()10836()10310(

)1083610520(171

33

33

33 minusminus

minusminus

minusminus sdotsdotsdotsdotsdotsdot

sdotsdotminussdot

= Ink

k = 195 л(моль sdot мин) Аналогично через 36 мин ndash 194 через 43 мин ndash 190 через 52 мин ndash 191

Частные константы скорости близки по значениям протекает реакция 2 порядка Константа скорости этой реакции составляет 19 л(моль sdot мин)

73 Расчет времени реакции

Расчет времени реакции необходимого для того чтобы достичь опре-деленной концентрации исходного вещества или продукта реакции осу-ществлялся по уравнению скорости реакции

Проводится химическая реакция пероксида водорода с тиосульфат-ионом в кислом растворе Начальные концентрации с0(Н2О2) = 5 sdot 10 minus 2мольл

c0(SO3S2 minus

) = 25 sdot10-2 мольл Константа скорости реакции II порядка

k = 191 л(моль sdot мин) Необходимо рассчитать время по истечении кото-

рого концентрация тиосульфат-ионов станет равной 1 sdot 10 2minus мольл 2SО3S2- + 2Н3О+ + Н2О2 rarr S4О minus2 + 4Н2О

)()()(22

23

23 OHcSSOck

dSSOdcv sdotsdot=minus= minus

minus

τ

)()()()(

)]()([1

23022

2202

3

2202

30minus

minus

minus sdotsdot

sdotminus

=SSOcOHcOHcSSOcIn

OHcSSOckτ

39

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

=minusminus= minusminus )]()([21)()( 2

32

3022022 SSOcSSOcOHcOHс

2222 10254)1011052(21105 minusminusminusminus sdot=sdotminussdotminussdot= мольл

)1052()10254()105()101(

)]1051052[9111

22

22

22 minusminus

minusminus

minusminus sdotsdotsdotsdotsdotsdot

sdotsdotminussdot

= Inτ

τ = 159

Концентрация minus23SSO равная 2101 minussdot мольл установиться через 159 мин

74 Расчеты по уравнению Аррениуса

С помощью уравнения Аррениуса рассчитываются энергия активации и предэкспоненциальный множитель на основе экспериментальных значений константы скорости Константа скорости может быть пересчитана на лю-бые температуры

RTEInAInk

eAk

A

RTEA

minus=

sdot=minus

)11(12

12 TTREInkInk A minus=minus

где minus21kk константы скорости реакции

T1 T minus2 температуры

ЕА ndash энергия активации

R ndash универсальная газовая постоянная

A ndash предэкспоненциальный множитель

40

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Константы скорости разложения пентаоксида диазота N 2 O5 rarrNO2 + NO3

при 308 К и 328 К равны соответственно 134 middot 10 4minus и 150 middot 10 3minus с 1minus Необ-

ходимо рассчитать энергию активации

1

2

21

21

KKIn

TTTRTEA sdotminus

=

14

13

1034110501

)308328()(328)(300)]([31458

minusminus

minusminus

sdotsdot

sdotminus

sdotsdotsdot=

ccIn

КККмольКДжEA

EA = 101 кДжмоль

Энергия активации разложения N2О5 составляет 101 кДжмоль

Константы скорости разложения пентаоксида диазота при 308 К и

328 К равны соответственно 134 middot 10-4 и 150 middot 10-3 с-1 Необходимо рас-

считать предэкспоненциальный множитель А если энергия активации

равна 101кДжмоль

c10812

108110812

c1081)10501(

c1081)10341(

1131313

21

11332831458101000

322

11330831458101000

411

2

1

minus

minussdotminus

minussdotminus

sdot=sdot+sdot

=+

=

sdot=sdotsdot=sdot=

sdot=sdotsdot=sdot=

AAA

eekA

eekA

RTE

RTE

A

A

Множитель А для данной реакции равен 18 middot 1013 с-1

Константа скорости разложения пентаоксида диазота при 328 К со-ставляет 60 1310 minusminussdot с Необходимо рассчитать константу скорости реакции при 100 degС

41

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

c130)10501(287287

2874684)328

1273100

1(31458

101000

)11(

)11(

1312

4684

1

2

2

2

121

2

1212

minusminus =sdotsdot==

===minus+

minus=

minusminus=

minusminus=minus

KK

eKK

KKIn

TTRE

KKIn

TTREInkInk

A

A

Константа скорости разложения N2О5 при 100 degС составляет 013 с-1

42

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

8 РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РАВНОВЕСИЯМ

81 Расчеты по закону действующих масс

Расчеты в соответствии с законом действующих масс осуществляются в определенной последовательности

Алгоритм действия 1 Составление уравнения реакции 2 Указание молярных концентраций (парциальных давлений) реаген-

тов перед началом реакции 3 Вычисление молярных концентраций (парциальных давлений) уча-

стников реакции в состоянии химического равновесия 4 Составление уравнения закона действующих масс 5 Подстановка молярных концентраций (парциальных давлений) в

уравнение закона действующих масс 6 Расчет искомых величин В химических равновесиях с одинаковой суммой коэффициентов для

реагентов и продуктов (Δ v = 0) вместо молярных концентраций могут быть взяты пропорциональные им количества веществ

82 Расчет константы равновесия Кс

В реакции уксусной кислоты с этанолом при 25 degС к моменту установ-ления химического равновесия образовалось 205 моль этилового эфира уксусной кислоты В исходных веществах содержалось 155 моль воды Каково значение константы равновесия

1 СН3mdashСООН + С2Н5mdashОНhArrСН3mdashСООmdashС2Н5 + Н2О 2 3 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 (3-205) (4-205) 205 моль (155 + 205) 095 моль 195 моль 36 моль

43

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

4 )()(

)()(спиртnкислотаnводаnэфирnKC sdot

sdot=

5 95195063052

sdotsdot

=cK

6 КС = 398 При 25 degС константа равновесия образования этилового эфира уксус-

ной кислоты равна 398 (или ~ 4)

83 Расчет количества продукта в состоянии равновесия

При 25 degС константа равновесия образования эфира из уксусной кисло-ты и этанола равна 4 Каково количество эфира в состоянии равновесия если взято 3 моль уксусной кислоты и 4 моль этанола Исходные вещест-ва содержат 155 моль воды

1 СН3 ndash СООН + С2Н5 ndash ОН hArr СН3 ndash СОО ndash С2Н5 + Н2О 2 3 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 3-n 4-n n 155 + n

4 )()(

)()(спиртnкислотаnводаnэфирnK C sdot

sdot=

5 )4()3(

)551(4nn

nnminussdotminus

+=

87329254164

972859

016859482845516

21

222

plusmn=minusplusmn=

=+minus+minus=+

n

nnnnnn

n1 = 78 моль (нереальный ответ n gt 4 моль)

n2 = 205 моль В состоянии химического равновесия смесь содержит 205 моль этило-

вого эфира уксусной кислоты

44

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

84 Расчет выхода продукта

Уход продукта реакции представляет собой частное от деления полу-ченного в равновесии количества вещества и рассчитанного по необрати-мой реакции количества вещества

теорnn

При взаимодействии 3 моль уксусной кислоты с 4 моль этанола полу-чают 205 моль эфира Исходные вещества содержали 155 моль воды Ка-ков выход эфира по отношению к уксусной кислоте

1 OHHCCOOCHOHHCCOOHCH 2523523 +minusminushArrminus+minus

2 23 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 095 моль 195 моль 205 моль 36 моль

4 3052

)()(

)()(

0

===кислотаnэфирn

эфирnэфирn

теор

η

5 68680 ==η

Выход эфира по отношению к уксусной кислоте составляет 68

85 Расчет константы равновесия по уравнению Вант-Гоффа

Расчет константы равновесия при определенной температуре осущест-вляется при заданной константе равновесия с помощью уравнения Ванг-Гоффа (изобара реакций)

2RTH

dTdInK Δ

=

Интегрированная форма

12

120

12 TTTT

RHInKInK minus

sdotΔ

+=

45

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

где k ndash константа равновесия 0HΔ ndash стандартная энтальпия

R ndash универсальная газовая постоянная T ndash температура 12 ndash индексы для двух составляющих

При 25 degС для химической реакции 242 2NOON hArr константа равновесия

КР = 114 кПа Рассчитайте константу равновесия при 70 degС если стан-дартная энтальпия реакции Δ Н0 = 59 кДж

259325101325101

940343298298343

3145859000

325101411

325101

9402

12

120

12

2

2 =sdot=sdot=

=sdotminus

sdot+=

=minus

sdotΔ

+==

eeK

In

TTTT

RHInK

KInK

PInKP

PP

P

86 Расчеты с водородным показателем рН

Расчеты с показателем рН проводятся с помощью формулы-определения рН и химического выражения константы протолиза

мольлв)()( 33 OHcOHIgcpH +minus=

Для сильных кислот и оснований

с(H3O+) = c0на sdot c(OH-) = c0B

Для средних по силе кислот и оснований (при К gt 001 с0)

с(H3O+) = Bbнаa cKOHсcK 00 )( =minus

Для буферных ратворов

)()()( 3 minus

+ sdot=AcHAcКOHс a

46

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Раствор имеет значение рН 35 Какова молярная концентрация катио-нов оксония

мольл102310)(

10)(

)(

4533

3

3

minusminus+

minus+

+

sdot==

=

minus=

OHc

OHc

OHIgcpH

pH

Концентрация катионов H3O+ = 32 sdot 10-4 мольл

Рассчитайте рН в 01М растворе аммиака если КВ(NH3) = 18 middot 10 5minus

111)1077(

мольл10771031

101)(

)(

мольл103110)1081()(

)(

12

123

14

3

35

0

=sdotminus=

sdot=sdotsdot

==

sdot=sdotsdot=

=

minus

minusminus

minus

minus+

minusminusminus

minus

IgpHOHcKOHс

OHc

cKOHс

W

BB

Рассчитайте значение рН буферного раствора

К a (СН3СООН) + 016М CH 3 COONa

Если К а (СН3СООН) = 18- 10 5minus

55

3

33 1021

160110)1081(

)()()( minusminus

minus+ sdot=sdotsdot=sdot=

COOCHcCOOHCHcKOHс a

pH = 49

Буферный раствор имеет значение рН = 49

47

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

87 Расчет степени протолиза

Степень протолиза представляет собой долю кислоты или основания

вступивших в протолиз по отношению к начальной концентраций протолита

НАНАKT c

Acc

OHca00

3 )()( minus+

==

и

BBC c

HBccOHca

000

)()( +minus

==

Какова степень протолиза в 001М растворе уксусной кислоты если

010

010)1081()(

)(

)()()(

)(

5

30

30

30330

3

sdotsdot=

sdot=

sdot==

minus

+

COOHCHcCOOHCHcK

a

COOHCHcKOHcCOOHCHc

OHca

aKT

aKT

аКТ = 0042 или 42

Ka = 18 sdot 10-5

Степень протолиза уксусной кислоты составляет 42

88 Расчеты по равновесиям растворимости

Расчеты по равновесиям растворимости и осаждения проводятся с по-

мощью выражения для произведения растворимости

)()(

][][)(

nmnm

nMnM

nmMnnM

nmBAПРBAl

BABAПР

+

minus+

=

=

48

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

где ПР (АmВn) ndash произведение растворимого вещества АmВn

l(АmВn) ndash растворимость вещества или концентрация насыщенного рас-

твора вещества nm BA

Сульфат бария имеет произведение растворимости 1middot10-10 При какой

концентрации серной кислоты в 0001М растворе хлорида бария начина-

ется осаждение сульфата бария

[Ba2+][SO minus24 ] = ПP(BaSо4)

3

10

242

442 101101

][)(][)( minus

minus

+minus

sdotsdot

===BaBaSOПРSOSOHс

c(H2SО4)= 1 middot 10-7 мольл

Осаждение сульфата бария начинается когда концентрация серной ки-

слоты превышает значение 1 middot 10 7minus мольл

Какова растворимость l1 перхлората калия в воде по сравнению с рас-

творимостью l1 перхлората калия в 1 М растворе хлорида калия

l1 (КСlO4) = [СlOminus4 ] = )( 4KCIOПР = 2101 minussdot = 01 мольл

l1 (КСlO4) = [СlOminus4 ] ПР(КClO4) = с(К+)[СlO

minus4 ] = 1 middot 10-2

1101

)()KClO()(

24

42

minus

+

sdot==

KcПРKClOl

l1 (КСlO4) = 001 мольл

Растворимость l1 перхлората калия в чистой воде в десять раз выше 1

М растворе хлорида калия

49

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

89 Расчет растворимости при комплексообразовании

Для расчета растворимости малорастворимых солей когда катион об-

разует комплекс требуются уравнения для произведения растворимости и

для константы устойчивости комплекса

ПР(AmBn) = [An+]m[Bm-]n

xnx

LAAlK

]][[][

+=

где ПР ndash произведение растворимости

К ndash константа устойчивости комплекса

[Аn+] ndash молярная концентрация катионов

[L] ndash молярная концентрация лигандов

[АЦ] ndash молярная концентрация комплекса

Константа устойчивости катиона диамминсеребра (+1) К = 16 middot 107

Рассчитайте растворимость хлорида бромида и иодида серебра(1) в 4М

растворе аммиака если ПР(АgСl) = 1 middot 10-10 ПР(АgВr) = 5 middot 10-13

ПР(АgI) = 8 middot 10-17

AgXhArrАg+ + Х minus ПР(АgХ) = [Аg+][Х minus ]

])([

)()(][

)(][)(

)(])([][

)(][

])([])([2

23

32

33

23

32

23233

++minus

++

+

+++

sdotsdot===

sdot=

sdot=hArr+

NHAgNHcKAgXПР

AgAgXПРXAgXl

NHcKNHAgAg

NHcAgNHAgKNHAgNHAg

50

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

мольл1041)(

4)1061()108()(

мольл1011)(

4)1061()105()(

мольл160)(4)1061()101()(

)()()(

][])([

4

2717

2

2713

2710

32

23

minus

minus

minus

minus

minusminus

minus+

sdot=

sdotsdotsdotsdot=

sdot=

sdotsdotsdotsdot=

=

sdotsdotsdotsdot=

sdotsdot=

asymp

AgIl

AgIl

AgBrl

AgBrl

AgCllAgCll

NHcKAgXПРAgXl

XNHAg

Растворимость галогенидов серебра(1) в 4М растворе аммиака состав-

ляет 016 (AgCl) 11 middot 10-2 (AgBr) и 14 middot 10-4 мольл (AgI) В этом растворе

аммиака хлорид растворяется хорошо бромид ndash незначительно и иодид

серебра (+1) ndash плохо

51

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

9 РАСЧЕТЫ В ЭЛЕКТРОХИМИИ

91 Расчеты по уравнению Нернста

С помощью уравнения Нернста можно вычислить окислительно-

восстановительные потенциалы электродные потенциалы и равновесное

напряжение гальванического элемента

Для окислительно-восстановительного электрода

][][0

BcOkIn

zFRTEE sdot+=

где Е0 ndash стандартный потенциал

Е ndash электродный потенциал

Z ndash число переданных электронов

Для электрона металлкатион металла

][0 +sdot+= ZAInzFRTEE

][][)(0590

K298при)()(

0

01

02

0

BcOkIg

zBEE

TанодЕкатодEE

EEE

sdot+=

=minus=Δminus=Δ

где R ndash газовая постоянная

Т ndash температура

F ndash постоянная Фарадея

[Ок] ndash молярная концентрация окислителя

[Bc] ndash молярная концентрация восстановителя

ΔЕ0 ndash стандартное напряжение

ЕΔ ndash равновесное напряжение

52

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Каков электродный потенциал пары медькатион меди (+2) при 25 degС и

[Cu2+]= 001 мольл

01020590340][

2)(0590 20 IgCuIgBEE sdot++=sdot+= +

E = +028 B

Электродный потенциал равен +028 В

Каково равновесное напряжение гальванического элемента Даниеля

при 25 degС если молярные концентрации сульфата меди(2) и сульфата

цинка(2) одинаковы

Электрод 1 цинккатион цинка (+2)

Электрод 2 медькатион меди (+2)

)()()(][][02950

)()(][02950)(

][02950)()()(

02020202

2

2020220

22022

EZnZnECuCuECuCuEZnCuIg

ZnZnECuCuEZnIgZnZnE

CuIgCuCuEZnZnECuCuEE

Δ=minusminus=+

+minus=+minus

minus+=minus=Δ

++++

+

++++

++++

ΔEdeg = 034 middot (-076) = 110 В

Элемент Даниеля имеет равновесное напряжение 110 В Рассчитайте

напряжение гальванического элемента CuCu +2 (с 1 )|| К+ СI minus || Cu2+(c2)Cu

(Cu2+) = 05 мольл и с1 (Сu2+) = 05 005 и 0005 мольл

Для каждого полуэлемента )(20590 20 +sdot+= CuIgcEE

Напряжение гальванического элемента

1

201

0212 2

0590ccIgEEEEE sdot+minus=minus=Δ

Поскольку

01

02 EE =

53

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

то

1

2

20590

ccIgE sdot=Δ

а) с1 (Cu2+) = 05 мольл ΔЕ = 00295 Ig 1 = 0

б) с1 (Cu2+) = 005мольл ΔЕ = 00295 Ig 10 = 0030 В

в) с1 (Cu2+) = 0005 мольл ΔЕ = 00295 Ig 100 = 0059 В

Исследуемые концентрационные гальванические элементы имеют при

25 degС напряжение 0 30 и 59 мВ

Рассчитайте электродные потенциалы полуэлементов при 25 degС

1) 2HPt (р = 1035 кПа) Н3О+ (рН = 15)

2) +2FePt (с = 002 мольл) Fe3+ (с = 004 мольл)

Каково равновесное напряжение гальванического элемента составлен-

ного из этих электродов

++ OHH 22 2 = 2Н3О+ + 2е-

B880)0890(7880B78800200400590770

][][)(0590)(

B08903101510302950510590

)(3101

)(205900590

)(][

20590

2

2

3320

232

1

2

2

230

1

=minusminus=Δ=+=

sdot+=+hArr

minus=minussdotminus=

sdotminussdotminus=+=

+

+++minus++

EIgE

FeFeIgBFeFeEEeFeFe

IgE

кПаHpIgpH

HpOHIgEE

Равновесное напряжение данного гальванического элемента составляет

088 В

54

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Рассчитайте окислительно-восстановительный потенциал для пары

Mn2+MnOminus4 при рН = 0 при рН = 03 и 7 (t = 25 ordmC)

( ) ( ) [ ][ ][ ]

( ) ( ) ( ) [ ][ ]

( ) ( )

( ) ( ) ( ) 094405112

85

05902

lg5

059085

0590

lg5

0590

5812

4

4

24

42

2

834

42

3422

рНВВEMnOMnE

pHBEMnOMnE

MnMnOBpHBEMnOMnE

MnOHMnBEMnOMnE

eOHMnOHMn

sdotminus+=+

sdotminus=+

sdot+sdotminus=

sdot+=

++harr+

minus

minus

+

minusminus+

+

+minusminus+

minus+minus+

o

o

o

o

При рН = 0 Е = +151 рН = 3 Е = +123 рН = 7 Е = +085

Окислительно-восстановительный потенциал данной пары при рН = 03 и 7 составляет +151 +123 и +085 В соответственно

92 Расчеты по законам Фарадея

Для расчета осажденной массы значений силы тока времени или чис-ла элементарных зарядов при электролизе используются законы Фарадея или преобразования законов Фарадея а также формула-определение мо-лярной массы

zFMIm

zFI

nm

zFIn

τ

τ

τ

=

=

=

55

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

где I ndash сила тока

τ ndash время

z ndash число элементарных зарядов

F ndash постоянная Фарадея

n ndash количество вещества

М ndash молярная масса

m ndash масса вещества

Рассчитайте ежедневное производство алюминия в электролизёре кото-рый работает при силе тока 100 000 А и для которого выход по току η = 85

Al3+ rarr Al + 3endash

кг685г039685485963

85027360024000100asymp=

sdotsdotsdotsdotsdot

==zFMIm ητ

В электролизе ежедневно получают 685 кг алюминия

56

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

10 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ФОРМУЛ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ

101 Определение молекулярной формулы летучего органического соединения

Для определения молекулярной формулы летучего соединения необхо-димо оценить результаты качественного и количественного элементного анализа а также установить молярную массу

Алгоритм действия

1 Установить качественный состав соединения Результат исследуемое соединение состоит из элементов углерод во-

дород и кислород Молекулярная формула СхНуОz 11 Установить молярную массу соединения

12 Экспериментальное определение объема пара одной пропорции

соединения

( )( )[ ]

кПа 72101

C 20

мл 548г

г120

=

=

=

=

p

t

OHCV

OHCm

zyx

zyx

o

13 Рассчитать объем пара порции соединения в нормальных условиях

( )[ ] ( )[ ]

( )[ ] мл 445г

32510115293

1527372101548гг

=sdot

sdotsdot=

sdot=

zyx

zyxzyx

OHCVрТ

рТOHCVOHCV

o

o

oo

14 Рассчитать молярную массу соединения

57

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

( ) ( )( )[ ]

( ) гмоль 259

445

41422120гм

=

sdot=

sdot=

zух

zyx

zухzух

ОНСМ

OHCVVОНСm

ОНСМo

2 Установить возможную молекулярную формулу органического со-единения путем расчета

( ) )()()( ОzМНуМСхМОНСМ zух ++=

Возможные решения 592 гмоль = (2 middot 12 + 4 middot 1 + 2 middot 16 гмоль)

или 592 гмоль = (3 middot 12 + 8 middot 1 + 1 middot 16 гмоль)

Возможные молекулярные формулы органического соединения С2Н4О2 и С3Н8О

3 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органическо-го соединения путем анализа сжиганием

31 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида углерода которые образуются при сжигании одной порции органического соединения

m(CхHуOz) = 60 мг m(H2О) = 720 мг V(CО2) = 718 мл t =20degC ρ = 10172 кПа 32 Рассчитать объем диоксида углерода при нормальных условиях 33 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-

единения

( )( )

( ) ( )( ) 3

м

22 =sdot

sdot=

zyx

zyxp

zyx OHCmVOHCMTCOV

OHCnCOn oo

58

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

34 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-

единения

( )( )

( ) ( )( ) ( ) 8

22

2

22 =sdot

sdot==

zyx

zyxp

zyx OHCmOHМOHCMTOHm

OHCnOHnY o

35 Составить молекулярную формулу

Молекулярная формула органического соединения С3Н8О

Молекулярная (брутто-) формула еще не проясняет строения химиче-

ского соединения Последнее может быть определено при использовании

химических иили физических методов

Возможные соединения с молекулярной формулой С3Н8О

CH3ndashCH2ndashCH2ndashOH ndash пропанол 1

CH3ndashCH(OH)ndashCH3 ndash пропанол 2

СН3ndashСН2ndashОndashСН3 ndash метиловый спирт

102 Определение молекулярной формулы

нелетучего органического соединения

Для определения молекулярной формулы нелетучего соединения необ-

ходимо оценить результаты качественного и количественного элементно-

го анализа и результатов определения молярной массы криоскопическим

методом Молярная масса вещества рассчитывается на основании пони-

жения температуры замерзания

LB

Bзамзам mM

mkT sdot=Δ

Lзам

BзамB mT

mkMΔ

=

где замTΔ ndash понижение температуры замерзания

59

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

замK ndash криоскопическая константа растворителя

Bm ndash масса вещества В

BM ndash молярная масса вещества В

Lm ndash масса растворителя

Для определения молекулярной формулы подходит следующая после-

довательность действий

Установить качественный состав соединения Результат исследуемое со-

единение состоит из элементов углерод водород и кислород Молекуляр-

ная формула ZYX OHC

1 Установить молярную массу соединения

11 Экспериментальное определение понижения температуры замер-

зания раствора

m( ZYX OHC ) = 78 г m(H2О) = 40 г

ΔTзам = -2 К

Кзам(Н2О) = -1860 К sdot гмоль

12 Рассчитать молярную массу соединения

)()()(

2OHmTOHCmkOHCM

зам

ZYXзамZYX Δ=

M( ZYX OHC ) = 181 гмоль

2 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органического

соединения путем анализа сжиганием

21 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида

углерода которые образуются при сжигании одной порции соединения

M(CxHyOz) = 93 мг

m(H2О) = 547 мг

V(СО2) = 739 мл

t =22 degС

60

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

ρ = 1006 гПа

22 Рассчитать объем диоксида углерода в нормальных условиях

25101315295152731006973)()(

0

0220 sdot

sdotsdot==

TppTCOVCOV

V0(СО2) = 679 мл

23 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-

единения

093041422

18106790)(

)()()(

)( 202

sdotsdot

=sdotsdot

==ZYXM

Zyx

ZYX OHCmVOHCMCOV

OHCnCOnx

х = 6

24 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-

единения

93181817542

)()()()(2

)()(2

2

22

sdotsdotsdot

=sdotsdot

==ZYX

Zyx

ZYX OHCmOHMOHCMOHm

OHCnOHny

у = 12

25 Расчет числа атомов кислорода в молекуле органического соеди-

нения

)()()()( OzMHyMCxMOHCM Zyx +minus=

16112126181

)()()()( sdotminussdotminus=

minusminus=

OMHyMCxMOHCM

z Zyx

z = 6

Молекулярная формула соединения С6H12O6

61

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

Основная

1 Коровин НВ Общая химия учебник для технических направлений и специальностей вузов НВ Коровин ndash 2-е изд испр и доп ndash М ВШ 2000

2 Фролов ВВ Химия ВВ Фролов ndash М Высшая школа 1995 3 Глинка НЛ Задачи и упражнения по общей химии НЛ Глинка ndash

Л Химия 1989 4 Суворов АВ Общая химия АВ Суворов АБ Никольский ndash СПб

Химия 1997 5 Орлов КЯ Авиационные материалы КЯ Орлов ВА Пархимович

ndash М Транспорт 1993 6 Задачи и упражнения по общей химии под ред проф НВ Корови-

на ndash М Высшая школа 2003 7 Михилев ЛА Задачи и упражнения по неорганической химии

ЛА Михилев НФ Пассет МИ Федотова ndash СПб Химия 1995 8 Хомченко ИГ Общая химия сборник задач и упражнений

ИГ Хомченко ndash М Оникс 1999 9 Литвинова ТН Задачи по общей химии с медико-биологической на-

правленностью ТН Литвинова ndash Ростов нД Феникс 2001 10 Кузьменко НЕ Задачник по химии НЕ Кузьменко ВВ Еремин

ndash М Экзамен 1999

Дополнительная

1 Слесарев ВИ Химия Основы химии живого учебник для вузов

ВИ Слесарев ndash 2-е изд испр и доп ndash СПб Химиздат 2001

2 Хаускрофт К Современный курс общей химии В 2 т К Хаускрофт

Э Констебл пер с англ ndash М Мир 2002 3 Лидин РА Химия справочник для старшеклассников поступающих в вузы

РА Лидин ЛЮ Аликберова ndash М Аст пресс школа 2002

62

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

4 Слета ЛА Химия справочник ЛА Слета ndash Харьков Фолио Рос-

тов нД Феникс 1997

5 Дикерсон Р Основные законы химии В 2 т Р Дикерсон Г Грей

Дж Хейт ndash М Мир 1982

6 Лучинский ГП Курс химии ГП Лучинский ndash М Высшая школа 1985

7 Ремсден ЭН Начала современной химии ЭН Ремсден ndash Л Хи-

мия 1985

8 Степин БД Неорганическая химия БД Степин АА Цветков ndash

М Высшая школа 1994 9 Шелинский ГИ Основы теории химических процессов ГИ Шелинский

ndash М Просвещение 1989

10 Ерохин ЮМ Сборник задач и упражнений по химии ЮМ Еро-

хин ВИ Фролов ndash М ВШ 1990

11 Любимова НБ Вопросы и задачи по общей и неорганической хи-

мии НБ Любимова ndash М ВШ 1990 12 Фримантл М Химия в действии М Фримантл ndash Ч 1 2 ndash М Мир 1991

13 Шиманович ИЕ Общая химия в формулах определениях схемах

ИЕ Шиманович МЛ Павлович ВФ Тикавый ПМ Малашко ndash Минск

Университетское 1996

14 Витинг ЛМ Задачи и упражнения по общей химии ЛМ Витинг

ЛА Резницкий ndash М МГУ 1995

15 Зоммер К Химия справоник школьника и студента Пер с нем

под ред РА Лигина ndash 2-е издстереотип ndash М Дрофа 2000

63

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Приложение

64

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

65

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

66

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

67

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Значение некоторых констант

Постоянная Авогадро NA = 60221023 моль-1

Постоянная Фарадея 1 F = 6021023е = 96484 Кл = 268 Аmiddotч

Постоянная Планка h = 662610-34 Джс

Универсальная газовая постоянная R = 0082 лmiddotатмКndash1моль-1 =

= 62 360 млmiddotмм рт ст Кndash1мольndash1 = 8314 ДжmiddotК-1мольndash1 = 1987 калК-1моль-1

Таблица 1

Приставки кратных и дольных единиц

Приставка Множитель Приставка Множитель Приставка Множитель

тера Т 1012 гектог 102 милли м 10-3

гига Г 109 дека да 101 микро мк 10-6

мега М 106 децид 10-1 нано н 10-9

кило к 103 сантис 10-2 пико п 10-12

Таблица 2

Корни латинских названий элементов

Символ Название Корень латинского названия Ag Серебро Аргент As Мышьяк арс- арсен- Au Золото аур- С Углерод карб- карбон- Сu Медь купр- Fe Железо ферр- Н Водород гидр- гидроген-

Hg Ртуть меркур- Мn Марганец марган- N Азот нитр- Ni Никель никкал- О Кислород окс- оксиген- Pb Свинец плюмб- S Сера сульф- тио-

Sb Сурьма стиб- Si Кремний алл- силиц- Sn Олово станн-

68

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Таблица 3 Соотношение между единицами энергии

Единица эрг Дж кал Втmiddotч ЭВ

эрг 1 10-7 239middot10-8 278middot10-11 624middot1011

Дж 107 1 0239 278middot10-4 625middot1018

кал 4184middot107 4184 1 116middot103 261middot1019

Втmiddotч 360middot1010 36middot103 861 1 224middot1022

ЭВ 160middot10-12 160middot10-19 383middot10-20 445middot10-23 1

Таблица 4

Названия часто употребляемых кислот и их солей

Кислота Названия солей

Название Формула Кислот-ный

осадок

По названию кислоты (рус номенклатура)

По названию аниона (между-народная но-менклатура)

Азотная HNO3 NO3ndash азотнокислый нитрат

Азотистая HNO2 NО2ndash азотистокислый нитрит

Бромоводородная HBr Brndash бромистый бромид

Йодоводородная HI Indash йодистый йодид

Метакремниевая H2SiO3 SiO32ndash кремниевокислый силикат

Марганцовая HMnO4 MnO4ndash марганцевокислый перманганат

Ортофосфорная H3PO4 PO43ndash фосфорнокислый ортофосфат

(фосфат)

H3PO4 HPO42ndash

кислый фосфорнокис-лый (двухзамещенный) гидрофосфат

H3PO4 H2PO4ndash кислый фосфорнокис-

лый (однозамещенный) дигидрофосфат

Серная H2SO4 SO42ndash сернокислый сульфат

H2SO4 HSO4ndash

кислый сернокислый

гидросульфат (бисульфат)

Сернистая H2SO3 SO32ndash сернокислый сульфит

H2SO3 HSO3ndash кислый сернистокислый гидросульфит

(бисульфит)

Угольная H2CO3 CO32ndash углекислый карбонат

H2CO3 HCO3ndash

кислый углекислый (двууглекислый)

гидрокарбонат (бикарбонат)

Уксусная CH3CHOOH CH3COOndash уксуснокислый ацетат

69

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Окончание табл 4Кислота Названия солей

Название Формула Кислот-ный

осадок

По названию кислоты (рус номенклатура)

По названию аниона (между-народная но-менклатура)

Фосфористая H3PO3 HPO32ndash фосфористокислый фосфит

Фтороводородная HF Fndash фтористый фторид

Хлороводородная HCl Clndash хлористый хлорид

Хлорная HClO4 ClO4ndash хлорнокислый перхлорат

Хлорноватая HClO3 ClO3ndash хлорноватокислый хлорат

Хлорноватистая HClO ClOndash хлорноватистокислый гипохлорид

Хромовая H2CrO4 CrO42ndash хромовокислый хромат

Двухромовая H2Cr2O7 Cr2O72ndash двухромовокислый

бихромат (ди-хромат)

70

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

  • СОДЕРЖАНИЕ
    • ВВЕДЕНИЕ
    • ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
    • 1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВАЖНЕЙШИХ ВЕЛИЧИН И ЕДИНИЦИСПОЛЬЗУЕМЫХ В ХИМИИ
    • 2 ВАЖНЕЙШИЕ ВЕЛИЧИНЫ И ЕДИНИЦЫ В ХИМИИ
    • 3 РАСЧЕТЫ ДЛЯ ГАЗОВ
      • 31 Расчет массы газов
      • 32 Расчет объема газов
        • 4 РАСЧЕТЫ ДЛЯ СМЕСЕЙ
          • 41 Расчеты соотношения компонентов смеси
          • 42 Расчеты по массовой доле
          • 43 Расчеты по объемной доле
          • 44 Расчеты по мольной доле
          • 45 Расчеты по молярной концентрации
          • 46 Расчеты по эквивалентной концентрации
          • 47 Расчеты по плотности газов и растворов
          • 48 Расчет молярной концентрации веществапо результатам титрования
          • 49 Расчет массы по результатам титрования
            • 5 СТЕХИОМЕТРИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РЕАКЦИЯМ
              • 51 Алгебраический расчет массы и объема
              • 52 Расчет массы и объема методом пропорций
                • 6 РАСЧЁТЫ В ХИМИЧЕСКОЙ ТЕРМОДИНАМИКЕ
                  • 61 Расчет энтальпии реакции по данным эксперимента
                  • 62 Расчет стандартных величин реакции по табличным данным
                  • 63 Расчет энергии Гиббса реакции
                  • 64 Расчет константы равновесия
                    • 7 РАСЧЕТЫ В КИНЕТИКЕ РЕАКЦИЙ
                      • 71 Расчет константы скорости
                      • 72 Расчет порядка реакции
                      • 73 Расчет времени реакции
                      • 74 Расчеты по уравнению Аррениуса
                        • 8 РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РАВНОВЕСИЯМ
                          • 81 Расчеты по закону действующих масс
                          • 82 Расчет константы равновесия Кс
                          • 83 Расчет количества продукта в состоянии равновесия
                          • 84 Расчет выхода продукта
                          • 85 Расчет константы равновесия по уравнению Вант-Гоффа
                          • 86 Расчеты с водородным показателем рН
                          • 87 Расчет степени протолиза
                          • 88 Расчеты по равновесиям растворимости
                          • 89 Расчет растворимости при комплексообразовании
                            • 9 РАСЧЕТЫ В ЭЛЕКТРОХИМИИ
                              • 91 Расчеты по уравнению Нернста
                              • 92 Расчеты по законам Фарадея
                                • 10 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ФОРМУЛОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
                                  • 101 Определение молекулярной формулы летучего органического соединения
                                  • 102 Определение молекулярной формулы не летучего органического соединения
                                    • БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
                                    • Приложение
Page 14: МЕТОДИКА РЕШЕНИЯ ЗАДАЧvenec.ulstu.ru/lib/disk/2015/Kemer_7.pdf · 2015-03-23 · ВВЕДЕНИЕ Значение решения задач в курсе химии

Окончание таблВещество Формула ρ гл М гмоль VM лмоль

Монооксид углерода СО 1250 28 = 224

Метан СН4 0717 16 = 223

Кислород O2 1429 32 = 224

Диоксид серы SO2 2926 64 = 219

Азот N2 1251 28 = 224

Монооксид азота NO 1340 30 = 224

Водород H2 00899 2 = 222

Стехиометрия химического уравнения показывает на микроуровне сколько расходуется или образуется формульных единиц в соответствии с коэффициентами химического уравнения

2Н2+ O2 = 2Н2O Молекулы водорода реагируют с 1 молекулой кислорода образуя

2 молекулы воды Количество вещества по уравнению реакции соответствует числу

частиц на макроуровне (6 middot 1023 частиц ndash 1 моль)

2Н2+ O2 = 2Н2O

2 моль водорода и 1 моль кислорода реагируют образуя 2 моль воды Количественный состав смеси ndash интенсивная величина для определе-

ния состава смеси Получается делением массы объема или количества вещества одного компонента на массу объем или количество вещества смеси или определенного компонента При этом различают доли концен-трации и моляльность

Доля ndash масса объем или количество вещества одного компонента де-лится на сумму масс объемов или количеств веществ всех компонентов смеси массовая доля ω объемная доля ϕ мольная доля х

Концентрация ndash масса объем или количество вещества одного компо-нента делится на объем смеси молярная концентрация с массовая концен-трация β

14

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Моляльность раствора ndash количество вещества одного компонента де-

лится на массу растворителя

Массовая доля (ω) ndash массовая доля вещества в смеси частное от деле-

ния массы веществ (mв) на общую массу смеси (mсм)

CM

BB m

m=ω ndash часто выражается в процентах

Массовая доля вещества Масса смеси Составные части массы смеси

Раствор хлорида натрия ω (NaCl) = 10

100 г 10 г хлорида натрия 90 г воды

Раствор нитрата серебра(1) ω (AgNO3) = 5

100 г 5 г нитрата серебра(1) 95 г воды

Раствор гидроксида натрия ω (NaOH) = 24

50 г 12 г гидроксида натрия 38 г воды

Объемная доля (ϕ ) ndash доля объема вещества отдельного компонента в

общем объеме смеси частное от деления объема вещества B (VB) на об-

щий (суммарный) объем смеси

CM

В

VV

=ϕ ndash часто выражается в процентах и промилле

Объемная доля компонента Объем компонентов в 100 мл смеси

ϕ (СН3СООН) = 10 10 мл уксусной кислоты

90 мл воды

Кислород содержащий инертный газ с ϕ = 094

094 мл инертного газа

9906 мл кислорода

Воздух с содержанием метана ϕ = 15 015 мл метана 9985 мл воздуха

Мольная доля (х) ndash доля количества вещества в общем количестве

всех веществ смеси частное от деления количества вещества В (nв) на об-

щее количество вещества (nсм) смеси

CM

BB n

nx = ndash часто выражается в процентах

15

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Мольная доля вещества Общее количество веществ смеси

Количество вещества для компонентов

Раствор хлорида натрия x(NaCl) = 3

100 моль 3 моль хлорида

натрия 97 моль воды

Раствор гидроксида калия x(KOH) = 2

100 моль 2 моль гидроксида

калия 98моль воды

Латунь x(Сu) = 70 1 моль 07 моль меди 03 моль цинка

Массовая концентрация (β) ndash частное от деления массы растворенного

вещества В (mв) на объем раствора

CM

BB V

m=β единицы гл мгм3

Массовая концентрация вещества Объем смеси Масса растворенного вещества

Раствор глюкозы β =10 гл 1 л 10 г глюкозы

Озоносодержащий воздух β(О3) = 240 мгм3

1м3 24-10-4

Молярная концентрация (с) ndash частное от деления количества раство-

ренного вещества В (nв) на объем раствора

РАР

BВ V

ncminus

= единица (в химии) мольл

Молярная концентрация растворенного вещества

Объем рас-твора

Количество растворенного вещества

Серная кислота с = 02 мольл 1 л 02 моль серной кислоты Н2SO4

Раствор нитрата калия с = 2 мольл 100 мл 02 моль нитрата калия K2NO3

Эквивалентная концентрация (ceq) ndash частное от деления эквивалент-

ного количества вещества В (neq) на объем раствора

)( рр

eqBeqB V

nc

minus

= ndash единица (в химии) мольл

16

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Эквивалентная концентрация вещества

Объем раствора л

Количество раство-ренного вещества

Эквивалентное коли-чество растворенно-

го вещества

Хлороводородная кислота ceq(HCl) = 1 мольл z(HCl) = 1

1 1 моль HCl 1 моль HCl

Серная кислота ceq = 2 мольл z = 2 05 05 моль H2SO4 05 моль H2SO4

Моляльность раствора (b) ndash частное от деления количества раство-ренного вещества В (nв) на массу растворителя L

L

B

mnb = ndash единица молькг

Постоянная Фарадея (F) ndash произведение постоянной Авогадро NА на элементарный электрический заряд представляет собой заряд 1 моль электронов или 1 моль однозарядных ионов

F = NAmiddote = 602214middot1023(моль-1) middot 160218middot1019(KЛ) = 96 485

17

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

3 РАСЧЕТЫ ДЛЯ ГАЗОВ

Газовые законы

При расчетах для газов исходным пунктом являются выведенные для идеальных газов законы газовой динамики так как они приблизительно распространяются и на реальные газы если речь не идет об очень высоких давлениях

Уравнение состояния идеального газа nRTpV = ndash экстенсивная форма

RTpVM = ndash интенсивная форма

Объединенный газовый закон

2

22

1

11

TVP

TVР

=

где Р ndash давление

V ndash объем

VM ndash молярный объем

R ndash универсальная газовая постоянная

T ndash температура

12 ndash индексы состояний

Нормальное состояние газов

Состояние газа определенное при нормальном давлении р = 101325 кПа

(1 атм) и нормальной температуре Т = 27315 К (0 degС)

Молярный объем идеального газа при нормальных условиях составляет

MV = 22144 лмоль

Молярный объем реальных газов при нормальных условиях приблизи-

тельно равен молярному объему идеального газа

18

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

31 Расчет массы газов

Какая масса водорода находится в газометре объемом 1500 м3 при тем-

пературе 20 degС (293 К) и давлении 1040 кПа

( ) ( ) ( ) ( ) ( )( )[ ] ( )

К293мольКДж31458гмоль2м1500кПа0104

32

2 sdotsdotsdotsdot

=sdot

=

==

RTHMpVHm

RTMmnRTpV

m(H2) =1281 кг

Газометр содержит 1281 кг водорода

32 Расчет объема газов

Какой объем занимают 3 моль азота при температуре 290 К и давлении

985 кПа

( ) ( )[ ] кПа398

К290мольКДж31458мол3N2sdotsdotsdot

==ь

pnRTV

( ) л473N2 =V

19

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

4 РАСЧЕТЫ ДЛЯ СМЕСЕЙ

41 Расчеты соотношения компонентов смеси

Необходимое для приготовления смеси с желаемой массовой долей со-

отношение компонентов ndash двух растворов с известными массовыми доля-

ми может быть рассчитано с помощью уравнения смешивания

В1 sdot ω(B) + ω2(B) = (m1 + m2) sdot ω(B)

где m1 ndash масса раствора 1

m2 ndash масса раствора 2

ω1 ndash массовая доля раствора 1

ω2 ndash массовая доля раствора 2

ω (B) ndash массовая доля смеси

20 г соляной кислоты с ω1 (HCI) = 37 смешивают с 100 г воды Како-

ва массовая доля хлороводорода в конечной смеси

m1 sdot ω1(HCl) + m2 sdot ω2(HCl) = (m1 + m2) sdot ω (HCl)

10020010037020)()()(

21

2211

+sdot+sdot

=+

sdot+sdot=

mmHClmHClmHCl ωωω

100 г ω(HCI) = 62

20

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

В полученной кислоте массовая доля хлороводорода равна 62 Для

тех же расчетов используется также правило креста

Правило креста базируется на преобразовании уравнения смешивания

m1 middot ω1(В) + т2 middot ω2(B) = m1 middot ω(B) + m2 middot ω(B)

m1 middot [ω1(B) ndash ω(B)] = m2 middot [ω(B) ndash ω2(B)]

)()()()(

1

2

2

1

BBBB

mm

ωωωω

minusminus

=

Массовая доля вещества в концентрированном растворе исходного ве-

щества ω1(B)

Масса концентрированного вещества в исходном рас-

творе г ω(B) ndash ω2(B)

Массовая доля вещества в разбавленном исходном

растворе ω2(B)

Масса разбавленного исходного вещества г

ω1(B) ndash ω(B)

Массовая доля вещества в

приготовляемом растворе

ω(B)

)()()()(

1

2

BBBB

ωωωω

minusminus ndash соотношение компонентов смеси

21

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Раствор гидроксида натрия с ω(NaOH) = 30 должен быть приготов-

лен путем смешивания 40-го раствора гидроксида натрия с 10-м

раствором гидроксида натрия Какие массовые части обоих растворов не-

обходимо смешать

40 30- 10=20 30 10 40-30=10

20 10 = 2 1 = 21 mm

2 массовые части 40-го раствора необходимо смешать с 1 массовой

частью 10-го раствора например 20 г первого и 10 г второго раствора

22

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

42 Расчеты по массовой доле

Расчеты по массовой доле производятся с помощью формулы-

определения или с помощью преобразований формулы-определения

)( рр

BB m

m

minus

где ωВ ndash массовая доля вещества В

Bm ndash масса вещества В

)( РРm minus ndash масса раствора

Какая масса нитрата серебра (+1) содержится в 175 г раствора

m(AgNOg) = w(AgNO3) middot m(p-p) = 005 middot 175 (г)

m(AgNО3) = 875 г

Масса нитрата серебра(1) содержащегося в растворе равна 875 г

Какие массы воды и перманганата калия необходимы для приготовле-

ния 150 г 12 -го раствора перманганата калия

г1500120)]OH()KMnO([)KMnO()KMnO(

г150)OH()KMnO()OH()KMnO(

)KMnO()KMnO(

2444

2424

44

sdot=+sdot=

=++

=

mmm

mmmm

m

ω

ω

m(КМnO4) = 18 г

m(Н2O) = 150 г middot m(КМnО4) = 150 г middot 18 г = 1482 г

Необходимы 1482 г воды и 18 г перманганата калия

23

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

43 Расчеты по объемной доле

Расчеты по объемной доле проводятся с помощью формулы-

определения или с помощью преобразований формулы-определения

см

BB V

V=ϕ

где φв ndash объемная доля вещества В

VB ndash объем вещества В

Vсм ndash объем смеси

Какой объем воды необходимо смешать с 175 мл чистого пропанола-1

для того чтобы получить смесь с ϕ (С3Н7ОН) = 35

)()()()(

)()(

)()(

7373

732

273

7373

OHHCVOHHCOHHCVOHV

OHVOHHCVOHHCVОННС

minus=

+=

ϕ

ϕ

V(H2О) = 325 мл

2 175 мл пропанола-1 необходимо смешать 325 мл воды

44 Расчеты по мольной доле

Расчеты по мольной доле проводятся с помощью формулы-определения или с помощью преобразований формулы-определения

CM

BB n

nx =

где хв ndash мольная доля вещества В nв ndash количество вещества В nсм ndash сумма количеств веществ в смеси

24

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Какова мольная доля диоксида азота в смеси диоксида азота с тетраок-сидом диазота если количество NO2 равно 12 моль а сумма количеств NO2 N2O4 составляет 28 моль

8021

21)()(

)()(

моль802

21822

)()()(

2

422

22

2242

422

+=

+=

=minus

=minus

=

hArr

ONnNOnNOnNOx

NOnNOnONn

ONNO

o

x(NO2) = 06 = 60 Мольная доля диоксида азота в смеси составляет 60

45 Расчеты по молярной концентрации

Расчеты по молярной концентрации производятся с помощью формулы определения или с помощью преобразования формулы-определения Во многих расчетах используется также формула-определение молярной массы

ppB

BB

B

BB

VMmC

nmM

pVpnС

minus=

⎪⎪⎭

⎪⎪⎬

=

minus=

где СВ ndash молярная концентрация

nB ndash количество растворенного вещества В

V(p-p) ndash объем раствора

mB ndash масса растворенного вещества В

МВ ndash молярная масса вещества В

Какое количество хлороводорода содержится в 5 л 3М (3-молярной)

хлороводородной кислоты [раствора с с(HCl) = 3 мольл]

n(HCl) = c(HCl) middot V(p-p) = 3 (мольл) middot 5 (л) = 15 моль

25

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Данный раствор содержит 15 моль хлороводорода

Какова молярная концентрация хлороводорода если в 2 л раствора со-

держится 73 г НCl

( ) ( )( ) 1

253673

=sdot

=minussdot

=pVpHClM

HClmHClс мольл

Концентрация хлороводорода в растворе равна 1 мольл

46 Расчеты по эквивалентной концентрации

Расчеты по эквивалентной концентрации проводятся с помощью фор-

мулы определения или с помощью преобразований формулы-

определения Во многих расчетах используется также формула-

определение молярной массы

( )

pp

BeqB

Beq

VznC

zcС

minus

=

=

( )ppB

BeqB VM

mСminus

=

где сВ ndash молярная концентрация вещества В

СeqB ndash эквивалентная концентрация вещества В

z ndash эквивалентное число растворенного вещества В

V(p-p) ndash объем раствора

mB ndash масса растворенного вещества В

МВ ndash молярная масса растворенного вещества

Какова эквивалентная концентрация гидроксида кальция в растворе 3 л

которого содержат 002 моль растворенного вещества

26

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

0130])([])([ 22 =

sdot=

minus ppeq V

OHCanzOHCaС мольл

Эквивалентная концентрация Са(ОН)2 в растворе равна 0013 мольл

Какая масса карбоната натрия необходима для приготовления 900 мл

02 раствора карбоната натрия [раствора с сeq(Na2C03) = 02 мольл]

549)()(

)( 323232 =

sdotsdot= minus

zVCONaMCONac

CONam ppeq г

Для приготовления данного раствора необходимо взять 954 г Na2CO3

47 Расчеты по плотности газов и растворов

С помощью формулы-определения плотности и на основе взаимосвязи

между молярным объемом газа молярной массой и плотностью можно

вычислить значения соответствующих величин

)(

MVrM

Vm

=

=

ρ

ρ

где ρ ndash плотность газа или раствора

М ndash молярная масса

VM ndash молярный объем газа

т ndash масса раствора

V ndash объем раствора

Рассчитайте плотность диоксида углерода при нормальных условиях

(ну)

27

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

гл961422

44CO

лмоль422)ну()CO()CO(

2

22

==

==

)ρ(

VV

MM

M

ρ

Плотность диоксида углерода при нормальных условиях составляет

196 гл Рассчитайте количество некоторого газа в порции массой 2014 г

если его плотность равна 00899 гл

Рассчитайте эквивалентную концентрацию гидроксида калия в раство-

ре с плотностью 113 гмл

56

1311401)(

)()(

)(

)()()()()(

)(

)(

)(

)()(

мольгмлг

KOHMKOHz

KOHMmKOHmz

KOHMVKOHmz

VKOHnzKOHczKOHс

pp

pp

рр

ррррeq

minussdot=

minussdot=

sdot

minussdot=

=sdot

sdot=

sdot=sdot=

minus

minus

minus

minusminus

ρωρ

ce(KOH) = 28 мольл

Эквивалентная концентрация КОН в данном растворе равна 28 мольл

48 Расчет молярной концентрации вещества по результатам титрования

Молярная концентрация вещества в растворе при титровании может быть рассчитана по объему определяемого раствора и расходу стандартного рас-твора с известной молярной концентрацией другого вещества В точке ва-лентности эквивалентные количества веществ в анализируемом и в стан-дартном растворе одинаковы Произведение эквивалентного числа z1 на ко-личество определяемого вещества n1 равно произведению эквивалентного числа z2 на количество вещества в стандартном растворе 2211 nznz = Это

28

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

уравнение упрощается если вещества определяемого и стандартного рас-творов имеют одинаковые эквивалентные числа (z1 = z2) n1 = n2

z1c1V1 = z2c2V2

откуда

11

2221 Vz

Vczс =

где с1 ndash молярная концентрация вещества в определенном растворе с2 ndash молярная концентрация вещества 2 в стандартном растворе V1 ndash объем определяемого раствора V2 ndash объем использованного раствора 10 мл раствора азотной кислоты в процессе кислотно-основного титрования

потребовали 48 мл раствора гидроксида натрия с ceq(NaOH) = 1 мольл Какова эквивалентная концентрация азотной кислоты в ее растворе

1

221 V

Vсс =

(NaOH) = 1 z(HNО3) = 1

( ) ( ) ( )( )

( ) ( )( ) мольл480мл10

мл48мольл1

33 =

sdot=

sdot=

HNOVNaOHVNaOHcHNOс

Молярная концентрация азотной кислоты равна 048 мольл

49 Расчет массы по результатам титрования

Масса растворенного вещества или его ионов может быть найдена с

помощью титрования Для расчета необходимы формулы-определения мо-

лярной концентрации и молярной массы Подстановкой и преобразовани-

ем получим

2211

21 VcM

zzm =

29

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

где m1 ndash масса вещества в определяемом растворе

M1 ndash молярная масса вещества в определяемом растворе

Z1 ndash эквивалентное число вещества в определяемом растворе

с2 ndash молярная концентрация вещества в стандартном растворе

V2 ndash объем использованного стандартного раствора

z2 ndash эквивалентное число вещества в стандартном растворе

При перманганатометрическом определении катионов железа (II) в

растворе было использовано 168 мл 002 М раствора перманганата калия

Какая масса железа в виде ионов содержится в определяемом растворе

Уравнение реакции титрования

5Fe +2 +МnО 4 + 8Н3О+ = 5Fe3+ + Мn2+ + 12Н2О

z(Fe +2 ) = 1z(MnO minus4 ) = 5

( ) ( )( ) ( ) ( ) ( )

( ) ( ) мг94мл816мольл020

ьгмол5615

42

242

=sdottimes

timessdot=sdotsdot= minus++

minus+ MnOcFeM

FezMnOzFem

30

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

5 СТЕХИОМЕТРИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ

ПО ХИМИЧЕСКИМ РЕАКЦИЯМ

Стехиометрия ndash учение о количественном составе химических соеди-

нений а также о соотношениях количеств веществ масс объемов и заря-

дов в химических реакциях

Стехиометрический расчет ndash расчет масс и объемов участвующих в

химической реакции исходных веществ или продуктов реакции Во всех

химических реакциях количества исходных веществ реагируют друг с дру-

гом в определенном соотношении На основании этого можно рассчитать

массы и объемы участников химической реакции

51 Алгебраический расчет массы и объема

На основе пропорциональности масс объемов и количеств веществ

выводятся расчетные уравнения для этих величин

Искомая величина Заданная величина Расчетное уравнение

m(A) m(B) ( )( )

( ) ( )( ) ( )BMBn

AMAnBmAm

sdotsdot

=

m(A) V(B) ( )( )

( ) ( )( ) ( )BVBn

AMAnBVAm

Msdotsdot

=

V(A) m(B) ( )( )

( ) ( )( ) ( )BMBn

AVAnBmAV M

sdotsdot

=

V(A) V(B) ( )( )

( )( )BnAn

BVAV

=

m ndash масса вещества V ndash объем вещества M ndash молярная масса VM ndash мо-

лярный объем газа (ну) (A) ndash вещество А (B) ndash вещество В

31

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Рассмотрим алгоритм действия на примере задачи каков объем кисло-

рода может быть получен путем термического разложения 28 г перманга-

ната калия

1 Составление уравнения реакции

2KMnO4 = K2MnO4 + MnO2 + O2

2 Указания на искомые и заданные величины

Дано n(B) = n(KMnO4) = 2 моль

N(A) = n(O2) = 1 моль

m(B) = m(KMnO4) = 28 г

Найти V(A) = V(O2)

3 Вывод расчетного уравнения

( ) )(

)()()()(

)()()()(

)()(

44

4222 KMnOMKMnOn

KMnOmOVMOmOV

BMBnAVAn

BmAV M

sdotsdotsdot

=

sdotsdot

=

4 Подстановка данных в расчетное уравнение

( ) ( ) ( )( ) ( )мольгмоль

лмольлмольOV1582

284221)( 2 sdotsdotsdot

=

5 Счет искомых величин

V(O2) = 198 л

6 Ответ задачи путем термического разложения 28 г перманганата ка-

лия можно получить 198 л кислорода

32

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

52 Расчет массы и объема методом пропорций

Массы и объемы реагентов в химической реакции могут быть рассчи-

таны на основе количеств веществ молярных масс и молярных объемов

используя метод пропорций

Какая масса оксида железа (3) должна быть использована в реакции с

алюминием для получения 14 г железа

1 Составление уравнения реакции

Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3

2 Запись заданной и искомой величины над уравнением реакции

m 14 г

Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3

3 Запись произведений стехиометрических коэффициентов и моляр-

ных масс веществ под уравнением реакции

m 14 г

Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3

мольг 1601sdot мольг 562 sdot

4 Составление пропорции

мольгг

мольгm

56214

1601 sdot=

sdot

5 Расчет искомых величин

гмольг

гмольгm 20562

14160=

sdotsdot

=

6 Ответ задачи для получения 14 г железа требуется 20 г оксида желе-

за (+3)

33

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

6 РАСЧЁТЫ В ХИМИЧЕСКОЙ ТЕРМОДИНАМИКЕ

61 Расчет энтальпии реакции по данным эксперимента

Энтальпия реакции может быть определена калориметрическим методом

)(

)()()(

)(

)()(

22

22

продmпродMTOHcOHmН

продnTOHcOHmH

P

P

sdotΔsdotsdotminus=Δ

Δsdotsdotminus=Δ

где ΔH ndash энтальпия реакций

m(H2O) ndash масса воды в калориметре

(прод) ndash продукт реакции

Определите энтальпию реакции железа с серой если образуется суль-

фид железа(2)

Уравнение реакции Fe + S = FeS

Данные измерений m(H2О) = 400 г ΔT = 45 К

m(Fe) = 448 г m(S) = 256 г

( )[ ] ( ) 94562484

8854194400)()(

)()()( 22

молькДжмольгКлКДж

SmFemFeSMTOHcOHmH P

minus=+

sdotsdotsdotsdotminus=

+sdotΔsdotsdot

minus=Δ

Определенная калориметрическим путем энтальпия реакции получения

сульфида железа (+2) составляет ΔН = -94 кДжмоль (табличная величи-

на -100 кДжмоль)

34

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

62 Расчет стандартных величин реакции

по табличным данным

Стандартные энтальпии ΔН0 стандартные энтропии ΔS0 стандартные

энергии Гиббса ΔG0 ndash реакции могут быть рассчитаны на основе закона

Гесса по табличным данным

)]([)]([

)()(

)()(

0

0

0

000

000

реагGvпродGvG

SvSvS

HvHvH

BTBTT

реагпрод

реагпрод

ΔsdotminusΔsdot=Δ

sdotminussdot=Δ

ΔsdotminusΔsdot=Δ

sumsum

sum sum

sum sum

Рассчитайте стандартную энтальпию гидрирования этена

кДж137]01521[)]85(1[

)]H(H)HC(H[)HC(H

CHCHHCHCH

20

420

6200

33222

minus=sdot+sdotminusminussdot=

=Δsdot+ΔsdotminusΔsdot=Δ

minusrarr+=

vvHv

Стандартная энтальпия реакции составляет -137 кДж

63 Расчет энергии Гиббса реакции

Расчет производится по уравнению Гиббса-Гельмгольца

000 H STGT ΔminusΔ=Δ

Рассчитайте стандартную энергию Гиббса GΔ 0298 ndash гидрирования этена

СН2 = СН2 + Н2 rarr СН3 ndash СН3 0HΔ = -137 кДж ASP = ndash121 ДжК

0298GΔ = 0

298HΔ ndashΔS 0 = ndash137 middot298 (ndash0121) = ndash101 кДж

Стандартная энергия Гиббса реакции составляет -101 кДж

35

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

64 Расчет константы равновесия

Константа равновесия рассчитывается по стандартной энергии Гиббса

реакции

RTInKGT minus=Δ 0

Рассчитайте константу равновесия PK гидрирования этена при 298 К

если кДж1010289 minus=ΔG давление выражено в Паскалях

0289 PRTInKG minus=Δ

105325101

кПа)325101(

1)325101(

840)К(298)ДжК(3148

)кДж(101

15840

0298

sdot==sdot=

minus=Δ=

=sdot

minus=

Δminus=

Δ

Δ

eeK

vKInInK

RTGInK

vInKP

vP

P

P

P

Константа равновесия гидрирования этена составляет 15105 sdot=PK

36

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

7 РАСЧЕТЫ В КИНЕТИКЕ РЕАКЦИЙ

71 Расчет константы скорости

Расчет константы скорости на основе данных измерения кинетических

параметров осуществляется по уравнению скорости реакции Порядок хи-

мической реакции должен быть известен

Реакция 1 порядка

Реакция 2 порядка

Или если с0А = с0В

)11(10

2

AAA

A

cckkc

ddcv minus==minus=

ττ

где сА сВ ndash молярные концентрации в момент времени х

с0А с0В ndash начальные концентрации реагентов

k ndash константа скорости реакции

τ ndash время протекания реакции

Щелочное омыление метилового эфира уксусной кислоты протекает

как реакция II порядка

CH3 ndash COO ndash CH3 + OH ndash COOndash + CH3OH

Найдите константу скорости Заданы начальные концентрации метилового

эфира уксусной кислоты и гидроксид-иона с0(эфир) = с0(ОН minus ) = 005 мольл

Через 75 с концентрации составили с(эфир) = с(ОН minus ) = 004 мольл

A

AA

A

ccInkkc

ddcV 01

ττ===

BA

AB

ABBA

A

ccccIn

cckckc

ddcV

0

0

00 )(1 sdotminus

==minus=ττ

37

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ minus=⎥

⎤⎢⎣

⎡minus=

0501

0401

751

)(1

)(11

0 cэфирcэфирck

τ

k = 0067 л(мольmiddotс)

Константа скорости щелочного омыления метилового эфира уксусной

кислоты составляет 0067 л(мольmiddotс)

72 Расчет порядка реакции

Расчет порядка реакции из данных измерения кинетических парамет-

ров осуществляется по уравнению скорости С помощью полученных

экспериментальным путем данных рассчитываются и сравниваются меж-

ду собой константы скорости в разные моменты времени Если отклоне-

ние значений этих констант незначительное то выбранный для расчетов

порядок реакции является правильным

Необходимо определить порядок реакции тиосульфат-иона с перокси-

дом водорода

minus23S2SO +2Н3O+ + Н2O2 mdashgt S4O minus2

6 + 4Н2О (при рН = const)

Данные измерений

τ мин 0 17 36 43 52

с(SO3S2-)10-3 мольл

205 103 52 42 31

с(Н2O2)10-3 мольл 368 317 291 286 281

Предложим что в данных условиях протекает реакция II порядка

)()()(22

23

23 OHcSSOck

dSSOdcv sdotsdot=minus= minus

minus

τ

38

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

)()()()(

)]()([1

23022

2202

3

2202

30minus

minus

minus sdotsdot

sdotminus

=SSOcOHcOHcSSOcIn

OHcSSOck

τ

Через 17 мин

)10520()10731()10836()10310(

)1083610520(171

33

33

33 minusminus

minusminus

minusminus sdotsdotsdotsdotsdotsdot

sdotsdotminussdot

= Ink

k = 195 л(моль sdot мин) Аналогично через 36 мин ndash 194 через 43 мин ndash 190 через 52 мин ndash 191

Частные константы скорости близки по значениям протекает реакция 2 порядка Константа скорости этой реакции составляет 19 л(моль sdot мин)

73 Расчет времени реакции

Расчет времени реакции необходимого для того чтобы достичь опре-деленной концентрации исходного вещества или продукта реакции осу-ществлялся по уравнению скорости реакции

Проводится химическая реакция пероксида водорода с тиосульфат-ионом в кислом растворе Начальные концентрации с0(Н2О2) = 5 sdot 10 minus 2мольл

c0(SO3S2 minus

) = 25 sdot10-2 мольл Константа скорости реакции II порядка

k = 191 л(моль sdot мин) Необходимо рассчитать время по истечении кото-

рого концентрация тиосульфат-ионов станет равной 1 sdot 10 2minus мольл 2SО3S2- + 2Н3О+ + Н2О2 rarr S4О minus2 + 4Н2О

)()()(22

23

23 OHcSSOck

dSSOdcv sdotsdot=minus= minus

minus

τ

)()()()(

)]()([1

23022

2202

3

2202

30minus

minus

minus sdotsdot

sdotminus

=SSOcOHcOHcSSOcIn

OHcSSOckτ

39

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

=minusminus= minusminus )]()([21)()( 2

32

3022022 SSOcSSOcOHcOHс

2222 10254)1011052(21105 minusminusminusminus sdot=sdotminussdotminussdot= мольл

)1052()10254()105()101(

)]1051052[9111

22

22

22 minusminus

minusminus

minusminus sdotsdotsdotsdotsdotsdot

sdotsdotminussdot

= Inτ

τ = 159

Концентрация minus23SSO равная 2101 minussdot мольл установиться через 159 мин

74 Расчеты по уравнению Аррениуса

С помощью уравнения Аррениуса рассчитываются энергия активации и предэкспоненциальный множитель на основе экспериментальных значений константы скорости Константа скорости может быть пересчитана на лю-бые температуры

RTEInAInk

eAk

A

RTEA

minus=

sdot=minus

)11(12

12 TTREInkInk A minus=minus

где minus21kk константы скорости реакции

T1 T minus2 температуры

ЕА ndash энергия активации

R ndash универсальная газовая постоянная

A ndash предэкспоненциальный множитель

40

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Константы скорости разложения пентаоксида диазота N 2 O5 rarrNO2 + NO3

при 308 К и 328 К равны соответственно 134 middot 10 4minus и 150 middot 10 3minus с 1minus Необ-

ходимо рассчитать энергию активации

1

2

21

21

KKIn

TTTRTEA sdotminus

=

14

13

1034110501

)308328()(328)(300)]([31458

minusminus

minusminus

sdotsdot

sdotminus

sdotsdotsdot=

ccIn

КККмольКДжEA

EA = 101 кДжмоль

Энергия активации разложения N2О5 составляет 101 кДжмоль

Константы скорости разложения пентаоксида диазота при 308 К и

328 К равны соответственно 134 middot 10-4 и 150 middot 10-3 с-1 Необходимо рас-

считать предэкспоненциальный множитель А если энергия активации

равна 101кДжмоль

c10812

108110812

c1081)10501(

c1081)10341(

1131313

21

11332831458101000

322

11330831458101000

411

2

1

minus

minussdotminus

minussdotminus

sdot=sdot+sdot

=+

=

sdot=sdotsdot=sdot=

sdot=sdotsdot=sdot=

AAA

eekA

eekA

RTE

RTE

A

A

Множитель А для данной реакции равен 18 middot 1013 с-1

Константа скорости разложения пентаоксида диазота при 328 К со-ставляет 60 1310 minusminussdot с Необходимо рассчитать константу скорости реакции при 100 degС

41

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

c130)10501(287287

2874684)328

1273100

1(31458

101000

)11(

)11(

1312

4684

1

2

2

2

121

2

1212

minusminus =sdotsdot==

===minus+

minus=

minusminus=

minusminus=minus

KK

eKK

KKIn

TTRE

KKIn

TTREInkInk

A

A

Константа скорости разложения N2О5 при 100 degС составляет 013 с-1

42

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

8 РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РАВНОВЕСИЯМ

81 Расчеты по закону действующих масс

Расчеты в соответствии с законом действующих масс осуществляются в определенной последовательности

Алгоритм действия 1 Составление уравнения реакции 2 Указание молярных концентраций (парциальных давлений) реаген-

тов перед началом реакции 3 Вычисление молярных концентраций (парциальных давлений) уча-

стников реакции в состоянии химического равновесия 4 Составление уравнения закона действующих масс 5 Подстановка молярных концентраций (парциальных давлений) в

уравнение закона действующих масс 6 Расчет искомых величин В химических равновесиях с одинаковой суммой коэффициентов для

реагентов и продуктов (Δ v = 0) вместо молярных концентраций могут быть взяты пропорциональные им количества веществ

82 Расчет константы равновесия Кс

В реакции уксусной кислоты с этанолом при 25 degС к моменту установ-ления химического равновесия образовалось 205 моль этилового эфира уксусной кислоты В исходных веществах содержалось 155 моль воды Каково значение константы равновесия

1 СН3mdashСООН + С2Н5mdashОНhArrСН3mdashСООmdashС2Н5 + Н2О 2 3 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 (3-205) (4-205) 205 моль (155 + 205) 095 моль 195 моль 36 моль

43

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

4 )()(

)()(спиртnкислотаnводаnэфирnKC sdot

sdot=

5 95195063052

sdotsdot

=cK

6 КС = 398 При 25 degС константа равновесия образования этилового эфира уксус-

ной кислоты равна 398 (или ~ 4)

83 Расчет количества продукта в состоянии равновесия

При 25 degС константа равновесия образования эфира из уксусной кисло-ты и этанола равна 4 Каково количество эфира в состоянии равновесия если взято 3 моль уксусной кислоты и 4 моль этанола Исходные вещест-ва содержат 155 моль воды

1 СН3 ndash СООН + С2Н5 ndash ОН hArr СН3 ndash СОО ndash С2Н5 + Н2О 2 3 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 3-n 4-n n 155 + n

4 )()(

)()(спиртnкислотаnводаnэфирnK C sdot

sdot=

5 )4()3(

)551(4nn

nnminussdotminus

+=

87329254164

972859

016859482845516

21

222

plusmn=minusplusmn=

=+minus+minus=+

n

nnnnnn

n1 = 78 моль (нереальный ответ n gt 4 моль)

n2 = 205 моль В состоянии химического равновесия смесь содержит 205 моль этило-

вого эфира уксусной кислоты

44

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

84 Расчет выхода продукта

Уход продукта реакции представляет собой частное от деления полу-ченного в равновесии количества вещества и рассчитанного по необрати-мой реакции количества вещества

теорnn

При взаимодействии 3 моль уксусной кислоты с 4 моль этанола полу-чают 205 моль эфира Исходные вещества содержали 155 моль воды Ка-ков выход эфира по отношению к уксусной кислоте

1 OHHCCOOCHOHHCCOOHCH 2523523 +minusminushArrminus+minus

2 23 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 095 моль 195 моль 205 моль 36 моль

4 3052

)()(

)()(

0

===кислотаnэфирn

эфирnэфирn

теор

η

5 68680 ==η

Выход эфира по отношению к уксусной кислоте составляет 68

85 Расчет константы равновесия по уравнению Вант-Гоффа

Расчет константы равновесия при определенной температуре осущест-вляется при заданной константе равновесия с помощью уравнения Ванг-Гоффа (изобара реакций)

2RTH

dTdInK Δ

=

Интегрированная форма

12

120

12 TTTT

RHInKInK minus

sdotΔ

+=

45

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

где k ndash константа равновесия 0HΔ ndash стандартная энтальпия

R ndash универсальная газовая постоянная T ndash температура 12 ndash индексы для двух составляющих

При 25 degС для химической реакции 242 2NOON hArr константа равновесия

КР = 114 кПа Рассчитайте константу равновесия при 70 degС если стан-дартная энтальпия реакции Δ Н0 = 59 кДж

259325101325101

940343298298343

3145859000

325101411

325101

9402

12

120

12

2

2 =sdot=sdot=

=sdotminus

sdot+=

=minus

sdotΔ

+==

eeK

In

TTTT

RHInK

KInK

PInKP

PP

P

86 Расчеты с водородным показателем рН

Расчеты с показателем рН проводятся с помощью формулы-определения рН и химического выражения константы протолиза

мольлв)()( 33 OHcOHIgcpH +minus=

Для сильных кислот и оснований

с(H3O+) = c0на sdot c(OH-) = c0B

Для средних по силе кислот и оснований (при К gt 001 с0)

с(H3O+) = Bbнаa cKOHсcK 00 )( =minus

Для буферных ратворов

)()()( 3 minus

+ sdot=AcHAcКOHс a

46

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Раствор имеет значение рН 35 Какова молярная концентрация катио-нов оксония

мольл102310)(

10)(

)(

4533

3

3

minusminus+

minus+

+

sdot==

=

minus=

OHc

OHc

OHIgcpH

pH

Концентрация катионов H3O+ = 32 sdot 10-4 мольл

Рассчитайте рН в 01М растворе аммиака если КВ(NH3) = 18 middot 10 5minus

111)1077(

мольл10771031

101)(

)(

мольл103110)1081()(

)(

12

123

14

3

35

0

=sdotminus=

sdot=sdotsdot

==

sdot=sdotsdot=

=

minus

minusminus

minus

minus+

minusminusminus

minus

IgpHOHcKOHс

OHc

cKOHс

W

BB

Рассчитайте значение рН буферного раствора

К a (СН3СООН) + 016М CH 3 COONa

Если К а (СН3СООН) = 18- 10 5minus

55

3

33 1021

160110)1081(

)()()( minusminus

minus+ sdot=sdotsdot=sdot=

COOCHcCOOHCHcKOHс a

pH = 49

Буферный раствор имеет значение рН = 49

47

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

87 Расчет степени протолиза

Степень протолиза представляет собой долю кислоты или основания

вступивших в протолиз по отношению к начальной концентраций протолита

НАНАKT c

Acc

OHca00

3 )()( minus+

==

и

BBC c

HBccOHca

000

)()( +minus

==

Какова степень протолиза в 001М растворе уксусной кислоты если

010

010)1081()(

)(

)()()(

)(

5

30

30

30330

3

sdotsdot=

sdot=

sdot==

minus

+

COOHCHcCOOHCHcK

a

COOHCHcKOHcCOOHCHc

OHca

aKT

aKT

аКТ = 0042 или 42

Ka = 18 sdot 10-5

Степень протолиза уксусной кислоты составляет 42

88 Расчеты по равновесиям растворимости

Расчеты по равновесиям растворимости и осаждения проводятся с по-

мощью выражения для произведения растворимости

)()(

][][)(

nmnm

nMnM

nmMnnM

nmBAПРBAl

BABAПР

+

minus+

=

=

48

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

где ПР (АmВn) ndash произведение растворимого вещества АmВn

l(АmВn) ndash растворимость вещества или концентрация насыщенного рас-

твора вещества nm BA

Сульфат бария имеет произведение растворимости 1middot10-10 При какой

концентрации серной кислоты в 0001М растворе хлорида бария начина-

ется осаждение сульфата бария

[Ba2+][SO minus24 ] = ПP(BaSо4)

3

10

242

442 101101

][)(][)( minus

minus

+minus

sdotsdot

===BaBaSOПРSOSOHс

c(H2SО4)= 1 middot 10-7 мольл

Осаждение сульфата бария начинается когда концентрация серной ки-

слоты превышает значение 1 middot 10 7minus мольл

Какова растворимость l1 перхлората калия в воде по сравнению с рас-

творимостью l1 перхлората калия в 1 М растворе хлорида калия

l1 (КСlO4) = [СlOminus4 ] = )( 4KCIOПР = 2101 minussdot = 01 мольл

l1 (КСlO4) = [СlOminus4 ] ПР(КClO4) = с(К+)[СlO

minus4 ] = 1 middot 10-2

1101

)()KClO()(

24

42

minus

+

sdot==

KcПРKClOl

l1 (КСlO4) = 001 мольл

Растворимость l1 перхлората калия в чистой воде в десять раз выше 1

М растворе хлорида калия

49

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

89 Расчет растворимости при комплексообразовании

Для расчета растворимости малорастворимых солей когда катион об-

разует комплекс требуются уравнения для произведения растворимости и

для константы устойчивости комплекса

ПР(AmBn) = [An+]m[Bm-]n

xnx

LAAlK

]][[][

+=

где ПР ndash произведение растворимости

К ndash константа устойчивости комплекса

[Аn+] ndash молярная концентрация катионов

[L] ndash молярная концентрация лигандов

[АЦ] ndash молярная концентрация комплекса

Константа устойчивости катиона диамминсеребра (+1) К = 16 middot 107

Рассчитайте растворимость хлорида бромида и иодида серебра(1) в 4М

растворе аммиака если ПР(АgСl) = 1 middot 10-10 ПР(АgВr) = 5 middot 10-13

ПР(АgI) = 8 middot 10-17

AgXhArrАg+ + Х minus ПР(АgХ) = [Аg+][Х minus ]

])([

)()(][

)(][)(

)(])([][

)(][

])([])([2

23

32

33

23

32

23233

++minus

++

+

+++

sdotsdot===

sdot=

sdot=hArr+

NHAgNHcKAgXПР

AgAgXПРXAgXl

NHcKNHAgAg

NHcAgNHAgKNHAgNHAg

50

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

мольл1041)(

4)1061()108()(

мольл1011)(

4)1061()105()(

мольл160)(4)1061()101()(

)()()(

][])([

4

2717

2

2713

2710

32

23

minus

minus

minus

minus

minusminus

minus+

sdot=

sdotsdotsdotsdot=

sdot=

sdotsdotsdotsdot=

=

sdotsdotsdotsdot=

sdotsdot=

asymp

AgIl

AgIl

AgBrl

AgBrl

AgCllAgCll

NHcKAgXПРAgXl

XNHAg

Растворимость галогенидов серебра(1) в 4М растворе аммиака состав-

ляет 016 (AgCl) 11 middot 10-2 (AgBr) и 14 middot 10-4 мольл (AgI) В этом растворе

аммиака хлорид растворяется хорошо бромид ndash незначительно и иодид

серебра (+1) ndash плохо

51

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

9 РАСЧЕТЫ В ЭЛЕКТРОХИМИИ

91 Расчеты по уравнению Нернста

С помощью уравнения Нернста можно вычислить окислительно-

восстановительные потенциалы электродные потенциалы и равновесное

напряжение гальванического элемента

Для окислительно-восстановительного электрода

][][0

BcOkIn

zFRTEE sdot+=

где Е0 ndash стандартный потенциал

Е ndash электродный потенциал

Z ndash число переданных электронов

Для электрона металлкатион металла

][0 +sdot+= ZAInzFRTEE

][][)(0590

K298при)()(

0

01

02

0

BcOkIg

zBEE

TанодЕкатодEE

EEE

sdot+=

=minus=Δminus=Δ

где R ndash газовая постоянная

Т ndash температура

F ndash постоянная Фарадея

[Ок] ndash молярная концентрация окислителя

[Bc] ndash молярная концентрация восстановителя

ΔЕ0 ndash стандартное напряжение

ЕΔ ndash равновесное напряжение

52

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Каков электродный потенциал пары медькатион меди (+2) при 25 degС и

[Cu2+]= 001 мольл

01020590340][

2)(0590 20 IgCuIgBEE sdot++=sdot+= +

E = +028 B

Электродный потенциал равен +028 В

Каково равновесное напряжение гальванического элемента Даниеля

при 25 degС если молярные концентрации сульфата меди(2) и сульфата

цинка(2) одинаковы

Электрод 1 цинккатион цинка (+2)

Электрод 2 медькатион меди (+2)

)()()(][][02950

)()(][02950)(

][02950)()()(

02020202

2

2020220

22022

EZnZnECuCuECuCuEZnCuIg

ZnZnECuCuEZnIgZnZnE

CuIgCuCuEZnZnECuCuEE

Δ=minusminus=+

+minus=+minus

minus+=minus=Δ

++++

+

++++

++++

ΔEdeg = 034 middot (-076) = 110 В

Элемент Даниеля имеет равновесное напряжение 110 В Рассчитайте

напряжение гальванического элемента CuCu +2 (с 1 )|| К+ СI minus || Cu2+(c2)Cu

(Cu2+) = 05 мольл и с1 (Сu2+) = 05 005 и 0005 мольл

Для каждого полуэлемента )(20590 20 +sdot+= CuIgcEE

Напряжение гальванического элемента

1

201

0212 2

0590ccIgEEEEE sdot+minus=minus=Δ

Поскольку

01

02 EE =

53

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

то

1

2

20590

ccIgE sdot=Δ

а) с1 (Cu2+) = 05 мольл ΔЕ = 00295 Ig 1 = 0

б) с1 (Cu2+) = 005мольл ΔЕ = 00295 Ig 10 = 0030 В

в) с1 (Cu2+) = 0005 мольл ΔЕ = 00295 Ig 100 = 0059 В

Исследуемые концентрационные гальванические элементы имеют при

25 degС напряжение 0 30 и 59 мВ

Рассчитайте электродные потенциалы полуэлементов при 25 degС

1) 2HPt (р = 1035 кПа) Н3О+ (рН = 15)

2) +2FePt (с = 002 мольл) Fe3+ (с = 004 мольл)

Каково равновесное напряжение гальванического элемента составлен-

ного из этих электродов

++ OHH 22 2 = 2Н3О+ + 2е-

B880)0890(7880B78800200400590770

][][)(0590)(

B08903101510302950510590

)(3101

)(205900590

)(][

20590

2

2

3320

232

1

2

2

230

1

=minusminus=Δ=+=

sdot+=+hArr

minus=minussdotminus=

sdotminussdotminus=+=

+

+++minus++

EIgE

FeFeIgBFeFeEEeFeFe

IgE

кПаHpIgpH

HpOHIgEE

Равновесное напряжение данного гальванического элемента составляет

088 В

54

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Рассчитайте окислительно-восстановительный потенциал для пары

Mn2+MnOminus4 при рН = 0 при рН = 03 и 7 (t = 25 ordmC)

( ) ( ) [ ][ ][ ]

( ) ( ) ( ) [ ][ ]

( ) ( )

( ) ( ) ( ) 094405112

85

05902

lg5

059085

0590

lg5

0590

5812

4

4

24

42

2

834

42

3422

рНВВEMnOMnE

pHBEMnOMnE

MnMnOBpHBEMnOMnE

MnOHMnBEMnOMnE

eOHMnOHMn

sdotminus+=+

sdotminus=+

sdot+sdotminus=

sdot+=

++harr+

minus

minus

+

minusminus+

+

+minusminus+

minus+minus+

o

o

o

o

При рН = 0 Е = +151 рН = 3 Е = +123 рН = 7 Е = +085

Окислительно-восстановительный потенциал данной пары при рН = 03 и 7 составляет +151 +123 и +085 В соответственно

92 Расчеты по законам Фарадея

Для расчета осажденной массы значений силы тока времени или чис-ла элементарных зарядов при электролизе используются законы Фарадея или преобразования законов Фарадея а также формула-определение мо-лярной массы

zFMIm

zFI

nm

zFIn

τ

τ

τ

=

=

=

55

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

где I ndash сила тока

τ ndash время

z ndash число элементарных зарядов

F ndash постоянная Фарадея

n ndash количество вещества

М ndash молярная масса

m ndash масса вещества

Рассчитайте ежедневное производство алюминия в электролизёре кото-рый работает при силе тока 100 000 А и для которого выход по току η = 85

Al3+ rarr Al + 3endash

кг685г039685485963

85027360024000100asymp=

sdotsdotsdotsdotsdot

==zFMIm ητ

В электролизе ежедневно получают 685 кг алюминия

56

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

10 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ФОРМУЛ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ

101 Определение молекулярной формулы летучего органического соединения

Для определения молекулярной формулы летучего соединения необхо-димо оценить результаты качественного и количественного элементного анализа а также установить молярную массу

Алгоритм действия

1 Установить качественный состав соединения Результат исследуемое соединение состоит из элементов углерод во-

дород и кислород Молекулярная формула СхНуОz 11 Установить молярную массу соединения

12 Экспериментальное определение объема пара одной пропорции

соединения

( )( )[ ]

кПа 72101

C 20

мл 548г

г120

=

=

=

=

p

t

OHCV

OHCm

zyx

zyx

o

13 Рассчитать объем пара порции соединения в нормальных условиях

( )[ ] ( )[ ]

( )[ ] мл 445г

32510115293

1527372101548гг

=sdot

sdotsdot=

sdot=

zyx

zyxzyx

OHCVрТ

рТOHCVOHCV

o

o

oo

14 Рассчитать молярную массу соединения

57

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

( ) ( )( )[ ]

( ) гмоль 259

445

41422120гм

=

sdot=

sdot=

zух

zyx

zухzух

ОНСМ

OHCVVОНСm

ОНСМo

2 Установить возможную молекулярную формулу органического со-единения путем расчета

( ) )()()( ОzМНуМСхМОНСМ zух ++=

Возможные решения 592 гмоль = (2 middot 12 + 4 middot 1 + 2 middot 16 гмоль)

или 592 гмоль = (3 middot 12 + 8 middot 1 + 1 middot 16 гмоль)

Возможные молекулярные формулы органического соединения С2Н4О2 и С3Н8О

3 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органическо-го соединения путем анализа сжиганием

31 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида углерода которые образуются при сжигании одной порции органического соединения

m(CхHуOz) = 60 мг m(H2О) = 720 мг V(CО2) = 718 мл t =20degC ρ = 10172 кПа 32 Рассчитать объем диоксида углерода при нормальных условиях 33 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-

единения

( )( )

( ) ( )( ) 3

м

22 =sdot

sdot=

zyx

zyxp

zyx OHCmVOHCMTCOV

OHCnCOn oo

58

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

34 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-

единения

( )( )

( ) ( )( ) ( ) 8

22

2

22 =sdot

sdot==

zyx

zyxp

zyx OHCmOHМOHCMTOHm

OHCnOHnY o

35 Составить молекулярную формулу

Молекулярная формула органического соединения С3Н8О

Молекулярная (брутто-) формула еще не проясняет строения химиче-

ского соединения Последнее может быть определено при использовании

химических иили физических методов

Возможные соединения с молекулярной формулой С3Н8О

CH3ndashCH2ndashCH2ndashOH ndash пропанол 1

CH3ndashCH(OH)ndashCH3 ndash пропанол 2

СН3ndashСН2ndashОndashСН3 ndash метиловый спирт

102 Определение молекулярной формулы

нелетучего органического соединения

Для определения молекулярной формулы нелетучего соединения необ-

ходимо оценить результаты качественного и количественного элементно-

го анализа и результатов определения молярной массы криоскопическим

методом Молярная масса вещества рассчитывается на основании пони-

жения температуры замерзания

LB

Bзамзам mM

mkT sdot=Δ

Lзам

BзамB mT

mkMΔ

=

где замTΔ ndash понижение температуры замерзания

59

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

замK ndash криоскопическая константа растворителя

Bm ndash масса вещества В

BM ndash молярная масса вещества В

Lm ndash масса растворителя

Для определения молекулярной формулы подходит следующая после-

довательность действий

Установить качественный состав соединения Результат исследуемое со-

единение состоит из элементов углерод водород и кислород Молекуляр-

ная формула ZYX OHC

1 Установить молярную массу соединения

11 Экспериментальное определение понижения температуры замер-

зания раствора

m( ZYX OHC ) = 78 г m(H2О) = 40 г

ΔTзам = -2 К

Кзам(Н2О) = -1860 К sdot гмоль

12 Рассчитать молярную массу соединения

)()()(

2OHmTOHCmkOHCM

зам

ZYXзамZYX Δ=

M( ZYX OHC ) = 181 гмоль

2 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органического

соединения путем анализа сжиганием

21 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида

углерода которые образуются при сжигании одной порции соединения

M(CxHyOz) = 93 мг

m(H2О) = 547 мг

V(СО2) = 739 мл

t =22 degС

60

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

ρ = 1006 гПа

22 Рассчитать объем диоксида углерода в нормальных условиях

25101315295152731006973)()(

0

0220 sdot

sdotsdot==

TppTCOVCOV

V0(СО2) = 679 мл

23 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-

единения

093041422

18106790)(

)()()(

)( 202

sdotsdot

=sdotsdot

==ZYXM

Zyx

ZYX OHCmVOHCMCOV

OHCnCOnx

х = 6

24 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-

единения

93181817542

)()()()(2

)()(2

2

22

sdotsdotsdot

=sdotsdot

==ZYX

Zyx

ZYX OHCmOHMOHCMOHm

OHCnOHny

у = 12

25 Расчет числа атомов кислорода в молекуле органического соеди-

нения

)()()()( OzMHyMCxMOHCM Zyx +minus=

16112126181

)()()()( sdotminussdotminus=

minusminus=

OMHyMCxMOHCM

z Zyx

z = 6

Молекулярная формула соединения С6H12O6

61

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

Основная

1 Коровин НВ Общая химия учебник для технических направлений и специальностей вузов НВ Коровин ndash 2-е изд испр и доп ndash М ВШ 2000

2 Фролов ВВ Химия ВВ Фролов ndash М Высшая школа 1995 3 Глинка НЛ Задачи и упражнения по общей химии НЛ Глинка ndash

Л Химия 1989 4 Суворов АВ Общая химия АВ Суворов АБ Никольский ndash СПб

Химия 1997 5 Орлов КЯ Авиационные материалы КЯ Орлов ВА Пархимович

ndash М Транспорт 1993 6 Задачи и упражнения по общей химии под ред проф НВ Корови-

на ndash М Высшая школа 2003 7 Михилев ЛА Задачи и упражнения по неорганической химии

ЛА Михилев НФ Пассет МИ Федотова ndash СПб Химия 1995 8 Хомченко ИГ Общая химия сборник задач и упражнений

ИГ Хомченко ndash М Оникс 1999 9 Литвинова ТН Задачи по общей химии с медико-биологической на-

правленностью ТН Литвинова ndash Ростов нД Феникс 2001 10 Кузьменко НЕ Задачник по химии НЕ Кузьменко ВВ Еремин

ndash М Экзамен 1999

Дополнительная

1 Слесарев ВИ Химия Основы химии живого учебник для вузов

ВИ Слесарев ndash 2-е изд испр и доп ndash СПб Химиздат 2001

2 Хаускрофт К Современный курс общей химии В 2 т К Хаускрофт

Э Констебл пер с англ ndash М Мир 2002 3 Лидин РА Химия справочник для старшеклассников поступающих в вузы

РА Лидин ЛЮ Аликберова ndash М Аст пресс школа 2002

62

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

4 Слета ЛА Химия справочник ЛА Слета ndash Харьков Фолио Рос-

тов нД Феникс 1997

5 Дикерсон Р Основные законы химии В 2 т Р Дикерсон Г Грей

Дж Хейт ndash М Мир 1982

6 Лучинский ГП Курс химии ГП Лучинский ndash М Высшая школа 1985

7 Ремсден ЭН Начала современной химии ЭН Ремсден ndash Л Хи-

мия 1985

8 Степин БД Неорганическая химия БД Степин АА Цветков ndash

М Высшая школа 1994 9 Шелинский ГИ Основы теории химических процессов ГИ Шелинский

ndash М Просвещение 1989

10 Ерохин ЮМ Сборник задач и упражнений по химии ЮМ Еро-

хин ВИ Фролов ndash М ВШ 1990

11 Любимова НБ Вопросы и задачи по общей и неорганической хи-

мии НБ Любимова ndash М ВШ 1990 12 Фримантл М Химия в действии М Фримантл ndash Ч 1 2 ndash М Мир 1991

13 Шиманович ИЕ Общая химия в формулах определениях схемах

ИЕ Шиманович МЛ Павлович ВФ Тикавый ПМ Малашко ndash Минск

Университетское 1996

14 Витинг ЛМ Задачи и упражнения по общей химии ЛМ Витинг

ЛА Резницкий ndash М МГУ 1995

15 Зоммер К Химия справоник школьника и студента Пер с нем

под ред РА Лигина ndash 2-е издстереотип ndash М Дрофа 2000

63

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Приложение

64

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

65

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

66

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

67

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Значение некоторых констант

Постоянная Авогадро NA = 60221023 моль-1

Постоянная Фарадея 1 F = 6021023е = 96484 Кл = 268 Аmiddotч

Постоянная Планка h = 662610-34 Джс

Универсальная газовая постоянная R = 0082 лmiddotатмКndash1моль-1 =

= 62 360 млmiddotмм рт ст Кndash1мольndash1 = 8314 ДжmiddotК-1мольndash1 = 1987 калК-1моль-1

Таблица 1

Приставки кратных и дольных единиц

Приставка Множитель Приставка Множитель Приставка Множитель

тера Т 1012 гектог 102 милли м 10-3

гига Г 109 дека да 101 микро мк 10-6

мега М 106 децид 10-1 нано н 10-9

кило к 103 сантис 10-2 пико п 10-12

Таблица 2

Корни латинских названий элементов

Символ Название Корень латинского названия Ag Серебро Аргент As Мышьяк арс- арсен- Au Золото аур- С Углерод карб- карбон- Сu Медь купр- Fe Железо ферр- Н Водород гидр- гидроген-

Hg Ртуть меркур- Мn Марганец марган- N Азот нитр- Ni Никель никкал- О Кислород окс- оксиген- Pb Свинец плюмб- S Сера сульф- тио-

Sb Сурьма стиб- Si Кремний алл- силиц- Sn Олово станн-

68

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Таблица 3 Соотношение между единицами энергии

Единица эрг Дж кал Втmiddotч ЭВ

эрг 1 10-7 239middot10-8 278middot10-11 624middot1011

Дж 107 1 0239 278middot10-4 625middot1018

кал 4184middot107 4184 1 116middot103 261middot1019

Втmiddotч 360middot1010 36middot103 861 1 224middot1022

ЭВ 160middot10-12 160middot10-19 383middot10-20 445middot10-23 1

Таблица 4

Названия часто употребляемых кислот и их солей

Кислота Названия солей

Название Формула Кислот-ный

осадок

По названию кислоты (рус номенклатура)

По названию аниона (между-народная но-менклатура)

Азотная HNO3 NO3ndash азотнокислый нитрат

Азотистая HNO2 NО2ndash азотистокислый нитрит

Бромоводородная HBr Brndash бромистый бромид

Йодоводородная HI Indash йодистый йодид

Метакремниевая H2SiO3 SiO32ndash кремниевокислый силикат

Марганцовая HMnO4 MnO4ndash марганцевокислый перманганат

Ортофосфорная H3PO4 PO43ndash фосфорнокислый ортофосфат

(фосфат)

H3PO4 HPO42ndash

кислый фосфорнокис-лый (двухзамещенный) гидрофосфат

H3PO4 H2PO4ndash кислый фосфорнокис-

лый (однозамещенный) дигидрофосфат

Серная H2SO4 SO42ndash сернокислый сульфат

H2SO4 HSO4ndash

кислый сернокислый

гидросульфат (бисульфат)

Сернистая H2SO3 SO32ndash сернокислый сульфит

H2SO3 HSO3ndash кислый сернистокислый гидросульфит

(бисульфит)

Угольная H2CO3 CO32ndash углекислый карбонат

H2CO3 HCO3ndash

кислый углекислый (двууглекислый)

гидрокарбонат (бикарбонат)

Уксусная CH3CHOOH CH3COOndash уксуснокислый ацетат

69

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Окончание табл 4Кислота Названия солей

Название Формула Кислот-ный

осадок

По названию кислоты (рус номенклатура)

По названию аниона (между-народная но-менклатура)

Фосфористая H3PO3 HPO32ndash фосфористокислый фосфит

Фтороводородная HF Fndash фтористый фторид

Хлороводородная HCl Clndash хлористый хлорид

Хлорная HClO4 ClO4ndash хлорнокислый перхлорат

Хлорноватая HClO3 ClO3ndash хлорноватокислый хлорат

Хлорноватистая HClO ClOndash хлорноватистокислый гипохлорид

Хромовая H2CrO4 CrO42ndash хромовокислый хромат

Двухромовая H2Cr2O7 Cr2O72ndash двухромовокислый

бихромат (ди-хромат)

70

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

  • СОДЕРЖАНИЕ
    • ВВЕДЕНИЕ
    • ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
    • 1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВАЖНЕЙШИХ ВЕЛИЧИН И ЕДИНИЦИСПОЛЬЗУЕМЫХ В ХИМИИ
    • 2 ВАЖНЕЙШИЕ ВЕЛИЧИНЫ И ЕДИНИЦЫ В ХИМИИ
    • 3 РАСЧЕТЫ ДЛЯ ГАЗОВ
      • 31 Расчет массы газов
      • 32 Расчет объема газов
        • 4 РАСЧЕТЫ ДЛЯ СМЕСЕЙ
          • 41 Расчеты соотношения компонентов смеси
          • 42 Расчеты по массовой доле
          • 43 Расчеты по объемной доле
          • 44 Расчеты по мольной доле
          • 45 Расчеты по молярной концентрации
          • 46 Расчеты по эквивалентной концентрации
          • 47 Расчеты по плотности газов и растворов
          • 48 Расчет молярной концентрации веществапо результатам титрования
          • 49 Расчет массы по результатам титрования
            • 5 СТЕХИОМЕТРИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РЕАКЦИЯМ
              • 51 Алгебраический расчет массы и объема
              • 52 Расчет массы и объема методом пропорций
                • 6 РАСЧЁТЫ В ХИМИЧЕСКОЙ ТЕРМОДИНАМИКЕ
                  • 61 Расчет энтальпии реакции по данным эксперимента
                  • 62 Расчет стандартных величин реакции по табличным данным
                  • 63 Расчет энергии Гиббса реакции
                  • 64 Расчет константы равновесия
                    • 7 РАСЧЕТЫ В КИНЕТИКЕ РЕАКЦИЙ
                      • 71 Расчет константы скорости
                      • 72 Расчет порядка реакции
                      • 73 Расчет времени реакции
                      • 74 Расчеты по уравнению Аррениуса
                        • 8 РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РАВНОВЕСИЯМ
                          • 81 Расчеты по закону действующих масс
                          • 82 Расчет константы равновесия Кс
                          • 83 Расчет количества продукта в состоянии равновесия
                          • 84 Расчет выхода продукта
                          • 85 Расчет константы равновесия по уравнению Вант-Гоффа
                          • 86 Расчеты с водородным показателем рН
                          • 87 Расчет степени протолиза
                          • 88 Расчеты по равновесиям растворимости
                          • 89 Расчет растворимости при комплексообразовании
                            • 9 РАСЧЕТЫ В ЭЛЕКТРОХИМИИ
                              • 91 Расчеты по уравнению Нернста
                              • 92 Расчеты по законам Фарадея
                                • 10 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ФОРМУЛОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
                                  • 101 Определение молекулярной формулы летучего органического соединения
                                  • 102 Определение молекулярной формулы не летучего органического соединения
                                    • БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
                                    • Приложение
Page 15: МЕТОДИКА РЕШЕНИЯ ЗАДАЧvenec.ulstu.ru/lib/disk/2015/Kemer_7.pdf · 2015-03-23 · ВВЕДЕНИЕ Значение решения задач в курсе химии

Моляльность раствора ndash количество вещества одного компонента де-

лится на массу растворителя

Массовая доля (ω) ndash массовая доля вещества в смеси частное от деле-

ния массы веществ (mв) на общую массу смеси (mсм)

CM

BB m

m=ω ndash часто выражается в процентах

Массовая доля вещества Масса смеси Составные части массы смеси

Раствор хлорида натрия ω (NaCl) = 10

100 г 10 г хлорида натрия 90 г воды

Раствор нитрата серебра(1) ω (AgNO3) = 5

100 г 5 г нитрата серебра(1) 95 г воды

Раствор гидроксида натрия ω (NaOH) = 24

50 г 12 г гидроксида натрия 38 г воды

Объемная доля (ϕ ) ndash доля объема вещества отдельного компонента в

общем объеме смеси частное от деления объема вещества B (VB) на об-

щий (суммарный) объем смеси

CM

В

VV

=ϕ ndash часто выражается в процентах и промилле

Объемная доля компонента Объем компонентов в 100 мл смеси

ϕ (СН3СООН) = 10 10 мл уксусной кислоты

90 мл воды

Кислород содержащий инертный газ с ϕ = 094

094 мл инертного газа

9906 мл кислорода

Воздух с содержанием метана ϕ = 15 015 мл метана 9985 мл воздуха

Мольная доля (х) ndash доля количества вещества в общем количестве

всех веществ смеси частное от деления количества вещества В (nв) на об-

щее количество вещества (nсм) смеси

CM

BB n

nx = ndash часто выражается в процентах

15

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Мольная доля вещества Общее количество веществ смеси

Количество вещества для компонентов

Раствор хлорида натрия x(NaCl) = 3

100 моль 3 моль хлорида

натрия 97 моль воды

Раствор гидроксида калия x(KOH) = 2

100 моль 2 моль гидроксида

калия 98моль воды

Латунь x(Сu) = 70 1 моль 07 моль меди 03 моль цинка

Массовая концентрация (β) ndash частное от деления массы растворенного

вещества В (mв) на объем раствора

CM

BB V

m=β единицы гл мгм3

Массовая концентрация вещества Объем смеси Масса растворенного вещества

Раствор глюкозы β =10 гл 1 л 10 г глюкозы

Озоносодержащий воздух β(О3) = 240 мгм3

1м3 24-10-4

Молярная концентрация (с) ndash частное от деления количества раство-

ренного вещества В (nв) на объем раствора

РАР

BВ V

ncminus

= единица (в химии) мольл

Молярная концентрация растворенного вещества

Объем рас-твора

Количество растворенного вещества

Серная кислота с = 02 мольл 1 л 02 моль серной кислоты Н2SO4

Раствор нитрата калия с = 2 мольл 100 мл 02 моль нитрата калия K2NO3

Эквивалентная концентрация (ceq) ndash частное от деления эквивалент-

ного количества вещества В (neq) на объем раствора

)( рр

eqBeqB V

nc

minus

= ndash единица (в химии) мольл

16

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Эквивалентная концентрация вещества

Объем раствора л

Количество раство-ренного вещества

Эквивалентное коли-чество растворенно-

го вещества

Хлороводородная кислота ceq(HCl) = 1 мольл z(HCl) = 1

1 1 моль HCl 1 моль HCl

Серная кислота ceq = 2 мольл z = 2 05 05 моль H2SO4 05 моль H2SO4

Моляльность раствора (b) ndash частное от деления количества раство-ренного вещества В (nв) на массу растворителя L

L

B

mnb = ndash единица молькг

Постоянная Фарадея (F) ndash произведение постоянной Авогадро NА на элементарный электрический заряд представляет собой заряд 1 моль электронов или 1 моль однозарядных ионов

F = NAmiddote = 602214middot1023(моль-1) middot 160218middot1019(KЛ) = 96 485

17

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

3 РАСЧЕТЫ ДЛЯ ГАЗОВ

Газовые законы

При расчетах для газов исходным пунктом являются выведенные для идеальных газов законы газовой динамики так как они приблизительно распространяются и на реальные газы если речь не идет об очень высоких давлениях

Уравнение состояния идеального газа nRTpV = ndash экстенсивная форма

RTpVM = ndash интенсивная форма

Объединенный газовый закон

2

22

1

11

TVP

TVР

=

где Р ndash давление

V ndash объем

VM ndash молярный объем

R ndash универсальная газовая постоянная

T ndash температура

12 ndash индексы состояний

Нормальное состояние газов

Состояние газа определенное при нормальном давлении р = 101325 кПа

(1 атм) и нормальной температуре Т = 27315 К (0 degС)

Молярный объем идеального газа при нормальных условиях составляет

MV = 22144 лмоль

Молярный объем реальных газов при нормальных условиях приблизи-

тельно равен молярному объему идеального газа

18

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

31 Расчет массы газов

Какая масса водорода находится в газометре объемом 1500 м3 при тем-

пературе 20 degС (293 К) и давлении 1040 кПа

( ) ( ) ( ) ( ) ( )( )[ ] ( )

К293мольКДж31458гмоль2м1500кПа0104

32

2 sdotsdotsdotsdot

=sdot

=

==

RTHMpVHm

RTMmnRTpV

m(H2) =1281 кг

Газометр содержит 1281 кг водорода

32 Расчет объема газов

Какой объем занимают 3 моль азота при температуре 290 К и давлении

985 кПа

( ) ( )[ ] кПа398

К290мольКДж31458мол3N2sdotsdotsdot

==ь

pnRTV

( ) л473N2 =V

19

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

4 РАСЧЕТЫ ДЛЯ СМЕСЕЙ

41 Расчеты соотношения компонентов смеси

Необходимое для приготовления смеси с желаемой массовой долей со-

отношение компонентов ndash двух растворов с известными массовыми доля-

ми может быть рассчитано с помощью уравнения смешивания

В1 sdot ω(B) + ω2(B) = (m1 + m2) sdot ω(B)

где m1 ndash масса раствора 1

m2 ndash масса раствора 2

ω1 ndash массовая доля раствора 1

ω2 ndash массовая доля раствора 2

ω (B) ndash массовая доля смеси

20 г соляной кислоты с ω1 (HCI) = 37 смешивают с 100 г воды Како-

ва массовая доля хлороводорода в конечной смеси

m1 sdot ω1(HCl) + m2 sdot ω2(HCl) = (m1 + m2) sdot ω (HCl)

10020010037020)()()(

21

2211

+sdot+sdot

=+

sdot+sdot=

mmHClmHClmHCl ωωω

100 г ω(HCI) = 62

20

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

В полученной кислоте массовая доля хлороводорода равна 62 Для

тех же расчетов используется также правило креста

Правило креста базируется на преобразовании уравнения смешивания

m1 middot ω1(В) + т2 middot ω2(B) = m1 middot ω(B) + m2 middot ω(B)

m1 middot [ω1(B) ndash ω(B)] = m2 middot [ω(B) ndash ω2(B)]

)()()()(

1

2

2

1

BBBB

mm

ωωωω

minusminus

=

Массовая доля вещества в концентрированном растворе исходного ве-

щества ω1(B)

Масса концентрированного вещества в исходном рас-

творе г ω(B) ndash ω2(B)

Массовая доля вещества в разбавленном исходном

растворе ω2(B)

Масса разбавленного исходного вещества г

ω1(B) ndash ω(B)

Массовая доля вещества в

приготовляемом растворе

ω(B)

)()()()(

1

2

BBBB

ωωωω

minusminus ndash соотношение компонентов смеси

21

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Раствор гидроксида натрия с ω(NaOH) = 30 должен быть приготов-

лен путем смешивания 40-го раствора гидроксида натрия с 10-м

раствором гидроксида натрия Какие массовые части обоих растворов не-

обходимо смешать

40 30- 10=20 30 10 40-30=10

20 10 = 2 1 = 21 mm

2 массовые части 40-го раствора необходимо смешать с 1 массовой

частью 10-го раствора например 20 г первого и 10 г второго раствора

22

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

42 Расчеты по массовой доле

Расчеты по массовой доле производятся с помощью формулы-

определения или с помощью преобразований формулы-определения

)( рр

BB m

m

minus

где ωВ ndash массовая доля вещества В

Bm ndash масса вещества В

)( РРm minus ndash масса раствора

Какая масса нитрата серебра (+1) содержится в 175 г раствора

m(AgNOg) = w(AgNO3) middot m(p-p) = 005 middot 175 (г)

m(AgNО3) = 875 г

Масса нитрата серебра(1) содержащегося в растворе равна 875 г

Какие массы воды и перманганата калия необходимы для приготовле-

ния 150 г 12 -го раствора перманганата калия

г1500120)]OH()KMnO([)KMnO()KMnO(

г150)OH()KMnO()OH()KMnO(

)KMnO()KMnO(

2444

2424

44

sdot=+sdot=

=++

=

mmm

mmmm

m

ω

ω

m(КМnO4) = 18 г

m(Н2O) = 150 г middot m(КМnО4) = 150 г middot 18 г = 1482 г

Необходимы 1482 г воды и 18 г перманганата калия

23

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

43 Расчеты по объемной доле

Расчеты по объемной доле проводятся с помощью формулы-

определения или с помощью преобразований формулы-определения

см

BB V

V=ϕ

где φв ndash объемная доля вещества В

VB ndash объем вещества В

Vсм ndash объем смеси

Какой объем воды необходимо смешать с 175 мл чистого пропанола-1

для того чтобы получить смесь с ϕ (С3Н7ОН) = 35

)()()()(

)()(

)()(

7373

732

273

7373

OHHCVOHHCOHHCVOHV

OHVOHHCVOHHCVОННС

minus=

+=

ϕ

ϕ

V(H2О) = 325 мл

2 175 мл пропанола-1 необходимо смешать 325 мл воды

44 Расчеты по мольной доле

Расчеты по мольной доле проводятся с помощью формулы-определения или с помощью преобразований формулы-определения

CM

BB n

nx =

где хв ndash мольная доля вещества В nв ndash количество вещества В nсм ndash сумма количеств веществ в смеси

24

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Какова мольная доля диоксида азота в смеси диоксида азота с тетраок-сидом диазота если количество NO2 равно 12 моль а сумма количеств NO2 N2O4 составляет 28 моль

8021

21)()(

)()(

моль802

21822

)()()(

2

422

22

2242

422

+=

+=

=minus

=minus

=

hArr

ONnNOnNOnNOx

NOnNOnONn

ONNO

o

x(NO2) = 06 = 60 Мольная доля диоксида азота в смеси составляет 60

45 Расчеты по молярной концентрации

Расчеты по молярной концентрации производятся с помощью формулы определения или с помощью преобразования формулы-определения Во многих расчетах используется также формула-определение молярной массы

ppB

BB

B

BB

VMmC

nmM

pVpnС

minus=

⎪⎪⎭

⎪⎪⎬

=

minus=

где СВ ndash молярная концентрация

nB ndash количество растворенного вещества В

V(p-p) ndash объем раствора

mB ndash масса растворенного вещества В

МВ ndash молярная масса вещества В

Какое количество хлороводорода содержится в 5 л 3М (3-молярной)

хлороводородной кислоты [раствора с с(HCl) = 3 мольл]

n(HCl) = c(HCl) middot V(p-p) = 3 (мольл) middot 5 (л) = 15 моль

25

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Данный раствор содержит 15 моль хлороводорода

Какова молярная концентрация хлороводорода если в 2 л раствора со-

держится 73 г НCl

( ) ( )( ) 1

253673

=sdot

=minussdot

=pVpHClM

HClmHClс мольл

Концентрация хлороводорода в растворе равна 1 мольл

46 Расчеты по эквивалентной концентрации

Расчеты по эквивалентной концентрации проводятся с помощью фор-

мулы определения или с помощью преобразований формулы-

определения Во многих расчетах используется также формула-

определение молярной массы

( )

pp

BeqB

Beq

VznC

zcС

minus

=

=

( )ppB

BeqB VM

mСminus

=

где сВ ndash молярная концентрация вещества В

СeqB ndash эквивалентная концентрация вещества В

z ndash эквивалентное число растворенного вещества В

V(p-p) ndash объем раствора

mB ndash масса растворенного вещества В

МВ ndash молярная масса растворенного вещества

Какова эквивалентная концентрация гидроксида кальция в растворе 3 л

которого содержат 002 моль растворенного вещества

26

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

0130])([])([ 22 =

sdot=

minus ppeq V

OHCanzOHCaС мольл

Эквивалентная концентрация Са(ОН)2 в растворе равна 0013 мольл

Какая масса карбоната натрия необходима для приготовления 900 мл

02 раствора карбоната натрия [раствора с сeq(Na2C03) = 02 мольл]

549)()(

)( 323232 =

sdotsdot= minus

zVCONaMCONac

CONam ppeq г

Для приготовления данного раствора необходимо взять 954 г Na2CO3

47 Расчеты по плотности газов и растворов

С помощью формулы-определения плотности и на основе взаимосвязи

между молярным объемом газа молярной массой и плотностью можно

вычислить значения соответствующих величин

)(

MVrM

Vm

=

=

ρ

ρ

где ρ ndash плотность газа или раствора

М ndash молярная масса

VM ndash молярный объем газа

т ndash масса раствора

V ndash объем раствора

Рассчитайте плотность диоксида углерода при нормальных условиях

(ну)

27

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

гл961422

44CO

лмоль422)ну()CO()CO(

2

22

==

==

)ρ(

VV

MM

M

ρ

Плотность диоксида углерода при нормальных условиях составляет

196 гл Рассчитайте количество некоторого газа в порции массой 2014 г

если его плотность равна 00899 гл

Рассчитайте эквивалентную концентрацию гидроксида калия в раство-

ре с плотностью 113 гмл

56

1311401)(

)()(

)(

)()()()()(

)(

)(

)(

)()(

мольгмлг

KOHMKOHz

KOHMmKOHmz

KOHMVKOHmz

VKOHnzKOHczKOHс

pp

pp

рр

ррррeq

minussdot=

minussdot=

sdot

minussdot=

=sdot

sdot=

sdot=sdot=

minus

minus

minus

minusminus

ρωρ

ce(KOH) = 28 мольл

Эквивалентная концентрация КОН в данном растворе равна 28 мольл

48 Расчет молярной концентрации вещества по результатам титрования

Молярная концентрация вещества в растворе при титровании может быть рассчитана по объему определяемого раствора и расходу стандартного рас-твора с известной молярной концентрацией другого вещества В точке ва-лентности эквивалентные количества веществ в анализируемом и в стан-дартном растворе одинаковы Произведение эквивалентного числа z1 на ко-личество определяемого вещества n1 равно произведению эквивалентного числа z2 на количество вещества в стандартном растворе 2211 nznz = Это

28

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

уравнение упрощается если вещества определяемого и стандартного рас-творов имеют одинаковые эквивалентные числа (z1 = z2) n1 = n2

z1c1V1 = z2c2V2

откуда

11

2221 Vz

Vczс =

где с1 ndash молярная концентрация вещества в определенном растворе с2 ndash молярная концентрация вещества 2 в стандартном растворе V1 ndash объем определяемого раствора V2 ndash объем использованного раствора 10 мл раствора азотной кислоты в процессе кислотно-основного титрования

потребовали 48 мл раствора гидроксида натрия с ceq(NaOH) = 1 мольл Какова эквивалентная концентрация азотной кислоты в ее растворе

1

221 V

Vсс =

(NaOH) = 1 z(HNО3) = 1

( ) ( ) ( )( )

( ) ( )( ) мольл480мл10

мл48мольл1

33 =

sdot=

sdot=

HNOVNaOHVNaOHcHNOс

Молярная концентрация азотной кислоты равна 048 мольл

49 Расчет массы по результатам титрования

Масса растворенного вещества или его ионов может быть найдена с

помощью титрования Для расчета необходимы формулы-определения мо-

лярной концентрации и молярной массы Подстановкой и преобразовани-

ем получим

2211

21 VcM

zzm =

29

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

где m1 ndash масса вещества в определяемом растворе

M1 ndash молярная масса вещества в определяемом растворе

Z1 ndash эквивалентное число вещества в определяемом растворе

с2 ndash молярная концентрация вещества в стандартном растворе

V2 ndash объем использованного стандартного раствора

z2 ndash эквивалентное число вещества в стандартном растворе

При перманганатометрическом определении катионов железа (II) в

растворе было использовано 168 мл 002 М раствора перманганата калия

Какая масса железа в виде ионов содержится в определяемом растворе

Уравнение реакции титрования

5Fe +2 +МnО 4 + 8Н3О+ = 5Fe3+ + Мn2+ + 12Н2О

z(Fe +2 ) = 1z(MnO minus4 ) = 5

( ) ( )( ) ( ) ( ) ( )

( ) ( ) мг94мл816мольл020

ьгмол5615

42

242

=sdottimes

timessdot=sdotsdot= minus++

minus+ MnOcFeM

FezMnOzFem

30

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

5 СТЕХИОМЕТРИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ

ПО ХИМИЧЕСКИМ РЕАКЦИЯМ

Стехиометрия ndash учение о количественном составе химических соеди-

нений а также о соотношениях количеств веществ масс объемов и заря-

дов в химических реакциях

Стехиометрический расчет ndash расчет масс и объемов участвующих в

химической реакции исходных веществ или продуктов реакции Во всех

химических реакциях количества исходных веществ реагируют друг с дру-

гом в определенном соотношении На основании этого можно рассчитать

массы и объемы участников химической реакции

51 Алгебраический расчет массы и объема

На основе пропорциональности масс объемов и количеств веществ

выводятся расчетные уравнения для этих величин

Искомая величина Заданная величина Расчетное уравнение

m(A) m(B) ( )( )

( ) ( )( ) ( )BMBn

AMAnBmAm

sdotsdot

=

m(A) V(B) ( )( )

( ) ( )( ) ( )BVBn

AMAnBVAm

Msdotsdot

=

V(A) m(B) ( )( )

( ) ( )( ) ( )BMBn

AVAnBmAV M

sdotsdot

=

V(A) V(B) ( )( )

( )( )BnAn

BVAV

=

m ndash масса вещества V ndash объем вещества M ndash молярная масса VM ndash мо-

лярный объем газа (ну) (A) ndash вещество А (B) ndash вещество В

31

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Рассмотрим алгоритм действия на примере задачи каков объем кисло-

рода может быть получен путем термического разложения 28 г перманга-

ната калия

1 Составление уравнения реакции

2KMnO4 = K2MnO4 + MnO2 + O2

2 Указания на искомые и заданные величины

Дано n(B) = n(KMnO4) = 2 моль

N(A) = n(O2) = 1 моль

m(B) = m(KMnO4) = 28 г

Найти V(A) = V(O2)

3 Вывод расчетного уравнения

( ) )(

)()()()(

)()()()(

)()(

44

4222 KMnOMKMnOn

KMnOmOVMOmOV

BMBnAVAn

BmAV M

sdotsdotsdot

=

sdotsdot

=

4 Подстановка данных в расчетное уравнение

( ) ( ) ( )( ) ( )мольгмоль

лмольлмольOV1582

284221)( 2 sdotsdotsdot

=

5 Счет искомых величин

V(O2) = 198 л

6 Ответ задачи путем термического разложения 28 г перманганата ка-

лия можно получить 198 л кислорода

32

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

52 Расчет массы и объема методом пропорций

Массы и объемы реагентов в химической реакции могут быть рассчи-

таны на основе количеств веществ молярных масс и молярных объемов

используя метод пропорций

Какая масса оксида железа (3) должна быть использована в реакции с

алюминием для получения 14 г железа

1 Составление уравнения реакции

Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3

2 Запись заданной и искомой величины над уравнением реакции

m 14 г

Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3

3 Запись произведений стехиометрических коэффициентов и моляр-

ных масс веществ под уравнением реакции

m 14 г

Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3

мольг 1601sdot мольг 562 sdot

4 Составление пропорции

мольгг

мольгm

56214

1601 sdot=

sdot

5 Расчет искомых величин

гмольг

гмольгm 20562

14160=

sdotsdot

=

6 Ответ задачи для получения 14 г железа требуется 20 г оксида желе-

за (+3)

33

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

6 РАСЧЁТЫ В ХИМИЧЕСКОЙ ТЕРМОДИНАМИКЕ

61 Расчет энтальпии реакции по данным эксперимента

Энтальпия реакции может быть определена калориметрическим методом

)(

)()()(

)(

)()(

22

22

продmпродMTOHcOHmН

продnTOHcOHmH

P

P

sdotΔsdotsdotminus=Δ

Δsdotsdotminus=Δ

где ΔH ndash энтальпия реакций

m(H2O) ndash масса воды в калориметре

(прод) ndash продукт реакции

Определите энтальпию реакции железа с серой если образуется суль-

фид железа(2)

Уравнение реакции Fe + S = FeS

Данные измерений m(H2О) = 400 г ΔT = 45 К

m(Fe) = 448 г m(S) = 256 г

( )[ ] ( ) 94562484

8854194400)()(

)()()( 22

молькДжмольгКлКДж

SmFemFeSMTOHcOHmH P

minus=+

sdotsdotsdotsdotminus=

+sdotΔsdotsdot

minus=Δ

Определенная калориметрическим путем энтальпия реакции получения

сульфида железа (+2) составляет ΔН = -94 кДжмоль (табличная величи-

на -100 кДжмоль)

34

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

62 Расчет стандартных величин реакции

по табличным данным

Стандартные энтальпии ΔН0 стандартные энтропии ΔS0 стандартные

энергии Гиббса ΔG0 ndash реакции могут быть рассчитаны на основе закона

Гесса по табличным данным

)]([)]([

)()(

)()(

0

0

0

000

000

реагGvпродGvG

SvSvS

HvHvH

BTBTT

реагпрод

реагпрод

ΔsdotminusΔsdot=Δ

sdotminussdot=Δ

ΔsdotminusΔsdot=Δ

sumsum

sum sum

sum sum

Рассчитайте стандартную энтальпию гидрирования этена

кДж137]01521[)]85(1[

)]H(H)HC(H[)HC(H

CHCHHCHCH

20

420

6200

33222

minus=sdot+sdotminusminussdot=

=Δsdot+ΔsdotminusΔsdot=Δ

minusrarr+=

vvHv

Стандартная энтальпия реакции составляет -137 кДж

63 Расчет энергии Гиббса реакции

Расчет производится по уравнению Гиббса-Гельмгольца

000 H STGT ΔminusΔ=Δ

Рассчитайте стандартную энергию Гиббса GΔ 0298 ndash гидрирования этена

СН2 = СН2 + Н2 rarr СН3 ndash СН3 0HΔ = -137 кДж ASP = ndash121 ДжК

0298GΔ = 0

298HΔ ndashΔS 0 = ndash137 middot298 (ndash0121) = ndash101 кДж

Стандартная энергия Гиббса реакции составляет -101 кДж

35

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

64 Расчет константы равновесия

Константа равновесия рассчитывается по стандартной энергии Гиббса

реакции

RTInKGT minus=Δ 0

Рассчитайте константу равновесия PK гидрирования этена при 298 К

если кДж1010289 minus=ΔG давление выражено в Паскалях

0289 PRTInKG minus=Δ

105325101

кПа)325101(

1)325101(

840)К(298)ДжК(3148

)кДж(101

15840

0298

sdot==sdot=

minus=Δ=

=sdot

minus=

Δminus=

Δ

Δ

eeK

vKInInK

RTGInK

vInKP

vP

P

P

P

Константа равновесия гидрирования этена составляет 15105 sdot=PK

36

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

7 РАСЧЕТЫ В КИНЕТИКЕ РЕАКЦИЙ

71 Расчет константы скорости

Расчет константы скорости на основе данных измерения кинетических

параметров осуществляется по уравнению скорости реакции Порядок хи-

мической реакции должен быть известен

Реакция 1 порядка

Реакция 2 порядка

Или если с0А = с0В

)11(10

2

AAA

A

cckkc

ddcv minus==minus=

ττ

где сА сВ ndash молярные концентрации в момент времени х

с0А с0В ndash начальные концентрации реагентов

k ndash константа скорости реакции

τ ndash время протекания реакции

Щелочное омыление метилового эфира уксусной кислоты протекает

как реакция II порядка

CH3 ndash COO ndash CH3 + OH ndash COOndash + CH3OH

Найдите константу скорости Заданы начальные концентрации метилового

эфира уксусной кислоты и гидроксид-иона с0(эфир) = с0(ОН minus ) = 005 мольл

Через 75 с концентрации составили с(эфир) = с(ОН minus ) = 004 мольл

A

AA

A

ccInkkc

ddcV 01

ττ===

BA

AB

ABBA

A

ccccIn

cckckc

ddcV

0

0

00 )(1 sdotminus

==minus=ττ

37

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ minus=⎥

⎤⎢⎣

⎡minus=

0501

0401

751

)(1

)(11

0 cэфирcэфирck

τ

k = 0067 л(мольmiddotс)

Константа скорости щелочного омыления метилового эфира уксусной

кислоты составляет 0067 л(мольmiddotс)

72 Расчет порядка реакции

Расчет порядка реакции из данных измерения кинетических парамет-

ров осуществляется по уравнению скорости С помощью полученных

экспериментальным путем данных рассчитываются и сравниваются меж-

ду собой константы скорости в разные моменты времени Если отклоне-

ние значений этих констант незначительное то выбранный для расчетов

порядок реакции является правильным

Необходимо определить порядок реакции тиосульфат-иона с перокси-

дом водорода

minus23S2SO +2Н3O+ + Н2O2 mdashgt S4O minus2

6 + 4Н2О (при рН = const)

Данные измерений

τ мин 0 17 36 43 52

с(SO3S2-)10-3 мольл

205 103 52 42 31

с(Н2O2)10-3 мольл 368 317 291 286 281

Предложим что в данных условиях протекает реакция II порядка

)()()(22

23

23 OHcSSOck

dSSOdcv sdotsdot=minus= minus

minus

τ

38

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

)()()()(

)]()([1

23022

2202

3

2202

30minus

minus

minus sdotsdot

sdotminus

=SSOcOHcOHcSSOcIn

OHcSSOck

τ

Через 17 мин

)10520()10731()10836()10310(

)1083610520(171

33

33

33 minusminus

minusminus

minusminus sdotsdotsdotsdotsdotsdot

sdotsdotminussdot

= Ink

k = 195 л(моль sdot мин) Аналогично через 36 мин ndash 194 через 43 мин ndash 190 через 52 мин ndash 191

Частные константы скорости близки по значениям протекает реакция 2 порядка Константа скорости этой реакции составляет 19 л(моль sdot мин)

73 Расчет времени реакции

Расчет времени реакции необходимого для того чтобы достичь опре-деленной концентрации исходного вещества или продукта реакции осу-ществлялся по уравнению скорости реакции

Проводится химическая реакция пероксида водорода с тиосульфат-ионом в кислом растворе Начальные концентрации с0(Н2О2) = 5 sdot 10 minus 2мольл

c0(SO3S2 minus

) = 25 sdot10-2 мольл Константа скорости реакции II порядка

k = 191 л(моль sdot мин) Необходимо рассчитать время по истечении кото-

рого концентрация тиосульфат-ионов станет равной 1 sdot 10 2minus мольл 2SО3S2- + 2Н3О+ + Н2О2 rarr S4О minus2 + 4Н2О

)()()(22

23

23 OHcSSOck

dSSOdcv sdotsdot=minus= minus

minus

τ

)()()()(

)]()([1

23022

2202

3

2202

30minus

minus

minus sdotsdot

sdotminus

=SSOcOHcOHcSSOcIn

OHcSSOckτ

39

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

=minusminus= minusminus )]()([21)()( 2

32

3022022 SSOcSSOcOHcOHс

2222 10254)1011052(21105 minusminusminusminus sdot=sdotminussdotminussdot= мольл

)1052()10254()105()101(

)]1051052[9111

22

22

22 minusminus

minusminus

minusminus sdotsdotsdotsdotsdotsdot

sdotsdotminussdot

= Inτ

τ = 159

Концентрация minus23SSO равная 2101 minussdot мольл установиться через 159 мин

74 Расчеты по уравнению Аррениуса

С помощью уравнения Аррениуса рассчитываются энергия активации и предэкспоненциальный множитель на основе экспериментальных значений константы скорости Константа скорости может быть пересчитана на лю-бые температуры

RTEInAInk

eAk

A

RTEA

minus=

sdot=minus

)11(12

12 TTREInkInk A minus=minus

где minus21kk константы скорости реакции

T1 T minus2 температуры

ЕА ndash энергия активации

R ndash универсальная газовая постоянная

A ndash предэкспоненциальный множитель

40

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Константы скорости разложения пентаоксида диазота N 2 O5 rarrNO2 + NO3

при 308 К и 328 К равны соответственно 134 middot 10 4minus и 150 middot 10 3minus с 1minus Необ-

ходимо рассчитать энергию активации

1

2

21

21

KKIn

TTTRTEA sdotminus

=

14

13

1034110501

)308328()(328)(300)]([31458

minusminus

minusminus

sdotsdot

sdotminus

sdotsdotsdot=

ccIn

КККмольКДжEA

EA = 101 кДжмоль

Энергия активации разложения N2О5 составляет 101 кДжмоль

Константы скорости разложения пентаоксида диазота при 308 К и

328 К равны соответственно 134 middot 10-4 и 150 middot 10-3 с-1 Необходимо рас-

считать предэкспоненциальный множитель А если энергия активации

равна 101кДжмоль

c10812

108110812

c1081)10501(

c1081)10341(

1131313

21

11332831458101000

322

11330831458101000

411

2

1

minus

minussdotminus

minussdotminus

sdot=sdot+sdot

=+

=

sdot=sdotsdot=sdot=

sdot=sdotsdot=sdot=

AAA

eekA

eekA

RTE

RTE

A

A

Множитель А для данной реакции равен 18 middot 1013 с-1

Константа скорости разложения пентаоксида диазота при 328 К со-ставляет 60 1310 minusminussdot с Необходимо рассчитать константу скорости реакции при 100 degС

41

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

c130)10501(287287

2874684)328

1273100

1(31458

101000

)11(

)11(

1312

4684

1

2

2

2

121

2

1212

minusminus =sdotsdot==

===minus+

minus=

minusminus=

minusminus=minus

KK

eKK

KKIn

TTRE

KKIn

TTREInkInk

A

A

Константа скорости разложения N2О5 при 100 degС составляет 013 с-1

42

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

8 РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РАВНОВЕСИЯМ

81 Расчеты по закону действующих масс

Расчеты в соответствии с законом действующих масс осуществляются в определенной последовательности

Алгоритм действия 1 Составление уравнения реакции 2 Указание молярных концентраций (парциальных давлений) реаген-

тов перед началом реакции 3 Вычисление молярных концентраций (парциальных давлений) уча-

стников реакции в состоянии химического равновесия 4 Составление уравнения закона действующих масс 5 Подстановка молярных концентраций (парциальных давлений) в

уравнение закона действующих масс 6 Расчет искомых величин В химических равновесиях с одинаковой суммой коэффициентов для

реагентов и продуктов (Δ v = 0) вместо молярных концентраций могут быть взяты пропорциональные им количества веществ

82 Расчет константы равновесия Кс

В реакции уксусной кислоты с этанолом при 25 degС к моменту установ-ления химического равновесия образовалось 205 моль этилового эфира уксусной кислоты В исходных веществах содержалось 155 моль воды Каково значение константы равновесия

1 СН3mdashСООН + С2Н5mdashОНhArrСН3mdashСООmdashС2Н5 + Н2О 2 3 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 (3-205) (4-205) 205 моль (155 + 205) 095 моль 195 моль 36 моль

43

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

4 )()(

)()(спиртnкислотаnводаnэфирnKC sdot

sdot=

5 95195063052

sdotsdot

=cK

6 КС = 398 При 25 degС константа равновесия образования этилового эфира уксус-

ной кислоты равна 398 (или ~ 4)

83 Расчет количества продукта в состоянии равновесия

При 25 degС константа равновесия образования эфира из уксусной кисло-ты и этанола равна 4 Каково количество эфира в состоянии равновесия если взято 3 моль уксусной кислоты и 4 моль этанола Исходные вещест-ва содержат 155 моль воды

1 СН3 ndash СООН + С2Н5 ndash ОН hArr СН3 ndash СОО ndash С2Н5 + Н2О 2 3 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 3-n 4-n n 155 + n

4 )()(

)()(спиртnкислотаnводаnэфирnK C sdot

sdot=

5 )4()3(

)551(4nn

nnminussdotminus

+=

87329254164

972859

016859482845516

21

222

plusmn=minusplusmn=

=+minus+minus=+

n

nnnnnn

n1 = 78 моль (нереальный ответ n gt 4 моль)

n2 = 205 моль В состоянии химического равновесия смесь содержит 205 моль этило-

вого эфира уксусной кислоты

44

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

84 Расчет выхода продукта

Уход продукта реакции представляет собой частное от деления полу-ченного в равновесии количества вещества и рассчитанного по необрати-мой реакции количества вещества

теорnn

При взаимодействии 3 моль уксусной кислоты с 4 моль этанола полу-чают 205 моль эфира Исходные вещества содержали 155 моль воды Ка-ков выход эфира по отношению к уксусной кислоте

1 OHHCCOOCHOHHCCOOHCH 2523523 +minusminushArrminus+minus

2 23 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 095 моль 195 моль 205 моль 36 моль

4 3052

)()(

)()(

0

===кислотаnэфирn

эфирnэфирn

теор

η

5 68680 ==η

Выход эфира по отношению к уксусной кислоте составляет 68

85 Расчет константы равновесия по уравнению Вант-Гоффа

Расчет константы равновесия при определенной температуре осущест-вляется при заданной константе равновесия с помощью уравнения Ванг-Гоффа (изобара реакций)

2RTH

dTdInK Δ

=

Интегрированная форма

12

120

12 TTTT

RHInKInK minus

sdotΔ

+=

45

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

где k ndash константа равновесия 0HΔ ndash стандартная энтальпия

R ndash универсальная газовая постоянная T ndash температура 12 ndash индексы для двух составляющих

При 25 degС для химической реакции 242 2NOON hArr константа равновесия

КР = 114 кПа Рассчитайте константу равновесия при 70 degС если стан-дартная энтальпия реакции Δ Н0 = 59 кДж

259325101325101

940343298298343

3145859000

325101411

325101

9402

12

120

12

2

2 =sdot=sdot=

=sdotminus

sdot+=

=minus

sdotΔ

+==

eeK

In

TTTT

RHInK

KInK

PInKP

PP

P

86 Расчеты с водородным показателем рН

Расчеты с показателем рН проводятся с помощью формулы-определения рН и химического выражения константы протолиза

мольлв)()( 33 OHcOHIgcpH +minus=

Для сильных кислот и оснований

с(H3O+) = c0на sdot c(OH-) = c0B

Для средних по силе кислот и оснований (при К gt 001 с0)

с(H3O+) = Bbнаa cKOHсcK 00 )( =minus

Для буферных ратворов

)()()( 3 minus

+ sdot=AcHAcКOHс a

46

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Раствор имеет значение рН 35 Какова молярная концентрация катио-нов оксония

мольл102310)(

10)(

)(

4533

3

3

minusminus+

minus+

+

sdot==

=

minus=

OHc

OHc

OHIgcpH

pH

Концентрация катионов H3O+ = 32 sdot 10-4 мольл

Рассчитайте рН в 01М растворе аммиака если КВ(NH3) = 18 middot 10 5minus

111)1077(

мольл10771031

101)(

)(

мольл103110)1081()(

)(

12

123

14

3

35

0

=sdotminus=

sdot=sdotsdot

==

sdot=sdotsdot=

=

minus

minusminus

minus

minus+

minusminusminus

minus

IgpHOHcKOHс

OHc

cKOHс

W

BB

Рассчитайте значение рН буферного раствора

К a (СН3СООН) + 016М CH 3 COONa

Если К а (СН3СООН) = 18- 10 5minus

55

3

33 1021

160110)1081(

)()()( minusminus

minus+ sdot=sdotsdot=sdot=

COOCHcCOOHCHcKOHс a

pH = 49

Буферный раствор имеет значение рН = 49

47

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

87 Расчет степени протолиза

Степень протолиза представляет собой долю кислоты или основания

вступивших в протолиз по отношению к начальной концентраций протолита

НАНАKT c

Acc

OHca00

3 )()( minus+

==

и

BBC c

HBccOHca

000

)()( +minus

==

Какова степень протолиза в 001М растворе уксусной кислоты если

010

010)1081()(

)(

)()()(

)(

5

30

30

30330

3

sdotsdot=

sdot=

sdot==

minus

+

COOHCHcCOOHCHcK

a

COOHCHcKOHcCOOHCHc

OHca

aKT

aKT

аКТ = 0042 или 42

Ka = 18 sdot 10-5

Степень протолиза уксусной кислоты составляет 42

88 Расчеты по равновесиям растворимости

Расчеты по равновесиям растворимости и осаждения проводятся с по-

мощью выражения для произведения растворимости

)()(

][][)(

nmnm

nMnM

nmMnnM

nmBAПРBAl

BABAПР

+

minus+

=

=

48

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

где ПР (АmВn) ndash произведение растворимого вещества АmВn

l(АmВn) ndash растворимость вещества или концентрация насыщенного рас-

твора вещества nm BA

Сульфат бария имеет произведение растворимости 1middot10-10 При какой

концентрации серной кислоты в 0001М растворе хлорида бария начина-

ется осаждение сульфата бария

[Ba2+][SO minus24 ] = ПP(BaSо4)

3

10

242

442 101101

][)(][)( minus

minus

+minus

sdotsdot

===BaBaSOПРSOSOHс

c(H2SО4)= 1 middot 10-7 мольл

Осаждение сульфата бария начинается когда концентрация серной ки-

слоты превышает значение 1 middot 10 7minus мольл

Какова растворимость l1 перхлората калия в воде по сравнению с рас-

творимостью l1 перхлората калия в 1 М растворе хлорида калия

l1 (КСlO4) = [СlOminus4 ] = )( 4KCIOПР = 2101 minussdot = 01 мольл

l1 (КСlO4) = [СlOminus4 ] ПР(КClO4) = с(К+)[СlO

minus4 ] = 1 middot 10-2

1101

)()KClO()(

24

42

minus

+

sdot==

KcПРKClOl

l1 (КСlO4) = 001 мольл

Растворимость l1 перхлората калия в чистой воде в десять раз выше 1

М растворе хлорида калия

49

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

89 Расчет растворимости при комплексообразовании

Для расчета растворимости малорастворимых солей когда катион об-

разует комплекс требуются уравнения для произведения растворимости и

для константы устойчивости комплекса

ПР(AmBn) = [An+]m[Bm-]n

xnx

LAAlK

]][[][

+=

где ПР ndash произведение растворимости

К ndash константа устойчивости комплекса

[Аn+] ndash молярная концентрация катионов

[L] ndash молярная концентрация лигандов

[АЦ] ndash молярная концентрация комплекса

Константа устойчивости катиона диамминсеребра (+1) К = 16 middot 107

Рассчитайте растворимость хлорида бромида и иодида серебра(1) в 4М

растворе аммиака если ПР(АgСl) = 1 middot 10-10 ПР(АgВr) = 5 middot 10-13

ПР(АgI) = 8 middot 10-17

AgXhArrАg+ + Х minus ПР(АgХ) = [Аg+][Х minus ]

])([

)()(][

)(][)(

)(])([][

)(][

])([])([2

23

32

33

23

32

23233

++minus

++

+

+++

sdotsdot===

sdot=

sdot=hArr+

NHAgNHcKAgXПР

AgAgXПРXAgXl

NHcKNHAgAg

NHcAgNHAgKNHAgNHAg

50

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

мольл1041)(

4)1061()108()(

мольл1011)(

4)1061()105()(

мольл160)(4)1061()101()(

)()()(

][])([

4

2717

2

2713

2710

32

23

minus

minus

minus

minus

minusminus

minus+

sdot=

sdotsdotsdotsdot=

sdot=

sdotsdotsdotsdot=

=

sdotsdotsdotsdot=

sdotsdot=

asymp

AgIl

AgIl

AgBrl

AgBrl

AgCllAgCll

NHcKAgXПРAgXl

XNHAg

Растворимость галогенидов серебра(1) в 4М растворе аммиака состав-

ляет 016 (AgCl) 11 middot 10-2 (AgBr) и 14 middot 10-4 мольл (AgI) В этом растворе

аммиака хлорид растворяется хорошо бромид ndash незначительно и иодид

серебра (+1) ndash плохо

51

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

9 РАСЧЕТЫ В ЭЛЕКТРОХИМИИ

91 Расчеты по уравнению Нернста

С помощью уравнения Нернста можно вычислить окислительно-

восстановительные потенциалы электродные потенциалы и равновесное

напряжение гальванического элемента

Для окислительно-восстановительного электрода

][][0

BcOkIn

zFRTEE sdot+=

где Е0 ndash стандартный потенциал

Е ndash электродный потенциал

Z ndash число переданных электронов

Для электрона металлкатион металла

][0 +sdot+= ZAInzFRTEE

][][)(0590

K298при)()(

0

01

02

0

BcOkIg

zBEE

TанодЕкатодEE

EEE

sdot+=

=minus=Δminus=Δ

где R ndash газовая постоянная

Т ndash температура

F ndash постоянная Фарадея

[Ок] ndash молярная концентрация окислителя

[Bc] ndash молярная концентрация восстановителя

ΔЕ0 ndash стандартное напряжение

ЕΔ ndash равновесное напряжение

52

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Каков электродный потенциал пары медькатион меди (+2) при 25 degС и

[Cu2+]= 001 мольл

01020590340][

2)(0590 20 IgCuIgBEE sdot++=sdot+= +

E = +028 B

Электродный потенциал равен +028 В

Каково равновесное напряжение гальванического элемента Даниеля

при 25 degС если молярные концентрации сульфата меди(2) и сульфата

цинка(2) одинаковы

Электрод 1 цинккатион цинка (+2)

Электрод 2 медькатион меди (+2)

)()()(][][02950

)()(][02950)(

][02950)()()(

02020202

2

2020220

22022

EZnZnECuCuECuCuEZnCuIg

ZnZnECuCuEZnIgZnZnE

CuIgCuCuEZnZnECuCuEE

Δ=minusminus=+

+minus=+minus

minus+=minus=Δ

++++

+

++++

++++

ΔEdeg = 034 middot (-076) = 110 В

Элемент Даниеля имеет равновесное напряжение 110 В Рассчитайте

напряжение гальванического элемента CuCu +2 (с 1 )|| К+ СI minus || Cu2+(c2)Cu

(Cu2+) = 05 мольл и с1 (Сu2+) = 05 005 и 0005 мольл

Для каждого полуэлемента )(20590 20 +sdot+= CuIgcEE

Напряжение гальванического элемента

1

201

0212 2

0590ccIgEEEEE sdot+minus=minus=Δ

Поскольку

01

02 EE =

53

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

то

1

2

20590

ccIgE sdot=Δ

а) с1 (Cu2+) = 05 мольл ΔЕ = 00295 Ig 1 = 0

б) с1 (Cu2+) = 005мольл ΔЕ = 00295 Ig 10 = 0030 В

в) с1 (Cu2+) = 0005 мольл ΔЕ = 00295 Ig 100 = 0059 В

Исследуемые концентрационные гальванические элементы имеют при

25 degС напряжение 0 30 и 59 мВ

Рассчитайте электродные потенциалы полуэлементов при 25 degС

1) 2HPt (р = 1035 кПа) Н3О+ (рН = 15)

2) +2FePt (с = 002 мольл) Fe3+ (с = 004 мольл)

Каково равновесное напряжение гальванического элемента составлен-

ного из этих электродов

++ OHH 22 2 = 2Н3О+ + 2е-

B880)0890(7880B78800200400590770

][][)(0590)(

B08903101510302950510590

)(3101

)(205900590

)(][

20590

2

2

3320

232

1

2

2

230

1

=minusminus=Δ=+=

sdot+=+hArr

minus=minussdotminus=

sdotminussdotminus=+=

+

+++minus++

EIgE

FeFeIgBFeFeEEeFeFe

IgE

кПаHpIgpH

HpOHIgEE

Равновесное напряжение данного гальванического элемента составляет

088 В

54

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Рассчитайте окислительно-восстановительный потенциал для пары

Mn2+MnOminus4 при рН = 0 при рН = 03 и 7 (t = 25 ordmC)

( ) ( ) [ ][ ][ ]

( ) ( ) ( ) [ ][ ]

( ) ( )

( ) ( ) ( ) 094405112

85

05902

lg5

059085

0590

lg5

0590

5812

4

4

24

42

2

834

42

3422

рНВВEMnOMnE

pHBEMnOMnE

MnMnOBpHBEMnOMnE

MnOHMnBEMnOMnE

eOHMnOHMn

sdotminus+=+

sdotminus=+

sdot+sdotminus=

sdot+=

++harr+

minus

minus

+

minusminus+

+

+minusminus+

minus+minus+

o

o

o

o

При рН = 0 Е = +151 рН = 3 Е = +123 рН = 7 Е = +085

Окислительно-восстановительный потенциал данной пары при рН = 03 и 7 составляет +151 +123 и +085 В соответственно

92 Расчеты по законам Фарадея

Для расчета осажденной массы значений силы тока времени или чис-ла элементарных зарядов при электролизе используются законы Фарадея или преобразования законов Фарадея а также формула-определение мо-лярной массы

zFMIm

zFI

nm

zFIn

τ

τ

τ

=

=

=

55

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

где I ndash сила тока

τ ndash время

z ndash число элементарных зарядов

F ndash постоянная Фарадея

n ndash количество вещества

М ndash молярная масса

m ndash масса вещества

Рассчитайте ежедневное производство алюминия в электролизёре кото-рый работает при силе тока 100 000 А и для которого выход по току η = 85

Al3+ rarr Al + 3endash

кг685г039685485963

85027360024000100asymp=

sdotsdotsdotsdotsdot

==zFMIm ητ

В электролизе ежедневно получают 685 кг алюминия

56

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

10 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ФОРМУЛ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ

101 Определение молекулярной формулы летучего органического соединения

Для определения молекулярной формулы летучего соединения необхо-димо оценить результаты качественного и количественного элементного анализа а также установить молярную массу

Алгоритм действия

1 Установить качественный состав соединения Результат исследуемое соединение состоит из элементов углерод во-

дород и кислород Молекулярная формула СхНуОz 11 Установить молярную массу соединения

12 Экспериментальное определение объема пара одной пропорции

соединения

( )( )[ ]

кПа 72101

C 20

мл 548г

г120

=

=

=

=

p

t

OHCV

OHCm

zyx

zyx

o

13 Рассчитать объем пара порции соединения в нормальных условиях

( )[ ] ( )[ ]

( )[ ] мл 445г

32510115293

1527372101548гг

=sdot

sdotsdot=

sdot=

zyx

zyxzyx

OHCVрТ

рТOHCVOHCV

o

o

oo

14 Рассчитать молярную массу соединения

57

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

( ) ( )( )[ ]

( ) гмоль 259

445

41422120гм

=

sdot=

sdot=

zух

zyx

zухzух

ОНСМ

OHCVVОНСm

ОНСМo

2 Установить возможную молекулярную формулу органического со-единения путем расчета

( ) )()()( ОzМНуМСхМОНСМ zух ++=

Возможные решения 592 гмоль = (2 middot 12 + 4 middot 1 + 2 middot 16 гмоль)

или 592 гмоль = (3 middot 12 + 8 middot 1 + 1 middot 16 гмоль)

Возможные молекулярные формулы органического соединения С2Н4О2 и С3Н8О

3 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органическо-го соединения путем анализа сжиганием

31 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида углерода которые образуются при сжигании одной порции органического соединения

m(CхHуOz) = 60 мг m(H2О) = 720 мг V(CО2) = 718 мл t =20degC ρ = 10172 кПа 32 Рассчитать объем диоксида углерода при нормальных условиях 33 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-

единения

( )( )

( ) ( )( ) 3

м

22 =sdot

sdot=

zyx

zyxp

zyx OHCmVOHCMTCOV

OHCnCOn oo

58

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

34 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-

единения

( )( )

( ) ( )( ) ( ) 8

22

2

22 =sdot

sdot==

zyx

zyxp

zyx OHCmOHМOHCMTOHm

OHCnOHnY o

35 Составить молекулярную формулу

Молекулярная формула органического соединения С3Н8О

Молекулярная (брутто-) формула еще не проясняет строения химиче-

ского соединения Последнее может быть определено при использовании

химических иили физических методов

Возможные соединения с молекулярной формулой С3Н8О

CH3ndashCH2ndashCH2ndashOH ndash пропанол 1

CH3ndashCH(OH)ndashCH3 ndash пропанол 2

СН3ndashСН2ndashОndashСН3 ndash метиловый спирт

102 Определение молекулярной формулы

нелетучего органического соединения

Для определения молекулярной формулы нелетучего соединения необ-

ходимо оценить результаты качественного и количественного элементно-

го анализа и результатов определения молярной массы криоскопическим

методом Молярная масса вещества рассчитывается на основании пони-

жения температуры замерзания

LB

Bзамзам mM

mkT sdot=Δ

Lзам

BзамB mT

mkMΔ

=

где замTΔ ndash понижение температуры замерзания

59

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

замK ndash криоскопическая константа растворителя

Bm ndash масса вещества В

BM ndash молярная масса вещества В

Lm ndash масса растворителя

Для определения молекулярной формулы подходит следующая после-

довательность действий

Установить качественный состав соединения Результат исследуемое со-

единение состоит из элементов углерод водород и кислород Молекуляр-

ная формула ZYX OHC

1 Установить молярную массу соединения

11 Экспериментальное определение понижения температуры замер-

зания раствора

m( ZYX OHC ) = 78 г m(H2О) = 40 г

ΔTзам = -2 К

Кзам(Н2О) = -1860 К sdot гмоль

12 Рассчитать молярную массу соединения

)()()(

2OHmTOHCmkOHCM

зам

ZYXзамZYX Δ=

M( ZYX OHC ) = 181 гмоль

2 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органического

соединения путем анализа сжиганием

21 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида

углерода которые образуются при сжигании одной порции соединения

M(CxHyOz) = 93 мг

m(H2О) = 547 мг

V(СО2) = 739 мл

t =22 degС

60

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

ρ = 1006 гПа

22 Рассчитать объем диоксида углерода в нормальных условиях

25101315295152731006973)()(

0

0220 sdot

sdotsdot==

TppTCOVCOV

V0(СО2) = 679 мл

23 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-

единения

093041422

18106790)(

)()()(

)( 202

sdotsdot

=sdotsdot

==ZYXM

Zyx

ZYX OHCmVOHCMCOV

OHCnCOnx

х = 6

24 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-

единения

93181817542

)()()()(2

)()(2

2

22

sdotsdotsdot

=sdotsdot

==ZYX

Zyx

ZYX OHCmOHMOHCMOHm

OHCnOHny

у = 12

25 Расчет числа атомов кислорода в молекуле органического соеди-

нения

)()()()( OzMHyMCxMOHCM Zyx +minus=

16112126181

)()()()( sdotminussdotminus=

minusminus=

OMHyMCxMOHCM

z Zyx

z = 6

Молекулярная формула соединения С6H12O6

61

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

Основная

1 Коровин НВ Общая химия учебник для технических направлений и специальностей вузов НВ Коровин ndash 2-е изд испр и доп ndash М ВШ 2000

2 Фролов ВВ Химия ВВ Фролов ndash М Высшая школа 1995 3 Глинка НЛ Задачи и упражнения по общей химии НЛ Глинка ndash

Л Химия 1989 4 Суворов АВ Общая химия АВ Суворов АБ Никольский ndash СПб

Химия 1997 5 Орлов КЯ Авиационные материалы КЯ Орлов ВА Пархимович

ndash М Транспорт 1993 6 Задачи и упражнения по общей химии под ред проф НВ Корови-

на ndash М Высшая школа 2003 7 Михилев ЛА Задачи и упражнения по неорганической химии

ЛА Михилев НФ Пассет МИ Федотова ndash СПб Химия 1995 8 Хомченко ИГ Общая химия сборник задач и упражнений

ИГ Хомченко ndash М Оникс 1999 9 Литвинова ТН Задачи по общей химии с медико-биологической на-

правленностью ТН Литвинова ndash Ростов нД Феникс 2001 10 Кузьменко НЕ Задачник по химии НЕ Кузьменко ВВ Еремин

ndash М Экзамен 1999

Дополнительная

1 Слесарев ВИ Химия Основы химии живого учебник для вузов

ВИ Слесарев ndash 2-е изд испр и доп ndash СПб Химиздат 2001

2 Хаускрофт К Современный курс общей химии В 2 т К Хаускрофт

Э Констебл пер с англ ndash М Мир 2002 3 Лидин РА Химия справочник для старшеклассников поступающих в вузы

РА Лидин ЛЮ Аликберова ndash М Аст пресс школа 2002

62

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

4 Слета ЛА Химия справочник ЛА Слета ndash Харьков Фолио Рос-

тов нД Феникс 1997

5 Дикерсон Р Основные законы химии В 2 т Р Дикерсон Г Грей

Дж Хейт ndash М Мир 1982

6 Лучинский ГП Курс химии ГП Лучинский ndash М Высшая школа 1985

7 Ремсден ЭН Начала современной химии ЭН Ремсден ndash Л Хи-

мия 1985

8 Степин БД Неорганическая химия БД Степин АА Цветков ndash

М Высшая школа 1994 9 Шелинский ГИ Основы теории химических процессов ГИ Шелинский

ndash М Просвещение 1989

10 Ерохин ЮМ Сборник задач и упражнений по химии ЮМ Еро-

хин ВИ Фролов ndash М ВШ 1990

11 Любимова НБ Вопросы и задачи по общей и неорганической хи-

мии НБ Любимова ndash М ВШ 1990 12 Фримантл М Химия в действии М Фримантл ndash Ч 1 2 ndash М Мир 1991

13 Шиманович ИЕ Общая химия в формулах определениях схемах

ИЕ Шиманович МЛ Павлович ВФ Тикавый ПМ Малашко ndash Минск

Университетское 1996

14 Витинг ЛМ Задачи и упражнения по общей химии ЛМ Витинг

ЛА Резницкий ndash М МГУ 1995

15 Зоммер К Химия справоник школьника и студента Пер с нем

под ред РА Лигина ndash 2-е издстереотип ndash М Дрофа 2000

63

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Приложение

64

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

65

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

66

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

67

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Значение некоторых констант

Постоянная Авогадро NA = 60221023 моль-1

Постоянная Фарадея 1 F = 6021023е = 96484 Кл = 268 Аmiddotч

Постоянная Планка h = 662610-34 Джс

Универсальная газовая постоянная R = 0082 лmiddotатмКndash1моль-1 =

= 62 360 млmiddotмм рт ст Кndash1мольndash1 = 8314 ДжmiddotК-1мольndash1 = 1987 калК-1моль-1

Таблица 1

Приставки кратных и дольных единиц

Приставка Множитель Приставка Множитель Приставка Множитель

тера Т 1012 гектог 102 милли м 10-3

гига Г 109 дека да 101 микро мк 10-6

мега М 106 децид 10-1 нано н 10-9

кило к 103 сантис 10-2 пико п 10-12

Таблица 2

Корни латинских названий элементов

Символ Название Корень латинского названия Ag Серебро Аргент As Мышьяк арс- арсен- Au Золото аур- С Углерод карб- карбон- Сu Медь купр- Fe Железо ферр- Н Водород гидр- гидроген-

Hg Ртуть меркур- Мn Марганец марган- N Азот нитр- Ni Никель никкал- О Кислород окс- оксиген- Pb Свинец плюмб- S Сера сульф- тио-

Sb Сурьма стиб- Si Кремний алл- силиц- Sn Олово станн-

68

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Таблица 3 Соотношение между единицами энергии

Единица эрг Дж кал Втmiddotч ЭВ

эрг 1 10-7 239middot10-8 278middot10-11 624middot1011

Дж 107 1 0239 278middot10-4 625middot1018

кал 4184middot107 4184 1 116middot103 261middot1019

Втmiddotч 360middot1010 36middot103 861 1 224middot1022

ЭВ 160middot10-12 160middot10-19 383middot10-20 445middot10-23 1

Таблица 4

Названия часто употребляемых кислот и их солей

Кислота Названия солей

Название Формула Кислот-ный

осадок

По названию кислоты (рус номенклатура)

По названию аниона (между-народная но-менклатура)

Азотная HNO3 NO3ndash азотнокислый нитрат

Азотистая HNO2 NО2ndash азотистокислый нитрит

Бромоводородная HBr Brndash бромистый бромид

Йодоводородная HI Indash йодистый йодид

Метакремниевая H2SiO3 SiO32ndash кремниевокислый силикат

Марганцовая HMnO4 MnO4ndash марганцевокислый перманганат

Ортофосфорная H3PO4 PO43ndash фосфорнокислый ортофосфат

(фосфат)

H3PO4 HPO42ndash

кислый фосфорнокис-лый (двухзамещенный) гидрофосфат

H3PO4 H2PO4ndash кислый фосфорнокис-

лый (однозамещенный) дигидрофосфат

Серная H2SO4 SO42ndash сернокислый сульфат

H2SO4 HSO4ndash

кислый сернокислый

гидросульфат (бисульфат)

Сернистая H2SO3 SO32ndash сернокислый сульфит

H2SO3 HSO3ndash кислый сернистокислый гидросульфит

(бисульфит)

Угольная H2CO3 CO32ndash углекислый карбонат

H2CO3 HCO3ndash

кислый углекислый (двууглекислый)

гидрокарбонат (бикарбонат)

Уксусная CH3CHOOH CH3COOndash уксуснокислый ацетат

69

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Окончание табл 4Кислота Названия солей

Название Формула Кислот-ный

осадок

По названию кислоты (рус номенклатура)

По названию аниона (между-народная но-менклатура)

Фосфористая H3PO3 HPO32ndash фосфористокислый фосфит

Фтороводородная HF Fndash фтористый фторид

Хлороводородная HCl Clndash хлористый хлорид

Хлорная HClO4 ClO4ndash хлорнокислый перхлорат

Хлорноватая HClO3 ClO3ndash хлорноватокислый хлорат

Хлорноватистая HClO ClOndash хлорноватистокислый гипохлорид

Хромовая H2CrO4 CrO42ndash хромовокислый хромат

Двухромовая H2Cr2O7 Cr2O72ndash двухромовокислый

бихромат (ди-хромат)

70

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

  • СОДЕРЖАНИЕ
    • ВВЕДЕНИЕ
    • ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
    • 1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВАЖНЕЙШИХ ВЕЛИЧИН И ЕДИНИЦИСПОЛЬЗУЕМЫХ В ХИМИИ
    • 2 ВАЖНЕЙШИЕ ВЕЛИЧИНЫ И ЕДИНИЦЫ В ХИМИИ
    • 3 РАСЧЕТЫ ДЛЯ ГАЗОВ
      • 31 Расчет массы газов
      • 32 Расчет объема газов
        • 4 РАСЧЕТЫ ДЛЯ СМЕСЕЙ
          • 41 Расчеты соотношения компонентов смеси
          • 42 Расчеты по массовой доле
          • 43 Расчеты по объемной доле
          • 44 Расчеты по мольной доле
          • 45 Расчеты по молярной концентрации
          • 46 Расчеты по эквивалентной концентрации
          • 47 Расчеты по плотности газов и растворов
          • 48 Расчет молярной концентрации веществапо результатам титрования
          • 49 Расчет массы по результатам титрования
            • 5 СТЕХИОМЕТРИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РЕАКЦИЯМ
              • 51 Алгебраический расчет массы и объема
              • 52 Расчет массы и объема методом пропорций
                • 6 РАСЧЁТЫ В ХИМИЧЕСКОЙ ТЕРМОДИНАМИКЕ
                  • 61 Расчет энтальпии реакции по данным эксперимента
                  • 62 Расчет стандартных величин реакции по табличным данным
                  • 63 Расчет энергии Гиббса реакции
                  • 64 Расчет константы равновесия
                    • 7 РАСЧЕТЫ В КИНЕТИКЕ РЕАКЦИЙ
                      • 71 Расчет константы скорости
                      • 72 Расчет порядка реакции
                      • 73 Расчет времени реакции
                      • 74 Расчеты по уравнению Аррениуса
                        • 8 РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РАВНОВЕСИЯМ
                          • 81 Расчеты по закону действующих масс
                          • 82 Расчет константы равновесия Кс
                          • 83 Расчет количества продукта в состоянии равновесия
                          • 84 Расчет выхода продукта
                          • 85 Расчет константы равновесия по уравнению Вант-Гоффа
                          • 86 Расчеты с водородным показателем рН
                          • 87 Расчет степени протолиза
                          • 88 Расчеты по равновесиям растворимости
                          • 89 Расчет растворимости при комплексообразовании
                            • 9 РАСЧЕТЫ В ЭЛЕКТРОХИМИИ
                              • 91 Расчеты по уравнению Нернста
                              • 92 Расчеты по законам Фарадея
                                • 10 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ФОРМУЛОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
                                  • 101 Определение молекулярной формулы летучего органического соединения
                                  • 102 Определение молекулярной формулы не летучего органического соединения
                                    • БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
                                    • Приложение
Page 16: МЕТОДИКА РЕШЕНИЯ ЗАДАЧvenec.ulstu.ru/lib/disk/2015/Kemer_7.pdf · 2015-03-23 · ВВЕДЕНИЕ Значение решения задач в курсе химии

Мольная доля вещества Общее количество веществ смеси

Количество вещества для компонентов

Раствор хлорида натрия x(NaCl) = 3

100 моль 3 моль хлорида

натрия 97 моль воды

Раствор гидроксида калия x(KOH) = 2

100 моль 2 моль гидроксида

калия 98моль воды

Латунь x(Сu) = 70 1 моль 07 моль меди 03 моль цинка

Массовая концентрация (β) ndash частное от деления массы растворенного

вещества В (mв) на объем раствора

CM

BB V

m=β единицы гл мгм3

Массовая концентрация вещества Объем смеси Масса растворенного вещества

Раствор глюкозы β =10 гл 1 л 10 г глюкозы

Озоносодержащий воздух β(О3) = 240 мгм3

1м3 24-10-4

Молярная концентрация (с) ndash частное от деления количества раство-

ренного вещества В (nв) на объем раствора

РАР

BВ V

ncminus

= единица (в химии) мольл

Молярная концентрация растворенного вещества

Объем рас-твора

Количество растворенного вещества

Серная кислота с = 02 мольл 1 л 02 моль серной кислоты Н2SO4

Раствор нитрата калия с = 2 мольл 100 мл 02 моль нитрата калия K2NO3

Эквивалентная концентрация (ceq) ndash частное от деления эквивалент-

ного количества вещества В (neq) на объем раствора

)( рр

eqBeqB V

nc

minus

= ndash единица (в химии) мольл

16

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Эквивалентная концентрация вещества

Объем раствора л

Количество раство-ренного вещества

Эквивалентное коли-чество растворенно-

го вещества

Хлороводородная кислота ceq(HCl) = 1 мольл z(HCl) = 1

1 1 моль HCl 1 моль HCl

Серная кислота ceq = 2 мольл z = 2 05 05 моль H2SO4 05 моль H2SO4

Моляльность раствора (b) ndash частное от деления количества раство-ренного вещества В (nв) на массу растворителя L

L

B

mnb = ndash единица молькг

Постоянная Фарадея (F) ndash произведение постоянной Авогадро NА на элементарный электрический заряд представляет собой заряд 1 моль электронов или 1 моль однозарядных ионов

F = NAmiddote = 602214middot1023(моль-1) middot 160218middot1019(KЛ) = 96 485

17

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

3 РАСЧЕТЫ ДЛЯ ГАЗОВ

Газовые законы

При расчетах для газов исходным пунктом являются выведенные для идеальных газов законы газовой динамики так как они приблизительно распространяются и на реальные газы если речь не идет об очень высоких давлениях

Уравнение состояния идеального газа nRTpV = ndash экстенсивная форма

RTpVM = ndash интенсивная форма

Объединенный газовый закон

2

22

1

11

TVP

TVР

=

где Р ndash давление

V ndash объем

VM ndash молярный объем

R ndash универсальная газовая постоянная

T ndash температура

12 ndash индексы состояний

Нормальное состояние газов

Состояние газа определенное при нормальном давлении р = 101325 кПа

(1 атм) и нормальной температуре Т = 27315 К (0 degС)

Молярный объем идеального газа при нормальных условиях составляет

MV = 22144 лмоль

Молярный объем реальных газов при нормальных условиях приблизи-

тельно равен молярному объему идеального газа

18

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

31 Расчет массы газов

Какая масса водорода находится в газометре объемом 1500 м3 при тем-

пературе 20 degС (293 К) и давлении 1040 кПа

( ) ( ) ( ) ( ) ( )( )[ ] ( )

К293мольКДж31458гмоль2м1500кПа0104

32

2 sdotsdotsdotsdot

=sdot

=

==

RTHMpVHm

RTMmnRTpV

m(H2) =1281 кг

Газометр содержит 1281 кг водорода

32 Расчет объема газов

Какой объем занимают 3 моль азота при температуре 290 К и давлении

985 кПа

( ) ( )[ ] кПа398

К290мольКДж31458мол3N2sdotsdotsdot

==ь

pnRTV

( ) л473N2 =V

19

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

4 РАСЧЕТЫ ДЛЯ СМЕСЕЙ

41 Расчеты соотношения компонентов смеси

Необходимое для приготовления смеси с желаемой массовой долей со-

отношение компонентов ndash двух растворов с известными массовыми доля-

ми может быть рассчитано с помощью уравнения смешивания

В1 sdot ω(B) + ω2(B) = (m1 + m2) sdot ω(B)

где m1 ndash масса раствора 1

m2 ndash масса раствора 2

ω1 ndash массовая доля раствора 1

ω2 ndash массовая доля раствора 2

ω (B) ndash массовая доля смеси

20 г соляной кислоты с ω1 (HCI) = 37 смешивают с 100 г воды Како-

ва массовая доля хлороводорода в конечной смеси

m1 sdot ω1(HCl) + m2 sdot ω2(HCl) = (m1 + m2) sdot ω (HCl)

10020010037020)()()(

21

2211

+sdot+sdot

=+

sdot+sdot=

mmHClmHClmHCl ωωω

100 г ω(HCI) = 62

20

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

В полученной кислоте массовая доля хлороводорода равна 62 Для

тех же расчетов используется также правило креста

Правило креста базируется на преобразовании уравнения смешивания

m1 middot ω1(В) + т2 middot ω2(B) = m1 middot ω(B) + m2 middot ω(B)

m1 middot [ω1(B) ndash ω(B)] = m2 middot [ω(B) ndash ω2(B)]

)()()()(

1

2

2

1

BBBB

mm

ωωωω

minusminus

=

Массовая доля вещества в концентрированном растворе исходного ве-

щества ω1(B)

Масса концентрированного вещества в исходном рас-

творе г ω(B) ndash ω2(B)

Массовая доля вещества в разбавленном исходном

растворе ω2(B)

Масса разбавленного исходного вещества г

ω1(B) ndash ω(B)

Массовая доля вещества в

приготовляемом растворе

ω(B)

)()()()(

1

2

BBBB

ωωωω

minusminus ndash соотношение компонентов смеси

21

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Раствор гидроксида натрия с ω(NaOH) = 30 должен быть приготов-

лен путем смешивания 40-го раствора гидроксида натрия с 10-м

раствором гидроксида натрия Какие массовые части обоих растворов не-

обходимо смешать

40 30- 10=20 30 10 40-30=10

20 10 = 2 1 = 21 mm

2 массовые части 40-го раствора необходимо смешать с 1 массовой

частью 10-го раствора например 20 г первого и 10 г второго раствора

22

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

42 Расчеты по массовой доле

Расчеты по массовой доле производятся с помощью формулы-

определения или с помощью преобразований формулы-определения

)( рр

BB m

m

minus

где ωВ ndash массовая доля вещества В

Bm ndash масса вещества В

)( РРm minus ndash масса раствора

Какая масса нитрата серебра (+1) содержится в 175 г раствора

m(AgNOg) = w(AgNO3) middot m(p-p) = 005 middot 175 (г)

m(AgNО3) = 875 г

Масса нитрата серебра(1) содержащегося в растворе равна 875 г

Какие массы воды и перманганата калия необходимы для приготовле-

ния 150 г 12 -го раствора перманганата калия

г1500120)]OH()KMnO([)KMnO()KMnO(

г150)OH()KMnO()OH()KMnO(

)KMnO()KMnO(

2444

2424

44

sdot=+sdot=

=++

=

mmm

mmmm

m

ω

ω

m(КМnO4) = 18 г

m(Н2O) = 150 г middot m(КМnО4) = 150 г middot 18 г = 1482 г

Необходимы 1482 г воды и 18 г перманганата калия

23

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

43 Расчеты по объемной доле

Расчеты по объемной доле проводятся с помощью формулы-

определения или с помощью преобразований формулы-определения

см

BB V

V=ϕ

где φв ndash объемная доля вещества В

VB ndash объем вещества В

Vсм ndash объем смеси

Какой объем воды необходимо смешать с 175 мл чистого пропанола-1

для того чтобы получить смесь с ϕ (С3Н7ОН) = 35

)()()()(

)()(

)()(

7373

732

273

7373

OHHCVOHHCOHHCVOHV

OHVOHHCVOHHCVОННС

minus=

+=

ϕ

ϕ

V(H2О) = 325 мл

2 175 мл пропанола-1 необходимо смешать 325 мл воды

44 Расчеты по мольной доле

Расчеты по мольной доле проводятся с помощью формулы-определения или с помощью преобразований формулы-определения

CM

BB n

nx =

где хв ndash мольная доля вещества В nв ndash количество вещества В nсм ndash сумма количеств веществ в смеси

24

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Какова мольная доля диоксида азота в смеси диоксида азота с тетраок-сидом диазота если количество NO2 равно 12 моль а сумма количеств NO2 N2O4 составляет 28 моль

8021

21)()(

)()(

моль802

21822

)()()(

2

422

22

2242

422

+=

+=

=minus

=minus

=

hArr

ONnNOnNOnNOx

NOnNOnONn

ONNO

o

x(NO2) = 06 = 60 Мольная доля диоксида азота в смеси составляет 60

45 Расчеты по молярной концентрации

Расчеты по молярной концентрации производятся с помощью формулы определения или с помощью преобразования формулы-определения Во многих расчетах используется также формула-определение молярной массы

ppB

BB

B

BB

VMmC

nmM

pVpnС

minus=

⎪⎪⎭

⎪⎪⎬

=

minus=

где СВ ndash молярная концентрация

nB ndash количество растворенного вещества В

V(p-p) ndash объем раствора

mB ndash масса растворенного вещества В

МВ ndash молярная масса вещества В

Какое количество хлороводорода содержится в 5 л 3М (3-молярной)

хлороводородной кислоты [раствора с с(HCl) = 3 мольл]

n(HCl) = c(HCl) middot V(p-p) = 3 (мольл) middot 5 (л) = 15 моль

25

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Данный раствор содержит 15 моль хлороводорода

Какова молярная концентрация хлороводорода если в 2 л раствора со-

держится 73 г НCl

( ) ( )( ) 1

253673

=sdot

=minussdot

=pVpHClM

HClmHClс мольл

Концентрация хлороводорода в растворе равна 1 мольл

46 Расчеты по эквивалентной концентрации

Расчеты по эквивалентной концентрации проводятся с помощью фор-

мулы определения или с помощью преобразований формулы-

определения Во многих расчетах используется также формула-

определение молярной массы

( )

pp

BeqB

Beq

VznC

zcС

minus

=

=

( )ppB

BeqB VM

mСminus

=

где сВ ndash молярная концентрация вещества В

СeqB ndash эквивалентная концентрация вещества В

z ndash эквивалентное число растворенного вещества В

V(p-p) ndash объем раствора

mB ndash масса растворенного вещества В

МВ ndash молярная масса растворенного вещества

Какова эквивалентная концентрация гидроксида кальция в растворе 3 л

которого содержат 002 моль растворенного вещества

26

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

0130])([])([ 22 =

sdot=

minus ppeq V

OHCanzOHCaС мольл

Эквивалентная концентрация Са(ОН)2 в растворе равна 0013 мольл

Какая масса карбоната натрия необходима для приготовления 900 мл

02 раствора карбоната натрия [раствора с сeq(Na2C03) = 02 мольл]

549)()(

)( 323232 =

sdotsdot= minus

zVCONaMCONac

CONam ppeq г

Для приготовления данного раствора необходимо взять 954 г Na2CO3

47 Расчеты по плотности газов и растворов

С помощью формулы-определения плотности и на основе взаимосвязи

между молярным объемом газа молярной массой и плотностью можно

вычислить значения соответствующих величин

)(

MVrM

Vm

=

=

ρ

ρ

где ρ ndash плотность газа или раствора

М ndash молярная масса

VM ndash молярный объем газа

т ndash масса раствора

V ndash объем раствора

Рассчитайте плотность диоксида углерода при нормальных условиях

(ну)

27

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

гл961422

44CO

лмоль422)ну()CO()CO(

2

22

==

==

)ρ(

VV

MM

M

ρ

Плотность диоксида углерода при нормальных условиях составляет

196 гл Рассчитайте количество некоторого газа в порции массой 2014 г

если его плотность равна 00899 гл

Рассчитайте эквивалентную концентрацию гидроксида калия в раство-

ре с плотностью 113 гмл

56

1311401)(

)()(

)(

)()()()()(

)(

)(

)(

)()(

мольгмлг

KOHMKOHz

KOHMmKOHmz

KOHMVKOHmz

VKOHnzKOHczKOHс

pp

pp

рр

ррррeq

minussdot=

minussdot=

sdot

minussdot=

=sdot

sdot=

sdot=sdot=

minus

minus

minus

minusminus

ρωρ

ce(KOH) = 28 мольл

Эквивалентная концентрация КОН в данном растворе равна 28 мольл

48 Расчет молярной концентрации вещества по результатам титрования

Молярная концентрация вещества в растворе при титровании может быть рассчитана по объему определяемого раствора и расходу стандартного рас-твора с известной молярной концентрацией другого вещества В точке ва-лентности эквивалентные количества веществ в анализируемом и в стан-дартном растворе одинаковы Произведение эквивалентного числа z1 на ко-личество определяемого вещества n1 равно произведению эквивалентного числа z2 на количество вещества в стандартном растворе 2211 nznz = Это

28

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

уравнение упрощается если вещества определяемого и стандартного рас-творов имеют одинаковые эквивалентные числа (z1 = z2) n1 = n2

z1c1V1 = z2c2V2

откуда

11

2221 Vz

Vczс =

где с1 ndash молярная концентрация вещества в определенном растворе с2 ndash молярная концентрация вещества 2 в стандартном растворе V1 ndash объем определяемого раствора V2 ndash объем использованного раствора 10 мл раствора азотной кислоты в процессе кислотно-основного титрования

потребовали 48 мл раствора гидроксида натрия с ceq(NaOH) = 1 мольл Какова эквивалентная концентрация азотной кислоты в ее растворе

1

221 V

Vсс =

(NaOH) = 1 z(HNО3) = 1

( ) ( ) ( )( )

( ) ( )( ) мольл480мл10

мл48мольл1

33 =

sdot=

sdot=

HNOVNaOHVNaOHcHNOс

Молярная концентрация азотной кислоты равна 048 мольл

49 Расчет массы по результатам титрования

Масса растворенного вещества или его ионов может быть найдена с

помощью титрования Для расчета необходимы формулы-определения мо-

лярной концентрации и молярной массы Подстановкой и преобразовани-

ем получим

2211

21 VcM

zzm =

29

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

где m1 ndash масса вещества в определяемом растворе

M1 ndash молярная масса вещества в определяемом растворе

Z1 ndash эквивалентное число вещества в определяемом растворе

с2 ndash молярная концентрация вещества в стандартном растворе

V2 ndash объем использованного стандартного раствора

z2 ndash эквивалентное число вещества в стандартном растворе

При перманганатометрическом определении катионов железа (II) в

растворе было использовано 168 мл 002 М раствора перманганата калия

Какая масса железа в виде ионов содержится в определяемом растворе

Уравнение реакции титрования

5Fe +2 +МnО 4 + 8Н3О+ = 5Fe3+ + Мn2+ + 12Н2О

z(Fe +2 ) = 1z(MnO minus4 ) = 5

( ) ( )( ) ( ) ( ) ( )

( ) ( ) мг94мл816мольл020

ьгмол5615

42

242

=sdottimes

timessdot=sdotsdot= minus++

minus+ MnOcFeM

FezMnOzFem

30

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

5 СТЕХИОМЕТРИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ

ПО ХИМИЧЕСКИМ РЕАКЦИЯМ

Стехиометрия ndash учение о количественном составе химических соеди-

нений а также о соотношениях количеств веществ масс объемов и заря-

дов в химических реакциях

Стехиометрический расчет ndash расчет масс и объемов участвующих в

химической реакции исходных веществ или продуктов реакции Во всех

химических реакциях количества исходных веществ реагируют друг с дру-

гом в определенном соотношении На основании этого можно рассчитать

массы и объемы участников химической реакции

51 Алгебраический расчет массы и объема

На основе пропорциональности масс объемов и количеств веществ

выводятся расчетные уравнения для этих величин

Искомая величина Заданная величина Расчетное уравнение

m(A) m(B) ( )( )

( ) ( )( ) ( )BMBn

AMAnBmAm

sdotsdot

=

m(A) V(B) ( )( )

( ) ( )( ) ( )BVBn

AMAnBVAm

Msdotsdot

=

V(A) m(B) ( )( )

( ) ( )( ) ( )BMBn

AVAnBmAV M

sdotsdot

=

V(A) V(B) ( )( )

( )( )BnAn

BVAV

=

m ndash масса вещества V ndash объем вещества M ndash молярная масса VM ndash мо-

лярный объем газа (ну) (A) ndash вещество А (B) ndash вещество В

31

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Рассмотрим алгоритм действия на примере задачи каков объем кисло-

рода может быть получен путем термического разложения 28 г перманга-

ната калия

1 Составление уравнения реакции

2KMnO4 = K2MnO4 + MnO2 + O2

2 Указания на искомые и заданные величины

Дано n(B) = n(KMnO4) = 2 моль

N(A) = n(O2) = 1 моль

m(B) = m(KMnO4) = 28 г

Найти V(A) = V(O2)

3 Вывод расчетного уравнения

( ) )(

)()()()(

)()()()(

)()(

44

4222 KMnOMKMnOn

KMnOmOVMOmOV

BMBnAVAn

BmAV M

sdotsdotsdot

=

sdotsdot

=

4 Подстановка данных в расчетное уравнение

( ) ( ) ( )( ) ( )мольгмоль

лмольлмольOV1582

284221)( 2 sdotsdotsdot

=

5 Счет искомых величин

V(O2) = 198 л

6 Ответ задачи путем термического разложения 28 г перманганата ка-

лия можно получить 198 л кислорода

32

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

52 Расчет массы и объема методом пропорций

Массы и объемы реагентов в химической реакции могут быть рассчи-

таны на основе количеств веществ молярных масс и молярных объемов

используя метод пропорций

Какая масса оксида железа (3) должна быть использована в реакции с

алюминием для получения 14 г железа

1 Составление уравнения реакции

Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3

2 Запись заданной и искомой величины над уравнением реакции

m 14 г

Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3

3 Запись произведений стехиометрических коэффициентов и моляр-

ных масс веществ под уравнением реакции

m 14 г

Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3

мольг 1601sdot мольг 562 sdot

4 Составление пропорции

мольгг

мольгm

56214

1601 sdot=

sdot

5 Расчет искомых величин

гмольг

гмольгm 20562

14160=

sdotsdot

=

6 Ответ задачи для получения 14 г железа требуется 20 г оксида желе-

за (+3)

33

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

6 РАСЧЁТЫ В ХИМИЧЕСКОЙ ТЕРМОДИНАМИКЕ

61 Расчет энтальпии реакции по данным эксперимента

Энтальпия реакции может быть определена калориметрическим методом

)(

)()()(

)(

)()(

22

22

продmпродMTOHcOHmН

продnTOHcOHmH

P

P

sdotΔsdotsdotminus=Δ

Δsdotsdotminus=Δ

где ΔH ndash энтальпия реакций

m(H2O) ndash масса воды в калориметре

(прод) ndash продукт реакции

Определите энтальпию реакции железа с серой если образуется суль-

фид железа(2)

Уравнение реакции Fe + S = FeS

Данные измерений m(H2О) = 400 г ΔT = 45 К

m(Fe) = 448 г m(S) = 256 г

( )[ ] ( ) 94562484

8854194400)()(

)()()( 22

молькДжмольгКлКДж

SmFemFeSMTOHcOHmH P

minus=+

sdotsdotsdotsdotminus=

+sdotΔsdotsdot

minus=Δ

Определенная калориметрическим путем энтальпия реакции получения

сульфида железа (+2) составляет ΔН = -94 кДжмоль (табличная величи-

на -100 кДжмоль)

34

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

62 Расчет стандартных величин реакции

по табличным данным

Стандартные энтальпии ΔН0 стандартные энтропии ΔS0 стандартные

энергии Гиббса ΔG0 ndash реакции могут быть рассчитаны на основе закона

Гесса по табличным данным

)]([)]([

)()(

)()(

0

0

0

000

000

реагGvпродGvG

SvSvS

HvHvH

BTBTT

реагпрод

реагпрод

ΔsdotminusΔsdot=Δ

sdotminussdot=Δ

ΔsdotminusΔsdot=Δ

sumsum

sum sum

sum sum

Рассчитайте стандартную энтальпию гидрирования этена

кДж137]01521[)]85(1[

)]H(H)HC(H[)HC(H

CHCHHCHCH

20

420

6200

33222

minus=sdot+sdotminusminussdot=

=Δsdot+ΔsdotminusΔsdot=Δ

minusrarr+=

vvHv

Стандартная энтальпия реакции составляет -137 кДж

63 Расчет энергии Гиббса реакции

Расчет производится по уравнению Гиббса-Гельмгольца

000 H STGT ΔminusΔ=Δ

Рассчитайте стандартную энергию Гиббса GΔ 0298 ndash гидрирования этена

СН2 = СН2 + Н2 rarr СН3 ndash СН3 0HΔ = -137 кДж ASP = ndash121 ДжК

0298GΔ = 0

298HΔ ndashΔS 0 = ndash137 middot298 (ndash0121) = ndash101 кДж

Стандартная энергия Гиббса реакции составляет -101 кДж

35

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

64 Расчет константы равновесия

Константа равновесия рассчитывается по стандартной энергии Гиббса

реакции

RTInKGT minus=Δ 0

Рассчитайте константу равновесия PK гидрирования этена при 298 К

если кДж1010289 minus=ΔG давление выражено в Паскалях

0289 PRTInKG minus=Δ

105325101

кПа)325101(

1)325101(

840)К(298)ДжК(3148

)кДж(101

15840

0298

sdot==sdot=

minus=Δ=

=sdot

minus=

Δminus=

Δ

Δ

eeK

vKInInK

RTGInK

vInKP

vP

P

P

P

Константа равновесия гидрирования этена составляет 15105 sdot=PK

36

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

7 РАСЧЕТЫ В КИНЕТИКЕ РЕАКЦИЙ

71 Расчет константы скорости

Расчет константы скорости на основе данных измерения кинетических

параметров осуществляется по уравнению скорости реакции Порядок хи-

мической реакции должен быть известен

Реакция 1 порядка

Реакция 2 порядка

Или если с0А = с0В

)11(10

2

AAA

A

cckkc

ddcv minus==minus=

ττ

где сА сВ ndash молярные концентрации в момент времени х

с0А с0В ndash начальные концентрации реагентов

k ndash константа скорости реакции

τ ndash время протекания реакции

Щелочное омыление метилового эфира уксусной кислоты протекает

как реакция II порядка

CH3 ndash COO ndash CH3 + OH ndash COOndash + CH3OH

Найдите константу скорости Заданы начальные концентрации метилового

эфира уксусной кислоты и гидроксид-иона с0(эфир) = с0(ОН minus ) = 005 мольл

Через 75 с концентрации составили с(эфир) = с(ОН minus ) = 004 мольл

A

AA

A

ccInkkc

ddcV 01

ττ===

BA

AB

ABBA

A

ccccIn

cckckc

ddcV

0

0

00 )(1 sdotminus

==minus=ττ

37

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ minus=⎥

⎤⎢⎣

⎡minus=

0501

0401

751

)(1

)(11

0 cэфирcэфирck

τ

k = 0067 л(мольmiddotс)

Константа скорости щелочного омыления метилового эфира уксусной

кислоты составляет 0067 л(мольmiddotс)

72 Расчет порядка реакции

Расчет порядка реакции из данных измерения кинетических парамет-

ров осуществляется по уравнению скорости С помощью полученных

экспериментальным путем данных рассчитываются и сравниваются меж-

ду собой константы скорости в разные моменты времени Если отклоне-

ние значений этих констант незначительное то выбранный для расчетов

порядок реакции является правильным

Необходимо определить порядок реакции тиосульфат-иона с перокси-

дом водорода

minus23S2SO +2Н3O+ + Н2O2 mdashgt S4O minus2

6 + 4Н2О (при рН = const)

Данные измерений

τ мин 0 17 36 43 52

с(SO3S2-)10-3 мольл

205 103 52 42 31

с(Н2O2)10-3 мольл 368 317 291 286 281

Предложим что в данных условиях протекает реакция II порядка

)()()(22

23

23 OHcSSOck

dSSOdcv sdotsdot=minus= minus

minus

τ

38

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

)()()()(

)]()([1

23022

2202

3

2202

30minus

minus

minus sdotsdot

sdotminus

=SSOcOHcOHcSSOcIn

OHcSSOck

τ

Через 17 мин

)10520()10731()10836()10310(

)1083610520(171

33

33

33 minusminus

minusminus

minusminus sdotsdotsdotsdotsdotsdot

sdotsdotminussdot

= Ink

k = 195 л(моль sdot мин) Аналогично через 36 мин ndash 194 через 43 мин ndash 190 через 52 мин ndash 191

Частные константы скорости близки по значениям протекает реакция 2 порядка Константа скорости этой реакции составляет 19 л(моль sdot мин)

73 Расчет времени реакции

Расчет времени реакции необходимого для того чтобы достичь опре-деленной концентрации исходного вещества или продукта реакции осу-ществлялся по уравнению скорости реакции

Проводится химическая реакция пероксида водорода с тиосульфат-ионом в кислом растворе Начальные концентрации с0(Н2О2) = 5 sdot 10 minus 2мольл

c0(SO3S2 minus

) = 25 sdot10-2 мольл Константа скорости реакции II порядка

k = 191 л(моль sdot мин) Необходимо рассчитать время по истечении кото-

рого концентрация тиосульфат-ионов станет равной 1 sdot 10 2minus мольл 2SО3S2- + 2Н3О+ + Н2О2 rarr S4О minus2 + 4Н2О

)()()(22

23

23 OHcSSOck

dSSOdcv sdotsdot=minus= minus

minus

τ

)()()()(

)]()([1

23022

2202

3

2202

30minus

minus

minus sdotsdot

sdotminus

=SSOcOHcOHcSSOcIn

OHcSSOckτ

39

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

=minusminus= minusminus )]()([21)()( 2

32

3022022 SSOcSSOcOHcOHс

2222 10254)1011052(21105 minusminusminusminus sdot=sdotminussdotminussdot= мольл

)1052()10254()105()101(

)]1051052[9111

22

22

22 minusminus

minusminus

minusminus sdotsdotsdotsdotsdotsdot

sdotsdotminussdot

= Inτ

τ = 159

Концентрация minus23SSO равная 2101 minussdot мольл установиться через 159 мин

74 Расчеты по уравнению Аррениуса

С помощью уравнения Аррениуса рассчитываются энергия активации и предэкспоненциальный множитель на основе экспериментальных значений константы скорости Константа скорости может быть пересчитана на лю-бые температуры

RTEInAInk

eAk

A

RTEA

minus=

sdot=minus

)11(12

12 TTREInkInk A minus=minus

где minus21kk константы скорости реакции

T1 T minus2 температуры

ЕА ndash энергия активации

R ndash универсальная газовая постоянная

A ndash предэкспоненциальный множитель

40

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Константы скорости разложения пентаоксида диазота N 2 O5 rarrNO2 + NO3

при 308 К и 328 К равны соответственно 134 middot 10 4minus и 150 middot 10 3minus с 1minus Необ-

ходимо рассчитать энергию активации

1

2

21

21

KKIn

TTTRTEA sdotminus

=

14

13

1034110501

)308328()(328)(300)]([31458

minusminus

minusminus

sdotsdot

sdotminus

sdotsdotsdot=

ccIn

КККмольКДжEA

EA = 101 кДжмоль

Энергия активации разложения N2О5 составляет 101 кДжмоль

Константы скорости разложения пентаоксида диазота при 308 К и

328 К равны соответственно 134 middot 10-4 и 150 middot 10-3 с-1 Необходимо рас-

считать предэкспоненциальный множитель А если энергия активации

равна 101кДжмоль

c10812

108110812

c1081)10501(

c1081)10341(

1131313

21

11332831458101000

322

11330831458101000

411

2

1

minus

minussdotminus

minussdotminus

sdot=sdot+sdot

=+

=

sdot=sdotsdot=sdot=

sdot=sdotsdot=sdot=

AAA

eekA

eekA

RTE

RTE

A

A

Множитель А для данной реакции равен 18 middot 1013 с-1

Константа скорости разложения пентаоксида диазота при 328 К со-ставляет 60 1310 minusminussdot с Необходимо рассчитать константу скорости реакции при 100 degС

41

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

c130)10501(287287

2874684)328

1273100

1(31458

101000

)11(

)11(

1312

4684

1

2

2

2

121

2

1212

minusminus =sdotsdot==

===minus+

minus=

minusminus=

minusminus=minus

KK

eKK

KKIn

TTRE

KKIn

TTREInkInk

A

A

Константа скорости разложения N2О5 при 100 degС составляет 013 с-1

42

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

8 РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РАВНОВЕСИЯМ

81 Расчеты по закону действующих масс

Расчеты в соответствии с законом действующих масс осуществляются в определенной последовательности

Алгоритм действия 1 Составление уравнения реакции 2 Указание молярных концентраций (парциальных давлений) реаген-

тов перед началом реакции 3 Вычисление молярных концентраций (парциальных давлений) уча-

стников реакции в состоянии химического равновесия 4 Составление уравнения закона действующих масс 5 Подстановка молярных концентраций (парциальных давлений) в

уравнение закона действующих масс 6 Расчет искомых величин В химических равновесиях с одинаковой суммой коэффициентов для

реагентов и продуктов (Δ v = 0) вместо молярных концентраций могут быть взяты пропорциональные им количества веществ

82 Расчет константы равновесия Кс

В реакции уксусной кислоты с этанолом при 25 degС к моменту установ-ления химического равновесия образовалось 205 моль этилового эфира уксусной кислоты В исходных веществах содержалось 155 моль воды Каково значение константы равновесия

1 СН3mdashСООН + С2Н5mdashОНhArrСН3mdashСООmdashС2Н5 + Н2О 2 3 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 (3-205) (4-205) 205 моль (155 + 205) 095 моль 195 моль 36 моль

43

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

4 )()(

)()(спиртnкислотаnводаnэфирnKC sdot

sdot=

5 95195063052

sdotsdot

=cK

6 КС = 398 При 25 degС константа равновесия образования этилового эфира уксус-

ной кислоты равна 398 (или ~ 4)

83 Расчет количества продукта в состоянии равновесия

При 25 degС константа равновесия образования эфира из уксусной кисло-ты и этанола равна 4 Каково количество эфира в состоянии равновесия если взято 3 моль уксусной кислоты и 4 моль этанола Исходные вещест-ва содержат 155 моль воды

1 СН3 ndash СООН + С2Н5 ndash ОН hArr СН3 ndash СОО ndash С2Н5 + Н2О 2 3 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 3-n 4-n n 155 + n

4 )()(

)()(спиртnкислотаnводаnэфирnK C sdot

sdot=

5 )4()3(

)551(4nn

nnminussdotminus

+=

87329254164

972859

016859482845516

21

222

plusmn=minusplusmn=

=+minus+minus=+

n

nnnnnn

n1 = 78 моль (нереальный ответ n gt 4 моль)

n2 = 205 моль В состоянии химического равновесия смесь содержит 205 моль этило-

вого эфира уксусной кислоты

44

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

84 Расчет выхода продукта

Уход продукта реакции представляет собой частное от деления полу-ченного в равновесии количества вещества и рассчитанного по необрати-мой реакции количества вещества

теорnn

При взаимодействии 3 моль уксусной кислоты с 4 моль этанола полу-чают 205 моль эфира Исходные вещества содержали 155 моль воды Ка-ков выход эфира по отношению к уксусной кислоте

1 OHHCCOOCHOHHCCOOHCH 2523523 +minusminushArrminus+minus

2 23 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 095 моль 195 моль 205 моль 36 моль

4 3052

)()(

)()(

0

===кислотаnэфирn

эфирnэфирn

теор

η

5 68680 ==η

Выход эфира по отношению к уксусной кислоте составляет 68

85 Расчет константы равновесия по уравнению Вант-Гоффа

Расчет константы равновесия при определенной температуре осущест-вляется при заданной константе равновесия с помощью уравнения Ванг-Гоффа (изобара реакций)

2RTH

dTdInK Δ

=

Интегрированная форма

12

120

12 TTTT

RHInKInK minus

sdotΔ

+=

45

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

где k ndash константа равновесия 0HΔ ndash стандартная энтальпия

R ndash универсальная газовая постоянная T ndash температура 12 ndash индексы для двух составляющих

При 25 degС для химической реакции 242 2NOON hArr константа равновесия

КР = 114 кПа Рассчитайте константу равновесия при 70 degС если стан-дартная энтальпия реакции Δ Н0 = 59 кДж

259325101325101

940343298298343

3145859000

325101411

325101

9402

12

120

12

2

2 =sdot=sdot=

=sdotminus

sdot+=

=minus

sdotΔ

+==

eeK

In

TTTT

RHInK

KInK

PInKP

PP

P

86 Расчеты с водородным показателем рН

Расчеты с показателем рН проводятся с помощью формулы-определения рН и химического выражения константы протолиза

мольлв)()( 33 OHcOHIgcpH +minus=

Для сильных кислот и оснований

с(H3O+) = c0на sdot c(OH-) = c0B

Для средних по силе кислот и оснований (при К gt 001 с0)

с(H3O+) = Bbнаa cKOHсcK 00 )( =minus

Для буферных ратворов

)()()( 3 minus

+ sdot=AcHAcКOHс a

46

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Раствор имеет значение рН 35 Какова молярная концентрация катио-нов оксония

мольл102310)(

10)(

)(

4533

3

3

minusminus+

minus+

+

sdot==

=

minus=

OHc

OHc

OHIgcpH

pH

Концентрация катионов H3O+ = 32 sdot 10-4 мольл

Рассчитайте рН в 01М растворе аммиака если КВ(NH3) = 18 middot 10 5minus

111)1077(

мольл10771031

101)(

)(

мольл103110)1081()(

)(

12

123

14

3

35

0

=sdotminus=

sdot=sdotsdot

==

sdot=sdotsdot=

=

minus

minusminus

minus

minus+

minusminusminus

minus

IgpHOHcKOHс

OHc

cKOHс

W

BB

Рассчитайте значение рН буферного раствора

К a (СН3СООН) + 016М CH 3 COONa

Если К а (СН3СООН) = 18- 10 5minus

55

3

33 1021

160110)1081(

)()()( minusminus

minus+ sdot=sdotsdot=sdot=

COOCHcCOOHCHcKOHс a

pH = 49

Буферный раствор имеет значение рН = 49

47

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

87 Расчет степени протолиза

Степень протолиза представляет собой долю кислоты или основания

вступивших в протолиз по отношению к начальной концентраций протолита

НАНАKT c

Acc

OHca00

3 )()( minus+

==

и

BBC c

HBccOHca

000

)()( +minus

==

Какова степень протолиза в 001М растворе уксусной кислоты если

010

010)1081()(

)(

)()()(

)(

5

30

30

30330

3

sdotsdot=

sdot=

sdot==

minus

+

COOHCHcCOOHCHcK

a

COOHCHcKOHcCOOHCHc

OHca

aKT

aKT

аКТ = 0042 или 42

Ka = 18 sdot 10-5

Степень протолиза уксусной кислоты составляет 42

88 Расчеты по равновесиям растворимости

Расчеты по равновесиям растворимости и осаждения проводятся с по-

мощью выражения для произведения растворимости

)()(

][][)(

nmnm

nMnM

nmMnnM

nmBAПРBAl

BABAПР

+

minus+

=

=

48

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

где ПР (АmВn) ndash произведение растворимого вещества АmВn

l(АmВn) ndash растворимость вещества или концентрация насыщенного рас-

твора вещества nm BA

Сульфат бария имеет произведение растворимости 1middot10-10 При какой

концентрации серной кислоты в 0001М растворе хлорида бария начина-

ется осаждение сульфата бария

[Ba2+][SO minus24 ] = ПP(BaSо4)

3

10

242

442 101101

][)(][)( minus

minus

+minus

sdotsdot

===BaBaSOПРSOSOHс

c(H2SО4)= 1 middot 10-7 мольл

Осаждение сульфата бария начинается когда концентрация серной ки-

слоты превышает значение 1 middot 10 7minus мольл

Какова растворимость l1 перхлората калия в воде по сравнению с рас-

творимостью l1 перхлората калия в 1 М растворе хлорида калия

l1 (КСlO4) = [СlOminus4 ] = )( 4KCIOПР = 2101 minussdot = 01 мольл

l1 (КСlO4) = [СlOminus4 ] ПР(КClO4) = с(К+)[СlO

minus4 ] = 1 middot 10-2

1101

)()KClO()(

24

42

minus

+

sdot==

KcПРKClOl

l1 (КСlO4) = 001 мольл

Растворимость l1 перхлората калия в чистой воде в десять раз выше 1

М растворе хлорида калия

49

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

89 Расчет растворимости при комплексообразовании

Для расчета растворимости малорастворимых солей когда катион об-

разует комплекс требуются уравнения для произведения растворимости и

для константы устойчивости комплекса

ПР(AmBn) = [An+]m[Bm-]n

xnx

LAAlK

]][[][

+=

где ПР ndash произведение растворимости

К ndash константа устойчивости комплекса

[Аn+] ndash молярная концентрация катионов

[L] ndash молярная концентрация лигандов

[АЦ] ndash молярная концентрация комплекса

Константа устойчивости катиона диамминсеребра (+1) К = 16 middot 107

Рассчитайте растворимость хлорида бромида и иодида серебра(1) в 4М

растворе аммиака если ПР(АgСl) = 1 middot 10-10 ПР(АgВr) = 5 middot 10-13

ПР(АgI) = 8 middot 10-17

AgXhArrАg+ + Х minus ПР(АgХ) = [Аg+][Х minus ]

])([

)()(][

)(][)(

)(])([][

)(][

])([])([2

23

32

33

23

32

23233

++minus

++

+

+++

sdotsdot===

sdot=

sdot=hArr+

NHAgNHcKAgXПР

AgAgXПРXAgXl

NHcKNHAgAg

NHcAgNHAgKNHAgNHAg

50

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

мольл1041)(

4)1061()108()(

мольл1011)(

4)1061()105()(

мольл160)(4)1061()101()(

)()()(

][])([

4

2717

2

2713

2710

32

23

minus

minus

minus

minus

minusminus

minus+

sdot=

sdotsdotsdotsdot=

sdot=

sdotsdotsdotsdot=

=

sdotsdotsdotsdot=

sdotsdot=

asymp

AgIl

AgIl

AgBrl

AgBrl

AgCllAgCll

NHcKAgXПРAgXl

XNHAg

Растворимость галогенидов серебра(1) в 4М растворе аммиака состав-

ляет 016 (AgCl) 11 middot 10-2 (AgBr) и 14 middot 10-4 мольл (AgI) В этом растворе

аммиака хлорид растворяется хорошо бромид ndash незначительно и иодид

серебра (+1) ndash плохо

51

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

9 РАСЧЕТЫ В ЭЛЕКТРОХИМИИ

91 Расчеты по уравнению Нернста

С помощью уравнения Нернста можно вычислить окислительно-

восстановительные потенциалы электродные потенциалы и равновесное

напряжение гальванического элемента

Для окислительно-восстановительного электрода

][][0

BcOkIn

zFRTEE sdot+=

где Е0 ndash стандартный потенциал

Е ndash электродный потенциал

Z ndash число переданных электронов

Для электрона металлкатион металла

][0 +sdot+= ZAInzFRTEE

][][)(0590

K298при)()(

0

01

02

0

BcOkIg

zBEE

TанодЕкатодEE

EEE

sdot+=

=minus=Δminus=Δ

где R ndash газовая постоянная

Т ndash температура

F ndash постоянная Фарадея

[Ок] ndash молярная концентрация окислителя

[Bc] ndash молярная концентрация восстановителя

ΔЕ0 ndash стандартное напряжение

ЕΔ ndash равновесное напряжение

52

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Каков электродный потенциал пары медькатион меди (+2) при 25 degС и

[Cu2+]= 001 мольл

01020590340][

2)(0590 20 IgCuIgBEE sdot++=sdot+= +

E = +028 B

Электродный потенциал равен +028 В

Каково равновесное напряжение гальванического элемента Даниеля

при 25 degС если молярные концентрации сульфата меди(2) и сульфата

цинка(2) одинаковы

Электрод 1 цинккатион цинка (+2)

Электрод 2 медькатион меди (+2)

)()()(][][02950

)()(][02950)(

][02950)()()(

02020202

2

2020220

22022

EZnZnECuCuECuCuEZnCuIg

ZnZnECuCuEZnIgZnZnE

CuIgCuCuEZnZnECuCuEE

Δ=minusminus=+

+minus=+minus

minus+=minus=Δ

++++

+

++++

++++

ΔEdeg = 034 middot (-076) = 110 В

Элемент Даниеля имеет равновесное напряжение 110 В Рассчитайте

напряжение гальванического элемента CuCu +2 (с 1 )|| К+ СI minus || Cu2+(c2)Cu

(Cu2+) = 05 мольл и с1 (Сu2+) = 05 005 и 0005 мольл

Для каждого полуэлемента )(20590 20 +sdot+= CuIgcEE

Напряжение гальванического элемента

1

201

0212 2

0590ccIgEEEEE sdot+minus=minus=Δ

Поскольку

01

02 EE =

53

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

то

1

2

20590

ccIgE sdot=Δ

а) с1 (Cu2+) = 05 мольл ΔЕ = 00295 Ig 1 = 0

б) с1 (Cu2+) = 005мольл ΔЕ = 00295 Ig 10 = 0030 В

в) с1 (Cu2+) = 0005 мольл ΔЕ = 00295 Ig 100 = 0059 В

Исследуемые концентрационные гальванические элементы имеют при

25 degС напряжение 0 30 и 59 мВ

Рассчитайте электродные потенциалы полуэлементов при 25 degС

1) 2HPt (р = 1035 кПа) Н3О+ (рН = 15)

2) +2FePt (с = 002 мольл) Fe3+ (с = 004 мольл)

Каково равновесное напряжение гальванического элемента составлен-

ного из этих электродов

++ OHH 22 2 = 2Н3О+ + 2е-

B880)0890(7880B78800200400590770

][][)(0590)(

B08903101510302950510590

)(3101

)(205900590

)(][

20590

2

2

3320

232

1

2

2

230

1

=minusminus=Δ=+=

sdot+=+hArr

minus=minussdotminus=

sdotminussdotminus=+=

+

+++minus++

EIgE

FeFeIgBFeFeEEeFeFe

IgE

кПаHpIgpH

HpOHIgEE

Равновесное напряжение данного гальванического элемента составляет

088 В

54

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Рассчитайте окислительно-восстановительный потенциал для пары

Mn2+MnOminus4 при рН = 0 при рН = 03 и 7 (t = 25 ordmC)

( ) ( ) [ ][ ][ ]

( ) ( ) ( ) [ ][ ]

( ) ( )

( ) ( ) ( ) 094405112

85

05902

lg5

059085

0590

lg5

0590

5812

4

4

24

42

2

834

42

3422

рНВВEMnOMnE

pHBEMnOMnE

MnMnOBpHBEMnOMnE

MnOHMnBEMnOMnE

eOHMnOHMn

sdotminus+=+

sdotminus=+

sdot+sdotminus=

sdot+=

++harr+

minus

minus

+

minusminus+

+

+minusminus+

minus+minus+

o

o

o

o

При рН = 0 Е = +151 рН = 3 Е = +123 рН = 7 Е = +085

Окислительно-восстановительный потенциал данной пары при рН = 03 и 7 составляет +151 +123 и +085 В соответственно

92 Расчеты по законам Фарадея

Для расчета осажденной массы значений силы тока времени или чис-ла элементарных зарядов при электролизе используются законы Фарадея или преобразования законов Фарадея а также формула-определение мо-лярной массы

zFMIm

zFI

nm

zFIn

τ

τ

τ

=

=

=

55

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

где I ndash сила тока

τ ndash время

z ndash число элементарных зарядов

F ndash постоянная Фарадея

n ndash количество вещества

М ndash молярная масса

m ndash масса вещества

Рассчитайте ежедневное производство алюминия в электролизёре кото-рый работает при силе тока 100 000 А и для которого выход по току η = 85

Al3+ rarr Al + 3endash

кг685г039685485963

85027360024000100asymp=

sdotsdotsdotsdotsdot

==zFMIm ητ

В электролизе ежедневно получают 685 кг алюминия

56

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

10 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ФОРМУЛ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ

101 Определение молекулярной формулы летучего органического соединения

Для определения молекулярной формулы летучего соединения необхо-димо оценить результаты качественного и количественного элементного анализа а также установить молярную массу

Алгоритм действия

1 Установить качественный состав соединения Результат исследуемое соединение состоит из элементов углерод во-

дород и кислород Молекулярная формула СхНуОz 11 Установить молярную массу соединения

12 Экспериментальное определение объема пара одной пропорции

соединения

( )( )[ ]

кПа 72101

C 20

мл 548г

г120

=

=

=

=

p

t

OHCV

OHCm

zyx

zyx

o

13 Рассчитать объем пара порции соединения в нормальных условиях

( )[ ] ( )[ ]

( )[ ] мл 445г

32510115293

1527372101548гг

=sdot

sdotsdot=

sdot=

zyx

zyxzyx

OHCVрТ

рТOHCVOHCV

o

o

oo

14 Рассчитать молярную массу соединения

57

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

( ) ( )( )[ ]

( ) гмоль 259

445

41422120гм

=

sdot=

sdot=

zух

zyx

zухzух

ОНСМ

OHCVVОНСm

ОНСМo

2 Установить возможную молекулярную формулу органического со-единения путем расчета

( ) )()()( ОzМНуМСхМОНСМ zух ++=

Возможные решения 592 гмоль = (2 middot 12 + 4 middot 1 + 2 middot 16 гмоль)

или 592 гмоль = (3 middot 12 + 8 middot 1 + 1 middot 16 гмоль)

Возможные молекулярные формулы органического соединения С2Н4О2 и С3Н8О

3 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органическо-го соединения путем анализа сжиганием

31 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида углерода которые образуются при сжигании одной порции органического соединения

m(CхHуOz) = 60 мг m(H2О) = 720 мг V(CО2) = 718 мл t =20degC ρ = 10172 кПа 32 Рассчитать объем диоксида углерода при нормальных условиях 33 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-

единения

( )( )

( ) ( )( ) 3

м

22 =sdot

sdot=

zyx

zyxp

zyx OHCmVOHCMTCOV

OHCnCOn oo

58

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

34 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-

единения

( )( )

( ) ( )( ) ( ) 8

22

2

22 =sdot

sdot==

zyx

zyxp

zyx OHCmOHМOHCMTOHm

OHCnOHnY o

35 Составить молекулярную формулу

Молекулярная формула органического соединения С3Н8О

Молекулярная (брутто-) формула еще не проясняет строения химиче-

ского соединения Последнее может быть определено при использовании

химических иили физических методов

Возможные соединения с молекулярной формулой С3Н8О

CH3ndashCH2ndashCH2ndashOH ndash пропанол 1

CH3ndashCH(OH)ndashCH3 ndash пропанол 2

СН3ndashСН2ndashОndashСН3 ndash метиловый спирт

102 Определение молекулярной формулы

нелетучего органического соединения

Для определения молекулярной формулы нелетучего соединения необ-

ходимо оценить результаты качественного и количественного элементно-

го анализа и результатов определения молярной массы криоскопическим

методом Молярная масса вещества рассчитывается на основании пони-

жения температуры замерзания

LB

Bзамзам mM

mkT sdot=Δ

Lзам

BзамB mT

mkMΔ

=

где замTΔ ndash понижение температуры замерзания

59

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

замK ndash криоскопическая константа растворителя

Bm ndash масса вещества В

BM ndash молярная масса вещества В

Lm ndash масса растворителя

Для определения молекулярной формулы подходит следующая после-

довательность действий

Установить качественный состав соединения Результат исследуемое со-

единение состоит из элементов углерод водород и кислород Молекуляр-

ная формула ZYX OHC

1 Установить молярную массу соединения

11 Экспериментальное определение понижения температуры замер-

зания раствора

m( ZYX OHC ) = 78 г m(H2О) = 40 г

ΔTзам = -2 К

Кзам(Н2О) = -1860 К sdot гмоль

12 Рассчитать молярную массу соединения

)()()(

2OHmTOHCmkOHCM

зам

ZYXзамZYX Δ=

M( ZYX OHC ) = 181 гмоль

2 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органического

соединения путем анализа сжиганием

21 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида

углерода которые образуются при сжигании одной порции соединения

M(CxHyOz) = 93 мг

m(H2О) = 547 мг

V(СО2) = 739 мл

t =22 degС

60

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

ρ = 1006 гПа

22 Рассчитать объем диоксида углерода в нормальных условиях

25101315295152731006973)()(

0

0220 sdot

sdotsdot==

TppTCOVCOV

V0(СО2) = 679 мл

23 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-

единения

093041422

18106790)(

)()()(

)( 202

sdotsdot

=sdotsdot

==ZYXM

Zyx

ZYX OHCmVOHCMCOV

OHCnCOnx

х = 6

24 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-

единения

93181817542

)()()()(2

)()(2

2

22

sdotsdotsdot

=sdotsdot

==ZYX

Zyx

ZYX OHCmOHMOHCMOHm

OHCnOHny

у = 12

25 Расчет числа атомов кислорода в молекуле органического соеди-

нения

)()()()( OzMHyMCxMOHCM Zyx +minus=

16112126181

)()()()( sdotminussdotminus=

minusminus=

OMHyMCxMOHCM

z Zyx

z = 6

Молекулярная формула соединения С6H12O6

61

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

Основная

1 Коровин НВ Общая химия учебник для технических направлений и специальностей вузов НВ Коровин ndash 2-е изд испр и доп ndash М ВШ 2000

2 Фролов ВВ Химия ВВ Фролов ndash М Высшая школа 1995 3 Глинка НЛ Задачи и упражнения по общей химии НЛ Глинка ndash

Л Химия 1989 4 Суворов АВ Общая химия АВ Суворов АБ Никольский ndash СПб

Химия 1997 5 Орлов КЯ Авиационные материалы КЯ Орлов ВА Пархимович

ndash М Транспорт 1993 6 Задачи и упражнения по общей химии под ред проф НВ Корови-

на ndash М Высшая школа 2003 7 Михилев ЛА Задачи и упражнения по неорганической химии

ЛА Михилев НФ Пассет МИ Федотова ndash СПб Химия 1995 8 Хомченко ИГ Общая химия сборник задач и упражнений

ИГ Хомченко ndash М Оникс 1999 9 Литвинова ТН Задачи по общей химии с медико-биологической на-

правленностью ТН Литвинова ndash Ростов нД Феникс 2001 10 Кузьменко НЕ Задачник по химии НЕ Кузьменко ВВ Еремин

ndash М Экзамен 1999

Дополнительная

1 Слесарев ВИ Химия Основы химии живого учебник для вузов

ВИ Слесарев ndash 2-е изд испр и доп ndash СПб Химиздат 2001

2 Хаускрофт К Современный курс общей химии В 2 т К Хаускрофт

Э Констебл пер с англ ndash М Мир 2002 3 Лидин РА Химия справочник для старшеклассников поступающих в вузы

РА Лидин ЛЮ Аликберова ndash М Аст пресс школа 2002

62

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

4 Слета ЛА Химия справочник ЛА Слета ndash Харьков Фолио Рос-

тов нД Феникс 1997

5 Дикерсон Р Основные законы химии В 2 т Р Дикерсон Г Грей

Дж Хейт ndash М Мир 1982

6 Лучинский ГП Курс химии ГП Лучинский ndash М Высшая школа 1985

7 Ремсден ЭН Начала современной химии ЭН Ремсден ndash Л Хи-

мия 1985

8 Степин БД Неорганическая химия БД Степин АА Цветков ndash

М Высшая школа 1994 9 Шелинский ГИ Основы теории химических процессов ГИ Шелинский

ndash М Просвещение 1989

10 Ерохин ЮМ Сборник задач и упражнений по химии ЮМ Еро-

хин ВИ Фролов ndash М ВШ 1990

11 Любимова НБ Вопросы и задачи по общей и неорганической хи-

мии НБ Любимова ndash М ВШ 1990 12 Фримантл М Химия в действии М Фримантл ndash Ч 1 2 ndash М Мир 1991

13 Шиманович ИЕ Общая химия в формулах определениях схемах

ИЕ Шиманович МЛ Павлович ВФ Тикавый ПМ Малашко ndash Минск

Университетское 1996

14 Витинг ЛМ Задачи и упражнения по общей химии ЛМ Витинг

ЛА Резницкий ndash М МГУ 1995

15 Зоммер К Химия справоник школьника и студента Пер с нем

под ред РА Лигина ndash 2-е издстереотип ndash М Дрофа 2000

63

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Приложение

64

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

65

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

66

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

67

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Значение некоторых констант

Постоянная Авогадро NA = 60221023 моль-1

Постоянная Фарадея 1 F = 6021023е = 96484 Кл = 268 Аmiddotч

Постоянная Планка h = 662610-34 Джс

Универсальная газовая постоянная R = 0082 лmiddotатмКndash1моль-1 =

= 62 360 млmiddotмм рт ст Кndash1мольndash1 = 8314 ДжmiddotК-1мольndash1 = 1987 калК-1моль-1

Таблица 1

Приставки кратных и дольных единиц

Приставка Множитель Приставка Множитель Приставка Множитель

тера Т 1012 гектог 102 милли м 10-3

гига Г 109 дека да 101 микро мк 10-6

мега М 106 децид 10-1 нано н 10-9

кило к 103 сантис 10-2 пико п 10-12

Таблица 2

Корни латинских названий элементов

Символ Название Корень латинского названия Ag Серебро Аргент As Мышьяк арс- арсен- Au Золото аур- С Углерод карб- карбон- Сu Медь купр- Fe Железо ферр- Н Водород гидр- гидроген-

Hg Ртуть меркур- Мn Марганец марган- N Азот нитр- Ni Никель никкал- О Кислород окс- оксиген- Pb Свинец плюмб- S Сера сульф- тио-

Sb Сурьма стиб- Si Кремний алл- силиц- Sn Олово станн-

68

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Таблица 3 Соотношение между единицами энергии

Единица эрг Дж кал Втmiddotч ЭВ

эрг 1 10-7 239middot10-8 278middot10-11 624middot1011

Дж 107 1 0239 278middot10-4 625middot1018

кал 4184middot107 4184 1 116middot103 261middot1019

Втmiddotч 360middot1010 36middot103 861 1 224middot1022

ЭВ 160middot10-12 160middot10-19 383middot10-20 445middot10-23 1

Таблица 4

Названия часто употребляемых кислот и их солей

Кислота Названия солей

Название Формула Кислот-ный

осадок

По названию кислоты (рус номенклатура)

По названию аниона (между-народная но-менклатура)

Азотная HNO3 NO3ndash азотнокислый нитрат

Азотистая HNO2 NО2ndash азотистокислый нитрит

Бромоводородная HBr Brndash бромистый бромид

Йодоводородная HI Indash йодистый йодид

Метакремниевая H2SiO3 SiO32ndash кремниевокислый силикат

Марганцовая HMnO4 MnO4ndash марганцевокислый перманганат

Ортофосфорная H3PO4 PO43ndash фосфорнокислый ортофосфат

(фосфат)

H3PO4 HPO42ndash

кислый фосфорнокис-лый (двухзамещенный) гидрофосфат

H3PO4 H2PO4ndash кислый фосфорнокис-

лый (однозамещенный) дигидрофосфат

Серная H2SO4 SO42ndash сернокислый сульфат

H2SO4 HSO4ndash

кислый сернокислый

гидросульфат (бисульфат)

Сернистая H2SO3 SO32ndash сернокислый сульфит

H2SO3 HSO3ndash кислый сернистокислый гидросульфит

(бисульфит)

Угольная H2CO3 CO32ndash углекислый карбонат

H2CO3 HCO3ndash

кислый углекислый (двууглекислый)

гидрокарбонат (бикарбонат)

Уксусная CH3CHOOH CH3COOndash уксуснокислый ацетат

69

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Окончание табл 4Кислота Названия солей

Название Формула Кислот-ный

осадок

По названию кислоты (рус номенклатура)

По названию аниона (между-народная но-менклатура)

Фосфористая H3PO3 HPO32ndash фосфористокислый фосфит

Фтороводородная HF Fndash фтористый фторид

Хлороводородная HCl Clndash хлористый хлорид

Хлорная HClO4 ClO4ndash хлорнокислый перхлорат

Хлорноватая HClO3 ClO3ndash хлорноватокислый хлорат

Хлорноватистая HClO ClOndash хлорноватистокислый гипохлорид

Хромовая H2CrO4 CrO42ndash хромовокислый хромат

Двухромовая H2Cr2O7 Cr2O72ndash двухромовокислый

бихромат (ди-хромат)

70

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

  • СОДЕРЖАНИЕ
    • ВВЕДЕНИЕ
    • ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
    • 1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВАЖНЕЙШИХ ВЕЛИЧИН И ЕДИНИЦИСПОЛЬЗУЕМЫХ В ХИМИИ
    • 2 ВАЖНЕЙШИЕ ВЕЛИЧИНЫ И ЕДИНИЦЫ В ХИМИИ
    • 3 РАСЧЕТЫ ДЛЯ ГАЗОВ
      • 31 Расчет массы газов
      • 32 Расчет объема газов
        • 4 РАСЧЕТЫ ДЛЯ СМЕСЕЙ
          • 41 Расчеты соотношения компонентов смеси
          • 42 Расчеты по массовой доле
          • 43 Расчеты по объемной доле
          • 44 Расчеты по мольной доле
          • 45 Расчеты по молярной концентрации
          • 46 Расчеты по эквивалентной концентрации
          • 47 Расчеты по плотности газов и растворов
          • 48 Расчет молярной концентрации веществапо результатам титрования
          • 49 Расчет массы по результатам титрования
            • 5 СТЕХИОМЕТРИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РЕАКЦИЯМ
              • 51 Алгебраический расчет массы и объема
              • 52 Расчет массы и объема методом пропорций
                • 6 РАСЧЁТЫ В ХИМИЧЕСКОЙ ТЕРМОДИНАМИКЕ
                  • 61 Расчет энтальпии реакции по данным эксперимента
                  • 62 Расчет стандартных величин реакции по табличным данным
                  • 63 Расчет энергии Гиббса реакции
                  • 64 Расчет константы равновесия
                    • 7 РАСЧЕТЫ В КИНЕТИКЕ РЕАКЦИЙ
                      • 71 Расчет константы скорости
                      • 72 Расчет порядка реакции
                      • 73 Расчет времени реакции
                      • 74 Расчеты по уравнению Аррениуса
                        • 8 РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РАВНОВЕСИЯМ
                          • 81 Расчеты по закону действующих масс
                          • 82 Расчет константы равновесия Кс
                          • 83 Расчет количества продукта в состоянии равновесия
                          • 84 Расчет выхода продукта
                          • 85 Расчет константы равновесия по уравнению Вант-Гоффа
                          • 86 Расчеты с водородным показателем рН
                          • 87 Расчет степени протолиза
                          • 88 Расчеты по равновесиям растворимости
                          • 89 Расчет растворимости при комплексообразовании
                            • 9 РАСЧЕТЫ В ЭЛЕКТРОХИМИИ
                              • 91 Расчеты по уравнению Нернста
                              • 92 Расчеты по законам Фарадея
                                • 10 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ФОРМУЛОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
                                  • 101 Определение молекулярной формулы летучего органического соединения
                                  • 102 Определение молекулярной формулы не летучего органического соединения
                                    • БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
                                    • Приложение
Page 17: МЕТОДИКА РЕШЕНИЯ ЗАДАЧvenec.ulstu.ru/lib/disk/2015/Kemer_7.pdf · 2015-03-23 · ВВЕДЕНИЕ Значение решения задач в курсе химии

Эквивалентная концентрация вещества

Объем раствора л

Количество раство-ренного вещества

Эквивалентное коли-чество растворенно-

го вещества

Хлороводородная кислота ceq(HCl) = 1 мольл z(HCl) = 1

1 1 моль HCl 1 моль HCl

Серная кислота ceq = 2 мольл z = 2 05 05 моль H2SO4 05 моль H2SO4

Моляльность раствора (b) ndash частное от деления количества раство-ренного вещества В (nв) на массу растворителя L

L

B

mnb = ndash единица молькг

Постоянная Фарадея (F) ndash произведение постоянной Авогадро NА на элементарный электрический заряд представляет собой заряд 1 моль электронов или 1 моль однозарядных ионов

F = NAmiddote = 602214middot1023(моль-1) middot 160218middot1019(KЛ) = 96 485

17

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

3 РАСЧЕТЫ ДЛЯ ГАЗОВ

Газовые законы

При расчетах для газов исходным пунктом являются выведенные для идеальных газов законы газовой динамики так как они приблизительно распространяются и на реальные газы если речь не идет об очень высоких давлениях

Уравнение состояния идеального газа nRTpV = ndash экстенсивная форма

RTpVM = ndash интенсивная форма

Объединенный газовый закон

2

22

1

11

TVP

TVР

=

где Р ndash давление

V ndash объем

VM ndash молярный объем

R ndash универсальная газовая постоянная

T ndash температура

12 ndash индексы состояний

Нормальное состояние газов

Состояние газа определенное при нормальном давлении р = 101325 кПа

(1 атм) и нормальной температуре Т = 27315 К (0 degС)

Молярный объем идеального газа при нормальных условиях составляет

MV = 22144 лмоль

Молярный объем реальных газов при нормальных условиях приблизи-

тельно равен молярному объему идеального газа

18

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

31 Расчет массы газов

Какая масса водорода находится в газометре объемом 1500 м3 при тем-

пературе 20 degС (293 К) и давлении 1040 кПа

( ) ( ) ( ) ( ) ( )( )[ ] ( )

К293мольКДж31458гмоль2м1500кПа0104

32

2 sdotsdotsdotsdot

=sdot

=

==

RTHMpVHm

RTMmnRTpV

m(H2) =1281 кг

Газометр содержит 1281 кг водорода

32 Расчет объема газов

Какой объем занимают 3 моль азота при температуре 290 К и давлении

985 кПа

( ) ( )[ ] кПа398

К290мольКДж31458мол3N2sdotsdotsdot

==ь

pnRTV

( ) л473N2 =V

19

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

4 РАСЧЕТЫ ДЛЯ СМЕСЕЙ

41 Расчеты соотношения компонентов смеси

Необходимое для приготовления смеси с желаемой массовой долей со-

отношение компонентов ndash двух растворов с известными массовыми доля-

ми может быть рассчитано с помощью уравнения смешивания

В1 sdot ω(B) + ω2(B) = (m1 + m2) sdot ω(B)

где m1 ndash масса раствора 1

m2 ndash масса раствора 2

ω1 ndash массовая доля раствора 1

ω2 ndash массовая доля раствора 2

ω (B) ndash массовая доля смеси

20 г соляной кислоты с ω1 (HCI) = 37 смешивают с 100 г воды Како-

ва массовая доля хлороводорода в конечной смеси

m1 sdot ω1(HCl) + m2 sdot ω2(HCl) = (m1 + m2) sdot ω (HCl)

10020010037020)()()(

21

2211

+sdot+sdot

=+

sdot+sdot=

mmHClmHClmHCl ωωω

100 г ω(HCI) = 62

20

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

В полученной кислоте массовая доля хлороводорода равна 62 Для

тех же расчетов используется также правило креста

Правило креста базируется на преобразовании уравнения смешивания

m1 middot ω1(В) + т2 middot ω2(B) = m1 middot ω(B) + m2 middot ω(B)

m1 middot [ω1(B) ndash ω(B)] = m2 middot [ω(B) ndash ω2(B)]

)()()()(

1

2

2

1

BBBB

mm

ωωωω

minusminus

=

Массовая доля вещества в концентрированном растворе исходного ве-

щества ω1(B)

Масса концентрированного вещества в исходном рас-

творе г ω(B) ndash ω2(B)

Массовая доля вещества в разбавленном исходном

растворе ω2(B)

Масса разбавленного исходного вещества г

ω1(B) ndash ω(B)

Массовая доля вещества в

приготовляемом растворе

ω(B)

)()()()(

1

2

BBBB

ωωωω

minusminus ndash соотношение компонентов смеси

21

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Раствор гидроксида натрия с ω(NaOH) = 30 должен быть приготов-

лен путем смешивания 40-го раствора гидроксида натрия с 10-м

раствором гидроксида натрия Какие массовые части обоих растворов не-

обходимо смешать

40 30- 10=20 30 10 40-30=10

20 10 = 2 1 = 21 mm

2 массовые части 40-го раствора необходимо смешать с 1 массовой

частью 10-го раствора например 20 г первого и 10 г второго раствора

22

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

42 Расчеты по массовой доле

Расчеты по массовой доле производятся с помощью формулы-

определения или с помощью преобразований формулы-определения

)( рр

BB m

m

minus

где ωВ ndash массовая доля вещества В

Bm ndash масса вещества В

)( РРm minus ndash масса раствора

Какая масса нитрата серебра (+1) содержится в 175 г раствора

m(AgNOg) = w(AgNO3) middot m(p-p) = 005 middot 175 (г)

m(AgNО3) = 875 г

Масса нитрата серебра(1) содержащегося в растворе равна 875 г

Какие массы воды и перманганата калия необходимы для приготовле-

ния 150 г 12 -го раствора перманганата калия

г1500120)]OH()KMnO([)KMnO()KMnO(

г150)OH()KMnO()OH()KMnO(

)KMnO()KMnO(

2444

2424

44

sdot=+sdot=

=++

=

mmm

mmmm

m

ω

ω

m(КМnO4) = 18 г

m(Н2O) = 150 г middot m(КМnО4) = 150 г middot 18 г = 1482 г

Необходимы 1482 г воды и 18 г перманганата калия

23

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

43 Расчеты по объемной доле

Расчеты по объемной доле проводятся с помощью формулы-

определения или с помощью преобразований формулы-определения

см

BB V

V=ϕ

где φв ndash объемная доля вещества В

VB ndash объем вещества В

Vсм ndash объем смеси

Какой объем воды необходимо смешать с 175 мл чистого пропанола-1

для того чтобы получить смесь с ϕ (С3Н7ОН) = 35

)()()()(

)()(

)()(

7373

732

273

7373

OHHCVOHHCOHHCVOHV

OHVOHHCVOHHCVОННС

minus=

+=

ϕ

ϕ

V(H2О) = 325 мл

2 175 мл пропанола-1 необходимо смешать 325 мл воды

44 Расчеты по мольной доле

Расчеты по мольной доле проводятся с помощью формулы-определения или с помощью преобразований формулы-определения

CM

BB n

nx =

где хв ndash мольная доля вещества В nв ndash количество вещества В nсм ndash сумма количеств веществ в смеси

24

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Какова мольная доля диоксида азота в смеси диоксида азота с тетраок-сидом диазота если количество NO2 равно 12 моль а сумма количеств NO2 N2O4 составляет 28 моль

8021

21)()(

)()(

моль802

21822

)()()(

2

422

22

2242

422

+=

+=

=minus

=minus

=

hArr

ONnNOnNOnNOx

NOnNOnONn

ONNO

o

x(NO2) = 06 = 60 Мольная доля диоксида азота в смеси составляет 60

45 Расчеты по молярной концентрации

Расчеты по молярной концентрации производятся с помощью формулы определения или с помощью преобразования формулы-определения Во многих расчетах используется также формула-определение молярной массы

ppB

BB

B

BB

VMmC

nmM

pVpnС

minus=

⎪⎪⎭

⎪⎪⎬

=

minus=

где СВ ndash молярная концентрация

nB ndash количество растворенного вещества В

V(p-p) ndash объем раствора

mB ndash масса растворенного вещества В

МВ ndash молярная масса вещества В

Какое количество хлороводорода содержится в 5 л 3М (3-молярной)

хлороводородной кислоты [раствора с с(HCl) = 3 мольл]

n(HCl) = c(HCl) middot V(p-p) = 3 (мольл) middot 5 (л) = 15 моль

25

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Данный раствор содержит 15 моль хлороводорода

Какова молярная концентрация хлороводорода если в 2 л раствора со-

держится 73 г НCl

( ) ( )( ) 1

253673

=sdot

=minussdot

=pVpHClM

HClmHClс мольл

Концентрация хлороводорода в растворе равна 1 мольл

46 Расчеты по эквивалентной концентрации

Расчеты по эквивалентной концентрации проводятся с помощью фор-

мулы определения или с помощью преобразований формулы-

определения Во многих расчетах используется также формула-

определение молярной массы

( )

pp

BeqB

Beq

VznC

zcС

minus

=

=

( )ppB

BeqB VM

mСminus

=

где сВ ndash молярная концентрация вещества В

СeqB ndash эквивалентная концентрация вещества В

z ndash эквивалентное число растворенного вещества В

V(p-p) ndash объем раствора

mB ndash масса растворенного вещества В

МВ ndash молярная масса растворенного вещества

Какова эквивалентная концентрация гидроксида кальция в растворе 3 л

которого содержат 002 моль растворенного вещества

26

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

0130])([])([ 22 =

sdot=

minus ppeq V

OHCanzOHCaС мольл

Эквивалентная концентрация Са(ОН)2 в растворе равна 0013 мольл

Какая масса карбоната натрия необходима для приготовления 900 мл

02 раствора карбоната натрия [раствора с сeq(Na2C03) = 02 мольл]

549)()(

)( 323232 =

sdotsdot= minus

zVCONaMCONac

CONam ppeq г

Для приготовления данного раствора необходимо взять 954 г Na2CO3

47 Расчеты по плотности газов и растворов

С помощью формулы-определения плотности и на основе взаимосвязи

между молярным объемом газа молярной массой и плотностью можно

вычислить значения соответствующих величин

)(

MVrM

Vm

=

=

ρ

ρ

где ρ ndash плотность газа или раствора

М ndash молярная масса

VM ndash молярный объем газа

т ndash масса раствора

V ndash объем раствора

Рассчитайте плотность диоксида углерода при нормальных условиях

(ну)

27

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

гл961422

44CO

лмоль422)ну()CO()CO(

2

22

==

==

)ρ(

VV

MM

M

ρ

Плотность диоксида углерода при нормальных условиях составляет

196 гл Рассчитайте количество некоторого газа в порции массой 2014 г

если его плотность равна 00899 гл

Рассчитайте эквивалентную концентрацию гидроксида калия в раство-

ре с плотностью 113 гмл

56

1311401)(

)()(

)(

)()()()()(

)(

)(

)(

)()(

мольгмлг

KOHMKOHz

KOHMmKOHmz

KOHMVKOHmz

VKOHnzKOHczKOHс

pp

pp

рр

ррррeq

minussdot=

minussdot=

sdot

minussdot=

=sdot

sdot=

sdot=sdot=

minus

minus

minus

minusminus

ρωρ

ce(KOH) = 28 мольл

Эквивалентная концентрация КОН в данном растворе равна 28 мольл

48 Расчет молярной концентрации вещества по результатам титрования

Молярная концентрация вещества в растворе при титровании может быть рассчитана по объему определяемого раствора и расходу стандартного рас-твора с известной молярной концентрацией другого вещества В точке ва-лентности эквивалентные количества веществ в анализируемом и в стан-дартном растворе одинаковы Произведение эквивалентного числа z1 на ко-личество определяемого вещества n1 равно произведению эквивалентного числа z2 на количество вещества в стандартном растворе 2211 nznz = Это

28

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

уравнение упрощается если вещества определяемого и стандартного рас-творов имеют одинаковые эквивалентные числа (z1 = z2) n1 = n2

z1c1V1 = z2c2V2

откуда

11

2221 Vz

Vczс =

где с1 ndash молярная концентрация вещества в определенном растворе с2 ndash молярная концентрация вещества 2 в стандартном растворе V1 ndash объем определяемого раствора V2 ndash объем использованного раствора 10 мл раствора азотной кислоты в процессе кислотно-основного титрования

потребовали 48 мл раствора гидроксида натрия с ceq(NaOH) = 1 мольл Какова эквивалентная концентрация азотной кислоты в ее растворе

1

221 V

Vсс =

(NaOH) = 1 z(HNО3) = 1

( ) ( ) ( )( )

( ) ( )( ) мольл480мл10

мл48мольл1

33 =

sdot=

sdot=

HNOVNaOHVNaOHcHNOс

Молярная концентрация азотной кислоты равна 048 мольл

49 Расчет массы по результатам титрования

Масса растворенного вещества или его ионов может быть найдена с

помощью титрования Для расчета необходимы формулы-определения мо-

лярной концентрации и молярной массы Подстановкой и преобразовани-

ем получим

2211

21 VcM

zzm =

29

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

где m1 ndash масса вещества в определяемом растворе

M1 ndash молярная масса вещества в определяемом растворе

Z1 ndash эквивалентное число вещества в определяемом растворе

с2 ndash молярная концентрация вещества в стандартном растворе

V2 ndash объем использованного стандартного раствора

z2 ndash эквивалентное число вещества в стандартном растворе

При перманганатометрическом определении катионов железа (II) в

растворе было использовано 168 мл 002 М раствора перманганата калия

Какая масса железа в виде ионов содержится в определяемом растворе

Уравнение реакции титрования

5Fe +2 +МnО 4 + 8Н3О+ = 5Fe3+ + Мn2+ + 12Н2О

z(Fe +2 ) = 1z(MnO minus4 ) = 5

( ) ( )( ) ( ) ( ) ( )

( ) ( ) мг94мл816мольл020

ьгмол5615

42

242

=sdottimes

timessdot=sdotsdot= minus++

minus+ MnOcFeM

FezMnOzFem

30

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

5 СТЕХИОМЕТРИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ

ПО ХИМИЧЕСКИМ РЕАКЦИЯМ

Стехиометрия ndash учение о количественном составе химических соеди-

нений а также о соотношениях количеств веществ масс объемов и заря-

дов в химических реакциях

Стехиометрический расчет ndash расчет масс и объемов участвующих в

химической реакции исходных веществ или продуктов реакции Во всех

химических реакциях количества исходных веществ реагируют друг с дру-

гом в определенном соотношении На основании этого можно рассчитать

массы и объемы участников химической реакции

51 Алгебраический расчет массы и объема

На основе пропорциональности масс объемов и количеств веществ

выводятся расчетные уравнения для этих величин

Искомая величина Заданная величина Расчетное уравнение

m(A) m(B) ( )( )

( ) ( )( ) ( )BMBn

AMAnBmAm

sdotsdot

=

m(A) V(B) ( )( )

( ) ( )( ) ( )BVBn

AMAnBVAm

Msdotsdot

=

V(A) m(B) ( )( )

( ) ( )( ) ( )BMBn

AVAnBmAV M

sdotsdot

=

V(A) V(B) ( )( )

( )( )BnAn

BVAV

=

m ndash масса вещества V ndash объем вещества M ndash молярная масса VM ndash мо-

лярный объем газа (ну) (A) ndash вещество А (B) ndash вещество В

31

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Рассмотрим алгоритм действия на примере задачи каков объем кисло-

рода может быть получен путем термического разложения 28 г перманга-

ната калия

1 Составление уравнения реакции

2KMnO4 = K2MnO4 + MnO2 + O2

2 Указания на искомые и заданные величины

Дано n(B) = n(KMnO4) = 2 моль

N(A) = n(O2) = 1 моль

m(B) = m(KMnO4) = 28 г

Найти V(A) = V(O2)

3 Вывод расчетного уравнения

( ) )(

)()()()(

)()()()(

)()(

44

4222 KMnOMKMnOn

KMnOmOVMOmOV

BMBnAVAn

BmAV M

sdotsdotsdot

=

sdotsdot

=

4 Подстановка данных в расчетное уравнение

( ) ( ) ( )( ) ( )мольгмоль

лмольлмольOV1582

284221)( 2 sdotsdotsdot

=

5 Счет искомых величин

V(O2) = 198 л

6 Ответ задачи путем термического разложения 28 г перманганата ка-

лия можно получить 198 л кислорода

32

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

52 Расчет массы и объема методом пропорций

Массы и объемы реагентов в химической реакции могут быть рассчи-

таны на основе количеств веществ молярных масс и молярных объемов

используя метод пропорций

Какая масса оксида железа (3) должна быть использована в реакции с

алюминием для получения 14 г железа

1 Составление уравнения реакции

Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3

2 Запись заданной и искомой величины над уравнением реакции

m 14 г

Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3

3 Запись произведений стехиометрических коэффициентов и моляр-

ных масс веществ под уравнением реакции

m 14 г

Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3

мольг 1601sdot мольг 562 sdot

4 Составление пропорции

мольгг

мольгm

56214

1601 sdot=

sdot

5 Расчет искомых величин

гмольг

гмольгm 20562

14160=

sdotsdot

=

6 Ответ задачи для получения 14 г железа требуется 20 г оксида желе-

за (+3)

33

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

6 РАСЧЁТЫ В ХИМИЧЕСКОЙ ТЕРМОДИНАМИКЕ

61 Расчет энтальпии реакции по данным эксперимента

Энтальпия реакции может быть определена калориметрическим методом

)(

)()()(

)(

)()(

22

22

продmпродMTOHcOHmН

продnTOHcOHmH

P

P

sdotΔsdotsdotminus=Δ

Δsdotsdotminus=Δ

где ΔH ndash энтальпия реакций

m(H2O) ndash масса воды в калориметре

(прод) ndash продукт реакции

Определите энтальпию реакции железа с серой если образуется суль-

фид железа(2)

Уравнение реакции Fe + S = FeS

Данные измерений m(H2О) = 400 г ΔT = 45 К

m(Fe) = 448 г m(S) = 256 г

( )[ ] ( ) 94562484

8854194400)()(

)()()( 22

молькДжмольгКлКДж

SmFemFeSMTOHcOHmH P

minus=+

sdotsdotsdotsdotminus=

+sdotΔsdotsdot

minus=Δ

Определенная калориметрическим путем энтальпия реакции получения

сульфида железа (+2) составляет ΔН = -94 кДжмоль (табличная величи-

на -100 кДжмоль)

34

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

62 Расчет стандартных величин реакции

по табличным данным

Стандартные энтальпии ΔН0 стандартные энтропии ΔS0 стандартные

энергии Гиббса ΔG0 ndash реакции могут быть рассчитаны на основе закона

Гесса по табличным данным

)]([)]([

)()(

)()(

0

0

0

000

000

реагGvпродGvG

SvSvS

HvHvH

BTBTT

реагпрод

реагпрод

ΔsdotminusΔsdot=Δ

sdotminussdot=Δ

ΔsdotminusΔsdot=Δ

sumsum

sum sum

sum sum

Рассчитайте стандартную энтальпию гидрирования этена

кДж137]01521[)]85(1[

)]H(H)HC(H[)HC(H

CHCHHCHCH

20

420

6200

33222

minus=sdot+sdotminusminussdot=

=Δsdot+ΔsdotminusΔsdot=Δ

minusrarr+=

vvHv

Стандартная энтальпия реакции составляет -137 кДж

63 Расчет энергии Гиббса реакции

Расчет производится по уравнению Гиббса-Гельмгольца

000 H STGT ΔminusΔ=Δ

Рассчитайте стандартную энергию Гиббса GΔ 0298 ndash гидрирования этена

СН2 = СН2 + Н2 rarr СН3 ndash СН3 0HΔ = -137 кДж ASP = ndash121 ДжК

0298GΔ = 0

298HΔ ndashΔS 0 = ndash137 middot298 (ndash0121) = ndash101 кДж

Стандартная энергия Гиббса реакции составляет -101 кДж

35

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

64 Расчет константы равновесия

Константа равновесия рассчитывается по стандартной энергии Гиббса

реакции

RTInKGT minus=Δ 0

Рассчитайте константу равновесия PK гидрирования этена при 298 К

если кДж1010289 minus=ΔG давление выражено в Паскалях

0289 PRTInKG minus=Δ

105325101

кПа)325101(

1)325101(

840)К(298)ДжК(3148

)кДж(101

15840

0298

sdot==sdot=

minus=Δ=

=sdot

minus=

Δminus=

Δ

Δ

eeK

vKInInK

RTGInK

vInKP

vP

P

P

P

Константа равновесия гидрирования этена составляет 15105 sdot=PK

36

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

7 РАСЧЕТЫ В КИНЕТИКЕ РЕАКЦИЙ

71 Расчет константы скорости

Расчет константы скорости на основе данных измерения кинетических

параметров осуществляется по уравнению скорости реакции Порядок хи-

мической реакции должен быть известен

Реакция 1 порядка

Реакция 2 порядка

Или если с0А = с0В

)11(10

2

AAA

A

cckkc

ddcv minus==minus=

ττ

где сА сВ ndash молярные концентрации в момент времени х

с0А с0В ndash начальные концентрации реагентов

k ndash константа скорости реакции

τ ndash время протекания реакции

Щелочное омыление метилового эфира уксусной кислоты протекает

как реакция II порядка

CH3 ndash COO ndash CH3 + OH ndash COOndash + CH3OH

Найдите константу скорости Заданы начальные концентрации метилового

эфира уксусной кислоты и гидроксид-иона с0(эфир) = с0(ОН minus ) = 005 мольл

Через 75 с концентрации составили с(эфир) = с(ОН minus ) = 004 мольл

A

AA

A

ccInkkc

ddcV 01

ττ===

BA

AB

ABBA

A

ccccIn

cckckc

ddcV

0

0

00 )(1 sdotminus

==minus=ττ

37

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ minus=⎥

⎤⎢⎣

⎡minus=

0501

0401

751

)(1

)(11

0 cэфирcэфирck

τ

k = 0067 л(мольmiddotс)

Константа скорости щелочного омыления метилового эфира уксусной

кислоты составляет 0067 л(мольmiddotс)

72 Расчет порядка реакции

Расчет порядка реакции из данных измерения кинетических парамет-

ров осуществляется по уравнению скорости С помощью полученных

экспериментальным путем данных рассчитываются и сравниваются меж-

ду собой константы скорости в разные моменты времени Если отклоне-

ние значений этих констант незначительное то выбранный для расчетов

порядок реакции является правильным

Необходимо определить порядок реакции тиосульфат-иона с перокси-

дом водорода

minus23S2SO +2Н3O+ + Н2O2 mdashgt S4O minus2

6 + 4Н2О (при рН = const)

Данные измерений

τ мин 0 17 36 43 52

с(SO3S2-)10-3 мольл

205 103 52 42 31

с(Н2O2)10-3 мольл 368 317 291 286 281

Предложим что в данных условиях протекает реакция II порядка

)()()(22

23

23 OHcSSOck

dSSOdcv sdotsdot=minus= minus

minus

τ

38

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

)()()()(

)]()([1

23022

2202

3

2202

30minus

minus

minus sdotsdot

sdotminus

=SSOcOHcOHcSSOcIn

OHcSSOck

τ

Через 17 мин

)10520()10731()10836()10310(

)1083610520(171

33

33

33 minusminus

minusminus

minusminus sdotsdotsdotsdotsdotsdot

sdotsdotminussdot

= Ink

k = 195 л(моль sdot мин) Аналогично через 36 мин ndash 194 через 43 мин ndash 190 через 52 мин ndash 191

Частные константы скорости близки по значениям протекает реакция 2 порядка Константа скорости этой реакции составляет 19 л(моль sdot мин)

73 Расчет времени реакции

Расчет времени реакции необходимого для того чтобы достичь опре-деленной концентрации исходного вещества или продукта реакции осу-ществлялся по уравнению скорости реакции

Проводится химическая реакция пероксида водорода с тиосульфат-ионом в кислом растворе Начальные концентрации с0(Н2О2) = 5 sdot 10 minus 2мольл

c0(SO3S2 minus

) = 25 sdot10-2 мольл Константа скорости реакции II порядка

k = 191 л(моль sdot мин) Необходимо рассчитать время по истечении кото-

рого концентрация тиосульфат-ионов станет равной 1 sdot 10 2minus мольл 2SО3S2- + 2Н3О+ + Н2О2 rarr S4О minus2 + 4Н2О

)()()(22

23

23 OHcSSOck

dSSOdcv sdotsdot=minus= minus

minus

τ

)()()()(

)]()([1

23022

2202

3

2202

30minus

minus

minus sdotsdot

sdotminus

=SSOcOHcOHcSSOcIn

OHcSSOckτ

39

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

=minusminus= minusminus )]()([21)()( 2

32

3022022 SSOcSSOcOHcOHс

2222 10254)1011052(21105 minusminusminusminus sdot=sdotminussdotminussdot= мольл

)1052()10254()105()101(

)]1051052[9111

22

22

22 minusminus

minusminus

minusminus sdotsdotsdotsdotsdotsdot

sdotsdotminussdot

= Inτ

τ = 159

Концентрация minus23SSO равная 2101 minussdot мольл установиться через 159 мин

74 Расчеты по уравнению Аррениуса

С помощью уравнения Аррениуса рассчитываются энергия активации и предэкспоненциальный множитель на основе экспериментальных значений константы скорости Константа скорости может быть пересчитана на лю-бые температуры

RTEInAInk

eAk

A

RTEA

minus=

sdot=minus

)11(12

12 TTREInkInk A minus=minus

где minus21kk константы скорости реакции

T1 T minus2 температуры

ЕА ndash энергия активации

R ndash универсальная газовая постоянная

A ndash предэкспоненциальный множитель

40

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Константы скорости разложения пентаоксида диазота N 2 O5 rarrNO2 + NO3

при 308 К и 328 К равны соответственно 134 middot 10 4minus и 150 middot 10 3minus с 1minus Необ-

ходимо рассчитать энергию активации

1

2

21

21

KKIn

TTTRTEA sdotminus

=

14

13

1034110501

)308328()(328)(300)]([31458

minusminus

minusminus

sdotsdot

sdotminus

sdotsdotsdot=

ccIn

КККмольКДжEA

EA = 101 кДжмоль

Энергия активации разложения N2О5 составляет 101 кДжмоль

Константы скорости разложения пентаоксида диазота при 308 К и

328 К равны соответственно 134 middot 10-4 и 150 middot 10-3 с-1 Необходимо рас-

считать предэкспоненциальный множитель А если энергия активации

равна 101кДжмоль

c10812

108110812

c1081)10501(

c1081)10341(

1131313

21

11332831458101000

322

11330831458101000

411

2

1

minus

minussdotminus

minussdotminus

sdot=sdot+sdot

=+

=

sdot=sdotsdot=sdot=

sdot=sdotsdot=sdot=

AAA

eekA

eekA

RTE

RTE

A

A

Множитель А для данной реакции равен 18 middot 1013 с-1

Константа скорости разложения пентаоксида диазота при 328 К со-ставляет 60 1310 minusminussdot с Необходимо рассчитать константу скорости реакции при 100 degС

41

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

c130)10501(287287

2874684)328

1273100

1(31458

101000

)11(

)11(

1312

4684

1

2

2

2

121

2

1212

minusminus =sdotsdot==

===minus+

minus=

minusminus=

minusminus=minus

KK

eKK

KKIn

TTRE

KKIn

TTREInkInk

A

A

Константа скорости разложения N2О5 при 100 degС составляет 013 с-1

42

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

8 РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РАВНОВЕСИЯМ

81 Расчеты по закону действующих масс

Расчеты в соответствии с законом действующих масс осуществляются в определенной последовательности

Алгоритм действия 1 Составление уравнения реакции 2 Указание молярных концентраций (парциальных давлений) реаген-

тов перед началом реакции 3 Вычисление молярных концентраций (парциальных давлений) уча-

стников реакции в состоянии химического равновесия 4 Составление уравнения закона действующих масс 5 Подстановка молярных концентраций (парциальных давлений) в

уравнение закона действующих масс 6 Расчет искомых величин В химических равновесиях с одинаковой суммой коэффициентов для

реагентов и продуктов (Δ v = 0) вместо молярных концентраций могут быть взяты пропорциональные им количества веществ

82 Расчет константы равновесия Кс

В реакции уксусной кислоты с этанолом при 25 degС к моменту установ-ления химического равновесия образовалось 205 моль этилового эфира уксусной кислоты В исходных веществах содержалось 155 моль воды Каково значение константы равновесия

1 СН3mdashСООН + С2Н5mdashОНhArrСН3mdashСООmdashС2Н5 + Н2О 2 3 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 (3-205) (4-205) 205 моль (155 + 205) 095 моль 195 моль 36 моль

43

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

4 )()(

)()(спиртnкислотаnводаnэфирnKC sdot

sdot=

5 95195063052

sdotsdot

=cK

6 КС = 398 При 25 degС константа равновесия образования этилового эфира уксус-

ной кислоты равна 398 (или ~ 4)

83 Расчет количества продукта в состоянии равновесия

При 25 degС константа равновесия образования эфира из уксусной кисло-ты и этанола равна 4 Каково количество эфира в состоянии равновесия если взято 3 моль уксусной кислоты и 4 моль этанола Исходные вещест-ва содержат 155 моль воды

1 СН3 ndash СООН + С2Н5 ndash ОН hArr СН3 ndash СОО ndash С2Н5 + Н2О 2 3 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 3-n 4-n n 155 + n

4 )()(

)()(спиртnкислотаnводаnэфирnK C sdot

sdot=

5 )4()3(

)551(4nn

nnminussdotminus

+=

87329254164

972859

016859482845516

21

222

plusmn=minusplusmn=

=+minus+minus=+

n

nnnnnn

n1 = 78 моль (нереальный ответ n gt 4 моль)

n2 = 205 моль В состоянии химического равновесия смесь содержит 205 моль этило-

вого эфира уксусной кислоты

44

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

84 Расчет выхода продукта

Уход продукта реакции представляет собой частное от деления полу-ченного в равновесии количества вещества и рассчитанного по необрати-мой реакции количества вещества

теорnn

При взаимодействии 3 моль уксусной кислоты с 4 моль этанола полу-чают 205 моль эфира Исходные вещества содержали 155 моль воды Ка-ков выход эфира по отношению к уксусной кислоте

1 OHHCCOOCHOHHCCOOHCH 2523523 +minusminushArrminus+minus

2 23 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 095 моль 195 моль 205 моль 36 моль

4 3052

)()(

)()(

0

===кислотаnэфирn

эфирnэфирn

теор

η

5 68680 ==η

Выход эфира по отношению к уксусной кислоте составляет 68

85 Расчет константы равновесия по уравнению Вант-Гоффа

Расчет константы равновесия при определенной температуре осущест-вляется при заданной константе равновесия с помощью уравнения Ванг-Гоффа (изобара реакций)

2RTH

dTdInK Δ

=

Интегрированная форма

12

120

12 TTTT

RHInKInK minus

sdotΔ

+=

45

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

где k ndash константа равновесия 0HΔ ndash стандартная энтальпия

R ndash универсальная газовая постоянная T ndash температура 12 ndash индексы для двух составляющих

При 25 degС для химической реакции 242 2NOON hArr константа равновесия

КР = 114 кПа Рассчитайте константу равновесия при 70 degС если стан-дартная энтальпия реакции Δ Н0 = 59 кДж

259325101325101

940343298298343

3145859000

325101411

325101

9402

12

120

12

2

2 =sdot=sdot=

=sdotminus

sdot+=

=minus

sdotΔ

+==

eeK

In

TTTT

RHInK

KInK

PInKP

PP

P

86 Расчеты с водородным показателем рН

Расчеты с показателем рН проводятся с помощью формулы-определения рН и химического выражения константы протолиза

мольлв)()( 33 OHcOHIgcpH +minus=

Для сильных кислот и оснований

с(H3O+) = c0на sdot c(OH-) = c0B

Для средних по силе кислот и оснований (при К gt 001 с0)

с(H3O+) = Bbнаa cKOHсcK 00 )( =minus

Для буферных ратворов

)()()( 3 minus

+ sdot=AcHAcКOHс a

46

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Раствор имеет значение рН 35 Какова молярная концентрация катио-нов оксония

мольл102310)(

10)(

)(

4533

3

3

minusminus+

minus+

+

sdot==

=

minus=

OHc

OHc

OHIgcpH

pH

Концентрация катионов H3O+ = 32 sdot 10-4 мольл

Рассчитайте рН в 01М растворе аммиака если КВ(NH3) = 18 middot 10 5minus

111)1077(

мольл10771031

101)(

)(

мольл103110)1081()(

)(

12

123

14

3

35

0

=sdotminus=

sdot=sdotsdot

==

sdot=sdotsdot=

=

minus

minusminus

minus

minus+

minusminusminus

minus

IgpHOHcKOHс

OHc

cKOHс

W

BB

Рассчитайте значение рН буферного раствора

К a (СН3СООН) + 016М CH 3 COONa

Если К а (СН3СООН) = 18- 10 5minus

55

3

33 1021

160110)1081(

)()()( minusminus

minus+ sdot=sdotsdot=sdot=

COOCHcCOOHCHcKOHс a

pH = 49

Буферный раствор имеет значение рН = 49

47

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

87 Расчет степени протолиза

Степень протолиза представляет собой долю кислоты или основания

вступивших в протолиз по отношению к начальной концентраций протолита

НАНАKT c

Acc

OHca00

3 )()( minus+

==

и

BBC c

HBccOHca

000

)()( +minus

==

Какова степень протолиза в 001М растворе уксусной кислоты если

010

010)1081()(

)(

)()()(

)(

5

30

30

30330

3

sdotsdot=

sdot=

sdot==

minus

+

COOHCHcCOOHCHcK

a

COOHCHcKOHcCOOHCHc

OHca

aKT

aKT

аКТ = 0042 или 42

Ka = 18 sdot 10-5

Степень протолиза уксусной кислоты составляет 42

88 Расчеты по равновесиям растворимости

Расчеты по равновесиям растворимости и осаждения проводятся с по-

мощью выражения для произведения растворимости

)()(

][][)(

nmnm

nMnM

nmMnnM

nmBAПРBAl

BABAПР

+

minus+

=

=

48

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

где ПР (АmВn) ndash произведение растворимого вещества АmВn

l(АmВn) ndash растворимость вещества или концентрация насыщенного рас-

твора вещества nm BA

Сульфат бария имеет произведение растворимости 1middot10-10 При какой

концентрации серной кислоты в 0001М растворе хлорида бария начина-

ется осаждение сульфата бария

[Ba2+][SO minus24 ] = ПP(BaSо4)

3

10

242

442 101101

][)(][)( minus

minus

+minus

sdotsdot

===BaBaSOПРSOSOHс

c(H2SО4)= 1 middot 10-7 мольл

Осаждение сульфата бария начинается когда концентрация серной ки-

слоты превышает значение 1 middot 10 7minus мольл

Какова растворимость l1 перхлората калия в воде по сравнению с рас-

творимостью l1 перхлората калия в 1 М растворе хлорида калия

l1 (КСlO4) = [СlOminus4 ] = )( 4KCIOПР = 2101 minussdot = 01 мольл

l1 (КСlO4) = [СlOminus4 ] ПР(КClO4) = с(К+)[СlO

minus4 ] = 1 middot 10-2

1101

)()KClO()(

24

42

minus

+

sdot==

KcПРKClOl

l1 (КСlO4) = 001 мольл

Растворимость l1 перхлората калия в чистой воде в десять раз выше 1

М растворе хлорида калия

49

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

89 Расчет растворимости при комплексообразовании

Для расчета растворимости малорастворимых солей когда катион об-

разует комплекс требуются уравнения для произведения растворимости и

для константы устойчивости комплекса

ПР(AmBn) = [An+]m[Bm-]n

xnx

LAAlK

]][[][

+=

где ПР ndash произведение растворимости

К ndash константа устойчивости комплекса

[Аn+] ndash молярная концентрация катионов

[L] ndash молярная концентрация лигандов

[АЦ] ndash молярная концентрация комплекса

Константа устойчивости катиона диамминсеребра (+1) К = 16 middot 107

Рассчитайте растворимость хлорида бромида и иодида серебра(1) в 4М

растворе аммиака если ПР(АgСl) = 1 middot 10-10 ПР(АgВr) = 5 middot 10-13

ПР(АgI) = 8 middot 10-17

AgXhArrАg+ + Х minus ПР(АgХ) = [Аg+][Х minus ]

])([

)()(][

)(][)(

)(])([][

)(][

])([])([2

23

32

33

23

32

23233

++minus

++

+

+++

sdotsdot===

sdot=

sdot=hArr+

NHAgNHcKAgXПР

AgAgXПРXAgXl

NHcKNHAgAg

NHcAgNHAgKNHAgNHAg

50

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

мольл1041)(

4)1061()108()(

мольл1011)(

4)1061()105()(

мольл160)(4)1061()101()(

)()()(

][])([

4

2717

2

2713

2710

32

23

minus

minus

minus

minus

minusminus

minus+

sdot=

sdotsdotsdotsdot=

sdot=

sdotsdotsdotsdot=

=

sdotsdotsdotsdot=

sdotsdot=

asymp

AgIl

AgIl

AgBrl

AgBrl

AgCllAgCll

NHcKAgXПРAgXl

XNHAg

Растворимость галогенидов серебра(1) в 4М растворе аммиака состав-

ляет 016 (AgCl) 11 middot 10-2 (AgBr) и 14 middot 10-4 мольл (AgI) В этом растворе

аммиака хлорид растворяется хорошо бромид ndash незначительно и иодид

серебра (+1) ndash плохо

51

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

9 РАСЧЕТЫ В ЭЛЕКТРОХИМИИ

91 Расчеты по уравнению Нернста

С помощью уравнения Нернста можно вычислить окислительно-

восстановительные потенциалы электродные потенциалы и равновесное

напряжение гальванического элемента

Для окислительно-восстановительного электрода

][][0

BcOkIn

zFRTEE sdot+=

где Е0 ndash стандартный потенциал

Е ndash электродный потенциал

Z ndash число переданных электронов

Для электрона металлкатион металла

][0 +sdot+= ZAInzFRTEE

][][)(0590

K298при)()(

0

01

02

0

BcOkIg

zBEE

TанодЕкатодEE

EEE

sdot+=

=minus=Δminus=Δ

где R ndash газовая постоянная

Т ndash температура

F ndash постоянная Фарадея

[Ок] ndash молярная концентрация окислителя

[Bc] ndash молярная концентрация восстановителя

ΔЕ0 ndash стандартное напряжение

ЕΔ ndash равновесное напряжение

52

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Каков электродный потенциал пары медькатион меди (+2) при 25 degС и

[Cu2+]= 001 мольл

01020590340][

2)(0590 20 IgCuIgBEE sdot++=sdot+= +

E = +028 B

Электродный потенциал равен +028 В

Каково равновесное напряжение гальванического элемента Даниеля

при 25 degС если молярные концентрации сульфата меди(2) и сульфата

цинка(2) одинаковы

Электрод 1 цинккатион цинка (+2)

Электрод 2 медькатион меди (+2)

)()()(][][02950

)()(][02950)(

][02950)()()(

02020202

2

2020220

22022

EZnZnECuCuECuCuEZnCuIg

ZnZnECuCuEZnIgZnZnE

CuIgCuCuEZnZnECuCuEE

Δ=minusminus=+

+minus=+minus

minus+=minus=Δ

++++

+

++++

++++

ΔEdeg = 034 middot (-076) = 110 В

Элемент Даниеля имеет равновесное напряжение 110 В Рассчитайте

напряжение гальванического элемента CuCu +2 (с 1 )|| К+ СI minus || Cu2+(c2)Cu

(Cu2+) = 05 мольл и с1 (Сu2+) = 05 005 и 0005 мольл

Для каждого полуэлемента )(20590 20 +sdot+= CuIgcEE

Напряжение гальванического элемента

1

201

0212 2

0590ccIgEEEEE sdot+minus=minus=Δ

Поскольку

01

02 EE =

53

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

то

1

2

20590

ccIgE sdot=Δ

а) с1 (Cu2+) = 05 мольл ΔЕ = 00295 Ig 1 = 0

б) с1 (Cu2+) = 005мольл ΔЕ = 00295 Ig 10 = 0030 В

в) с1 (Cu2+) = 0005 мольл ΔЕ = 00295 Ig 100 = 0059 В

Исследуемые концентрационные гальванические элементы имеют при

25 degС напряжение 0 30 и 59 мВ

Рассчитайте электродные потенциалы полуэлементов при 25 degС

1) 2HPt (р = 1035 кПа) Н3О+ (рН = 15)

2) +2FePt (с = 002 мольл) Fe3+ (с = 004 мольл)

Каково равновесное напряжение гальванического элемента составлен-

ного из этих электродов

++ OHH 22 2 = 2Н3О+ + 2е-

B880)0890(7880B78800200400590770

][][)(0590)(

B08903101510302950510590

)(3101

)(205900590

)(][

20590

2

2

3320

232

1

2

2

230

1

=minusminus=Δ=+=

sdot+=+hArr

minus=minussdotminus=

sdotminussdotminus=+=

+

+++minus++

EIgE

FeFeIgBFeFeEEeFeFe

IgE

кПаHpIgpH

HpOHIgEE

Равновесное напряжение данного гальванического элемента составляет

088 В

54

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Рассчитайте окислительно-восстановительный потенциал для пары

Mn2+MnOminus4 при рН = 0 при рН = 03 и 7 (t = 25 ordmC)

( ) ( ) [ ][ ][ ]

( ) ( ) ( ) [ ][ ]

( ) ( )

( ) ( ) ( ) 094405112

85

05902

lg5

059085

0590

lg5

0590

5812

4

4

24

42

2

834

42

3422

рНВВEMnOMnE

pHBEMnOMnE

MnMnOBpHBEMnOMnE

MnOHMnBEMnOMnE

eOHMnOHMn

sdotminus+=+

sdotminus=+

sdot+sdotminus=

sdot+=

++harr+

minus

minus

+

minusminus+

+

+minusminus+

minus+minus+

o

o

o

o

При рН = 0 Е = +151 рН = 3 Е = +123 рН = 7 Е = +085

Окислительно-восстановительный потенциал данной пары при рН = 03 и 7 составляет +151 +123 и +085 В соответственно

92 Расчеты по законам Фарадея

Для расчета осажденной массы значений силы тока времени или чис-ла элементарных зарядов при электролизе используются законы Фарадея или преобразования законов Фарадея а также формула-определение мо-лярной массы

zFMIm

zFI

nm

zFIn

τ

τ

τ

=

=

=

55

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

где I ndash сила тока

τ ndash время

z ndash число элементарных зарядов

F ndash постоянная Фарадея

n ndash количество вещества

М ndash молярная масса

m ndash масса вещества

Рассчитайте ежедневное производство алюминия в электролизёре кото-рый работает при силе тока 100 000 А и для которого выход по току η = 85

Al3+ rarr Al + 3endash

кг685г039685485963

85027360024000100asymp=

sdotsdotsdotsdotsdot

==zFMIm ητ

В электролизе ежедневно получают 685 кг алюминия

56

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

10 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ФОРМУЛ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ

101 Определение молекулярной формулы летучего органического соединения

Для определения молекулярной формулы летучего соединения необхо-димо оценить результаты качественного и количественного элементного анализа а также установить молярную массу

Алгоритм действия

1 Установить качественный состав соединения Результат исследуемое соединение состоит из элементов углерод во-

дород и кислород Молекулярная формула СхНуОz 11 Установить молярную массу соединения

12 Экспериментальное определение объема пара одной пропорции

соединения

( )( )[ ]

кПа 72101

C 20

мл 548г

г120

=

=

=

=

p

t

OHCV

OHCm

zyx

zyx

o

13 Рассчитать объем пара порции соединения в нормальных условиях

( )[ ] ( )[ ]

( )[ ] мл 445г

32510115293

1527372101548гг

=sdot

sdotsdot=

sdot=

zyx

zyxzyx

OHCVрТ

рТOHCVOHCV

o

o

oo

14 Рассчитать молярную массу соединения

57

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

( ) ( )( )[ ]

( ) гмоль 259

445

41422120гм

=

sdot=

sdot=

zух

zyx

zухzух

ОНСМ

OHCVVОНСm

ОНСМo

2 Установить возможную молекулярную формулу органического со-единения путем расчета

( ) )()()( ОzМНуМСхМОНСМ zух ++=

Возможные решения 592 гмоль = (2 middot 12 + 4 middot 1 + 2 middot 16 гмоль)

или 592 гмоль = (3 middot 12 + 8 middot 1 + 1 middot 16 гмоль)

Возможные молекулярные формулы органического соединения С2Н4О2 и С3Н8О

3 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органическо-го соединения путем анализа сжиганием

31 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида углерода которые образуются при сжигании одной порции органического соединения

m(CхHуOz) = 60 мг m(H2О) = 720 мг V(CО2) = 718 мл t =20degC ρ = 10172 кПа 32 Рассчитать объем диоксида углерода при нормальных условиях 33 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-

единения

( )( )

( ) ( )( ) 3

м

22 =sdot

sdot=

zyx

zyxp

zyx OHCmVOHCMTCOV

OHCnCOn oo

58

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

34 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-

единения

( )( )

( ) ( )( ) ( ) 8

22

2

22 =sdot

sdot==

zyx

zyxp

zyx OHCmOHМOHCMTOHm

OHCnOHnY o

35 Составить молекулярную формулу

Молекулярная формула органического соединения С3Н8О

Молекулярная (брутто-) формула еще не проясняет строения химиче-

ского соединения Последнее может быть определено при использовании

химических иили физических методов

Возможные соединения с молекулярной формулой С3Н8О

CH3ndashCH2ndashCH2ndashOH ndash пропанол 1

CH3ndashCH(OH)ndashCH3 ndash пропанол 2

СН3ndashСН2ndashОndashСН3 ndash метиловый спирт

102 Определение молекулярной формулы

нелетучего органического соединения

Для определения молекулярной формулы нелетучего соединения необ-

ходимо оценить результаты качественного и количественного элементно-

го анализа и результатов определения молярной массы криоскопическим

методом Молярная масса вещества рассчитывается на основании пони-

жения температуры замерзания

LB

Bзамзам mM

mkT sdot=Δ

Lзам

BзамB mT

mkMΔ

=

где замTΔ ndash понижение температуры замерзания

59

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

замK ndash криоскопическая константа растворителя

Bm ndash масса вещества В

BM ndash молярная масса вещества В

Lm ndash масса растворителя

Для определения молекулярной формулы подходит следующая после-

довательность действий

Установить качественный состав соединения Результат исследуемое со-

единение состоит из элементов углерод водород и кислород Молекуляр-

ная формула ZYX OHC

1 Установить молярную массу соединения

11 Экспериментальное определение понижения температуры замер-

зания раствора

m( ZYX OHC ) = 78 г m(H2О) = 40 г

ΔTзам = -2 К

Кзам(Н2О) = -1860 К sdot гмоль

12 Рассчитать молярную массу соединения

)()()(

2OHmTOHCmkOHCM

зам

ZYXзамZYX Δ=

M( ZYX OHC ) = 181 гмоль

2 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органического

соединения путем анализа сжиганием

21 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида

углерода которые образуются при сжигании одной порции соединения

M(CxHyOz) = 93 мг

m(H2О) = 547 мг

V(СО2) = 739 мл

t =22 degС

60

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

ρ = 1006 гПа

22 Рассчитать объем диоксида углерода в нормальных условиях

25101315295152731006973)()(

0

0220 sdot

sdotsdot==

TppTCOVCOV

V0(СО2) = 679 мл

23 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-

единения

093041422

18106790)(

)()()(

)( 202

sdotsdot

=sdotsdot

==ZYXM

Zyx

ZYX OHCmVOHCMCOV

OHCnCOnx

х = 6

24 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-

единения

93181817542

)()()()(2

)()(2

2

22

sdotsdotsdot

=sdotsdot

==ZYX

Zyx

ZYX OHCmOHMOHCMOHm

OHCnOHny

у = 12

25 Расчет числа атомов кислорода в молекуле органического соеди-

нения

)()()()( OzMHyMCxMOHCM Zyx +minus=

16112126181

)()()()( sdotminussdotminus=

minusminus=

OMHyMCxMOHCM

z Zyx

z = 6

Молекулярная формула соединения С6H12O6

61

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

Основная

1 Коровин НВ Общая химия учебник для технических направлений и специальностей вузов НВ Коровин ndash 2-е изд испр и доп ndash М ВШ 2000

2 Фролов ВВ Химия ВВ Фролов ndash М Высшая школа 1995 3 Глинка НЛ Задачи и упражнения по общей химии НЛ Глинка ndash

Л Химия 1989 4 Суворов АВ Общая химия АВ Суворов АБ Никольский ndash СПб

Химия 1997 5 Орлов КЯ Авиационные материалы КЯ Орлов ВА Пархимович

ndash М Транспорт 1993 6 Задачи и упражнения по общей химии под ред проф НВ Корови-

на ndash М Высшая школа 2003 7 Михилев ЛА Задачи и упражнения по неорганической химии

ЛА Михилев НФ Пассет МИ Федотова ndash СПб Химия 1995 8 Хомченко ИГ Общая химия сборник задач и упражнений

ИГ Хомченко ndash М Оникс 1999 9 Литвинова ТН Задачи по общей химии с медико-биологической на-

правленностью ТН Литвинова ndash Ростов нД Феникс 2001 10 Кузьменко НЕ Задачник по химии НЕ Кузьменко ВВ Еремин

ndash М Экзамен 1999

Дополнительная

1 Слесарев ВИ Химия Основы химии живого учебник для вузов

ВИ Слесарев ndash 2-е изд испр и доп ndash СПб Химиздат 2001

2 Хаускрофт К Современный курс общей химии В 2 т К Хаускрофт

Э Констебл пер с англ ndash М Мир 2002 3 Лидин РА Химия справочник для старшеклассников поступающих в вузы

РА Лидин ЛЮ Аликберова ndash М Аст пресс школа 2002

62

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

4 Слета ЛА Химия справочник ЛА Слета ndash Харьков Фолио Рос-

тов нД Феникс 1997

5 Дикерсон Р Основные законы химии В 2 т Р Дикерсон Г Грей

Дж Хейт ndash М Мир 1982

6 Лучинский ГП Курс химии ГП Лучинский ndash М Высшая школа 1985

7 Ремсден ЭН Начала современной химии ЭН Ремсден ndash Л Хи-

мия 1985

8 Степин БД Неорганическая химия БД Степин АА Цветков ndash

М Высшая школа 1994 9 Шелинский ГИ Основы теории химических процессов ГИ Шелинский

ndash М Просвещение 1989

10 Ерохин ЮМ Сборник задач и упражнений по химии ЮМ Еро-

хин ВИ Фролов ndash М ВШ 1990

11 Любимова НБ Вопросы и задачи по общей и неорганической хи-

мии НБ Любимова ndash М ВШ 1990 12 Фримантл М Химия в действии М Фримантл ndash Ч 1 2 ndash М Мир 1991

13 Шиманович ИЕ Общая химия в формулах определениях схемах

ИЕ Шиманович МЛ Павлович ВФ Тикавый ПМ Малашко ndash Минск

Университетское 1996

14 Витинг ЛМ Задачи и упражнения по общей химии ЛМ Витинг

ЛА Резницкий ndash М МГУ 1995

15 Зоммер К Химия справоник школьника и студента Пер с нем

под ред РА Лигина ndash 2-е издстереотип ndash М Дрофа 2000

63

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Приложение

64

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

65

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

66

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

67

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Значение некоторых констант

Постоянная Авогадро NA = 60221023 моль-1

Постоянная Фарадея 1 F = 6021023е = 96484 Кл = 268 Аmiddotч

Постоянная Планка h = 662610-34 Джс

Универсальная газовая постоянная R = 0082 лmiddotатмКndash1моль-1 =

= 62 360 млmiddotмм рт ст Кndash1мольndash1 = 8314 ДжmiddotК-1мольndash1 = 1987 калК-1моль-1

Таблица 1

Приставки кратных и дольных единиц

Приставка Множитель Приставка Множитель Приставка Множитель

тера Т 1012 гектог 102 милли м 10-3

гига Г 109 дека да 101 микро мк 10-6

мега М 106 децид 10-1 нано н 10-9

кило к 103 сантис 10-2 пико п 10-12

Таблица 2

Корни латинских названий элементов

Символ Название Корень латинского названия Ag Серебро Аргент As Мышьяк арс- арсен- Au Золото аур- С Углерод карб- карбон- Сu Медь купр- Fe Железо ферр- Н Водород гидр- гидроген-

Hg Ртуть меркур- Мn Марганец марган- N Азот нитр- Ni Никель никкал- О Кислород окс- оксиген- Pb Свинец плюмб- S Сера сульф- тио-

Sb Сурьма стиб- Si Кремний алл- силиц- Sn Олово станн-

68

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Таблица 3 Соотношение между единицами энергии

Единица эрг Дж кал Втmiddotч ЭВ

эрг 1 10-7 239middot10-8 278middot10-11 624middot1011

Дж 107 1 0239 278middot10-4 625middot1018

кал 4184middot107 4184 1 116middot103 261middot1019

Втmiddotч 360middot1010 36middot103 861 1 224middot1022

ЭВ 160middot10-12 160middot10-19 383middot10-20 445middot10-23 1

Таблица 4

Названия часто употребляемых кислот и их солей

Кислота Названия солей

Название Формула Кислот-ный

осадок

По названию кислоты (рус номенклатура)

По названию аниона (между-народная но-менклатура)

Азотная HNO3 NO3ndash азотнокислый нитрат

Азотистая HNO2 NО2ndash азотистокислый нитрит

Бромоводородная HBr Brndash бромистый бромид

Йодоводородная HI Indash йодистый йодид

Метакремниевая H2SiO3 SiO32ndash кремниевокислый силикат

Марганцовая HMnO4 MnO4ndash марганцевокислый перманганат

Ортофосфорная H3PO4 PO43ndash фосфорнокислый ортофосфат

(фосфат)

H3PO4 HPO42ndash

кислый фосфорнокис-лый (двухзамещенный) гидрофосфат

H3PO4 H2PO4ndash кислый фосфорнокис-

лый (однозамещенный) дигидрофосфат

Серная H2SO4 SO42ndash сернокислый сульфат

H2SO4 HSO4ndash

кислый сернокислый

гидросульфат (бисульфат)

Сернистая H2SO3 SO32ndash сернокислый сульфит

H2SO3 HSO3ndash кислый сернистокислый гидросульфит

(бисульфит)

Угольная H2CO3 CO32ndash углекислый карбонат

H2CO3 HCO3ndash

кислый углекислый (двууглекислый)

гидрокарбонат (бикарбонат)

Уксусная CH3CHOOH CH3COOndash уксуснокислый ацетат

69

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Окончание табл 4Кислота Названия солей

Название Формула Кислот-ный

осадок

По названию кислоты (рус номенклатура)

По названию аниона (между-народная но-менклатура)

Фосфористая H3PO3 HPO32ndash фосфористокислый фосфит

Фтороводородная HF Fndash фтористый фторид

Хлороводородная HCl Clndash хлористый хлорид

Хлорная HClO4 ClO4ndash хлорнокислый перхлорат

Хлорноватая HClO3 ClO3ndash хлорноватокислый хлорат

Хлорноватистая HClO ClOndash хлорноватистокислый гипохлорид

Хромовая H2CrO4 CrO42ndash хромовокислый хромат

Двухромовая H2Cr2O7 Cr2O72ndash двухромовокислый

бихромат (ди-хромат)

70

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

  • СОДЕРЖАНИЕ
    • ВВЕДЕНИЕ
    • ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
    • 1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВАЖНЕЙШИХ ВЕЛИЧИН И ЕДИНИЦИСПОЛЬЗУЕМЫХ В ХИМИИ
    • 2 ВАЖНЕЙШИЕ ВЕЛИЧИНЫ И ЕДИНИЦЫ В ХИМИИ
    • 3 РАСЧЕТЫ ДЛЯ ГАЗОВ
      • 31 Расчет массы газов
      • 32 Расчет объема газов
        • 4 РАСЧЕТЫ ДЛЯ СМЕСЕЙ
          • 41 Расчеты соотношения компонентов смеси
          • 42 Расчеты по массовой доле
          • 43 Расчеты по объемной доле
          • 44 Расчеты по мольной доле
          • 45 Расчеты по молярной концентрации
          • 46 Расчеты по эквивалентной концентрации
          • 47 Расчеты по плотности газов и растворов
          • 48 Расчет молярной концентрации веществапо результатам титрования
          • 49 Расчет массы по результатам титрования
            • 5 СТЕХИОМЕТРИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РЕАКЦИЯМ
              • 51 Алгебраический расчет массы и объема
              • 52 Расчет массы и объема методом пропорций
                • 6 РАСЧЁТЫ В ХИМИЧЕСКОЙ ТЕРМОДИНАМИКЕ
                  • 61 Расчет энтальпии реакции по данным эксперимента
                  • 62 Расчет стандартных величин реакции по табличным данным
                  • 63 Расчет энергии Гиббса реакции
                  • 64 Расчет константы равновесия
                    • 7 РАСЧЕТЫ В КИНЕТИКЕ РЕАКЦИЙ
                      • 71 Расчет константы скорости
                      • 72 Расчет порядка реакции
                      • 73 Расчет времени реакции
                      • 74 Расчеты по уравнению Аррениуса
                        • 8 РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РАВНОВЕСИЯМ
                          • 81 Расчеты по закону действующих масс
                          • 82 Расчет константы равновесия Кс
                          • 83 Расчет количества продукта в состоянии равновесия
                          • 84 Расчет выхода продукта
                          • 85 Расчет константы равновесия по уравнению Вант-Гоффа
                          • 86 Расчеты с водородным показателем рН
                          • 87 Расчет степени протолиза
                          • 88 Расчеты по равновесиям растворимости
                          • 89 Расчет растворимости при комплексообразовании
                            • 9 РАСЧЕТЫ В ЭЛЕКТРОХИМИИ
                              • 91 Расчеты по уравнению Нернста
                              • 92 Расчеты по законам Фарадея
                                • 10 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ФОРМУЛОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
                                  • 101 Определение молекулярной формулы летучего органического соединения
                                  • 102 Определение молекулярной формулы не летучего органического соединения
                                    • БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
                                    • Приложение
Page 18: МЕТОДИКА РЕШЕНИЯ ЗАДАЧvenec.ulstu.ru/lib/disk/2015/Kemer_7.pdf · 2015-03-23 · ВВЕДЕНИЕ Значение решения задач в курсе химии

3 РАСЧЕТЫ ДЛЯ ГАЗОВ

Газовые законы

При расчетах для газов исходным пунктом являются выведенные для идеальных газов законы газовой динамики так как они приблизительно распространяются и на реальные газы если речь не идет об очень высоких давлениях

Уравнение состояния идеального газа nRTpV = ndash экстенсивная форма

RTpVM = ndash интенсивная форма

Объединенный газовый закон

2

22

1

11

TVP

TVР

=

где Р ndash давление

V ndash объем

VM ndash молярный объем

R ndash универсальная газовая постоянная

T ndash температура

12 ndash индексы состояний

Нормальное состояние газов

Состояние газа определенное при нормальном давлении р = 101325 кПа

(1 атм) и нормальной температуре Т = 27315 К (0 degС)

Молярный объем идеального газа при нормальных условиях составляет

MV = 22144 лмоль

Молярный объем реальных газов при нормальных условиях приблизи-

тельно равен молярному объему идеального газа

18

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

31 Расчет массы газов

Какая масса водорода находится в газометре объемом 1500 м3 при тем-

пературе 20 degС (293 К) и давлении 1040 кПа

( ) ( ) ( ) ( ) ( )( )[ ] ( )

К293мольКДж31458гмоль2м1500кПа0104

32

2 sdotsdotsdotsdot

=sdot

=

==

RTHMpVHm

RTMmnRTpV

m(H2) =1281 кг

Газометр содержит 1281 кг водорода

32 Расчет объема газов

Какой объем занимают 3 моль азота при температуре 290 К и давлении

985 кПа

( ) ( )[ ] кПа398

К290мольКДж31458мол3N2sdotsdotsdot

==ь

pnRTV

( ) л473N2 =V

19

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

4 РАСЧЕТЫ ДЛЯ СМЕСЕЙ

41 Расчеты соотношения компонентов смеси

Необходимое для приготовления смеси с желаемой массовой долей со-

отношение компонентов ndash двух растворов с известными массовыми доля-

ми может быть рассчитано с помощью уравнения смешивания

В1 sdot ω(B) + ω2(B) = (m1 + m2) sdot ω(B)

где m1 ndash масса раствора 1

m2 ndash масса раствора 2

ω1 ndash массовая доля раствора 1

ω2 ndash массовая доля раствора 2

ω (B) ndash массовая доля смеси

20 г соляной кислоты с ω1 (HCI) = 37 смешивают с 100 г воды Како-

ва массовая доля хлороводорода в конечной смеси

m1 sdot ω1(HCl) + m2 sdot ω2(HCl) = (m1 + m2) sdot ω (HCl)

10020010037020)()()(

21

2211

+sdot+sdot

=+

sdot+sdot=

mmHClmHClmHCl ωωω

100 г ω(HCI) = 62

20

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

В полученной кислоте массовая доля хлороводорода равна 62 Для

тех же расчетов используется также правило креста

Правило креста базируется на преобразовании уравнения смешивания

m1 middot ω1(В) + т2 middot ω2(B) = m1 middot ω(B) + m2 middot ω(B)

m1 middot [ω1(B) ndash ω(B)] = m2 middot [ω(B) ndash ω2(B)]

)()()()(

1

2

2

1

BBBB

mm

ωωωω

minusminus

=

Массовая доля вещества в концентрированном растворе исходного ве-

щества ω1(B)

Масса концентрированного вещества в исходном рас-

творе г ω(B) ndash ω2(B)

Массовая доля вещества в разбавленном исходном

растворе ω2(B)

Масса разбавленного исходного вещества г

ω1(B) ndash ω(B)

Массовая доля вещества в

приготовляемом растворе

ω(B)

)()()()(

1

2

BBBB

ωωωω

minusminus ndash соотношение компонентов смеси

21

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Раствор гидроксида натрия с ω(NaOH) = 30 должен быть приготов-

лен путем смешивания 40-го раствора гидроксида натрия с 10-м

раствором гидроксида натрия Какие массовые части обоих растворов не-

обходимо смешать

40 30- 10=20 30 10 40-30=10

20 10 = 2 1 = 21 mm

2 массовые части 40-го раствора необходимо смешать с 1 массовой

частью 10-го раствора например 20 г первого и 10 г второго раствора

22

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

42 Расчеты по массовой доле

Расчеты по массовой доле производятся с помощью формулы-

определения или с помощью преобразований формулы-определения

)( рр

BB m

m

minus

где ωВ ndash массовая доля вещества В

Bm ndash масса вещества В

)( РРm minus ndash масса раствора

Какая масса нитрата серебра (+1) содержится в 175 г раствора

m(AgNOg) = w(AgNO3) middot m(p-p) = 005 middot 175 (г)

m(AgNО3) = 875 г

Масса нитрата серебра(1) содержащегося в растворе равна 875 г

Какие массы воды и перманганата калия необходимы для приготовле-

ния 150 г 12 -го раствора перманганата калия

г1500120)]OH()KMnO([)KMnO()KMnO(

г150)OH()KMnO()OH()KMnO(

)KMnO()KMnO(

2444

2424

44

sdot=+sdot=

=++

=

mmm

mmmm

m

ω

ω

m(КМnO4) = 18 г

m(Н2O) = 150 г middot m(КМnО4) = 150 г middot 18 г = 1482 г

Необходимы 1482 г воды и 18 г перманганата калия

23

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

43 Расчеты по объемной доле

Расчеты по объемной доле проводятся с помощью формулы-

определения или с помощью преобразований формулы-определения

см

BB V

V=ϕ

где φв ndash объемная доля вещества В

VB ndash объем вещества В

Vсм ndash объем смеси

Какой объем воды необходимо смешать с 175 мл чистого пропанола-1

для того чтобы получить смесь с ϕ (С3Н7ОН) = 35

)()()()(

)()(

)()(

7373

732

273

7373

OHHCVOHHCOHHCVOHV

OHVOHHCVOHHCVОННС

minus=

+=

ϕ

ϕ

V(H2О) = 325 мл

2 175 мл пропанола-1 необходимо смешать 325 мл воды

44 Расчеты по мольной доле

Расчеты по мольной доле проводятся с помощью формулы-определения или с помощью преобразований формулы-определения

CM

BB n

nx =

где хв ndash мольная доля вещества В nв ndash количество вещества В nсм ndash сумма количеств веществ в смеси

24

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Какова мольная доля диоксида азота в смеси диоксида азота с тетраок-сидом диазота если количество NO2 равно 12 моль а сумма количеств NO2 N2O4 составляет 28 моль

8021

21)()(

)()(

моль802

21822

)()()(

2

422

22

2242

422

+=

+=

=minus

=minus

=

hArr

ONnNOnNOnNOx

NOnNOnONn

ONNO

o

x(NO2) = 06 = 60 Мольная доля диоксида азота в смеси составляет 60

45 Расчеты по молярной концентрации

Расчеты по молярной концентрации производятся с помощью формулы определения или с помощью преобразования формулы-определения Во многих расчетах используется также формула-определение молярной массы

ppB

BB

B

BB

VMmC

nmM

pVpnС

minus=

⎪⎪⎭

⎪⎪⎬

=

minus=

где СВ ndash молярная концентрация

nB ndash количество растворенного вещества В

V(p-p) ndash объем раствора

mB ndash масса растворенного вещества В

МВ ndash молярная масса вещества В

Какое количество хлороводорода содержится в 5 л 3М (3-молярной)

хлороводородной кислоты [раствора с с(HCl) = 3 мольл]

n(HCl) = c(HCl) middot V(p-p) = 3 (мольл) middot 5 (л) = 15 моль

25

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Данный раствор содержит 15 моль хлороводорода

Какова молярная концентрация хлороводорода если в 2 л раствора со-

держится 73 г НCl

( ) ( )( ) 1

253673

=sdot

=minussdot

=pVpHClM

HClmHClс мольл

Концентрация хлороводорода в растворе равна 1 мольл

46 Расчеты по эквивалентной концентрации

Расчеты по эквивалентной концентрации проводятся с помощью фор-

мулы определения или с помощью преобразований формулы-

определения Во многих расчетах используется также формула-

определение молярной массы

( )

pp

BeqB

Beq

VznC

zcС

minus

=

=

( )ppB

BeqB VM

mСminus

=

где сВ ndash молярная концентрация вещества В

СeqB ndash эквивалентная концентрация вещества В

z ndash эквивалентное число растворенного вещества В

V(p-p) ndash объем раствора

mB ndash масса растворенного вещества В

МВ ndash молярная масса растворенного вещества

Какова эквивалентная концентрация гидроксида кальция в растворе 3 л

которого содержат 002 моль растворенного вещества

26

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

0130])([])([ 22 =

sdot=

minus ppeq V

OHCanzOHCaС мольл

Эквивалентная концентрация Са(ОН)2 в растворе равна 0013 мольл

Какая масса карбоната натрия необходима для приготовления 900 мл

02 раствора карбоната натрия [раствора с сeq(Na2C03) = 02 мольл]

549)()(

)( 323232 =

sdotsdot= minus

zVCONaMCONac

CONam ppeq г

Для приготовления данного раствора необходимо взять 954 г Na2CO3

47 Расчеты по плотности газов и растворов

С помощью формулы-определения плотности и на основе взаимосвязи

между молярным объемом газа молярной массой и плотностью можно

вычислить значения соответствующих величин

)(

MVrM

Vm

=

=

ρ

ρ

где ρ ndash плотность газа или раствора

М ndash молярная масса

VM ndash молярный объем газа

т ndash масса раствора

V ndash объем раствора

Рассчитайте плотность диоксида углерода при нормальных условиях

(ну)

27

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

гл961422

44CO

лмоль422)ну()CO()CO(

2

22

==

==

)ρ(

VV

MM

M

ρ

Плотность диоксида углерода при нормальных условиях составляет

196 гл Рассчитайте количество некоторого газа в порции массой 2014 г

если его плотность равна 00899 гл

Рассчитайте эквивалентную концентрацию гидроксида калия в раство-

ре с плотностью 113 гмл

56

1311401)(

)()(

)(

)()()()()(

)(

)(

)(

)()(

мольгмлг

KOHMKOHz

KOHMmKOHmz

KOHMVKOHmz

VKOHnzKOHczKOHс

pp

pp

рр

ррррeq

minussdot=

minussdot=

sdot

minussdot=

=sdot

sdot=

sdot=sdot=

minus

minus

minus

minusminus

ρωρ

ce(KOH) = 28 мольл

Эквивалентная концентрация КОН в данном растворе равна 28 мольл

48 Расчет молярной концентрации вещества по результатам титрования

Молярная концентрация вещества в растворе при титровании может быть рассчитана по объему определяемого раствора и расходу стандартного рас-твора с известной молярной концентрацией другого вещества В точке ва-лентности эквивалентные количества веществ в анализируемом и в стан-дартном растворе одинаковы Произведение эквивалентного числа z1 на ко-личество определяемого вещества n1 равно произведению эквивалентного числа z2 на количество вещества в стандартном растворе 2211 nznz = Это

28

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

уравнение упрощается если вещества определяемого и стандартного рас-творов имеют одинаковые эквивалентные числа (z1 = z2) n1 = n2

z1c1V1 = z2c2V2

откуда

11

2221 Vz

Vczс =

где с1 ndash молярная концентрация вещества в определенном растворе с2 ndash молярная концентрация вещества 2 в стандартном растворе V1 ndash объем определяемого раствора V2 ndash объем использованного раствора 10 мл раствора азотной кислоты в процессе кислотно-основного титрования

потребовали 48 мл раствора гидроксида натрия с ceq(NaOH) = 1 мольл Какова эквивалентная концентрация азотной кислоты в ее растворе

1

221 V

Vсс =

(NaOH) = 1 z(HNО3) = 1

( ) ( ) ( )( )

( ) ( )( ) мольл480мл10

мл48мольл1

33 =

sdot=

sdot=

HNOVNaOHVNaOHcHNOс

Молярная концентрация азотной кислоты равна 048 мольл

49 Расчет массы по результатам титрования

Масса растворенного вещества или его ионов может быть найдена с

помощью титрования Для расчета необходимы формулы-определения мо-

лярной концентрации и молярной массы Подстановкой и преобразовани-

ем получим

2211

21 VcM

zzm =

29

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

где m1 ndash масса вещества в определяемом растворе

M1 ndash молярная масса вещества в определяемом растворе

Z1 ndash эквивалентное число вещества в определяемом растворе

с2 ndash молярная концентрация вещества в стандартном растворе

V2 ndash объем использованного стандартного раствора

z2 ndash эквивалентное число вещества в стандартном растворе

При перманганатометрическом определении катионов железа (II) в

растворе было использовано 168 мл 002 М раствора перманганата калия

Какая масса железа в виде ионов содержится в определяемом растворе

Уравнение реакции титрования

5Fe +2 +МnО 4 + 8Н3О+ = 5Fe3+ + Мn2+ + 12Н2О

z(Fe +2 ) = 1z(MnO minus4 ) = 5

( ) ( )( ) ( ) ( ) ( )

( ) ( ) мг94мл816мольл020

ьгмол5615

42

242

=sdottimes

timessdot=sdotsdot= minus++

minus+ MnOcFeM

FezMnOzFem

30

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

5 СТЕХИОМЕТРИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ

ПО ХИМИЧЕСКИМ РЕАКЦИЯМ

Стехиометрия ndash учение о количественном составе химических соеди-

нений а также о соотношениях количеств веществ масс объемов и заря-

дов в химических реакциях

Стехиометрический расчет ndash расчет масс и объемов участвующих в

химической реакции исходных веществ или продуктов реакции Во всех

химических реакциях количества исходных веществ реагируют друг с дру-

гом в определенном соотношении На основании этого можно рассчитать

массы и объемы участников химической реакции

51 Алгебраический расчет массы и объема

На основе пропорциональности масс объемов и количеств веществ

выводятся расчетные уравнения для этих величин

Искомая величина Заданная величина Расчетное уравнение

m(A) m(B) ( )( )

( ) ( )( ) ( )BMBn

AMAnBmAm

sdotsdot

=

m(A) V(B) ( )( )

( ) ( )( ) ( )BVBn

AMAnBVAm

Msdotsdot

=

V(A) m(B) ( )( )

( ) ( )( ) ( )BMBn

AVAnBmAV M

sdotsdot

=

V(A) V(B) ( )( )

( )( )BnAn

BVAV

=

m ndash масса вещества V ndash объем вещества M ndash молярная масса VM ndash мо-

лярный объем газа (ну) (A) ndash вещество А (B) ndash вещество В

31

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Рассмотрим алгоритм действия на примере задачи каков объем кисло-

рода может быть получен путем термического разложения 28 г перманга-

ната калия

1 Составление уравнения реакции

2KMnO4 = K2MnO4 + MnO2 + O2

2 Указания на искомые и заданные величины

Дано n(B) = n(KMnO4) = 2 моль

N(A) = n(O2) = 1 моль

m(B) = m(KMnO4) = 28 г

Найти V(A) = V(O2)

3 Вывод расчетного уравнения

( ) )(

)()()()(

)()()()(

)()(

44

4222 KMnOMKMnOn

KMnOmOVMOmOV

BMBnAVAn

BmAV M

sdotsdotsdot

=

sdotsdot

=

4 Подстановка данных в расчетное уравнение

( ) ( ) ( )( ) ( )мольгмоль

лмольлмольOV1582

284221)( 2 sdotsdotsdot

=

5 Счет искомых величин

V(O2) = 198 л

6 Ответ задачи путем термического разложения 28 г перманганата ка-

лия можно получить 198 л кислорода

32

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

52 Расчет массы и объема методом пропорций

Массы и объемы реагентов в химической реакции могут быть рассчи-

таны на основе количеств веществ молярных масс и молярных объемов

используя метод пропорций

Какая масса оксида железа (3) должна быть использована в реакции с

алюминием для получения 14 г железа

1 Составление уравнения реакции

Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3

2 Запись заданной и искомой величины над уравнением реакции

m 14 г

Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3

3 Запись произведений стехиометрических коэффициентов и моляр-

ных масс веществ под уравнением реакции

m 14 г

Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3

мольг 1601sdot мольг 562 sdot

4 Составление пропорции

мольгг

мольгm

56214

1601 sdot=

sdot

5 Расчет искомых величин

гмольг

гмольгm 20562

14160=

sdotsdot

=

6 Ответ задачи для получения 14 г железа требуется 20 г оксида желе-

за (+3)

33

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

6 РАСЧЁТЫ В ХИМИЧЕСКОЙ ТЕРМОДИНАМИКЕ

61 Расчет энтальпии реакции по данным эксперимента

Энтальпия реакции может быть определена калориметрическим методом

)(

)()()(

)(

)()(

22

22

продmпродMTOHcOHmН

продnTOHcOHmH

P

P

sdotΔsdotsdotminus=Δ

Δsdotsdotminus=Δ

где ΔH ndash энтальпия реакций

m(H2O) ndash масса воды в калориметре

(прод) ndash продукт реакции

Определите энтальпию реакции железа с серой если образуется суль-

фид железа(2)

Уравнение реакции Fe + S = FeS

Данные измерений m(H2О) = 400 г ΔT = 45 К

m(Fe) = 448 г m(S) = 256 г

( )[ ] ( ) 94562484

8854194400)()(

)()()( 22

молькДжмольгКлКДж

SmFemFeSMTOHcOHmH P

minus=+

sdotsdotsdotsdotminus=

+sdotΔsdotsdot

minus=Δ

Определенная калориметрическим путем энтальпия реакции получения

сульфида железа (+2) составляет ΔН = -94 кДжмоль (табличная величи-

на -100 кДжмоль)

34

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

62 Расчет стандартных величин реакции

по табличным данным

Стандартные энтальпии ΔН0 стандартные энтропии ΔS0 стандартные

энергии Гиббса ΔG0 ndash реакции могут быть рассчитаны на основе закона

Гесса по табличным данным

)]([)]([

)()(

)()(

0

0

0

000

000

реагGvпродGvG

SvSvS

HvHvH

BTBTT

реагпрод

реагпрод

ΔsdotminusΔsdot=Δ

sdotminussdot=Δ

ΔsdotminusΔsdot=Δ

sumsum

sum sum

sum sum

Рассчитайте стандартную энтальпию гидрирования этена

кДж137]01521[)]85(1[

)]H(H)HC(H[)HC(H

CHCHHCHCH

20

420

6200

33222

minus=sdot+sdotminusminussdot=

=Δsdot+ΔsdotminusΔsdot=Δ

minusrarr+=

vvHv

Стандартная энтальпия реакции составляет -137 кДж

63 Расчет энергии Гиббса реакции

Расчет производится по уравнению Гиббса-Гельмгольца

000 H STGT ΔminusΔ=Δ

Рассчитайте стандартную энергию Гиббса GΔ 0298 ndash гидрирования этена

СН2 = СН2 + Н2 rarr СН3 ndash СН3 0HΔ = -137 кДж ASP = ndash121 ДжК

0298GΔ = 0

298HΔ ndashΔS 0 = ndash137 middot298 (ndash0121) = ndash101 кДж

Стандартная энергия Гиббса реакции составляет -101 кДж

35

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

64 Расчет константы равновесия

Константа равновесия рассчитывается по стандартной энергии Гиббса

реакции

RTInKGT minus=Δ 0

Рассчитайте константу равновесия PK гидрирования этена при 298 К

если кДж1010289 minus=ΔG давление выражено в Паскалях

0289 PRTInKG minus=Δ

105325101

кПа)325101(

1)325101(

840)К(298)ДжК(3148

)кДж(101

15840

0298

sdot==sdot=

minus=Δ=

=sdot

minus=

Δminus=

Δ

Δ

eeK

vKInInK

RTGInK

vInKP

vP

P

P

P

Константа равновесия гидрирования этена составляет 15105 sdot=PK

36

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

7 РАСЧЕТЫ В КИНЕТИКЕ РЕАКЦИЙ

71 Расчет константы скорости

Расчет константы скорости на основе данных измерения кинетических

параметров осуществляется по уравнению скорости реакции Порядок хи-

мической реакции должен быть известен

Реакция 1 порядка

Реакция 2 порядка

Или если с0А = с0В

)11(10

2

AAA

A

cckkc

ddcv minus==minus=

ττ

где сА сВ ndash молярные концентрации в момент времени х

с0А с0В ndash начальные концентрации реагентов

k ndash константа скорости реакции

τ ndash время протекания реакции

Щелочное омыление метилового эфира уксусной кислоты протекает

как реакция II порядка

CH3 ndash COO ndash CH3 + OH ndash COOndash + CH3OH

Найдите константу скорости Заданы начальные концентрации метилового

эфира уксусной кислоты и гидроксид-иона с0(эфир) = с0(ОН minus ) = 005 мольл

Через 75 с концентрации составили с(эфир) = с(ОН minus ) = 004 мольл

A

AA

A

ccInkkc

ddcV 01

ττ===

BA

AB

ABBA

A

ccccIn

cckckc

ddcV

0

0

00 )(1 sdotminus

==minus=ττ

37

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ minus=⎥

⎤⎢⎣

⎡minus=

0501

0401

751

)(1

)(11

0 cэфирcэфирck

τ

k = 0067 л(мольmiddotс)

Константа скорости щелочного омыления метилового эфира уксусной

кислоты составляет 0067 л(мольmiddotс)

72 Расчет порядка реакции

Расчет порядка реакции из данных измерения кинетических парамет-

ров осуществляется по уравнению скорости С помощью полученных

экспериментальным путем данных рассчитываются и сравниваются меж-

ду собой константы скорости в разные моменты времени Если отклоне-

ние значений этих констант незначительное то выбранный для расчетов

порядок реакции является правильным

Необходимо определить порядок реакции тиосульфат-иона с перокси-

дом водорода

minus23S2SO +2Н3O+ + Н2O2 mdashgt S4O minus2

6 + 4Н2О (при рН = const)

Данные измерений

τ мин 0 17 36 43 52

с(SO3S2-)10-3 мольл

205 103 52 42 31

с(Н2O2)10-3 мольл 368 317 291 286 281

Предложим что в данных условиях протекает реакция II порядка

)()()(22

23

23 OHcSSOck

dSSOdcv sdotsdot=minus= minus

minus

τ

38

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

)()()()(

)]()([1

23022

2202

3

2202

30minus

minus

minus sdotsdot

sdotminus

=SSOcOHcOHcSSOcIn

OHcSSOck

τ

Через 17 мин

)10520()10731()10836()10310(

)1083610520(171

33

33

33 minusminus

minusminus

minusminus sdotsdotsdotsdotsdotsdot

sdotsdotminussdot

= Ink

k = 195 л(моль sdot мин) Аналогично через 36 мин ndash 194 через 43 мин ndash 190 через 52 мин ndash 191

Частные константы скорости близки по значениям протекает реакция 2 порядка Константа скорости этой реакции составляет 19 л(моль sdot мин)

73 Расчет времени реакции

Расчет времени реакции необходимого для того чтобы достичь опре-деленной концентрации исходного вещества или продукта реакции осу-ществлялся по уравнению скорости реакции

Проводится химическая реакция пероксида водорода с тиосульфат-ионом в кислом растворе Начальные концентрации с0(Н2О2) = 5 sdot 10 minus 2мольл

c0(SO3S2 minus

) = 25 sdot10-2 мольл Константа скорости реакции II порядка

k = 191 л(моль sdot мин) Необходимо рассчитать время по истечении кото-

рого концентрация тиосульфат-ионов станет равной 1 sdot 10 2minus мольл 2SО3S2- + 2Н3О+ + Н2О2 rarr S4О minus2 + 4Н2О

)()()(22

23

23 OHcSSOck

dSSOdcv sdotsdot=minus= minus

minus

τ

)()()()(

)]()([1

23022

2202

3

2202

30minus

minus

minus sdotsdot

sdotminus

=SSOcOHcOHcSSOcIn

OHcSSOckτ

39

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

=minusminus= minusminus )]()([21)()( 2

32

3022022 SSOcSSOcOHcOHс

2222 10254)1011052(21105 minusminusminusminus sdot=sdotminussdotminussdot= мольл

)1052()10254()105()101(

)]1051052[9111

22

22

22 minusminus

minusminus

minusminus sdotsdotsdotsdotsdotsdot

sdotsdotminussdot

= Inτ

τ = 159

Концентрация minus23SSO равная 2101 minussdot мольл установиться через 159 мин

74 Расчеты по уравнению Аррениуса

С помощью уравнения Аррениуса рассчитываются энергия активации и предэкспоненциальный множитель на основе экспериментальных значений константы скорости Константа скорости может быть пересчитана на лю-бые температуры

RTEInAInk

eAk

A

RTEA

minus=

sdot=minus

)11(12

12 TTREInkInk A minus=minus

где minus21kk константы скорости реакции

T1 T minus2 температуры

ЕА ndash энергия активации

R ndash универсальная газовая постоянная

A ndash предэкспоненциальный множитель

40

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Константы скорости разложения пентаоксида диазота N 2 O5 rarrNO2 + NO3

при 308 К и 328 К равны соответственно 134 middot 10 4minus и 150 middot 10 3minus с 1minus Необ-

ходимо рассчитать энергию активации

1

2

21

21

KKIn

TTTRTEA sdotminus

=

14

13

1034110501

)308328()(328)(300)]([31458

minusminus

minusminus

sdotsdot

sdotminus

sdotsdotsdot=

ccIn

КККмольКДжEA

EA = 101 кДжмоль

Энергия активации разложения N2О5 составляет 101 кДжмоль

Константы скорости разложения пентаоксида диазота при 308 К и

328 К равны соответственно 134 middot 10-4 и 150 middot 10-3 с-1 Необходимо рас-

считать предэкспоненциальный множитель А если энергия активации

равна 101кДжмоль

c10812

108110812

c1081)10501(

c1081)10341(

1131313

21

11332831458101000

322

11330831458101000

411

2

1

minus

minussdotminus

minussdotminus

sdot=sdot+sdot

=+

=

sdot=sdotsdot=sdot=

sdot=sdotsdot=sdot=

AAA

eekA

eekA

RTE

RTE

A

A

Множитель А для данной реакции равен 18 middot 1013 с-1

Константа скорости разложения пентаоксида диазота при 328 К со-ставляет 60 1310 minusminussdot с Необходимо рассчитать константу скорости реакции при 100 degС

41

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

c130)10501(287287

2874684)328

1273100

1(31458

101000

)11(

)11(

1312

4684

1

2

2

2

121

2

1212

minusminus =sdotsdot==

===minus+

minus=

minusminus=

minusminus=minus

KK

eKK

KKIn

TTRE

KKIn

TTREInkInk

A

A

Константа скорости разложения N2О5 при 100 degС составляет 013 с-1

42

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

8 РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РАВНОВЕСИЯМ

81 Расчеты по закону действующих масс

Расчеты в соответствии с законом действующих масс осуществляются в определенной последовательности

Алгоритм действия 1 Составление уравнения реакции 2 Указание молярных концентраций (парциальных давлений) реаген-

тов перед началом реакции 3 Вычисление молярных концентраций (парциальных давлений) уча-

стников реакции в состоянии химического равновесия 4 Составление уравнения закона действующих масс 5 Подстановка молярных концентраций (парциальных давлений) в

уравнение закона действующих масс 6 Расчет искомых величин В химических равновесиях с одинаковой суммой коэффициентов для

реагентов и продуктов (Δ v = 0) вместо молярных концентраций могут быть взяты пропорциональные им количества веществ

82 Расчет константы равновесия Кс

В реакции уксусной кислоты с этанолом при 25 degС к моменту установ-ления химического равновесия образовалось 205 моль этилового эфира уксусной кислоты В исходных веществах содержалось 155 моль воды Каково значение константы равновесия

1 СН3mdashСООН + С2Н5mdashОНhArrСН3mdashСООmdashС2Н5 + Н2О 2 3 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 (3-205) (4-205) 205 моль (155 + 205) 095 моль 195 моль 36 моль

43

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

4 )()(

)()(спиртnкислотаnводаnэфирnKC sdot

sdot=

5 95195063052

sdotsdot

=cK

6 КС = 398 При 25 degС константа равновесия образования этилового эфира уксус-

ной кислоты равна 398 (или ~ 4)

83 Расчет количества продукта в состоянии равновесия

При 25 degС константа равновесия образования эфира из уксусной кисло-ты и этанола равна 4 Каково количество эфира в состоянии равновесия если взято 3 моль уксусной кислоты и 4 моль этанола Исходные вещест-ва содержат 155 моль воды

1 СН3 ndash СООН + С2Н5 ndash ОН hArr СН3 ndash СОО ndash С2Н5 + Н2О 2 3 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 3-n 4-n n 155 + n

4 )()(

)()(спиртnкислотаnводаnэфирnK C sdot

sdot=

5 )4()3(

)551(4nn

nnminussdotminus

+=

87329254164

972859

016859482845516

21

222

plusmn=minusplusmn=

=+minus+minus=+

n

nnnnnn

n1 = 78 моль (нереальный ответ n gt 4 моль)

n2 = 205 моль В состоянии химического равновесия смесь содержит 205 моль этило-

вого эфира уксусной кислоты

44

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

84 Расчет выхода продукта

Уход продукта реакции представляет собой частное от деления полу-ченного в равновесии количества вещества и рассчитанного по необрати-мой реакции количества вещества

теорnn

При взаимодействии 3 моль уксусной кислоты с 4 моль этанола полу-чают 205 моль эфира Исходные вещества содержали 155 моль воды Ка-ков выход эфира по отношению к уксусной кислоте

1 OHHCCOOCHOHHCCOOHCH 2523523 +minusminushArrminus+minus

2 23 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 095 моль 195 моль 205 моль 36 моль

4 3052

)()(

)()(

0

===кислотаnэфирn

эфирnэфирn

теор

η

5 68680 ==η

Выход эфира по отношению к уксусной кислоте составляет 68

85 Расчет константы равновесия по уравнению Вант-Гоффа

Расчет константы равновесия при определенной температуре осущест-вляется при заданной константе равновесия с помощью уравнения Ванг-Гоффа (изобара реакций)

2RTH

dTdInK Δ

=

Интегрированная форма

12

120

12 TTTT

RHInKInK minus

sdotΔ

+=

45

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

где k ndash константа равновесия 0HΔ ndash стандартная энтальпия

R ndash универсальная газовая постоянная T ndash температура 12 ndash индексы для двух составляющих

При 25 degС для химической реакции 242 2NOON hArr константа равновесия

КР = 114 кПа Рассчитайте константу равновесия при 70 degС если стан-дартная энтальпия реакции Δ Н0 = 59 кДж

259325101325101

940343298298343

3145859000

325101411

325101

9402

12

120

12

2

2 =sdot=sdot=

=sdotminus

sdot+=

=minus

sdotΔ

+==

eeK

In

TTTT

RHInK

KInK

PInKP

PP

P

86 Расчеты с водородным показателем рН

Расчеты с показателем рН проводятся с помощью формулы-определения рН и химического выражения константы протолиза

мольлв)()( 33 OHcOHIgcpH +minus=

Для сильных кислот и оснований

с(H3O+) = c0на sdot c(OH-) = c0B

Для средних по силе кислот и оснований (при К gt 001 с0)

с(H3O+) = Bbнаa cKOHсcK 00 )( =minus

Для буферных ратворов

)()()( 3 minus

+ sdot=AcHAcКOHс a

46

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Раствор имеет значение рН 35 Какова молярная концентрация катио-нов оксония

мольл102310)(

10)(

)(

4533

3

3

minusminus+

minus+

+

sdot==

=

minus=

OHc

OHc

OHIgcpH

pH

Концентрация катионов H3O+ = 32 sdot 10-4 мольл

Рассчитайте рН в 01М растворе аммиака если КВ(NH3) = 18 middot 10 5minus

111)1077(

мольл10771031

101)(

)(

мольл103110)1081()(

)(

12

123

14

3

35

0

=sdotminus=

sdot=sdotsdot

==

sdot=sdotsdot=

=

minus

minusminus

minus

minus+

minusminusminus

minus

IgpHOHcKOHс

OHc

cKOHс

W

BB

Рассчитайте значение рН буферного раствора

К a (СН3СООН) + 016М CH 3 COONa

Если К а (СН3СООН) = 18- 10 5minus

55

3

33 1021

160110)1081(

)()()( minusminus

minus+ sdot=sdotsdot=sdot=

COOCHcCOOHCHcKOHс a

pH = 49

Буферный раствор имеет значение рН = 49

47

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

87 Расчет степени протолиза

Степень протолиза представляет собой долю кислоты или основания

вступивших в протолиз по отношению к начальной концентраций протолита

НАНАKT c

Acc

OHca00

3 )()( minus+

==

и

BBC c

HBccOHca

000

)()( +minus

==

Какова степень протолиза в 001М растворе уксусной кислоты если

010

010)1081()(

)(

)()()(

)(

5

30

30

30330

3

sdotsdot=

sdot=

sdot==

minus

+

COOHCHcCOOHCHcK

a

COOHCHcKOHcCOOHCHc

OHca

aKT

aKT

аКТ = 0042 или 42

Ka = 18 sdot 10-5

Степень протолиза уксусной кислоты составляет 42

88 Расчеты по равновесиям растворимости

Расчеты по равновесиям растворимости и осаждения проводятся с по-

мощью выражения для произведения растворимости

)()(

][][)(

nmnm

nMnM

nmMnnM

nmBAПРBAl

BABAПР

+

minus+

=

=

48

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

где ПР (АmВn) ndash произведение растворимого вещества АmВn

l(АmВn) ndash растворимость вещества или концентрация насыщенного рас-

твора вещества nm BA

Сульфат бария имеет произведение растворимости 1middot10-10 При какой

концентрации серной кислоты в 0001М растворе хлорида бария начина-

ется осаждение сульфата бария

[Ba2+][SO minus24 ] = ПP(BaSо4)

3

10

242

442 101101

][)(][)( minus

minus

+minus

sdotsdot

===BaBaSOПРSOSOHс

c(H2SО4)= 1 middot 10-7 мольл

Осаждение сульфата бария начинается когда концентрация серной ки-

слоты превышает значение 1 middot 10 7minus мольл

Какова растворимость l1 перхлората калия в воде по сравнению с рас-

творимостью l1 перхлората калия в 1 М растворе хлорида калия

l1 (КСlO4) = [СlOminus4 ] = )( 4KCIOПР = 2101 minussdot = 01 мольл

l1 (КСlO4) = [СlOminus4 ] ПР(КClO4) = с(К+)[СlO

minus4 ] = 1 middot 10-2

1101

)()KClO()(

24

42

minus

+

sdot==

KcПРKClOl

l1 (КСlO4) = 001 мольл

Растворимость l1 перхлората калия в чистой воде в десять раз выше 1

М растворе хлорида калия

49

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

89 Расчет растворимости при комплексообразовании

Для расчета растворимости малорастворимых солей когда катион об-

разует комплекс требуются уравнения для произведения растворимости и

для константы устойчивости комплекса

ПР(AmBn) = [An+]m[Bm-]n

xnx

LAAlK

]][[][

+=

где ПР ndash произведение растворимости

К ndash константа устойчивости комплекса

[Аn+] ndash молярная концентрация катионов

[L] ndash молярная концентрация лигандов

[АЦ] ndash молярная концентрация комплекса

Константа устойчивости катиона диамминсеребра (+1) К = 16 middot 107

Рассчитайте растворимость хлорида бромида и иодида серебра(1) в 4М

растворе аммиака если ПР(АgСl) = 1 middot 10-10 ПР(АgВr) = 5 middot 10-13

ПР(АgI) = 8 middot 10-17

AgXhArrАg+ + Х minus ПР(АgХ) = [Аg+][Х minus ]

])([

)()(][

)(][)(

)(])([][

)(][

])([])([2

23

32

33

23

32

23233

++minus

++

+

+++

sdotsdot===

sdot=

sdot=hArr+

NHAgNHcKAgXПР

AgAgXПРXAgXl

NHcKNHAgAg

NHcAgNHAgKNHAgNHAg

50

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

мольл1041)(

4)1061()108()(

мольл1011)(

4)1061()105()(

мольл160)(4)1061()101()(

)()()(

][])([

4

2717

2

2713

2710

32

23

minus

minus

minus

minus

minusminus

minus+

sdot=

sdotsdotsdotsdot=

sdot=

sdotsdotsdotsdot=

=

sdotsdotsdotsdot=

sdotsdot=

asymp

AgIl

AgIl

AgBrl

AgBrl

AgCllAgCll

NHcKAgXПРAgXl

XNHAg

Растворимость галогенидов серебра(1) в 4М растворе аммиака состав-

ляет 016 (AgCl) 11 middot 10-2 (AgBr) и 14 middot 10-4 мольл (AgI) В этом растворе

аммиака хлорид растворяется хорошо бромид ndash незначительно и иодид

серебра (+1) ndash плохо

51

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

9 РАСЧЕТЫ В ЭЛЕКТРОХИМИИ

91 Расчеты по уравнению Нернста

С помощью уравнения Нернста можно вычислить окислительно-

восстановительные потенциалы электродные потенциалы и равновесное

напряжение гальванического элемента

Для окислительно-восстановительного электрода

][][0

BcOkIn

zFRTEE sdot+=

где Е0 ndash стандартный потенциал

Е ndash электродный потенциал

Z ndash число переданных электронов

Для электрона металлкатион металла

][0 +sdot+= ZAInzFRTEE

][][)(0590

K298при)()(

0

01

02

0

BcOkIg

zBEE

TанодЕкатодEE

EEE

sdot+=

=minus=Δminus=Δ

где R ndash газовая постоянная

Т ndash температура

F ndash постоянная Фарадея

[Ок] ndash молярная концентрация окислителя

[Bc] ndash молярная концентрация восстановителя

ΔЕ0 ndash стандартное напряжение

ЕΔ ndash равновесное напряжение

52

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Каков электродный потенциал пары медькатион меди (+2) при 25 degС и

[Cu2+]= 001 мольл

01020590340][

2)(0590 20 IgCuIgBEE sdot++=sdot+= +

E = +028 B

Электродный потенциал равен +028 В

Каково равновесное напряжение гальванического элемента Даниеля

при 25 degС если молярные концентрации сульфата меди(2) и сульфата

цинка(2) одинаковы

Электрод 1 цинккатион цинка (+2)

Электрод 2 медькатион меди (+2)

)()()(][][02950

)()(][02950)(

][02950)()()(

02020202

2

2020220

22022

EZnZnECuCuECuCuEZnCuIg

ZnZnECuCuEZnIgZnZnE

CuIgCuCuEZnZnECuCuEE

Δ=minusminus=+

+minus=+minus

minus+=minus=Δ

++++

+

++++

++++

ΔEdeg = 034 middot (-076) = 110 В

Элемент Даниеля имеет равновесное напряжение 110 В Рассчитайте

напряжение гальванического элемента CuCu +2 (с 1 )|| К+ СI minus || Cu2+(c2)Cu

(Cu2+) = 05 мольл и с1 (Сu2+) = 05 005 и 0005 мольл

Для каждого полуэлемента )(20590 20 +sdot+= CuIgcEE

Напряжение гальванического элемента

1

201

0212 2

0590ccIgEEEEE sdot+minus=minus=Δ

Поскольку

01

02 EE =

53

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

то

1

2

20590

ccIgE sdot=Δ

а) с1 (Cu2+) = 05 мольл ΔЕ = 00295 Ig 1 = 0

б) с1 (Cu2+) = 005мольл ΔЕ = 00295 Ig 10 = 0030 В

в) с1 (Cu2+) = 0005 мольл ΔЕ = 00295 Ig 100 = 0059 В

Исследуемые концентрационные гальванические элементы имеют при

25 degС напряжение 0 30 и 59 мВ

Рассчитайте электродные потенциалы полуэлементов при 25 degС

1) 2HPt (р = 1035 кПа) Н3О+ (рН = 15)

2) +2FePt (с = 002 мольл) Fe3+ (с = 004 мольл)

Каково равновесное напряжение гальванического элемента составлен-

ного из этих электродов

++ OHH 22 2 = 2Н3О+ + 2е-

B880)0890(7880B78800200400590770

][][)(0590)(

B08903101510302950510590

)(3101

)(205900590

)(][

20590

2

2

3320

232

1

2

2

230

1

=minusminus=Δ=+=

sdot+=+hArr

minus=minussdotminus=

sdotminussdotminus=+=

+

+++minus++

EIgE

FeFeIgBFeFeEEeFeFe

IgE

кПаHpIgpH

HpOHIgEE

Равновесное напряжение данного гальванического элемента составляет

088 В

54

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Рассчитайте окислительно-восстановительный потенциал для пары

Mn2+MnOminus4 при рН = 0 при рН = 03 и 7 (t = 25 ordmC)

( ) ( ) [ ][ ][ ]

( ) ( ) ( ) [ ][ ]

( ) ( )

( ) ( ) ( ) 094405112

85

05902

lg5

059085

0590

lg5

0590

5812

4

4

24

42

2

834

42

3422

рНВВEMnOMnE

pHBEMnOMnE

MnMnOBpHBEMnOMnE

MnOHMnBEMnOMnE

eOHMnOHMn

sdotminus+=+

sdotminus=+

sdot+sdotminus=

sdot+=

++harr+

minus

minus

+

minusminus+

+

+minusminus+

minus+minus+

o

o

o

o

При рН = 0 Е = +151 рН = 3 Е = +123 рН = 7 Е = +085

Окислительно-восстановительный потенциал данной пары при рН = 03 и 7 составляет +151 +123 и +085 В соответственно

92 Расчеты по законам Фарадея

Для расчета осажденной массы значений силы тока времени или чис-ла элементарных зарядов при электролизе используются законы Фарадея или преобразования законов Фарадея а также формула-определение мо-лярной массы

zFMIm

zFI

nm

zFIn

τ

τ

τ

=

=

=

55

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

где I ndash сила тока

τ ndash время

z ndash число элементарных зарядов

F ndash постоянная Фарадея

n ndash количество вещества

М ndash молярная масса

m ndash масса вещества

Рассчитайте ежедневное производство алюминия в электролизёре кото-рый работает при силе тока 100 000 А и для которого выход по току η = 85

Al3+ rarr Al + 3endash

кг685г039685485963

85027360024000100asymp=

sdotsdotsdotsdotsdot

==zFMIm ητ

В электролизе ежедневно получают 685 кг алюминия

56

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

10 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ФОРМУЛ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ

101 Определение молекулярной формулы летучего органического соединения

Для определения молекулярной формулы летучего соединения необхо-димо оценить результаты качественного и количественного элементного анализа а также установить молярную массу

Алгоритм действия

1 Установить качественный состав соединения Результат исследуемое соединение состоит из элементов углерод во-

дород и кислород Молекулярная формула СхНуОz 11 Установить молярную массу соединения

12 Экспериментальное определение объема пара одной пропорции

соединения

( )( )[ ]

кПа 72101

C 20

мл 548г

г120

=

=

=

=

p

t

OHCV

OHCm

zyx

zyx

o

13 Рассчитать объем пара порции соединения в нормальных условиях

( )[ ] ( )[ ]

( )[ ] мл 445г

32510115293

1527372101548гг

=sdot

sdotsdot=

sdot=

zyx

zyxzyx

OHCVрТ

рТOHCVOHCV

o

o

oo

14 Рассчитать молярную массу соединения

57

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

( ) ( )( )[ ]

( ) гмоль 259

445

41422120гм

=

sdot=

sdot=

zух

zyx

zухzух

ОНСМ

OHCVVОНСm

ОНСМo

2 Установить возможную молекулярную формулу органического со-единения путем расчета

( ) )()()( ОzМНуМСхМОНСМ zух ++=

Возможные решения 592 гмоль = (2 middot 12 + 4 middot 1 + 2 middot 16 гмоль)

или 592 гмоль = (3 middot 12 + 8 middot 1 + 1 middot 16 гмоль)

Возможные молекулярные формулы органического соединения С2Н4О2 и С3Н8О

3 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органическо-го соединения путем анализа сжиганием

31 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида углерода которые образуются при сжигании одной порции органического соединения

m(CхHуOz) = 60 мг m(H2О) = 720 мг V(CО2) = 718 мл t =20degC ρ = 10172 кПа 32 Рассчитать объем диоксида углерода при нормальных условиях 33 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-

единения

( )( )

( ) ( )( ) 3

м

22 =sdot

sdot=

zyx

zyxp

zyx OHCmVOHCMTCOV

OHCnCOn oo

58

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

34 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-

единения

( )( )

( ) ( )( ) ( ) 8

22

2

22 =sdot

sdot==

zyx

zyxp

zyx OHCmOHМOHCMTOHm

OHCnOHnY o

35 Составить молекулярную формулу

Молекулярная формула органического соединения С3Н8О

Молекулярная (брутто-) формула еще не проясняет строения химиче-

ского соединения Последнее может быть определено при использовании

химических иили физических методов

Возможные соединения с молекулярной формулой С3Н8О

CH3ndashCH2ndashCH2ndashOH ndash пропанол 1

CH3ndashCH(OH)ndashCH3 ndash пропанол 2

СН3ndashСН2ndashОndashСН3 ndash метиловый спирт

102 Определение молекулярной формулы

нелетучего органического соединения

Для определения молекулярной формулы нелетучего соединения необ-

ходимо оценить результаты качественного и количественного элементно-

го анализа и результатов определения молярной массы криоскопическим

методом Молярная масса вещества рассчитывается на основании пони-

жения температуры замерзания

LB

Bзамзам mM

mkT sdot=Δ

Lзам

BзамB mT

mkMΔ

=

где замTΔ ndash понижение температуры замерзания

59

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

замK ndash криоскопическая константа растворителя

Bm ndash масса вещества В

BM ndash молярная масса вещества В

Lm ndash масса растворителя

Для определения молекулярной формулы подходит следующая после-

довательность действий

Установить качественный состав соединения Результат исследуемое со-

единение состоит из элементов углерод водород и кислород Молекуляр-

ная формула ZYX OHC

1 Установить молярную массу соединения

11 Экспериментальное определение понижения температуры замер-

зания раствора

m( ZYX OHC ) = 78 г m(H2О) = 40 г

ΔTзам = -2 К

Кзам(Н2О) = -1860 К sdot гмоль

12 Рассчитать молярную массу соединения

)()()(

2OHmTOHCmkOHCM

зам

ZYXзамZYX Δ=

M( ZYX OHC ) = 181 гмоль

2 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органического

соединения путем анализа сжиганием

21 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида

углерода которые образуются при сжигании одной порции соединения

M(CxHyOz) = 93 мг

m(H2О) = 547 мг

V(СО2) = 739 мл

t =22 degС

60

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

ρ = 1006 гПа

22 Рассчитать объем диоксида углерода в нормальных условиях

25101315295152731006973)()(

0

0220 sdot

sdotsdot==

TppTCOVCOV

V0(СО2) = 679 мл

23 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-

единения

093041422

18106790)(

)()()(

)( 202

sdotsdot

=sdotsdot

==ZYXM

Zyx

ZYX OHCmVOHCMCOV

OHCnCOnx

х = 6

24 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-

единения

93181817542

)()()()(2

)()(2

2

22

sdotsdotsdot

=sdotsdot

==ZYX

Zyx

ZYX OHCmOHMOHCMOHm

OHCnOHny

у = 12

25 Расчет числа атомов кислорода в молекуле органического соеди-

нения

)()()()( OzMHyMCxMOHCM Zyx +minus=

16112126181

)()()()( sdotminussdotminus=

minusminus=

OMHyMCxMOHCM

z Zyx

z = 6

Молекулярная формула соединения С6H12O6

61

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

Основная

1 Коровин НВ Общая химия учебник для технических направлений и специальностей вузов НВ Коровин ndash 2-е изд испр и доп ndash М ВШ 2000

2 Фролов ВВ Химия ВВ Фролов ndash М Высшая школа 1995 3 Глинка НЛ Задачи и упражнения по общей химии НЛ Глинка ndash

Л Химия 1989 4 Суворов АВ Общая химия АВ Суворов АБ Никольский ndash СПб

Химия 1997 5 Орлов КЯ Авиационные материалы КЯ Орлов ВА Пархимович

ndash М Транспорт 1993 6 Задачи и упражнения по общей химии под ред проф НВ Корови-

на ndash М Высшая школа 2003 7 Михилев ЛА Задачи и упражнения по неорганической химии

ЛА Михилев НФ Пассет МИ Федотова ndash СПб Химия 1995 8 Хомченко ИГ Общая химия сборник задач и упражнений

ИГ Хомченко ndash М Оникс 1999 9 Литвинова ТН Задачи по общей химии с медико-биологической на-

правленностью ТН Литвинова ndash Ростов нД Феникс 2001 10 Кузьменко НЕ Задачник по химии НЕ Кузьменко ВВ Еремин

ndash М Экзамен 1999

Дополнительная

1 Слесарев ВИ Химия Основы химии живого учебник для вузов

ВИ Слесарев ndash 2-е изд испр и доп ndash СПб Химиздат 2001

2 Хаускрофт К Современный курс общей химии В 2 т К Хаускрофт

Э Констебл пер с англ ndash М Мир 2002 3 Лидин РА Химия справочник для старшеклассников поступающих в вузы

РА Лидин ЛЮ Аликберова ndash М Аст пресс школа 2002

62

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

4 Слета ЛА Химия справочник ЛА Слета ndash Харьков Фолио Рос-

тов нД Феникс 1997

5 Дикерсон Р Основные законы химии В 2 т Р Дикерсон Г Грей

Дж Хейт ndash М Мир 1982

6 Лучинский ГП Курс химии ГП Лучинский ndash М Высшая школа 1985

7 Ремсден ЭН Начала современной химии ЭН Ремсден ndash Л Хи-

мия 1985

8 Степин БД Неорганическая химия БД Степин АА Цветков ndash

М Высшая школа 1994 9 Шелинский ГИ Основы теории химических процессов ГИ Шелинский

ndash М Просвещение 1989

10 Ерохин ЮМ Сборник задач и упражнений по химии ЮМ Еро-

хин ВИ Фролов ndash М ВШ 1990

11 Любимова НБ Вопросы и задачи по общей и неорганической хи-

мии НБ Любимова ndash М ВШ 1990 12 Фримантл М Химия в действии М Фримантл ndash Ч 1 2 ndash М Мир 1991

13 Шиманович ИЕ Общая химия в формулах определениях схемах

ИЕ Шиманович МЛ Павлович ВФ Тикавый ПМ Малашко ndash Минск

Университетское 1996

14 Витинг ЛМ Задачи и упражнения по общей химии ЛМ Витинг

ЛА Резницкий ndash М МГУ 1995

15 Зоммер К Химия справоник школьника и студента Пер с нем

под ред РА Лигина ndash 2-е издстереотип ndash М Дрофа 2000

63

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Приложение

64

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

65

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

66

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

67

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Значение некоторых констант

Постоянная Авогадро NA = 60221023 моль-1

Постоянная Фарадея 1 F = 6021023е = 96484 Кл = 268 Аmiddotч

Постоянная Планка h = 662610-34 Джс

Универсальная газовая постоянная R = 0082 лmiddotатмКndash1моль-1 =

= 62 360 млmiddotмм рт ст Кndash1мольndash1 = 8314 ДжmiddotК-1мольndash1 = 1987 калК-1моль-1

Таблица 1

Приставки кратных и дольных единиц

Приставка Множитель Приставка Множитель Приставка Множитель

тера Т 1012 гектог 102 милли м 10-3

гига Г 109 дека да 101 микро мк 10-6

мега М 106 децид 10-1 нано н 10-9

кило к 103 сантис 10-2 пико п 10-12

Таблица 2

Корни латинских названий элементов

Символ Название Корень латинского названия Ag Серебро Аргент As Мышьяк арс- арсен- Au Золото аур- С Углерод карб- карбон- Сu Медь купр- Fe Железо ферр- Н Водород гидр- гидроген-

Hg Ртуть меркур- Мn Марганец марган- N Азот нитр- Ni Никель никкал- О Кислород окс- оксиген- Pb Свинец плюмб- S Сера сульф- тио-

Sb Сурьма стиб- Si Кремний алл- силиц- Sn Олово станн-

68

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Таблица 3 Соотношение между единицами энергии

Единица эрг Дж кал Втmiddotч ЭВ

эрг 1 10-7 239middot10-8 278middot10-11 624middot1011

Дж 107 1 0239 278middot10-4 625middot1018

кал 4184middot107 4184 1 116middot103 261middot1019

Втmiddotч 360middot1010 36middot103 861 1 224middot1022

ЭВ 160middot10-12 160middot10-19 383middot10-20 445middot10-23 1

Таблица 4

Названия часто употребляемых кислот и их солей

Кислота Названия солей

Название Формула Кислот-ный

осадок

По названию кислоты (рус номенклатура)

По названию аниона (между-народная но-менклатура)

Азотная HNO3 NO3ndash азотнокислый нитрат

Азотистая HNO2 NО2ndash азотистокислый нитрит

Бромоводородная HBr Brndash бромистый бромид

Йодоводородная HI Indash йодистый йодид

Метакремниевая H2SiO3 SiO32ndash кремниевокислый силикат

Марганцовая HMnO4 MnO4ndash марганцевокислый перманганат

Ортофосфорная H3PO4 PO43ndash фосфорнокислый ортофосфат

(фосфат)

H3PO4 HPO42ndash

кислый фосфорнокис-лый (двухзамещенный) гидрофосфат

H3PO4 H2PO4ndash кислый фосфорнокис-

лый (однозамещенный) дигидрофосфат

Серная H2SO4 SO42ndash сернокислый сульфат

H2SO4 HSO4ndash

кислый сернокислый

гидросульфат (бисульфат)

Сернистая H2SO3 SO32ndash сернокислый сульфит

H2SO3 HSO3ndash кислый сернистокислый гидросульфит

(бисульфит)

Угольная H2CO3 CO32ndash углекислый карбонат

H2CO3 HCO3ndash

кислый углекислый (двууглекислый)

гидрокарбонат (бикарбонат)

Уксусная CH3CHOOH CH3COOndash уксуснокислый ацетат

69

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Окончание табл 4Кислота Названия солей

Название Формула Кислот-ный

осадок

По названию кислоты (рус номенклатура)

По названию аниона (между-народная но-менклатура)

Фосфористая H3PO3 HPO32ndash фосфористокислый фосфит

Фтороводородная HF Fndash фтористый фторид

Хлороводородная HCl Clndash хлористый хлорид

Хлорная HClO4 ClO4ndash хлорнокислый перхлорат

Хлорноватая HClO3 ClO3ndash хлорноватокислый хлорат

Хлорноватистая HClO ClOndash хлорноватистокислый гипохлорид

Хромовая H2CrO4 CrO42ndash хромовокислый хромат

Двухромовая H2Cr2O7 Cr2O72ndash двухромовокислый

бихромат (ди-хромат)

70

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

  • СОДЕРЖАНИЕ
    • ВВЕДЕНИЕ
    • ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
    • 1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВАЖНЕЙШИХ ВЕЛИЧИН И ЕДИНИЦИСПОЛЬЗУЕМЫХ В ХИМИИ
    • 2 ВАЖНЕЙШИЕ ВЕЛИЧИНЫ И ЕДИНИЦЫ В ХИМИИ
    • 3 РАСЧЕТЫ ДЛЯ ГАЗОВ
      • 31 Расчет массы газов
      • 32 Расчет объема газов
        • 4 РАСЧЕТЫ ДЛЯ СМЕСЕЙ
          • 41 Расчеты соотношения компонентов смеси
          • 42 Расчеты по массовой доле
          • 43 Расчеты по объемной доле
          • 44 Расчеты по мольной доле
          • 45 Расчеты по молярной концентрации
          • 46 Расчеты по эквивалентной концентрации
          • 47 Расчеты по плотности газов и растворов
          • 48 Расчет молярной концентрации веществапо результатам титрования
          • 49 Расчет массы по результатам титрования
            • 5 СТЕХИОМЕТРИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РЕАКЦИЯМ
              • 51 Алгебраический расчет массы и объема
              • 52 Расчет массы и объема методом пропорций
                • 6 РАСЧЁТЫ В ХИМИЧЕСКОЙ ТЕРМОДИНАМИКЕ
                  • 61 Расчет энтальпии реакции по данным эксперимента
                  • 62 Расчет стандартных величин реакции по табличным данным
                  • 63 Расчет энергии Гиббса реакции
                  • 64 Расчет константы равновесия
                    • 7 РАСЧЕТЫ В КИНЕТИКЕ РЕАКЦИЙ
                      • 71 Расчет константы скорости
                      • 72 Расчет порядка реакции
                      • 73 Расчет времени реакции
                      • 74 Расчеты по уравнению Аррениуса
                        • 8 РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РАВНОВЕСИЯМ
                          • 81 Расчеты по закону действующих масс
                          • 82 Расчет константы равновесия Кс
                          • 83 Расчет количества продукта в состоянии равновесия
                          • 84 Расчет выхода продукта
                          • 85 Расчет константы равновесия по уравнению Вант-Гоффа
                          • 86 Расчеты с водородным показателем рН
                          • 87 Расчет степени протолиза
                          • 88 Расчеты по равновесиям растворимости
                          • 89 Расчет растворимости при комплексообразовании
                            • 9 РАСЧЕТЫ В ЭЛЕКТРОХИМИИ
                              • 91 Расчеты по уравнению Нернста
                              • 92 Расчеты по законам Фарадея
                                • 10 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ФОРМУЛОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
                                  • 101 Определение молекулярной формулы летучего органического соединения
                                  • 102 Определение молекулярной формулы не летучего органического соединения
                                    • БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
                                    • Приложение
Page 19: МЕТОДИКА РЕШЕНИЯ ЗАДАЧvenec.ulstu.ru/lib/disk/2015/Kemer_7.pdf · 2015-03-23 · ВВЕДЕНИЕ Значение решения задач в курсе химии

31 Расчет массы газов

Какая масса водорода находится в газометре объемом 1500 м3 при тем-

пературе 20 degС (293 К) и давлении 1040 кПа

( ) ( ) ( ) ( ) ( )( )[ ] ( )

К293мольКДж31458гмоль2м1500кПа0104

32

2 sdotsdotsdotsdot

=sdot

=

==

RTHMpVHm

RTMmnRTpV

m(H2) =1281 кг

Газометр содержит 1281 кг водорода

32 Расчет объема газов

Какой объем занимают 3 моль азота при температуре 290 К и давлении

985 кПа

( ) ( )[ ] кПа398

К290мольКДж31458мол3N2sdotsdotsdot

==ь

pnRTV

( ) л473N2 =V

19

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

4 РАСЧЕТЫ ДЛЯ СМЕСЕЙ

41 Расчеты соотношения компонентов смеси

Необходимое для приготовления смеси с желаемой массовой долей со-

отношение компонентов ndash двух растворов с известными массовыми доля-

ми может быть рассчитано с помощью уравнения смешивания

В1 sdot ω(B) + ω2(B) = (m1 + m2) sdot ω(B)

где m1 ndash масса раствора 1

m2 ndash масса раствора 2

ω1 ndash массовая доля раствора 1

ω2 ndash массовая доля раствора 2

ω (B) ndash массовая доля смеси

20 г соляной кислоты с ω1 (HCI) = 37 смешивают с 100 г воды Како-

ва массовая доля хлороводорода в конечной смеси

m1 sdot ω1(HCl) + m2 sdot ω2(HCl) = (m1 + m2) sdot ω (HCl)

10020010037020)()()(

21

2211

+sdot+sdot

=+

sdot+sdot=

mmHClmHClmHCl ωωω

100 г ω(HCI) = 62

20

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

В полученной кислоте массовая доля хлороводорода равна 62 Для

тех же расчетов используется также правило креста

Правило креста базируется на преобразовании уравнения смешивания

m1 middot ω1(В) + т2 middot ω2(B) = m1 middot ω(B) + m2 middot ω(B)

m1 middot [ω1(B) ndash ω(B)] = m2 middot [ω(B) ndash ω2(B)]

)()()()(

1

2

2

1

BBBB

mm

ωωωω

minusminus

=

Массовая доля вещества в концентрированном растворе исходного ве-

щества ω1(B)

Масса концентрированного вещества в исходном рас-

творе г ω(B) ndash ω2(B)

Массовая доля вещества в разбавленном исходном

растворе ω2(B)

Масса разбавленного исходного вещества г

ω1(B) ndash ω(B)

Массовая доля вещества в

приготовляемом растворе

ω(B)

)()()()(

1

2

BBBB

ωωωω

minusminus ndash соотношение компонентов смеси

21

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Раствор гидроксида натрия с ω(NaOH) = 30 должен быть приготов-

лен путем смешивания 40-го раствора гидроксида натрия с 10-м

раствором гидроксида натрия Какие массовые части обоих растворов не-

обходимо смешать

40 30- 10=20 30 10 40-30=10

20 10 = 2 1 = 21 mm

2 массовые части 40-го раствора необходимо смешать с 1 массовой

частью 10-го раствора например 20 г первого и 10 г второго раствора

22

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

42 Расчеты по массовой доле

Расчеты по массовой доле производятся с помощью формулы-

определения или с помощью преобразований формулы-определения

)( рр

BB m

m

minus

где ωВ ndash массовая доля вещества В

Bm ndash масса вещества В

)( РРm minus ndash масса раствора

Какая масса нитрата серебра (+1) содержится в 175 г раствора

m(AgNOg) = w(AgNO3) middot m(p-p) = 005 middot 175 (г)

m(AgNО3) = 875 г

Масса нитрата серебра(1) содержащегося в растворе равна 875 г

Какие массы воды и перманганата калия необходимы для приготовле-

ния 150 г 12 -го раствора перманганата калия

г1500120)]OH()KMnO([)KMnO()KMnO(

г150)OH()KMnO()OH()KMnO(

)KMnO()KMnO(

2444

2424

44

sdot=+sdot=

=++

=

mmm

mmmm

m

ω

ω

m(КМnO4) = 18 г

m(Н2O) = 150 г middot m(КМnО4) = 150 г middot 18 г = 1482 г

Необходимы 1482 г воды и 18 г перманганата калия

23

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

43 Расчеты по объемной доле

Расчеты по объемной доле проводятся с помощью формулы-

определения или с помощью преобразований формулы-определения

см

BB V

V=ϕ

где φв ndash объемная доля вещества В

VB ndash объем вещества В

Vсм ndash объем смеси

Какой объем воды необходимо смешать с 175 мл чистого пропанола-1

для того чтобы получить смесь с ϕ (С3Н7ОН) = 35

)()()()(

)()(

)()(

7373

732

273

7373

OHHCVOHHCOHHCVOHV

OHVOHHCVOHHCVОННС

minus=

+=

ϕ

ϕ

V(H2О) = 325 мл

2 175 мл пропанола-1 необходимо смешать 325 мл воды

44 Расчеты по мольной доле

Расчеты по мольной доле проводятся с помощью формулы-определения или с помощью преобразований формулы-определения

CM

BB n

nx =

где хв ndash мольная доля вещества В nв ndash количество вещества В nсм ndash сумма количеств веществ в смеси

24

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Какова мольная доля диоксида азота в смеси диоксида азота с тетраок-сидом диазота если количество NO2 равно 12 моль а сумма количеств NO2 N2O4 составляет 28 моль

8021

21)()(

)()(

моль802

21822

)()()(

2

422

22

2242

422

+=

+=

=minus

=minus

=

hArr

ONnNOnNOnNOx

NOnNOnONn

ONNO

o

x(NO2) = 06 = 60 Мольная доля диоксида азота в смеси составляет 60

45 Расчеты по молярной концентрации

Расчеты по молярной концентрации производятся с помощью формулы определения или с помощью преобразования формулы-определения Во многих расчетах используется также формула-определение молярной массы

ppB

BB

B

BB

VMmC

nmM

pVpnС

minus=

⎪⎪⎭

⎪⎪⎬

=

minus=

где СВ ndash молярная концентрация

nB ndash количество растворенного вещества В

V(p-p) ndash объем раствора

mB ndash масса растворенного вещества В

МВ ndash молярная масса вещества В

Какое количество хлороводорода содержится в 5 л 3М (3-молярной)

хлороводородной кислоты [раствора с с(HCl) = 3 мольл]

n(HCl) = c(HCl) middot V(p-p) = 3 (мольл) middot 5 (л) = 15 моль

25

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Данный раствор содержит 15 моль хлороводорода

Какова молярная концентрация хлороводорода если в 2 л раствора со-

держится 73 г НCl

( ) ( )( ) 1

253673

=sdot

=minussdot

=pVpHClM

HClmHClс мольл

Концентрация хлороводорода в растворе равна 1 мольл

46 Расчеты по эквивалентной концентрации

Расчеты по эквивалентной концентрации проводятся с помощью фор-

мулы определения или с помощью преобразований формулы-

определения Во многих расчетах используется также формула-

определение молярной массы

( )

pp

BeqB

Beq

VznC

zcС

minus

=

=

( )ppB

BeqB VM

mСminus

=

где сВ ndash молярная концентрация вещества В

СeqB ndash эквивалентная концентрация вещества В

z ndash эквивалентное число растворенного вещества В

V(p-p) ndash объем раствора

mB ndash масса растворенного вещества В

МВ ndash молярная масса растворенного вещества

Какова эквивалентная концентрация гидроксида кальция в растворе 3 л

которого содержат 002 моль растворенного вещества

26

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

0130])([])([ 22 =

sdot=

minus ppeq V

OHCanzOHCaС мольл

Эквивалентная концентрация Са(ОН)2 в растворе равна 0013 мольл

Какая масса карбоната натрия необходима для приготовления 900 мл

02 раствора карбоната натрия [раствора с сeq(Na2C03) = 02 мольл]

549)()(

)( 323232 =

sdotsdot= minus

zVCONaMCONac

CONam ppeq г

Для приготовления данного раствора необходимо взять 954 г Na2CO3

47 Расчеты по плотности газов и растворов

С помощью формулы-определения плотности и на основе взаимосвязи

между молярным объемом газа молярной массой и плотностью можно

вычислить значения соответствующих величин

)(

MVrM

Vm

=

=

ρ

ρ

где ρ ndash плотность газа или раствора

М ndash молярная масса

VM ndash молярный объем газа

т ndash масса раствора

V ndash объем раствора

Рассчитайте плотность диоксида углерода при нормальных условиях

(ну)

27

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

гл961422

44CO

лмоль422)ну()CO()CO(

2

22

==

==

)ρ(

VV

MM

M

ρ

Плотность диоксида углерода при нормальных условиях составляет

196 гл Рассчитайте количество некоторого газа в порции массой 2014 г

если его плотность равна 00899 гл

Рассчитайте эквивалентную концентрацию гидроксида калия в раство-

ре с плотностью 113 гмл

56

1311401)(

)()(

)(

)()()()()(

)(

)(

)(

)()(

мольгмлг

KOHMKOHz

KOHMmKOHmz

KOHMVKOHmz

VKOHnzKOHczKOHс

pp

pp

рр

ррррeq

minussdot=

minussdot=

sdot

minussdot=

=sdot

sdot=

sdot=sdot=

minus

minus

minus

minusminus

ρωρ

ce(KOH) = 28 мольл

Эквивалентная концентрация КОН в данном растворе равна 28 мольл

48 Расчет молярной концентрации вещества по результатам титрования

Молярная концентрация вещества в растворе при титровании может быть рассчитана по объему определяемого раствора и расходу стандартного рас-твора с известной молярной концентрацией другого вещества В точке ва-лентности эквивалентные количества веществ в анализируемом и в стан-дартном растворе одинаковы Произведение эквивалентного числа z1 на ко-личество определяемого вещества n1 равно произведению эквивалентного числа z2 на количество вещества в стандартном растворе 2211 nznz = Это

28

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

уравнение упрощается если вещества определяемого и стандартного рас-творов имеют одинаковые эквивалентные числа (z1 = z2) n1 = n2

z1c1V1 = z2c2V2

откуда

11

2221 Vz

Vczс =

где с1 ndash молярная концентрация вещества в определенном растворе с2 ndash молярная концентрация вещества 2 в стандартном растворе V1 ndash объем определяемого раствора V2 ndash объем использованного раствора 10 мл раствора азотной кислоты в процессе кислотно-основного титрования

потребовали 48 мл раствора гидроксида натрия с ceq(NaOH) = 1 мольл Какова эквивалентная концентрация азотной кислоты в ее растворе

1

221 V

Vсс =

(NaOH) = 1 z(HNО3) = 1

( ) ( ) ( )( )

( ) ( )( ) мольл480мл10

мл48мольл1

33 =

sdot=

sdot=

HNOVNaOHVNaOHcHNOс

Молярная концентрация азотной кислоты равна 048 мольл

49 Расчет массы по результатам титрования

Масса растворенного вещества или его ионов может быть найдена с

помощью титрования Для расчета необходимы формулы-определения мо-

лярной концентрации и молярной массы Подстановкой и преобразовани-

ем получим

2211

21 VcM

zzm =

29

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

где m1 ndash масса вещества в определяемом растворе

M1 ndash молярная масса вещества в определяемом растворе

Z1 ndash эквивалентное число вещества в определяемом растворе

с2 ndash молярная концентрация вещества в стандартном растворе

V2 ndash объем использованного стандартного раствора

z2 ndash эквивалентное число вещества в стандартном растворе

При перманганатометрическом определении катионов железа (II) в

растворе было использовано 168 мл 002 М раствора перманганата калия

Какая масса железа в виде ионов содержится в определяемом растворе

Уравнение реакции титрования

5Fe +2 +МnО 4 + 8Н3О+ = 5Fe3+ + Мn2+ + 12Н2О

z(Fe +2 ) = 1z(MnO minus4 ) = 5

( ) ( )( ) ( ) ( ) ( )

( ) ( ) мг94мл816мольл020

ьгмол5615

42

242

=sdottimes

timessdot=sdotsdot= minus++

minus+ MnOcFeM

FezMnOzFem

30

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

5 СТЕХИОМЕТРИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ

ПО ХИМИЧЕСКИМ РЕАКЦИЯМ

Стехиометрия ndash учение о количественном составе химических соеди-

нений а также о соотношениях количеств веществ масс объемов и заря-

дов в химических реакциях

Стехиометрический расчет ndash расчет масс и объемов участвующих в

химической реакции исходных веществ или продуктов реакции Во всех

химических реакциях количества исходных веществ реагируют друг с дру-

гом в определенном соотношении На основании этого можно рассчитать

массы и объемы участников химической реакции

51 Алгебраический расчет массы и объема

На основе пропорциональности масс объемов и количеств веществ

выводятся расчетные уравнения для этих величин

Искомая величина Заданная величина Расчетное уравнение

m(A) m(B) ( )( )

( ) ( )( ) ( )BMBn

AMAnBmAm

sdotsdot

=

m(A) V(B) ( )( )

( ) ( )( ) ( )BVBn

AMAnBVAm

Msdotsdot

=

V(A) m(B) ( )( )

( ) ( )( ) ( )BMBn

AVAnBmAV M

sdotsdot

=

V(A) V(B) ( )( )

( )( )BnAn

BVAV

=

m ndash масса вещества V ndash объем вещества M ndash молярная масса VM ndash мо-

лярный объем газа (ну) (A) ndash вещество А (B) ndash вещество В

31

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Рассмотрим алгоритм действия на примере задачи каков объем кисло-

рода может быть получен путем термического разложения 28 г перманга-

ната калия

1 Составление уравнения реакции

2KMnO4 = K2MnO4 + MnO2 + O2

2 Указания на искомые и заданные величины

Дано n(B) = n(KMnO4) = 2 моль

N(A) = n(O2) = 1 моль

m(B) = m(KMnO4) = 28 г

Найти V(A) = V(O2)

3 Вывод расчетного уравнения

( ) )(

)()()()(

)()()()(

)()(

44

4222 KMnOMKMnOn

KMnOmOVMOmOV

BMBnAVAn

BmAV M

sdotsdotsdot

=

sdotsdot

=

4 Подстановка данных в расчетное уравнение

( ) ( ) ( )( ) ( )мольгмоль

лмольлмольOV1582

284221)( 2 sdotsdotsdot

=

5 Счет искомых величин

V(O2) = 198 л

6 Ответ задачи путем термического разложения 28 г перманганата ка-

лия можно получить 198 л кислорода

32

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

52 Расчет массы и объема методом пропорций

Массы и объемы реагентов в химической реакции могут быть рассчи-

таны на основе количеств веществ молярных масс и молярных объемов

используя метод пропорций

Какая масса оксида железа (3) должна быть использована в реакции с

алюминием для получения 14 г железа

1 Составление уравнения реакции

Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3

2 Запись заданной и искомой величины над уравнением реакции

m 14 г

Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3

3 Запись произведений стехиометрических коэффициентов и моляр-

ных масс веществ под уравнением реакции

m 14 г

Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3

мольг 1601sdot мольг 562 sdot

4 Составление пропорции

мольгг

мольгm

56214

1601 sdot=

sdot

5 Расчет искомых величин

гмольг

гмольгm 20562

14160=

sdotsdot

=

6 Ответ задачи для получения 14 г железа требуется 20 г оксида желе-

за (+3)

33

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

6 РАСЧЁТЫ В ХИМИЧЕСКОЙ ТЕРМОДИНАМИКЕ

61 Расчет энтальпии реакции по данным эксперимента

Энтальпия реакции может быть определена калориметрическим методом

)(

)()()(

)(

)()(

22

22

продmпродMTOHcOHmН

продnTOHcOHmH

P

P

sdotΔsdotsdotminus=Δ

Δsdotsdotminus=Δ

где ΔH ndash энтальпия реакций

m(H2O) ndash масса воды в калориметре

(прод) ndash продукт реакции

Определите энтальпию реакции железа с серой если образуется суль-

фид железа(2)

Уравнение реакции Fe + S = FeS

Данные измерений m(H2О) = 400 г ΔT = 45 К

m(Fe) = 448 г m(S) = 256 г

( )[ ] ( ) 94562484

8854194400)()(

)()()( 22

молькДжмольгКлКДж

SmFemFeSMTOHcOHmH P

minus=+

sdotsdotsdotsdotminus=

+sdotΔsdotsdot

minus=Δ

Определенная калориметрическим путем энтальпия реакции получения

сульфида железа (+2) составляет ΔН = -94 кДжмоль (табличная величи-

на -100 кДжмоль)

34

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

62 Расчет стандартных величин реакции

по табличным данным

Стандартные энтальпии ΔН0 стандартные энтропии ΔS0 стандартные

энергии Гиббса ΔG0 ndash реакции могут быть рассчитаны на основе закона

Гесса по табличным данным

)]([)]([

)()(

)()(

0

0

0

000

000

реагGvпродGvG

SvSvS

HvHvH

BTBTT

реагпрод

реагпрод

ΔsdotminusΔsdot=Δ

sdotminussdot=Δ

ΔsdotminusΔsdot=Δ

sumsum

sum sum

sum sum

Рассчитайте стандартную энтальпию гидрирования этена

кДж137]01521[)]85(1[

)]H(H)HC(H[)HC(H

CHCHHCHCH

20

420

6200

33222

minus=sdot+sdotminusminussdot=

=Δsdot+ΔsdotminusΔsdot=Δ

minusrarr+=

vvHv

Стандартная энтальпия реакции составляет -137 кДж

63 Расчет энергии Гиббса реакции

Расчет производится по уравнению Гиббса-Гельмгольца

000 H STGT ΔminusΔ=Δ

Рассчитайте стандартную энергию Гиббса GΔ 0298 ndash гидрирования этена

СН2 = СН2 + Н2 rarr СН3 ndash СН3 0HΔ = -137 кДж ASP = ndash121 ДжК

0298GΔ = 0

298HΔ ndashΔS 0 = ndash137 middot298 (ndash0121) = ndash101 кДж

Стандартная энергия Гиббса реакции составляет -101 кДж

35

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

64 Расчет константы равновесия

Константа равновесия рассчитывается по стандартной энергии Гиббса

реакции

RTInKGT minus=Δ 0

Рассчитайте константу равновесия PK гидрирования этена при 298 К

если кДж1010289 minus=ΔG давление выражено в Паскалях

0289 PRTInKG minus=Δ

105325101

кПа)325101(

1)325101(

840)К(298)ДжК(3148

)кДж(101

15840

0298

sdot==sdot=

minus=Δ=

=sdot

minus=

Δminus=

Δ

Δ

eeK

vKInInK

RTGInK

vInKP

vP

P

P

P

Константа равновесия гидрирования этена составляет 15105 sdot=PK

36

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

7 РАСЧЕТЫ В КИНЕТИКЕ РЕАКЦИЙ

71 Расчет константы скорости

Расчет константы скорости на основе данных измерения кинетических

параметров осуществляется по уравнению скорости реакции Порядок хи-

мической реакции должен быть известен

Реакция 1 порядка

Реакция 2 порядка

Или если с0А = с0В

)11(10

2

AAA

A

cckkc

ddcv minus==minus=

ττ

где сА сВ ndash молярные концентрации в момент времени х

с0А с0В ndash начальные концентрации реагентов

k ndash константа скорости реакции

τ ndash время протекания реакции

Щелочное омыление метилового эфира уксусной кислоты протекает

как реакция II порядка

CH3 ndash COO ndash CH3 + OH ndash COOndash + CH3OH

Найдите константу скорости Заданы начальные концентрации метилового

эфира уксусной кислоты и гидроксид-иона с0(эфир) = с0(ОН minus ) = 005 мольл

Через 75 с концентрации составили с(эфир) = с(ОН minus ) = 004 мольл

A

AA

A

ccInkkc

ddcV 01

ττ===

BA

AB

ABBA

A

ccccIn

cckckc

ddcV

0

0

00 )(1 sdotminus

==minus=ττ

37

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ minus=⎥

⎤⎢⎣

⎡minus=

0501

0401

751

)(1

)(11

0 cэфирcэфирck

τ

k = 0067 л(мольmiddotс)

Константа скорости щелочного омыления метилового эфира уксусной

кислоты составляет 0067 л(мольmiddotс)

72 Расчет порядка реакции

Расчет порядка реакции из данных измерения кинетических парамет-

ров осуществляется по уравнению скорости С помощью полученных

экспериментальным путем данных рассчитываются и сравниваются меж-

ду собой константы скорости в разные моменты времени Если отклоне-

ние значений этих констант незначительное то выбранный для расчетов

порядок реакции является правильным

Необходимо определить порядок реакции тиосульфат-иона с перокси-

дом водорода

minus23S2SO +2Н3O+ + Н2O2 mdashgt S4O minus2

6 + 4Н2О (при рН = const)

Данные измерений

τ мин 0 17 36 43 52

с(SO3S2-)10-3 мольл

205 103 52 42 31

с(Н2O2)10-3 мольл 368 317 291 286 281

Предложим что в данных условиях протекает реакция II порядка

)()()(22

23

23 OHcSSOck

dSSOdcv sdotsdot=minus= minus

minus

τ

38

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

)()()()(

)]()([1

23022

2202

3

2202

30minus

minus

minus sdotsdot

sdotminus

=SSOcOHcOHcSSOcIn

OHcSSOck

τ

Через 17 мин

)10520()10731()10836()10310(

)1083610520(171

33

33

33 minusminus

minusminus

minusminus sdotsdotsdotsdotsdotsdot

sdotsdotminussdot

= Ink

k = 195 л(моль sdot мин) Аналогично через 36 мин ndash 194 через 43 мин ndash 190 через 52 мин ndash 191

Частные константы скорости близки по значениям протекает реакция 2 порядка Константа скорости этой реакции составляет 19 л(моль sdot мин)

73 Расчет времени реакции

Расчет времени реакции необходимого для того чтобы достичь опре-деленной концентрации исходного вещества или продукта реакции осу-ществлялся по уравнению скорости реакции

Проводится химическая реакция пероксида водорода с тиосульфат-ионом в кислом растворе Начальные концентрации с0(Н2О2) = 5 sdot 10 minus 2мольл

c0(SO3S2 minus

) = 25 sdot10-2 мольл Константа скорости реакции II порядка

k = 191 л(моль sdot мин) Необходимо рассчитать время по истечении кото-

рого концентрация тиосульфат-ионов станет равной 1 sdot 10 2minus мольл 2SО3S2- + 2Н3О+ + Н2О2 rarr S4О minus2 + 4Н2О

)()()(22

23

23 OHcSSOck

dSSOdcv sdotsdot=minus= minus

minus

τ

)()()()(

)]()([1

23022

2202

3

2202

30minus

minus

minus sdotsdot

sdotminus

=SSOcOHcOHcSSOcIn

OHcSSOckτ

39

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

=minusminus= minusminus )]()([21)()( 2

32

3022022 SSOcSSOcOHcOHс

2222 10254)1011052(21105 minusminusminusminus sdot=sdotminussdotminussdot= мольл

)1052()10254()105()101(

)]1051052[9111

22

22

22 minusminus

minusminus

minusminus sdotsdotsdotsdotsdotsdot

sdotsdotminussdot

= Inτ

τ = 159

Концентрация minus23SSO равная 2101 minussdot мольл установиться через 159 мин

74 Расчеты по уравнению Аррениуса

С помощью уравнения Аррениуса рассчитываются энергия активации и предэкспоненциальный множитель на основе экспериментальных значений константы скорости Константа скорости может быть пересчитана на лю-бые температуры

RTEInAInk

eAk

A

RTEA

minus=

sdot=minus

)11(12

12 TTREInkInk A minus=minus

где minus21kk константы скорости реакции

T1 T minus2 температуры

ЕА ndash энергия активации

R ndash универсальная газовая постоянная

A ndash предэкспоненциальный множитель

40

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Константы скорости разложения пентаоксида диазота N 2 O5 rarrNO2 + NO3

при 308 К и 328 К равны соответственно 134 middot 10 4minus и 150 middot 10 3minus с 1minus Необ-

ходимо рассчитать энергию активации

1

2

21

21

KKIn

TTTRTEA sdotminus

=

14

13

1034110501

)308328()(328)(300)]([31458

minusminus

minusminus

sdotsdot

sdotminus

sdotsdotsdot=

ccIn

КККмольКДжEA

EA = 101 кДжмоль

Энергия активации разложения N2О5 составляет 101 кДжмоль

Константы скорости разложения пентаоксида диазота при 308 К и

328 К равны соответственно 134 middot 10-4 и 150 middot 10-3 с-1 Необходимо рас-

считать предэкспоненциальный множитель А если энергия активации

равна 101кДжмоль

c10812

108110812

c1081)10501(

c1081)10341(

1131313

21

11332831458101000

322

11330831458101000

411

2

1

minus

minussdotminus

minussdotminus

sdot=sdot+sdot

=+

=

sdot=sdotsdot=sdot=

sdot=sdotsdot=sdot=

AAA

eekA

eekA

RTE

RTE

A

A

Множитель А для данной реакции равен 18 middot 1013 с-1

Константа скорости разложения пентаоксида диазота при 328 К со-ставляет 60 1310 minusminussdot с Необходимо рассчитать константу скорости реакции при 100 degС

41

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

c130)10501(287287

2874684)328

1273100

1(31458

101000

)11(

)11(

1312

4684

1

2

2

2

121

2

1212

minusminus =sdotsdot==

===minus+

minus=

minusminus=

minusminus=minus

KK

eKK

KKIn

TTRE

KKIn

TTREInkInk

A

A

Константа скорости разложения N2О5 при 100 degС составляет 013 с-1

42

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

8 РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РАВНОВЕСИЯМ

81 Расчеты по закону действующих масс

Расчеты в соответствии с законом действующих масс осуществляются в определенной последовательности

Алгоритм действия 1 Составление уравнения реакции 2 Указание молярных концентраций (парциальных давлений) реаген-

тов перед началом реакции 3 Вычисление молярных концентраций (парциальных давлений) уча-

стников реакции в состоянии химического равновесия 4 Составление уравнения закона действующих масс 5 Подстановка молярных концентраций (парциальных давлений) в

уравнение закона действующих масс 6 Расчет искомых величин В химических равновесиях с одинаковой суммой коэффициентов для

реагентов и продуктов (Δ v = 0) вместо молярных концентраций могут быть взяты пропорциональные им количества веществ

82 Расчет константы равновесия Кс

В реакции уксусной кислоты с этанолом при 25 degС к моменту установ-ления химического равновесия образовалось 205 моль этилового эфира уксусной кислоты В исходных веществах содержалось 155 моль воды Каково значение константы равновесия

1 СН3mdashСООН + С2Н5mdashОНhArrСН3mdashСООmdashС2Н5 + Н2О 2 3 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 (3-205) (4-205) 205 моль (155 + 205) 095 моль 195 моль 36 моль

43

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

4 )()(

)()(спиртnкислотаnводаnэфирnKC sdot

sdot=

5 95195063052

sdotsdot

=cK

6 КС = 398 При 25 degС константа равновесия образования этилового эфира уксус-

ной кислоты равна 398 (или ~ 4)

83 Расчет количества продукта в состоянии равновесия

При 25 degС константа равновесия образования эфира из уксусной кисло-ты и этанола равна 4 Каково количество эфира в состоянии равновесия если взято 3 моль уксусной кислоты и 4 моль этанола Исходные вещест-ва содержат 155 моль воды

1 СН3 ndash СООН + С2Н5 ndash ОН hArr СН3 ndash СОО ndash С2Н5 + Н2О 2 3 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 3-n 4-n n 155 + n

4 )()(

)()(спиртnкислотаnводаnэфирnK C sdot

sdot=

5 )4()3(

)551(4nn

nnminussdotminus

+=

87329254164

972859

016859482845516

21

222

plusmn=minusplusmn=

=+minus+minus=+

n

nnnnnn

n1 = 78 моль (нереальный ответ n gt 4 моль)

n2 = 205 моль В состоянии химического равновесия смесь содержит 205 моль этило-

вого эфира уксусной кислоты

44

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

84 Расчет выхода продукта

Уход продукта реакции представляет собой частное от деления полу-ченного в равновесии количества вещества и рассчитанного по необрати-мой реакции количества вещества

теорnn

При взаимодействии 3 моль уксусной кислоты с 4 моль этанола полу-чают 205 моль эфира Исходные вещества содержали 155 моль воды Ка-ков выход эфира по отношению к уксусной кислоте

1 OHHCCOOCHOHHCCOOHCH 2523523 +minusminushArrminus+minus

2 23 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 095 моль 195 моль 205 моль 36 моль

4 3052

)()(

)()(

0

===кислотаnэфирn

эфирnэфирn

теор

η

5 68680 ==η

Выход эфира по отношению к уксусной кислоте составляет 68

85 Расчет константы равновесия по уравнению Вант-Гоффа

Расчет константы равновесия при определенной температуре осущест-вляется при заданной константе равновесия с помощью уравнения Ванг-Гоффа (изобара реакций)

2RTH

dTdInK Δ

=

Интегрированная форма

12

120

12 TTTT

RHInKInK minus

sdotΔ

+=

45

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

где k ndash константа равновесия 0HΔ ndash стандартная энтальпия

R ndash универсальная газовая постоянная T ndash температура 12 ndash индексы для двух составляющих

При 25 degС для химической реакции 242 2NOON hArr константа равновесия

КР = 114 кПа Рассчитайте константу равновесия при 70 degС если стан-дартная энтальпия реакции Δ Н0 = 59 кДж

259325101325101

940343298298343

3145859000

325101411

325101

9402

12

120

12

2

2 =sdot=sdot=

=sdotminus

sdot+=

=minus

sdotΔ

+==

eeK

In

TTTT

RHInK

KInK

PInKP

PP

P

86 Расчеты с водородным показателем рН

Расчеты с показателем рН проводятся с помощью формулы-определения рН и химического выражения константы протолиза

мольлв)()( 33 OHcOHIgcpH +minus=

Для сильных кислот и оснований

с(H3O+) = c0на sdot c(OH-) = c0B

Для средних по силе кислот и оснований (при К gt 001 с0)

с(H3O+) = Bbнаa cKOHсcK 00 )( =minus

Для буферных ратворов

)()()( 3 minus

+ sdot=AcHAcКOHс a

46

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Раствор имеет значение рН 35 Какова молярная концентрация катио-нов оксония

мольл102310)(

10)(

)(

4533

3

3

minusminus+

minus+

+

sdot==

=

minus=

OHc

OHc

OHIgcpH

pH

Концентрация катионов H3O+ = 32 sdot 10-4 мольл

Рассчитайте рН в 01М растворе аммиака если КВ(NH3) = 18 middot 10 5minus

111)1077(

мольл10771031

101)(

)(

мольл103110)1081()(

)(

12

123

14

3

35

0

=sdotminus=

sdot=sdotsdot

==

sdot=sdotsdot=

=

minus

minusminus

minus

minus+

minusminusminus

minus

IgpHOHcKOHс

OHc

cKOHс

W

BB

Рассчитайте значение рН буферного раствора

К a (СН3СООН) + 016М CH 3 COONa

Если К а (СН3СООН) = 18- 10 5minus

55

3

33 1021

160110)1081(

)()()( minusminus

minus+ sdot=sdotsdot=sdot=

COOCHcCOOHCHcKOHс a

pH = 49

Буферный раствор имеет значение рН = 49

47

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

87 Расчет степени протолиза

Степень протолиза представляет собой долю кислоты или основания

вступивших в протолиз по отношению к начальной концентраций протолита

НАНАKT c

Acc

OHca00

3 )()( minus+

==

и

BBC c

HBccOHca

000

)()( +minus

==

Какова степень протолиза в 001М растворе уксусной кислоты если

010

010)1081()(

)(

)()()(

)(

5

30

30

30330

3

sdotsdot=

sdot=

sdot==

minus

+

COOHCHcCOOHCHcK

a

COOHCHcKOHcCOOHCHc

OHca

aKT

aKT

аКТ = 0042 или 42

Ka = 18 sdot 10-5

Степень протолиза уксусной кислоты составляет 42

88 Расчеты по равновесиям растворимости

Расчеты по равновесиям растворимости и осаждения проводятся с по-

мощью выражения для произведения растворимости

)()(

][][)(

nmnm

nMnM

nmMnnM

nmBAПРBAl

BABAПР

+

minus+

=

=

48

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

где ПР (АmВn) ndash произведение растворимого вещества АmВn

l(АmВn) ndash растворимость вещества или концентрация насыщенного рас-

твора вещества nm BA

Сульфат бария имеет произведение растворимости 1middot10-10 При какой

концентрации серной кислоты в 0001М растворе хлорида бария начина-

ется осаждение сульфата бария

[Ba2+][SO minus24 ] = ПP(BaSо4)

3

10

242

442 101101

][)(][)( minus

minus

+minus

sdotsdot

===BaBaSOПРSOSOHс

c(H2SО4)= 1 middot 10-7 мольл

Осаждение сульфата бария начинается когда концентрация серной ки-

слоты превышает значение 1 middot 10 7minus мольл

Какова растворимость l1 перхлората калия в воде по сравнению с рас-

творимостью l1 перхлората калия в 1 М растворе хлорида калия

l1 (КСlO4) = [СlOminus4 ] = )( 4KCIOПР = 2101 minussdot = 01 мольл

l1 (КСlO4) = [СlOminus4 ] ПР(КClO4) = с(К+)[СlO

minus4 ] = 1 middot 10-2

1101

)()KClO()(

24

42

minus

+

sdot==

KcПРKClOl

l1 (КСlO4) = 001 мольл

Растворимость l1 перхлората калия в чистой воде в десять раз выше 1

М растворе хлорида калия

49

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

89 Расчет растворимости при комплексообразовании

Для расчета растворимости малорастворимых солей когда катион об-

разует комплекс требуются уравнения для произведения растворимости и

для константы устойчивости комплекса

ПР(AmBn) = [An+]m[Bm-]n

xnx

LAAlK

]][[][

+=

где ПР ndash произведение растворимости

К ndash константа устойчивости комплекса

[Аn+] ndash молярная концентрация катионов

[L] ndash молярная концентрация лигандов

[АЦ] ndash молярная концентрация комплекса

Константа устойчивости катиона диамминсеребра (+1) К = 16 middot 107

Рассчитайте растворимость хлорида бромида и иодида серебра(1) в 4М

растворе аммиака если ПР(АgСl) = 1 middot 10-10 ПР(АgВr) = 5 middot 10-13

ПР(АgI) = 8 middot 10-17

AgXhArrАg+ + Х minus ПР(АgХ) = [Аg+][Х minus ]

])([

)()(][

)(][)(

)(])([][

)(][

])([])([2

23

32

33

23

32

23233

++minus

++

+

+++

sdotsdot===

sdot=

sdot=hArr+

NHAgNHcKAgXПР

AgAgXПРXAgXl

NHcKNHAgAg

NHcAgNHAgKNHAgNHAg

50

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

мольл1041)(

4)1061()108()(

мольл1011)(

4)1061()105()(

мольл160)(4)1061()101()(

)()()(

][])([

4

2717

2

2713

2710

32

23

minus

minus

minus

minus

minusminus

minus+

sdot=

sdotsdotsdotsdot=

sdot=

sdotsdotsdotsdot=

=

sdotsdotsdotsdot=

sdotsdot=

asymp

AgIl

AgIl

AgBrl

AgBrl

AgCllAgCll

NHcKAgXПРAgXl

XNHAg

Растворимость галогенидов серебра(1) в 4М растворе аммиака состав-

ляет 016 (AgCl) 11 middot 10-2 (AgBr) и 14 middot 10-4 мольл (AgI) В этом растворе

аммиака хлорид растворяется хорошо бромид ndash незначительно и иодид

серебра (+1) ndash плохо

51

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

9 РАСЧЕТЫ В ЭЛЕКТРОХИМИИ

91 Расчеты по уравнению Нернста

С помощью уравнения Нернста можно вычислить окислительно-

восстановительные потенциалы электродные потенциалы и равновесное

напряжение гальванического элемента

Для окислительно-восстановительного электрода

][][0

BcOkIn

zFRTEE sdot+=

где Е0 ndash стандартный потенциал

Е ndash электродный потенциал

Z ndash число переданных электронов

Для электрона металлкатион металла

][0 +sdot+= ZAInzFRTEE

][][)(0590

K298при)()(

0

01

02

0

BcOkIg

zBEE

TанодЕкатодEE

EEE

sdot+=

=minus=Δminus=Δ

где R ndash газовая постоянная

Т ndash температура

F ndash постоянная Фарадея

[Ок] ndash молярная концентрация окислителя

[Bc] ndash молярная концентрация восстановителя

ΔЕ0 ndash стандартное напряжение

ЕΔ ndash равновесное напряжение

52

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Каков электродный потенциал пары медькатион меди (+2) при 25 degС и

[Cu2+]= 001 мольл

01020590340][

2)(0590 20 IgCuIgBEE sdot++=sdot+= +

E = +028 B

Электродный потенциал равен +028 В

Каково равновесное напряжение гальванического элемента Даниеля

при 25 degС если молярные концентрации сульфата меди(2) и сульфата

цинка(2) одинаковы

Электрод 1 цинккатион цинка (+2)

Электрод 2 медькатион меди (+2)

)()()(][][02950

)()(][02950)(

][02950)()()(

02020202

2

2020220

22022

EZnZnECuCuECuCuEZnCuIg

ZnZnECuCuEZnIgZnZnE

CuIgCuCuEZnZnECuCuEE

Δ=minusminus=+

+minus=+minus

minus+=minus=Δ

++++

+

++++

++++

ΔEdeg = 034 middot (-076) = 110 В

Элемент Даниеля имеет равновесное напряжение 110 В Рассчитайте

напряжение гальванического элемента CuCu +2 (с 1 )|| К+ СI minus || Cu2+(c2)Cu

(Cu2+) = 05 мольл и с1 (Сu2+) = 05 005 и 0005 мольл

Для каждого полуэлемента )(20590 20 +sdot+= CuIgcEE

Напряжение гальванического элемента

1

201

0212 2

0590ccIgEEEEE sdot+minus=minus=Δ

Поскольку

01

02 EE =

53

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

то

1

2

20590

ccIgE sdot=Δ

а) с1 (Cu2+) = 05 мольл ΔЕ = 00295 Ig 1 = 0

б) с1 (Cu2+) = 005мольл ΔЕ = 00295 Ig 10 = 0030 В

в) с1 (Cu2+) = 0005 мольл ΔЕ = 00295 Ig 100 = 0059 В

Исследуемые концентрационные гальванические элементы имеют при

25 degС напряжение 0 30 и 59 мВ

Рассчитайте электродные потенциалы полуэлементов при 25 degС

1) 2HPt (р = 1035 кПа) Н3О+ (рН = 15)

2) +2FePt (с = 002 мольл) Fe3+ (с = 004 мольл)

Каково равновесное напряжение гальванического элемента составлен-

ного из этих электродов

++ OHH 22 2 = 2Н3О+ + 2е-

B880)0890(7880B78800200400590770

][][)(0590)(

B08903101510302950510590

)(3101

)(205900590

)(][

20590

2

2

3320

232

1

2

2

230

1

=minusminus=Δ=+=

sdot+=+hArr

minus=minussdotminus=

sdotminussdotminus=+=

+

+++minus++

EIgE

FeFeIgBFeFeEEeFeFe

IgE

кПаHpIgpH

HpOHIgEE

Равновесное напряжение данного гальванического элемента составляет

088 В

54

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Рассчитайте окислительно-восстановительный потенциал для пары

Mn2+MnOminus4 при рН = 0 при рН = 03 и 7 (t = 25 ordmC)

( ) ( ) [ ][ ][ ]

( ) ( ) ( ) [ ][ ]

( ) ( )

( ) ( ) ( ) 094405112

85

05902

lg5

059085

0590

lg5

0590

5812

4

4

24

42

2

834

42

3422

рНВВEMnOMnE

pHBEMnOMnE

MnMnOBpHBEMnOMnE

MnOHMnBEMnOMnE

eOHMnOHMn

sdotminus+=+

sdotminus=+

sdot+sdotminus=

sdot+=

++harr+

minus

minus

+

minusminus+

+

+minusminus+

minus+minus+

o

o

o

o

При рН = 0 Е = +151 рН = 3 Е = +123 рН = 7 Е = +085

Окислительно-восстановительный потенциал данной пары при рН = 03 и 7 составляет +151 +123 и +085 В соответственно

92 Расчеты по законам Фарадея

Для расчета осажденной массы значений силы тока времени или чис-ла элементарных зарядов при электролизе используются законы Фарадея или преобразования законов Фарадея а также формула-определение мо-лярной массы

zFMIm

zFI

nm

zFIn

τ

τ

τ

=

=

=

55

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

где I ndash сила тока

τ ndash время

z ndash число элементарных зарядов

F ndash постоянная Фарадея

n ndash количество вещества

М ndash молярная масса

m ndash масса вещества

Рассчитайте ежедневное производство алюминия в электролизёре кото-рый работает при силе тока 100 000 А и для которого выход по току η = 85

Al3+ rarr Al + 3endash

кг685г039685485963

85027360024000100asymp=

sdotsdotsdotsdotsdot

==zFMIm ητ

В электролизе ежедневно получают 685 кг алюминия

56

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

10 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ФОРМУЛ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ

101 Определение молекулярной формулы летучего органического соединения

Для определения молекулярной формулы летучего соединения необхо-димо оценить результаты качественного и количественного элементного анализа а также установить молярную массу

Алгоритм действия

1 Установить качественный состав соединения Результат исследуемое соединение состоит из элементов углерод во-

дород и кислород Молекулярная формула СхНуОz 11 Установить молярную массу соединения

12 Экспериментальное определение объема пара одной пропорции

соединения

( )( )[ ]

кПа 72101

C 20

мл 548г

г120

=

=

=

=

p

t

OHCV

OHCm

zyx

zyx

o

13 Рассчитать объем пара порции соединения в нормальных условиях

( )[ ] ( )[ ]

( )[ ] мл 445г

32510115293

1527372101548гг

=sdot

sdotsdot=

sdot=

zyx

zyxzyx

OHCVрТ

рТOHCVOHCV

o

o

oo

14 Рассчитать молярную массу соединения

57

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

( ) ( )( )[ ]

( ) гмоль 259

445

41422120гм

=

sdot=

sdot=

zух

zyx

zухzух

ОНСМ

OHCVVОНСm

ОНСМo

2 Установить возможную молекулярную формулу органического со-единения путем расчета

( ) )()()( ОzМНуМСхМОНСМ zух ++=

Возможные решения 592 гмоль = (2 middot 12 + 4 middot 1 + 2 middot 16 гмоль)

или 592 гмоль = (3 middot 12 + 8 middot 1 + 1 middot 16 гмоль)

Возможные молекулярные формулы органического соединения С2Н4О2 и С3Н8О

3 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органическо-го соединения путем анализа сжиганием

31 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида углерода которые образуются при сжигании одной порции органического соединения

m(CхHуOz) = 60 мг m(H2О) = 720 мг V(CО2) = 718 мл t =20degC ρ = 10172 кПа 32 Рассчитать объем диоксида углерода при нормальных условиях 33 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-

единения

( )( )

( ) ( )( ) 3

м

22 =sdot

sdot=

zyx

zyxp

zyx OHCmVOHCMTCOV

OHCnCOn oo

58

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

34 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-

единения

( )( )

( ) ( )( ) ( ) 8

22

2

22 =sdot

sdot==

zyx

zyxp

zyx OHCmOHМOHCMTOHm

OHCnOHnY o

35 Составить молекулярную формулу

Молекулярная формула органического соединения С3Н8О

Молекулярная (брутто-) формула еще не проясняет строения химиче-

ского соединения Последнее может быть определено при использовании

химических иили физических методов

Возможные соединения с молекулярной формулой С3Н8О

CH3ndashCH2ndashCH2ndashOH ndash пропанол 1

CH3ndashCH(OH)ndashCH3 ndash пропанол 2

СН3ndashСН2ndashОndashСН3 ndash метиловый спирт

102 Определение молекулярной формулы

нелетучего органического соединения

Для определения молекулярной формулы нелетучего соединения необ-

ходимо оценить результаты качественного и количественного элементно-

го анализа и результатов определения молярной массы криоскопическим

методом Молярная масса вещества рассчитывается на основании пони-

жения температуры замерзания

LB

Bзамзам mM

mkT sdot=Δ

Lзам

BзамB mT

mkMΔ

=

где замTΔ ndash понижение температуры замерзания

59

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

замK ndash криоскопическая константа растворителя

Bm ndash масса вещества В

BM ndash молярная масса вещества В

Lm ndash масса растворителя

Для определения молекулярной формулы подходит следующая после-

довательность действий

Установить качественный состав соединения Результат исследуемое со-

единение состоит из элементов углерод водород и кислород Молекуляр-

ная формула ZYX OHC

1 Установить молярную массу соединения

11 Экспериментальное определение понижения температуры замер-

зания раствора

m( ZYX OHC ) = 78 г m(H2О) = 40 г

ΔTзам = -2 К

Кзам(Н2О) = -1860 К sdot гмоль

12 Рассчитать молярную массу соединения

)()()(

2OHmTOHCmkOHCM

зам

ZYXзамZYX Δ=

M( ZYX OHC ) = 181 гмоль

2 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органического

соединения путем анализа сжиганием

21 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида

углерода которые образуются при сжигании одной порции соединения

M(CxHyOz) = 93 мг

m(H2О) = 547 мг

V(СО2) = 739 мл

t =22 degС

60

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

ρ = 1006 гПа

22 Рассчитать объем диоксида углерода в нормальных условиях

25101315295152731006973)()(

0

0220 sdot

sdotsdot==

TppTCOVCOV

V0(СО2) = 679 мл

23 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-

единения

093041422

18106790)(

)()()(

)( 202

sdotsdot

=sdotsdot

==ZYXM

Zyx

ZYX OHCmVOHCMCOV

OHCnCOnx

х = 6

24 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-

единения

93181817542

)()()()(2

)()(2

2

22

sdotsdotsdot

=sdotsdot

==ZYX

Zyx

ZYX OHCmOHMOHCMOHm

OHCnOHny

у = 12

25 Расчет числа атомов кислорода в молекуле органического соеди-

нения

)()()()( OzMHyMCxMOHCM Zyx +minus=

16112126181

)()()()( sdotminussdotminus=

minusminus=

OMHyMCxMOHCM

z Zyx

z = 6

Молекулярная формула соединения С6H12O6

61

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

Основная

1 Коровин НВ Общая химия учебник для технических направлений и специальностей вузов НВ Коровин ndash 2-е изд испр и доп ndash М ВШ 2000

2 Фролов ВВ Химия ВВ Фролов ndash М Высшая школа 1995 3 Глинка НЛ Задачи и упражнения по общей химии НЛ Глинка ndash

Л Химия 1989 4 Суворов АВ Общая химия АВ Суворов АБ Никольский ndash СПб

Химия 1997 5 Орлов КЯ Авиационные материалы КЯ Орлов ВА Пархимович

ndash М Транспорт 1993 6 Задачи и упражнения по общей химии под ред проф НВ Корови-

на ndash М Высшая школа 2003 7 Михилев ЛА Задачи и упражнения по неорганической химии

ЛА Михилев НФ Пассет МИ Федотова ndash СПб Химия 1995 8 Хомченко ИГ Общая химия сборник задач и упражнений

ИГ Хомченко ndash М Оникс 1999 9 Литвинова ТН Задачи по общей химии с медико-биологической на-

правленностью ТН Литвинова ndash Ростов нД Феникс 2001 10 Кузьменко НЕ Задачник по химии НЕ Кузьменко ВВ Еремин

ndash М Экзамен 1999

Дополнительная

1 Слесарев ВИ Химия Основы химии живого учебник для вузов

ВИ Слесарев ndash 2-е изд испр и доп ndash СПб Химиздат 2001

2 Хаускрофт К Современный курс общей химии В 2 т К Хаускрофт

Э Констебл пер с англ ndash М Мир 2002 3 Лидин РА Химия справочник для старшеклассников поступающих в вузы

РА Лидин ЛЮ Аликберова ndash М Аст пресс школа 2002

62

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

4 Слета ЛА Химия справочник ЛА Слета ndash Харьков Фолио Рос-

тов нД Феникс 1997

5 Дикерсон Р Основные законы химии В 2 т Р Дикерсон Г Грей

Дж Хейт ndash М Мир 1982

6 Лучинский ГП Курс химии ГП Лучинский ndash М Высшая школа 1985

7 Ремсден ЭН Начала современной химии ЭН Ремсден ndash Л Хи-

мия 1985

8 Степин БД Неорганическая химия БД Степин АА Цветков ndash

М Высшая школа 1994 9 Шелинский ГИ Основы теории химических процессов ГИ Шелинский

ndash М Просвещение 1989

10 Ерохин ЮМ Сборник задач и упражнений по химии ЮМ Еро-

хин ВИ Фролов ndash М ВШ 1990

11 Любимова НБ Вопросы и задачи по общей и неорганической хи-

мии НБ Любимова ndash М ВШ 1990 12 Фримантл М Химия в действии М Фримантл ndash Ч 1 2 ndash М Мир 1991

13 Шиманович ИЕ Общая химия в формулах определениях схемах

ИЕ Шиманович МЛ Павлович ВФ Тикавый ПМ Малашко ndash Минск

Университетское 1996

14 Витинг ЛМ Задачи и упражнения по общей химии ЛМ Витинг

ЛА Резницкий ndash М МГУ 1995

15 Зоммер К Химия справоник школьника и студента Пер с нем

под ред РА Лигина ndash 2-е издстереотип ndash М Дрофа 2000

63

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Приложение

64

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

65

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

66

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

67

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Значение некоторых констант

Постоянная Авогадро NA = 60221023 моль-1

Постоянная Фарадея 1 F = 6021023е = 96484 Кл = 268 Аmiddotч

Постоянная Планка h = 662610-34 Джс

Универсальная газовая постоянная R = 0082 лmiddotатмКndash1моль-1 =

= 62 360 млmiddotмм рт ст Кndash1мольndash1 = 8314 ДжmiddotК-1мольndash1 = 1987 калК-1моль-1

Таблица 1

Приставки кратных и дольных единиц

Приставка Множитель Приставка Множитель Приставка Множитель

тера Т 1012 гектог 102 милли м 10-3

гига Г 109 дека да 101 микро мк 10-6

мега М 106 децид 10-1 нано н 10-9

кило к 103 сантис 10-2 пико п 10-12

Таблица 2

Корни латинских названий элементов

Символ Название Корень латинского названия Ag Серебро Аргент As Мышьяк арс- арсен- Au Золото аур- С Углерод карб- карбон- Сu Медь купр- Fe Железо ферр- Н Водород гидр- гидроген-

Hg Ртуть меркур- Мn Марганец марган- N Азот нитр- Ni Никель никкал- О Кислород окс- оксиген- Pb Свинец плюмб- S Сера сульф- тио-

Sb Сурьма стиб- Si Кремний алл- силиц- Sn Олово станн-

68

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Таблица 3 Соотношение между единицами энергии

Единица эрг Дж кал Втmiddotч ЭВ

эрг 1 10-7 239middot10-8 278middot10-11 624middot1011

Дж 107 1 0239 278middot10-4 625middot1018

кал 4184middot107 4184 1 116middot103 261middot1019

Втmiddotч 360middot1010 36middot103 861 1 224middot1022

ЭВ 160middot10-12 160middot10-19 383middot10-20 445middot10-23 1

Таблица 4

Названия часто употребляемых кислот и их солей

Кислота Названия солей

Название Формула Кислот-ный

осадок

По названию кислоты (рус номенклатура)

По названию аниона (между-народная но-менклатура)

Азотная HNO3 NO3ndash азотнокислый нитрат

Азотистая HNO2 NО2ndash азотистокислый нитрит

Бромоводородная HBr Brndash бромистый бромид

Йодоводородная HI Indash йодистый йодид

Метакремниевая H2SiO3 SiO32ndash кремниевокислый силикат

Марганцовая HMnO4 MnO4ndash марганцевокислый перманганат

Ортофосфорная H3PO4 PO43ndash фосфорнокислый ортофосфат

(фосфат)

H3PO4 HPO42ndash

кислый фосфорнокис-лый (двухзамещенный) гидрофосфат

H3PO4 H2PO4ndash кислый фосфорнокис-

лый (однозамещенный) дигидрофосфат

Серная H2SO4 SO42ndash сернокислый сульфат

H2SO4 HSO4ndash

кислый сернокислый

гидросульфат (бисульфат)

Сернистая H2SO3 SO32ndash сернокислый сульфит

H2SO3 HSO3ndash кислый сернистокислый гидросульфит

(бисульфит)

Угольная H2CO3 CO32ndash углекислый карбонат

H2CO3 HCO3ndash

кислый углекислый (двууглекислый)

гидрокарбонат (бикарбонат)

Уксусная CH3CHOOH CH3COOndash уксуснокислый ацетат

69

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Окончание табл 4Кислота Названия солей

Название Формула Кислот-ный

осадок

По названию кислоты (рус номенклатура)

По названию аниона (между-народная но-менклатура)

Фосфористая H3PO3 HPO32ndash фосфористокислый фосфит

Фтороводородная HF Fndash фтористый фторид

Хлороводородная HCl Clndash хлористый хлорид

Хлорная HClO4 ClO4ndash хлорнокислый перхлорат

Хлорноватая HClO3 ClO3ndash хлорноватокислый хлорат

Хлорноватистая HClO ClOndash хлорноватистокислый гипохлорид

Хромовая H2CrO4 CrO42ndash хромовокислый хромат

Двухромовая H2Cr2O7 Cr2O72ndash двухромовокислый

бихромат (ди-хромат)

70

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

  • СОДЕРЖАНИЕ
    • ВВЕДЕНИЕ
    • ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
    • 1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВАЖНЕЙШИХ ВЕЛИЧИН И ЕДИНИЦИСПОЛЬЗУЕМЫХ В ХИМИИ
    • 2 ВАЖНЕЙШИЕ ВЕЛИЧИНЫ И ЕДИНИЦЫ В ХИМИИ
    • 3 РАСЧЕТЫ ДЛЯ ГАЗОВ
      • 31 Расчет массы газов
      • 32 Расчет объема газов
        • 4 РАСЧЕТЫ ДЛЯ СМЕСЕЙ
          • 41 Расчеты соотношения компонентов смеси
          • 42 Расчеты по массовой доле
          • 43 Расчеты по объемной доле
          • 44 Расчеты по мольной доле
          • 45 Расчеты по молярной концентрации
          • 46 Расчеты по эквивалентной концентрации
          • 47 Расчеты по плотности газов и растворов
          • 48 Расчет молярной концентрации веществапо результатам титрования
          • 49 Расчет массы по результатам титрования
            • 5 СТЕХИОМЕТРИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РЕАКЦИЯМ
              • 51 Алгебраический расчет массы и объема
              • 52 Расчет массы и объема методом пропорций
                • 6 РАСЧЁТЫ В ХИМИЧЕСКОЙ ТЕРМОДИНАМИКЕ
                  • 61 Расчет энтальпии реакции по данным эксперимента
                  • 62 Расчет стандартных величин реакции по табличным данным
                  • 63 Расчет энергии Гиббса реакции
                  • 64 Расчет константы равновесия
                    • 7 РАСЧЕТЫ В КИНЕТИКЕ РЕАКЦИЙ
                      • 71 Расчет константы скорости
                      • 72 Расчет порядка реакции
                      • 73 Расчет времени реакции
                      • 74 Расчеты по уравнению Аррениуса
                        • 8 РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РАВНОВЕСИЯМ
                          • 81 Расчеты по закону действующих масс
                          • 82 Расчет константы равновесия Кс
                          • 83 Расчет количества продукта в состоянии равновесия
                          • 84 Расчет выхода продукта
                          • 85 Расчет константы равновесия по уравнению Вант-Гоффа
                          • 86 Расчеты с водородным показателем рН
                          • 87 Расчет степени протолиза
                          • 88 Расчеты по равновесиям растворимости
                          • 89 Расчет растворимости при комплексообразовании
                            • 9 РАСЧЕТЫ В ЭЛЕКТРОХИМИИ
                              • 91 Расчеты по уравнению Нернста
                              • 92 Расчеты по законам Фарадея
                                • 10 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ФОРМУЛОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
                                  • 101 Определение молекулярной формулы летучего органического соединения
                                  • 102 Определение молекулярной формулы не летучего органического соединения
                                    • БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
                                    • Приложение
Page 20: МЕТОДИКА РЕШЕНИЯ ЗАДАЧvenec.ulstu.ru/lib/disk/2015/Kemer_7.pdf · 2015-03-23 · ВВЕДЕНИЕ Значение решения задач в курсе химии

4 РАСЧЕТЫ ДЛЯ СМЕСЕЙ

41 Расчеты соотношения компонентов смеси

Необходимое для приготовления смеси с желаемой массовой долей со-

отношение компонентов ndash двух растворов с известными массовыми доля-

ми может быть рассчитано с помощью уравнения смешивания

В1 sdot ω(B) + ω2(B) = (m1 + m2) sdot ω(B)

где m1 ndash масса раствора 1

m2 ndash масса раствора 2

ω1 ndash массовая доля раствора 1

ω2 ndash массовая доля раствора 2

ω (B) ndash массовая доля смеси

20 г соляной кислоты с ω1 (HCI) = 37 смешивают с 100 г воды Како-

ва массовая доля хлороводорода в конечной смеси

m1 sdot ω1(HCl) + m2 sdot ω2(HCl) = (m1 + m2) sdot ω (HCl)

10020010037020)()()(

21

2211

+sdot+sdot

=+

sdot+sdot=

mmHClmHClmHCl ωωω

100 г ω(HCI) = 62

20

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

В полученной кислоте массовая доля хлороводорода равна 62 Для

тех же расчетов используется также правило креста

Правило креста базируется на преобразовании уравнения смешивания

m1 middot ω1(В) + т2 middot ω2(B) = m1 middot ω(B) + m2 middot ω(B)

m1 middot [ω1(B) ndash ω(B)] = m2 middot [ω(B) ndash ω2(B)]

)()()()(

1

2

2

1

BBBB

mm

ωωωω

minusminus

=

Массовая доля вещества в концентрированном растворе исходного ве-

щества ω1(B)

Масса концентрированного вещества в исходном рас-

творе г ω(B) ndash ω2(B)

Массовая доля вещества в разбавленном исходном

растворе ω2(B)

Масса разбавленного исходного вещества г

ω1(B) ndash ω(B)

Массовая доля вещества в

приготовляемом растворе

ω(B)

)()()()(

1

2

BBBB

ωωωω

minusminus ndash соотношение компонентов смеси

21

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Раствор гидроксида натрия с ω(NaOH) = 30 должен быть приготов-

лен путем смешивания 40-го раствора гидроксида натрия с 10-м

раствором гидроксида натрия Какие массовые части обоих растворов не-

обходимо смешать

40 30- 10=20 30 10 40-30=10

20 10 = 2 1 = 21 mm

2 массовые части 40-го раствора необходимо смешать с 1 массовой

частью 10-го раствора например 20 г первого и 10 г второго раствора

22

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

42 Расчеты по массовой доле

Расчеты по массовой доле производятся с помощью формулы-

определения или с помощью преобразований формулы-определения

)( рр

BB m

m

minus

где ωВ ndash массовая доля вещества В

Bm ndash масса вещества В

)( РРm minus ndash масса раствора

Какая масса нитрата серебра (+1) содержится в 175 г раствора

m(AgNOg) = w(AgNO3) middot m(p-p) = 005 middot 175 (г)

m(AgNО3) = 875 г

Масса нитрата серебра(1) содержащегося в растворе равна 875 г

Какие массы воды и перманганата калия необходимы для приготовле-

ния 150 г 12 -го раствора перманганата калия

г1500120)]OH()KMnO([)KMnO()KMnO(

г150)OH()KMnO()OH()KMnO(

)KMnO()KMnO(

2444

2424

44

sdot=+sdot=

=++

=

mmm

mmmm

m

ω

ω

m(КМnO4) = 18 г

m(Н2O) = 150 г middot m(КМnО4) = 150 г middot 18 г = 1482 г

Необходимы 1482 г воды и 18 г перманганата калия

23

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

43 Расчеты по объемной доле

Расчеты по объемной доле проводятся с помощью формулы-

определения или с помощью преобразований формулы-определения

см

BB V

V=ϕ

где φв ndash объемная доля вещества В

VB ndash объем вещества В

Vсм ndash объем смеси

Какой объем воды необходимо смешать с 175 мл чистого пропанола-1

для того чтобы получить смесь с ϕ (С3Н7ОН) = 35

)()()()(

)()(

)()(

7373

732

273

7373

OHHCVOHHCOHHCVOHV

OHVOHHCVOHHCVОННС

minus=

+=

ϕ

ϕ

V(H2О) = 325 мл

2 175 мл пропанола-1 необходимо смешать 325 мл воды

44 Расчеты по мольной доле

Расчеты по мольной доле проводятся с помощью формулы-определения или с помощью преобразований формулы-определения

CM

BB n

nx =

где хв ndash мольная доля вещества В nв ndash количество вещества В nсм ndash сумма количеств веществ в смеси

24

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Какова мольная доля диоксида азота в смеси диоксида азота с тетраок-сидом диазота если количество NO2 равно 12 моль а сумма количеств NO2 N2O4 составляет 28 моль

8021

21)()(

)()(

моль802

21822

)()()(

2

422

22

2242

422

+=

+=

=minus

=minus

=

hArr

ONnNOnNOnNOx

NOnNOnONn

ONNO

o

x(NO2) = 06 = 60 Мольная доля диоксида азота в смеси составляет 60

45 Расчеты по молярной концентрации

Расчеты по молярной концентрации производятся с помощью формулы определения или с помощью преобразования формулы-определения Во многих расчетах используется также формула-определение молярной массы

ppB

BB

B

BB

VMmC

nmM

pVpnС

minus=

⎪⎪⎭

⎪⎪⎬

=

minus=

где СВ ndash молярная концентрация

nB ndash количество растворенного вещества В

V(p-p) ndash объем раствора

mB ndash масса растворенного вещества В

МВ ndash молярная масса вещества В

Какое количество хлороводорода содержится в 5 л 3М (3-молярной)

хлороводородной кислоты [раствора с с(HCl) = 3 мольл]

n(HCl) = c(HCl) middot V(p-p) = 3 (мольл) middot 5 (л) = 15 моль

25

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Данный раствор содержит 15 моль хлороводорода

Какова молярная концентрация хлороводорода если в 2 л раствора со-

держится 73 г НCl

( ) ( )( ) 1

253673

=sdot

=minussdot

=pVpHClM

HClmHClс мольл

Концентрация хлороводорода в растворе равна 1 мольл

46 Расчеты по эквивалентной концентрации

Расчеты по эквивалентной концентрации проводятся с помощью фор-

мулы определения или с помощью преобразований формулы-

определения Во многих расчетах используется также формула-

определение молярной массы

( )

pp

BeqB

Beq

VznC

zcС

minus

=

=

( )ppB

BeqB VM

mСminus

=

где сВ ndash молярная концентрация вещества В

СeqB ndash эквивалентная концентрация вещества В

z ndash эквивалентное число растворенного вещества В

V(p-p) ndash объем раствора

mB ndash масса растворенного вещества В

МВ ndash молярная масса растворенного вещества

Какова эквивалентная концентрация гидроксида кальция в растворе 3 л

которого содержат 002 моль растворенного вещества

26

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

0130])([])([ 22 =

sdot=

minus ppeq V

OHCanzOHCaС мольл

Эквивалентная концентрация Са(ОН)2 в растворе равна 0013 мольл

Какая масса карбоната натрия необходима для приготовления 900 мл

02 раствора карбоната натрия [раствора с сeq(Na2C03) = 02 мольл]

549)()(

)( 323232 =

sdotsdot= minus

zVCONaMCONac

CONam ppeq г

Для приготовления данного раствора необходимо взять 954 г Na2CO3

47 Расчеты по плотности газов и растворов

С помощью формулы-определения плотности и на основе взаимосвязи

между молярным объемом газа молярной массой и плотностью можно

вычислить значения соответствующих величин

)(

MVrM

Vm

=

=

ρ

ρ

где ρ ndash плотность газа или раствора

М ndash молярная масса

VM ndash молярный объем газа

т ndash масса раствора

V ndash объем раствора

Рассчитайте плотность диоксида углерода при нормальных условиях

(ну)

27

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

гл961422

44CO

лмоль422)ну()CO()CO(

2

22

==

==

)ρ(

VV

MM

M

ρ

Плотность диоксида углерода при нормальных условиях составляет

196 гл Рассчитайте количество некоторого газа в порции массой 2014 г

если его плотность равна 00899 гл

Рассчитайте эквивалентную концентрацию гидроксида калия в раство-

ре с плотностью 113 гмл

56

1311401)(

)()(

)(

)()()()()(

)(

)(

)(

)()(

мольгмлг

KOHMKOHz

KOHMmKOHmz

KOHMVKOHmz

VKOHnzKOHczKOHс

pp

pp

рр

ррррeq

minussdot=

minussdot=

sdot

minussdot=

=sdot

sdot=

sdot=sdot=

minus

minus

minus

minusminus

ρωρ

ce(KOH) = 28 мольл

Эквивалентная концентрация КОН в данном растворе равна 28 мольл

48 Расчет молярной концентрации вещества по результатам титрования

Молярная концентрация вещества в растворе при титровании может быть рассчитана по объему определяемого раствора и расходу стандартного рас-твора с известной молярной концентрацией другого вещества В точке ва-лентности эквивалентные количества веществ в анализируемом и в стан-дартном растворе одинаковы Произведение эквивалентного числа z1 на ко-личество определяемого вещества n1 равно произведению эквивалентного числа z2 на количество вещества в стандартном растворе 2211 nznz = Это

28

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

уравнение упрощается если вещества определяемого и стандартного рас-творов имеют одинаковые эквивалентные числа (z1 = z2) n1 = n2

z1c1V1 = z2c2V2

откуда

11

2221 Vz

Vczс =

где с1 ndash молярная концентрация вещества в определенном растворе с2 ndash молярная концентрация вещества 2 в стандартном растворе V1 ndash объем определяемого раствора V2 ndash объем использованного раствора 10 мл раствора азотной кислоты в процессе кислотно-основного титрования

потребовали 48 мл раствора гидроксида натрия с ceq(NaOH) = 1 мольл Какова эквивалентная концентрация азотной кислоты в ее растворе

1

221 V

Vсс =

(NaOH) = 1 z(HNО3) = 1

( ) ( ) ( )( )

( ) ( )( ) мольл480мл10

мл48мольл1

33 =

sdot=

sdot=

HNOVNaOHVNaOHcHNOс

Молярная концентрация азотной кислоты равна 048 мольл

49 Расчет массы по результатам титрования

Масса растворенного вещества или его ионов может быть найдена с

помощью титрования Для расчета необходимы формулы-определения мо-

лярной концентрации и молярной массы Подстановкой и преобразовани-

ем получим

2211

21 VcM

zzm =

29

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

где m1 ndash масса вещества в определяемом растворе

M1 ndash молярная масса вещества в определяемом растворе

Z1 ndash эквивалентное число вещества в определяемом растворе

с2 ndash молярная концентрация вещества в стандартном растворе

V2 ndash объем использованного стандартного раствора

z2 ndash эквивалентное число вещества в стандартном растворе

При перманганатометрическом определении катионов железа (II) в

растворе было использовано 168 мл 002 М раствора перманганата калия

Какая масса железа в виде ионов содержится в определяемом растворе

Уравнение реакции титрования

5Fe +2 +МnО 4 + 8Н3О+ = 5Fe3+ + Мn2+ + 12Н2О

z(Fe +2 ) = 1z(MnO minus4 ) = 5

( ) ( )( ) ( ) ( ) ( )

( ) ( ) мг94мл816мольл020

ьгмол5615

42

242

=sdottimes

timessdot=sdotsdot= minus++

minus+ MnOcFeM

FezMnOzFem

30

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

5 СТЕХИОМЕТРИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ

ПО ХИМИЧЕСКИМ РЕАКЦИЯМ

Стехиометрия ndash учение о количественном составе химических соеди-

нений а также о соотношениях количеств веществ масс объемов и заря-

дов в химических реакциях

Стехиометрический расчет ndash расчет масс и объемов участвующих в

химической реакции исходных веществ или продуктов реакции Во всех

химических реакциях количества исходных веществ реагируют друг с дру-

гом в определенном соотношении На основании этого можно рассчитать

массы и объемы участников химической реакции

51 Алгебраический расчет массы и объема

На основе пропорциональности масс объемов и количеств веществ

выводятся расчетные уравнения для этих величин

Искомая величина Заданная величина Расчетное уравнение

m(A) m(B) ( )( )

( ) ( )( ) ( )BMBn

AMAnBmAm

sdotsdot

=

m(A) V(B) ( )( )

( ) ( )( ) ( )BVBn

AMAnBVAm

Msdotsdot

=

V(A) m(B) ( )( )

( ) ( )( ) ( )BMBn

AVAnBmAV M

sdotsdot

=

V(A) V(B) ( )( )

( )( )BnAn

BVAV

=

m ndash масса вещества V ndash объем вещества M ndash молярная масса VM ndash мо-

лярный объем газа (ну) (A) ndash вещество А (B) ndash вещество В

31

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Рассмотрим алгоритм действия на примере задачи каков объем кисло-

рода может быть получен путем термического разложения 28 г перманга-

ната калия

1 Составление уравнения реакции

2KMnO4 = K2MnO4 + MnO2 + O2

2 Указания на искомые и заданные величины

Дано n(B) = n(KMnO4) = 2 моль

N(A) = n(O2) = 1 моль

m(B) = m(KMnO4) = 28 г

Найти V(A) = V(O2)

3 Вывод расчетного уравнения

( ) )(

)()()()(

)()()()(

)()(

44

4222 KMnOMKMnOn

KMnOmOVMOmOV

BMBnAVAn

BmAV M

sdotsdotsdot

=

sdotsdot

=

4 Подстановка данных в расчетное уравнение

( ) ( ) ( )( ) ( )мольгмоль

лмольлмольOV1582

284221)( 2 sdotsdotsdot

=

5 Счет искомых величин

V(O2) = 198 л

6 Ответ задачи путем термического разложения 28 г перманганата ка-

лия можно получить 198 л кислорода

32

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

52 Расчет массы и объема методом пропорций

Массы и объемы реагентов в химической реакции могут быть рассчи-

таны на основе количеств веществ молярных масс и молярных объемов

используя метод пропорций

Какая масса оксида железа (3) должна быть использована в реакции с

алюминием для получения 14 г железа

1 Составление уравнения реакции

Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3

2 Запись заданной и искомой величины над уравнением реакции

m 14 г

Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3

3 Запись произведений стехиометрических коэффициентов и моляр-

ных масс веществ под уравнением реакции

m 14 г

Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3

мольг 1601sdot мольг 562 sdot

4 Составление пропорции

мольгг

мольгm

56214

1601 sdot=

sdot

5 Расчет искомых величин

гмольг

гмольгm 20562

14160=

sdotsdot

=

6 Ответ задачи для получения 14 г железа требуется 20 г оксида желе-

за (+3)

33

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

6 РАСЧЁТЫ В ХИМИЧЕСКОЙ ТЕРМОДИНАМИКЕ

61 Расчет энтальпии реакции по данным эксперимента

Энтальпия реакции может быть определена калориметрическим методом

)(

)()()(

)(

)()(

22

22

продmпродMTOHcOHmН

продnTOHcOHmH

P

P

sdotΔsdotsdotminus=Δ

Δsdotsdotminus=Δ

где ΔH ndash энтальпия реакций

m(H2O) ndash масса воды в калориметре

(прод) ndash продукт реакции

Определите энтальпию реакции железа с серой если образуется суль-

фид железа(2)

Уравнение реакции Fe + S = FeS

Данные измерений m(H2О) = 400 г ΔT = 45 К

m(Fe) = 448 г m(S) = 256 г

( )[ ] ( ) 94562484

8854194400)()(

)()()( 22

молькДжмольгКлКДж

SmFemFeSMTOHcOHmH P

minus=+

sdotsdotsdotsdotminus=

+sdotΔsdotsdot

minus=Δ

Определенная калориметрическим путем энтальпия реакции получения

сульфида железа (+2) составляет ΔН = -94 кДжмоль (табличная величи-

на -100 кДжмоль)

34

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

62 Расчет стандартных величин реакции

по табличным данным

Стандартные энтальпии ΔН0 стандартные энтропии ΔS0 стандартные

энергии Гиббса ΔG0 ndash реакции могут быть рассчитаны на основе закона

Гесса по табличным данным

)]([)]([

)()(

)()(

0

0

0

000

000

реагGvпродGvG

SvSvS

HvHvH

BTBTT

реагпрод

реагпрод

ΔsdotminusΔsdot=Δ

sdotminussdot=Δ

ΔsdotminusΔsdot=Δ

sumsum

sum sum

sum sum

Рассчитайте стандартную энтальпию гидрирования этена

кДж137]01521[)]85(1[

)]H(H)HC(H[)HC(H

CHCHHCHCH

20

420

6200

33222

minus=sdot+sdotminusminussdot=

=Δsdot+ΔsdotminusΔsdot=Δ

minusrarr+=

vvHv

Стандартная энтальпия реакции составляет -137 кДж

63 Расчет энергии Гиббса реакции

Расчет производится по уравнению Гиббса-Гельмгольца

000 H STGT ΔminusΔ=Δ

Рассчитайте стандартную энергию Гиббса GΔ 0298 ndash гидрирования этена

СН2 = СН2 + Н2 rarr СН3 ndash СН3 0HΔ = -137 кДж ASP = ndash121 ДжК

0298GΔ = 0

298HΔ ndashΔS 0 = ndash137 middot298 (ndash0121) = ndash101 кДж

Стандартная энергия Гиббса реакции составляет -101 кДж

35

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

64 Расчет константы равновесия

Константа равновесия рассчитывается по стандартной энергии Гиббса

реакции

RTInKGT minus=Δ 0

Рассчитайте константу равновесия PK гидрирования этена при 298 К

если кДж1010289 minus=ΔG давление выражено в Паскалях

0289 PRTInKG minus=Δ

105325101

кПа)325101(

1)325101(

840)К(298)ДжК(3148

)кДж(101

15840

0298

sdot==sdot=

minus=Δ=

=sdot

minus=

Δminus=

Δ

Δ

eeK

vKInInK

RTGInK

vInKP

vP

P

P

P

Константа равновесия гидрирования этена составляет 15105 sdot=PK

36

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

7 РАСЧЕТЫ В КИНЕТИКЕ РЕАКЦИЙ

71 Расчет константы скорости

Расчет константы скорости на основе данных измерения кинетических

параметров осуществляется по уравнению скорости реакции Порядок хи-

мической реакции должен быть известен

Реакция 1 порядка

Реакция 2 порядка

Или если с0А = с0В

)11(10

2

AAA

A

cckkc

ddcv minus==minus=

ττ

где сА сВ ndash молярные концентрации в момент времени х

с0А с0В ndash начальные концентрации реагентов

k ndash константа скорости реакции

τ ndash время протекания реакции

Щелочное омыление метилового эфира уксусной кислоты протекает

как реакция II порядка

CH3 ndash COO ndash CH3 + OH ndash COOndash + CH3OH

Найдите константу скорости Заданы начальные концентрации метилового

эфира уксусной кислоты и гидроксид-иона с0(эфир) = с0(ОН minus ) = 005 мольл

Через 75 с концентрации составили с(эфир) = с(ОН minus ) = 004 мольл

A

AA

A

ccInkkc

ddcV 01

ττ===

BA

AB

ABBA

A

ccccIn

cckckc

ddcV

0

0

00 )(1 sdotminus

==minus=ττ

37

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ minus=⎥

⎤⎢⎣

⎡minus=

0501

0401

751

)(1

)(11

0 cэфирcэфирck

τ

k = 0067 л(мольmiddotс)

Константа скорости щелочного омыления метилового эфира уксусной

кислоты составляет 0067 л(мольmiddotс)

72 Расчет порядка реакции

Расчет порядка реакции из данных измерения кинетических парамет-

ров осуществляется по уравнению скорости С помощью полученных

экспериментальным путем данных рассчитываются и сравниваются меж-

ду собой константы скорости в разные моменты времени Если отклоне-

ние значений этих констант незначительное то выбранный для расчетов

порядок реакции является правильным

Необходимо определить порядок реакции тиосульфат-иона с перокси-

дом водорода

minus23S2SO +2Н3O+ + Н2O2 mdashgt S4O minus2

6 + 4Н2О (при рН = const)

Данные измерений

τ мин 0 17 36 43 52

с(SO3S2-)10-3 мольл

205 103 52 42 31

с(Н2O2)10-3 мольл 368 317 291 286 281

Предложим что в данных условиях протекает реакция II порядка

)()()(22

23

23 OHcSSOck

dSSOdcv sdotsdot=minus= minus

minus

τ

38

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

)()()()(

)]()([1

23022

2202

3

2202

30minus

minus

minus sdotsdot

sdotminus

=SSOcOHcOHcSSOcIn

OHcSSOck

τ

Через 17 мин

)10520()10731()10836()10310(

)1083610520(171

33

33

33 minusminus

minusminus

minusminus sdotsdotsdotsdotsdotsdot

sdotsdotminussdot

= Ink

k = 195 л(моль sdot мин) Аналогично через 36 мин ndash 194 через 43 мин ndash 190 через 52 мин ndash 191

Частные константы скорости близки по значениям протекает реакция 2 порядка Константа скорости этой реакции составляет 19 л(моль sdot мин)

73 Расчет времени реакции

Расчет времени реакции необходимого для того чтобы достичь опре-деленной концентрации исходного вещества или продукта реакции осу-ществлялся по уравнению скорости реакции

Проводится химическая реакция пероксида водорода с тиосульфат-ионом в кислом растворе Начальные концентрации с0(Н2О2) = 5 sdot 10 minus 2мольл

c0(SO3S2 minus

) = 25 sdot10-2 мольл Константа скорости реакции II порядка

k = 191 л(моль sdot мин) Необходимо рассчитать время по истечении кото-

рого концентрация тиосульфат-ионов станет равной 1 sdot 10 2minus мольл 2SО3S2- + 2Н3О+ + Н2О2 rarr S4О minus2 + 4Н2О

)()()(22

23

23 OHcSSOck

dSSOdcv sdotsdot=minus= minus

minus

τ

)()()()(

)]()([1

23022

2202

3

2202

30minus

minus

minus sdotsdot

sdotminus

=SSOcOHcOHcSSOcIn

OHcSSOckτ

39

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

=minusminus= minusminus )]()([21)()( 2

32

3022022 SSOcSSOcOHcOHс

2222 10254)1011052(21105 minusminusminusminus sdot=sdotminussdotminussdot= мольл

)1052()10254()105()101(

)]1051052[9111

22

22

22 minusminus

minusminus

minusminus sdotsdotsdotsdotsdotsdot

sdotsdotminussdot

= Inτ

τ = 159

Концентрация minus23SSO равная 2101 minussdot мольл установиться через 159 мин

74 Расчеты по уравнению Аррениуса

С помощью уравнения Аррениуса рассчитываются энергия активации и предэкспоненциальный множитель на основе экспериментальных значений константы скорости Константа скорости может быть пересчитана на лю-бые температуры

RTEInAInk

eAk

A

RTEA

minus=

sdot=minus

)11(12

12 TTREInkInk A minus=minus

где minus21kk константы скорости реакции

T1 T minus2 температуры

ЕА ndash энергия активации

R ndash универсальная газовая постоянная

A ndash предэкспоненциальный множитель

40

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Константы скорости разложения пентаоксида диазота N 2 O5 rarrNO2 + NO3

при 308 К и 328 К равны соответственно 134 middot 10 4minus и 150 middot 10 3minus с 1minus Необ-

ходимо рассчитать энергию активации

1

2

21

21

KKIn

TTTRTEA sdotminus

=

14

13

1034110501

)308328()(328)(300)]([31458

minusminus

minusminus

sdotsdot

sdotminus

sdotsdotsdot=

ccIn

КККмольКДжEA

EA = 101 кДжмоль

Энергия активации разложения N2О5 составляет 101 кДжмоль

Константы скорости разложения пентаоксида диазота при 308 К и

328 К равны соответственно 134 middot 10-4 и 150 middot 10-3 с-1 Необходимо рас-

считать предэкспоненциальный множитель А если энергия активации

равна 101кДжмоль

c10812

108110812

c1081)10501(

c1081)10341(

1131313

21

11332831458101000

322

11330831458101000

411

2

1

minus

minussdotminus

minussdotminus

sdot=sdot+sdot

=+

=

sdot=sdotsdot=sdot=

sdot=sdotsdot=sdot=

AAA

eekA

eekA

RTE

RTE

A

A

Множитель А для данной реакции равен 18 middot 1013 с-1

Константа скорости разложения пентаоксида диазота при 328 К со-ставляет 60 1310 minusminussdot с Необходимо рассчитать константу скорости реакции при 100 degС

41

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

c130)10501(287287

2874684)328

1273100

1(31458

101000

)11(

)11(

1312

4684

1

2

2

2

121

2

1212

minusminus =sdotsdot==

===minus+

minus=

minusminus=

minusminus=minus

KK

eKK

KKIn

TTRE

KKIn

TTREInkInk

A

A

Константа скорости разложения N2О5 при 100 degС составляет 013 с-1

42

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

8 РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РАВНОВЕСИЯМ

81 Расчеты по закону действующих масс

Расчеты в соответствии с законом действующих масс осуществляются в определенной последовательности

Алгоритм действия 1 Составление уравнения реакции 2 Указание молярных концентраций (парциальных давлений) реаген-

тов перед началом реакции 3 Вычисление молярных концентраций (парциальных давлений) уча-

стников реакции в состоянии химического равновесия 4 Составление уравнения закона действующих масс 5 Подстановка молярных концентраций (парциальных давлений) в

уравнение закона действующих масс 6 Расчет искомых величин В химических равновесиях с одинаковой суммой коэффициентов для

реагентов и продуктов (Δ v = 0) вместо молярных концентраций могут быть взяты пропорциональные им количества веществ

82 Расчет константы равновесия Кс

В реакции уксусной кислоты с этанолом при 25 degС к моменту установ-ления химического равновесия образовалось 205 моль этилового эфира уксусной кислоты В исходных веществах содержалось 155 моль воды Каково значение константы равновесия

1 СН3mdashСООН + С2Н5mdashОНhArrСН3mdashСООmdashС2Н5 + Н2О 2 3 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 (3-205) (4-205) 205 моль (155 + 205) 095 моль 195 моль 36 моль

43

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

4 )()(

)()(спиртnкислотаnводаnэфирnKC sdot

sdot=

5 95195063052

sdotsdot

=cK

6 КС = 398 При 25 degС константа равновесия образования этилового эфира уксус-

ной кислоты равна 398 (или ~ 4)

83 Расчет количества продукта в состоянии равновесия

При 25 degС константа равновесия образования эфира из уксусной кисло-ты и этанола равна 4 Каково количество эфира в состоянии равновесия если взято 3 моль уксусной кислоты и 4 моль этанола Исходные вещест-ва содержат 155 моль воды

1 СН3 ndash СООН + С2Н5 ndash ОН hArr СН3 ndash СОО ndash С2Н5 + Н2О 2 3 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 3-n 4-n n 155 + n

4 )()(

)()(спиртnкислотаnводаnэфирnK C sdot

sdot=

5 )4()3(

)551(4nn

nnminussdotminus

+=

87329254164

972859

016859482845516

21

222

plusmn=minusplusmn=

=+minus+minus=+

n

nnnnnn

n1 = 78 моль (нереальный ответ n gt 4 моль)

n2 = 205 моль В состоянии химического равновесия смесь содержит 205 моль этило-

вого эфира уксусной кислоты

44

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

84 Расчет выхода продукта

Уход продукта реакции представляет собой частное от деления полу-ченного в равновесии количества вещества и рассчитанного по необрати-мой реакции количества вещества

теорnn

При взаимодействии 3 моль уксусной кислоты с 4 моль этанола полу-чают 205 моль эфира Исходные вещества содержали 155 моль воды Ка-ков выход эфира по отношению к уксусной кислоте

1 OHHCCOOCHOHHCCOOHCH 2523523 +minusminushArrminus+minus

2 23 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 095 моль 195 моль 205 моль 36 моль

4 3052

)()(

)()(

0

===кислотаnэфирn

эфирnэфирn

теор

η

5 68680 ==η

Выход эфира по отношению к уксусной кислоте составляет 68

85 Расчет константы равновесия по уравнению Вант-Гоффа

Расчет константы равновесия при определенной температуре осущест-вляется при заданной константе равновесия с помощью уравнения Ванг-Гоффа (изобара реакций)

2RTH

dTdInK Δ

=

Интегрированная форма

12

120

12 TTTT

RHInKInK minus

sdotΔ

+=

45

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

где k ndash константа равновесия 0HΔ ndash стандартная энтальпия

R ndash универсальная газовая постоянная T ndash температура 12 ndash индексы для двух составляющих

При 25 degС для химической реакции 242 2NOON hArr константа равновесия

КР = 114 кПа Рассчитайте константу равновесия при 70 degС если стан-дартная энтальпия реакции Δ Н0 = 59 кДж

259325101325101

940343298298343

3145859000

325101411

325101

9402

12

120

12

2

2 =sdot=sdot=

=sdotminus

sdot+=

=minus

sdotΔ

+==

eeK

In

TTTT

RHInK

KInK

PInKP

PP

P

86 Расчеты с водородным показателем рН

Расчеты с показателем рН проводятся с помощью формулы-определения рН и химического выражения константы протолиза

мольлв)()( 33 OHcOHIgcpH +minus=

Для сильных кислот и оснований

с(H3O+) = c0на sdot c(OH-) = c0B

Для средних по силе кислот и оснований (при К gt 001 с0)

с(H3O+) = Bbнаa cKOHсcK 00 )( =minus

Для буферных ратворов

)()()( 3 minus

+ sdot=AcHAcКOHс a

46

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Раствор имеет значение рН 35 Какова молярная концентрация катио-нов оксония

мольл102310)(

10)(

)(

4533

3

3

minusminus+

minus+

+

sdot==

=

minus=

OHc

OHc

OHIgcpH

pH

Концентрация катионов H3O+ = 32 sdot 10-4 мольл

Рассчитайте рН в 01М растворе аммиака если КВ(NH3) = 18 middot 10 5minus

111)1077(

мольл10771031

101)(

)(

мольл103110)1081()(

)(

12

123

14

3

35

0

=sdotminus=

sdot=sdotsdot

==

sdot=sdotsdot=

=

minus

minusminus

minus

minus+

minusminusminus

minus

IgpHOHcKOHс

OHc

cKOHс

W

BB

Рассчитайте значение рН буферного раствора

К a (СН3СООН) + 016М CH 3 COONa

Если К а (СН3СООН) = 18- 10 5minus

55

3

33 1021

160110)1081(

)()()( minusminus

minus+ sdot=sdotsdot=sdot=

COOCHcCOOHCHcKOHс a

pH = 49

Буферный раствор имеет значение рН = 49

47

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

87 Расчет степени протолиза

Степень протолиза представляет собой долю кислоты или основания

вступивших в протолиз по отношению к начальной концентраций протолита

НАНАKT c

Acc

OHca00

3 )()( minus+

==

и

BBC c

HBccOHca

000

)()( +minus

==

Какова степень протолиза в 001М растворе уксусной кислоты если

010

010)1081()(

)(

)()()(

)(

5

30

30

30330

3

sdotsdot=

sdot=

sdot==

minus

+

COOHCHcCOOHCHcK

a

COOHCHcKOHcCOOHCHc

OHca

aKT

aKT

аКТ = 0042 или 42

Ka = 18 sdot 10-5

Степень протолиза уксусной кислоты составляет 42

88 Расчеты по равновесиям растворимости

Расчеты по равновесиям растворимости и осаждения проводятся с по-

мощью выражения для произведения растворимости

)()(

][][)(

nmnm

nMnM

nmMnnM

nmBAПРBAl

BABAПР

+

minus+

=

=

48

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

где ПР (АmВn) ndash произведение растворимого вещества АmВn

l(АmВn) ndash растворимость вещества или концентрация насыщенного рас-

твора вещества nm BA

Сульфат бария имеет произведение растворимости 1middot10-10 При какой

концентрации серной кислоты в 0001М растворе хлорида бария начина-

ется осаждение сульфата бария

[Ba2+][SO minus24 ] = ПP(BaSо4)

3

10

242

442 101101

][)(][)( minus

minus

+minus

sdotsdot

===BaBaSOПРSOSOHс

c(H2SО4)= 1 middot 10-7 мольл

Осаждение сульфата бария начинается когда концентрация серной ки-

слоты превышает значение 1 middot 10 7minus мольл

Какова растворимость l1 перхлората калия в воде по сравнению с рас-

творимостью l1 перхлората калия в 1 М растворе хлорида калия

l1 (КСlO4) = [СlOminus4 ] = )( 4KCIOПР = 2101 minussdot = 01 мольл

l1 (КСlO4) = [СlOminus4 ] ПР(КClO4) = с(К+)[СlO

minus4 ] = 1 middot 10-2

1101

)()KClO()(

24

42

minus

+

sdot==

KcПРKClOl

l1 (КСlO4) = 001 мольл

Растворимость l1 перхлората калия в чистой воде в десять раз выше 1

М растворе хлорида калия

49

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

89 Расчет растворимости при комплексообразовании

Для расчета растворимости малорастворимых солей когда катион об-

разует комплекс требуются уравнения для произведения растворимости и

для константы устойчивости комплекса

ПР(AmBn) = [An+]m[Bm-]n

xnx

LAAlK

]][[][

+=

где ПР ndash произведение растворимости

К ndash константа устойчивости комплекса

[Аn+] ndash молярная концентрация катионов

[L] ndash молярная концентрация лигандов

[АЦ] ndash молярная концентрация комплекса

Константа устойчивости катиона диамминсеребра (+1) К = 16 middot 107

Рассчитайте растворимость хлорида бромида и иодида серебра(1) в 4М

растворе аммиака если ПР(АgСl) = 1 middot 10-10 ПР(АgВr) = 5 middot 10-13

ПР(АgI) = 8 middot 10-17

AgXhArrАg+ + Х minus ПР(АgХ) = [Аg+][Х minus ]

])([

)()(][

)(][)(

)(])([][

)(][

])([])([2

23

32

33

23

32

23233

++minus

++

+

+++

sdotsdot===

sdot=

sdot=hArr+

NHAgNHcKAgXПР

AgAgXПРXAgXl

NHcKNHAgAg

NHcAgNHAgKNHAgNHAg

50

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

мольл1041)(

4)1061()108()(

мольл1011)(

4)1061()105()(

мольл160)(4)1061()101()(

)()()(

][])([

4

2717

2

2713

2710

32

23

minus

minus

minus

minus

minusminus

minus+

sdot=

sdotsdotsdotsdot=

sdot=

sdotsdotsdotsdot=

=

sdotsdotsdotsdot=

sdotsdot=

asymp

AgIl

AgIl

AgBrl

AgBrl

AgCllAgCll

NHcKAgXПРAgXl

XNHAg

Растворимость галогенидов серебра(1) в 4М растворе аммиака состав-

ляет 016 (AgCl) 11 middot 10-2 (AgBr) и 14 middot 10-4 мольл (AgI) В этом растворе

аммиака хлорид растворяется хорошо бромид ndash незначительно и иодид

серебра (+1) ndash плохо

51

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

9 РАСЧЕТЫ В ЭЛЕКТРОХИМИИ

91 Расчеты по уравнению Нернста

С помощью уравнения Нернста можно вычислить окислительно-

восстановительные потенциалы электродные потенциалы и равновесное

напряжение гальванического элемента

Для окислительно-восстановительного электрода

][][0

BcOkIn

zFRTEE sdot+=

где Е0 ndash стандартный потенциал

Е ndash электродный потенциал

Z ndash число переданных электронов

Для электрона металлкатион металла

][0 +sdot+= ZAInzFRTEE

][][)(0590

K298при)()(

0

01

02

0

BcOkIg

zBEE

TанодЕкатодEE

EEE

sdot+=

=minus=Δminus=Δ

где R ndash газовая постоянная

Т ndash температура

F ndash постоянная Фарадея

[Ок] ndash молярная концентрация окислителя

[Bc] ndash молярная концентрация восстановителя

ΔЕ0 ndash стандартное напряжение

ЕΔ ndash равновесное напряжение

52

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Каков электродный потенциал пары медькатион меди (+2) при 25 degС и

[Cu2+]= 001 мольл

01020590340][

2)(0590 20 IgCuIgBEE sdot++=sdot+= +

E = +028 B

Электродный потенциал равен +028 В

Каково равновесное напряжение гальванического элемента Даниеля

при 25 degС если молярные концентрации сульфата меди(2) и сульфата

цинка(2) одинаковы

Электрод 1 цинккатион цинка (+2)

Электрод 2 медькатион меди (+2)

)()()(][][02950

)()(][02950)(

][02950)()()(

02020202

2

2020220

22022

EZnZnECuCuECuCuEZnCuIg

ZnZnECuCuEZnIgZnZnE

CuIgCuCuEZnZnECuCuEE

Δ=minusminus=+

+minus=+minus

minus+=minus=Δ

++++

+

++++

++++

ΔEdeg = 034 middot (-076) = 110 В

Элемент Даниеля имеет равновесное напряжение 110 В Рассчитайте

напряжение гальванического элемента CuCu +2 (с 1 )|| К+ СI minus || Cu2+(c2)Cu

(Cu2+) = 05 мольл и с1 (Сu2+) = 05 005 и 0005 мольл

Для каждого полуэлемента )(20590 20 +sdot+= CuIgcEE

Напряжение гальванического элемента

1

201

0212 2

0590ccIgEEEEE sdot+minus=minus=Δ

Поскольку

01

02 EE =

53

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

то

1

2

20590

ccIgE sdot=Δ

а) с1 (Cu2+) = 05 мольл ΔЕ = 00295 Ig 1 = 0

б) с1 (Cu2+) = 005мольл ΔЕ = 00295 Ig 10 = 0030 В

в) с1 (Cu2+) = 0005 мольл ΔЕ = 00295 Ig 100 = 0059 В

Исследуемые концентрационные гальванические элементы имеют при

25 degС напряжение 0 30 и 59 мВ

Рассчитайте электродные потенциалы полуэлементов при 25 degС

1) 2HPt (р = 1035 кПа) Н3О+ (рН = 15)

2) +2FePt (с = 002 мольл) Fe3+ (с = 004 мольл)

Каково равновесное напряжение гальванического элемента составлен-

ного из этих электродов

++ OHH 22 2 = 2Н3О+ + 2е-

B880)0890(7880B78800200400590770

][][)(0590)(

B08903101510302950510590

)(3101

)(205900590

)(][

20590

2

2

3320

232

1

2

2

230

1

=minusminus=Δ=+=

sdot+=+hArr

minus=minussdotminus=

sdotminussdotminus=+=

+

+++minus++

EIgE

FeFeIgBFeFeEEeFeFe

IgE

кПаHpIgpH

HpOHIgEE

Равновесное напряжение данного гальванического элемента составляет

088 В

54

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Рассчитайте окислительно-восстановительный потенциал для пары

Mn2+MnOminus4 при рН = 0 при рН = 03 и 7 (t = 25 ordmC)

( ) ( ) [ ][ ][ ]

( ) ( ) ( ) [ ][ ]

( ) ( )

( ) ( ) ( ) 094405112

85

05902

lg5

059085

0590

lg5

0590

5812

4

4

24

42

2

834

42

3422

рНВВEMnOMnE

pHBEMnOMnE

MnMnOBpHBEMnOMnE

MnOHMnBEMnOMnE

eOHMnOHMn

sdotminus+=+

sdotminus=+

sdot+sdotminus=

sdot+=

++harr+

minus

minus

+

minusminus+

+

+minusminus+

minus+minus+

o

o

o

o

При рН = 0 Е = +151 рН = 3 Е = +123 рН = 7 Е = +085

Окислительно-восстановительный потенциал данной пары при рН = 03 и 7 составляет +151 +123 и +085 В соответственно

92 Расчеты по законам Фарадея

Для расчета осажденной массы значений силы тока времени или чис-ла элементарных зарядов при электролизе используются законы Фарадея или преобразования законов Фарадея а также формула-определение мо-лярной массы

zFMIm

zFI

nm

zFIn

τ

τ

τ

=

=

=

55

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

где I ndash сила тока

τ ndash время

z ndash число элементарных зарядов

F ndash постоянная Фарадея

n ndash количество вещества

М ndash молярная масса

m ndash масса вещества

Рассчитайте ежедневное производство алюминия в электролизёре кото-рый работает при силе тока 100 000 А и для которого выход по току η = 85

Al3+ rarr Al + 3endash

кг685г039685485963

85027360024000100asymp=

sdotsdotsdotsdotsdot

==zFMIm ητ

В электролизе ежедневно получают 685 кг алюминия

56

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

10 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ФОРМУЛ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ

101 Определение молекулярной формулы летучего органического соединения

Для определения молекулярной формулы летучего соединения необхо-димо оценить результаты качественного и количественного элементного анализа а также установить молярную массу

Алгоритм действия

1 Установить качественный состав соединения Результат исследуемое соединение состоит из элементов углерод во-

дород и кислород Молекулярная формула СхНуОz 11 Установить молярную массу соединения

12 Экспериментальное определение объема пара одной пропорции

соединения

( )( )[ ]

кПа 72101

C 20

мл 548г

г120

=

=

=

=

p

t

OHCV

OHCm

zyx

zyx

o

13 Рассчитать объем пара порции соединения в нормальных условиях

( )[ ] ( )[ ]

( )[ ] мл 445г

32510115293

1527372101548гг

=sdot

sdotsdot=

sdot=

zyx

zyxzyx

OHCVрТ

рТOHCVOHCV

o

o

oo

14 Рассчитать молярную массу соединения

57

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

( ) ( )( )[ ]

( ) гмоль 259

445

41422120гм

=

sdot=

sdot=

zух

zyx

zухzух

ОНСМ

OHCVVОНСm

ОНСМo

2 Установить возможную молекулярную формулу органического со-единения путем расчета

( ) )()()( ОzМНуМСхМОНСМ zух ++=

Возможные решения 592 гмоль = (2 middot 12 + 4 middot 1 + 2 middot 16 гмоль)

или 592 гмоль = (3 middot 12 + 8 middot 1 + 1 middot 16 гмоль)

Возможные молекулярные формулы органического соединения С2Н4О2 и С3Н8О

3 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органическо-го соединения путем анализа сжиганием

31 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида углерода которые образуются при сжигании одной порции органического соединения

m(CхHуOz) = 60 мг m(H2О) = 720 мг V(CО2) = 718 мл t =20degC ρ = 10172 кПа 32 Рассчитать объем диоксида углерода при нормальных условиях 33 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-

единения

( )( )

( ) ( )( ) 3

м

22 =sdot

sdot=

zyx

zyxp

zyx OHCmVOHCMTCOV

OHCnCOn oo

58

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

34 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-

единения

( )( )

( ) ( )( ) ( ) 8

22

2

22 =sdot

sdot==

zyx

zyxp

zyx OHCmOHМOHCMTOHm

OHCnOHnY o

35 Составить молекулярную формулу

Молекулярная формула органического соединения С3Н8О

Молекулярная (брутто-) формула еще не проясняет строения химиче-

ского соединения Последнее может быть определено при использовании

химических иили физических методов

Возможные соединения с молекулярной формулой С3Н8О

CH3ndashCH2ndashCH2ndashOH ndash пропанол 1

CH3ndashCH(OH)ndashCH3 ndash пропанол 2

СН3ndashСН2ndashОndashСН3 ndash метиловый спирт

102 Определение молекулярной формулы

нелетучего органического соединения

Для определения молекулярной формулы нелетучего соединения необ-

ходимо оценить результаты качественного и количественного элементно-

го анализа и результатов определения молярной массы криоскопическим

методом Молярная масса вещества рассчитывается на основании пони-

жения температуры замерзания

LB

Bзамзам mM

mkT sdot=Δ

Lзам

BзамB mT

mkMΔ

=

где замTΔ ndash понижение температуры замерзания

59

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

замK ndash криоскопическая константа растворителя

Bm ndash масса вещества В

BM ndash молярная масса вещества В

Lm ndash масса растворителя

Для определения молекулярной формулы подходит следующая после-

довательность действий

Установить качественный состав соединения Результат исследуемое со-

единение состоит из элементов углерод водород и кислород Молекуляр-

ная формула ZYX OHC

1 Установить молярную массу соединения

11 Экспериментальное определение понижения температуры замер-

зания раствора

m( ZYX OHC ) = 78 г m(H2О) = 40 г

ΔTзам = -2 К

Кзам(Н2О) = -1860 К sdot гмоль

12 Рассчитать молярную массу соединения

)()()(

2OHmTOHCmkOHCM

зам

ZYXзамZYX Δ=

M( ZYX OHC ) = 181 гмоль

2 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органического

соединения путем анализа сжиганием

21 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида

углерода которые образуются при сжигании одной порции соединения

M(CxHyOz) = 93 мг

m(H2О) = 547 мг

V(СО2) = 739 мл

t =22 degС

60

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

ρ = 1006 гПа

22 Рассчитать объем диоксида углерода в нормальных условиях

25101315295152731006973)()(

0

0220 sdot

sdotsdot==

TppTCOVCOV

V0(СО2) = 679 мл

23 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-

единения

093041422

18106790)(

)()()(

)( 202

sdotsdot

=sdotsdot

==ZYXM

Zyx

ZYX OHCmVOHCMCOV

OHCnCOnx

х = 6

24 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-

единения

93181817542

)()()()(2

)()(2

2

22

sdotsdotsdot

=sdotsdot

==ZYX

Zyx

ZYX OHCmOHMOHCMOHm

OHCnOHny

у = 12

25 Расчет числа атомов кислорода в молекуле органического соеди-

нения

)()()()( OzMHyMCxMOHCM Zyx +minus=

16112126181

)()()()( sdotminussdotminus=

minusminus=

OMHyMCxMOHCM

z Zyx

z = 6

Молекулярная формула соединения С6H12O6

61

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

Основная

1 Коровин НВ Общая химия учебник для технических направлений и специальностей вузов НВ Коровин ndash 2-е изд испр и доп ndash М ВШ 2000

2 Фролов ВВ Химия ВВ Фролов ndash М Высшая школа 1995 3 Глинка НЛ Задачи и упражнения по общей химии НЛ Глинка ndash

Л Химия 1989 4 Суворов АВ Общая химия АВ Суворов АБ Никольский ndash СПб

Химия 1997 5 Орлов КЯ Авиационные материалы КЯ Орлов ВА Пархимович

ndash М Транспорт 1993 6 Задачи и упражнения по общей химии под ред проф НВ Корови-

на ndash М Высшая школа 2003 7 Михилев ЛА Задачи и упражнения по неорганической химии

ЛА Михилев НФ Пассет МИ Федотова ndash СПб Химия 1995 8 Хомченко ИГ Общая химия сборник задач и упражнений

ИГ Хомченко ndash М Оникс 1999 9 Литвинова ТН Задачи по общей химии с медико-биологической на-

правленностью ТН Литвинова ndash Ростов нД Феникс 2001 10 Кузьменко НЕ Задачник по химии НЕ Кузьменко ВВ Еремин

ndash М Экзамен 1999

Дополнительная

1 Слесарев ВИ Химия Основы химии живого учебник для вузов

ВИ Слесарев ndash 2-е изд испр и доп ndash СПб Химиздат 2001

2 Хаускрофт К Современный курс общей химии В 2 т К Хаускрофт

Э Констебл пер с англ ndash М Мир 2002 3 Лидин РА Химия справочник для старшеклассников поступающих в вузы

РА Лидин ЛЮ Аликберова ndash М Аст пресс школа 2002

62

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

4 Слета ЛА Химия справочник ЛА Слета ndash Харьков Фолио Рос-

тов нД Феникс 1997

5 Дикерсон Р Основные законы химии В 2 т Р Дикерсон Г Грей

Дж Хейт ndash М Мир 1982

6 Лучинский ГП Курс химии ГП Лучинский ndash М Высшая школа 1985

7 Ремсден ЭН Начала современной химии ЭН Ремсден ndash Л Хи-

мия 1985

8 Степин БД Неорганическая химия БД Степин АА Цветков ndash

М Высшая школа 1994 9 Шелинский ГИ Основы теории химических процессов ГИ Шелинский

ndash М Просвещение 1989

10 Ерохин ЮМ Сборник задач и упражнений по химии ЮМ Еро-

хин ВИ Фролов ndash М ВШ 1990

11 Любимова НБ Вопросы и задачи по общей и неорганической хи-

мии НБ Любимова ndash М ВШ 1990 12 Фримантл М Химия в действии М Фримантл ndash Ч 1 2 ndash М Мир 1991

13 Шиманович ИЕ Общая химия в формулах определениях схемах

ИЕ Шиманович МЛ Павлович ВФ Тикавый ПМ Малашко ndash Минск

Университетское 1996

14 Витинг ЛМ Задачи и упражнения по общей химии ЛМ Витинг

ЛА Резницкий ndash М МГУ 1995

15 Зоммер К Химия справоник школьника и студента Пер с нем

под ред РА Лигина ndash 2-е издстереотип ndash М Дрофа 2000

63

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Приложение

64

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

65

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

66

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

67

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Значение некоторых констант

Постоянная Авогадро NA = 60221023 моль-1

Постоянная Фарадея 1 F = 6021023е = 96484 Кл = 268 Аmiddotч

Постоянная Планка h = 662610-34 Джс

Универсальная газовая постоянная R = 0082 лmiddotатмКndash1моль-1 =

= 62 360 млmiddotмм рт ст Кndash1мольndash1 = 8314 ДжmiddotК-1мольndash1 = 1987 калК-1моль-1

Таблица 1

Приставки кратных и дольных единиц

Приставка Множитель Приставка Множитель Приставка Множитель

тера Т 1012 гектог 102 милли м 10-3

гига Г 109 дека да 101 микро мк 10-6

мега М 106 децид 10-1 нано н 10-9

кило к 103 сантис 10-2 пико п 10-12

Таблица 2

Корни латинских названий элементов

Символ Название Корень латинского названия Ag Серебро Аргент As Мышьяк арс- арсен- Au Золото аур- С Углерод карб- карбон- Сu Медь купр- Fe Железо ферр- Н Водород гидр- гидроген-

Hg Ртуть меркур- Мn Марганец марган- N Азот нитр- Ni Никель никкал- О Кислород окс- оксиген- Pb Свинец плюмб- S Сера сульф- тио-

Sb Сурьма стиб- Si Кремний алл- силиц- Sn Олово станн-

68

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Таблица 3 Соотношение между единицами энергии

Единица эрг Дж кал Втmiddotч ЭВ

эрг 1 10-7 239middot10-8 278middot10-11 624middot1011

Дж 107 1 0239 278middot10-4 625middot1018

кал 4184middot107 4184 1 116middot103 261middot1019

Втmiddotч 360middot1010 36middot103 861 1 224middot1022

ЭВ 160middot10-12 160middot10-19 383middot10-20 445middot10-23 1

Таблица 4

Названия часто употребляемых кислот и их солей

Кислота Названия солей

Название Формула Кислот-ный

осадок

По названию кислоты (рус номенклатура)

По названию аниона (между-народная но-менклатура)

Азотная HNO3 NO3ndash азотнокислый нитрат

Азотистая HNO2 NО2ndash азотистокислый нитрит

Бромоводородная HBr Brndash бромистый бромид

Йодоводородная HI Indash йодистый йодид

Метакремниевая H2SiO3 SiO32ndash кремниевокислый силикат

Марганцовая HMnO4 MnO4ndash марганцевокислый перманганат

Ортофосфорная H3PO4 PO43ndash фосфорнокислый ортофосфат

(фосфат)

H3PO4 HPO42ndash

кислый фосфорнокис-лый (двухзамещенный) гидрофосфат

H3PO4 H2PO4ndash кислый фосфорнокис-

лый (однозамещенный) дигидрофосфат

Серная H2SO4 SO42ndash сернокислый сульфат

H2SO4 HSO4ndash

кислый сернокислый

гидросульфат (бисульфат)

Сернистая H2SO3 SO32ndash сернокислый сульфит

H2SO3 HSO3ndash кислый сернистокислый гидросульфит

(бисульфит)

Угольная H2CO3 CO32ndash углекислый карбонат

H2CO3 HCO3ndash

кислый углекислый (двууглекислый)

гидрокарбонат (бикарбонат)

Уксусная CH3CHOOH CH3COOndash уксуснокислый ацетат

69

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Окончание табл 4Кислота Названия солей

Название Формула Кислот-ный

осадок

По названию кислоты (рус номенклатура)

По названию аниона (между-народная но-менклатура)

Фосфористая H3PO3 HPO32ndash фосфористокислый фосфит

Фтороводородная HF Fndash фтористый фторид

Хлороводородная HCl Clndash хлористый хлорид

Хлорная HClO4 ClO4ndash хлорнокислый перхлорат

Хлорноватая HClO3 ClO3ndash хлорноватокислый хлорат

Хлорноватистая HClO ClOndash хлорноватистокислый гипохлорид

Хромовая H2CrO4 CrO42ndash хромовокислый хромат

Двухромовая H2Cr2O7 Cr2O72ndash двухромовокислый

бихромат (ди-хромат)

70

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

  • СОДЕРЖАНИЕ
    • ВВЕДЕНИЕ
    • ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
    • 1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВАЖНЕЙШИХ ВЕЛИЧИН И ЕДИНИЦИСПОЛЬЗУЕМЫХ В ХИМИИ
    • 2 ВАЖНЕЙШИЕ ВЕЛИЧИНЫ И ЕДИНИЦЫ В ХИМИИ
    • 3 РАСЧЕТЫ ДЛЯ ГАЗОВ
      • 31 Расчет массы газов
      • 32 Расчет объема газов
        • 4 РАСЧЕТЫ ДЛЯ СМЕСЕЙ
          • 41 Расчеты соотношения компонентов смеси
          • 42 Расчеты по массовой доле
          • 43 Расчеты по объемной доле
          • 44 Расчеты по мольной доле
          • 45 Расчеты по молярной концентрации
          • 46 Расчеты по эквивалентной концентрации
          • 47 Расчеты по плотности газов и растворов
          • 48 Расчет молярной концентрации веществапо результатам титрования
          • 49 Расчет массы по результатам титрования
            • 5 СТЕХИОМЕТРИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РЕАКЦИЯМ
              • 51 Алгебраический расчет массы и объема
              • 52 Расчет массы и объема методом пропорций
                • 6 РАСЧЁТЫ В ХИМИЧЕСКОЙ ТЕРМОДИНАМИКЕ
                  • 61 Расчет энтальпии реакции по данным эксперимента
                  • 62 Расчет стандартных величин реакции по табличным данным
                  • 63 Расчет энергии Гиббса реакции
                  • 64 Расчет константы равновесия
                    • 7 РАСЧЕТЫ В КИНЕТИКЕ РЕАКЦИЙ
                      • 71 Расчет константы скорости
                      • 72 Расчет порядка реакции
                      • 73 Расчет времени реакции
                      • 74 Расчеты по уравнению Аррениуса
                        • 8 РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РАВНОВЕСИЯМ
                          • 81 Расчеты по закону действующих масс
                          • 82 Расчет константы равновесия Кс
                          • 83 Расчет количества продукта в состоянии равновесия
                          • 84 Расчет выхода продукта
                          • 85 Расчет константы равновесия по уравнению Вант-Гоффа
                          • 86 Расчеты с водородным показателем рН
                          • 87 Расчет степени протолиза
                          • 88 Расчеты по равновесиям растворимости
                          • 89 Расчет растворимости при комплексообразовании
                            • 9 РАСЧЕТЫ В ЭЛЕКТРОХИМИИ
                              • 91 Расчеты по уравнению Нернста
                              • 92 Расчеты по законам Фарадея
                                • 10 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ФОРМУЛОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
                                  • 101 Определение молекулярной формулы летучего органического соединения
                                  • 102 Определение молекулярной формулы не летучего органического соединения
                                    • БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
                                    • Приложение
Page 21: МЕТОДИКА РЕШЕНИЯ ЗАДАЧvenec.ulstu.ru/lib/disk/2015/Kemer_7.pdf · 2015-03-23 · ВВЕДЕНИЕ Значение решения задач в курсе химии

В полученной кислоте массовая доля хлороводорода равна 62 Для

тех же расчетов используется также правило креста

Правило креста базируется на преобразовании уравнения смешивания

m1 middot ω1(В) + т2 middot ω2(B) = m1 middot ω(B) + m2 middot ω(B)

m1 middot [ω1(B) ndash ω(B)] = m2 middot [ω(B) ndash ω2(B)]

)()()()(

1

2

2

1

BBBB

mm

ωωωω

minusminus

=

Массовая доля вещества в концентрированном растворе исходного ве-

щества ω1(B)

Масса концентрированного вещества в исходном рас-

творе г ω(B) ndash ω2(B)

Массовая доля вещества в разбавленном исходном

растворе ω2(B)

Масса разбавленного исходного вещества г

ω1(B) ndash ω(B)

Массовая доля вещества в

приготовляемом растворе

ω(B)

)()()()(

1

2

BBBB

ωωωω

minusminus ndash соотношение компонентов смеси

21

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Раствор гидроксида натрия с ω(NaOH) = 30 должен быть приготов-

лен путем смешивания 40-го раствора гидроксида натрия с 10-м

раствором гидроксида натрия Какие массовые части обоих растворов не-

обходимо смешать

40 30- 10=20 30 10 40-30=10

20 10 = 2 1 = 21 mm

2 массовые части 40-го раствора необходимо смешать с 1 массовой

частью 10-го раствора например 20 г первого и 10 г второго раствора

22

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

42 Расчеты по массовой доле

Расчеты по массовой доле производятся с помощью формулы-

определения или с помощью преобразований формулы-определения

)( рр

BB m

m

minus

где ωВ ndash массовая доля вещества В

Bm ndash масса вещества В

)( РРm minus ndash масса раствора

Какая масса нитрата серебра (+1) содержится в 175 г раствора

m(AgNOg) = w(AgNO3) middot m(p-p) = 005 middot 175 (г)

m(AgNО3) = 875 г

Масса нитрата серебра(1) содержащегося в растворе равна 875 г

Какие массы воды и перманганата калия необходимы для приготовле-

ния 150 г 12 -го раствора перманганата калия

г1500120)]OH()KMnO([)KMnO()KMnO(

г150)OH()KMnO()OH()KMnO(

)KMnO()KMnO(

2444

2424

44

sdot=+sdot=

=++

=

mmm

mmmm

m

ω

ω

m(КМnO4) = 18 г

m(Н2O) = 150 г middot m(КМnО4) = 150 г middot 18 г = 1482 г

Необходимы 1482 г воды и 18 г перманганата калия

23

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

43 Расчеты по объемной доле

Расчеты по объемной доле проводятся с помощью формулы-

определения или с помощью преобразований формулы-определения

см

BB V

V=ϕ

где φв ndash объемная доля вещества В

VB ndash объем вещества В

Vсм ndash объем смеси

Какой объем воды необходимо смешать с 175 мл чистого пропанола-1

для того чтобы получить смесь с ϕ (С3Н7ОН) = 35

)()()()(

)()(

)()(

7373

732

273

7373

OHHCVOHHCOHHCVOHV

OHVOHHCVOHHCVОННС

minus=

+=

ϕ

ϕ

V(H2О) = 325 мл

2 175 мл пропанола-1 необходимо смешать 325 мл воды

44 Расчеты по мольной доле

Расчеты по мольной доле проводятся с помощью формулы-определения или с помощью преобразований формулы-определения

CM

BB n

nx =

где хв ndash мольная доля вещества В nв ndash количество вещества В nсм ndash сумма количеств веществ в смеси

24

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Какова мольная доля диоксида азота в смеси диоксида азота с тетраок-сидом диазота если количество NO2 равно 12 моль а сумма количеств NO2 N2O4 составляет 28 моль

8021

21)()(

)()(

моль802

21822

)()()(

2

422

22

2242

422

+=

+=

=minus

=minus

=

hArr

ONnNOnNOnNOx

NOnNOnONn

ONNO

o

x(NO2) = 06 = 60 Мольная доля диоксида азота в смеси составляет 60

45 Расчеты по молярной концентрации

Расчеты по молярной концентрации производятся с помощью формулы определения или с помощью преобразования формулы-определения Во многих расчетах используется также формула-определение молярной массы

ppB

BB

B

BB

VMmC

nmM

pVpnС

minus=

⎪⎪⎭

⎪⎪⎬

=

minus=

где СВ ndash молярная концентрация

nB ndash количество растворенного вещества В

V(p-p) ndash объем раствора

mB ndash масса растворенного вещества В

МВ ndash молярная масса вещества В

Какое количество хлороводорода содержится в 5 л 3М (3-молярной)

хлороводородной кислоты [раствора с с(HCl) = 3 мольл]

n(HCl) = c(HCl) middot V(p-p) = 3 (мольл) middot 5 (л) = 15 моль

25

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Данный раствор содержит 15 моль хлороводорода

Какова молярная концентрация хлороводорода если в 2 л раствора со-

держится 73 г НCl

( ) ( )( ) 1

253673

=sdot

=minussdot

=pVpHClM

HClmHClс мольл

Концентрация хлороводорода в растворе равна 1 мольл

46 Расчеты по эквивалентной концентрации

Расчеты по эквивалентной концентрации проводятся с помощью фор-

мулы определения или с помощью преобразований формулы-

определения Во многих расчетах используется также формула-

определение молярной массы

( )

pp

BeqB

Beq

VznC

zcС

minus

=

=

( )ppB

BeqB VM

mСminus

=

где сВ ndash молярная концентрация вещества В

СeqB ndash эквивалентная концентрация вещества В

z ndash эквивалентное число растворенного вещества В

V(p-p) ndash объем раствора

mB ndash масса растворенного вещества В

МВ ndash молярная масса растворенного вещества

Какова эквивалентная концентрация гидроксида кальция в растворе 3 л

которого содержат 002 моль растворенного вещества

26

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

0130])([])([ 22 =

sdot=

minus ppeq V

OHCanzOHCaС мольл

Эквивалентная концентрация Са(ОН)2 в растворе равна 0013 мольл

Какая масса карбоната натрия необходима для приготовления 900 мл

02 раствора карбоната натрия [раствора с сeq(Na2C03) = 02 мольл]

549)()(

)( 323232 =

sdotsdot= minus

zVCONaMCONac

CONam ppeq г

Для приготовления данного раствора необходимо взять 954 г Na2CO3

47 Расчеты по плотности газов и растворов

С помощью формулы-определения плотности и на основе взаимосвязи

между молярным объемом газа молярной массой и плотностью можно

вычислить значения соответствующих величин

)(

MVrM

Vm

=

=

ρ

ρ

где ρ ndash плотность газа или раствора

М ndash молярная масса

VM ndash молярный объем газа

т ndash масса раствора

V ndash объем раствора

Рассчитайте плотность диоксида углерода при нормальных условиях

(ну)

27

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

гл961422

44CO

лмоль422)ну()CO()CO(

2

22

==

==

)ρ(

VV

MM

M

ρ

Плотность диоксида углерода при нормальных условиях составляет

196 гл Рассчитайте количество некоторого газа в порции массой 2014 г

если его плотность равна 00899 гл

Рассчитайте эквивалентную концентрацию гидроксида калия в раство-

ре с плотностью 113 гмл

56

1311401)(

)()(

)(

)()()()()(

)(

)(

)(

)()(

мольгмлг

KOHMKOHz

KOHMmKOHmz

KOHMVKOHmz

VKOHnzKOHczKOHс

pp

pp

рр

ррррeq

minussdot=

minussdot=

sdot

minussdot=

=sdot

sdot=

sdot=sdot=

minus

minus

minus

minusminus

ρωρ

ce(KOH) = 28 мольл

Эквивалентная концентрация КОН в данном растворе равна 28 мольл

48 Расчет молярной концентрации вещества по результатам титрования

Молярная концентрация вещества в растворе при титровании может быть рассчитана по объему определяемого раствора и расходу стандартного рас-твора с известной молярной концентрацией другого вещества В точке ва-лентности эквивалентные количества веществ в анализируемом и в стан-дартном растворе одинаковы Произведение эквивалентного числа z1 на ко-личество определяемого вещества n1 равно произведению эквивалентного числа z2 на количество вещества в стандартном растворе 2211 nznz = Это

28

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

уравнение упрощается если вещества определяемого и стандартного рас-творов имеют одинаковые эквивалентные числа (z1 = z2) n1 = n2

z1c1V1 = z2c2V2

откуда

11

2221 Vz

Vczс =

где с1 ndash молярная концентрация вещества в определенном растворе с2 ndash молярная концентрация вещества 2 в стандартном растворе V1 ndash объем определяемого раствора V2 ndash объем использованного раствора 10 мл раствора азотной кислоты в процессе кислотно-основного титрования

потребовали 48 мл раствора гидроксида натрия с ceq(NaOH) = 1 мольл Какова эквивалентная концентрация азотной кислоты в ее растворе

1

221 V

Vсс =

(NaOH) = 1 z(HNО3) = 1

( ) ( ) ( )( )

( ) ( )( ) мольл480мл10

мл48мольл1

33 =

sdot=

sdot=

HNOVNaOHVNaOHcHNOс

Молярная концентрация азотной кислоты равна 048 мольл

49 Расчет массы по результатам титрования

Масса растворенного вещества или его ионов может быть найдена с

помощью титрования Для расчета необходимы формулы-определения мо-

лярной концентрации и молярной массы Подстановкой и преобразовани-

ем получим

2211

21 VcM

zzm =

29

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

где m1 ndash масса вещества в определяемом растворе

M1 ndash молярная масса вещества в определяемом растворе

Z1 ndash эквивалентное число вещества в определяемом растворе

с2 ndash молярная концентрация вещества в стандартном растворе

V2 ndash объем использованного стандартного раствора

z2 ndash эквивалентное число вещества в стандартном растворе

При перманганатометрическом определении катионов железа (II) в

растворе было использовано 168 мл 002 М раствора перманганата калия

Какая масса железа в виде ионов содержится в определяемом растворе

Уравнение реакции титрования

5Fe +2 +МnО 4 + 8Н3О+ = 5Fe3+ + Мn2+ + 12Н2О

z(Fe +2 ) = 1z(MnO minus4 ) = 5

( ) ( )( ) ( ) ( ) ( )

( ) ( ) мг94мл816мольл020

ьгмол5615

42

242

=sdottimes

timessdot=sdotsdot= minus++

minus+ MnOcFeM

FezMnOzFem

30

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

5 СТЕХИОМЕТРИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ

ПО ХИМИЧЕСКИМ РЕАКЦИЯМ

Стехиометрия ndash учение о количественном составе химических соеди-

нений а также о соотношениях количеств веществ масс объемов и заря-

дов в химических реакциях

Стехиометрический расчет ndash расчет масс и объемов участвующих в

химической реакции исходных веществ или продуктов реакции Во всех

химических реакциях количества исходных веществ реагируют друг с дру-

гом в определенном соотношении На основании этого можно рассчитать

массы и объемы участников химической реакции

51 Алгебраический расчет массы и объема

На основе пропорциональности масс объемов и количеств веществ

выводятся расчетные уравнения для этих величин

Искомая величина Заданная величина Расчетное уравнение

m(A) m(B) ( )( )

( ) ( )( ) ( )BMBn

AMAnBmAm

sdotsdot

=

m(A) V(B) ( )( )

( ) ( )( ) ( )BVBn

AMAnBVAm

Msdotsdot

=

V(A) m(B) ( )( )

( ) ( )( ) ( )BMBn

AVAnBmAV M

sdotsdot

=

V(A) V(B) ( )( )

( )( )BnAn

BVAV

=

m ndash масса вещества V ndash объем вещества M ndash молярная масса VM ndash мо-

лярный объем газа (ну) (A) ndash вещество А (B) ndash вещество В

31

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Рассмотрим алгоритм действия на примере задачи каков объем кисло-

рода может быть получен путем термического разложения 28 г перманга-

ната калия

1 Составление уравнения реакции

2KMnO4 = K2MnO4 + MnO2 + O2

2 Указания на искомые и заданные величины

Дано n(B) = n(KMnO4) = 2 моль

N(A) = n(O2) = 1 моль

m(B) = m(KMnO4) = 28 г

Найти V(A) = V(O2)

3 Вывод расчетного уравнения

( ) )(

)()()()(

)()()()(

)()(

44

4222 KMnOMKMnOn

KMnOmOVMOmOV

BMBnAVAn

BmAV M

sdotsdotsdot

=

sdotsdot

=

4 Подстановка данных в расчетное уравнение

( ) ( ) ( )( ) ( )мольгмоль

лмольлмольOV1582

284221)( 2 sdotsdotsdot

=

5 Счет искомых величин

V(O2) = 198 л

6 Ответ задачи путем термического разложения 28 г перманганата ка-

лия можно получить 198 л кислорода

32

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

52 Расчет массы и объема методом пропорций

Массы и объемы реагентов в химической реакции могут быть рассчи-

таны на основе количеств веществ молярных масс и молярных объемов

используя метод пропорций

Какая масса оксида железа (3) должна быть использована в реакции с

алюминием для получения 14 г железа

1 Составление уравнения реакции

Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3

2 Запись заданной и искомой величины над уравнением реакции

m 14 г

Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3

3 Запись произведений стехиометрических коэффициентов и моляр-

ных масс веществ под уравнением реакции

m 14 г

Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3

мольг 1601sdot мольг 562 sdot

4 Составление пропорции

мольгг

мольгm

56214

1601 sdot=

sdot

5 Расчет искомых величин

гмольг

гмольгm 20562

14160=

sdotsdot

=

6 Ответ задачи для получения 14 г железа требуется 20 г оксида желе-

за (+3)

33

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

6 РАСЧЁТЫ В ХИМИЧЕСКОЙ ТЕРМОДИНАМИКЕ

61 Расчет энтальпии реакции по данным эксперимента

Энтальпия реакции может быть определена калориметрическим методом

)(

)()()(

)(

)()(

22

22

продmпродMTOHcOHmН

продnTOHcOHmH

P

P

sdotΔsdotsdotminus=Δ

Δsdotsdotminus=Δ

где ΔH ndash энтальпия реакций

m(H2O) ndash масса воды в калориметре

(прод) ndash продукт реакции

Определите энтальпию реакции железа с серой если образуется суль-

фид железа(2)

Уравнение реакции Fe + S = FeS

Данные измерений m(H2О) = 400 г ΔT = 45 К

m(Fe) = 448 г m(S) = 256 г

( )[ ] ( ) 94562484

8854194400)()(

)()()( 22

молькДжмольгКлКДж

SmFemFeSMTOHcOHmH P

minus=+

sdotsdotsdotsdotminus=

+sdotΔsdotsdot

minus=Δ

Определенная калориметрическим путем энтальпия реакции получения

сульфида железа (+2) составляет ΔН = -94 кДжмоль (табличная величи-

на -100 кДжмоль)

34

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

62 Расчет стандартных величин реакции

по табличным данным

Стандартные энтальпии ΔН0 стандартные энтропии ΔS0 стандартные

энергии Гиббса ΔG0 ndash реакции могут быть рассчитаны на основе закона

Гесса по табличным данным

)]([)]([

)()(

)()(

0

0

0

000

000

реагGvпродGvG

SvSvS

HvHvH

BTBTT

реагпрод

реагпрод

ΔsdotminusΔsdot=Δ

sdotminussdot=Δ

ΔsdotminusΔsdot=Δ

sumsum

sum sum

sum sum

Рассчитайте стандартную энтальпию гидрирования этена

кДж137]01521[)]85(1[

)]H(H)HC(H[)HC(H

CHCHHCHCH

20

420

6200

33222

minus=sdot+sdotminusminussdot=

=Δsdot+ΔsdotminusΔsdot=Δ

minusrarr+=

vvHv

Стандартная энтальпия реакции составляет -137 кДж

63 Расчет энергии Гиббса реакции

Расчет производится по уравнению Гиббса-Гельмгольца

000 H STGT ΔminusΔ=Δ

Рассчитайте стандартную энергию Гиббса GΔ 0298 ndash гидрирования этена

СН2 = СН2 + Н2 rarr СН3 ndash СН3 0HΔ = -137 кДж ASP = ndash121 ДжК

0298GΔ = 0

298HΔ ndashΔS 0 = ndash137 middot298 (ndash0121) = ndash101 кДж

Стандартная энергия Гиббса реакции составляет -101 кДж

35

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

64 Расчет константы равновесия

Константа равновесия рассчитывается по стандартной энергии Гиббса

реакции

RTInKGT minus=Δ 0

Рассчитайте константу равновесия PK гидрирования этена при 298 К

если кДж1010289 minus=ΔG давление выражено в Паскалях

0289 PRTInKG minus=Δ

105325101

кПа)325101(

1)325101(

840)К(298)ДжК(3148

)кДж(101

15840

0298

sdot==sdot=

minus=Δ=

=sdot

minus=

Δminus=

Δ

Δ

eeK

vKInInK

RTGInK

vInKP

vP

P

P

P

Константа равновесия гидрирования этена составляет 15105 sdot=PK

36

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

7 РАСЧЕТЫ В КИНЕТИКЕ РЕАКЦИЙ

71 Расчет константы скорости

Расчет константы скорости на основе данных измерения кинетических

параметров осуществляется по уравнению скорости реакции Порядок хи-

мической реакции должен быть известен

Реакция 1 порядка

Реакция 2 порядка

Или если с0А = с0В

)11(10

2

AAA

A

cckkc

ddcv minus==minus=

ττ

где сА сВ ndash молярные концентрации в момент времени х

с0А с0В ndash начальные концентрации реагентов

k ndash константа скорости реакции

τ ndash время протекания реакции

Щелочное омыление метилового эфира уксусной кислоты протекает

как реакция II порядка

CH3 ndash COO ndash CH3 + OH ndash COOndash + CH3OH

Найдите константу скорости Заданы начальные концентрации метилового

эфира уксусной кислоты и гидроксид-иона с0(эфир) = с0(ОН minus ) = 005 мольл

Через 75 с концентрации составили с(эфир) = с(ОН minus ) = 004 мольл

A

AA

A

ccInkkc

ddcV 01

ττ===

BA

AB

ABBA

A

ccccIn

cckckc

ddcV

0

0

00 )(1 sdotminus

==minus=ττ

37

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ minus=⎥

⎤⎢⎣

⎡minus=

0501

0401

751

)(1

)(11

0 cэфирcэфирck

τ

k = 0067 л(мольmiddotс)

Константа скорости щелочного омыления метилового эфира уксусной

кислоты составляет 0067 л(мольmiddotс)

72 Расчет порядка реакции

Расчет порядка реакции из данных измерения кинетических парамет-

ров осуществляется по уравнению скорости С помощью полученных

экспериментальным путем данных рассчитываются и сравниваются меж-

ду собой константы скорости в разные моменты времени Если отклоне-

ние значений этих констант незначительное то выбранный для расчетов

порядок реакции является правильным

Необходимо определить порядок реакции тиосульфат-иона с перокси-

дом водорода

minus23S2SO +2Н3O+ + Н2O2 mdashgt S4O minus2

6 + 4Н2О (при рН = const)

Данные измерений

τ мин 0 17 36 43 52

с(SO3S2-)10-3 мольл

205 103 52 42 31

с(Н2O2)10-3 мольл 368 317 291 286 281

Предложим что в данных условиях протекает реакция II порядка

)()()(22

23

23 OHcSSOck

dSSOdcv sdotsdot=minus= minus

minus

τ

38

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

)()()()(

)]()([1

23022

2202

3

2202

30minus

minus

minus sdotsdot

sdotminus

=SSOcOHcOHcSSOcIn

OHcSSOck

τ

Через 17 мин

)10520()10731()10836()10310(

)1083610520(171

33

33

33 minusminus

minusminus

minusminus sdotsdotsdotsdotsdotsdot

sdotsdotminussdot

= Ink

k = 195 л(моль sdot мин) Аналогично через 36 мин ndash 194 через 43 мин ndash 190 через 52 мин ndash 191

Частные константы скорости близки по значениям протекает реакция 2 порядка Константа скорости этой реакции составляет 19 л(моль sdot мин)

73 Расчет времени реакции

Расчет времени реакции необходимого для того чтобы достичь опре-деленной концентрации исходного вещества или продукта реакции осу-ществлялся по уравнению скорости реакции

Проводится химическая реакция пероксида водорода с тиосульфат-ионом в кислом растворе Начальные концентрации с0(Н2О2) = 5 sdot 10 minus 2мольл

c0(SO3S2 minus

) = 25 sdot10-2 мольл Константа скорости реакции II порядка

k = 191 л(моль sdot мин) Необходимо рассчитать время по истечении кото-

рого концентрация тиосульфат-ионов станет равной 1 sdot 10 2minus мольл 2SО3S2- + 2Н3О+ + Н2О2 rarr S4О minus2 + 4Н2О

)()()(22

23

23 OHcSSOck

dSSOdcv sdotsdot=minus= minus

minus

τ

)()()()(

)]()([1

23022

2202

3

2202

30minus

minus

minus sdotsdot

sdotminus

=SSOcOHcOHcSSOcIn

OHcSSOckτ

39

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

=minusminus= minusminus )]()([21)()( 2

32

3022022 SSOcSSOcOHcOHс

2222 10254)1011052(21105 minusminusminusminus sdot=sdotminussdotminussdot= мольл

)1052()10254()105()101(

)]1051052[9111

22

22

22 minusminus

minusminus

minusminus sdotsdotsdotsdotsdotsdot

sdotsdotminussdot

= Inτ

τ = 159

Концентрация minus23SSO равная 2101 minussdot мольл установиться через 159 мин

74 Расчеты по уравнению Аррениуса

С помощью уравнения Аррениуса рассчитываются энергия активации и предэкспоненциальный множитель на основе экспериментальных значений константы скорости Константа скорости может быть пересчитана на лю-бые температуры

RTEInAInk

eAk

A

RTEA

minus=

sdot=minus

)11(12

12 TTREInkInk A minus=minus

где minus21kk константы скорости реакции

T1 T minus2 температуры

ЕА ndash энергия активации

R ndash универсальная газовая постоянная

A ndash предэкспоненциальный множитель

40

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Константы скорости разложения пентаоксида диазота N 2 O5 rarrNO2 + NO3

при 308 К и 328 К равны соответственно 134 middot 10 4minus и 150 middot 10 3minus с 1minus Необ-

ходимо рассчитать энергию активации

1

2

21

21

KKIn

TTTRTEA sdotminus

=

14

13

1034110501

)308328()(328)(300)]([31458

minusminus

minusminus

sdotsdot

sdotminus

sdotsdotsdot=

ccIn

КККмольКДжEA

EA = 101 кДжмоль

Энергия активации разложения N2О5 составляет 101 кДжмоль

Константы скорости разложения пентаоксида диазота при 308 К и

328 К равны соответственно 134 middot 10-4 и 150 middot 10-3 с-1 Необходимо рас-

считать предэкспоненциальный множитель А если энергия активации

равна 101кДжмоль

c10812

108110812

c1081)10501(

c1081)10341(

1131313

21

11332831458101000

322

11330831458101000

411

2

1

minus

minussdotminus

minussdotminus

sdot=sdot+sdot

=+

=

sdot=sdotsdot=sdot=

sdot=sdotsdot=sdot=

AAA

eekA

eekA

RTE

RTE

A

A

Множитель А для данной реакции равен 18 middot 1013 с-1

Константа скорости разложения пентаоксида диазота при 328 К со-ставляет 60 1310 minusminussdot с Необходимо рассчитать константу скорости реакции при 100 degС

41

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

c130)10501(287287

2874684)328

1273100

1(31458

101000

)11(

)11(

1312

4684

1

2

2

2

121

2

1212

minusminus =sdotsdot==

===minus+

minus=

minusminus=

minusminus=minus

KK

eKK

KKIn

TTRE

KKIn

TTREInkInk

A

A

Константа скорости разложения N2О5 при 100 degС составляет 013 с-1

42

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

8 РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РАВНОВЕСИЯМ

81 Расчеты по закону действующих масс

Расчеты в соответствии с законом действующих масс осуществляются в определенной последовательности

Алгоритм действия 1 Составление уравнения реакции 2 Указание молярных концентраций (парциальных давлений) реаген-

тов перед началом реакции 3 Вычисление молярных концентраций (парциальных давлений) уча-

стников реакции в состоянии химического равновесия 4 Составление уравнения закона действующих масс 5 Подстановка молярных концентраций (парциальных давлений) в

уравнение закона действующих масс 6 Расчет искомых величин В химических равновесиях с одинаковой суммой коэффициентов для

реагентов и продуктов (Δ v = 0) вместо молярных концентраций могут быть взяты пропорциональные им количества веществ

82 Расчет константы равновесия Кс

В реакции уксусной кислоты с этанолом при 25 degС к моменту установ-ления химического равновесия образовалось 205 моль этилового эфира уксусной кислоты В исходных веществах содержалось 155 моль воды Каково значение константы равновесия

1 СН3mdashСООН + С2Н5mdashОНhArrСН3mdashСООmdashС2Н5 + Н2О 2 3 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 (3-205) (4-205) 205 моль (155 + 205) 095 моль 195 моль 36 моль

43

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

4 )()(

)()(спиртnкислотаnводаnэфирnKC sdot

sdot=

5 95195063052

sdotsdot

=cK

6 КС = 398 При 25 degС константа равновесия образования этилового эфира уксус-

ной кислоты равна 398 (или ~ 4)

83 Расчет количества продукта в состоянии равновесия

При 25 degС константа равновесия образования эфира из уксусной кисло-ты и этанола равна 4 Каково количество эфира в состоянии равновесия если взято 3 моль уксусной кислоты и 4 моль этанола Исходные вещест-ва содержат 155 моль воды

1 СН3 ndash СООН + С2Н5 ndash ОН hArr СН3 ndash СОО ndash С2Н5 + Н2О 2 3 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 3-n 4-n n 155 + n

4 )()(

)()(спиртnкислотаnводаnэфирnK C sdot

sdot=

5 )4()3(

)551(4nn

nnminussdotminus

+=

87329254164

972859

016859482845516

21

222

plusmn=minusplusmn=

=+minus+minus=+

n

nnnnnn

n1 = 78 моль (нереальный ответ n gt 4 моль)

n2 = 205 моль В состоянии химического равновесия смесь содержит 205 моль этило-

вого эфира уксусной кислоты

44

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

84 Расчет выхода продукта

Уход продукта реакции представляет собой частное от деления полу-ченного в равновесии количества вещества и рассчитанного по необрати-мой реакции количества вещества

теорnn

При взаимодействии 3 моль уксусной кислоты с 4 моль этанола полу-чают 205 моль эфира Исходные вещества содержали 155 моль воды Ка-ков выход эфира по отношению к уксусной кислоте

1 OHHCCOOCHOHHCCOOHCH 2523523 +minusminushArrminus+minus

2 23 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 095 моль 195 моль 205 моль 36 моль

4 3052

)()(

)()(

0

===кислотаnэфирn

эфирnэфирn

теор

η

5 68680 ==η

Выход эфира по отношению к уксусной кислоте составляет 68

85 Расчет константы равновесия по уравнению Вант-Гоффа

Расчет константы равновесия при определенной температуре осущест-вляется при заданной константе равновесия с помощью уравнения Ванг-Гоффа (изобара реакций)

2RTH

dTdInK Δ

=

Интегрированная форма

12

120

12 TTTT

RHInKInK minus

sdotΔ

+=

45

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

где k ndash константа равновесия 0HΔ ndash стандартная энтальпия

R ndash универсальная газовая постоянная T ndash температура 12 ndash индексы для двух составляющих

При 25 degС для химической реакции 242 2NOON hArr константа равновесия

КР = 114 кПа Рассчитайте константу равновесия при 70 degС если стан-дартная энтальпия реакции Δ Н0 = 59 кДж

259325101325101

940343298298343

3145859000

325101411

325101

9402

12

120

12

2

2 =sdot=sdot=

=sdotminus

sdot+=

=minus

sdotΔ

+==

eeK

In

TTTT

RHInK

KInK

PInKP

PP

P

86 Расчеты с водородным показателем рН

Расчеты с показателем рН проводятся с помощью формулы-определения рН и химического выражения константы протолиза

мольлв)()( 33 OHcOHIgcpH +minus=

Для сильных кислот и оснований

с(H3O+) = c0на sdot c(OH-) = c0B

Для средних по силе кислот и оснований (при К gt 001 с0)

с(H3O+) = Bbнаa cKOHсcK 00 )( =minus

Для буферных ратворов

)()()( 3 minus

+ sdot=AcHAcКOHс a

46

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Раствор имеет значение рН 35 Какова молярная концентрация катио-нов оксония

мольл102310)(

10)(

)(

4533

3

3

minusminus+

minus+

+

sdot==

=

minus=

OHc

OHc

OHIgcpH

pH

Концентрация катионов H3O+ = 32 sdot 10-4 мольл

Рассчитайте рН в 01М растворе аммиака если КВ(NH3) = 18 middot 10 5minus

111)1077(

мольл10771031

101)(

)(

мольл103110)1081()(

)(

12

123

14

3

35

0

=sdotminus=

sdot=sdotsdot

==

sdot=sdotsdot=

=

minus

minusminus

minus

minus+

minusminusminus

minus

IgpHOHcKOHс

OHc

cKOHс

W

BB

Рассчитайте значение рН буферного раствора

К a (СН3СООН) + 016М CH 3 COONa

Если К а (СН3СООН) = 18- 10 5minus

55

3

33 1021

160110)1081(

)()()( minusminus

minus+ sdot=sdotsdot=sdot=

COOCHcCOOHCHcKOHс a

pH = 49

Буферный раствор имеет значение рН = 49

47

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

87 Расчет степени протолиза

Степень протолиза представляет собой долю кислоты или основания

вступивших в протолиз по отношению к начальной концентраций протолита

НАНАKT c

Acc

OHca00

3 )()( minus+

==

и

BBC c

HBccOHca

000

)()( +minus

==

Какова степень протолиза в 001М растворе уксусной кислоты если

010

010)1081()(

)(

)()()(

)(

5

30

30

30330

3

sdotsdot=

sdot=

sdot==

minus

+

COOHCHcCOOHCHcK

a

COOHCHcKOHcCOOHCHc

OHca

aKT

aKT

аКТ = 0042 или 42

Ka = 18 sdot 10-5

Степень протолиза уксусной кислоты составляет 42

88 Расчеты по равновесиям растворимости

Расчеты по равновесиям растворимости и осаждения проводятся с по-

мощью выражения для произведения растворимости

)()(

][][)(

nmnm

nMnM

nmMnnM

nmBAПРBAl

BABAПР

+

minus+

=

=

48

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

где ПР (АmВn) ndash произведение растворимого вещества АmВn

l(АmВn) ndash растворимость вещества или концентрация насыщенного рас-

твора вещества nm BA

Сульфат бария имеет произведение растворимости 1middot10-10 При какой

концентрации серной кислоты в 0001М растворе хлорида бария начина-

ется осаждение сульфата бария

[Ba2+][SO minus24 ] = ПP(BaSо4)

3

10

242

442 101101

][)(][)( minus

minus

+minus

sdotsdot

===BaBaSOПРSOSOHс

c(H2SО4)= 1 middot 10-7 мольл

Осаждение сульфата бария начинается когда концентрация серной ки-

слоты превышает значение 1 middot 10 7minus мольл

Какова растворимость l1 перхлората калия в воде по сравнению с рас-

творимостью l1 перхлората калия в 1 М растворе хлорида калия

l1 (КСlO4) = [СlOminus4 ] = )( 4KCIOПР = 2101 minussdot = 01 мольл

l1 (КСlO4) = [СlOminus4 ] ПР(КClO4) = с(К+)[СlO

minus4 ] = 1 middot 10-2

1101

)()KClO()(

24

42

minus

+

sdot==

KcПРKClOl

l1 (КСlO4) = 001 мольл

Растворимость l1 перхлората калия в чистой воде в десять раз выше 1

М растворе хлорида калия

49

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

89 Расчет растворимости при комплексообразовании

Для расчета растворимости малорастворимых солей когда катион об-

разует комплекс требуются уравнения для произведения растворимости и

для константы устойчивости комплекса

ПР(AmBn) = [An+]m[Bm-]n

xnx

LAAlK

]][[][

+=

где ПР ndash произведение растворимости

К ndash константа устойчивости комплекса

[Аn+] ndash молярная концентрация катионов

[L] ndash молярная концентрация лигандов

[АЦ] ndash молярная концентрация комплекса

Константа устойчивости катиона диамминсеребра (+1) К = 16 middot 107

Рассчитайте растворимость хлорида бромида и иодида серебра(1) в 4М

растворе аммиака если ПР(АgСl) = 1 middot 10-10 ПР(АgВr) = 5 middot 10-13

ПР(АgI) = 8 middot 10-17

AgXhArrАg+ + Х minus ПР(АgХ) = [Аg+][Х minus ]

])([

)()(][

)(][)(

)(])([][

)(][

])([])([2

23

32

33

23

32

23233

++minus

++

+

+++

sdotsdot===

sdot=

sdot=hArr+

NHAgNHcKAgXПР

AgAgXПРXAgXl

NHcKNHAgAg

NHcAgNHAgKNHAgNHAg

50

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

мольл1041)(

4)1061()108()(

мольл1011)(

4)1061()105()(

мольл160)(4)1061()101()(

)()()(

][])([

4

2717

2

2713

2710

32

23

minus

minus

minus

minus

minusminus

minus+

sdot=

sdotsdotsdotsdot=

sdot=

sdotsdotsdotsdot=

=

sdotsdotsdotsdot=

sdotsdot=

asymp

AgIl

AgIl

AgBrl

AgBrl

AgCllAgCll

NHcKAgXПРAgXl

XNHAg

Растворимость галогенидов серебра(1) в 4М растворе аммиака состав-

ляет 016 (AgCl) 11 middot 10-2 (AgBr) и 14 middot 10-4 мольл (AgI) В этом растворе

аммиака хлорид растворяется хорошо бромид ndash незначительно и иодид

серебра (+1) ndash плохо

51

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

9 РАСЧЕТЫ В ЭЛЕКТРОХИМИИ

91 Расчеты по уравнению Нернста

С помощью уравнения Нернста можно вычислить окислительно-

восстановительные потенциалы электродные потенциалы и равновесное

напряжение гальванического элемента

Для окислительно-восстановительного электрода

][][0

BcOkIn

zFRTEE sdot+=

где Е0 ndash стандартный потенциал

Е ndash электродный потенциал

Z ndash число переданных электронов

Для электрона металлкатион металла

][0 +sdot+= ZAInzFRTEE

][][)(0590

K298при)()(

0

01

02

0

BcOkIg

zBEE

TанодЕкатодEE

EEE

sdot+=

=minus=Δminus=Δ

где R ndash газовая постоянная

Т ndash температура

F ndash постоянная Фарадея

[Ок] ndash молярная концентрация окислителя

[Bc] ndash молярная концентрация восстановителя

ΔЕ0 ndash стандартное напряжение

ЕΔ ndash равновесное напряжение

52

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Каков электродный потенциал пары медькатион меди (+2) при 25 degС и

[Cu2+]= 001 мольл

01020590340][

2)(0590 20 IgCuIgBEE sdot++=sdot+= +

E = +028 B

Электродный потенциал равен +028 В

Каково равновесное напряжение гальванического элемента Даниеля

при 25 degС если молярные концентрации сульфата меди(2) и сульфата

цинка(2) одинаковы

Электрод 1 цинккатион цинка (+2)

Электрод 2 медькатион меди (+2)

)()()(][][02950

)()(][02950)(

][02950)()()(

02020202

2

2020220

22022

EZnZnECuCuECuCuEZnCuIg

ZnZnECuCuEZnIgZnZnE

CuIgCuCuEZnZnECuCuEE

Δ=minusminus=+

+minus=+minus

minus+=minus=Δ

++++

+

++++

++++

ΔEdeg = 034 middot (-076) = 110 В

Элемент Даниеля имеет равновесное напряжение 110 В Рассчитайте

напряжение гальванического элемента CuCu +2 (с 1 )|| К+ СI minus || Cu2+(c2)Cu

(Cu2+) = 05 мольл и с1 (Сu2+) = 05 005 и 0005 мольл

Для каждого полуэлемента )(20590 20 +sdot+= CuIgcEE

Напряжение гальванического элемента

1

201

0212 2

0590ccIgEEEEE sdot+minus=minus=Δ

Поскольку

01

02 EE =

53

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

то

1

2

20590

ccIgE sdot=Δ

а) с1 (Cu2+) = 05 мольл ΔЕ = 00295 Ig 1 = 0

б) с1 (Cu2+) = 005мольл ΔЕ = 00295 Ig 10 = 0030 В

в) с1 (Cu2+) = 0005 мольл ΔЕ = 00295 Ig 100 = 0059 В

Исследуемые концентрационные гальванические элементы имеют при

25 degС напряжение 0 30 и 59 мВ

Рассчитайте электродные потенциалы полуэлементов при 25 degС

1) 2HPt (р = 1035 кПа) Н3О+ (рН = 15)

2) +2FePt (с = 002 мольл) Fe3+ (с = 004 мольл)

Каково равновесное напряжение гальванического элемента составлен-

ного из этих электродов

++ OHH 22 2 = 2Н3О+ + 2е-

B880)0890(7880B78800200400590770

][][)(0590)(

B08903101510302950510590

)(3101

)(205900590

)(][

20590

2

2

3320

232

1

2

2

230

1

=minusminus=Δ=+=

sdot+=+hArr

minus=minussdotminus=

sdotminussdotminus=+=

+

+++minus++

EIgE

FeFeIgBFeFeEEeFeFe

IgE

кПаHpIgpH

HpOHIgEE

Равновесное напряжение данного гальванического элемента составляет

088 В

54

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Рассчитайте окислительно-восстановительный потенциал для пары

Mn2+MnOminus4 при рН = 0 при рН = 03 и 7 (t = 25 ordmC)

( ) ( ) [ ][ ][ ]

( ) ( ) ( ) [ ][ ]

( ) ( )

( ) ( ) ( ) 094405112

85

05902

lg5

059085

0590

lg5

0590

5812

4

4

24

42

2

834

42

3422

рНВВEMnOMnE

pHBEMnOMnE

MnMnOBpHBEMnOMnE

MnOHMnBEMnOMnE

eOHMnOHMn

sdotminus+=+

sdotminus=+

sdot+sdotminus=

sdot+=

++harr+

minus

minus

+

minusminus+

+

+minusminus+

minus+minus+

o

o

o

o

При рН = 0 Е = +151 рН = 3 Е = +123 рН = 7 Е = +085

Окислительно-восстановительный потенциал данной пары при рН = 03 и 7 составляет +151 +123 и +085 В соответственно

92 Расчеты по законам Фарадея

Для расчета осажденной массы значений силы тока времени или чис-ла элементарных зарядов при электролизе используются законы Фарадея или преобразования законов Фарадея а также формула-определение мо-лярной массы

zFMIm

zFI

nm

zFIn

τ

τ

τ

=

=

=

55

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

где I ndash сила тока

τ ndash время

z ndash число элементарных зарядов

F ndash постоянная Фарадея

n ndash количество вещества

М ndash молярная масса

m ndash масса вещества

Рассчитайте ежедневное производство алюминия в электролизёре кото-рый работает при силе тока 100 000 А и для которого выход по току η = 85

Al3+ rarr Al + 3endash

кг685г039685485963

85027360024000100asymp=

sdotsdotsdotsdotsdot

==zFMIm ητ

В электролизе ежедневно получают 685 кг алюминия

56

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

10 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ФОРМУЛ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ

101 Определение молекулярной формулы летучего органического соединения

Для определения молекулярной формулы летучего соединения необхо-димо оценить результаты качественного и количественного элементного анализа а также установить молярную массу

Алгоритм действия

1 Установить качественный состав соединения Результат исследуемое соединение состоит из элементов углерод во-

дород и кислород Молекулярная формула СхНуОz 11 Установить молярную массу соединения

12 Экспериментальное определение объема пара одной пропорции

соединения

( )( )[ ]

кПа 72101

C 20

мл 548г

г120

=

=

=

=

p

t

OHCV

OHCm

zyx

zyx

o

13 Рассчитать объем пара порции соединения в нормальных условиях

( )[ ] ( )[ ]

( )[ ] мл 445г

32510115293

1527372101548гг

=sdot

sdotsdot=

sdot=

zyx

zyxzyx

OHCVрТ

рТOHCVOHCV

o

o

oo

14 Рассчитать молярную массу соединения

57

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

( ) ( )( )[ ]

( ) гмоль 259

445

41422120гм

=

sdot=

sdot=

zух

zyx

zухzух

ОНСМ

OHCVVОНСm

ОНСМo

2 Установить возможную молекулярную формулу органического со-единения путем расчета

( ) )()()( ОzМНуМСхМОНСМ zух ++=

Возможные решения 592 гмоль = (2 middot 12 + 4 middot 1 + 2 middot 16 гмоль)

или 592 гмоль = (3 middot 12 + 8 middot 1 + 1 middot 16 гмоль)

Возможные молекулярные формулы органического соединения С2Н4О2 и С3Н8О

3 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органическо-го соединения путем анализа сжиганием

31 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида углерода которые образуются при сжигании одной порции органического соединения

m(CхHуOz) = 60 мг m(H2О) = 720 мг V(CО2) = 718 мл t =20degC ρ = 10172 кПа 32 Рассчитать объем диоксида углерода при нормальных условиях 33 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-

единения

( )( )

( ) ( )( ) 3

м

22 =sdot

sdot=

zyx

zyxp

zyx OHCmVOHCMTCOV

OHCnCOn oo

58

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

34 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-

единения

( )( )

( ) ( )( ) ( ) 8

22

2

22 =sdot

sdot==

zyx

zyxp

zyx OHCmOHМOHCMTOHm

OHCnOHnY o

35 Составить молекулярную формулу

Молекулярная формула органического соединения С3Н8О

Молекулярная (брутто-) формула еще не проясняет строения химиче-

ского соединения Последнее может быть определено при использовании

химических иили физических методов

Возможные соединения с молекулярной формулой С3Н8О

CH3ndashCH2ndashCH2ndashOH ndash пропанол 1

CH3ndashCH(OH)ndashCH3 ndash пропанол 2

СН3ndashСН2ndashОndashСН3 ndash метиловый спирт

102 Определение молекулярной формулы

нелетучего органического соединения

Для определения молекулярной формулы нелетучего соединения необ-

ходимо оценить результаты качественного и количественного элементно-

го анализа и результатов определения молярной массы криоскопическим

методом Молярная масса вещества рассчитывается на основании пони-

жения температуры замерзания

LB

Bзамзам mM

mkT sdot=Δ

Lзам

BзамB mT

mkMΔ

=

где замTΔ ndash понижение температуры замерзания

59

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

замK ndash криоскопическая константа растворителя

Bm ndash масса вещества В

BM ndash молярная масса вещества В

Lm ndash масса растворителя

Для определения молекулярной формулы подходит следующая после-

довательность действий

Установить качественный состав соединения Результат исследуемое со-

единение состоит из элементов углерод водород и кислород Молекуляр-

ная формула ZYX OHC

1 Установить молярную массу соединения

11 Экспериментальное определение понижения температуры замер-

зания раствора

m( ZYX OHC ) = 78 г m(H2О) = 40 г

ΔTзам = -2 К

Кзам(Н2О) = -1860 К sdot гмоль

12 Рассчитать молярную массу соединения

)()()(

2OHmTOHCmkOHCM

зам

ZYXзамZYX Δ=

M( ZYX OHC ) = 181 гмоль

2 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органического

соединения путем анализа сжиганием

21 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида

углерода которые образуются при сжигании одной порции соединения

M(CxHyOz) = 93 мг

m(H2О) = 547 мг

V(СО2) = 739 мл

t =22 degС

60

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

ρ = 1006 гПа

22 Рассчитать объем диоксида углерода в нормальных условиях

25101315295152731006973)()(

0

0220 sdot

sdotsdot==

TppTCOVCOV

V0(СО2) = 679 мл

23 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-

единения

093041422

18106790)(

)()()(

)( 202

sdotsdot

=sdotsdot

==ZYXM

Zyx

ZYX OHCmVOHCMCOV

OHCnCOnx

х = 6

24 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-

единения

93181817542

)()()()(2

)()(2

2

22

sdotsdotsdot

=sdotsdot

==ZYX

Zyx

ZYX OHCmOHMOHCMOHm

OHCnOHny

у = 12

25 Расчет числа атомов кислорода в молекуле органического соеди-

нения

)()()()( OzMHyMCxMOHCM Zyx +minus=

16112126181

)()()()( sdotminussdotminus=

minusminus=

OMHyMCxMOHCM

z Zyx

z = 6

Молекулярная формула соединения С6H12O6

61

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

Основная

1 Коровин НВ Общая химия учебник для технических направлений и специальностей вузов НВ Коровин ndash 2-е изд испр и доп ndash М ВШ 2000

2 Фролов ВВ Химия ВВ Фролов ndash М Высшая школа 1995 3 Глинка НЛ Задачи и упражнения по общей химии НЛ Глинка ndash

Л Химия 1989 4 Суворов АВ Общая химия АВ Суворов АБ Никольский ndash СПб

Химия 1997 5 Орлов КЯ Авиационные материалы КЯ Орлов ВА Пархимович

ndash М Транспорт 1993 6 Задачи и упражнения по общей химии под ред проф НВ Корови-

на ndash М Высшая школа 2003 7 Михилев ЛА Задачи и упражнения по неорганической химии

ЛА Михилев НФ Пассет МИ Федотова ndash СПб Химия 1995 8 Хомченко ИГ Общая химия сборник задач и упражнений

ИГ Хомченко ndash М Оникс 1999 9 Литвинова ТН Задачи по общей химии с медико-биологической на-

правленностью ТН Литвинова ndash Ростов нД Феникс 2001 10 Кузьменко НЕ Задачник по химии НЕ Кузьменко ВВ Еремин

ndash М Экзамен 1999

Дополнительная

1 Слесарев ВИ Химия Основы химии живого учебник для вузов

ВИ Слесарев ndash 2-е изд испр и доп ndash СПб Химиздат 2001

2 Хаускрофт К Современный курс общей химии В 2 т К Хаускрофт

Э Констебл пер с англ ndash М Мир 2002 3 Лидин РА Химия справочник для старшеклассников поступающих в вузы

РА Лидин ЛЮ Аликберова ndash М Аст пресс школа 2002

62

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

4 Слета ЛА Химия справочник ЛА Слета ndash Харьков Фолио Рос-

тов нД Феникс 1997

5 Дикерсон Р Основные законы химии В 2 т Р Дикерсон Г Грей

Дж Хейт ndash М Мир 1982

6 Лучинский ГП Курс химии ГП Лучинский ndash М Высшая школа 1985

7 Ремсден ЭН Начала современной химии ЭН Ремсден ndash Л Хи-

мия 1985

8 Степин БД Неорганическая химия БД Степин АА Цветков ndash

М Высшая школа 1994 9 Шелинский ГИ Основы теории химических процессов ГИ Шелинский

ndash М Просвещение 1989

10 Ерохин ЮМ Сборник задач и упражнений по химии ЮМ Еро-

хин ВИ Фролов ndash М ВШ 1990

11 Любимова НБ Вопросы и задачи по общей и неорганической хи-

мии НБ Любимова ndash М ВШ 1990 12 Фримантл М Химия в действии М Фримантл ndash Ч 1 2 ndash М Мир 1991

13 Шиманович ИЕ Общая химия в формулах определениях схемах

ИЕ Шиманович МЛ Павлович ВФ Тикавый ПМ Малашко ndash Минск

Университетское 1996

14 Витинг ЛМ Задачи и упражнения по общей химии ЛМ Витинг

ЛА Резницкий ndash М МГУ 1995

15 Зоммер К Химия справоник школьника и студента Пер с нем

под ред РА Лигина ndash 2-е издстереотип ndash М Дрофа 2000

63

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Приложение

64

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

65

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

66

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

67

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Значение некоторых констант

Постоянная Авогадро NA = 60221023 моль-1

Постоянная Фарадея 1 F = 6021023е = 96484 Кл = 268 Аmiddotч

Постоянная Планка h = 662610-34 Джс

Универсальная газовая постоянная R = 0082 лmiddotатмКndash1моль-1 =

= 62 360 млmiddotмм рт ст Кndash1мольndash1 = 8314 ДжmiddotК-1мольndash1 = 1987 калК-1моль-1

Таблица 1

Приставки кратных и дольных единиц

Приставка Множитель Приставка Множитель Приставка Множитель

тера Т 1012 гектог 102 милли м 10-3

гига Г 109 дека да 101 микро мк 10-6

мега М 106 децид 10-1 нано н 10-9

кило к 103 сантис 10-2 пико п 10-12

Таблица 2

Корни латинских названий элементов

Символ Название Корень латинского названия Ag Серебро Аргент As Мышьяк арс- арсен- Au Золото аур- С Углерод карб- карбон- Сu Медь купр- Fe Железо ферр- Н Водород гидр- гидроген-

Hg Ртуть меркур- Мn Марганец марган- N Азот нитр- Ni Никель никкал- О Кислород окс- оксиген- Pb Свинец плюмб- S Сера сульф- тио-

Sb Сурьма стиб- Si Кремний алл- силиц- Sn Олово станн-

68

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Таблица 3 Соотношение между единицами энергии

Единица эрг Дж кал Втmiddotч ЭВ

эрг 1 10-7 239middot10-8 278middot10-11 624middot1011

Дж 107 1 0239 278middot10-4 625middot1018

кал 4184middot107 4184 1 116middot103 261middot1019

Втmiddotч 360middot1010 36middot103 861 1 224middot1022

ЭВ 160middot10-12 160middot10-19 383middot10-20 445middot10-23 1

Таблица 4

Названия часто употребляемых кислот и их солей

Кислота Названия солей

Название Формула Кислот-ный

осадок

По названию кислоты (рус номенклатура)

По названию аниона (между-народная но-менклатура)

Азотная HNO3 NO3ndash азотнокислый нитрат

Азотистая HNO2 NО2ndash азотистокислый нитрит

Бромоводородная HBr Brndash бромистый бромид

Йодоводородная HI Indash йодистый йодид

Метакремниевая H2SiO3 SiO32ndash кремниевокислый силикат

Марганцовая HMnO4 MnO4ndash марганцевокислый перманганат

Ортофосфорная H3PO4 PO43ndash фосфорнокислый ортофосфат

(фосфат)

H3PO4 HPO42ndash

кислый фосфорнокис-лый (двухзамещенный) гидрофосфат

H3PO4 H2PO4ndash кислый фосфорнокис-

лый (однозамещенный) дигидрофосфат

Серная H2SO4 SO42ndash сернокислый сульфат

H2SO4 HSO4ndash

кислый сернокислый

гидросульфат (бисульфат)

Сернистая H2SO3 SO32ndash сернокислый сульфит

H2SO3 HSO3ndash кислый сернистокислый гидросульфит

(бисульфит)

Угольная H2CO3 CO32ndash углекислый карбонат

H2CO3 HCO3ndash

кислый углекислый (двууглекислый)

гидрокарбонат (бикарбонат)

Уксусная CH3CHOOH CH3COOndash уксуснокислый ацетат

69

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Окончание табл 4Кислота Названия солей

Название Формула Кислот-ный

осадок

По названию кислоты (рус номенклатура)

По названию аниона (между-народная но-менклатура)

Фосфористая H3PO3 HPO32ndash фосфористокислый фосфит

Фтороводородная HF Fndash фтористый фторид

Хлороводородная HCl Clndash хлористый хлорид

Хлорная HClO4 ClO4ndash хлорнокислый перхлорат

Хлорноватая HClO3 ClO3ndash хлорноватокислый хлорат

Хлорноватистая HClO ClOndash хлорноватистокислый гипохлорид

Хромовая H2CrO4 CrO42ndash хромовокислый хромат

Двухромовая H2Cr2O7 Cr2O72ndash двухромовокислый

бихромат (ди-хромат)

70

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

  • СОДЕРЖАНИЕ
    • ВВЕДЕНИЕ
    • ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
    • 1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВАЖНЕЙШИХ ВЕЛИЧИН И ЕДИНИЦИСПОЛЬЗУЕМЫХ В ХИМИИ
    • 2 ВАЖНЕЙШИЕ ВЕЛИЧИНЫ И ЕДИНИЦЫ В ХИМИИ
    • 3 РАСЧЕТЫ ДЛЯ ГАЗОВ
      • 31 Расчет массы газов
      • 32 Расчет объема газов
        • 4 РАСЧЕТЫ ДЛЯ СМЕСЕЙ
          • 41 Расчеты соотношения компонентов смеси
          • 42 Расчеты по массовой доле
          • 43 Расчеты по объемной доле
          • 44 Расчеты по мольной доле
          • 45 Расчеты по молярной концентрации
          • 46 Расчеты по эквивалентной концентрации
          • 47 Расчеты по плотности газов и растворов
          • 48 Расчет молярной концентрации веществапо результатам титрования
          • 49 Расчет массы по результатам титрования
            • 5 СТЕХИОМЕТРИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РЕАКЦИЯМ
              • 51 Алгебраический расчет массы и объема
              • 52 Расчет массы и объема методом пропорций
                • 6 РАСЧЁТЫ В ХИМИЧЕСКОЙ ТЕРМОДИНАМИКЕ
                  • 61 Расчет энтальпии реакции по данным эксперимента
                  • 62 Расчет стандартных величин реакции по табличным данным
                  • 63 Расчет энергии Гиббса реакции
                  • 64 Расчет константы равновесия
                    • 7 РАСЧЕТЫ В КИНЕТИКЕ РЕАКЦИЙ
                      • 71 Расчет константы скорости
                      • 72 Расчет порядка реакции
                      • 73 Расчет времени реакции
                      • 74 Расчеты по уравнению Аррениуса
                        • 8 РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РАВНОВЕСИЯМ
                          • 81 Расчеты по закону действующих масс
                          • 82 Расчет константы равновесия Кс
                          • 83 Расчет количества продукта в состоянии равновесия
                          • 84 Расчет выхода продукта
                          • 85 Расчет константы равновесия по уравнению Вант-Гоффа
                          • 86 Расчеты с водородным показателем рН
                          • 87 Расчет степени протолиза
                          • 88 Расчеты по равновесиям растворимости
                          • 89 Расчет растворимости при комплексообразовании
                            • 9 РАСЧЕТЫ В ЭЛЕКТРОХИМИИ
                              • 91 Расчеты по уравнению Нернста
                              • 92 Расчеты по законам Фарадея
                                • 10 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ФОРМУЛОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
                                  • 101 Определение молекулярной формулы летучего органического соединения
                                  • 102 Определение молекулярной формулы не летучего органического соединения
                                    • БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
                                    • Приложение
Page 22: МЕТОДИКА РЕШЕНИЯ ЗАДАЧvenec.ulstu.ru/lib/disk/2015/Kemer_7.pdf · 2015-03-23 · ВВЕДЕНИЕ Значение решения задач в курсе химии

Раствор гидроксида натрия с ω(NaOH) = 30 должен быть приготов-

лен путем смешивания 40-го раствора гидроксида натрия с 10-м

раствором гидроксида натрия Какие массовые части обоих растворов не-

обходимо смешать

40 30- 10=20 30 10 40-30=10

20 10 = 2 1 = 21 mm

2 массовые части 40-го раствора необходимо смешать с 1 массовой

частью 10-го раствора например 20 г первого и 10 г второго раствора

22

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

42 Расчеты по массовой доле

Расчеты по массовой доле производятся с помощью формулы-

определения или с помощью преобразований формулы-определения

)( рр

BB m

m

minus

где ωВ ndash массовая доля вещества В

Bm ndash масса вещества В

)( РРm minus ndash масса раствора

Какая масса нитрата серебра (+1) содержится в 175 г раствора

m(AgNOg) = w(AgNO3) middot m(p-p) = 005 middot 175 (г)

m(AgNО3) = 875 г

Масса нитрата серебра(1) содержащегося в растворе равна 875 г

Какие массы воды и перманганата калия необходимы для приготовле-

ния 150 г 12 -го раствора перманганата калия

г1500120)]OH()KMnO([)KMnO()KMnO(

г150)OH()KMnO()OH()KMnO(

)KMnO()KMnO(

2444

2424

44

sdot=+sdot=

=++

=

mmm

mmmm

m

ω

ω

m(КМnO4) = 18 г

m(Н2O) = 150 г middot m(КМnО4) = 150 г middot 18 г = 1482 г

Необходимы 1482 г воды и 18 г перманганата калия

23

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

43 Расчеты по объемной доле

Расчеты по объемной доле проводятся с помощью формулы-

определения или с помощью преобразований формулы-определения

см

BB V

V=ϕ

где φв ndash объемная доля вещества В

VB ndash объем вещества В

Vсм ndash объем смеси

Какой объем воды необходимо смешать с 175 мл чистого пропанола-1

для того чтобы получить смесь с ϕ (С3Н7ОН) = 35

)()()()(

)()(

)()(

7373

732

273

7373

OHHCVOHHCOHHCVOHV

OHVOHHCVOHHCVОННС

minus=

+=

ϕ

ϕ

V(H2О) = 325 мл

2 175 мл пропанола-1 необходимо смешать 325 мл воды

44 Расчеты по мольной доле

Расчеты по мольной доле проводятся с помощью формулы-определения или с помощью преобразований формулы-определения

CM

BB n

nx =

где хв ndash мольная доля вещества В nв ndash количество вещества В nсм ndash сумма количеств веществ в смеси

24

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Какова мольная доля диоксида азота в смеси диоксида азота с тетраок-сидом диазота если количество NO2 равно 12 моль а сумма количеств NO2 N2O4 составляет 28 моль

8021

21)()(

)()(

моль802

21822

)()()(

2

422

22

2242

422

+=

+=

=minus

=minus

=

hArr

ONnNOnNOnNOx

NOnNOnONn

ONNO

o

x(NO2) = 06 = 60 Мольная доля диоксида азота в смеси составляет 60

45 Расчеты по молярной концентрации

Расчеты по молярной концентрации производятся с помощью формулы определения или с помощью преобразования формулы-определения Во многих расчетах используется также формула-определение молярной массы

ppB

BB

B

BB

VMmC

nmM

pVpnС

minus=

⎪⎪⎭

⎪⎪⎬

=

minus=

где СВ ndash молярная концентрация

nB ndash количество растворенного вещества В

V(p-p) ndash объем раствора

mB ndash масса растворенного вещества В

МВ ndash молярная масса вещества В

Какое количество хлороводорода содержится в 5 л 3М (3-молярной)

хлороводородной кислоты [раствора с с(HCl) = 3 мольл]

n(HCl) = c(HCl) middot V(p-p) = 3 (мольл) middot 5 (л) = 15 моль

25

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Данный раствор содержит 15 моль хлороводорода

Какова молярная концентрация хлороводорода если в 2 л раствора со-

держится 73 г НCl

( ) ( )( ) 1

253673

=sdot

=minussdot

=pVpHClM

HClmHClс мольл

Концентрация хлороводорода в растворе равна 1 мольл

46 Расчеты по эквивалентной концентрации

Расчеты по эквивалентной концентрации проводятся с помощью фор-

мулы определения или с помощью преобразований формулы-

определения Во многих расчетах используется также формула-

определение молярной массы

( )

pp

BeqB

Beq

VznC

zcС

minus

=

=

( )ppB

BeqB VM

mСminus

=

где сВ ndash молярная концентрация вещества В

СeqB ndash эквивалентная концентрация вещества В

z ndash эквивалентное число растворенного вещества В

V(p-p) ndash объем раствора

mB ndash масса растворенного вещества В

МВ ndash молярная масса растворенного вещества

Какова эквивалентная концентрация гидроксида кальция в растворе 3 л

которого содержат 002 моль растворенного вещества

26

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

0130])([])([ 22 =

sdot=

minus ppeq V

OHCanzOHCaС мольл

Эквивалентная концентрация Са(ОН)2 в растворе равна 0013 мольл

Какая масса карбоната натрия необходима для приготовления 900 мл

02 раствора карбоната натрия [раствора с сeq(Na2C03) = 02 мольл]

549)()(

)( 323232 =

sdotsdot= minus

zVCONaMCONac

CONam ppeq г

Для приготовления данного раствора необходимо взять 954 г Na2CO3

47 Расчеты по плотности газов и растворов

С помощью формулы-определения плотности и на основе взаимосвязи

между молярным объемом газа молярной массой и плотностью можно

вычислить значения соответствующих величин

)(

MVrM

Vm

=

=

ρ

ρ

где ρ ndash плотность газа или раствора

М ndash молярная масса

VM ndash молярный объем газа

т ndash масса раствора

V ndash объем раствора

Рассчитайте плотность диоксида углерода при нормальных условиях

(ну)

27

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

гл961422

44CO

лмоль422)ну()CO()CO(

2

22

==

==

)ρ(

VV

MM

M

ρ

Плотность диоксида углерода при нормальных условиях составляет

196 гл Рассчитайте количество некоторого газа в порции массой 2014 г

если его плотность равна 00899 гл

Рассчитайте эквивалентную концентрацию гидроксида калия в раство-

ре с плотностью 113 гмл

56

1311401)(

)()(

)(

)()()()()(

)(

)(

)(

)()(

мольгмлг

KOHMKOHz

KOHMmKOHmz

KOHMVKOHmz

VKOHnzKOHczKOHс

pp

pp

рр

ррррeq

minussdot=

minussdot=

sdot

minussdot=

=sdot

sdot=

sdot=sdot=

minus

minus

minus

minusminus

ρωρ

ce(KOH) = 28 мольл

Эквивалентная концентрация КОН в данном растворе равна 28 мольл

48 Расчет молярной концентрации вещества по результатам титрования

Молярная концентрация вещества в растворе при титровании может быть рассчитана по объему определяемого раствора и расходу стандартного рас-твора с известной молярной концентрацией другого вещества В точке ва-лентности эквивалентные количества веществ в анализируемом и в стан-дартном растворе одинаковы Произведение эквивалентного числа z1 на ко-личество определяемого вещества n1 равно произведению эквивалентного числа z2 на количество вещества в стандартном растворе 2211 nznz = Это

28

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

уравнение упрощается если вещества определяемого и стандартного рас-творов имеют одинаковые эквивалентные числа (z1 = z2) n1 = n2

z1c1V1 = z2c2V2

откуда

11

2221 Vz

Vczс =

где с1 ndash молярная концентрация вещества в определенном растворе с2 ndash молярная концентрация вещества 2 в стандартном растворе V1 ndash объем определяемого раствора V2 ndash объем использованного раствора 10 мл раствора азотной кислоты в процессе кислотно-основного титрования

потребовали 48 мл раствора гидроксида натрия с ceq(NaOH) = 1 мольл Какова эквивалентная концентрация азотной кислоты в ее растворе

1

221 V

Vсс =

(NaOH) = 1 z(HNО3) = 1

( ) ( ) ( )( )

( ) ( )( ) мольл480мл10

мл48мольл1

33 =

sdot=

sdot=

HNOVNaOHVNaOHcHNOс

Молярная концентрация азотной кислоты равна 048 мольл

49 Расчет массы по результатам титрования

Масса растворенного вещества или его ионов может быть найдена с

помощью титрования Для расчета необходимы формулы-определения мо-

лярной концентрации и молярной массы Подстановкой и преобразовани-

ем получим

2211

21 VcM

zzm =

29

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

где m1 ndash масса вещества в определяемом растворе

M1 ndash молярная масса вещества в определяемом растворе

Z1 ndash эквивалентное число вещества в определяемом растворе

с2 ndash молярная концентрация вещества в стандартном растворе

V2 ndash объем использованного стандартного раствора

z2 ndash эквивалентное число вещества в стандартном растворе

При перманганатометрическом определении катионов железа (II) в

растворе было использовано 168 мл 002 М раствора перманганата калия

Какая масса железа в виде ионов содержится в определяемом растворе

Уравнение реакции титрования

5Fe +2 +МnО 4 + 8Н3О+ = 5Fe3+ + Мn2+ + 12Н2О

z(Fe +2 ) = 1z(MnO minus4 ) = 5

( ) ( )( ) ( ) ( ) ( )

( ) ( ) мг94мл816мольл020

ьгмол5615

42

242

=sdottimes

timessdot=sdotsdot= minus++

minus+ MnOcFeM

FezMnOzFem

30

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

5 СТЕХИОМЕТРИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ

ПО ХИМИЧЕСКИМ РЕАКЦИЯМ

Стехиометрия ndash учение о количественном составе химических соеди-

нений а также о соотношениях количеств веществ масс объемов и заря-

дов в химических реакциях

Стехиометрический расчет ndash расчет масс и объемов участвующих в

химической реакции исходных веществ или продуктов реакции Во всех

химических реакциях количества исходных веществ реагируют друг с дру-

гом в определенном соотношении На основании этого можно рассчитать

массы и объемы участников химической реакции

51 Алгебраический расчет массы и объема

На основе пропорциональности масс объемов и количеств веществ

выводятся расчетные уравнения для этих величин

Искомая величина Заданная величина Расчетное уравнение

m(A) m(B) ( )( )

( ) ( )( ) ( )BMBn

AMAnBmAm

sdotsdot

=

m(A) V(B) ( )( )

( ) ( )( ) ( )BVBn

AMAnBVAm

Msdotsdot

=

V(A) m(B) ( )( )

( ) ( )( ) ( )BMBn

AVAnBmAV M

sdotsdot

=

V(A) V(B) ( )( )

( )( )BnAn

BVAV

=

m ndash масса вещества V ndash объем вещества M ndash молярная масса VM ndash мо-

лярный объем газа (ну) (A) ndash вещество А (B) ndash вещество В

31

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Рассмотрим алгоритм действия на примере задачи каков объем кисло-

рода может быть получен путем термического разложения 28 г перманга-

ната калия

1 Составление уравнения реакции

2KMnO4 = K2MnO4 + MnO2 + O2

2 Указания на искомые и заданные величины

Дано n(B) = n(KMnO4) = 2 моль

N(A) = n(O2) = 1 моль

m(B) = m(KMnO4) = 28 г

Найти V(A) = V(O2)

3 Вывод расчетного уравнения

( ) )(

)()()()(

)()()()(

)()(

44

4222 KMnOMKMnOn

KMnOmOVMOmOV

BMBnAVAn

BmAV M

sdotsdotsdot

=

sdotsdot

=

4 Подстановка данных в расчетное уравнение

( ) ( ) ( )( ) ( )мольгмоль

лмольлмольOV1582

284221)( 2 sdotsdotsdot

=

5 Счет искомых величин

V(O2) = 198 л

6 Ответ задачи путем термического разложения 28 г перманганата ка-

лия можно получить 198 л кислорода

32

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

52 Расчет массы и объема методом пропорций

Массы и объемы реагентов в химической реакции могут быть рассчи-

таны на основе количеств веществ молярных масс и молярных объемов

используя метод пропорций

Какая масса оксида железа (3) должна быть использована в реакции с

алюминием для получения 14 г железа

1 Составление уравнения реакции

Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3

2 Запись заданной и искомой величины над уравнением реакции

m 14 г

Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3

3 Запись произведений стехиометрических коэффициентов и моляр-

ных масс веществ под уравнением реакции

m 14 г

Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3

мольг 1601sdot мольг 562 sdot

4 Составление пропорции

мольгг

мольгm

56214

1601 sdot=

sdot

5 Расчет искомых величин

гмольг

гмольгm 20562

14160=

sdotsdot

=

6 Ответ задачи для получения 14 г железа требуется 20 г оксида желе-

за (+3)

33

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

6 РАСЧЁТЫ В ХИМИЧЕСКОЙ ТЕРМОДИНАМИКЕ

61 Расчет энтальпии реакции по данным эксперимента

Энтальпия реакции может быть определена калориметрическим методом

)(

)()()(

)(

)()(

22

22

продmпродMTOHcOHmН

продnTOHcOHmH

P

P

sdotΔsdotsdotminus=Δ

Δsdotsdotminus=Δ

где ΔH ndash энтальпия реакций

m(H2O) ndash масса воды в калориметре

(прод) ndash продукт реакции

Определите энтальпию реакции железа с серой если образуется суль-

фид железа(2)

Уравнение реакции Fe + S = FeS

Данные измерений m(H2О) = 400 г ΔT = 45 К

m(Fe) = 448 г m(S) = 256 г

( )[ ] ( ) 94562484

8854194400)()(

)()()( 22

молькДжмольгКлКДж

SmFemFeSMTOHcOHmH P

minus=+

sdotsdotsdotsdotminus=

+sdotΔsdotsdot

minus=Δ

Определенная калориметрическим путем энтальпия реакции получения

сульфида железа (+2) составляет ΔН = -94 кДжмоль (табличная величи-

на -100 кДжмоль)

34

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

62 Расчет стандартных величин реакции

по табличным данным

Стандартные энтальпии ΔН0 стандартные энтропии ΔS0 стандартные

энергии Гиббса ΔG0 ndash реакции могут быть рассчитаны на основе закона

Гесса по табличным данным

)]([)]([

)()(

)()(

0

0

0

000

000

реагGvпродGvG

SvSvS

HvHvH

BTBTT

реагпрод

реагпрод

ΔsdotminusΔsdot=Δ

sdotminussdot=Δ

ΔsdotminusΔsdot=Δ

sumsum

sum sum

sum sum

Рассчитайте стандартную энтальпию гидрирования этена

кДж137]01521[)]85(1[

)]H(H)HC(H[)HC(H

CHCHHCHCH

20

420

6200

33222

minus=sdot+sdotminusminussdot=

=Δsdot+ΔsdotminusΔsdot=Δ

minusrarr+=

vvHv

Стандартная энтальпия реакции составляет -137 кДж

63 Расчет энергии Гиббса реакции

Расчет производится по уравнению Гиббса-Гельмгольца

000 H STGT ΔminusΔ=Δ

Рассчитайте стандартную энергию Гиббса GΔ 0298 ndash гидрирования этена

СН2 = СН2 + Н2 rarr СН3 ndash СН3 0HΔ = -137 кДж ASP = ndash121 ДжК

0298GΔ = 0

298HΔ ndashΔS 0 = ndash137 middot298 (ndash0121) = ndash101 кДж

Стандартная энергия Гиббса реакции составляет -101 кДж

35

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

64 Расчет константы равновесия

Константа равновесия рассчитывается по стандартной энергии Гиббса

реакции

RTInKGT minus=Δ 0

Рассчитайте константу равновесия PK гидрирования этена при 298 К

если кДж1010289 minus=ΔG давление выражено в Паскалях

0289 PRTInKG minus=Δ

105325101

кПа)325101(

1)325101(

840)К(298)ДжК(3148

)кДж(101

15840

0298

sdot==sdot=

minus=Δ=

=sdot

minus=

Δminus=

Δ

Δ

eeK

vKInInK

RTGInK

vInKP

vP

P

P

P

Константа равновесия гидрирования этена составляет 15105 sdot=PK

36

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

7 РАСЧЕТЫ В КИНЕТИКЕ РЕАКЦИЙ

71 Расчет константы скорости

Расчет константы скорости на основе данных измерения кинетических

параметров осуществляется по уравнению скорости реакции Порядок хи-

мической реакции должен быть известен

Реакция 1 порядка

Реакция 2 порядка

Или если с0А = с0В

)11(10

2

AAA

A

cckkc

ddcv minus==minus=

ττ

где сА сВ ndash молярные концентрации в момент времени х

с0А с0В ndash начальные концентрации реагентов

k ndash константа скорости реакции

τ ndash время протекания реакции

Щелочное омыление метилового эфира уксусной кислоты протекает

как реакция II порядка

CH3 ndash COO ndash CH3 + OH ndash COOndash + CH3OH

Найдите константу скорости Заданы начальные концентрации метилового

эфира уксусной кислоты и гидроксид-иона с0(эфир) = с0(ОН minus ) = 005 мольл

Через 75 с концентрации составили с(эфир) = с(ОН minus ) = 004 мольл

A

AA

A

ccInkkc

ddcV 01

ττ===

BA

AB

ABBA

A

ccccIn

cckckc

ddcV

0

0

00 )(1 sdotminus

==minus=ττ

37

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ minus=⎥

⎤⎢⎣

⎡minus=

0501

0401

751

)(1

)(11

0 cэфирcэфирck

τ

k = 0067 л(мольmiddotс)

Константа скорости щелочного омыления метилового эфира уксусной

кислоты составляет 0067 л(мольmiddotс)

72 Расчет порядка реакции

Расчет порядка реакции из данных измерения кинетических парамет-

ров осуществляется по уравнению скорости С помощью полученных

экспериментальным путем данных рассчитываются и сравниваются меж-

ду собой константы скорости в разные моменты времени Если отклоне-

ние значений этих констант незначительное то выбранный для расчетов

порядок реакции является правильным

Необходимо определить порядок реакции тиосульфат-иона с перокси-

дом водорода

minus23S2SO +2Н3O+ + Н2O2 mdashgt S4O minus2

6 + 4Н2О (при рН = const)

Данные измерений

τ мин 0 17 36 43 52

с(SO3S2-)10-3 мольл

205 103 52 42 31

с(Н2O2)10-3 мольл 368 317 291 286 281

Предложим что в данных условиях протекает реакция II порядка

)()()(22

23

23 OHcSSOck

dSSOdcv sdotsdot=minus= minus

minus

τ

38

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

)()()()(

)]()([1

23022

2202

3

2202

30minus

minus

minus sdotsdot

sdotminus

=SSOcOHcOHcSSOcIn

OHcSSOck

τ

Через 17 мин

)10520()10731()10836()10310(

)1083610520(171

33

33

33 minusminus

minusminus

minusminus sdotsdotsdotsdotsdotsdot

sdotsdotminussdot

= Ink

k = 195 л(моль sdot мин) Аналогично через 36 мин ndash 194 через 43 мин ndash 190 через 52 мин ndash 191

Частные константы скорости близки по значениям протекает реакция 2 порядка Константа скорости этой реакции составляет 19 л(моль sdot мин)

73 Расчет времени реакции

Расчет времени реакции необходимого для того чтобы достичь опре-деленной концентрации исходного вещества или продукта реакции осу-ществлялся по уравнению скорости реакции

Проводится химическая реакция пероксида водорода с тиосульфат-ионом в кислом растворе Начальные концентрации с0(Н2О2) = 5 sdot 10 minus 2мольл

c0(SO3S2 minus

) = 25 sdot10-2 мольл Константа скорости реакции II порядка

k = 191 л(моль sdot мин) Необходимо рассчитать время по истечении кото-

рого концентрация тиосульфат-ионов станет равной 1 sdot 10 2minus мольл 2SО3S2- + 2Н3О+ + Н2О2 rarr S4О minus2 + 4Н2О

)()()(22

23

23 OHcSSOck

dSSOdcv sdotsdot=minus= minus

minus

τ

)()()()(

)]()([1

23022

2202

3

2202

30minus

minus

minus sdotsdot

sdotminus

=SSOcOHcOHcSSOcIn

OHcSSOckτ

39

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

=minusminus= minusminus )]()([21)()( 2

32

3022022 SSOcSSOcOHcOHс

2222 10254)1011052(21105 minusminusminusminus sdot=sdotminussdotminussdot= мольл

)1052()10254()105()101(

)]1051052[9111

22

22

22 minusminus

minusminus

minusminus sdotsdotsdotsdotsdotsdot

sdotsdotminussdot

= Inτ

τ = 159

Концентрация minus23SSO равная 2101 minussdot мольл установиться через 159 мин

74 Расчеты по уравнению Аррениуса

С помощью уравнения Аррениуса рассчитываются энергия активации и предэкспоненциальный множитель на основе экспериментальных значений константы скорости Константа скорости может быть пересчитана на лю-бые температуры

RTEInAInk

eAk

A

RTEA

minus=

sdot=minus

)11(12

12 TTREInkInk A minus=minus

где minus21kk константы скорости реакции

T1 T minus2 температуры

ЕА ndash энергия активации

R ndash универсальная газовая постоянная

A ndash предэкспоненциальный множитель

40

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Константы скорости разложения пентаоксида диазота N 2 O5 rarrNO2 + NO3

при 308 К и 328 К равны соответственно 134 middot 10 4minus и 150 middot 10 3minus с 1minus Необ-

ходимо рассчитать энергию активации

1

2

21

21

KKIn

TTTRTEA sdotminus

=

14

13

1034110501

)308328()(328)(300)]([31458

minusminus

minusminus

sdotsdot

sdotminus

sdotsdotsdot=

ccIn

КККмольКДжEA

EA = 101 кДжмоль

Энергия активации разложения N2О5 составляет 101 кДжмоль

Константы скорости разложения пентаоксида диазота при 308 К и

328 К равны соответственно 134 middot 10-4 и 150 middot 10-3 с-1 Необходимо рас-

считать предэкспоненциальный множитель А если энергия активации

равна 101кДжмоль

c10812

108110812

c1081)10501(

c1081)10341(

1131313

21

11332831458101000

322

11330831458101000

411

2

1

minus

minussdotminus

minussdotminus

sdot=sdot+sdot

=+

=

sdot=sdotsdot=sdot=

sdot=sdotsdot=sdot=

AAA

eekA

eekA

RTE

RTE

A

A

Множитель А для данной реакции равен 18 middot 1013 с-1

Константа скорости разложения пентаоксида диазота при 328 К со-ставляет 60 1310 minusminussdot с Необходимо рассчитать константу скорости реакции при 100 degС

41

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

c130)10501(287287

2874684)328

1273100

1(31458

101000

)11(

)11(

1312

4684

1

2

2

2

121

2

1212

minusminus =sdotsdot==

===minus+

minus=

minusminus=

minusminus=minus

KK

eKK

KKIn

TTRE

KKIn

TTREInkInk

A

A

Константа скорости разложения N2О5 при 100 degС составляет 013 с-1

42

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

8 РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РАВНОВЕСИЯМ

81 Расчеты по закону действующих масс

Расчеты в соответствии с законом действующих масс осуществляются в определенной последовательности

Алгоритм действия 1 Составление уравнения реакции 2 Указание молярных концентраций (парциальных давлений) реаген-

тов перед началом реакции 3 Вычисление молярных концентраций (парциальных давлений) уча-

стников реакции в состоянии химического равновесия 4 Составление уравнения закона действующих масс 5 Подстановка молярных концентраций (парциальных давлений) в

уравнение закона действующих масс 6 Расчет искомых величин В химических равновесиях с одинаковой суммой коэффициентов для

реагентов и продуктов (Δ v = 0) вместо молярных концентраций могут быть взяты пропорциональные им количества веществ

82 Расчет константы равновесия Кс

В реакции уксусной кислоты с этанолом при 25 degС к моменту установ-ления химического равновесия образовалось 205 моль этилового эфира уксусной кислоты В исходных веществах содержалось 155 моль воды Каково значение константы равновесия

1 СН3mdashСООН + С2Н5mdashОНhArrСН3mdashСООmdashС2Н5 + Н2О 2 3 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 (3-205) (4-205) 205 моль (155 + 205) 095 моль 195 моль 36 моль

43

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

4 )()(

)()(спиртnкислотаnводаnэфирnKC sdot

sdot=

5 95195063052

sdotsdot

=cK

6 КС = 398 При 25 degС константа равновесия образования этилового эфира уксус-

ной кислоты равна 398 (или ~ 4)

83 Расчет количества продукта в состоянии равновесия

При 25 degС константа равновесия образования эфира из уксусной кисло-ты и этанола равна 4 Каково количество эфира в состоянии равновесия если взято 3 моль уксусной кислоты и 4 моль этанола Исходные вещест-ва содержат 155 моль воды

1 СН3 ndash СООН + С2Н5 ndash ОН hArr СН3 ndash СОО ndash С2Н5 + Н2О 2 3 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 3-n 4-n n 155 + n

4 )()(

)()(спиртnкислотаnводаnэфирnK C sdot

sdot=

5 )4()3(

)551(4nn

nnminussdotminus

+=

87329254164

972859

016859482845516

21

222

plusmn=minusplusmn=

=+minus+minus=+

n

nnnnnn

n1 = 78 моль (нереальный ответ n gt 4 моль)

n2 = 205 моль В состоянии химического равновесия смесь содержит 205 моль этило-

вого эфира уксусной кислоты

44

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

84 Расчет выхода продукта

Уход продукта реакции представляет собой частное от деления полу-ченного в равновесии количества вещества и рассчитанного по необрати-мой реакции количества вещества

теорnn

При взаимодействии 3 моль уксусной кислоты с 4 моль этанола полу-чают 205 моль эфира Исходные вещества содержали 155 моль воды Ка-ков выход эфира по отношению к уксусной кислоте

1 OHHCCOOCHOHHCCOOHCH 2523523 +minusminushArrminus+minus

2 23 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 095 моль 195 моль 205 моль 36 моль

4 3052

)()(

)()(

0

===кислотаnэфирn

эфирnэфирn

теор

η

5 68680 ==η

Выход эфира по отношению к уксусной кислоте составляет 68

85 Расчет константы равновесия по уравнению Вант-Гоффа

Расчет константы равновесия при определенной температуре осущест-вляется при заданной константе равновесия с помощью уравнения Ванг-Гоффа (изобара реакций)

2RTH

dTdInK Δ

=

Интегрированная форма

12

120

12 TTTT

RHInKInK minus

sdotΔ

+=

45

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

где k ndash константа равновесия 0HΔ ndash стандартная энтальпия

R ndash универсальная газовая постоянная T ndash температура 12 ndash индексы для двух составляющих

При 25 degС для химической реакции 242 2NOON hArr константа равновесия

КР = 114 кПа Рассчитайте константу равновесия при 70 degС если стан-дартная энтальпия реакции Δ Н0 = 59 кДж

259325101325101

940343298298343

3145859000

325101411

325101

9402

12

120

12

2

2 =sdot=sdot=

=sdotminus

sdot+=

=minus

sdotΔ

+==

eeK

In

TTTT

RHInK

KInK

PInKP

PP

P

86 Расчеты с водородным показателем рН

Расчеты с показателем рН проводятся с помощью формулы-определения рН и химического выражения константы протолиза

мольлв)()( 33 OHcOHIgcpH +minus=

Для сильных кислот и оснований

с(H3O+) = c0на sdot c(OH-) = c0B

Для средних по силе кислот и оснований (при К gt 001 с0)

с(H3O+) = Bbнаa cKOHсcK 00 )( =minus

Для буферных ратворов

)()()( 3 minus

+ sdot=AcHAcКOHс a

46

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Раствор имеет значение рН 35 Какова молярная концентрация катио-нов оксония

мольл102310)(

10)(

)(

4533

3

3

minusminus+

minus+

+

sdot==

=

minus=

OHc

OHc

OHIgcpH

pH

Концентрация катионов H3O+ = 32 sdot 10-4 мольл

Рассчитайте рН в 01М растворе аммиака если КВ(NH3) = 18 middot 10 5minus

111)1077(

мольл10771031

101)(

)(

мольл103110)1081()(

)(

12

123

14

3

35

0

=sdotminus=

sdot=sdotsdot

==

sdot=sdotsdot=

=

minus

minusminus

minus

minus+

minusminusminus

minus

IgpHOHcKOHс

OHc

cKOHс

W

BB

Рассчитайте значение рН буферного раствора

К a (СН3СООН) + 016М CH 3 COONa

Если К а (СН3СООН) = 18- 10 5minus

55

3

33 1021

160110)1081(

)()()( minusminus

minus+ sdot=sdotsdot=sdot=

COOCHcCOOHCHcKOHс a

pH = 49

Буферный раствор имеет значение рН = 49

47

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

87 Расчет степени протолиза

Степень протолиза представляет собой долю кислоты или основания

вступивших в протолиз по отношению к начальной концентраций протолита

НАНАKT c

Acc

OHca00

3 )()( minus+

==

и

BBC c

HBccOHca

000

)()( +minus

==

Какова степень протолиза в 001М растворе уксусной кислоты если

010

010)1081()(

)(

)()()(

)(

5

30

30

30330

3

sdotsdot=

sdot=

sdot==

minus

+

COOHCHcCOOHCHcK

a

COOHCHcKOHcCOOHCHc

OHca

aKT

aKT

аКТ = 0042 или 42

Ka = 18 sdot 10-5

Степень протолиза уксусной кислоты составляет 42

88 Расчеты по равновесиям растворимости

Расчеты по равновесиям растворимости и осаждения проводятся с по-

мощью выражения для произведения растворимости

)()(

][][)(

nmnm

nMnM

nmMnnM

nmBAПРBAl

BABAПР

+

minus+

=

=

48

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

где ПР (АmВn) ndash произведение растворимого вещества АmВn

l(АmВn) ndash растворимость вещества или концентрация насыщенного рас-

твора вещества nm BA

Сульфат бария имеет произведение растворимости 1middot10-10 При какой

концентрации серной кислоты в 0001М растворе хлорида бария начина-

ется осаждение сульфата бария

[Ba2+][SO minus24 ] = ПP(BaSо4)

3

10

242

442 101101

][)(][)( minus

minus

+minus

sdotsdot

===BaBaSOПРSOSOHс

c(H2SО4)= 1 middot 10-7 мольл

Осаждение сульфата бария начинается когда концентрация серной ки-

слоты превышает значение 1 middot 10 7minus мольл

Какова растворимость l1 перхлората калия в воде по сравнению с рас-

творимостью l1 перхлората калия в 1 М растворе хлорида калия

l1 (КСlO4) = [СlOminus4 ] = )( 4KCIOПР = 2101 minussdot = 01 мольл

l1 (КСlO4) = [СlOminus4 ] ПР(КClO4) = с(К+)[СlO

minus4 ] = 1 middot 10-2

1101

)()KClO()(

24

42

minus

+

sdot==

KcПРKClOl

l1 (КСlO4) = 001 мольл

Растворимость l1 перхлората калия в чистой воде в десять раз выше 1

М растворе хлорида калия

49

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

89 Расчет растворимости при комплексообразовании

Для расчета растворимости малорастворимых солей когда катион об-

разует комплекс требуются уравнения для произведения растворимости и

для константы устойчивости комплекса

ПР(AmBn) = [An+]m[Bm-]n

xnx

LAAlK

]][[][

+=

где ПР ndash произведение растворимости

К ndash константа устойчивости комплекса

[Аn+] ndash молярная концентрация катионов

[L] ndash молярная концентрация лигандов

[АЦ] ndash молярная концентрация комплекса

Константа устойчивости катиона диамминсеребра (+1) К = 16 middot 107

Рассчитайте растворимость хлорида бромида и иодида серебра(1) в 4М

растворе аммиака если ПР(АgСl) = 1 middot 10-10 ПР(АgВr) = 5 middot 10-13

ПР(АgI) = 8 middot 10-17

AgXhArrАg+ + Х minus ПР(АgХ) = [Аg+][Х minus ]

])([

)()(][

)(][)(

)(])([][

)(][

])([])([2

23

32

33

23

32

23233

++minus

++

+

+++

sdotsdot===

sdot=

sdot=hArr+

NHAgNHcKAgXПР

AgAgXПРXAgXl

NHcKNHAgAg

NHcAgNHAgKNHAgNHAg

50

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

мольл1041)(

4)1061()108()(

мольл1011)(

4)1061()105()(

мольл160)(4)1061()101()(

)()()(

][])([

4

2717

2

2713

2710

32

23

minus

minus

minus

minus

minusminus

minus+

sdot=

sdotsdotsdotsdot=

sdot=

sdotsdotsdotsdot=

=

sdotsdotsdotsdot=

sdotsdot=

asymp

AgIl

AgIl

AgBrl

AgBrl

AgCllAgCll

NHcKAgXПРAgXl

XNHAg

Растворимость галогенидов серебра(1) в 4М растворе аммиака состав-

ляет 016 (AgCl) 11 middot 10-2 (AgBr) и 14 middot 10-4 мольл (AgI) В этом растворе

аммиака хлорид растворяется хорошо бромид ndash незначительно и иодид

серебра (+1) ndash плохо

51

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

9 РАСЧЕТЫ В ЭЛЕКТРОХИМИИ

91 Расчеты по уравнению Нернста

С помощью уравнения Нернста можно вычислить окислительно-

восстановительные потенциалы электродные потенциалы и равновесное

напряжение гальванического элемента

Для окислительно-восстановительного электрода

][][0

BcOkIn

zFRTEE sdot+=

где Е0 ndash стандартный потенциал

Е ndash электродный потенциал

Z ndash число переданных электронов

Для электрона металлкатион металла

][0 +sdot+= ZAInzFRTEE

][][)(0590

K298при)()(

0

01

02

0

BcOkIg

zBEE

TанодЕкатодEE

EEE

sdot+=

=minus=Δminus=Δ

где R ndash газовая постоянная

Т ndash температура

F ndash постоянная Фарадея

[Ок] ndash молярная концентрация окислителя

[Bc] ndash молярная концентрация восстановителя

ΔЕ0 ndash стандартное напряжение

ЕΔ ndash равновесное напряжение

52

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Каков электродный потенциал пары медькатион меди (+2) при 25 degС и

[Cu2+]= 001 мольл

01020590340][

2)(0590 20 IgCuIgBEE sdot++=sdot+= +

E = +028 B

Электродный потенциал равен +028 В

Каково равновесное напряжение гальванического элемента Даниеля

при 25 degС если молярные концентрации сульфата меди(2) и сульфата

цинка(2) одинаковы

Электрод 1 цинккатион цинка (+2)

Электрод 2 медькатион меди (+2)

)()()(][][02950

)()(][02950)(

][02950)()()(

02020202

2

2020220

22022

EZnZnECuCuECuCuEZnCuIg

ZnZnECuCuEZnIgZnZnE

CuIgCuCuEZnZnECuCuEE

Δ=minusminus=+

+minus=+minus

minus+=minus=Δ

++++

+

++++

++++

ΔEdeg = 034 middot (-076) = 110 В

Элемент Даниеля имеет равновесное напряжение 110 В Рассчитайте

напряжение гальванического элемента CuCu +2 (с 1 )|| К+ СI minus || Cu2+(c2)Cu

(Cu2+) = 05 мольл и с1 (Сu2+) = 05 005 и 0005 мольл

Для каждого полуэлемента )(20590 20 +sdot+= CuIgcEE

Напряжение гальванического элемента

1

201

0212 2

0590ccIgEEEEE sdot+minus=minus=Δ

Поскольку

01

02 EE =

53

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

то

1

2

20590

ccIgE sdot=Δ

а) с1 (Cu2+) = 05 мольл ΔЕ = 00295 Ig 1 = 0

б) с1 (Cu2+) = 005мольл ΔЕ = 00295 Ig 10 = 0030 В

в) с1 (Cu2+) = 0005 мольл ΔЕ = 00295 Ig 100 = 0059 В

Исследуемые концентрационные гальванические элементы имеют при

25 degС напряжение 0 30 и 59 мВ

Рассчитайте электродные потенциалы полуэлементов при 25 degС

1) 2HPt (р = 1035 кПа) Н3О+ (рН = 15)

2) +2FePt (с = 002 мольл) Fe3+ (с = 004 мольл)

Каково равновесное напряжение гальванического элемента составлен-

ного из этих электродов

++ OHH 22 2 = 2Н3О+ + 2е-

B880)0890(7880B78800200400590770

][][)(0590)(

B08903101510302950510590

)(3101

)(205900590

)(][

20590

2

2

3320

232

1

2

2

230

1

=minusminus=Δ=+=

sdot+=+hArr

minus=minussdotminus=

sdotminussdotminus=+=

+

+++minus++

EIgE

FeFeIgBFeFeEEeFeFe

IgE

кПаHpIgpH

HpOHIgEE

Равновесное напряжение данного гальванического элемента составляет

088 В

54

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Рассчитайте окислительно-восстановительный потенциал для пары

Mn2+MnOminus4 при рН = 0 при рН = 03 и 7 (t = 25 ordmC)

( ) ( ) [ ][ ][ ]

( ) ( ) ( ) [ ][ ]

( ) ( )

( ) ( ) ( ) 094405112

85

05902

lg5

059085

0590

lg5

0590

5812

4

4

24

42

2

834

42

3422

рНВВEMnOMnE

pHBEMnOMnE

MnMnOBpHBEMnOMnE

MnOHMnBEMnOMnE

eOHMnOHMn

sdotminus+=+

sdotminus=+

sdot+sdotminus=

sdot+=

++harr+

minus

minus

+

minusminus+

+

+minusminus+

minus+minus+

o

o

o

o

При рН = 0 Е = +151 рН = 3 Е = +123 рН = 7 Е = +085

Окислительно-восстановительный потенциал данной пары при рН = 03 и 7 составляет +151 +123 и +085 В соответственно

92 Расчеты по законам Фарадея

Для расчета осажденной массы значений силы тока времени или чис-ла элементарных зарядов при электролизе используются законы Фарадея или преобразования законов Фарадея а также формула-определение мо-лярной массы

zFMIm

zFI

nm

zFIn

τ

τ

τ

=

=

=

55

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

где I ndash сила тока

τ ndash время

z ndash число элементарных зарядов

F ndash постоянная Фарадея

n ndash количество вещества

М ndash молярная масса

m ndash масса вещества

Рассчитайте ежедневное производство алюминия в электролизёре кото-рый работает при силе тока 100 000 А и для которого выход по току η = 85

Al3+ rarr Al + 3endash

кг685г039685485963

85027360024000100asymp=

sdotsdotsdotsdotsdot

==zFMIm ητ

В электролизе ежедневно получают 685 кг алюминия

56

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

10 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ФОРМУЛ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ

101 Определение молекулярной формулы летучего органического соединения

Для определения молекулярной формулы летучего соединения необхо-димо оценить результаты качественного и количественного элементного анализа а также установить молярную массу

Алгоритм действия

1 Установить качественный состав соединения Результат исследуемое соединение состоит из элементов углерод во-

дород и кислород Молекулярная формула СхНуОz 11 Установить молярную массу соединения

12 Экспериментальное определение объема пара одной пропорции

соединения

( )( )[ ]

кПа 72101

C 20

мл 548г

г120

=

=

=

=

p

t

OHCV

OHCm

zyx

zyx

o

13 Рассчитать объем пара порции соединения в нормальных условиях

( )[ ] ( )[ ]

( )[ ] мл 445г

32510115293

1527372101548гг

=sdot

sdotsdot=

sdot=

zyx

zyxzyx

OHCVрТ

рТOHCVOHCV

o

o

oo

14 Рассчитать молярную массу соединения

57

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

( ) ( )( )[ ]

( ) гмоль 259

445

41422120гм

=

sdot=

sdot=

zух

zyx

zухzух

ОНСМ

OHCVVОНСm

ОНСМo

2 Установить возможную молекулярную формулу органического со-единения путем расчета

( ) )()()( ОzМНуМСхМОНСМ zух ++=

Возможные решения 592 гмоль = (2 middot 12 + 4 middot 1 + 2 middot 16 гмоль)

или 592 гмоль = (3 middot 12 + 8 middot 1 + 1 middot 16 гмоль)

Возможные молекулярные формулы органического соединения С2Н4О2 и С3Н8О

3 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органическо-го соединения путем анализа сжиганием

31 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида углерода которые образуются при сжигании одной порции органического соединения

m(CхHуOz) = 60 мг m(H2О) = 720 мг V(CО2) = 718 мл t =20degC ρ = 10172 кПа 32 Рассчитать объем диоксида углерода при нормальных условиях 33 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-

единения

( )( )

( ) ( )( ) 3

м

22 =sdot

sdot=

zyx

zyxp

zyx OHCmVOHCMTCOV

OHCnCOn oo

58

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

34 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-

единения

( )( )

( ) ( )( ) ( ) 8

22

2

22 =sdot

sdot==

zyx

zyxp

zyx OHCmOHМOHCMTOHm

OHCnOHnY o

35 Составить молекулярную формулу

Молекулярная формула органического соединения С3Н8О

Молекулярная (брутто-) формула еще не проясняет строения химиче-

ского соединения Последнее может быть определено при использовании

химических иили физических методов

Возможные соединения с молекулярной формулой С3Н8О

CH3ndashCH2ndashCH2ndashOH ndash пропанол 1

CH3ndashCH(OH)ndashCH3 ndash пропанол 2

СН3ndashСН2ndashОndashСН3 ndash метиловый спирт

102 Определение молекулярной формулы

нелетучего органического соединения

Для определения молекулярной формулы нелетучего соединения необ-

ходимо оценить результаты качественного и количественного элементно-

го анализа и результатов определения молярной массы криоскопическим

методом Молярная масса вещества рассчитывается на основании пони-

жения температуры замерзания

LB

Bзамзам mM

mkT sdot=Δ

Lзам

BзамB mT

mkMΔ

=

где замTΔ ndash понижение температуры замерзания

59

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

замK ndash криоскопическая константа растворителя

Bm ndash масса вещества В

BM ndash молярная масса вещества В

Lm ndash масса растворителя

Для определения молекулярной формулы подходит следующая после-

довательность действий

Установить качественный состав соединения Результат исследуемое со-

единение состоит из элементов углерод водород и кислород Молекуляр-

ная формула ZYX OHC

1 Установить молярную массу соединения

11 Экспериментальное определение понижения температуры замер-

зания раствора

m( ZYX OHC ) = 78 г m(H2О) = 40 г

ΔTзам = -2 К

Кзам(Н2О) = -1860 К sdot гмоль

12 Рассчитать молярную массу соединения

)()()(

2OHmTOHCmkOHCM

зам

ZYXзамZYX Δ=

M( ZYX OHC ) = 181 гмоль

2 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органического

соединения путем анализа сжиганием

21 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида

углерода которые образуются при сжигании одной порции соединения

M(CxHyOz) = 93 мг

m(H2О) = 547 мг

V(СО2) = 739 мл

t =22 degС

60

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

ρ = 1006 гПа

22 Рассчитать объем диоксида углерода в нормальных условиях

25101315295152731006973)()(

0

0220 sdot

sdotsdot==

TppTCOVCOV

V0(СО2) = 679 мл

23 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-

единения

093041422

18106790)(

)()()(

)( 202

sdotsdot

=sdotsdot

==ZYXM

Zyx

ZYX OHCmVOHCMCOV

OHCnCOnx

х = 6

24 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-

единения

93181817542

)()()()(2

)()(2

2

22

sdotsdotsdot

=sdotsdot

==ZYX

Zyx

ZYX OHCmOHMOHCMOHm

OHCnOHny

у = 12

25 Расчет числа атомов кислорода в молекуле органического соеди-

нения

)()()()( OzMHyMCxMOHCM Zyx +minus=

16112126181

)()()()( sdotminussdotminus=

minusminus=

OMHyMCxMOHCM

z Zyx

z = 6

Молекулярная формула соединения С6H12O6

61

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

Основная

1 Коровин НВ Общая химия учебник для технических направлений и специальностей вузов НВ Коровин ndash 2-е изд испр и доп ndash М ВШ 2000

2 Фролов ВВ Химия ВВ Фролов ndash М Высшая школа 1995 3 Глинка НЛ Задачи и упражнения по общей химии НЛ Глинка ndash

Л Химия 1989 4 Суворов АВ Общая химия АВ Суворов АБ Никольский ndash СПб

Химия 1997 5 Орлов КЯ Авиационные материалы КЯ Орлов ВА Пархимович

ndash М Транспорт 1993 6 Задачи и упражнения по общей химии под ред проф НВ Корови-

на ndash М Высшая школа 2003 7 Михилев ЛА Задачи и упражнения по неорганической химии

ЛА Михилев НФ Пассет МИ Федотова ndash СПб Химия 1995 8 Хомченко ИГ Общая химия сборник задач и упражнений

ИГ Хомченко ndash М Оникс 1999 9 Литвинова ТН Задачи по общей химии с медико-биологической на-

правленностью ТН Литвинова ndash Ростов нД Феникс 2001 10 Кузьменко НЕ Задачник по химии НЕ Кузьменко ВВ Еремин

ndash М Экзамен 1999

Дополнительная

1 Слесарев ВИ Химия Основы химии живого учебник для вузов

ВИ Слесарев ndash 2-е изд испр и доп ndash СПб Химиздат 2001

2 Хаускрофт К Современный курс общей химии В 2 т К Хаускрофт

Э Констебл пер с англ ndash М Мир 2002 3 Лидин РА Химия справочник для старшеклассников поступающих в вузы

РА Лидин ЛЮ Аликберова ndash М Аст пресс школа 2002

62

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

4 Слета ЛА Химия справочник ЛА Слета ndash Харьков Фолио Рос-

тов нД Феникс 1997

5 Дикерсон Р Основные законы химии В 2 т Р Дикерсон Г Грей

Дж Хейт ndash М Мир 1982

6 Лучинский ГП Курс химии ГП Лучинский ndash М Высшая школа 1985

7 Ремсден ЭН Начала современной химии ЭН Ремсден ndash Л Хи-

мия 1985

8 Степин БД Неорганическая химия БД Степин АА Цветков ndash

М Высшая школа 1994 9 Шелинский ГИ Основы теории химических процессов ГИ Шелинский

ndash М Просвещение 1989

10 Ерохин ЮМ Сборник задач и упражнений по химии ЮМ Еро-

хин ВИ Фролов ndash М ВШ 1990

11 Любимова НБ Вопросы и задачи по общей и неорганической хи-

мии НБ Любимова ndash М ВШ 1990 12 Фримантл М Химия в действии М Фримантл ndash Ч 1 2 ndash М Мир 1991

13 Шиманович ИЕ Общая химия в формулах определениях схемах

ИЕ Шиманович МЛ Павлович ВФ Тикавый ПМ Малашко ndash Минск

Университетское 1996

14 Витинг ЛМ Задачи и упражнения по общей химии ЛМ Витинг

ЛА Резницкий ndash М МГУ 1995

15 Зоммер К Химия справоник школьника и студента Пер с нем

под ред РА Лигина ndash 2-е издстереотип ndash М Дрофа 2000

63

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Приложение

64

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

65

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

66

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

67

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Значение некоторых констант

Постоянная Авогадро NA = 60221023 моль-1

Постоянная Фарадея 1 F = 6021023е = 96484 Кл = 268 Аmiddotч

Постоянная Планка h = 662610-34 Джс

Универсальная газовая постоянная R = 0082 лmiddotатмКndash1моль-1 =

= 62 360 млmiddotмм рт ст Кndash1мольndash1 = 8314 ДжmiddotК-1мольndash1 = 1987 калК-1моль-1

Таблица 1

Приставки кратных и дольных единиц

Приставка Множитель Приставка Множитель Приставка Множитель

тера Т 1012 гектог 102 милли м 10-3

гига Г 109 дека да 101 микро мк 10-6

мега М 106 децид 10-1 нано н 10-9

кило к 103 сантис 10-2 пико п 10-12

Таблица 2

Корни латинских названий элементов

Символ Название Корень латинского названия Ag Серебро Аргент As Мышьяк арс- арсен- Au Золото аур- С Углерод карб- карбон- Сu Медь купр- Fe Железо ферр- Н Водород гидр- гидроген-

Hg Ртуть меркур- Мn Марганец марган- N Азот нитр- Ni Никель никкал- О Кислород окс- оксиген- Pb Свинец плюмб- S Сера сульф- тио-

Sb Сурьма стиб- Si Кремний алл- силиц- Sn Олово станн-

68

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Таблица 3 Соотношение между единицами энергии

Единица эрг Дж кал Втmiddotч ЭВ

эрг 1 10-7 239middot10-8 278middot10-11 624middot1011

Дж 107 1 0239 278middot10-4 625middot1018

кал 4184middot107 4184 1 116middot103 261middot1019

Втmiddotч 360middot1010 36middot103 861 1 224middot1022

ЭВ 160middot10-12 160middot10-19 383middot10-20 445middot10-23 1

Таблица 4

Названия часто употребляемых кислот и их солей

Кислота Названия солей

Название Формула Кислот-ный

осадок

По названию кислоты (рус номенклатура)

По названию аниона (между-народная но-менклатура)

Азотная HNO3 NO3ndash азотнокислый нитрат

Азотистая HNO2 NО2ndash азотистокислый нитрит

Бромоводородная HBr Brndash бромистый бромид

Йодоводородная HI Indash йодистый йодид

Метакремниевая H2SiO3 SiO32ndash кремниевокислый силикат

Марганцовая HMnO4 MnO4ndash марганцевокислый перманганат

Ортофосфорная H3PO4 PO43ndash фосфорнокислый ортофосфат

(фосфат)

H3PO4 HPO42ndash

кислый фосфорнокис-лый (двухзамещенный) гидрофосфат

H3PO4 H2PO4ndash кислый фосфорнокис-

лый (однозамещенный) дигидрофосфат

Серная H2SO4 SO42ndash сернокислый сульфат

H2SO4 HSO4ndash

кислый сернокислый

гидросульфат (бисульфат)

Сернистая H2SO3 SO32ndash сернокислый сульфит

H2SO3 HSO3ndash кислый сернистокислый гидросульфит

(бисульфит)

Угольная H2CO3 CO32ndash углекислый карбонат

H2CO3 HCO3ndash

кислый углекислый (двууглекислый)

гидрокарбонат (бикарбонат)

Уксусная CH3CHOOH CH3COOndash уксуснокислый ацетат

69

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Окончание табл 4Кислота Названия солей

Название Формула Кислот-ный

осадок

По названию кислоты (рус номенклатура)

По названию аниона (между-народная но-менклатура)

Фосфористая H3PO3 HPO32ndash фосфористокислый фосфит

Фтороводородная HF Fndash фтористый фторид

Хлороводородная HCl Clndash хлористый хлорид

Хлорная HClO4 ClO4ndash хлорнокислый перхлорат

Хлорноватая HClO3 ClO3ndash хлорноватокислый хлорат

Хлорноватистая HClO ClOndash хлорноватистокислый гипохлорид

Хромовая H2CrO4 CrO42ndash хромовокислый хромат

Двухромовая H2Cr2O7 Cr2O72ndash двухромовокислый

бихромат (ди-хромат)

70

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

  • СОДЕРЖАНИЕ
    • ВВЕДЕНИЕ
    • ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
    • 1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВАЖНЕЙШИХ ВЕЛИЧИН И ЕДИНИЦИСПОЛЬЗУЕМЫХ В ХИМИИ
    • 2 ВАЖНЕЙШИЕ ВЕЛИЧИНЫ И ЕДИНИЦЫ В ХИМИИ
    • 3 РАСЧЕТЫ ДЛЯ ГАЗОВ
      • 31 Расчет массы газов
      • 32 Расчет объема газов
        • 4 РАСЧЕТЫ ДЛЯ СМЕСЕЙ
          • 41 Расчеты соотношения компонентов смеси
          • 42 Расчеты по массовой доле
          • 43 Расчеты по объемной доле
          • 44 Расчеты по мольной доле
          • 45 Расчеты по молярной концентрации
          • 46 Расчеты по эквивалентной концентрации
          • 47 Расчеты по плотности газов и растворов
          • 48 Расчет молярной концентрации веществапо результатам титрования
          • 49 Расчет массы по результатам титрования
            • 5 СТЕХИОМЕТРИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РЕАКЦИЯМ
              • 51 Алгебраический расчет массы и объема
              • 52 Расчет массы и объема методом пропорций
                • 6 РАСЧЁТЫ В ХИМИЧЕСКОЙ ТЕРМОДИНАМИКЕ
                  • 61 Расчет энтальпии реакции по данным эксперимента
                  • 62 Расчет стандартных величин реакции по табличным данным
                  • 63 Расчет энергии Гиббса реакции
                  • 64 Расчет константы равновесия
                    • 7 РАСЧЕТЫ В КИНЕТИКЕ РЕАКЦИЙ
                      • 71 Расчет константы скорости
                      • 72 Расчет порядка реакции
                      • 73 Расчет времени реакции
                      • 74 Расчеты по уравнению Аррениуса
                        • 8 РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РАВНОВЕСИЯМ
                          • 81 Расчеты по закону действующих масс
                          • 82 Расчет константы равновесия Кс
                          • 83 Расчет количества продукта в состоянии равновесия
                          • 84 Расчет выхода продукта
                          • 85 Расчет константы равновесия по уравнению Вант-Гоффа
                          • 86 Расчеты с водородным показателем рН
                          • 87 Расчет степени протолиза
                          • 88 Расчеты по равновесиям растворимости
                          • 89 Расчет растворимости при комплексообразовании
                            • 9 РАСЧЕТЫ В ЭЛЕКТРОХИМИИ
                              • 91 Расчеты по уравнению Нернста
                              • 92 Расчеты по законам Фарадея
                                • 10 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ФОРМУЛОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
                                  • 101 Определение молекулярной формулы летучего органического соединения
                                  • 102 Определение молекулярной формулы не летучего органического соединения
                                    • БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
                                    • Приложение
Page 23: МЕТОДИКА РЕШЕНИЯ ЗАДАЧvenec.ulstu.ru/lib/disk/2015/Kemer_7.pdf · 2015-03-23 · ВВЕДЕНИЕ Значение решения задач в курсе химии

42 Расчеты по массовой доле

Расчеты по массовой доле производятся с помощью формулы-

определения или с помощью преобразований формулы-определения

)( рр

BB m

m

minus

где ωВ ndash массовая доля вещества В

Bm ndash масса вещества В

)( РРm minus ndash масса раствора

Какая масса нитрата серебра (+1) содержится в 175 г раствора

m(AgNOg) = w(AgNO3) middot m(p-p) = 005 middot 175 (г)

m(AgNО3) = 875 г

Масса нитрата серебра(1) содержащегося в растворе равна 875 г

Какие массы воды и перманганата калия необходимы для приготовле-

ния 150 г 12 -го раствора перманганата калия

г1500120)]OH()KMnO([)KMnO()KMnO(

г150)OH()KMnO()OH()KMnO(

)KMnO()KMnO(

2444

2424

44

sdot=+sdot=

=++

=

mmm

mmmm

m

ω

ω

m(КМnO4) = 18 г

m(Н2O) = 150 г middot m(КМnО4) = 150 г middot 18 г = 1482 г

Необходимы 1482 г воды и 18 г перманганата калия

23

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

43 Расчеты по объемной доле

Расчеты по объемной доле проводятся с помощью формулы-

определения или с помощью преобразований формулы-определения

см

BB V

V=ϕ

где φв ndash объемная доля вещества В

VB ndash объем вещества В

Vсм ndash объем смеси

Какой объем воды необходимо смешать с 175 мл чистого пропанола-1

для того чтобы получить смесь с ϕ (С3Н7ОН) = 35

)()()()(

)()(

)()(

7373

732

273

7373

OHHCVOHHCOHHCVOHV

OHVOHHCVOHHCVОННС

minus=

+=

ϕ

ϕ

V(H2О) = 325 мл

2 175 мл пропанола-1 необходимо смешать 325 мл воды

44 Расчеты по мольной доле

Расчеты по мольной доле проводятся с помощью формулы-определения или с помощью преобразований формулы-определения

CM

BB n

nx =

где хв ndash мольная доля вещества В nв ndash количество вещества В nсм ndash сумма количеств веществ в смеси

24

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Какова мольная доля диоксида азота в смеси диоксида азота с тетраок-сидом диазота если количество NO2 равно 12 моль а сумма количеств NO2 N2O4 составляет 28 моль

8021

21)()(

)()(

моль802

21822

)()()(

2

422

22

2242

422

+=

+=

=minus

=minus

=

hArr

ONnNOnNOnNOx

NOnNOnONn

ONNO

o

x(NO2) = 06 = 60 Мольная доля диоксида азота в смеси составляет 60

45 Расчеты по молярной концентрации

Расчеты по молярной концентрации производятся с помощью формулы определения или с помощью преобразования формулы-определения Во многих расчетах используется также формула-определение молярной массы

ppB

BB

B

BB

VMmC

nmM

pVpnС

minus=

⎪⎪⎭

⎪⎪⎬

=

minus=

где СВ ndash молярная концентрация

nB ndash количество растворенного вещества В

V(p-p) ndash объем раствора

mB ndash масса растворенного вещества В

МВ ndash молярная масса вещества В

Какое количество хлороводорода содержится в 5 л 3М (3-молярной)

хлороводородной кислоты [раствора с с(HCl) = 3 мольл]

n(HCl) = c(HCl) middot V(p-p) = 3 (мольл) middot 5 (л) = 15 моль

25

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Данный раствор содержит 15 моль хлороводорода

Какова молярная концентрация хлороводорода если в 2 л раствора со-

держится 73 г НCl

( ) ( )( ) 1

253673

=sdot

=minussdot

=pVpHClM

HClmHClс мольл

Концентрация хлороводорода в растворе равна 1 мольл

46 Расчеты по эквивалентной концентрации

Расчеты по эквивалентной концентрации проводятся с помощью фор-

мулы определения или с помощью преобразований формулы-

определения Во многих расчетах используется также формула-

определение молярной массы

( )

pp

BeqB

Beq

VznC

zcС

minus

=

=

( )ppB

BeqB VM

mСminus

=

где сВ ndash молярная концентрация вещества В

СeqB ndash эквивалентная концентрация вещества В

z ndash эквивалентное число растворенного вещества В

V(p-p) ndash объем раствора

mB ndash масса растворенного вещества В

МВ ndash молярная масса растворенного вещества

Какова эквивалентная концентрация гидроксида кальция в растворе 3 л

которого содержат 002 моль растворенного вещества

26

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

0130])([])([ 22 =

sdot=

minus ppeq V

OHCanzOHCaС мольл

Эквивалентная концентрация Са(ОН)2 в растворе равна 0013 мольл

Какая масса карбоната натрия необходима для приготовления 900 мл

02 раствора карбоната натрия [раствора с сeq(Na2C03) = 02 мольл]

549)()(

)( 323232 =

sdotsdot= minus

zVCONaMCONac

CONam ppeq г

Для приготовления данного раствора необходимо взять 954 г Na2CO3

47 Расчеты по плотности газов и растворов

С помощью формулы-определения плотности и на основе взаимосвязи

между молярным объемом газа молярной массой и плотностью можно

вычислить значения соответствующих величин

)(

MVrM

Vm

=

=

ρ

ρ

где ρ ndash плотность газа или раствора

М ndash молярная масса

VM ndash молярный объем газа

т ndash масса раствора

V ndash объем раствора

Рассчитайте плотность диоксида углерода при нормальных условиях

(ну)

27

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

гл961422

44CO

лмоль422)ну()CO()CO(

2

22

==

==

)ρ(

VV

MM

M

ρ

Плотность диоксида углерода при нормальных условиях составляет

196 гл Рассчитайте количество некоторого газа в порции массой 2014 г

если его плотность равна 00899 гл

Рассчитайте эквивалентную концентрацию гидроксида калия в раство-

ре с плотностью 113 гмл

56

1311401)(

)()(

)(

)()()()()(

)(

)(

)(

)()(

мольгмлг

KOHMKOHz

KOHMmKOHmz

KOHMVKOHmz

VKOHnzKOHczKOHс

pp

pp

рр

ррррeq

minussdot=

minussdot=

sdot

minussdot=

=sdot

sdot=

sdot=sdot=

minus

minus

minus

minusminus

ρωρ

ce(KOH) = 28 мольл

Эквивалентная концентрация КОН в данном растворе равна 28 мольл

48 Расчет молярной концентрации вещества по результатам титрования

Молярная концентрация вещества в растворе при титровании может быть рассчитана по объему определяемого раствора и расходу стандартного рас-твора с известной молярной концентрацией другого вещества В точке ва-лентности эквивалентные количества веществ в анализируемом и в стан-дартном растворе одинаковы Произведение эквивалентного числа z1 на ко-личество определяемого вещества n1 равно произведению эквивалентного числа z2 на количество вещества в стандартном растворе 2211 nznz = Это

28

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

уравнение упрощается если вещества определяемого и стандартного рас-творов имеют одинаковые эквивалентные числа (z1 = z2) n1 = n2

z1c1V1 = z2c2V2

откуда

11

2221 Vz

Vczс =

где с1 ndash молярная концентрация вещества в определенном растворе с2 ndash молярная концентрация вещества 2 в стандартном растворе V1 ndash объем определяемого раствора V2 ndash объем использованного раствора 10 мл раствора азотной кислоты в процессе кислотно-основного титрования

потребовали 48 мл раствора гидроксида натрия с ceq(NaOH) = 1 мольл Какова эквивалентная концентрация азотной кислоты в ее растворе

1

221 V

Vсс =

(NaOH) = 1 z(HNО3) = 1

( ) ( ) ( )( )

( ) ( )( ) мольл480мл10

мл48мольл1

33 =

sdot=

sdot=

HNOVNaOHVNaOHcHNOс

Молярная концентрация азотной кислоты равна 048 мольл

49 Расчет массы по результатам титрования

Масса растворенного вещества или его ионов может быть найдена с

помощью титрования Для расчета необходимы формулы-определения мо-

лярной концентрации и молярной массы Подстановкой и преобразовани-

ем получим

2211

21 VcM

zzm =

29

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

где m1 ndash масса вещества в определяемом растворе

M1 ndash молярная масса вещества в определяемом растворе

Z1 ndash эквивалентное число вещества в определяемом растворе

с2 ndash молярная концентрация вещества в стандартном растворе

V2 ndash объем использованного стандартного раствора

z2 ndash эквивалентное число вещества в стандартном растворе

При перманганатометрическом определении катионов железа (II) в

растворе было использовано 168 мл 002 М раствора перманганата калия

Какая масса железа в виде ионов содержится в определяемом растворе

Уравнение реакции титрования

5Fe +2 +МnО 4 + 8Н3О+ = 5Fe3+ + Мn2+ + 12Н2О

z(Fe +2 ) = 1z(MnO minus4 ) = 5

( ) ( )( ) ( ) ( ) ( )

( ) ( ) мг94мл816мольл020

ьгмол5615

42

242

=sdottimes

timessdot=sdotsdot= minus++

minus+ MnOcFeM

FezMnOzFem

30

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

5 СТЕХИОМЕТРИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ

ПО ХИМИЧЕСКИМ РЕАКЦИЯМ

Стехиометрия ndash учение о количественном составе химических соеди-

нений а также о соотношениях количеств веществ масс объемов и заря-

дов в химических реакциях

Стехиометрический расчет ndash расчет масс и объемов участвующих в

химической реакции исходных веществ или продуктов реакции Во всех

химических реакциях количества исходных веществ реагируют друг с дру-

гом в определенном соотношении На основании этого можно рассчитать

массы и объемы участников химической реакции

51 Алгебраический расчет массы и объема

На основе пропорциональности масс объемов и количеств веществ

выводятся расчетные уравнения для этих величин

Искомая величина Заданная величина Расчетное уравнение

m(A) m(B) ( )( )

( ) ( )( ) ( )BMBn

AMAnBmAm

sdotsdot

=

m(A) V(B) ( )( )

( ) ( )( ) ( )BVBn

AMAnBVAm

Msdotsdot

=

V(A) m(B) ( )( )

( ) ( )( ) ( )BMBn

AVAnBmAV M

sdotsdot

=

V(A) V(B) ( )( )

( )( )BnAn

BVAV

=

m ndash масса вещества V ndash объем вещества M ndash молярная масса VM ndash мо-

лярный объем газа (ну) (A) ndash вещество А (B) ndash вещество В

31

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Рассмотрим алгоритм действия на примере задачи каков объем кисло-

рода может быть получен путем термического разложения 28 г перманга-

ната калия

1 Составление уравнения реакции

2KMnO4 = K2MnO4 + MnO2 + O2

2 Указания на искомые и заданные величины

Дано n(B) = n(KMnO4) = 2 моль

N(A) = n(O2) = 1 моль

m(B) = m(KMnO4) = 28 г

Найти V(A) = V(O2)

3 Вывод расчетного уравнения

( ) )(

)()()()(

)()()()(

)()(

44

4222 KMnOMKMnOn

KMnOmOVMOmOV

BMBnAVAn

BmAV M

sdotsdotsdot

=

sdotsdot

=

4 Подстановка данных в расчетное уравнение

( ) ( ) ( )( ) ( )мольгмоль

лмольлмольOV1582

284221)( 2 sdotsdotsdot

=

5 Счет искомых величин

V(O2) = 198 л

6 Ответ задачи путем термического разложения 28 г перманганата ка-

лия можно получить 198 л кислорода

32

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

52 Расчет массы и объема методом пропорций

Массы и объемы реагентов в химической реакции могут быть рассчи-

таны на основе количеств веществ молярных масс и молярных объемов

используя метод пропорций

Какая масса оксида железа (3) должна быть использована в реакции с

алюминием для получения 14 г железа

1 Составление уравнения реакции

Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3

2 Запись заданной и искомой величины над уравнением реакции

m 14 г

Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3

3 Запись произведений стехиометрических коэффициентов и моляр-

ных масс веществ под уравнением реакции

m 14 г

Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3

мольг 1601sdot мольг 562 sdot

4 Составление пропорции

мольгг

мольгm

56214

1601 sdot=

sdot

5 Расчет искомых величин

гмольг

гмольгm 20562

14160=

sdotsdot

=

6 Ответ задачи для получения 14 г железа требуется 20 г оксида желе-

за (+3)

33

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

6 РАСЧЁТЫ В ХИМИЧЕСКОЙ ТЕРМОДИНАМИКЕ

61 Расчет энтальпии реакции по данным эксперимента

Энтальпия реакции может быть определена калориметрическим методом

)(

)()()(

)(

)()(

22

22

продmпродMTOHcOHmН

продnTOHcOHmH

P

P

sdotΔsdotsdotminus=Δ

Δsdotsdotminus=Δ

где ΔH ndash энтальпия реакций

m(H2O) ndash масса воды в калориметре

(прод) ndash продукт реакции

Определите энтальпию реакции железа с серой если образуется суль-

фид железа(2)

Уравнение реакции Fe + S = FeS

Данные измерений m(H2О) = 400 г ΔT = 45 К

m(Fe) = 448 г m(S) = 256 г

( )[ ] ( ) 94562484

8854194400)()(

)()()( 22

молькДжмольгКлКДж

SmFemFeSMTOHcOHmH P

minus=+

sdotsdotsdotsdotminus=

+sdotΔsdotsdot

minus=Δ

Определенная калориметрическим путем энтальпия реакции получения

сульфида железа (+2) составляет ΔН = -94 кДжмоль (табличная величи-

на -100 кДжмоль)

34

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

62 Расчет стандартных величин реакции

по табличным данным

Стандартные энтальпии ΔН0 стандартные энтропии ΔS0 стандартные

энергии Гиббса ΔG0 ndash реакции могут быть рассчитаны на основе закона

Гесса по табличным данным

)]([)]([

)()(

)()(

0

0

0

000

000

реагGvпродGvG

SvSvS

HvHvH

BTBTT

реагпрод

реагпрод

ΔsdotminusΔsdot=Δ

sdotminussdot=Δ

ΔsdotminusΔsdot=Δ

sumsum

sum sum

sum sum

Рассчитайте стандартную энтальпию гидрирования этена

кДж137]01521[)]85(1[

)]H(H)HC(H[)HC(H

CHCHHCHCH

20

420

6200

33222

minus=sdot+sdotminusminussdot=

=Δsdot+ΔsdotminusΔsdot=Δ

minusrarr+=

vvHv

Стандартная энтальпия реакции составляет -137 кДж

63 Расчет энергии Гиббса реакции

Расчет производится по уравнению Гиббса-Гельмгольца

000 H STGT ΔminusΔ=Δ

Рассчитайте стандартную энергию Гиббса GΔ 0298 ndash гидрирования этена

СН2 = СН2 + Н2 rarr СН3 ndash СН3 0HΔ = -137 кДж ASP = ndash121 ДжК

0298GΔ = 0

298HΔ ndashΔS 0 = ndash137 middot298 (ndash0121) = ndash101 кДж

Стандартная энергия Гиббса реакции составляет -101 кДж

35

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

64 Расчет константы равновесия

Константа равновесия рассчитывается по стандартной энергии Гиббса

реакции

RTInKGT minus=Δ 0

Рассчитайте константу равновесия PK гидрирования этена при 298 К

если кДж1010289 minus=ΔG давление выражено в Паскалях

0289 PRTInKG minus=Δ

105325101

кПа)325101(

1)325101(

840)К(298)ДжК(3148

)кДж(101

15840

0298

sdot==sdot=

minus=Δ=

=sdot

minus=

Δminus=

Δ

Δ

eeK

vKInInK

RTGInK

vInKP

vP

P

P

P

Константа равновесия гидрирования этена составляет 15105 sdot=PK

36

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

7 РАСЧЕТЫ В КИНЕТИКЕ РЕАКЦИЙ

71 Расчет константы скорости

Расчет константы скорости на основе данных измерения кинетических

параметров осуществляется по уравнению скорости реакции Порядок хи-

мической реакции должен быть известен

Реакция 1 порядка

Реакция 2 порядка

Или если с0А = с0В

)11(10

2

AAA

A

cckkc

ddcv minus==minus=

ττ

где сА сВ ndash молярные концентрации в момент времени х

с0А с0В ndash начальные концентрации реагентов

k ndash константа скорости реакции

τ ndash время протекания реакции

Щелочное омыление метилового эфира уксусной кислоты протекает

как реакция II порядка

CH3 ndash COO ndash CH3 + OH ndash COOndash + CH3OH

Найдите константу скорости Заданы начальные концентрации метилового

эфира уксусной кислоты и гидроксид-иона с0(эфир) = с0(ОН minus ) = 005 мольл

Через 75 с концентрации составили с(эфир) = с(ОН minus ) = 004 мольл

A

AA

A

ccInkkc

ddcV 01

ττ===

BA

AB

ABBA

A

ccccIn

cckckc

ddcV

0

0

00 )(1 sdotminus

==minus=ττ

37

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ minus=⎥

⎤⎢⎣

⎡minus=

0501

0401

751

)(1

)(11

0 cэфирcэфирck

τ

k = 0067 л(мольmiddotс)

Константа скорости щелочного омыления метилового эфира уксусной

кислоты составляет 0067 л(мольmiddotс)

72 Расчет порядка реакции

Расчет порядка реакции из данных измерения кинетических парамет-

ров осуществляется по уравнению скорости С помощью полученных

экспериментальным путем данных рассчитываются и сравниваются меж-

ду собой константы скорости в разные моменты времени Если отклоне-

ние значений этих констант незначительное то выбранный для расчетов

порядок реакции является правильным

Необходимо определить порядок реакции тиосульфат-иона с перокси-

дом водорода

minus23S2SO +2Н3O+ + Н2O2 mdashgt S4O minus2

6 + 4Н2О (при рН = const)

Данные измерений

τ мин 0 17 36 43 52

с(SO3S2-)10-3 мольл

205 103 52 42 31

с(Н2O2)10-3 мольл 368 317 291 286 281

Предложим что в данных условиях протекает реакция II порядка

)()()(22

23

23 OHcSSOck

dSSOdcv sdotsdot=minus= minus

minus

τ

38

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

)()()()(

)]()([1

23022

2202

3

2202

30minus

minus

minus sdotsdot

sdotminus

=SSOcOHcOHcSSOcIn

OHcSSOck

τ

Через 17 мин

)10520()10731()10836()10310(

)1083610520(171

33

33

33 minusminus

minusminus

minusminus sdotsdotsdotsdotsdotsdot

sdotsdotminussdot

= Ink

k = 195 л(моль sdot мин) Аналогично через 36 мин ndash 194 через 43 мин ndash 190 через 52 мин ndash 191

Частные константы скорости близки по значениям протекает реакция 2 порядка Константа скорости этой реакции составляет 19 л(моль sdot мин)

73 Расчет времени реакции

Расчет времени реакции необходимого для того чтобы достичь опре-деленной концентрации исходного вещества или продукта реакции осу-ществлялся по уравнению скорости реакции

Проводится химическая реакция пероксида водорода с тиосульфат-ионом в кислом растворе Начальные концентрации с0(Н2О2) = 5 sdot 10 minus 2мольл

c0(SO3S2 minus

) = 25 sdot10-2 мольл Константа скорости реакции II порядка

k = 191 л(моль sdot мин) Необходимо рассчитать время по истечении кото-

рого концентрация тиосульфат-ионов станет равной 1 sdot 10 2minus мольл 2SО3S2- + 2Н3О+ + Н2О2 rarr S4О minus2 + 4Н2О

)()()(22

23

23 OHcSSOck

dSSOdcv sdotsdot=minus= minus

minus

τ

)()()()(

)]()([1

23022

2202

3

2202

30minus

minus

minus sdotsdot

sdotminus

=SSOcOHcOHcSSOcIn

OHcSSOckτ

39

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

=minusminus= minusminus )]()([21)()( 2

32

3022022 SSOcSSOcOHcOHс

2222 10254)1011052(21105 minusminusminusminus sdot=sdotminussdotminussdot= мольл

)1052()10254()105()101(

)]1051052[9111

22

22

22 minusminus

minusminus

minusminus sdotsdotsdotsdotsdotsdot

sdotsdotminussdot

= Inτ

τ = 159

Концентрация minus23SSO равная 2101 minussdot мольл установиться через 159 мин

74 Расчеты по уравнению Аррениуса

С помощью уравнения Аррениуса рассчитываются энергия активации и предэкспоненциальный множитель на основе экспериментальных значений константы скорости Константа скорости может быть пересчитана на лю-бые температуры

RTEInAInk

eAk

A

RTEA

minus=

sdot=minus

)11(12

12 TTREInkInk A minus=minus

где minus21kk константы скорости реакции

T1 T minus2 температуры

ЕА ndash энергия активации

R ndash универсальная газовая постоянная

A ndash предэкспоненциальный множитель

40

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Константы скорости разложения пентаоксида диазота N 2 O5 rarrNO2 + NO3

при 308 К и 328 К равны соответственно 134 middot 10 4minus и 150 middot 10 3minus с 1minus Необ-

ходимо рассчитать энергию активации

1

2

21

21

KKIn

TTTRTEA sdotminus

=

14

13

1034110501

)308328()(328)(300)]([31458

minusminus

minusminus

sdotsdot

sdotminus

sdotsdotsdot=

ccIn

КККмольКДжEA

EA = 101 кДжмоль

Энергия активации разложения N2О5 составляет 101 кДжмоль

Константы скорости разложения пентаоксида диазота при 308 К и

328 К равны соответственно 134 middot 10-4 и 150 middot 10-3 с-1 Необходимо рас-

считать предэкспоненциальный множитель А если энергия активации

равна 101кДжмоль

c10812

108110812

c1081)10501(

c1081)10341(

1131313

21

11332831458101000

322

11330831458101000

411

2

1

minus

minussdotminus

minussdotminus

sdot=sdot+sdot

=+

=

sdot=sdotsdot=sdot=

sdot=sdotsdot=sdot=

AAA

eekA

eekA

RTE

RTE

A

A

Множитель А для данной реакции равен 18 middot 1013 с-1

Константа скорости разложения пентаоксида диазота при 328 К со-ставляет 60 1310 minusminussdot с Необходимо рассчитать константу скорости реакции при 100 degС

41

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

c130)10501(287287

2874684)328

1273100

1(31458

101000

)11(

)11(

1312

4684

1

2

2

2

121

2

1212

minusminus =sdotsdot==

===minus+

minus=

minusminus=

minusminus=minus

KK

eKK

KKIn

TTRE

KKIn

TTREInkInk

A

A

Константа скорости разложения N2О5 при 100 degС составляет 013 с-1

42

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

8 РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РАВНОВЕСИЯМ

81 Расчеты по закону действующих масс

Расчеты в соответствии с законом действующих масс осуществляются в определенной последовательности

Алгоритм действия 1 Составление уравнения реакции 2 Указание молярных концентраций (парциальных давлений) реаген-

тов перед началом реакции 3 Вычисление молярных концентраций (парциальных давлений) уча-

стников реакции в состоянии химического равновесия 4 Составление уравнения закона действующих масс 5 Подстановка молярных концентраций (парциальных давлений) в

уравнение закона действующих масс 6 Расчет искомых величин В химических равновесиях с одинаковой суммой коэффициентов для

реагентов и продуктов (Δ v = 0) вместо молярных концентраций могут быть взяты пропорциональные им количества веществ

82 Расчет константы равновесия Кс

В реакции уксусной кислоты с этанолом при 25 degС к моменту установ-ления химического равновесия образовалось 205 моль этилового эфира уксусной кислоты В исходных веществах содержалось 155 моль воды Каково значение константы равновесия

1 СН3mdashСООН + С2Н5mdashОНhArrСН3mdashСООmdashС2Н5 + Н2О 2 3 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 (3-205) (4-205) 205 моль (155 + 205) 095 моль 195 моль 36 моль

43

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

4 )()(

)()(спиртnкислотаnводаnэфирnKC sdot

sdot=

5 95195063052

sdotsdot

=cK

6 КС = 398 При 25 degС константа равновесия образования этилового эфира уксус-

ной кислоты равна 398 (или ~ 4)

83 Расчет количества продукта в состоянии равновесия

При 25 degС константа равновесия образования эфира из уксусной кисло-ты и этанола равна 4 Каково количество эфира в состоянии равновесия если взято 3 моль уксусной кислоты и 4 моль этанола Исходные вещест-ва содержат 155 моль воды

1 СН3 ndash СООН + С2Н5 ndash ОН hArr СН3 ndash СОО ndash С2Н5 + Н2О 2 3 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 3-n 4-n n 155 + n

4 )()(

)()(спиртnкислотаnводаnэфирnK C sdot

sdot=

5 )4()3(

)551(4nn

nnminussdotminus

+=

87329254164

972859

016859482845516

21

222

plusmn=minusplusmn=

=+minus+minus=+

n

nnnnnn

n1 = 78 моль (нереальный ответ n gt 4 моль)

n2 = 205 моль В состоянии химического равновесия смесь содержит 205 моль этило-

вого эфира уксусной кислоты

44

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

84 Расчет выхода продукта

Уход продукта реакции представляет собой частное от деления полу-ченного в равновесии количества вещества и рассчитанного по необрати-мой реакции количества вещества

теорnn

При взаимодействии 3 моль уксусной кислоты с 4 моль этанола полу-чают 205 моль эфира Исходные вещества содержали 155 моль воды Ка-ков выход эфира по отношению к уксусной кислоте

1 OHHCCOOCHOHHCCOOHCH 2523523 +minusminushArrminus+minus

2 23 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 095 моль 195 моль 205 моль 36 моль

4 3052

)()(

)()(

0

===кислотаnэфирn

эфирnэфирn

теор

η

5 68680 ==η

Выход эфира по отношению к уксусной кислоте составляет 68

85 Расчет константы равновесия по уравнению Вант-Гоффа

Расчет константы равновесия при определенной температуре осущест-вляется при заданной константе равновесия с помощью уравнения Ванг-Гоффа (изобара реакций)

2RTH

dTdInK Δ

=

Интегрированная форма

12

120

12 TTTT

RHInKInK minus

sdotΔ

+=

45

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

где k ndash константа равновесия 0HΔ ndash стандартная энтальпия

R ndash универсальная газовая постоянная T ndash температура 12 ndash индексы для двух составляющих

При 25 degС для химической реакции 242 2NOON hArr константа равновесия

КР = 114 кПа Рассчитайте константу равновесия при 70 degС если стан-дартная энтальпия реакции Δ Н0 = 59 кДж

259325101325101

940343298298343

3145859000

325101411

325101

9402

12

120

12

2

2 =sdot=sdot=

=sdotminus

sdot+=

=minus

sdotΔ

+==

eeK

In

TTTT

RHInK

KInK

PInKP

PP

P

86 Расчеты с водородным показателем рН

Расчеты с показателем рН проводятся с помощью формулы-определения рН и химического выражения константы протолиза

мольлв)()( 33 OHcOHIgcpH +minus=

Для сильных кислот и оснований

с(H3O+) = c0на sdot c(OH-) = c0B

Для средних по силе кислот и оснований (при К gt 001 с0)

с(H3O+) = Bbнаa cKOHсcK 00 )( =minus

Для буферных ратворов

)()()( 3 minus

+ sdot=AcHAcКOHс a

46

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Раствор имеет значение рН 35 Какова молярная концентрация катио-нов оксония

мольл102310)(

10)(

)(

4533

3

3

minusminus+

minus+

+

sdot==

=

minus=

OHc

OHc

OHIgcpH

pH

Концентрация катионов H3O+ = 32 sdot 10-4 мольл

Рассчитайте рН в 01М растворе аммиака если КВ(NH3) = 18 middot 10 5minus

111)1077(

мольл10771031

101)(

)(

мольл103110)1081()(

)(

12

123

14

3

35

0

=sdotminus=

sdot=sdotsdot

==

sdot=sdotsdot=

=

minus

minusminus

minus

minus+

minusminusminus

minus

IgpHOHcKOHс

OHc

cKOHс

W

BB

Рассчитайте значение рН буферного раствора

К a (СН3СООН) + 016М CH 3 COONa

Если К а (СН3СООН) = 18- 10 5minus

55

3

33 1021

160110)1081(

)()()( minusminus

minus+ sdot=sdotsdot=sdot=

COOCHcCOOHCHcKOHс a

pH = 49

Буферный раствор имеет значение рН = 49

47

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

87 Расчет степени протолиза

Степень протолиза представляет собой долю кислоты или основания

вступивших в протолиз по отношению к начальной концентраций протолита

НАНАKT c

Acc

OHca00

3 )()( minus+

==

и

BBC c

HBccOHca

000

)()( +minus

==

Какова степень протолиза в 001М растворе уксусной кислоты если

010

010)1081()(

)(

)()()(

)(

5

30

30

30330

3

sdotsdot=

sdot=

sdot==

minus

+

COOHCHcCOOHCHcK

a

COOHCHcKOHcCOOHCHc

OHca

aKT

aKT

аКТ = 0042 или 42

Ka = 18 sdot 10-5

Степень протолиза уксусной кислоты составляет 42

88 Расчеты по равновесиям растворимости

Расчеты по равновесиям растворимости и осаждения проводятся с по-

мощью выражения для произведения растворимости

)()(

][][)(

nmnm

nMnM

nmMnnM

nmBAПРBAl

BABAПР

+

minus+

=

=

48

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

где ПР (АmВn) ndash произведение растворимого вещества АmВn

l(АmВn) ndash растворимость вещества или концентрация насыщенного рас-

твора вещества nm BA

Сульфат бария имеет произведение растворимости 1middot10-10 При какой

концентрации серной кислоты в 0001М растворе хлорида бария начина-

ется осаждение сульфата бария

[Ba2+][SO minus24 ] = ПP(BaSо4)

3

10

242

442 101101

][)(][)( minus

minus

+minus

sdotsdot

===BaBaSOПРSOSOHс

c(H2SО4)= 1 middot 10-7 мольл

Осаждение сульфата бария начинается когда концентрация серной ки-

слоты превышает значение 1 middot 10 7minus мольл

Какова растворимость l1 перхлората калия в воде по сравнению с рас-

творимостью l1 перхлората калия в 1 М растворе хлорида калия

l1 (КСlO4) = [СlOminus4 ] = )( 4KCIOПР = 2101 minussdot = 01 мольл

l1 (КСlO4) = [СlOminus4 ] ПР(КClO4) = с(К+)[СlO

minus4 ] = 1 middot 10-2

1101

)()KClO()(

24

42

minus

+

sdot==

KcПРKClOl

l1 (КСlO4) = 001 мольл

Растворимость l1 перхлората калия в чистой воде в десять раз выше 1

М растворе хлорида калия

49

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

89 Расчет растворимости при комплексообразовании

Для расчета растворимости малорастворимых солей когда катион об-

разует комплекс требуются уравнения для произведения растворимости и

для константы устойчивости комплекса

ПР(AmBn) = [An+]m[Bm-]n

xnx

LAAlK

]][[][

+=

где ПР ndash произведение растворимости

К ndash константа устойчивости комплекса

[Аn+] ndash молярная концентрация катионов

[L] ndash молярная концентрация лигандов

[АЦ] ndash молярная концентрация комплекса

Константа устойчивости катиона диамминсеребра (+1) К = 16 middot 107

Рассчитайте растворимость хлорида бромида и иодида серебра(1) в 4М

растворе аммиака если ПР(АgСl) = 1 middot 10-10 ПР(АgВr) = 5 middot 10-13

ПР(АgI) = 8 middot 10-17

AgXhArrАg+ + Х minus ПР(АgХ) = [Аg+][Х minus ]

])([

)()(][

)(][)(

)(])([][

)(][

])([])([2

23

32

33

23

32

23233

++minus

++

+

+++

sdotsdot===

sdot=

sdot=hArr+

NHAgNHcKAgXПР

AgAgXПРXAgXl

NHcKNHAgAg

NHcAgNHAgKNHAgNHAg

50

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

мольл1041)(

4)1061()108()(

мольл1011)(

4)1061()105()(

мольл160)(4)1061()101()(

)()()(

][])([

4

2717

2

2713

2710

32

23

minus

minus

minus

minus

minusminus

minus+

sdot=

sdotsdotsdotsdot=

sdot=

sdotsdotsdotsdot=

=

sdotsdotsdotsdot=

sdotsdot=

asymp

AgIl

AgIl

AgBrl

AgBrl

AgCllAgCll

NHcKAgXПРAgXl

XNHAg

Растворимость галогенидов серебра(1) в 4М растворе аммиака состав-

ляет 016 (AgCl) 11 middot 10-2 (AgBr) и 14 middot 10-4 мольл (AgI) В этом растворе

аммиака хлорид растворяется хорошо бромид ndash незначительно и иодид

серебра (+1) ndash плохо

51

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

9 РАСЧЕТЫ В ЭЛЕКТРОХИМИИ

91 Расчеты по уравнению Нернста

С помощью уравнения Нернста можно вычислить окислительно-

восстановительные потенциалы электродные потенциалы и равновесное

напряжение гальванического элемента

Для окислительно-восстановительного электрода

][][0

BcOkIn

zFRTEE sdot+=

где Е0 ndash стандартный потенциал

Е ndash электродный потенциал

Z ndash число переданных электронов

Для электрона металлкатион металла

][0 +sdot+= ZAInzFRTEE

][][)(0590

K298при)()(

0

01

02

0

BcOkIg

zBEE

TанодЕкатодEE

EEE

sdot+=

=minus=Δminus=Δ

где R ndash газовая постоянная

Т ndash температура

F ndash постоянная Фарадея

[Ок] ndash молярная концентрация окислителя

[Bc] ndash молярная концентрация восстановителя

ΔЕ0 ndash стандартное напряжение

ЕΔ ndash равновесное напряжение

52

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Каков электродный потенциал пары медькатион меди (+2) при 25 degС и

[Cu2+]= 001 мольл

01020590340][

2)(0590 20 IgCuIgBEE sdot++=sdot+= +

E = +028 B

Электродный потенциал равен +028 В

Каково равновесное напряжение гальванического элемента Даниеля

при 25 degС если молярные концентрации сульфата меди(2) и сульфата

цинка(2) одинаковы

Электрод 1 цинккатион цинка (+2)

Электрод 2 медькатион меди (+2)

)()()(][][02950

)()(][02950)(

][02950)()()(

02020202

2

2020220

22022

EZnZnECuCuECuCuEZnCuIg

ZnZnECuCuEZnIgZnZnE

CuIgCuCuEZnZnECuCuEE

Δ=minusminus=+

+minus=+minus

minus+=minus=Δ

++++

+

++++

++++

ΔEdeg = 034 middot (-076) = 110 В

Элемент Даниеля имеет равновесное напряжение 110 В Рассчитайте

напряжение гальванического элемента CuCu +2 (с 1 )|| К+ СI minus || Cu2+(c2)Cu

(Cu2+) = 05 мольл и с1 (Сu2+) = 05 005 и 0005 мольл

Для каждого полуэлемента )(20590 20 +sdot+= CuIgcEE

Напряжение гальванического элемента

1

201

0212 2

0590ccIgEEEEE sdot+minus=minus=Δ

Поскольку

01

02 EE =

53

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

то

1

2

20590

ccIgE sdot=Δ

а) с1 (Cu2+) = 05 мольл ΔЕ = 00295 Ig 1 = 0

б) с1 (Cu2+) = 005мольл ΔЕ = 00295 Ig 10 = 0030 В

в) с1 (Cu2+) = 0005 мольл ΔЕ = 00295 Ig 100 = 0059 В

Исследуемые концентрационные гальванические элементы имеют при

25 degС напряжение 0 30 и 59 мВ

Рассчитайте электродные потенциалы полуэлементов при 25 degС

1) 2HPt (р = 1035 кПа) Н3О+ (рН = 15)

2) +2FePt (с = 002 мольл) Fe3+ (с = 004 мольл)

Каково равновесное напряжение гальванического элемента составлен-

ного из этих электродов

++ OHH 22 2 = 2Н3О+ + 2е-

B880)0890(7880B78800200400590770

][][)(0590)(

B08903101510302950510590

)(3101

)(205900590

)(][

20590

2

2

3320

232

1

2

2

230

1

=minusminus=Δ=+=

sdot+=+hArr

minus=minussdotminus=

sdotminussdotminus=+=

+

+++minus++

EIgE

FeFeIgBFeFeEEeFeFe

IgE

кПаHpIgpH

HpOHIgEE

Равновесное напряжение данного гальванического элемента составляет

088 В

54

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Рассчитайте окислительно-восстановительный потенциал для пары

Mn2+MnOminus4 при рН = 0 при рН = 03 и 7 (t = 25 ordmC)

( ) ( ) [ ][ ][ ]

( ) ( ) ( ) [ ][ ]

( ) ( )

( ) ( ) ( ) 094405112

85

05902

lg5

059085

0590

lg5

0590

5812

4

4

24

42

2

834

42

3422

рНВВEMnOMnE

pHBEMnOMnE

MnMnOBpHBEMnOMnE

MnOHMnBEMnOMnE

eOHMnOHMn

sdotminus+=+

sdotminus=+

sdot+sdotminus=

sdot+=

++harr+

minus

minus

+

minusminus+

+

+minusminus+

minus+minus+

o

o

o

o

При рН = 0 Е = +151 рН = 3 Е = +123 рН = 7 Е = +085

Окислительно-восстановительный потенциал данной пары при рН = 03 и 7 составляет +151 +123 и +085 В соответственно

92 Расчеты по законам Фарадея

Для расчета осажденной массы значений силы тока времени или чис-ла элементарных зарядов при электролизе используются законы Фарадея или преобразования законов Фарадея а также формула-определение мо-лярной массы

zFMIm

zFI

nm

zFIn

τ

τ

τ

=

=

=

55

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

где I ndash сила тока

τ ndash время

z ndash число элементарных зарядов

F ndash постоянная Фарадея

n ndash количество вещества

М ndash молярная масса

m ndash масса вещества

Рассчитайте ежедневное производство алюминия в электролизёре кото-рый работает при силе тока 100 000 А и для которого выход по току η = 85

Al3+ rarr Al + 3endash

кг685г039685485963

85027360024000100asymp=

sdotsdotsdotsdotsdot

==zFMIm ητ

В электролизе ежедневно получают 685 кг алюминия

56

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

10 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ФОРМУЛ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ

101 Определение молекулярной формулы летучего органического соединения

Для определения молекулярной формулы летучего соединения необхо-димо оценить результаты качественного и количественного элементного анализа а также установить молярную массу

Алгоритм действия

1 Установить качественный состав соединения Результат исследуемое соединение состоит из элементов углерод во-

дород и кислород Молекулярная формула СхНуОz 11 Установить молярную массу соединения

12 Экспериментальное определение объема пара одной пропорции

соединения

( )( )[ ]

кПа 72101

C 20

мл 548г

г120

=

=

=

=

p

t

OHCV

OHCm

zyx

zyx

o

13 Рассчитать объем пара порции соединения в нормальных условиях

( )[ ] ( )[ ]

( )[ ] мл 445г

32510115293

1527372101548гг

=sdot

sdotsdot=

sdot=

zyx

zyxzyx

OHCVрТ

рТOHCVOHCV

o

o

oo

14 Рассчитать молярную массу соединения

57

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

( ) ( )( )[ ]

( ) гмоль 259

445

41422120гм

=

sdot=

sdot=

zух

zyx

zухzух

ОНСМ

OHCVVОНСm

ОНСМo

2 Установить возможную молекулярную формулу органического со-единения путем расчета

( ) )()()( ОzМНуМСхМОНСМ zух ++=

Возможные решения 592 гмоль = (2 middot 12 + 4 middot 1 + 2 middot 16 гмоль)

или 592 гмоль = (3 middot 12 + 8 middot 1 + 1 middot 16 гмоль)

Возможные молекулярные формулы органического соединения С2Н4О2 и С3Н8О

3 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органическо-го соединения путем анализа сжиганием

31 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида углерода которые образуются при сжигании одной порции органического соединения

m(CхHуOz) = 60 мг m(H2О) = 720 мг V(CО2) = 718 мл t =20degC ρ = 10172 кПа 32 Рассчитать объем диоксида углерода при нормальных условиях 33 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-

единения

( )( )

( ) ( )( ) 3

м

22 =sdot

sdot=

zyx

zyxp

zyx OHCmVOHCMTCOV

OHCnCOn oo

58

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

34 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-

единения

( )( )

( ) ( )( ) ( ) 8

22

2

22 =sdot

sdot==

zyx

zyxp

zyx OHCmOHМOHCMTOHm

OHCnOHnY o

35 Составить молекулярную формулу

Молекулярная формула органического соединения С3Н8О

Молекулярная (брутто-) формула еще не проясняет строения химиче-

ского соединения Последнее может быть определено при использовании

химических иили физических методов

Возможные соединения с молекулярной формулой С3Н8О

CH3ndashCH2ndashCH2ndashOH ndash пропанол 1

CH3ndashCH(OH)ndashCH3 ndash пропанол 2

СН3ndashСН2ndashОndashСН3 ndash метиловый спирт

102 Определение молекулярной формулы

нелетучего органического соединения

Для определения молекулярной формулы нелетучего соединения необ-

ходимо оценить результаты качественного и количественного элементно-

го анализа и результатов определения молярной массы криоскопическим

методом Молярная масса вещества рассчитывается на основании пони-

жения температуры замерзания

LB

Bзамзам mM

mkT sdot=Δ

Lзам

BзамB mT

mkMΔ

=

где замTΔ ndash понижение температуры замерзания

59

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

замK ndash криоскопическая константа растворителя

Bm ndash масса вещества В

BM ndash молярная масса вещества В

Lm ndash масса растворителя

Для определения молекулярной формулы подходит следующая после-

довательность действий

Установить качественный состав соединения Результат исследуемое со-

единение состоит из элементов углерод водород и кислород Молекуляр-

ная формула ZYX OHC

1 Установить молярную массу соединения

11 Экспериментальное определение понижения температуры замер-

зания раствора

m( ZYX OHC ) = 78 г m(H2О) = 40 г

ΔTзам = -2 К

Кзам(Н2О) = -1860 К sdot гмоль

12 Рассчитать молярную массу соединения

)()()(

2OHmTOHCmkOHCM

зам

ZYXзамZYX Δ=

M( ZYX OHC ) = 181 гмоль

2 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органического

соединения путем анализа сжиганием

21 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида

углерода которые образуются при сжигании одной порции соединения

M(CxHyOz) = 93 мг

m(H2О) = 547 мг

V(СО2) = 739 мл

t =22 degС

60

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

ρ = 1006 гПа

22 Рассчитать объем диоксида углерода в нормальных условиях

25101315295152731006973)()(

0

0220 sdot

sdotsdot==

TppTCOVCOV

V0(СО2) = 679 мл

23 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-

единения

093041422

18106790)(

)()()(

)( 202

sdotsdot

=sdotsdot

==ZYXM

Zyx

ZYX OHCmVOHCMCOV

OHCnCOnx

х = 6

24 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-

единения

93181817542

)()()()(2

)()(2

2

22

sdotsdotsdot

=sdotsdot

==ZYX

Zyx

ZYX OHCmOHMOHCMOHm

OHCnOHny

у = 12

25 Расчет числа атомов кислорода в молекуле органического соеди-

нения

)()()()( OzMHyMCxMOHCM Zyx +minus=

16112126181

)()()()( sdotminussdotminus=

minusminus=

OMHyMCxMOHCM

z Zyx

z = 6

Молекулярная формула соединения С6H12O6

61

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

Основная

1 Коровин НВ Общая химия учебник для технических направлений и специальностей вузов НВ Коровин ndash 2-е изд испр и доп ndash М ВШ 2000

2 Фролов ВВ Химия ВВ Фролов ndash М Высшая школа 1995 3 Глинка НЛ Задачи и упражнения по общей химии НЛ Глинка ndash

Л Химия 1989 4 Суворов АВ Общая химия АВ Суворов АБ Никольский ndash СПб

Химия 1997 5 Орлов КЯ Авиационные материалы КЯ Орлов ВА Пархимович

ndash М Транспорт 1993 6 Задачи и упражнения по общей химии под ред проф НВ Корови-

на ndash М Высшая школа 2003 7 Михилев ЛА Задачи и упражнения по неорганической химии

ЛА Михилев НФ Пассет МИ Федотова ndash СПб Химия 1995 8 Хомченко ИГ Общая химия сборник задач и упражнений

ИГ Хомченко ndash М Оникс 1999 9 Литвинова ТН Задачи по общей химии с медико-биологической на-

правленностью ТН Литвинова ndash Ростов нД Феникс 2001 10 Кузьменко НЕ Задачник по химии НЕ Кузьменко ВВ Еремин

ndash М Экзамен 1999

Дополнительная

1 Слесарев ВИ Химия Основы химии живого учебник для вузов

ВИ Слесарев ndash 2-е изд испр и доп ndash СПб Химиздат 2001

2 Хаускрофт К Современный курс общей химии В 2 т К Хаускрофт

Э Констебл пер с англ ndash М Мир 2002 3 Лидин РА Химия справочник для старшеклассников поступающих в вузы

РА Лидин ЛЮ Аликберова ndash М Аст пресс школа 2002

62

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

4 Слета ЛА Химия справочник ЛА Слета ndash Харьков Фолио Рос-

тов нД Феникс 1997

5 Дикерсон Р Основные законы химии В 2 т Р Дикерсон Г Грей

Дж Хейт ndash М Мир 1982

6 Лучинский ГП Курс химии ГП Лучинский ndash М Высшая школа 1985

7 Ремсден ЭН Начала современной химии ЭН Ремсден ndash Л Хи-

мия 1985

8 Степин БД Неорганическая химия БД Степин АА Цветков ndash

М Высшая школа 1994 9 Шелинский ГИ Основы теории химических процессов ГИ Шелинский

ndash М Просвещение 1989

10 Ерохин ЮМ Сборник задач и упражнений по химии ЮМ Еро-

хин ВИ Фролов ndash М ВШ 1990

11 Любимова НБ Вопросы и задачи по общей и неорганической хи-

мии НБ Любимова ndash М ВШ 1990 12 Фримантл М Химия в действии М Фримантл ndash Ч 1 2 ndash М Мир 1991

13 Шиманович ИЕ Общая химия в формулах определениях схемах

ИЕ Шиманович МЛ Павлович ВФ Тикавый ПМ Малашко ndash Минск

Университетское 1996

14 Витинг ЛМ Задачи и упражнения по общей химии ЛМ Витинг

ЛА Резницкий ndash М МГУ 1995

15 Зоммер К Химия справоник школьника и студента Пер с нем

под ред РА Лигина ndash 2-е издстереотип ndash М Дрофа 2000

63

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Приложение

64

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

65

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

66

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

67

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Значение некоторых констант

Постоянная Авогадро NA = 60221023 моль-1

Постоянная Фарадея 1 F = 6021023е = 96484 Кл = 268 Аmiddotч

Постоянная Планка h = 662610-34 Джс

Универсальная газовая постоянная R = 0082 лmiddotатмКndash1моль-1 =

= 62 360 млmiddotмм рт ст Кndash1мольndash1 = 8314 ДжmiddotК-1мольndash1 = 1987 калК-1моль-1

Таблица 1

Приставки кратных и дольных единиц

Приставка Множитель Приставка Множитель Приставка Множитель

тера Т 1012 гектог 102 милли м 10-3

гига Г 109 дека да 101 микро мк 10-6

мега М 106 децид 10-1 нано н 10-9

кило к 103 сантис 10-2 пико п 10-12

Таблица 2

Корни латинских названий элементов

Символ Название Корень латинского названия Ag Серебро Аргент As Мышьяк арс- арсен- Au Золото аур- С Углерод карб- карбон- Сu Медь купр- Fe Железо ферр- Н Водород гидр- гидроген-

Hg Ртуть меркур- Мn Марганец марган- N Азот нитр- Ni Никель никкал- О Кислород окс- оксиген- Pb Свинец плюмб- S Сера сульф- тио-

Sb Сурьма стиб- Si Кремний алл- силиц- Sn Олово станн-

68

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Таблица 3 Соотношение между единицами энергии

Единица эрг Дж кал Втmiddotч ЭВ

эрг 1 10-7 239middot10-8 278middot10-11 624middot1011

Дж 107 1 0239 278middot10-4 625middot1018

кал 4184middot107 4184 1 116middot103 261middot1019

Втmiddotч 360middot1010 36middot103 861 1 224middot1022

ЭВ 160middot10-12 160middot10-19 383middot10-20 445middot10-23 1

Таблица 4

Названия часто употребляемых кислот и их солей

Кислота Названия солей

Название Формула Кислот-ный

осадок

По названию кислоты (рус номенклатура)

По названию аниона (между-народная но-менклатура)

Азотная HNO3 NO3ndash азотнокислый нитрат

Азотистая HNO2 NО2ndash азотистокислый нитрит

Бромоводородная HBr Brndash бромистый бромид

Йодоводородная HI Indash йодистый йодид

Метакремниевая H2SiO3 SiO32ndash кремниевокислый силикат

Марганцовая HMnO4 MnO4ndash марганцевокислый перманганат

Ортофосфорная H3PO4 PO43ndash фосфорнокислый ортофосфат

(фосфат)

H3PO4 HPO42ndash

кислый фосфорнокис-лый (двухзамещенный) гидрофосфат

H3PO4 H2PO4ndash кислый фосфорнокис-

лый (однозамещенный) дигидрофосфат

Серная H2SO4 SO42ndash сернокислый сульфат

H2SO4 HSO4ndash

кислый сернокислый

гидросульфат (бисульфат)

Сернистая H2SO3 SO32ndash сернокислый сульфит

H2SO3 HSO3ndash кислый сернистокислый гидросульфит

(бисульфит)

Угольная H2CO3 CO32ndash углекислый карбонат

H2CO3 HCO3ndash

кислый углекислый (двууглекислый)

гидрокарбонат (бикарбонат)

Уксусная CH3CHOOH CH3COOndash уксуснокислый ацетат

69

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Окончание табл 4Кислота Названия солей

Название Формула Кислот-ный

осадок

По названию кислоты (рус номенклатура)

По названию аниона (между-народная но-менклатура)

Фосфористая H3PO3 HPO32ndash фосфористокислый фосфит

Фтороводородная HF Fndash фтористый фторид

Хлороводородная HCl Clndash хлористый хлорид

Хлорная HClO4 ClO4ndash хлорнокислый перхлорат

Хлорноватая HClO3 ClO3ndash хлорноватокислый хлорат

Хлорноватистая HClO ClOndash хлорноватистокислый гипохлорид

Хромовая H2CrO4 CrO42ndash хромовокислый хромат

Двухромовая H2Cr2O7 Cr2O72ndash двухромовокислый

бихромат (ди-хромат)

70

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

  • СОДЕРЖАНИЕ
    • ВВЕДЕНИЕ
    • ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
    • 1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВАЖНЕЙШИХ ВЕЛИЧИН И ЕДИНИЦИСПОЛЬЗУЕМЫХ В ХИМИИ
    • 2 ВАЖНЕЙШИЕ ВЕЛИЧИНЫ И ЕДИНИЦЫ В ХИМИИ
    • 3 РАСЧЕТЫ ДЛЯ ГАЗОВ
      • 31 Расчет массы газов
      • 32 Расчет объема газов
        • 4 РАСЧЕТЫ ДЛЯ СМЕСЕЙ
          • 41 Расчеты соотношения компонентов смеси
          • 42 Расчеты по массовой доле
          • 43 Расчеты по объемной доле
          • 44 Расчеты по мольной доле
          • 45 Расчеты по молярной концентрации
          • 46 Расчеты по эквивалентной концентрации
          • 47 Расчеты по плотности газов и растворов
          • 48 Расчет молярной концентрации веществапо результатам титрования
          • 49 Расчет массы по результатам титрования
            • 5 СТЕХИОМЕТРИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РЕАКЦИЯМ
              • 51 Алгебраический расчет массы и объема
              • 52 Расчет массы и объема методом пропорций
                • 6 РАСЧЁТЫ В ХИМИЧЕСКОЙ ТЕРМОДИНАМИКЕ
                  • 61 Расчет энтальпии реакции по данным эксперимента
                  • 62 Расчет стандартных величин реакции по табличным данным
                  • 63 Расчет энергии Гиббса реакции
                  • 64 Расчет константы равновесия
                    • 7 РАСЧЕТЫ В КИНЕТИКЕ РЕАКЦИЙ
                      • 71 Расчет константы скорости
                      • 72 Расчет порядка реакции
                      • 73 Расчет времени реакции
                      • 74 Расчеты по уравнению Аррениуса
                        • 8 РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РАВНОВЕСИЯМ
                          • 81 Расчеты по закону действующих масс
                          • 82 Расчет константы равновесия Кс
                          • 83 Расчет количества продукта в состоянии равновесия
                          • 84 Расчет выхода продукта
                          • 85 Расчет константы равновесия по уравнению Вант-Гоффа
                          • 86 Расчеты с водородным показателем рН
                          • 87 Расчет степени протолиза
                          • 88 Расчеты по равновесиям растворимости
                          • 89 Расчет растворимости при комплексообразовании
                            • 9 РАСЧЕТЫ В ЭЛЕКТРОХИМИИ
                              • 91 Расчеты по уравнению Нернста
                              • 92 Расчеты по законам Фарадея
                                • 10 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ФОРМУЛОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
                                  • 101 Определение молекулярной формулы летучего органического соединения
                                  • 102 Определение молекулярной формулы не летучего органического соединения
                                    • БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
                                    • Приложение
Page 24: МЕТОДИКА РЕШЕНИЯ ЗАДАЧvenec.ulstu.ru/lib/disk/2015/Kemer_7.pdf · 2015-03-23 · ВВЕДЕНИЕ Значение решения задач в курсе химии

43 Расчеты по объемной доле

Расчеты по объемной доле проводятся с помощью формулы-

определения или с помощью преобразований формулы-определения

см

BB V

V=ϕ

где φв ndash объемная доля вещества В

VB ndash объем вещества В

Vсм ndash объем смеси

Какой объем воды необходимо смешать с 175 мл чистого пропанола-1

для того чтобы получить смесь с ϕ (С3Н7ОН) = 35

)()()()(

)()(

)()(

7373

732

273

7373

OHHCVOHHCOHHCVOHV

OHVOHHCVOHHCVОННС

minus=

+=

ϕ

ϕ

V(H2О) = 325 мл

2 175 мл пропанола-1 необходимо смешать 325 мл воды

44 Расчеты по мольной доле

Расчеты по мольной доле проводятся с помощью формулы-определения или с помощью преобразований формулы-определения

CM

BB n

nx =

где хв ndash мольная доля вещества В nв ndash количество вещества В nсм ndash сумма количеств веществ в смеси

24

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Какова мольная доля диоксида азота в смеси диоксида азота с тетраок-сидом диазота если количество NO2 равно 12 моль а сумма количеств NO2 N2O4 составляет 28 моль

8021

21)()(

)()(

моль802

21822

)()()(

2

422

22

2242

422

+=

+=

=minus

=minus

=

hArr

ONnNOnNOnNOx

NOnNOnONn

ONNO

o

x(NO2) = 06 = 60 Мольная доля диоксида азота в смеси составляет 60

45 Расчеты по молярной концентрации

Расчеты по молярной концентрации производятся с помощью формулы определения или с помощью преобразования формулы-определения Во многих расчетах используется также формула-определение молярной массы

ppB

BB

B

BB

VMmC

nmM

pVpnС

minus=

⎪⎪⎭

⎪⎪⎬

=

minus=

где СВ ndash молярная концентрация

nB ndash количество растворенного вещества В

V(p-p) ndash объем раствора

mB ndash масса растворенного вещества В

МВ ndash молярная масса вещества В

Какое количество хлороводорода содержится в 5 л 3М (3-молярной)

хлороводородной кислоты [раствора с с(HCl) = 3 мольл]

n(HCl) = c(HCl) middot V(p-p) = 3 (мольл) middot 5 (л) = 15 моль

25

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Данный раствор содержит 15 моль хлороводорода

Какова молярная концентрация хлороводорода если в 2 л раствора со-

держится 73 г НCl

( ) ( )( ) 1

253673

=sdot

=minussdot

=pVpHClM

HClmHClс мольл

Концентрация хлороводорода в растворе равна 1 мольл

46 Расчеты по эквивалентной концентрации

Расчеты по эквивалентной концентрации проводятся с помощью фор-

мулы определения или с помощью преобразований формулы-

определения Во многих расчетах используется также формула-

определение молярной массы

( )

pp

BeqB

Beq

VznC

zcС

minus

=

=

( )ppB

BeqB VM

mСminus

=

где сВ ndash молярная концентрация вещества В

СeqB ndash эквивалентная концентрация вещества В

z ndash эквивалентное число растворенного вещества В

V(p-p) ndash объем раствора

mB ndash масса растворенного вещества В

МВ ndash молярная масса растворенного вещества

Какова эквивалентная концентрация гидроксида кальция в растворе 3 л

которого содержат 002 моль растворенного вещества

26

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

0130])([])([ 22 =

sdot=

minus ppeq V

OHCanzOHCaС мольл

Эквивалентная концентрация Са(ОН)2 в растворе равна 0013 мольл

Какая масса карбоната натрия необходима для приготовления 900 мл

02 раствора карбоната натрия [раствора с сeq(Na2C03) = 02 мольл]

549)()(

)( 323232 =

sdotsdot= minus

zVCONaMCONac

CONam ppeq г

Для приготовления данного раствора необходимо взять 954 г Na2CO3

47 Расчеты по плотности газов и растворов

С помощью формулы-определения плотности и на основе взаимосвязи

между молярным объемом газа молярной массой и плотностью можно

вычислить значения соответствующих величин

)(

MVrM

Vm

=

=

ρ

ρ

где ρ ndash плотность газа или раствора

М ndash молярная масса

VM ndash молярный объем газа

т ndash масса раствора

V ndash объем раствора

Рассчитайте плотность диоксида углерода при нормальных условиях

(ну)

27

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

гл961422

44CO

лмоль422)ну()CO()CO(

2

22

==

==

)ρ(

VV

MM

M

ρ

Плотность диоксида углерода при нормальных условиях составляет

196 гл Рассчитайте количество некоторого газа в порции массой 2014 г

если его плотность равна 00899 гл

Рассчитайте эквивалентную концентрацию гидроксида калия в раство-

ре с плотностью 113 гмл

56

1311401)(

)()(

)(

)()()()()(

)(

)(

)(

)()(

мольгмлг

KOHMKOHz

KOHMmKOHmz

KOHMVKOHmz

VKOHnzKOHczKOHс

pp

pp

рр

ррррeq

minussdot=

minussdot=

sdot

minussdot=

=sdot

sdot=

sdot=sdot=

minus

minus

minus

minusminus

ρωρ

ce(KOH) = 28 мольл

Эквивалентная концентрация КОН в данном растворе равна 28 мольл

48 Расчет молярной концентрации вещества по результатам титрования

Молярная концентрация вещества в растворе при титровании может быть рассчитана по объему определяемого раствора и расходу стандартного рас-твора с известной молярной концентрацией другого вещества В точке ва-лентности эквивалентные количества веществ в анализируемом и в стан-дартном растворе одинаковы Произведение эквивалентного числа z1 на ко-личество определяемого вещества n1 равно произведению эквивалентного числа z2 на количество вещества в стандартном растворе 2211 nznz = Это

28

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

уравнение упрощается если вещества определяемого и стандартного рас-творов имеют одинаковые эквивалентные числа (z1 = z2) n1 = n2

z1c1V1 = z2c2V2

откуда

11

2221 Vz

Vczс =

где с1 ndash молярная концентрация вещества в определенном растворе с2 ndash молярная концентрация вещества 2 в стандартном растворе V1 ndash объем определяемого раствора V2 ndash объем использованного раствора 10 мл раствора азотной кислоты в процессе кислотно-основного титрования

потребовали 48 мл раствора гидроксида натрия с ceq(NaOH) = 1 мольл Какова эквивалентная концентрация азотной кислоты в ее растворе

1

221 V

Vсс =

(NaOH) = 1 z(HNО3) = 1

( ) ( ) ( )( )

( ) ( )( ) мольл480мл10

мл48мольл1

33 =

sdot=

sdot=

HNOVNaOHVNaOHcHNOс

Молярная концентрация азотной кислоты равна 048 мольл

49 Расчет массы по результатам титрования

Масса растворенного вещества или его ионов может быть найдена с

помощью титрования Для расчета необходимы формулы-определения мо-

лярной концентрации и молярной массы Подстановкой и преобразовани-

ем получим

2211

21 VcM

zzm =

29

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

где m1 ndash масса вещества в определяемом растворе

M1 ndash молярная масса вещества в определяемом растворе

Z1 ndash эквивалентное число вещества в определяемом растворе

с2 ndash молярная концентрация вещества в стандартном растворе

V2 ndash объем использованного стандартного раствора

z2 ndash эквивалентное число вещества в стандартном растворе

При перманганатометрическом определении катионов железа (II) в

растворе было использовано 168 мл 002 М раствора перманганата калия

Какая масса железа в виде ионов содержится в определяемом растворе

Уравнение реакции титрования

5Fe +2 +МnО 4 + 8Н3О+ = 5Fe3+ + Мn2+ + 12Н2О

z(Fe +2 ) = 1z(MnO minus4 ) = 5

( ) ( )( ) ( ) ( ) ( )

( ) ( ) мг94мл816мольл020

ьгмол5615

42

242

=sdottimes

timessdot=sdotsdot= minus++

minus+ MnOcFeM

FezMnOzFem

30

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

5 СТЕХИОМЕТРИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ

ПО ХИМИЧЕСКИМ РЕАКЦИЯМ

Стехиометрия ndash учение о количественном составе химических соеди-

нений а также о соотношениях количеств веществ масс объемов и заря-

дов в химических реакциях

Стехиометрический расчет ndash расчет масс и объемов участвующих в

химической реакции исходных веществ или продуктов реакции Во всех

химических реакциях количества исходных веществ реагируют друг с дру-

гом в определенном соотношении На основании этого можно рассчитать

массы и объемы участников химической реакции

51 Алгебраический расчет массы и объема

На основе пропорциональности масс объемов и количеств веществ

выводятся расчетные уравнения для этих величин

Искомая величина Заданная величина Расчетное уравнение

m(A) m(B) ( )( )

( ) ( )( ) ( )BMBn

AMAnBmAm

sdotsdot

=

m(A) V(B) ( )( )

( ) ( )( ) ( )BVBn

AMAnBVAm

Msdotsdot

=

V(A) m(B) ( )( )

( ) ( )( ) ( )BMBn

AVAnBmAV M

sdotsdot

=

V(A) V(B) ( )( )

( )( )BnAn

BVAV

=

m ndash масса вещества V ndash объем вещества M ndash молярная масса VM ndash мо-

лярный объем газа (ну) (A) ndash вещество А (B) ndash вещество В

31

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Рассмотрим алгоритм действия на примере задачи каков объем кисло-

рода может быть получен путем термического разложения 28 г перманга-

ната калия

1 Составление уравнения реакции

2KMnO4 = K2MnO4 + MnO2 + O2

2 Указания на искомые и заданные величины

Дано n(B) = n(KMnO4) = 2 моль

N(A) = n(O2) = 1 моль

m(B) = m(KMnO4) = 28 г

Найти V(A) = V(O2)

3 Вывод расчетного уравнения

( ) )(

)()()()(

)()()()(

)()(

44

4222 KMnOMKMnOn

KMnOmOVMOmOV

BMBnAVAn

BmAV M

sdotsdotsdot

=

sdotsdot

=

4 Подстановка данных в расчетное уравнение

( ) ( ) ( )( ) ( )мольгмоль

лмольлмольOV1582

284221)( 2 sdotsdotsdot

=

5 Счет искомых величин

V(O2) = 198 л

6 Ответ задачи путем термического разложения 28 г перманганата ка-

лия можно получить 198 л кислорода

32

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

52 Расчет массы и объема методом пропорций

Массы и объемы реагентов в химической реакции могут быть рассчи-

таны на основе количеств веществ молярных масс и молярных объемов

используя метод пропорций

Какая масса оксида железа (3) должна быть использована в реакции с

алюминием для получения 14 г железа

1 Составление уравнения реакции

Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3

2 Запись заданной и искомой величины над уравнением реакции

m 14 г

Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3

3 Запись произведений стехиометрических коэффициентов и моляр-

ных масс веществ под уравнением реакции

m 14 г

Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3

мольг 1601sdot мольг 562 sdot

4 Составление пропорции

мольгг

мольгm

56214

1601 sdot=

sdot

5 Расчет искомых величин

гмольг

гмольгm 20562

14160=

sdotsdot

=

6 Ответ задачи для получения 14 г железа требуется 20 г оксида желе-

за (+3)

33

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

6 РАСЧЁТЫ В ХИМИЧЕСКОЙ ТЕРМОДИНАМИКЕ

61 Расчет энтальпии реакции по данным эксперимента

Энтальпия реакции может быть определена калориметрическим методом

)(

)()()(

)(

)()(

22

22

продmпродMTOHcOHmН

продnTOHcOHmH

P

P

sdotΔsdotsdotminus=Δ

Δsdotsdotminus=Δ

где ΔH ndash энтальпия реакций

m(H2O) ndash масса воды в калориметре

(прод) ndash продукт реакции

Определите энтальпию реакции железа с серой если образуется суль-

фид железа(2)

Уравнение реакции Fe + S = FeS

Данные измерений m(H2О) = 400 г ΔT = 45 К

m(Fe) = 448 г m(S) = 256 г

( )[ ] ( ) 94562484

8854194400)()(

)()()( 22

молькДжмольгКлКДж

SmFemFeSMTOHcOHmH P

minus=+

sdotsdotsdotsdotminus=

+sdotΔsdotsdot

minus=Δ

Определенная калориметрическим путем энтальпия реакции получения

сульфида железа (+2) составляет ΔН = -94 кДжмоль (табличная величи-

на -100 кДжмоль)

34

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

62 Расчет стандартных величин реакции

по табличным данным

Стандартные энтальпии ΔН0 стандартные энтропии ΔS0 стандартные

энергии Гиббса ΔG0 ndash реакции могут быть рассчитаны на основе закона

Гесса по табличным данным

)]([)]([

)()(

)()(

0

0

0

000

000

реагGvпродGvG

SvSvS

HvHvH

BTBTT

реагпрод

реагпрод

ΔsdotminusΔsdot=Δ

sdotminussdot=Δ

ΔsdotminusΔsdot=Δ

sumsum

sum sum

sum sum

Рассчитайте стандартную энтальпию гидрирования этена

кДж137]01521[)]85(1[

)]H(H)HC(H[)HC(H

CHCHHCHCH

20

420

6200

33222

minus=sdot+sdotminusminussdot=

=Δsdot+ΔsdotminusΔsdot=Δ

minusrarr+=

vvHv

Стандартная энтальпия реакции составляет -137 кДж

63 Расчет энергии Гиббса реакции

Расчет производится по уравнению Гиббса-Гельмгольца

000 H STGT ΔminusΔ=Δ

Рассчитайте стандартную энергию Гиббса GΔ 0298 ndash гидрирования этена

СН2 = СН2 + Н2 rarr СН3 ndash СН3 0HΔ = -137 кДж ASP = ndash121 ДжК

0298GΔ = 0

298HΔ ndashΔS 0 = ndash137 middot298 (ndash0121) = ndash101 кДж

Стандартная энергия Гиббса реакции составляет -101 кДж

35

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

64 Расчет константы равновесия

Константа равновесия рассчитывается по стандартной энергии Гиббса

реакции

RTInKGT minus=Δ 0

Рассчитайте константу равновесия PK гидрирования этена при 298 К

если кДж1010289 minus=ΔG давление выражено в Паскалях

0289 PRTInKG minus=Δ

105325101

кПа)325101(

1)325101(

840)К(298)ДжК(3148

)кДж(101

15840

0298

sdot==sdot=

minus=Δ=

=sdot

minus=

Δminus=

Δ

Δ

eeK

vKInInK

RTGInK

vInKP

vP

P

P

P

Константа равновесия гидрирования этена составляет 15105 sdot=PK

36

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

7 РАСЧЕТЫ В КИНЕТИКЕ РЕАКЦИЙ

71 Расчет константы скорости

Расчет константы скорости на основе данных измерения кинетических

параметров осуществляется по уравнению скорости реакции Порядок хи-

мической реакции должен быть известен

Реакция 1 порядка

Реакция 2 порядка

Или если с0А = с0В

)11(10

2

AAA

A

cckkc

ddcv minus==minus=

ττ

где сА сВ ndash молярные концентрации в момент времени х

с0А с0В ndash начальные концентрации реагентов

k ndash константа скорости реакции

τ ndash время протекания реакции

Щелочное омыление метилового эфира уксусной кислоты протекает

как реакция II порядка

CH3 ndash COO ndash CH3 + OH ndash COOndash + CH3OH

Найдите константу скорости Заданы начальные концентрации метилового

эфира уксусной кислоты и гидроксид-иона с0(эфир) = с0(ОН minus ) = 005 мольл

Через 75 с концентрации составили с(эфир) = с(ОН minus ) = 004 мольл

A

AA

A

ccInkkc

ddcV 01

ττ===

BA

AB

ABBA

A

ccccIn

cckckc

ddcV

0

0

00 )(1 sdotminus

==minus=ττ

37

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ minus=⎥

⎤⎢⎣

⎡minus=

0501

0401

751

)(1

)(11

0 cэфирcэфирck

τ

k = 0067 л(мольmiddotс)

Константа скорости щелочного омыления метилового эфира уксусной

кислоты составляет 0067 л(мольmiddotс)

72 Расчет порядка реакции

Расчет порядка реакции из данных измерения кинетических парамет-

ров осуществляется по уравнению скорости С помощью полученных

экспериментальным путем данных рассчитываются и сравниваются меж-

ду собой константы скорости в разные моменты времени Если отклоне-

ние значений этих констант незначительное то выбранный для расчетов

порядок реакции является правильным

Необходимо определить порядок реакции тиосульфат-иона с перокси-

дом водорода

minus23S2SO +2Н3O+ + Н2O2 mdashgt S4O minus2

6 + 4Н2О (при рН = const)

Данные измерений

τ мин 0 17 36 43 52

с(SO3S2-)10-3 мольл

205 103 52 42 31

с(Н2O2)10-3 мольл 368 317 291 286 281

Предложим что в данных условиях протекает реакция II порядка

)()()(22

23

23 OHcSSOck

dSSOdcv sdotsdot=minus= minus

minus

τ

38

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

)()()()(

)]()([1

23022

2202

3

2202

30minus

minus

minus sdotsdot

sdotminus

=SSOcOHcOHcSSOcIn

OHcSSOck

τ

Через 17 мин

)10520()10731()10836()10310(

)1083610520(171

33

33

33 minusminus

minusminus

minusminus sdotsdotsdotsdotsdotsdot

sdotsdotminussdot

= Ink

k = 195 л(моль sdot мин) Аналогично через 36 мин ndash 194 через 43 мин ndash 190 через 52 мин ndash 191

Частные константы скорости близки по значениям протекает реакция 2 порядка Константа скорости этой реакции составляет 19 л(моль sdot мин)

73 Расчет времени реакции

Расчет времени реакции необходимого для того чтобы достичь опре-деленной концентрации исходного вещества или продукта реакции осу-ществлялся по уравнению скорости реакции

Проводится химическая реакция пероксида водорода с тиосульфат-ионом в кислом растворе Начальные концентрации с0(Н2О2) = 5 sdot 10 minus 2мольл

c0(SO3S2 minus

) = 25 sdot10-2 мольл Константа скорости реакции II порядка

k = 191 л(моль sdot мин) Необходимо рассчитать время по истечении кото-

рого концентрация тиосульфат-ионов станет равной 1 sdot 10 2minus мольл 2SО3S2- + 2Н3О+ + Н2О2 rarr S4О minus2 + 4Н2О

)()()(22

23

23 OHcSSOck

dSSOdcv sdotsdot=minus= minus

minus

τ

)()()()(

)]()([1

23022

2202

3

2202

30minus

minus

minus sdotsdot

sdotminus

=SSOcOHcOHcSSOcIn

OHcSSOckτ

39

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

=minusminus= minusminus )]()([21)()( 2

32

3022022 SSOcSSOcOHcOHс

2222 10254)1011052(21105 minusminusminusminus sdot=sdotminussdotminussdot= мольл

)1052()10254()105()101(

)]1051052[9111

22

22

22 minusminus

minusminus

minusminus sdotsdotsdotsdotsdotsdot

sdotsdotminussdot

= Inτ

τ = 159

Концентрация minus23SSO равная 2101 minussdot мольл установиться через 159 мин

74 Расчеты по уравнению Аррениуса

С помощью уравнения Аррениуса рассчитываются энергия активации и предэкспоненциальный множитель на основе экспериментальных значений константы скорости Константа скорости может быть пересчитана на лю-бые температуры

RTEInAInk

eAk

A

RTEA

minus=

sdot=minus

)11(12

12 TTREInkInk A minus=minus

где minus21kk константы скорости реакции

T1 T minus2 температуры

ЕА ndash энергия активации

R ndash универсальная газовая постоянная

A ndash предэкспоненциальный множитель

40

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Константы скорости разложения пентаоксида диазота N 2 O5 rarrNO2 + NO3

при 308 К и 328 К равны соответственно 134 middot 10 4minus и 150 middot 10 3minus с 1minus Необ-

ходимо рассчитать энергию активации

1

2

21

21

KKIn

TTTRTEA sdotminus

=

14

13

1034110501

)308328()(328)(300)]([31458

minusminus

minusminus

sdotsdot

sdotminus

sdotsdotsdot=

ccIn

КККмольКДжEA

EA = 101 кДжмоль

Энергия активации разложения N2О5 составляет 101 кДжмоль

Константы скорости разложения пентаоксида диазота при 308 К и

328 К равны соответственно 134 middot 10-4 и 150 middot 10-3 с-1 Необходимо рас-

считать предэкспоненциальный множитель А если энергия активации

равна 101кДжмоль

c10812

108110812

c1081)10501(

c1081)10341(

1131313

21

11332831458101000

322

11330831458101000

411

2

1

minus

minussdotminus

minussdotminus

sdot=sdot+sdot

=+

=

sdot=sdotsdot=sdot=

sdot=sdotsdot=sdot=

AAA

eekA

eekA

RTE

RTE

A

A

Множитель А для данной реакции равен 18 middot 1013 с-1

Константа скорости разложения пентаоксида диазота при 328 К со-ставляет 60 1310 minusminussdot с Необходимо рассчитать константу скорости реакции при 100 degС

41

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

c130)10501(287287

2874684)328

1273100

1(31458

101000

)11(

)11(

1312

4684

1

2

2

2

121

2

1212

minusminus =sdotsdot==

===minus+

minus=

minusminus=

minusminus=minus

KK

eKK

KKIn

TTRE

KKIn

TTREInkInk

A

A

Константа скорости разложения N2О5 при 100 degС составляет 013 с-1

42

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

8 РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РАВНОВЕСИЯМ

81 Расчеты по закону действующих масс

Расчеты в соответствии с законом действующих масс осуществляются в определенной последовательности

Алгоритм действия 1 Составление уравнения реакции 2 Указание молярных концентраций (парциальных давлений) реаген-

тов перед началом реакции 3 Вычисление молярных концентраций (парциальных давлений) уча-

стников реакции в состоянии химического равновесия 4 Составление уравнения закона действующих масс 5 Подстановка молярных концентраций (парциальных давлений) в

уравнение закона действующих масс 6 Расчет искомых величин В химических равновесиях с одинаковой суммой коэффициентов для

реагентов и продуктов (Δ v = 0) вместо молярных концентраций могут быть взяты пропорциональные им количества веществ

82 Расчет константы равновесия Кс

В реакции уксусной кислоты с этанолом при 25 degС к моменту установ-ления химического равновесия образовалось 205 моль этилового эфира уксусной кислоты В исходных веществах содержалось 155 моль воды Каково значение константы равновесия

1 СН3mdashСООН + С2Н5mdashОНhArrСН3mdashСООmdashС2Н5 + Н2О 2 3 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 (3-205) (4-205) 205 моль (155 + 205) 095 моль 195 моль 36 моль

43

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

4 )()(

)()(спиртnкислотаnводаnэфирnKC sdot

sdot=

5 95195063052

sdotsdot

=cK

6 КС = 398 При 25 degС константа равновесия образования этилового эфира уксус-

ной кислоты равна 398 (или ~ 4)

83 Расчет количества продукта в состоянии равновесия

При 25 degС константа равновесия образования эфира из уксусной кисло-ты и этанола равна 4 Каково количество эфира в состоянии равновесия если взято 3 моль уксусной кислоты и 4 моль этанола Исходные вещест-ва содержат 155 моль воды

1 СН3 ndash СООН + С2Н5 ndash ОН hArr СН3 ndash СОО ndash С2Н5 + Н2О 2 3 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 3-n 4-n n 155 + n

4 )()(

)()(спиртnкислотаnводаnэфирnK C sdot

sdot=

5 )4()3(

)551(4nn

nnminussdotminus

+=

87329254164

972859

016859482845516

21

222

plusmn=minusplusmn=

=+minus+minus=+

n

nnnnnn

n1 = 78 моль (нереальный ответ n gt 4 моль)

n2 = 205 моль В состоянии химического равновесия смесь содержит 205 моль этило-

вого эфира уксусной кислоты

44

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

84 Расчет выхода продукта

Уход продукта реакции представляет собой частное от деления полу-ченного в равновесии количества вещества и рассчитанного по необрати-мой реакции количества вещества

теорnn

При взаимодействии 3 моль уксусной кислоты с 4 моль этанола полу-чают 205 моль эфира Исходные вещества содержали 155 моль воды Ка-ков выход эфира по отношению к уксусной кислоте

1 OHHCCOOCHOHHCCOOHCH 2523523 +minusminushArrminus+minus

2 23 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 095 моль 195 моль 205 моль 36 моль

4 3052

)()(

)()(

0

===кислотаnэфирn

эфирnэфирn

теор

η

5 68680 ==η

Выход эфира по отношению к уксусной кислоте составляет 68

85 Расчет константы равновесия по уравнению Вант-Гоффа

Расчет константы равновесия при определенной температуре осущест-вляется при заданной константе равновесия с помощью уравнения Ванг-Гоффа (изобара реакций)

2RTH

dTdInK Δ

=

Интегрированная форма

12

120

12 TTTT

RHInKInK minus

sdotΔ

+=

45

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

где k ndash константа равновесия 0HΔ ndash стандартная энтальпия

R ndash универсальная газовая постоянная T ndash температура 12 ndash индексы для двух составляющих

При 25 degС для химической реакции 242 2NOON hArr константа равновесия

КР = 114 кПа Рассчитайте константу равновесия при 70 degС если стан-дартная энтальпия реакции Δ Н0 = 59 кДж

259325101325101

940343298298343

3145859000

325101411

325101

9402

12

120

12

2

2 =sdot=sdot=

=sdotminus

sdot+=

=minus

sdotΔ

+==

eeK

In

TTTT

RHInK

KInK

PInKP

PP

P

86 Расчеты с водородным показателем рН

Расчеты с показателем рН проводятся с помощью формулы-определения рН и химического выражения константы протолиза

мольлв)()( 33 OHcOHIgcpH +minus=

Для сильных кислот и оснований

с(H3O+) = c0на sdot c(OH-) = c0B

Для средних по силе кислот и оснований (при К gt 001 с0)

с(H3O+) = Bbнаa cKOHсcK 00 )( =minus

Для буферных ратворов

)()()( 3 minus

+ sdot=AcHAcКOHс a

46

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Раствор имеет значение рН 35 Какова молярная концентрация катио-нов оксония

мольл102310)(

10)(

)(

4533

3

3

minusminus+

minus+

+

sdot==

=

minus=

OHc

OHc

OHIgcpH

pH

Концентрация катионов H3O+ = 32 sdot 10-4 мольл

Рассчитайте рН в 01М растворе аммиака если КВ(NH3) = 18 middot 10 5minus

111)1077(

мольл10771031

101)(

)(

мольл103110)1081()(

)(

12

123

14

3

35

0

=sdotminus=

sdot=sdotsdot

==

sdot=sdotsdot=

=

minus

minusminus

minus

minus+

minusminusminus

minus

IgpHOHcKOHс

OHc

cKOHс

W

BB

Рассчитайте значение рН буферного раствора

К a (СН3СООН) + 016М CH 3 COONa

Если К а (СН3СООН) = 18- 10 5minus

55

3

33 1021

160110)1081(

)()()( minusminus

minus+ sdot=sdotsdot=sdot=

COOCHcCOOHCHcKOHс a

pH = 49

Буферный раствор имеет значение рН = 49

47

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

87 Расчет степени протолиза

Степень протолиза представляет собой долю кислоты или основания

вступивших в протолиз по отношению к начальной концентраций протолита

НАНАKT c

Acc

OHca00

3 )()( minus+

==

и

BBC c

HBccOHca

000

)()( +minus

==

Какова степень протолиза в 001М растворе уксусной кислоты если

010

010)1081()(

)(

)()()(

)(

5

30

30

30330

3

sdotsdot=

sdot=

sdot==

minus

+

COOHCHcCOOHCHcK

a

COOHCHcKOHcCOOHCHc

OHca

aKT

aKT

аКТ = 0042 или 42

Ka = 18 sdot 10-5

Степень протолиза уксусной кислоты составляет 42

88 Расчеты по равновесиям растворимости

Расчеты по равновесиям растворимости и осаждения проводятся с по-

мощью выражения для произведения растворимости

)()(

][][)(

nmnm

nMnM

nmMnnM

nmBAПРBAl

BABAПР

+

minus+

=

=

48

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

где ПР (АmВn) ndash произведение растворимого вещества АmВn

l(АmВn) ndash растворимость вещества или концентрация насыщенного рас-

твора вещества nm BA

Сульфат бария имеет произведение растворимости 1middot10-10 При какой

концентрации серной кислоты в 0001М растворе хлорида бария начина-

ется осаждение сульфата бария

[Ba2+][SO minus24 ] = ПP(BaSо4)

3

10

242

442 101101

][)(][)( minus

minus

+minus

sdotsdot

===BaBaSOПРSOSOHс

c(H2SО4)= 1 middot 10-7 мольл

Осаждение сульфата бария начинается когда концентрация серной ки-

слоты превышает значение 1 middot 10 7minus мольл

Какова растворимость l1 перхлората калия в воде по сравнению с рас-

творимостью l1 перхлората калия в 1 М растворе хлорида калия

l1 (КСlO4) = [СlOminus4 ] = )( 4KCIOПР = 2101 minussdot = 01 мольл

l1 (КСlO4) = [СlOminus4 ] ПР(КClO4) = с(К+)[СlO

minus4 ] = 1 middot 10-2

1101

)()KClO()(

24

42

minus

+

sdot==

KcПРKClOl

l1 (КСlO4) = 001 мольл

Растворимость l1 перхлората калия в чистой воде в десять раз выше 1

М растворе хлорида калия

49

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

89 Расчет растворимости при комплексообразовании

Для расчета растворимости малорастворимых солей когда катион об-

разует комплекс требуются уравнения для произведения растворимости и

для константы устойчивости комплекса

ПР(AmBn) = [An+]m[Bm-]n

xnx

LAAlK

]][[][

+=

где ПР ndash произведение растворимости

К ndash константа устойчивости комплекса

[Аn+] ndash молярная концентрация катионов

[L] ndash молярная концентрация лигандов

[АЦ] ndash молярная концентрация комплекса

Константа устойчивости катиона диамминсеребра (+1) К = 16 middot 107

Рассчитайте растворимость хлорида бромида и иодида серебра(1) в 4М

растворе аммиака если ПР(АgСl) = 1 middot 10-10 ПР(АgВr) = 5 middot 10-13

ПР(АgI) = 8 middot 10-17

AgXhArrАg+ + Х minus ПР(АgХ) = [Аg+][Х minus ]

])([

)()(][

)(][)(

)(])([][

)(][

])([])([2

23

32

33

23

32

23233

++minus

++

+

+++

sdotsdot===

sdot=

sdot=hArr+

NHAgNHcKAgXПР

AgAgXПРXAgXl

NHcKNHAgAg

NHcAgNHAgKNHAgNHAg

50

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

мольл1041)(

4)1061()108()(

мольл1011)(

4)1061()105()(

мольл160)(4)1061()101()(

)()()(

][])([

4

2717

2

2713

2710

32

23

minus

minus

minus

minus

minusminus

minus+

sdot=

sdotsdotsdotsdot=

sdot=

sdotsdotsdotsdot=

=

sdotsdotsdotsdot=

sdotsdot=

asymp

AgIl

AgIl

AgBrl

AgBrl

AgCllAgCll

NHcKAgXПРAgXl

XNHAg

Растворимость галогенидов серебра(1) в 4М растворе аммиака состав-

ляет 016 (AgCl) 11 middot 10-2 (AgBr) и 14 middot 10-4 мольл (AgI) В этом растворе

аммиака хлорид растворяется хорошо бромид ndash незначительно и иодид

серебра (+1) ndash плохо

51

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

9 РАСЧЕТЫ В ЭЛЕКТРОХИМИИ

91 Расчеты по уравнению Нернста

С помощью уравнения Нернста можно вычислить окислительно-

восстановительные потенциалы электродные потенциалы и равновесное

напряжение гальванического элемента

Для окислительно-восстановительного электрода

][][0

BcOkIn

zFRTEE sdot+=

где Е0 ndash стандартный потенциал

Е ndash электродный потенциал

Z ndash число переданных электронов

Для электрона металлкатион металла

][0 +sdot+= ZAInzFRTEE

][][)(0590

K298при)()(

0

01

02

0

BcOkIg

zBEE

TанодЕкатодEE

EEE

sdot+=

=minus=Δminus=Δ

где R ndash газовая постоянная

Т ndash температура

F ndash постоянная Фарадея

[Ок] ndash молярная концентрация окислителя

[Bc] ndash молярная концентрация восстановителя

ΔЕ0 ndash стандартное напряжение

ЕΔ ndash равновесное напряжение

52

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Каков электродный потенциал пары медькатион меди (+2) при 25 degС и

[Cu2+]= 001 мольл

01020590340][

2)(0590 20 IgCuIgBEE sdot++=sdot+= +

E = +028 B

Электродный потенциал равен +028 В

Каково равновесное напряжение гальванического элемента Даниеля

при 25 degС если молярные концентрации сульфата меди(2) и сульфата

цинка(2) одинаковы

Электрод 1 цинккатион цинка (+2)

Электрод 2 медькатион меди (+2)

)()()(][][02950

)()(][02950)(

][02950)()()(

02020202

2

2020220

22022

EZnZnECuCuECuCuEZnCuIg

ZnZnECuCuEZnIgZnZnE

CuIgCuCuEZnZnECuCuEE

Δ=minusminus=+

+minus=+minus

minus+=minus=Δ

++++

+

++++

++++

ΔEdeg = 034 middot (-076) = 110 В

Элемент Даниеля имеет равновесное напряжение 110 В Рассчитайте

напряжение гальванического элемента CuCu +2 (с 1 )|| К+ СI minus || Cu2+(c2)Cu

(Cu2+) = 05 мольл и с1 (Сu2+) = 05 005 и 0005 мольл

Для каждого полуэлемента )(20590 20 +sdot+= CuIgcEE

Напряжение гальванического элемента

1

201

0212 2

0590ccIgEEEEE sdot+minus=minus=Δ

Поскольку

01

02 EE =

53

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

то

1

2

20590

ccIgE sdot=Δ

а) с1 (Cu2+) = 05 мольл ΔЕ = 00295 Ig 1 = 0

б) с1 (Cu2+) = 005мольл ΔЕ = 00295 Ig 10 = 0030 В

в) с1 (Cu2+) = 0005 мольл ΔЕ = 00295 Ig 100 = 0059 В

Исследуемые концентрационные гальванические элементы имеют при

25 degС напряжение 0 30 и 59 мВ

Рассчитайте электродные потенциалы полуэлементов при 25 degС

1) 2HPt (р = 1035 кПа) Н3О+ (рН = 15)

2) +2FePt (с = 002 мольл) Fe3+ (с = 004 мольл)

Каково равновесное напряжение гальванического элемента составлен-

ного из этих электродов

++ OHH 22 2 = 2Н3О+ + 2е-

B880)0890(7880B78800200400590770

][][)(0590)(

B08903101510302950510590

)(3101

)(205900590

)(][

20590

2

2

3320

232

1

2

2

230

1

=minusminus=Δ=+=

sdot+=+hArr

minus=minussdotminus=

sdotminussdotminus=+=

+

+++minus++

EIgE

FeFeIgBFeFeEEeFeFe

IgE

кПаHpIgpH

HpOHIgEE

Равновесное напряжение данного гальванического элемента составляет

088 В

54

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Рассчитайте окислительно-восстановительный потенциал для пары

Mn2+MnOminus4 при рН = 0 при рН = 03 и 7 (t = 25 ordmC)

( ) ( ) [ ][ ][ ]

( ) ( ) ( ) [ ][ ]

( ) ( )

( ) ( ) ( ) 094405112

85

05902

lg5

059085

0590

lg5

0590

5812

4

4

24

42

2

834

42

3422

рНВВEMnOMnE

pHBEMnOMnE

MnMnOBpHBEMnOMnE

MnOHMnBEMnOMnE

eOHMnOHMn

sdotminus+=+

sdotminus=+

sdot+sdotminus=

sdot+=

++harr+

minus

minus

+

minusminus+

+

+minusminus+

minus+minus+

o

o

o

o

При рН = 0 Е = +151 рН = 3 Е = +123 рН = 7 Е = +085

Окислительно-восстановительный потенциал данной пары при рН = 03 и 7 составляет +151 +123 и +085 В соответственно

92 Расчеты по законам Фарадея

Для расчета осажденной массы значений силы тока времени или чис-ла элементарных зарядов при электролизе используются законы Фарадея или преобразования законов Фарадея а также формула-определение мо-лярной массы

zFMIm

zFI

nm

zFIn

τ

τ

τ

=

=

=

55

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

где I ndash сила тока

τ ndash время

z ndash число элементарных зарядов

F ndash постоянная Фарадея

n ndash количество вещества

М ndash молярная масса

m ndash масса вещества

Рассчитайте ежедневное производство алюминия в электролизёре кото-рый работает при силе тока 100 000 А и для которого выход по току η = 85

Al3+ rarr Al + 3endash

кг685г039685485963

85027360024000100asymp=

sdotsdotsdotsdotsdot

==zFMIm ητ

В электролизе ежедневно получают 685 кг алюминия

56

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

10 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ФОРМУЛ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ

101 Определение молекулярной формулы летучего органического соединения

Для определения молекулярной формулы летучего соединения необхо-димо оценить результаты качественного и количественного элементного анализа а также установить молярную массу

Алгоритм действия

1 Установить качественный состав соединения Результат исследуемое соединение состоит из элементов углерод во-

дород и кислород Молекулярная формула СхНуОz 11 Установить молярную массу соединения

12 Экспериментальное определение объема пара одной пропорции

соединения

( )( )[ ]

кПа 72101

C 20

мл 548г

г120

=

=

=

=

p

t

OHCV

OHCm

zyx

zyx

o

13 Рассчитать объем пара порции соединения в нормальных условиях

( )[ ] ( )[ ]

( )[ ] мл 445г

32510115293

1527372101548гг

=sdot

sdotsdot=

sdot=

zyx

zyxzyx

OHCVрТ

рТOHCVOHCV

o

o

oo

14 Рассчитать молярную массу соединения

57

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

( ) ( )( )[ ]

( ) гмоль 259

445

41422120гм

=

sdot=

sdot=

zух

zyx

zухzух

ОНСМ

OHCVVОНСm

ОНСМo

2 Установить возможную молекулярную формулу органического со-единения путем расчета

( ) )()()( ОzМНуМСхМОНСМ zух ++=

Возможные решения 592 гмоль = (2 middot 12 + 4 middot 1 + 2 middot 16 гмоль)

или 592 гмоль = (3 middot 12 + 8 middot 1 + 1 middot 16 гмоль)

Возможные молекулярные формулы органического соединения С2Н4О2 и С3Н8О

3 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органическо-го соединения путем анализа сжиганием

31 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида углерода которые образуются при сжигании одной порции органического соединения

m(CхHуOz) = 60 мг m(H2О) = 720 мг V(CО2) = 718 мл t =20degC ρ = 10172 кПа 32 Рассчитать объем диоксида углерода при нормальных условиях 33 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-

единения

( )( )

( ) ( )( ) 3

м

22 =sdot

sdot=

zyx

zyxp

zyx OHCmVOHCMTCOV

OHCnCOn oo

58

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

34 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-

единения

( )( )

( ) ( )( ) ( ) 8

22

2

22 =sdot

sdot==

zyx

zyxp

zyx OHCmOHМOHCMTOHm

OHCnOHnY o

35 Составить молекулярную формулу

Молекулярная формула органического соединения С3Н8О

Молекулярная (брутто-) формула еще не проясняет строения химиче-

ского соединения Последнее может быть определено при использовании

химических иили физических методов

Возможные соединения с молекулярной формулой С3Н8О

CH3ndashCH2ndashCH2ndashOH ndash пропанол 1

CH3ndashCH(OH)ndashCH3 ndash пропанол 2

СН3ndashСН2ndashОndashСН3 ndash метиловый спирт

102 Определение молекулярной формулы

нелетучего органического соединения

Для определения молекулярной формулы нелетучего соединения необ-

ходимо оценить результаты качественного и количественного элементно-

го анализа и результатов определения молярной массы криоскопическим

методом Молярная масса вещества рассчитывается на основании пони-

жения температуры замерзания

LB

Bзамзам mM

mkT sdot=Δ

Lзам

BзамB mT

mkMΔ

=

где замTΔ ndash понижение температуры замерзания

59

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

замK ndash криоскопическая константа растворителя

Bm ndash масса вещества В

BM ndash молярная масса вещества В

Lm ndash масса растворителя

Для определения молекулярной формулы подходит следующая после-

довательность действий

Установить качественный состав соединения Результат исследуемое со-

единение состоит из элементов углерод водород и кислород Молекуляр-

ная формула ZYX OHC

1 Установить молярную массу соединения

11 Экспериментальное определение понижения температуры замер-

зания раствора

m( ZYX OHC ) = 78 г m(H2О) = 40 г

ΔTзам = -2 К

Кзам(Н2О) = -1860 К sdot гмоль

12 Рассчитать молярную массу соединения

)()()(

2OHmTOHCmkOHCM

зам

ZYXзамZYX Δ=

M( ZYX OHC ) = 181 гмоль

2 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органического

соединения путем анализа сжиганием

21 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида

углерода которые образуются при сжигании одной порции соединения

M(CxHyOz) = 93 мг

m(H2О) = 547 мг

V(СО2) = 739 мл

t =22 degС

60

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

ρ = 1006 гПа

22 Рассчитать объем диоксида углерода в нормальных условиях

25101315295152731006973)()(

0

0220 sdot

sdotsdot==

TppTCOVCOV

V0(СО2) = 679 мл

23 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-

единения

093041422

18106790)(

)()()(

)( 202

sdotsdot

=sdotsdot

==ZYXM

Zyx

ZYX OHCmVOHCMCOV

OHCnCOnx

х = 6

24 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-

единения

93181817542

)()()()(2

)()(2

2

22

sdotsdotsdot

=sdotsdot

==ZYX

Zyx

ZYX OHCmOHMOHCMOHm

OHCnOHny

у = 12

25 Расчет числа атомов кислорода в молекуле органического соеди-

нения

)()()()( OzMHyMCxMOHCM Zyx +minus=

16112126181

)()()()( sdotminussdotminus=

minusminus=

OMHyMCxMOHCM

z Zyx

z = 6

Молекулярная формула соединения С6H12O6

61

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

Основная

1 Коровин НВ Общая химия учебник для технических направлений и специальностей вузов НВ Коровин ndash 2-е изд испр и доп ndash М ВШ 2000

2 Фролов ВВ Химия ВВ Фролов ndash М Высшая школа 1995 3 Глинка НЛ Задачи и упражнения по общей химии НЛ Глинка ndash

Л Химия 1989 4 Суворов АВ Общая химия АВ Суворов АБ Никольский ndash СПб

Химия 1997 5 Орлов КЯ Авиационные материалы КЯ Орлов ВА Пархимович

ndash М Транспорт 1993 6 Задачи и упражнения по общей химии под ред проф НВ Корови-

на ndash М Высшая школа 2003 7 Михилев ЛА Задачи и упражнения по неорганической химии

ЛА Михилев НФ Пассет МИ Федотова ndash СПб Химия 1995 8 Хомченко ИГ Общая химия сборник задач и упражнений

ИГ Хомченко ndash М Оникс 1999 9 Литвинова ТН Задачи по общей химии с медико-биологической на-

правленностью ТН Литвинова ndash Ростов нД Феникс 2001 10 Кузьменко НЕ Задачник по химии НЕ Кузьменко ВВ Еремин

ndash М Экзамен 1999

Дополнительная

1 Слесарев ВИ Химия Основы химии живого учебник для вузов

ВИ Слесарев ndash 2-е изд испр и доп ndash СПб Химиздат 2001

2 Хаускрофт К Современный курс общей химии В 2 т К Хаускрофт

Э Констебл пер с англ ndash М Мир 2002 3 Лидин РА Химия справочник для старшеклассников поступающих в вузы

РА Лидин ЛЮ Аликберова ndash М Аст пресс школа 2002

62

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

4 Слета ЛА Химия справочник ЛА Слета ndash Харьков Фолио Рос-

тов нД Феникс 1997

5 Дикерсон Р Основные законы химии В 2 т Р Дикерсон Г Грей

Дж Хейт ndash М Мир 1982

6 Лучинский ГП Курс химии ГП Лучинский ndash М Высшая школа 1985

7 Ремсден ЭН Начала современной химии ЭН Ремсден ndash Л Хи-

мия 1985

8 Степин БД Неорганическая химия БД Степин АА Цветков ndash

М Высшая школа 1994 9 Шелинский ГИ Основы теории химических процессов ГИ Шелинский

ndash М Просвещение 1989

10 Ерохин ЮМ Сборник задач и упражнений по химии ЮМ Еро-

хин ВИ Фролов ndash М ВШ 1990

11 Любимова НБ Вопросы и задачи по общей и неорганической хи-

мии НБ Любимова ndash М ВШ 1990 12 Фримантл М Химия в действии М Фримантл ndash Ч 1 2 ndash М Мир 1991

13 Шиманович ИЕ Общая химия в формулах определениях схемах

ИЕ Шиманович МЛ Павлович ВФ Тикавый ПМ Малашко ndash Минск

Университетское 1996

14 Витинг ЛМ Задачи и упражнения по общей химии ЛМ Витинг

ЛА Резницкий ndash М МГУ 1995

15 Зоммер К Химия справоник школьника и студента Пер с нем

под ред РА Лигина ndash 2-е издстереотип ndash М Дрофа 2000

63

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Приложение

64

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

65

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

66

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

67

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Значение некоторых констант

Постоянная Авогадро NA = 60221023 моль-1

Постоянная Фарадея 1 F = 6021023е = 96484 Кл = 268 Аmiddotч

Постоянная Планка h = 662610-34 Джс

Универсальная газовая постоянная R = 0082 лmiddotатмКndash1моль-1 =

= 62 360 млmiddotмм рт ст Кndash1мольndash1 = 8314 ДжmiddotК-1мольndash1 = 1987 калК-1моль-1

Таблица 1

Приставки кратных и дольных единиц

Приставка Множитель Приставка Множитель Приставка Множитель

тера Т 1012 гектог 102 милли м 10-3

гига Г 109 дека да 101 микро мк 10-6

мега М 106 децид 10-1 нано н 10-9

кило к 103 сантис 10-2 пико п 10-12

Таблица 2

Корни латинских названий элементов

Символ Название Корень латинского названия Ag Серебро Аргент As Мышьяк арс- арсен- Au Золото аур- С Углерод карб- карбон- Сu Медь купр- Fe Железо ферр- Н Водород гидр- гидроген-

Hg Ртуть меркур- Мn Марганец марган- N Азот нитр- Ni Никель никкал- О Кислород окс- оксиген- Pb Свинец плюмб- S Сера сульф- тио-

Sb Сурьма стиб- Si Кремний алл- силиц- Sn Олово станн-

68

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Таблица 3 Соотношение между единицами энергии

Единица эрг Дж кал Втmiddotч ЭВ

эрг 1 10-7 239middot10-8 278middot10-11 624middot1011

Дж 107 1 0239 278middot10-4 625middot1018

кал 4184middot107 4184 1 116middot103 261middot1019

Втmiddotч 360middot1010 36middot103 861 1 224middot1022

ЭВ 160middot10-12 160middot10-19 383middot10-20 445middot10-23 1

Таблица 4

Названия часто употребляемых кислот и их солей

Кислота Названия солей

Название Формула Кислот-ный

осадок

По названию кислоты (рус номенклатура)

По названию аниона (между-народная но-менклатура)

Азотная HNO3 NO3ndash азотнокислый нитрат

Азотистая HNO2 NО2ndash азотистокислый нитрит

Бромоводородная HBr Brndash бромистый бромид

Йодоводородная HI Indash йодистый йодид

Метакремниевая H2SiO3 SiO32ndash кремниевокислый силикат

Марганцовая HMnO4 MnO4ndash марганцевокислый перманганат

Ортофосфорная H3PO4 PO43ndash фосфорнокислый ортофосфат

(фосфат)

H3PO4 HPO42ndash

кислый фосфорнокис-лый (двухзамещенный) гидрофосфат

H3PO4 H2PO4ndash кислый фосфорнокис-

лый (однозамещенный) дигидрофосфат

Серная H2SO4 SO42ndash сернокислый сульфат

H2SO4 HSO4ndash

кислый сернокислый

гидросульфат (бисульфат)

Сернистая H2SO3 SO32ndash сернокислый сульфит

H2SO3 HSO3ndash кислый сернистокислый гидросульфит

(бисульфит)

Угольная H2CO3 CO32ndash углекислый карбонат

H2CO3 HCO3ndash

кислый углекислый (двууглекислый)

гидрокарбонат (бикарбонат)

Уксусная CH3CHOOH CH3COOndash уксуснокислый ацетат

69

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Окончание табл 4Кислота Названия солей

Название Формула Кислот-ный

осадок

По названию кислоты (рус номенклатура)

По названию аниона (между-народная но-менклатура)

Фосфористая H3PO3 HPO32ndash фосфористокислый фосфит

Фтороводородная HF Fndash фтористый фторид

Хлороводородная HCl Clndash хлористый хлорид

Хлорная HClO4 ClO4ndash хлорнокислый перхлорат

Хлорноватая HClO3 ClO3ndash хлорноватокислый хлорат

Хлорноватистая HClO ClOndash хлорноватистокислый гипохлорид

Хромовая H2CrO4 CrO42ndash хромовокислый хромат

Двухромовая H2Cr2O7 Cr2O72ndash двухромовокислый

бихромат (ди-хромат)

70

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

  • СОДЕРЖАНИЕ
    • ВВЕДЕНИЕ
    • ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
    • 1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВАЖНЕЙШИХ ВЕЛИЧИН И ЕДИНИЦИСПОЛЬЗУЕМЫХ В ХИМИИ
    • 2 ВАЖНЕЙШИЕ ВЕЛИЧИНЫ И ЕДИНИЦЫ В ХИМИИ
    • 3 РАСЧЕТЫ ДЛЯ ГАЗОВ
      • 31 Расчет массы газов
      • 32 Расчет объема газов
        • 4 РАСЧЕТЫ ДЛЯ СМЕСЕЙ
          • 41 Расчеты соотношения компонентов смеси
          • 42 Расчеты по массовой доле
          • 43 Расчеты по объемной доле
          • 44 Расчеты по мольной доле
          • 45 Расчеты по молярной концентрации
          • 46 Расчеты по эквивалентной концентрации
          • 47 Расчеты по плотности газов и растворов
          • 48 Расчет молярной концентрации веществапо результатам титрования
          • 49 Расчет массы по результатам титрования
            • 5 СТЕХИОМЕТРИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РЕАКЦИЯМ
              • 51 Алгебраический расчет массы и объема
              • 52 Расчет массы и объема методом пропорций
                • 6 РАСЧЁТЫ В ХИМИЧЕСКОЙ ТЕРМОДИНАМИКЕ
                  • 61 Расчет энтальпии реакции по данным эксперимента
                  • 62 Расчет стандартных величин реакции по табличным данным
                  • 63 Расчет энергии Гиббса реакции
                  • 64 Расчет константы равновесия
                    • 7 РАСЧЕТЫ В КИНЕТИКЕ РЕАКЦИЙ
                      • 71 Расчет константы скорости
                      • 72 Расчет порядка реакции
                      • 73 Расчет времени реакции
                      • 74 Расчеты по уравнению Аррениуса
                        • 8 РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РАВНОВЕСИЯМ
                          • 81 Расчеты по закону действующих масс
                          • 82 Расчет константы равновесия Кс
                          • 83 Расчет количества продукта в состоянии равновесия
                          • 84 Расчет выхода продукта
                          • 85 Расчет константы равновесия по уравнению Вант-Гоффа
                          • 86 Расчеты с водородным показателем рН
                          • 87 Расчет степени протолиза
                          • 88 Расчеты по равновесиям растворимости
                          • 89 Расчет растворимости при комплексообразовании
                            • 9 РАСЧЕТЫ В ЭЛЕКТРОХИМИИ
                              • 91 Расчеты по уравнению Нернста
                              • 92 Расчеты по законам Фарадея
                                • 10 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ФОРМУЛОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
                                  • 101 Определение молекулярной формулы летучего органического соединения
                                  • 102 Определение молекулярной формулы не летучего органического соединения
                                    • БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
                                    • Приложение
Page 25: МЕТОДИКА РЕШЕНИЯ ЗАДАЧvenec.ulstu.ru/lib/disk/2015/Kemer_7.pdf · 2015-03-23 · ВВЕДЕНИЕ Значение решения задач в курсе химии

Какова мольная доля диоксида азота в смеси диоксида азота с тетраок-сидом диазота если количество NO2 равно 12 моль а сумма количеств NO2 N2O4 составляет 28 моль

8021

21)()(

)()(

моль802

21822

)()()(

2

422

22

2242

422

+=

+=

=minus

=minus

=

hArr

ONnNOnNOnNOx

NOnNOnONn

ONNO

o

x(NO2) = 06 = 60 Мольная доля диоксида азота в смеси составляет 60

45 Расчеты по молярной концентрации

Расчеты по молярной концентрации производятся с помощью формулы определения или с помощью преобразования формулы-определения Во многих расчетах используется также формула-определение молярной массы

ppB

BB

B

BB

VMmC

nmM

pVpnС

minus=

⎪⎪⎭

⎪⎪⎬

=

minus=

где СВ ndash молярная концентрация

nB ndash количество растворенного вещества В

V(p-p) ndash объем раствора

mB ndash масса растворенного вещества В

МВ ndash молярная масса вещества В

Какое количество хлороводорода содержится в 5 л 3М (3-молярной)

хлороводородной кислоты [раствора с с(HCl) = 3 мольл]

n(HCl) = c(HCl) middot V(p-p) = 3 (мольл) middot 5 (л) = 15 моль

25

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Данный раствор содержит 15 моль хлороводорода

Какова молярная концентрация хлороводорода если в 2 л раствора со-

держится 73 г НCl

( ) ( )( ) 1

253673

=sdot

=minussdot

=pVpHClM

HClmHClс мольл

Концентрация хлороводорода в растворе равна 1 мольл

46 Расчеты по эквивалентной концентрации

Расчеты по эквивалентной концентрации проводятся с помощью фор-

мулы определения или с помощью преобразований формулы-

определения Во многих расчетах используется также формула-

определение молярной массы

( )

pp

BeqB

Beq

VznC

zcС

minus

=

=

( )ppB

BeqB VM

mСminus

=

где сВ ndash молярная концентрация вещества В

СeqB ndash эквивалентная концентрация вещества В

z ndash эквивалентное число растворенного вещества В

V(p-p) ndash объем раствора

mB ndash масса растворенного вещества В

МВ ndash молярная масса растворенного вещества

Какова эквивалентная концентрация гидроксида кальция в растворе 3 л

которого содержат 002 моль растворенного вещества

26

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

0130])([])([ 22 =

sdot=

minus ppeq V

OHCanzOHCaС мольл

Эквивалентная концентрация Са(ОН)2 в растворе равна 0013 мольл

Какая масса карбоната натрия необходима для приготовления 900 мл

02 раствора карбоната натрия [раствора с сeq(Na2C03) = 02 мольл]

549)()(

)( 323232 =

sdotsdot= minus

zVCONaMCONac

CONam ppeq г

Для приготовления данного раствора необходимо взять 954 г Na2CO3

47 Расчеты по плотности газов и растворов

С помощью формулы-определения плотности и на основе взаимосвязи

между молярным объемом газа молярной массой и плотностью можно

вычислить значения соответствующих величин

)(

MVrM

Vm

=

=

ρ

ρ

где ρ ndash плотность газа или раствора

М ndash молярная масса

VM ndash молярный объем газа

т ndash масса раствора

V ndash объем раствора

Рассчитайте плотность диоксида углерода при нормальных условиях

(ну)

27

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

гл961422

44CO

лмоль422)ну()CO()CO(

2

22

==

==

)ρ(

VV

MM

M

ρ

Плотность диоксида углерода при нормальных условиях составляет

196 гл Рассчитайте количество некоторого газа в порции массой 2014 г

если его плотность равна 00899 гл

Рассчитайте эквивалентную концентрацию гидроксида калия в раство-

ре с плотностью 113 гмл

56

1311401)(

)()(

)(

)()()()()(

)(

)(

)(

)()(

мольгмлг

KOHMKOHz

KOHMmKOHmz

KOHMVKOHmz

VKOHnzKOHczKOHс

pp

pp

рр

ррррeq

minussdot=

minussdot=

sdot

minussdot=

=sdot

sdot=

sdot=sdot=

minus

minus

minus

minusminus

ρωρ

ce(KOH) = 28 мольл

Эквивалентная концентрация КОН в данном растворе равна 28 мольл

48 Расчет молярной концентрации вещества по результатам титрования

Молярная концентрация вещества в растворе при титровании может быть рассчитана по объему определяемого раствора и расходу стандартного рас-твора с известной молярной концентрацией другого вещества В точке ва-лентности эквивалентные количества веществ в анализируемом и в стан-дартном растворе одинаковы Произведение эквивалентного числа z1 на ко-личество определяемого вещества n1 равно произведению эквивалентного числа z2 на количество вещества в стандартном растворе 2211 nznz = Это

28

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

уравнение упрощается если вещества определяемого и стандартного рас-творов имеют одинаковые эквивалентные числа (z1 = z2) n1 = n2

z1c1V1 = z2c2V2

откуда

11

2221 Vz

Vczс =

где с1 ndash молярная концентрация вещества в определенном растворе с2 ndash молярная концентрация вещества 2 в стандартном растворе V1 ndash объем определяемого раствора V2 ndash объем использованного раствора 10 мл раствора азотной кислоты в процессе кислотно-основного титрования

потребовали 48 мл раствора гидроксида натрия с ceq(NaOH) = 1 мольл Какова эквивалентная концентрация азотной кислоты в ее растворе

1

221 V

Vсс =

(NaOH) = 1 z(HNО3) = 1

( ) ( ) ( )( )

( ) ( )( ) мольл480мл10

мл48мольл1

33 =

sdot=

sdot=

HNOVNaOHVNaOHcHNOс

Молярная концентрация азотной кислоты равна 048 мольл

49 Расчет массы по результатам титрования

Масса растворенного вещества или его ионов может быть найдена с

помощью титрования Для расчета необходимы формулы-определения мо-

лярной концентрации и молярной массы Подстановкой и преобразовани-

ем получим

2211

21 VcM

zzm =

29

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

где m1 ndash масса вещества в определяемом растворе

M1 ndash молярная масса вещества в определяемом растворе

Z1 ndash эквивалентное число вещества в определяемом растворе

с2 ndash молярная концентрация вещества в стандартном растворе

V2 ndash объем использованного стандартного раствора

z2 ndash эквивалентное число вещества в стандартном растворе

При перманганатометрическом определении катионов железа (II) в

растворе было использовано 168 мл 002 М раствора перманганата калия

Какая масса железа в виде ионов содержится в определяемом растворе

Уравнение реакции титрования

5Fe +2 +МnО 4 + 8Н3О+ = 5Fe3+ + Мn2+ + 12Н2О

z(Fe +2 ) = 1z(MnO minus4 ) = 5

( ) ( )( ) ( ) ( ) ( )

( ) ( ) мг94мл816мольл020

ьгмол5615

42

242

=sdottimes

timessdot=sdotsdot= minus++

minus+ MnOcFeM

FezMnOzFem

30

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

5 СТЕХИОМЕТРИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ

ПО ХИМИЧЕСКИМ РЕАКЦИЯМ

Стехиометрия ndash учение о количественном составе химических соеди-

нений а также о соотношениях количеств веществ масс объемов и заря-

дов в химических реакциях

Стехиометрический расчет ndash расчет масс и объемов участвующих в

химической реакции исходных веществ или продуктов реакции Во всех

химических реакциях количества исходных веществ реагируют друг с дру-

гом в определенном соотношении На основании этого можно рассчитать

массы и объемы участников химической реакции

51 Алгебраический расчет массы и объема

На основе пропорциональности масс объемов и количеств веществ

выводятся расчетные уравнения для этих величин

Искомая величина Заданная величина Расчетное уравнение

m(A) m(B) ( )( )

( ) ( )( ) ( )BMBn

AMAnBmAm

sdotsdot

=

m(A) V(B) ( )( )

( ) ( )( ) ( )BVBn

AMAnBVAm

Msdotsdot

=

V(A) m(B) ( )( )

( ) ( )( ) ( )BMBn

AVAnBmAV M

sdotsdot

=

V(A) V(B) ( )( )

( )( )BnAn

BVAV

=

m ndash масса вещества V ndash объем вещества M ndash молярная масса VM ndash мо-

лярный объем газа (ну) (A) ndash вещество А (B) ndash вещество В

31

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Рассмотрим алгоритм действия на примере задачи каков объем кисло-

рода может быть получен путем термического разложения 28 г перманга-

ната калия

1 Составление уравнения реакции

2KMnO4 = K2MnO4 + MnO2 + O2

2 Указания на искомые и заданные величины

Дано n(B) = n(KMnO4) = 2 моль

N(A) = n(O2) = 1 моль

m(B) = m(KMnO4) = 28 г

Найти V(A) = V(O2)

3 Вывод расчетного уравнения

( ) )(

)()()()(

)()()()(

)()(

44

4222 KMnOMKMnOn

KMnOmOVMOmOV

BMBnAVAn

BmAV M

sdotsdotsdot

=

sdotsdot

=

4 Подстановка данных в расчетное уравнение

( ) ( ) ( )( ) ( )мольгмоль

лмольлмольOV1582

284221)( 2 sdotsdotsdot

=

5 Счет искомых величин

V(O2) = 198 л

6 Ответ задачи путем термического разложения 28 г перманганата ка-

лия можно получить 198 л кислорода

32

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

52 Расчет массы и объема методом пропорций

Массы и объемы реагентов в химической реакции могут быть рассчи-

таны на основе количеств веществ молярных масс и молярных объемов

используя метод пропорций

Какая масса оксида железа (3) должна быть использована в реакции с

алюминием для получения 14 г железа

1 Составление уравнения реакции

Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3

2 Запись заданной и искомой величины над уравнением реакции

m 14 г

Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3

3 Запись произведений стехиометрических коэффициентов и моляр-

ных масс веществ под уравнением реакции

m 14 г

Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3

мольг 1601sdot мольг 562 sdot

4 Составление пропорции

мольгг

мольгm

56214

1601 sdot=

sdot

5 Расчет искомых величин

гмольг

гмольгm 20562

14160=

sdotsdot

=

6 Ответ задачи для получения 14 г железа требуется 20 г оксида желе-

за (+3)

33

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

6 РАСЧЁТЫ В ХИМИЧЕСКОЙ ТЕРМОДИНАМИКЕ

61 Расчет энтальпии реакции по данным эксперимента

Энтальпия реакции может быть определена калориметрическим методом

)(

)()()(

)(

)()(

22

22

продmпродMTOHcOHmН

продnTOHcOHmH

P

P

sdotΔsdotsdotminus=Δ

Δsdotsdotminus=Δ

где ΔH ndash энтальпия реакций

m(H2O) ndash масса воды в калориметре

(прод) ndash продукт реакции

Определите энтальпию реакции железа с серой если образуется суль-

фид железа(2)

Уравнение реакции Fe + S = FeS

Данные измерений m(H2О) = 400 г ΔT = 45 К

m(Fe) = 448 г m(S) = 256 г

( )[ ] ( ) 94562484

8854194400)()(

)()()( 22

молькДжмольгКлКДж

SmFemFeSMTOHcOHmH P

minus=+

sdotsdotsdotsdotminus=

+sdotΔsdotsdot

minus=Δ

Определенная калориметрическим путем энтальпия реакции получения

сульфида железа (+2) составляет ΔН = -94 кДжмоль (табличная величи-

на -100 кДжмоль)

34

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

62 Расчет стандартных величин реакции

по табличным данным

Стандартные энтальпии ΔН0 стандартные энтропии ΔS0 стандартные

энергии Гиббса ΔG0 ndash реакции могут быть рассчитаны на основе закона

Гесса по табличным данным

)]([)]([

)()(

)()(

0

0

0

000

000

реагGvпродGvG

SvSvS

HvHvH

BTBTT

реагпрод

реагпрод

ΔsdotminusΔsdot=Δ

sdotminussdot=Δ

ΔsdotminusΔsdot=Δ

sumsum

sum sum

sum sum

Рассчитайте стандартную энтальпию гидрирования этена

кДж137]01521[)]85(1[

)]H(H)HC(H[)HC(H

CHCHHCHCH

20

420

6200

33222

minus=sdot+sdotminusminussdot=

=Δsdot+ΔsdotminusΔsdot=Δ

minusrarr+=

vvHv

Стандартная энтальпия реакции составляет -137 кДж

63 Расчет энергии Гиббса реакции

Расчет производится по уравнению Гиббса-Гельмгольца

000 H STGT ΔminusΔ=Δ

Рассчитайте стандартную энергию Гиббса GΔ 0298 ndash гидрирования этена

СН2 = СН2 + Н2 rarr СН3 ndash СН3 0HΔ = -137 кДж ASP = ndash121 ДжК

0298GΔ = 0

298HΔ ndashΔS 0 = ndash137 middot298 (ndash0121) = ndash101 кДж

Стандартная энергия Гиббса реакции составляет -101 кДж

35

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

64 Расчет константы равновесия

Константа равновесия рассчитывается по стандартной энергии Гиббса

реакции

RTInKGT minus=Δ 0

Рассчитайте константу равновесия PK гидрирования этена при 298 К

если кДж1010289 minus=ΔG давление выражено в Паскалях

0289 PRTInKG minus=Δ

105325101

кПа)325101(

1)325101(

840)К(298)ДжК(3148

)кДж(101

15840

0298

sdot==sdot=

minus=Δ=

=sdot

minus=

Δminus=

Δ

Δ

eeK

vKInInK

RTGInK

vInKP

vP

P

P

P

Константа равновесия гидрирования этена составляет 15105 sdot=PK

36

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

7 РАСЧЕТЫ В КИНЕТИКЕ РЕАКЦИЙ

71 Расчет константы скорости

Расчет константы скорости на основе данных измерения кинетических

параметров осуществляется по уравнению скорости реакции Порядок хи-

мической реакции должен быть известен

Реакция 1 порядка

Реакция 2 порядка

Или если с0А = с0В

)11(10

2

AAA

A

cckkc

ddcv minus==minus=

ττ

где сА сВ ndash молярные концентрации в момент времени х

с0А с0В ndash начальные концентрации реагентов

k ndash константа скорости реакции

τ ndash время протекания реакции

Щелочное омыление метилового эфира уксусной кислоты протекает

как реакция II порядка

CH3 ndash COO ndash CH3 + OH ndash COOndash + CH3OH

Найдите константу скорости Заданы начальные концентрации метилового

эфира уксусной кислоты и гидроксид-иона с0(эфир) = с0(ОН minus ) = 005 мольл

Через 75 с концентрации составили с(эфир) = с(ОН minus ) = 004 мольл

A

AA

A

ccInkkc

ddcV 01

ττ===

BA

AB

ABBA

A

ccccIn

cckckc

ddcV

0

0

00 )(1 sdotminus

==minus=ττ

37

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ minus=⎥

⎤⎢⎣

⎡minus=

0501

0401

751

)(1

)(11

0 cэфирcэфирck

τ

k = 0067 л(мольmiddotс)

Константа скорости щелочного омыления метилового эфира уксусной

кислоты составляет 0067 л(мольmiddotс)

72 Расчет порядка реакции

Расчет порядка реакции из данных измерения кинетических парамет-

ров осуществляется по уравнению скорости С помощью полученных

экспериментальным путем данных рассчитываются и сравниваются меж-

ду собой константы скорости в разные моменты времени Если отклоне-

ние значений этих констант незначительное то выбранный для расчетов

порядок реакции является правильным

Необходимо определить порядок реакции тиосульфат-иона с перокси-

дом водорода

minus23S2SO +2Н3O+ + Н2O2 mdashgt S4O minus2

6 + 4Н2О (при рН = const)

Данные измерений

τ мин 0 17 36 43 52

с(SO3S2-)10-3 мольл

205 103 52 42 31

с(Н2O2)10-3 мольл 368 317 291 286 281

Предложим что в данных условиях протекает реакция II порядка

)()()(22

23

23 OHcSSOck

dSSOdcv sdotsdot=minus= minus

minus

τ

38

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

)()()()(

)]()([1

23022

2202

3

2202

30minus

minus

minus sdotsdot

sdotminus

=SSOcOHcOHcSSOcIn

OHcSSOck

τ

Через 17 мин

)10520()10731()10836()10310(

)1083610520(171

33

33

33 minusminus

minusminus

minusminus sdotsdotsdotsdotsdotsdot

sdotsdotminussdot

= Ink

k = 195 л(моль sdot мин) Аналогично через 36 мин ndash 194 через 43 мин ndash 190 через 52 мин ndash 191

Частные константы скорости близки по значениям протекает реакция 2 порядка Константа скорости этой реакции составляет 19 л(моль sdot мин)

73 Расчет времени реакции

Расчет времени реакции необходимого для того чтобы достичь опре-деленной концентрации исходного вещества или продукта реакции осу-ществлялся по уравнению скорости реакции

Проводится химическая реакция пероксида водорода с тиосульфат-ионом в кислом растворе Начальные концентрации с0(Н2О2) = 5 sdot 10 minus 2мольл

c0(SO3S2 minus

) = 25 sdot10-2 мольл Константа скорости реакции II порядка

k = 191 л(моль sdot мин) Необходимо рассчитать время по истечении кото-

рого концентрация тиосульфат-ионов станет равной 1 sdot 10 2minus мольл 2SО3S2- + 2Н3О+ + Н2О2 rarr S4О minus2 + 4Н2О

)()()(22

23

23 OHcSSOck

dSSOdcv sdotsdot=minus= minus

minus

τ

)()()()(

)]()([1

23022

2202

3

2202

30minus

minus

minus sdotsdot

sdotminus

=SSOcOHcOHcSSOcIn

OHcSSOckτ

39

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

=minusminus= minusminus )]()([21)()( 2

32

3022022 SSOcSSOcOHcOHс

2222 10254)1011052(21105 minusminusminusminus sdot=sdotminussdotminussdot= мольл

)1052()10254()105()101(

)]1051052[9111

22

22

22 minusminus

minusminus

minusminus sdotsdotsdotsdotsdotsdot

sdotsdotminussdot

= Inτ

τ = 159

Концентрация minus23SSO равная 2101 minussdot мольл установиться через 159 мин

74 Расчеты по уравнению Аррениуса

С помощью уравнения Аррениуса рассчитываются энергия активации и предэкспоненциальный множитель на основе экспериментальных значений константы скорости Константа скорости может быть пересчитана на лю-бые температуры

RTEInAInk

eAk

A

RTEA

minus=

sdot=minus

)11(12

12 TTREInkInk A minus=minus

где minus21kk константы скорости реакции

T1 T minus2 температуры

ЕА ndash энергия активации

R ndash универсальная газовая постоянная

A ndash предэкспоненциальный множитель

40

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Константы скорости разложения пентаоксида диазота N 2 O5 rarrNO2 + NO3

при 308 К и 328 К равны соответственно 134 middot 10 4minus и 150 middot 10 3minus с 1minus Необ-

ходимо рассчитать энергию активации

1

2

21

21

KKIn

TTTRTEA sdotminus

=

14

13

1034110501

)308328()(328)(300)]([31458

minusminus

minusminus

sdotsdot

sdotminus

sdotsdotsdot=

ccIn

КККмольКДжEA

EA = 101 кДжмоль

Энергия активации разложения N2О5 составляет 101 кДжмоль

Константы скорости разложения пентаоксида диазота при 308 К и

328 К равны соответственно 134 middot 10-4 и 150 middot 10-3 с-1 Необходимо рас-

считать предэкспоненциальный множитель А если энергия активации

равна 101кДжмоль

c10812

108110812

c1081)10501(

c1081)10341(

1131313

21

11332831458101000

322

11330831458101000

411

2

1

minus

minussdotminus

minussdotminus

sdot=sdot+sdot

=+

=

sdot=sdotsdot=sdot=

sdot=sdotsdot=sdot=

AAA

eekA

eekA

RTE

RTE

A

A

Множитель А для данной реакции равен 18 middot 1013 с-1

Константа скорости разложения пентаоксида диазота при 328 К со-ставляет 60 1310 minusminussdot с Необходимо рассчитать константу скорости реакции при 100 degС

41

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

c130)10501(287287

2874684)328

1273100

1(31458

101000

)11(

)11(

1312

4684

1

2

2

2

121

2

1212

minusminus =sdotsdot==

===minus+

minus=

minusminus=

minusminus=minus

KK

eKK

KKIn

TTRE

KKIn

TTREInkInk

A

A

Константа скорости разложения N2О5 при 100 degС составляет 013 с-1

42

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

8 РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РАВНОВЕСИЯМ

81 Расчеты по закону действующих масс

Расчеты в соответствии с законом действующих масс осуществляются в определенной последовательности

Алгоритм действия 1 Составление уравнения реакции 2 Указание молярных концентраций (парциальных давлений) реаген-

тов перед началом реакции 3 Вычисление молярных концентраций (парциальных давлений) уча-

стников реакции в состоянии химического равновесия 4 Составление уравнения закона действующих масс 5 Подстановка молярных концентраций (парциальных давлений) в

уравнение закона действующих масс 6 Расчет искомых величин В химических равновесиях с одинаковой суммой коэффициентов для

реагентов и продуктов (Δ v = 0) вместо молярных концентраций могут быть взяты пропорциональные им количества веществ

82 Расчет константы равновесия Кс

В реакции уксусной кислоты с этанолом при 25 degС к моменту установ-ления химического равновесия образовалось 205 моль этилового эфира уксусной кислоты В исходных веществах содержалось 155 моль воды Каково значение константы равновесия

1 СН3mdashСООН + С2Н5mdashОНhArrСН3mdashСООmdashС2Н5 + Н2О 2 3 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 (3-205) (4-205) 205 моль (155 + 205) 095 моль 195 моль 36 моль

43

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

4 )()(

)()(спиртnкислотаnводаnэфирnKC sdot

sdot=

5 95195063052

sdotsdot

=cK

6 КС = 398 При 25 degС константа равновесия образования этилового эфира уксус-

ной кислоты равна 398 (или ~ 4)

83 Расчет количества продукта в состоянии равновесия

При 25 degС константа равновесия образования эфира из уксусной кисло-ты и этанола равна 4 Каково количество эфира в состоянии равновесия если взято 3 моль уксусной кислоты и 4 моль этанола Исходные вещест-ва содержат 155 моль воды

1 СН3 ndash СООН + С2Н5 ndash ОН hArr СН3 ndash СОО ndash С2Н5 + Н2О 2 3 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 3-n 4-n n 155 + n

4 )()(

)()(спиртnкислотаnводаnэфирnK C sdot

sdot=

5 )4()3(

)551(4nn

nnminussdotminus

+=

87329254164

972859

016859482845516

21

222

plusmn=minusplusmn=

=+minus+minus=+

n

nnnnnn

n1 = 78 моль (нереальный ответ n gt 4 моль)

n2 = 205 моль В состоянии химического равновесия смесь содержит 205 моль этило-

вого эфира уксусной кислоты

44

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

84 Расчет выхода продукта

Уход продукта реакции представляет собой частное от деления полу-ченного в равновесии количества вещества и рассчитанного по необрати-мой реакции количества вещества

теорnn

При взаимодействии 3 моль уксусной кислоты с 4 моль этанола полу-чают 205 моль эфира Исходные вещества содержали 155 моль воды Ка-ков выход эфира по отношению к уксусной кислоте

1 OHHCCOOCHOHHCCOOHCH 2523523 +minusminushArrminus+minus

2 23 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 095 моль 195 моль 205 моль 36 моль

4 3052

)()(

)()(

0

===кислотаnэфирn

эфирnэфирn

теор

η

5 68680 ==η

Выход эфира по отношению к уксусной кислоте составляет 68

85 Расчет константы равновесия по уравнению Вант-Гоффа

Расчет константы равновесия при определенной температуре осущест-вляется при заданной константе равновесия с помощью уравнения Ванг-Гоффа (изобара реакций)

2RTH

dTdInK Δ

=

Интегрированная форма

12

120

12 TTTT

RHInKInK minus

sdotΔ

+=

45

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

где k ndash константа равновесия 0HΔ ndash стандартная энтальпия

R ndash универсальная газовая постоянная T ndash температура 12 ndash индексы для двух составляющих

При 25 degС для химической реакции 242 2NOON hArr константа равновесия

КР = 114 кПа Рассчитайте константу равновесия при 70 degС если стан-дартная энтальпия реакции Δ Н0 = 59 кДж

259325101325101

940343298298343

3145859000

325101411

325101

9402

12

120

12

2

2 =sdot=sdot=

=sdotminus

sdot+=

=minus

sdotΔ

+==

eeK

In

TTTT

RHInK

KInK

PInKP

PP

P

86 Расчеты с водородным показателем рН

Расчеты с показателем рН проводятся с помощью формулы-определения рН и химического выражения константы протолиза

мольлв)()( 33 OHcOHIgcpH +minus=

Для сильных кислот и оснований

с(H3O+) = c0на sdot c(OH-) = c0B

Для средних по силе кислот и оснований (при К gt 001 с0)

с(H3O+) = Bbнаa cKOHсcK 00 )( =minus

Для буферных ратворов

)()()( 3 minus

+ sdot=AcHAcКOHс a

46

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Раствор имеет значение рН 35 Какова молярная концентрация катио-нов оксония

мольл102310)(

10)(

)(

4533

3

3

minusminus+

minus+

+

sdot==

=

minus=

OHc

OHc

OHIgcpH

pH

Концентрация катионов H3O+ = 32 sdot 10-4 мольл

Рассчитайте рН в 01М растворе аммиака если КВ(NH3) = 18 middot 10 5minus

111)1077(

мольл10771031

101)(

)(

мольл103110)1081()(

)(

12

123

14

3

35

0

=sdotminus=

sdot=sdotsdot

==

sdot=sdotsdot=

=

minus

minusminus

minus

minus+

minusminusminus

minus

IgpHOHcKOHс

OHc

cKOHс

W

BB

Рассчитайте значение рН буферного раствора

К a (СН3СООН) + 016М CH 3 COONa

Если К а (СН3СООН) = 18- 10 5minus

55

3

33 1021

160110)1081(

)()()( minusminus

minus+ sdot=sdotsdot=sdot=

COOCHcCOOHCHcKOHс a

pH = 49

Буферный раствор имеет значение рН = 49

47

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

87 Расчет степени протолиза

Степень протолиза представляет собой долю кислоты или основания

вступивших в протолиз по отношению к начальной концентраций протолита

НАНАKT c

Acc

OHca00

3 )()( minus+

==

и

BBC c

HBccOHca

000

)()( +minus

==

Какова степень протолиза в 001М растворе уксусной кислоты если

010

010)1081()(

)(

)()()(

)(

5

30

30

30330

3

sdotsdot=

sdot=

sdot==

minus

+

COOHCHcCOOHCHcK

a

COOHCHcKOHcCOOHCHc

OHca

aKT

aKT

аКТ = 0042 или 42

Ka = 18 sdot 10-5

Степень протолиза уксусной кислоты составляет 42

88 Расчеты по равновесиям растворимости

Расчеты по равновесиям растворимости и осаждения проводятся с по-

мощью выражения для произведения растворимости

)()(

][][)(

nmnm

nMnM

nmMnnM

nmBAПРBAl

BABAПР

+

minus+

=

=

48

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

где ПР (АmВn) ndash произведение растворимого вещества АmВn

l(АmВn) ndash растворимость вещества или концентрация насыщенного рас-

твора вещества nm BA

Сульфат бария имеет произведение растворимости 1middot10-10 При какой

концентрации серной кислоты в 0001М растворе хлорида бария начина-

ется осаждение сульфата бария

[Ba2+][SO minus24 ] = ПP(BaSо4)

3

10

242

442 101101

][)(][)( minus

minus

+minus

sdotsdot

===BaBaSOПРSOSOHс

c(H2SО4)= 1 middot 10-7 мольл

Осаждение сульфата бария начинается когда концентрация серной ки-

слоты превышает значение 1 middot 10 7minus мольл

Какова растворимость l1 перхлората калия в воде по сравнению с рас-

творимостью l1 перхлората калия в 1 М растворе хлорида калия

l1 (КСlO4) = [СlOminus4 ] = )( 4KCIOПР = 2101 minussdot = 01 мольл

l1 (КСlO4) = [СlOminus4 ] ПР(КClO4) = с(К+)[СlO

minus4 ] = 1 middot 10-2

1101

)()KClO()(

24

42

minus

+

sdot==

KcПРKClOl

l1 (КСlO4) = 001 мольл

Растворимость l1 перхлората калия в чистой воде в десять раз выше 1

М растворе хлорида калия

49

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

89 Расчет растворимости при комплексообразовании

Для расчета растворимости малорастворимых солей когда катион об-

разует комплекс требуются уравнения для произведения растворимости и

для константы устойчивости комплекса

ПР(AmBn) = [An+]m[Bm-]n

xnx

LAAlK

]][[][

+=

где ПР ndash произведение растворимости

К ndash константа устойчивости комплекса

[Аn+] ndash молярная концентрация катионов

[L] ndash молярная концентрация лигандов

[АЦ] ndash молярная концентрация комплекса

Константа устойчивости катиона диамминсеребра (+1) К = 16 middot 107

Рассчитайте растворимость хлорида бромида и иодида серебра(1) в 4М

растворе аммиака если ПР(АgСl) = 1 middot 10-10 ПР(АgВr) = 5 middot 10-13

ПР(АgI) = 8 middot 10-17

AgXhArrАg+ + Х minus ПР(АgХ) = [Аg+][Х minus ]

])([

)()(][

)(][)(

)(])([][

)(][

])([])([2

23

32

33

23

32

23233

++minus

++

+

+++

sdotsdot===

sdot=

sdot=hArr+

NHAgNHcKAgXПР

AgAgXПРXAgXl

NHcKNHAgAg

NHcAgNHAgKNHAgNHAg

50

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

мольл1041)(

4)1061()108()(

мольл1011)(

4)1061()105()(

мольл160)(4)1061()101()(

)()()(

][])([

4

2717

2

2713

2710

32

23

minus

minus

minus

minus

minusminus

minus+

sdot=

sdotsdotsdotsdot=

sdot=

sdotsdotsdotsdot=

=

sdotsdotsdotsdot=

sdotsdot=

asymp

AgIl

AgIl

AgBrl

AgBrl

AgCllAgCll

NHcKAgXПРAgXl

XNHAg

Растворимость галогенидов серебра(1) в 4М растворе аммиака состав-

ляет 016 (AgCl) 11 middot 10-2 (AgBr) и 14 middot 10-4 мольл (AgI) В этом растворе

аммиака хлорид растворяется хорошо бромид ndash незначительно и иодид

серебра (+1) ndash плохо

51

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

9 РАСЧЕТЫ В ЭЛЕКТРОХИМИИ

91 Расчеты по уравнению Нернста

С помощью уравнения Нернста можно вычислить окислительно-

восстановительные потенциалы электродные потенциалы и равновесное

напряжение гальванического элемента

Для окислительно-восстановительного электрода

][][0

BcOkIn

zFRTEE sdot+=

где Е0 ndash стандартный потенциал

Е ndash электродный потенциал

Z ndash число переданных электронов

Для электрона металлкатион металла

][0 +sdot+= ZAInzFRTEE

][][)(0590

K298при)()(

0

01

02

0

BcOkIg

zBEE

TанодЕкатодEE

EEE

sdot+=

=minus=Δminus=Δ

где R ndash газовая постоянная

Т ndash температура

F ndash постоянная Фарадея

[Ок] ndash молярная концентрация окислителя

[Bc] ndash молярная концентрация восстановителя

ΔЕ0 ndash стандартное напряжение

ЕΔ ndash равновесное напряжение

52

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Каков электродный потенциал пары медькатион меди (+2) при 25 degС и

[Cu2+]= 001 мольл

01020590340][

2)(0590 20 IgCuIgBEE sdot++=sdot+= +

E = +028 B

Электродный потенциал равен +028 В

Каково равновесное напряжение гальванического элемента Даниеля

при 25 degС если молярные концентрации сульфата меди(2) и сульфата

цинка(2) одинаковы

Электрод 1 цинккатион цинка (+2)

Электрод 2 медькатион меди (+2)

)()()(][][02950

)()(][02950)(

][02950)()()(

02020202

2

2020220

22022

EZnZnECuCuECuCuEZnCuIg

ZnZnECuCuEZnIgZnZnE

CuIgCuCuEZnZnECuCuEE

Δ=minusminus=+

+minus=+minus

minus+=minus=Δ

++++

+

++++

++++

ΔEdeg = 034 middot (-076) = 110 В

Элемент Даниеля имеет равновесное напряжение 110 В Рассчитайте

напряжение гальванического элемента CuCu +2 (с 1 )|| К+ СI minus || Cu2+(c2)Cu

(Cu2+) = 05 мольл и с1 (Сu2+) = 05 005 и 0005 мольл

Для каждого полуэлемента )(20590 20 +sdot+= CuIgcEE

Напряжение гальванического элемента

1

201

0212 2

0590ccIgEEEEE sdot+minus=minus=Δ

Поскольку

01

02 EE =

53

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

то

1

2

20590

ccIgE sdot=Δ

а) с1 (Cu2+) = 05 мольл ΔЕ = 00295 Ig 1 = 0

б) с1 (Cu2+) = 005мольл ΔЕ = 00295 Ig 10 = 0030 В

в) с1 (Cu2+) = 0005 мольл ΔЕ = 00295 Ig 100 = 0059 В

Исследуемые концентрационные гальванические элементы имеют при

25 degС напряжение 0 30 и 59 мВ

Рассчитайте электродные потенциалы полуэлементов при 25 degС

1) 2HPt (р = 1035 кПа) Н3О+ (рН = 15)

2) +2FePt (с = 002 мольл) Fe3+ (с = 004 мольл)

Каково равновесное напряжение гальванического элемента составлен-

ного из этих электродов

++ OHH 22 2 = 2Н3О+ + 2е-

B880)0890(7880B78800200400590770

][][)(0590)(

B08903101510302950510590

)(3101

)(205900590

)(][

20590

2

2

3320

232

1

2

2

230

1

=minusminus=Δ=+=

sdot+=+hArr

minus=minussdotminus=

sdotminussdotminus=+=

+

+++minus++

EIgE

FeFeIgBFeFeEEeFeFe

IgE

кПаHpIgpH

HpOHIgEE

Равновесное напряжение данного гальванического элемента составляет

088 В

54

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Рассчитайте окислительно-восстановительный потенциал для пары

Mn2+MnOminus4 при рН = 0 при рН = 03 и 7 (t = 25 ordmC)

( ) ( ) [ ][ ][ ]

( ) ( ) ( ) [ ][ ]

( ) ( )

( ) ( ) ( ) 094405112

85

05902

lg5

059085

0590

lg5

0590

5812

4

4

24

42

2

834

42

3422

рНВВEMnOMnE

pHBEMnOMnE

MnMnOBpHBEMnOMnE

MnOHMnBEMnOMnE

eOHMnOHMn

sdotminus+=+

sdotminus=+

sdot+sdotminus=

sdot+=

++harr+

minus

minus

+

minusminus+

+

+minusminus+

minus+minus+

o

o

o

o

При рН = 0 Е = +151 рН = 3 Е = +123 рН = 7 Е = +085

Окислительно-восстановительный потенциал данной пары при рН = 03 и 7 составляет +151 +123 и +085 В соответственно

92 Расчеты по законам Фарадея

Для расчета осажденной массы значений силы тока времени или чис-ла элементарных зарядов при электролизе используются законы Фарадея или преобразования законов Фарадея а также формула-определение мо-лярной массы

zFMIm

zFI

nm

zFIn

τ

τ

τ

=

=

=

55

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

где I ndash сила тока

τ ndash время

z ndash число элементарных зарядов

F ndash постоянная Фарадея

n ndash количество вещества

М ndash молярная масса

m ndash масса вещества

Рассчитайте ежедневное производство алюминия в электролизёре кото-рый работает при силе тока 100 000 А и для которого выход по току η = 85

Al3+ rarr Al + 3endash

кг685г039685485963

85027360024000100asymp=

sdotsdotsdotsdotsdot

==zFMIm ητ

В электролизе ежедневно получают 685 кг алюминия

56

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

10 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ФОРМУЛ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ

101 Определение молекулярной формулы летучего органического соединения

Для определения молекулярной формулы летучего соединения необхо-димо оценить результаты качественного и количественного элементного анализа а также установить молярную массу

Алгоритм действия

1 Установить качественный состав соединения Результат исследуемое соединение состоит из элементов углерод во-

дород и кислород Молекулярная формула СхНуОz 11 Установить молярную массу соединения

12 Экспериментальное определение объема пара одной пропорции

соединения

( )( )[ ]

кПа 72101

C 20

мл 548г

г120

=

=

=

=

p

t

OHCV

OHCm

zyx

zyx

o

13 Рассчитать объем пара порции соединения в нормальных условиях

( )[ ] ( )[ ]

( )[ ] мл 445г

32510115293

1527372101548гг

=sdot

sdotsdot=

sdot=

zyx

zyxzyx

OHCVрТ

рТOHCVOHCV

o

o

oo

14 Рассчитать молярную массу соединения

57

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

( ) ( )( )[ ]

( ) гмоль 259

445

41422120гм

=

sdot=

sdot=

zух

zyx

zухzух

ОНСМ

OHCVVОНСm

ОНСМo

2 Установить возможную молекулярную формулу органического со-единения путем расчета

( ) )()()( ОzМНуМСхМОНСМ zух ++=

Возможные решения 592 гмоль = (2 middot 12 + 4 middot 1 + 2 middot 16 гмоль)

или 592 гмоль = (3 middot 12 + 8 middot 1 + 1 middot 16 гмоль)

Возможные молекулярные формулы органического соединения С2Н4О2 и С3Н8О

3 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органическо-го соединения путем анализа сжиганием

31 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида углерода которые образуются при сжигании одной порции органического соединения

m(CхHуOz) = 60 мг m(H2О) = 720 мг V(CО2) = 718 мл t =20degC ρ = 10172 кПа 32 Рассчитать объем диоксида углерода при нормальных условиях 33 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-

единения

( )( )

( ) ( )( ) 3

м

22 =sdot

sdot=

zyx

zyxp

zyx OHCmVOHCMTCOV

OHCnCOn oo

58

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

34 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-

единения

( )( )

( ) ( )( ) ( ) 8

22

2

22 =sdot

sdot==

zyx

zyxp

zyx OHCmOHМOHCMTOHm

OHCnOHnY o

35 Составить молекулярную формулу

Молекулярная формула органического соединения С3Н8О

Молекулярная (брутто-) формула еще не проясняет строения химиче-

ского соединения Последнее может быть определено при использовании

химических иили физических методов

Возможные соединения с молекулярной формулой С3Н8О

CH3ndashCH2ndashCH2ndashOH ndash пропанол 1

CH3ndashCH(OH)ndashCH3 ndash пропанол 2

СН3ndashСН2ndashОndashСН3 ndash метиловый спирт

102 Определение молекулярной формулы

нелетучего органического соединения

Для определения молекулярной формулы нелетучего соединения необ-

ходимо оценить результаты качественного и количественного элементно-

го анализа и результатов определения молярной массы криоскопическим

методом Молярная масса вещества рассчитывается на основании пони-

жения температуры замерзания

LB

Bзамзам mM

mkT sdot=Δ

Lзам

BзамB mT

mkMΔ

=

где замTΔ ndash понижение температуры замерзания

59

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

замK ndash криоскопическая константа растворителя

Bm ndash масса вещества В

BM ndash молярная масса вещества В

Lm ndash масса растворителя

Для определения молекулярной формулы подходит следующая после-

довательность действий

Установить качественный состав соединения Результат исследуемое со-

единение состоит из элементов углерод водород и кислород Молекуляр-

ная формула ZYX OHC

1 Установить молярную массу соединения

11 Экспериментальное определение понижения температуры замер-

зания раствора

m( ZYX OHC ) = 78 г m(H2О) = 40 г

ΔTзам = -2 К

Кзам(Н2О) = -1860 К sdot гмоль

12 Рассчитать молярную массу соединения

)()()(

2OHmTOHCmkOHCM

зам

ZYXзамZYX Δ=

M( ZYX OHC ) = 181 гмоль

2 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органического

соединения путем анализа сжиганием

21 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида

углерода которые образуются при сжигании одной порции соединения

M(CxHyOz) = 93 мг

m(H2О) = 547 мг

V(СО2) = 739 мл

t =22 degС

60

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

ρ = 1006 гПа

22 Рассчитать объем диоксида углерода в нормальных условиях

25101315295152731006973)()(

0

0220 sdot

sdotsdot==

TppTCOVCOV

V0(СО2) = 679 мл

23 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-

единения

093041422

18106790)(

)()()(

)( 202

sdotsdot

=sdotsdot

==ZYXM

Zyx

ZYX OHCmVOHCMCOV

OHCnCOnx

х = 6

24 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-

единения

93181817542

)()()()(2

)()(2

2

22

sdotsdotsdot

=sdotsdot

==ZYX

Zyx

ZYX OHCmOHMOHCMOHm

OHCnOHny

у = 12

25 Расчет числа атомов кислорода в молекуле органического соеди-

нения

)()()()( OzMHyMCxMOHCM Zyx +minus=

16112126181

)()()()( sdotminussdotminus=

minusminus=

OMHyMCxMOHCM

z Zyx

z = 6

Молекулярная формула соединения С6H12O6

61

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

Основная

1 Коровин НВ Общая химия учебник для технических направлений и специальностей вузов НВ Коровин ndash 2-е изд испр и доп ndash М ВШ 2000

2 Фролов ВВ Химия ВВ Фролов ndash М Высшая школа 1995 3 Глинка НЛ Задачи и упражнения по общей химии НЛ Глинка ndash

Л Химия 1989 4 Суворов АВ Общая химия АВ Суворов АБ Никольский ndash СПб

Химия 1997 5 Орлов КЯ Авиационные материалы КЯ Орлов ВА Пархимович

ndash М Транспорт 1993 6 Задачи и упражнения по общей химии под ред проф НВ Корови-

на ndash М Высшая школа 2003 7 Михилев ЛА Задачи и упражнения по неорганической химии

ЛА Михилев НФ Пассет МИ Федотова ndash СПб Химия 1995 8 Хомченко ИГ Общая химия сборник задач и упражнений

ИГ Хомченко ndash М Оникс 1999 9 Литвинова ТН Задачи по общей химии с медико-биологической на-

правленностью ТН Литвинова ndash Ростов нД Феникс 2001 10 Кузьменко НЕ Задачник по химии НЕ Кузьменко ВВ Еремин

ndash М Экзамен 1999

Дополнительная

1 Слесарев ВИ Химия Основы химии живого учебник для вузов

ВИ Слесарев ndash 2-е изд испр и доп ndash СПб Химиздат 2001

2 Хаускрофт К Современный курс общей химии В 2 т К Хаускрофт

Э Констебл пер с англ ndash М Мир 2002 3 Лидин РА Химия справочник для старшеклассников поступающих в вузы

РА Лидин ЛЮ Аликберова ndash М Аст пресс школа 2002

62

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

4 Слета ЛА Химия справочник ЛА Слета ndash Харьков Фолио Рос-

тов нД Феникс 1997

5 Дикерсон Р Основные законы химии В 2 т Р Дикерсон Г Грей

Дж Хейт ndash М Мир 1982

6 Лучинский ГП Курс химии ГП Лучинский ndash М Высшая школа 1985

7 Ремсден ЭН Начала современной химии ЭН Ремсден ndash Л Хи-

мия 1985

8 Степин БД Неорганическая химия БД Степин АА Цветков ndash

М Высшая школа 1994 9 Шелинский ГИ Основы теории химических процессов ГИ Шелинский

ndash М Просвещение 1989

10 Ерохин ЮМ Сборник задач и упражнений по химии ЮМ Еро-

хин ВИ Фролов ndash М ВШ 1990

11 Любимова НБ Вопросы и задачи по общей и неорганической хи-

мии НБ Любимова ndash М ВШ 1990 12 Фримантл М Химия в действии М Фримантл ndash Ч 1 2 ndash М Мир 1991

13 Шиманович ИЕ Общая химия в формулах определениях схемах

ИЕ Шиманович МЛ Павлович ВФ Тикавый ПМ Малашко ndash Минск

Университетское 1996

14 Витинг ЛМ Задачи и упражнения по общей химии ЛМ Витинг

ЛА Резницкий ndash М МГУ 1995

15 Зоммер К Химия справоник школьника и студента Пер с нем

под ред РА Лигина ndash 2-е издстереотип ndash М Дрофа 2000

63

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Приложение

64

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

65

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

66

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

67

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Значение некоторых констант

Постоянная Авогадро NA = 60221023 моль-1

Постоянная Фарадея 1 F = 6021023е = 96484 Кл = 268 Аmiddotч

Постоянная Планка h = 662610-34 Джс

Универсальная газовая постоянная R = 0082 лmiddotатмКndash1моль-1 =

= 62 360 млmiddotмм рт ст Кndash1мольndash1 = 8314 ДжmiddotК-1мольndash1 = 1987 калК-1моль-1

Таблица 1

Приставки кратных и дольных единиц

Приставка Множитель Приставка Множитель Приставка Множитель

тера Т 1012 гектог 102 милли м 10-3

гига Г 109 дека да 101 микро мк 10-6

мега М 106 децид 10-1 нано н 10-9

кило к 103 сантис 10-2 пико п 10-12

Таблица 2

Корни латинских названий элементов

Символ Название Корень латинского названия Ag Серебро Аргент As Мышьяк арс- арсен- Au Золото аур- С Углерод карб- карбон- Сu Медь купр- Fe Железо ферр- Н Водород гидр- гидроген-

Hg Ртуть меркур- Мn Марганец марган- N Азот нитр- Ni Никель никкал- О Кислород окс- оксиген- Pb Свинец плюмб- S Сера сульф- тио-

Sb Сурьма стиб- Si Кремний алл- силиц- Sn Олово станн-

68

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Таблица 3 Соотношение между единицами энергии

Единица эрг Дж кал Втmiddotч ЭВ

эрг 1 10-7 239middot10-8 278middot10-11 624middot1011

Дж 107 1 0239 278middot10-4 625middot1018

кал 4184middot107 4184 1 116middot103 261middot1019

Втmiddotч 360middot1010 36middot103 861 1 224middot1022

ЭВ 160middot10-12 160middot10-19 383middot10-20 445middot10-23 1

Таблица 4

Названия часто употребляемых кислот и их солей

Кислота Названия солей

Название Формула Кислот-ный

осадок

По названию кислоты (рус номенклатура)

По названию аниона (между-народная но-менклатура)

Азотная HNO3 NO3ndash азотнокислый нитрат

Азотистая HNO2 NО2ndash азотистокислый нитрит

Бромоводородная HBr Brndash бромистый бромид

Йодоводородная HI Indash йодистый йодид

Метакремниевая H2SiO3 SiO32ndash кремниевокислый силикат

Марганцовая HMnO4 MnO4ndash марганцевокислый перманганат

Ортофосфорная H3PO4 PO43ndash фосфорнокислый ортофосфат

(фосфат)

H3PO4 HPO42ndash

кислый фосфорнокис-лый (двухзамещенный) гидрофосфат

H3PO4 H2PO4ndash кислый фосфорнокис-

лый (однозамещенный) дигидрофосфат

Серная H2SO4 SO42ndash сернокислый сульфат

H2SO4 HSO4ndash

кислый сернокислый

гидросульфат (бисульфат)

Сернистая H2SO3 SO32ndash сернокислый сульфит

H2SO3 HSO3ndash кислый сернистокислый гидросульфит

(бисульфит)

Угольная H2CO3 CO32ndash углекислый карбонат

H2CO3 HCO3ndash

кислый углекислый (двууглекислый)

гидрокарбонат (бикарбонат)

Уксусная CH3CHOOH CH3COOndash уксуснокислый ацетат

69

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Окончание табл 4Кислота Названия солей

Название Формула Кислот-ный

осадок

По названию кислоты (рус номенклатура)

По названию аниона (между-народная но-менклатура)

Фосфористая H3PO3 HPO32ndash фосфористокислый фосфит

Фтороводородная HF Fndash фтористый фторид

Хлороводородная HCl Clndash хлористый хлорид

Хлорная HClO4 ClO4ndash хлорнокислый перхлорат

Хлорноватая HClO3 ClO3ndash хлорноватокислый хлорат

Хлорноватистая HClO ClOndash хлорноватистокислый гипохлорид

Хромовая H2CrO4 CrO42ndash хромовокислый хромат

Двухромовая H2Cr2O7 Cr2O72ndash двухромовокислый

бихромат (ди-хромат)

70

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

  • СОДЕРЖАНИЕ
    • ВВЕДЕНИЕ
    • ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
    • 1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВАЖНЕЙШИХ ВЕЛИЧИН И ЕДИНИЦИСПОЛЬЗУЕМЫХ В ХИМИИ
    • 2 ВАЖНЕЙШИЕ ВЕЛИЧИНЫ И ЕДИНИЦЫ В ХИМИИ
    • 3 РАСЧЕТЫ ДЛЯ ГАЗОВ
      • 31 Расчет массы газов
      • 32 Расчет объема газов
        • 4 РАСЧЕТЫ ДЛЯ СМЕСЕЙ
          • 41 Расчеты соотношения компонентов смеси
          • 42 Расчеты по массовой доле
          • 43 Расчеты по объемной доле
          • 44 Расчеты по мольной доле
          • 45 Расчеты по молярной концентрации
          • 46 Расчеты по эквивалентной концентрации
          • 47 Расчеты по плотности газов и растворов
          • 48 Расчет молярной концентрации веществапо результатам титрования
          • 49 Расчет массы по результатам титрования
            • 5 СТЕХИОМЕТРИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РЕАКЦИЯМ
              • 51 Алгебраический расчет массы и объема
              • 52 Расчет массы и объема методом пропорций
                • 6 РАСЧЁТЫ В ХИМИЧЕСКОЙ ТЕРМОДИНАМИКЕ
                  • 61 Расчет энтальпии реакции по данным эксперимента
                  • 62 Расчет стандартных величин реакции по табличным данным
                  • 63 Расчет энергии Гиббса реакции
                  • 64 Расчет константы равновесия
                    • 7 РАСЧЕТЫ В КИНЕТИКЕ РЕАКЦИЙ
                      • 71 Расчет константы скорости
                      • 72 Расчет порядка реакции
                      • 73 Расчет времени реакции
                      • 74 Расчеты по уравнению Аррениуса
                        • 8 РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РАВНОВЕСИЯМ
                          • 81 Расчеты по закону действующих масс
                          • 82 Расчет константы равновесия Кс
                          • 83 Расчет количества продукта в состоянии равновесия
                          • 84 Расчет выхода продукта
                          • 85 Расчет константы равновесия по уравнению Вант-Гоффа
                          • 86 Расчеты с водородным показателем рН
                          • 87 Расчет степени протолиза
                          • 88 Расчеты по равновесиям растворимости
                          • 89 Расчет растворимости при комплексообразовании
                            • 9 РАСЧЕТЫ В ЭЛЕКТРОХИМИИ
                              • 91 Расчеты по уравнению Нернста
                              • 92 Расчеты по законам Фарадея
                                • 10 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ФОРМУЛОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
                                  • 101 Определение молекулярной формулы летучего органического соединения
                                  • 102 Определение молекулярной формулы не летучего органического соединения
                                    • БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
                                    • Приложение
Page 26: МЕТОДИКА РЕШЕНИЯ ЗАДАЧvenec.ulstu.ru/lib/disk/2015/Kemer_7.pdf · 2015-03-23 · ВВЕДЕНИЕ Значение решения задач в курсе химии

Данный раствор содержит 15 моль хлороводорода

Какова молярная концентрация хлороводорода если в 2 л раствора со-

держится 73 г НCl

( ) ( )( ) 1

253673

=sdot

=minussdot

=pVpHClM

HClmHClс мольл

Концентрация хлороводорода в растворе равна 1 мольл

46 Расчеты по эквивалентной концентрации

Расчеты по эквивалентной концентрации проводятся с помощью фор-

мулы определения или с помощью преобразований формулы-

определения Во многих расчетах используется также формула-

определение молярной массы

( )

pp

BeqB

Beq

VznC

zcС

minus

=

=

( )ppB

BeqB VM

mСminus

=

где сВ ndash молярная концентрация вещества В

СeqB ndash эквивалентная концентрация вещества В

z ndash эквивалентное число растворенного вещества В

V(p-p) ndash объем раствора

mB ndash масса растворенного вещества В

МВ ndash молярная масса растворенного вещества

Какова эквивалентная концентрация гидроксида кальция в растворе 3 л

которого содержат 002 моль растворенного вещества

26

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

0130])([])([ 22 =

sdot=

minus ppeq V

OHCanzOHCaС мольл

Эквивалентная концентрация Са(ОН)2 в растворе равна 0013 мольл

Какая масса карбоната натрия необходима для приготовления 900 мл

02 раствора карбоната натрия [раствора с сeq(Na2C03) = 02 мольл]

549)()(

)( 323232 =

sdotsdot= minus

zVCONaMCONac

CONam ppeq г

Для приготовления данного раствора необходимо взять 954 г Na2CO3

47 Расчеты по плотности газов и растворов

С помощью формулы-определения плотности и на основе взаимосвязи

между молярным объемом газа молярной массой и плотностью можно

вычислить значения соответствующих величин

)(

MVrM

Vm

=

=

ρ

ρ

где ρ ndash плотность газа или раствора

М ndash молярная масса

VM ndash молярный объем газа

т ndash масса раствора

V ndash объем раствора

Рассчитайте плотность диоксида углерода при нормальных условиях

(ну)

27

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

гл961422

44CO

лмоль422)ну()CO()CO(

2

22

==

==

)ρ(

VV

MM

M

ρ

Плотность диоксида углерода при нормальных условиях составляет

196 гл Рассчитайте количество некоторого газа в порции массой 2014 г

если его плотность равна 00899 гл

Рассчитайте эквивалентную концентрацию гидроксида калия в раство-

ре с плотностью 113 гмл

56

1311401)(

)()(

)(

)()()()()(

)(

)(

)(

)()(

мольгмлг

KOHMKOHz

KOHMmKOHmz

KOHMVKOHmz

VKOHnzKOHczKOHс

pp

pp

рр

ррррeq

minussdot=

minussdot=

sdot

minussdot=

=sdot

sdot=

sdot=sdot=

minus

minus

minus

minusminus

ρωρ

ce(KOH) = 28 мольл

Эквивалентная концентрация КОН в данном растворе равна 28 мольл

48 Расчет молярной концентрации вещества по результатам титрования

Молярная концентрация вещества в растворе при титровании может быть рассчитана по объему определяемого раствора и расходу стандартного рас-твора с известной молярной концентрацией другого вещества В точке ва-лентности эквивалентные количества веществ в анализируемом и в стан-дартном растворе одинаковы Произведение эквивалентного числа z1 на ко-личество определяемого вещества n1 равно произведению эквивалентного числа z2 на количество вещества в стандартном растворе 2211 nznz = Это

28

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

уравнение упрощается если вещества определяемого и стандартного рас-творов имеют одинаковые эквивалентные числа (z1 = z2) n1 = n2

z1c1V1 = z2c2V2

откуда

11

2221 Vz

Vczс =

где с1 ndash молярная концентрация вещества в определенном растворе с2 ndash молярная концентрация вещества 2 в стандартном растворе V1 ndash объем определяемого раствора V2 ndash объем использованного раствора 10 мл раствора азотной кислоты в процессе кислотно-основного титрования

потребовали 48 мл раствора гидроксида натрия с ceq(NaOH) = 1 мольл Какова эквивалентная концентрация азотной кислоты в ее растворе

1

221 V

Vсс =

(NaOH) = 1 z(HNО3) = 1

( ) ( ) ( )( )

( ) ( )( ) мольл480мл10

мл48мольл1

33 =

sdot=

sdot=

HNOVNaOHVNaOHcHNOс

Молярная концентрация азотной кислоты равна 048 мольл

49 Расчет массы по результатам титрования

Масса растворенного вещества или его ионов может быть найдена с

помощью титрования Для расчета необходимы формулы-определения мо-

лярной концентрации и молярной массы Подстановкой и преобразовани-

ем получим

2211

21 VcM

zzm =

29

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

где m1 ndash масса вещества в определяемом растворе

M1 ndash молярная масса вещества в определяемом растворе

Z1 ndash эквивалентное число вещества в определяемом растворе

с2 ndash молярная концентрация вещества в стандартном растворе

V2 ndash объем использованного стандартного раствора

z2 ndash эквивалентное число вещества в стандартном растворе

При перманганатометрическом определении катионов железа (II) в

растворе было использовано 168 мл 002 М раствора перманганата калия

Какая масса железа в виде ионов содержится в определяемом растворе

Уравнение реакции титрования

5Fe +2 +МnО 4 + 8Н3О+ = 5Fe3+ + Мn2+ + 12Н2О

z(Fe +2 ) = 1z(MnO minus4 ) = 5

( ) ( )( ) ( ) ( ) ( )

( ) ( ) мг94мл816мольл020

ьгмол5615

42

242

=sdottimes

timessdot=sdotsdot= minus++

minus+ MnOcFeM

FezMnOzFem

30

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

5 СТЕХИОМЕТРИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ

ПО ХИМИЧЕСКИМ РЕАКЦИЯМ

Стехиометрия ndash учение о количественном составе химических соеди-

нений а также о соотношениях количеств веществ масс объемов и заря-

дов в химических реакциях

Стехиометрический расчет ndash расчет масс и объемов участвующих в

химической реакции исходных веществ или продуктов реакции Во всех

химических реакциях количества исходных веществ реагируют друг с дру-

гом в определенном соотношении На основании этого можно рассчитать

массы и объемы участников химической реакции

51 Алгебраический расчет массы и объема

На основе пропорциональности масс объемов и количеств веществ

выводятся расчетные уравнения для этих величин

Искомая величина Заданная величина Расчетное уравнение

m(A) m(B) ( )( )

( ) ( )( ) ( )BMBn

AMAnBmAm

sdotsdot

=

m(A) V(B) ( )( )

( ) ( )( ) ( )BVBn

AMAnBVAm

Msdotsdot

=

V(A) m(B) ( )( )

( ) ( )( ) ( )BMBn

AVAnBmAV M

sdotsdot

=

V(A) V(B) ( )( )

( )( )BnAn

BVAV

=

m ndash масса вещества V ndash объем вещества M ndash молярная масса VM ndash мо-

лярный объем газа (ну) (A) ndash вещество А (B) ndash вещество В

31

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Рассмотрим алгоритм действия на примере задачи каков объем кисло-

рода может быть получен путем термического разложения 28 г перманга-

ната калия

1 Составление уравнения реакции

2KMnO4 = K2MnO4 + MnO2 + O2

2 Указания на искомые и заданные величины

Дано n(B) = n(KMnO4) = 2 моль

N(A) = n(O2) = 1 моль

m(B) = m(KMnO4) = 28 г

Найти V(A) = V(O2)

3 Вывод расчетного уравнения

( ) )(

)()()()(

)()()()(

)()(

44

4222 KMnOMKMnOn

KMnOmOVMOmOV

BMBnAVAn

BmAV M

sdotsdotsdot

=

sdotsdot

=

4 Подстановка данных в расчетное уравнение

( ) ( ) ( )( ) ( )мольгмоль

лмольлмольOV1582

284221)( 2 sdotsdotsdot

=

5 Счет искомых величин

V(O2) = 198 л

6 Ответ задачи путем термического разложения 28 г перманганата ка-

лия можно получить 198 л кислорода

32

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

52 Расчет массы и объема методом пропорций

Массы и объемы реагентов в химической реакции могут быть рассчи-

таны на основе количеств веществ молярных масс и молярных объемов

используя метод пропорций

Какая масса оксида железа (3) должна быть использована в реакции с

алюминием для получения 14 г железа

1 Составление уравнения реакции

Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3

2 Запись заданной и искомой величины над уравнением реакции

m 14 г

Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3

3 Запись произведений стехиометрических коэффициентов и моляр-

ных масс веществ под уравнением реакции

m 14 г

Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3

мольг 1601sdot мольг 562 sdot

4 Составление пропорции

мольгг

мольгm

56214

1601 sdot=

sdot

5 Расчет искомых величин

гмольг

гмольгm 20562

14160=

sdotsdot

=

6 Ответ задачи для получения 14 г железа требуется 20 г оксида желе-

за (+3)

33

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

6 РАСЧЁТЫ В ХИМИЧЕСКОЙ ТЕРМОДИНАМИКЕ

61 Расчет энтальпии реакции по данным эксперимента

Энтальпия реакции может быть определена калориметрическим методом

)(

)()()(

)(

)()(

22

22

продmпродMTOHcOHmН

продnTOHcOHmH

P

P

sdotΔsdotsdotminus=Δ

Δsdotsdotminus=Δ

где ΔH ndash энтальпия реакций

m(H2O) ndash масса воды в калориметре

(прод) ndash продукт реакции

Определите энтальпию реакции железа с серой если образуется суль-

фид железа(2)

Уравнение реакции Fe + S = FeS

Данные измерений m(H2О) = 400 г ΔT = 45 К

m(Fe) = 448 г m(S) = 256 г

( )[ ] ( ) 94562484

8854194400)()(

)()()( 22

молькДжмольгКлКДж

SmFemFeSMTOHcOHmH P

minus=+

sdotsdotsdotsdotminus=

+sdotΔsdotsdot

minus=Δ

Определенная калориметрическим путем энтальпия реакции получения

сульфида железа (+2) составляет ΔН = -94 кДжмоль (табличная величи-

на -100 кДжмоль)

34

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

62 Расчет стандартных величин реакции

по табличным данным

Стандартные энтальпии ΔН0 стандартные энтропии ΔS0 стандартные

энергии Гиббса ΔG0 ndash реакции могут быть рассчитаны на основе закона

Гесса по табличным данным

)]([)]([

)()(

)()(

0

0

0

000

000

реагGvпродGvG

SvSvS

HvHvH

BTBTT

реагпрод

реагпрод

ΔsdotminusΔsdot=Δ

sdotminussdot=Δ

ΔsdotminusΔsdot=Δ

sumsum

sum sum

sum sum

Рассчитайте стандартную энтальпию гидрирования этена

кДж137]01521[)]85(1[

)]H(H)HC(H[)HC(H

CHCHHCHCH

20

420

6200

33222

minus=sdot+sdotminusminussdot=

=Δsdot+ΔsdotminusΔsdot=Δ

minusrarr+=

vvHv

Стандартная энтальпия реакции составляет -137 кДж

63 Расчет энергии Гиббса реакции

Расчет производится по уравнению Гиббса-Гельмгольца

000 H STGT ΔminusΔ=Δ

Рассчитайте стандартную энергию Гиббса GΔ 0298 ndash гидрирования этена

СН2 = СН2 + Н2 rarr СН3 ndash СН3 0HΔ = -137 кДж ASP = ndash121 ДжК

0298GΔ = 0

298HΔ ndashΔS 0 = ndash137 middot298 (ndash0121) = ndash101 кДж

Стандартная энергия Гиббса реакции составляет -101 кДж

35

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

64 Расчет константы равновесия

Константа равновесия рассчитывается по стандартной энергии Гиббса

реакции

RTInKGT minus=Δ 0

Рассчитайте константу равновесия PK гидрирования этена при 298 К

если кДж1010289 minus=ΔG давление выражено в Паскалях

0289 PRTInKG minus=Δ

105325101

кПа)325101(

1)325101(

840)К(298)ДжК(3148

)кДж(101

15840

0298

sdot==sdot=

minus=Δ=

=sdot

minus=

Δminus=

Δ

Δ

eeK

vKInInK

RTGInK

vInKP

vP

P

P

P

Константа равновесия гидрирования этена составляет 15105 sdot=PK

36

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

7 РАСЧЕТЫ В КИНЕТИКЕ РЕАКЦИЙ

71 Расчет константы скорости

Расчет константы скорости на основе данных измерения кинетических

параметров осуществляется по уравнению скорости реакции Порядок хи-

мической реакции должен быть известен

Реакция 1 порядка

Реакция 2 порядка

Или если с0А = с0В

)11(10

2

AAA

A

cckkc

ddcv minus==minus=

ττ

где сА сВ ndash молярные концентрации в момент времени х

с0А с0В ndash начальные концентрации реагентов

k ndash константа скорости реакции

τ ndash время протекания реакции

Щелочное омыление метилового эфира уксусной кислоты протекает

как реакция II порядка

CH3 ndash COO ndash CH3 + OH ndash COOndash + CH3OH

Найдите константу скорости Заданы начальные концентрации метилового

эфира уксусной кислоты и гидроксид-иона с0(эфир) = с0(ОН minus ) = 005 мольл

Через 75 с концентрации составили с(эфир) = с(ОН minus ) = 004 мольл

A

AA

A

ccInkkc

ddcV 01

ττ===

BA

AB

ABBA

A

ccccIn

cckckc

ddcV

0

0

00 )(1 sdotminus

==minus=ττ

37

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ minus=⎥

⎤⎢⎣

⎡minus=

0501

0401

751

)(1

)(11

0 cэфирcэфирck

τ

k = 0067 л(мольmiddotс)

Константа скорости щелочного омыления метилового эфира уксусной

кислоты составляет 0067 л(мольmiddotс)

72 Расчет порядка реакции

Расчет порядка реакции из данных измерения кинетических парамет-

ров осуществляется по уравнению скорости С помощью полученных

экспериментальным путем данных рассчитываются и сравниваются меж-

ду собой константы скорости в разные моменты времени Если отклоне-

ние значений этих констант незначительное то выбранный для расчетов

порядок реакции является правильным

Необходимо определить порядок реакции тиосульфат-иона с перокси-

дом водорода

minus23S2SO +2Н3O+ + Н2O2 mdashgt S4O minus2

6 + 4Н2О (при рН = const)

Данные измерений

τ мин 0 17 36 43 52

с(SO3S2-)10-3 мольл

205 103 52 42 31

с(Н2O2)10-3 мольл 368 317 291 286 281

Предложим что в данных условиях протекает реакция II порядка

)()()(22

23

23 OHcSSOck

dSSOdcv sdotsdot=minus= minus

minus

τ

38

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

)()()()(

)]()([1

23022

2202

3

2202

30minus

minus

minus sdotsdot

sdotminus

=SSOcOHcOHcSSOcIn

OHcSSOck

τ

Через 17 мин

)10520()10731()10836()10310(

)1083610520(171

33

33

33 minusminus

minusminus

minusminus sdotsdotsdotsdotsdotsdot

sdotsdotminussdot

= Ink

k = 195 л(моль sdot мин) Аналогично через 36 мин ndash 194 через 43 мин ndash 190 через 52 мин ndash 191

Частные константы скорости близки по значениям протекает реакция 2 порядка Константа скорости этой реакции составляет 19 л(моль sdot мин)

73 Расчет времени реакции

Расчет времени реакции необходимого для того чтобы достичь опре-деленной концентрации исходного вещества или продукта реакции осу-ществлялся по уравнению скорости реакции

Проводится химическая реакция пероксида водорода с тиосульфат-ионом в кислом растворе Начальные концентрации с0(Н2О2) = 5 sdot 10 minus 2мольл

c0(SO3S2 minus

) = 25 sdot10-2 мольл Константа скорости реакции II порядка

k = 191 л(моль sdot мин) Необходимо рассчитать время по истечении кото-

рого концентрация тиосульфат-ионов станет равной 1 sdot 10 2minus мольл 2SО3S2- + 2Н3О+ + Н2О2 rarr S4О minus2 + 4Н2О

)()()(22

23

23 OHcSSOck

dSSOdcv sdotsdot=minus= minus

minus

τ

)()()()(

)]()([1

23022

2202

3

2202

30minus

minus

minus sdotsdot

sdotminus

=SSOcOHcOHcSSOcIn

OHcSSOckτ

39

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

=minusminus= minusminus )]()([21)()( 2

32

3022022 SSOcSSOcOHcOHс

2222 10254)1011052(21105 minusminusminusminus sdot=sdotminussdotminussdot= мольл

)1052()10254()105()101(

)]1051052[9111

22

22

22 minusminus

minusminus

minusminus sdotsdotsdotsdotsdotsdot

sdotsdotminussdot

= Inτ

τ = 159

Концентрация minus23SSO равная 2101 minussdot мольл установиться через 159 мин

74 Расчеты по уравнению Аррениуса

С помощью уравнения Аррениуса рассчитываются энергия активации и предэкспоненциальный множитель на основе экспериментальных значений константы скорости Константа скорости может быть пересчитана на лю-бые температуры

RTEInAInk

eAk

A

RTEA

minus=

sdot=minus

)11(12

12 TTREInkInk A minus=minus

где minus21kk константы скорости реакции

T1 T minus2 температуры

ЕА ndash энергия активации

R ndash универсальная газовая постоянная

A ndash предэкспоненциальный множитель

40

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Константы скорости разложения пентаоксида диазота N 2 O5 rarrNO2 + NO3

при 308 К и 328 К равны соответственно 134 middot 10 4minus и 150 middot 10 3minus с 1minus Необ-

ходимо рассчитать энергию активации

1

2

21

21

KKIn

TTTRTEA sdotminus

=

14

13

1034110501

)308328()(328)(300)]([31458

minusminus

minusminus

sdotsdot

sdotminus

sdotsdotsdot=

ccIn

КККмольКДжEA

EA = 101 кДжмоль

Энергия активации разложения N2О5 составляет 101 кДжмоль

Константы скорости разложения пентаоксида диазота при 308 К и

328 К равны соответственно 134 middot 10-4 и 150 middot 10-3 с-1 Необходимо рас-

считать предэкспоненциальный множитель А если энергия активации

равна 101кДжмоль

c10812

108110812

c1081)10501(

c1081)10341(

1131313

21

11332831458101000

322

11330831458101000

411

2

1

minus

minussdotminus

minussdotminus

sdot=sdot+sdot

=+

=

sdot=sdotsdot=sdot=

sdot=sdotsdot=sdot=

AAA

eekA

eekA

RTE

RTE

A

A

Множитель А для данной реакции равен 18 middot 1013 с-1

Константа скорости разложения пентаоксида диазота при 328 К со-ставляет 60 1310 minusminussdot с Необходимо рассчитать константу скорости реакции при 100 degС

41

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

c130)10501(287287

2874684)328

1273100

1(31458

101000

)11(

)11(

1312

4684

1

2

2

2

121

2

1212

minusminus =sdotsdot==

===minus+

minus=

minusminus=

minusminus=minus

KK

eKK

KKIn

TTRE

KKIn

TTREInkInk

A

A

Константа скорости разложения N2О5 при 100 degС составляет 013 с-1

42

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

8 РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РАВНОВЕСИЯМ

81 Расчеты по закону действующих масс

Расчеты в соответствии с законом действующих масс осуществляются в определенной последовательности

Алгоритм действия 1 Составление уравнения реакции 2 Указание молярных концентраций (парциальных давлений) реаген-

тов перед началом реакции 3 Вычисление молярных концентраций (парциальных давлений) уча-

стников реакции в состоянии химического равновесия 4 Составление уравнения закона действующих масс 5 Подстановка молярных концентраций (парциальных давлений) в

уравнение закона действующих масс 6 Расчет искомых величин В химических равновесиях с одинаковой суммой коэффициентов для

реагентов и продуктов (Δ v = 0) вместо молярных концентраций могут быть взяты пропорциональные им количества веществ

82 Расчет константы равновесия Кс

В реакции уксусной кислоты с этанолом при 25 degС к моменту установ-ления химического равновесия образовалось 205 моль этилового эфира уксусной кислоты В исходных веществах содержалось 155 моль воды Каково значение константы равновесия

1 СН3mdashСООН + С2Н5mdashОНhArrСН3mdashСООmdashС2Н5 + Н2О 2 3 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 (3-205) (4-205) 205 моль (155 + 205) 095 моль 195 моль 36 моль

43

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

4 )()(

)()(спиртnкислотаnводаnэфирnKC sdot

sdot=

5 95195063052

sdotsdot

=cK

6 КС = 398 При 25 degС константа равновесия образования этилового эфира уксус-

ной кислоты равна 398 (или ~ 4)

83 Расчет количества продукта в состоянии равновесия

При 25 degС константа равновесия образования эфира из уксусной кисло-ты и этанола равна 4 Каково количество эфира в состоянии равновесия если взято 3 моль уксусной кислоты и 4 моль этанола Исходные вещест-ва содержат 155 моль воды

1 СН3 ndash СООН + С2Н5 ndash ОН hArr СН3 ndash СОО ndash С2Н5 + Н2О 2 3 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 3-n 4-n n 155 + n

4 )()(

)()(спиртnкислотаnводаnэфирnK C sdot

sdot=

5 )4()3(

)551(4nn

nnminussdotminus

+=

87329254164

972859

016859482845516

21

222

plusmn=minusplusmn=

=+minus+minus=+

n

nnnnnn

n1 = 78 моль (нереальный ответ n gt 4 моль)

n2 = 205 моль В состоянии химического равновесия смесь содержит 205 моль этило-

вого эфира уксусной кислоты

44

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

84 Расчет выхода продукта

Уход продукта реакции представляет собой частное от деления полу-ченного в равновесии количества вещества и рассчитанного по необрати-мой реакции количества вещества

теорnn

При взаимодействии 3 моль уксусной кислоты с 4 моль этанола полу-чают 205 моль эфира Исходные вещества содержали 155 моль воды Ка-ков выход эфира по отношению к уксусной кислоте

1 OHHCCOOCHOHHCCOOHCH 2523523 +minusminushArrminus+minus

2 23 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 095 моль 195 моль 205 моль 36 моль

4 3052

)()(

)()(

0

===кислотаnэфирn

эфирnэфирn

теор

η

5 68680 ==η

Выход эфира по отношению к уксусной кислоте составляет 68

85 Расчет константы равновесия по уравнению Вант-Гоффа

Расчет константы равновесия при определенной температуре осущест-вляется при заданной константе равновесия с помощью уравнения Ванг-Гоффа (изобара реакций)

2RTH

dTdInK Δ

=

Интегрированная форма

12

120

12 TTTT

RHInKInK minus

sdotΔ

+=

45

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

где k ndash константа равновесия 0HΔ ndash стандартная энтальпия

R ndash универсальная газовая постоянная T ndash температура 12 ndash индексы для двух составляющих

При 25 degС для химической реакции 242 2NOON hArr константа равновесия

КР = 114 кПа Рассчитайте константу равновесия при 70 degС если стан-дартная энтальпия реакции Δ Н0 = 59 кДж

259325101325101

940343298298343

3145859000

325101411

325101

9402

12

120

12

2

2 =sdot=sdot=

=sdotminus

sdot+=

=minus

sdotΔ

+==

eeK

In

TTTT

RHInK

KInK

PInKP

PP

P

86 Расчеты с водородным показателем рН

Расчеты с показателем рН проводятся с помощью формулы-определения рН и химического выражения константы протолиза

мольлв)()( 33 OHcOHIgcpH +minus=

Для сильных кислот и оснований

с(H3O+) = c0на sdot c(OH-) = c0B

Для средних по силе кислот и оснований (при К gt 001 с0)

с(H3O+) = Bbнаa cKOHсcK 00 )( =minus

Для буферных ратворов

)()()( 3 minus

+ sdot=AcHAcКOHс a

46

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Раствор имеет значение рН 35 Какова молярная концентрация катио-нов оксония

мольл102310)(

10)(

)(

4533

3

3

minusminus+

minus+

+

sdot==

=

minus=

OHc

OHc

OHIgcpH

pH

Концентрация катионов H3O+ = 32 sdot 10-4 мольл

Рассчитайте рН в 01М растворе аммиака если КВ(NH3) = 18 middot 10 5minus

111)1077(

мольл10771031

101)(

)(

мольл103110)1081()(

)(

12

123

14

3

35

0

=sdotminus=

sdot=sdotsdot

==

sdot=sdotsdot=

=

minus

minusminus

minus

minus+

minusminusminus

minus

IgpHOHcKOHс

OHc

cKOHс

W

BB

Рассчитайте значение рН буферного раствора

К a (СН3СООН) + 016М CH 3 COONa

Если К а (СН3СООН) = 18- 10 5minus

55

3

33 1021

160110)1081(

)()()( minusminus

minus+ sdot=sdotsdot=sdot=

COOCHcCOOHCHcKOHс a

pH = 49

Буферный раствор имеет значение рН = 49

47

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

87 Расчет степени протолиза

Степень протолиза представляет собой долю кислоты или основания

вступивших в протолиз по отношению к начальной концентраций протолита

НАНАKT c

Acc

OHca00

3 )()( minus+

==

и

BBC c

HBccOHca

000

)()( +minus

==

Какова степень протолиза в 001М растворе уксусной кислоты если

010

010)1081()(

)(

)()()(

)(

5

30

30

30330

3

sdotsdot=

sdot=

sdot==

minus

+

COOHCHcCOOHCHcK

a

COOHCHcKOHcCOOHCHc

OHca

aKT

aKT

аКТ = 0042 или 42

Ka = 18 sdot 10-5

Степень протолиза уксусной кислоты составляет 42

88 Расчеты по равновесиям растворимости

Расчеты по равновесиям растворимости и осаждения проводятся с по-

мощью выражения для произведения растворимости

)()(

][][)(

nmnm

nMnM

nmMnnM

nmBAПРBAl

BABAПР

+

minus+

=

=

48

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

где ПР (АmВn) ndash произведение растворимого вещества АmВn

l(АmВn) ndash растворимость вещества или концентрация насыщенного рас-

твора вещества nm BA

Сульфат бария имеет произведение растворимости 1middot10-10 При какой

концентрации серной кислоты в 0001М растворе хлорида бария начина-

ется осаждение сульфата бария

[Ba2+][SO minus24 ] = ПP(BaSо4)

3

10

242

442 101101

][)(][)( minus

minus

+minus

sdotsdot

===BaBaSOПРSOSOHс

c(H2SО4)= 1 middot 10-7 мольл

Осаждение сульфата бария начинается когда концентрация серной ки-

слоты превышает значение 1 middot 10 7minus мольл

Какова растворимость l1 перхлората калия в воде по сравнению с рас-

творимостью l1 перхлората калия в 1 М растворе хлорида калия

l1 (КСlO4) = [СlOminus4 ] = )( 4KCIOПР = 2101 minussdot = 01 мольл

l1 (КСlO4) = [СlOminus4 ] ПР(КClO4) = с(К+)[СlO

minus4 ] = 1 middot 10-2

1101

)()KClO()(

24

42

minus

+

sdot==

KcПРKClOl

l1 (КСlO4) = 001 мольл

Растворимость l1 перхлората калия в чистой воде в десять раз выше 1

М растворе хлорида калия

49

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

89 Расчет растворимости при комплексообразовании

Для расчета растворимости малорастворимых солей когда катион об-

разует комплекс требуются уравнения для произведения растворимости и

для константы устойчивости комплекса

ПР(AmBn) = [An+]m[Bm-]n

xnx

LAAlK

]][[][

+=

где ПР ndash произведение растворимости

К ndash константа устойчивости комплекса

[Аn+] ndash молярная концентрация катионов

[L] ndash молярная концентрация лигандов

[АЦ] ndash молярная концентрация комплекса

Константа устойчивости катиона диамминсеребра (+1) К = 16 middot 107

Рассчитайте растворимость хлорида бромида и иодида серебра(1) в 4М

растворе аммиака если ПР(АgСl) = 1 middot 10-10 ПР(АgВr) = 5 middot 10-13

ПР(АgI) = 8 middot 10-17

AgXhArrАg+ + Х minus ПР(АgХ) = [Аg+][Х minus ]

])([

)()(][

)(][)(

)(])([][

)(][

])([])([2

23

32

33

23

32

23233

++minus

++

+

+++

sdotsdot===

sdot=

sdot=hArr+

NHAgNHcKAgXПР

AgAgXПРXAgXl

NHcKNHAgAg

NHcAgNHAgKNHAgNHAg

50

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

мольл1041)(

4)1061()108()(

мольл1011)(

4)1061()105()(

мольл160)(4)1061()101()(

)()()(

][])([

4

2717

2

2713

2710

32

23

minus

minus

minus

minus

minusminus

minus+

sdot=

sdotsdotsdotsdot=

sdot=

sdotsdotsdotsdot=

=

sdotsdotsdotsdot=

sdotsdot=

asymp

AgIl

AgIl

AgBrl

AgBrl

AgCllAgCll

NHcKAgXПРAgXl

XNHAg

Растворимость галогенидов серебра(1) в 4М растворе аммиака состав-

ляет 016 (AgCl) 11 middot 10-2 (AgBr) и 14 middot 10-4 мольл (AgI) В этом растворе

аммиака хлорид растворяется хорошо бромид ndash незначительно и иодид

серебра (+1) ndash плохо

51

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

9 РАСЧЕТЫ В ЭЛЕКТРОХИМИИ

91 Расчеты по уравнению Нернста

С помощью уравнения Нернста можно вычислить окислительно-

восстановительные потенциалы электродные потенциалы и равновесное

напряжение гальванического элемента

Для окислительно-восстановительного электрода

][][0

BcOkIn

zFRTEE sdot+=

где Е0 ndash стандартный потенциал

Е ndash электродный потенциал

Z ndash число переданных электронов

Для электрона металлкатион металла

][0 +sdot+= ZAInzFRTEE

][][)(0590

K298при)()(

0

01

02

0

BcOkIg

zBEE

TанодЕкатодEE

EEE

sdot+=

=minus=Δminus=Δ

где R ndash газовая постоянная

Т ndash температура

F ndash постоянная Фарадея

[Ок] ndash молярная концентрация окислителя

[Bc] ndash молярная концентрация восстановителя

ΔЕ0 ndash стандартное напряжение

ЕΔ ndash равновесное напряжение

52

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Каков электродный потенциал пары медькатион меди (+2) при 25 degС и

[Cu2+]= 001 мольл

01020590340][

2)(0590 20 IgCuIgBEE sdot++=sdot+= +

E = +028 B

Электродный потенциал равен +028 В

Каково равновесное напряжение гальванического элемента Даниеля

при 25 degС если молярные концентрации сульфата меди(2) и сульфата

цинка(2) одинаковы

Электрод 1 цинккатион цинка (+2)

Электрод 2 медькатион меди (+2)

)()()(][][02950

)()(][02950)(

][02950)()()(

02020202

2

2020220

22022

EZnZnECuCuECuCuEZnCuIg

ZnZnECuCuEZnIgZnZnE

CuIgCuCuEZnZnECuCuEE

Δ=minusminus=+

+minus=+minus

minus+=minus=Δ

++++

+

++++

++++

ΔEdeg = 034 middot (-076) = 110 В

Элемент Даниеля имеет равновесное напряжение 110 В Рассчитайте

напряжение гальванического элемента CuCu +2 (с 1 )|| К+ СI minus || Cu2+(c2)Cu

(Cu2+) = 05 мольл и с1 (Сu2+) = 05 005 и 0005 мольл

Для каждого полуэлемента )(20590 20 +sdot+= CuIgcEE

Напряжение гальванического элемента

1

201

0212 2

0590ccIgEEEEE sdot+minus=minus=Δ

Поскольку

01

02 EE =

53

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

то

1

2

20590

ccIgE sdot=Δ

а) с1 (Cu2+) = 05 мольл ΔЕ = 00295 Ig 1 = 0

б) с1 (Cu2+) = 005мольл ΔЕ = 00295 Ig 10 = 0030 В

в) с1 (Cu2+) = 0005 мольл ΔЕ = 00295 Ig 100 = 0059 В

Исследуемые концентрационные гальванические элементы имеют при

25 degС напряжение 0 30 и 59 мВ

Рассчитайте электродные потенциалы полуэлементов при 25 degС

1) 2HPt (р = 1035 кПа) Н3О+ (рН = 15)

2) +2FePt (с = 002 мольл) Fe3+ (с = 004 мольл)

Каково равновесное напряжение гальванического элемента составлен-

ного из этих электродов

++ OHH 22 2 = 2Н3О+ + 2е-

B880)0890(7880B78800200400590770

][][)(0590)(

B08903101510302950510590

)(3101

)(205900590

)(][

20590

2

2

3320

232

1

2

2

230

1

=minusminus=Δ=+=

sdot+=+hArr

minus=minussdotminus=

sdotminussdotminus=+=

+

+++minus++

EIgE

FeFeIgBFeFeEEeFeFe

IgE

кПаHpIgpH

HpOHIgEE

Равновесное напряжение данного гальванического элемента составляет

088 В

54

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Рассчитайте окислительно-восстановительный потенциал для пары

Mn2+MnOminus4 при рН = 0 при рН = 03 и 7 (t = 25 ordmC)

( ) ( ) [ ][ ][ ]

( ) ( ) ( ) [ ][ ]

( ) ( )

( ) ( ) ( ) 094405112

85

05902

lg5

059085

0590

lg5

0590

5812

4

4

24

42

2

834

42

3422

рНВВEMnOMnE

pHBEMnOMnE

MnMnOBpHBEMnOMnE

MnOHMnBEMnOMnE

eOHMnOHMn

sdotminus+=+

sdotminus=+

sdot+sdotminus=

sdot+=

++harr+

minus

minus

+

minusminus+

+

+minusminus+

minus+minus+

o

o

o

o

При рН = 0 Е = +151 рН = 3 Е = +123 рН = 7 Е = +085

Окислительно-восстановительный потенциал данной пары при рН = 03 и 7 составляет +151 +123 и +085 В соответственно

92 Расчеты по законам Фарадея

Для расчета осажденной массы значений силы тока времени или чис-ла элементарных зарядов при электролизе используются законы Фарадея или преобразования законов Фарадея а также формула-определение мо-лярной массы

zFMIm

zFI

nm

zFIn

τ

τ

τ

=

=

=

55

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

где I ndash сила тока

τ ndash время

z ndash число элементарных зарядов

F ndash постоянная Фарадея

n ndash количество вещества

М ndash молярная масса

m ndash масса вещества

Рассчитайте ежедневное производство алюминия в электролизёре кото-рый работает при силе тока 100 000 А и для которого выход по току η = 85

Al3+ rarr Al + 3endash

кг685г039685485963

85027360024000100asymp=

sdotsdotsdotsdotsdot

==zFMIm ητ

В электролизе ежедневно получают 685 кг алюминия

56

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

10 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ФОРМУЛ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ

101 Определение молекулярной формулы летучего органического соединения

Для определения молекулярной формулы летучего соединения необхо-димо оценить результаты качественного и количественного элементного анализа а также установить молярную массу

Алгоритм действия

1 Установить качественный состав соединения Результат исследуемое соединение состоит из элементов углерод во-

дород и кислород Молекулярная формула СхНуОz 11 Установить молярную массу соединения

12 Экспериментальное определение объема пара одной пропорции

соединения

( )( )[ ]

кПа 72101

C 20

мл 548г

г120

=

=

=

=

p

t

OHCV

OHCm

zyx

zyx

o

13 Рассчитать объем пара порции соединения в нормальных условиях

( )[ ] ( )[ ]

( )[ ] мл 445г

32510115293

1527372101548гг

=sdot

sdotsdot=

sdot=

zyx

zyxzyx

OHCVрТ

рТOHCVOHCV

o

o

oo

14 Рассчитать молярную массу соединения

57

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

( ) ( )( )[ ]

( ) гмоль 259

445

41422120гм

=

sdot=

sdot=

zух

zyx

zухzух

ОНСМ

OHCVVОНСm

ОНСМo

2 Установить возможную молекулярную формулу органического со-единения путем расчета

( ) )()()( ОzМНуМСхМОНСМ zух ++=

Возможные решения 592 гмоль = (2 middot 12 + 4 middot 1 + 2 middot 16 гмоль)

или 592 гмоль = (3 middot 12 + 8 middot 1 + 1 middot 16 гмоль)

Возможные молекулярные формулы органического соединения С2Н4О2 и С3Н8О

3 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органическо-го соединения путем анализа сжиганием

31 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида углерода которые образуются при сжигании одной порции органического соединения

m(CхHуOz) = 60 мг m(H2О) = 720 мг V(CО2) = 718 мл t =20degC ρ = 10172 кПа 32 Рассчитать объем диоксида углерода при нормальных условиях 33 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-

единения

( )( )

( ) ( )( ) 3

м

22 =sdot

sdot=

zyx

zyxp

zyx OHCmVOHCMTCOV

OHCnCOn oo

58

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

34 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-

единения

( )( )

( ) ( )( ) ( ) 8

22

2

22 =sdot

sdot==

zyx

zyxp

zyx OHCmOHМOHCMTOHm

OHCnOHnY o

35 Составить молекулярную формулу

Молекулярная формула органического соединения С3Н8О

Молекулярная (брутто-) формула еще не проясняет строения химиче-

ского соединения Последнее может быть определено при использовании

химических иили физических методов

Возможные соединения с молекулярной формулой С3Н8О

CH3ndashCH2ndashCH2ndashOH ndash пропанол 1

CH3ndashCH(OH)ndashCH3 ndash пропанол 2

СН3ndashСН2ndashОndashСН3 ndash метиловый спирт

102 Определение молекулярной формулы

нелетучего органического соединения

Для определения молекулярной формулы нелетучего соединения необ-

ходимо оценить результаты качественного и количественного элементно-

го анализа и результатов определения молярной массы криоскопическим

методом Молярная масса вещества рассчитывается на основании пони-

жения температуры замерзания

LB

Bзамзам mM

mkT sdot=Δ

Lзам

BзамB mT

mkMΔ

=

где замTΔ ndash понижение температуры замерзания

59

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

замK ndash криоскопическая константа растворителя

Bm ndash масса вещества В

BM ndash молярная масса вещества В

Lm ndash масса растворителя

Для определения молекулярной формулы подходит следующая после-

довательность действий

Установить качественный состав соединения Результат исследуемое со-

единение состоит из элементов углерод водород и кислород Молекуляр-

ная формула ZYX OHC

1 Установить молярную массу соединения

11 Экспериментальное определение понижения температуры замер-

зания раствора

m( ZYX OHC ) = 78 г m(H2О) = 40 г

ΔTзам = -2 К

Кзам(Н2О) = -1860 К sdot гмоль

12 Рассчитать молярную массу соединения

)()()(

2OHmTOHCmkOHCM

зам

ZYXзамZYX Δ=

M( ZYX OHC ) = 181 гмоль

2 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органического

соединения путем анализа сжиганием

21 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида

углерода которые образуются при сжигании одной порции соединения

M(CxHyOz) = 93 мг

m(H2О) = 547 мг

V(СО2) = 739 мл

t =22 degС

60

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

ρ = 1006 гПа

22 Рассчитать объем диоксида углерода в нормальных условиях

25101315295152731006973)()(

0

0220 sdot

sdotsdot==

TppTCOVCOV

V0(СО2) = 679 мл

23 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-

единения

093041422

18106790)(

)()()(

)( 202

sdotsdot

=sdotsdot

==ZYXM

Zyx

ZYX OHCmVOHCMCOV

OHCnCOnx

х = 6

24 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-

единения

93181817542

)()()()(2

)()(2

2

22

sdotsdotsdot

=sdotsdot

==ZYX

Zyx

ZYX OHCmOHMOHCMOHm

OHCnOHny

у = 12

25 Расчет числа атомов кислорода в молекуле органического соеди-

нения

)()()()( OzMHyMCxMOHCM Zyx +minus=

16112126181

)()()()( sdotminussdotminus=

minusminus=

OMHyMCxMOHCM

z Zyx

z = 6

Молекулярная формула соединения С6H12O6

61

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

Основная

1 Коровин НВ Общая химия учебник для технических направлений и специальностей вузов НВ Коровин ndash 2-е изд испр и доп ndash М ВШ 2000

2 Фролов ВВ Химия ВВ Фролов ndash М Высшая школа 1995 3 Глинка НЛ Задачи и упражнения по общей химии НЛ Глинка ndash

Л Химия 1989 4 Суворов АВ Общая химия АВ Суворов АБ Никольский ndash СПб

Химия 1997 5 Орлов КЯ Авиационные материалы КЯ Орлов ВА Пархимович

ndash М Транспорт 1993 6 Задачи и упражнения по общей химии под ред проф НВ Корови-

на ndash М Высшая школа 2003 7 Михилев ЛА Задачи и упражнения по неорганической химии

ЛА Михилев НФ Пассет МИ Федотова ndash СПб Химия 1995 8 Хомченко ИГ Общая химия сборник задач и упражнений

ИГ Хомченко ndash М Оникс 1999 9 Литвинова ТН Задачи по общей химии с медико-биологической на-

правленностью ТН Литвинова ndash Ростов нД Феникс 2001 10 Кузьменко НЕ Задачник по химии НЕ Кузьменко ВВ Еремин

ndash М Экзамен 1999

Дополнительная

1 Слесарев ВИ Химия Основы химии живого учебник для вузов

ВИ Слесарев ndash 2-е изд испр и доп ndash СПб Химиздат 2001

2 Хаускрофт К Современный курс общей химии В 2 т К Хаускрофт

Э Констебл пер с англ ndash М Мир 2002 3 Лидин РА Химия справочник для старшеклассников поступающих в вузы

РА Лидин ЛЮ Аликберова ndash М Аст пресс школа 2002

62

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

4 Слета ЛА Химия справочник ЛА Слета ndash Харьков Фолио Рос-

тов нД Феникс 1997

5 Дикерсон Р Основные законы химии В 2 т Р Дикерсон Г Грей

Дж Хейт ndash М Мир 1982

6 Лучинский ГП Курс химии ГП Лучинский ndash М Высшая школа 1985

7 Ремсден ЭН Начала современной химии ЭН Ремсден ndash Л Хи-

мия 1985

8 Степин БД Неорганическая химия БД Степин АА Цветков ndash

М Высшая школа 1994 9 Шелинский ГИ Основы теории химических процессов ГИ Шелинский

ndash М Просвещение 1989

10 Ерохин ЮМ Сборник задач и упражнений по химии ЮМ Еро-

хин ВИ Фролов ndash М ВШ 1990

11 Любимова НБ Вопросы и задачи по общей и неорганической хи-

мии НБ Любимова ndash М ВШ 1990 12 Фримантл М Химия в действии М Фримантл ndash Ч 1 2 ndash М Мир 1991

13 Шиманович ИЕ Общая химия в формулах определениях схемах

ИЕ Шиманович МЛ Павлович ВФ Тикавый ПМ Малашко ndash Минск

Университетское 1996

14 Витинг ЛМ Задачи и упражнения по общей химии ЛМ Витинг

ЛА Резницкий ndash М МГУ 1995

15 Зоммер К Химия справоник школьника и студента Пер с нем

под ред РА Лигина ndash 2-е издстереотип ndash М Дрофа 2000

63

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Приложение

64

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

65

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

66

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

67

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Значение некоторых констант

Постоянная Авогадро NA = 60221023 моль-1

Постоянная Фарадея 1 F = 6021023е = 96484 Кл = 268 Аmiddotч

Постоянная Планка h = 662610-34 Джс

Универсальная газовая постоянная R = 0082 лmiddotатмКndash1моль-1 =

= 62 360 млmiddotмм рт ст Кndash1мольndash1 = 8314 ДжmiddotК-1мольndash1 = 1987 калК-1моль-1

Таблица 1

Приставки кратных и дольных единиц

Приставка Множитель Приставка Множитель Приставка Множитель

тера Т 1012 гектог 102 милли м 10-3

гига Г 109 дека да 101 микро мк 10-6

мега М 106 децид 10-1 нано н 10-9

кило к 103 сантис 10-2 пико п 10-12

Таблица 2

Корни латинских названий элементов

Символ Название Корень латинского названия Ag Серебро Аргент As Мышьяк арс- арсен- Au Золото аур- С Углерод карб- карбон- Сu Медь купр- Fe Железо ферр- Н Водород гидр- гидроген-

Hg Ртуть меркур- Мn Марганец марган- N Азот нитр- Ni Никель никкал- О Кислород окс- оксиген- Pb Свинец плюмб- S Сера сульф- тио-

Sb Сурьма стиб- Si Кремний алл- силиц- Sn Олово станн-

68

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Таблица 3 Соотношение между единицами энергии

Единица эрг Дж кал Втmiddotч ЭВ

эрг 1 10-7 239middot10-8 278middot10-11 624middot1011

Дж 107 1 0239 278middot10-4 625middot1018

кал 4184middot107 4184 1 116middot103 261middot1019

Втmiddotч 360middot1010 36middot103 861 1 224middot1022

ЭВ 160middot10-12 160middot10-19 383middot10-20 445middot10-23 1

Таблица 4

Названия часто употребляемых кислот и их солей

Кислота Названия солей

Название Формула Кислот-ный

осадок

По названию кислоты (рус номенклатура)

По названию аниона (между-народная но-менклатура)

Азотная HNO3 NO3ndash азотнокислый нитрат

Азотистая HNO2 NО2ndash азотистокислый нитрит

Бромоводородная HBr Brndash бромистый бромид

Йодоводородная HI Indash йодистый йодид

Метакремниевая H2SiO3 SiO32ndash кремниевокислый силикат

Марганцовая HMnO4 MnO4ndash марганцевокислый перманганат

Ортофосфорная H3PO4 PO43ndash фосфорнокислый ортофосфат

(фосфат)

H3PO4 HPO42ndash

кислый фосфорнокис-лый (двухзамещенный) гидрофосфат

H3PO4 H2PO4ndash кислый фосфорнокис-

лый (однозамещенный) дигидрофосфат

Серная H2SO4 SO42ndash сернокислый сульфат

H2SO4 HSO4ndash

кислый сернокислый

гидросульфат (бисульфат)

Сернистая H2SO3 SO32ndash сернокислый сульфит

H2SO3 HSO3ndash кислый сернистокислый гидросульфит

(бисульфит)

Угольная H2CO3 CO32ndash углекислый карбонат

H2CO3 HCO3ndash

кислый углекислый (двууглекислый)

гидрокарбонат (бикарбонат)

Уксусная CH3CHOOH CH3COOndash уксуснокислый ацетат

69

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Окончание табл 4Кислота Названия солей

Название Формула Кислот-ный

осадок

По названию кислоты (рус номенклатура)

По названию аниона (между-народная но-менклатура)

Фосфористая H3PO3 HPO32ndash фосфористокислый фосфит

Фтороводородная HF Fndash фтористый фторид

Хлороводородная HCl Clndash хлористый хлорид

Хлорная HClO4 ClO4ndash хлорнокислый перхлорат

Хлорноватая HClO3 ClO3ndash хлорноватокислый хлорат

Хлорноватистая HClO ClOndash хлорноватистокислый гипохлорид

Хромовая H2CrO4 CrO42ndash хромовокислый хромат

Двухромовая H2Cr2O7 Cr2O72ndash двухромовокислый

бихромат (ди-хромат)

70

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

  • СОДЕРЖАНИЕ
    • ВВЕДЕНИЕ
    • ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
    • 1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВАЖНЕЙШИХ ВЕЛИЧИН И ЕДИНИЦИСПОЛЬЗУЕМЫХ В ХИМИИ
    • 2 ВАЖНЕЙШИЕ ВЕЛИЧИНЫ И ЕДИНИЦЫ В ХИМИИ
    • 3 РАСЧЕТЫ ДЛЯ ГАЗОВ
      • 31 Расчет массы газов
      • 32 Расчет объема газов
        • 4 РАСЧЕТЫ ДЛЯ СМЕСЕЙ
          • 41 Расчеты соотношения компонентов смеси
          • 42 Расчеты по массовой доле
          • 43 Расчеты по объемной доле
          • 44 Расчеты по мольной доле
          • 45 Расчеты по молярной концентрации
          • 46 Расчеты по эквивалентной концентрации
          • 47 Расчеты по плотности газов и растворов
          • 48 Расчет молярной концентрации веществапо результатам титрования
          • 49 Расчет массы по результатам титрования
            • 5 СТЕХИОМЕТРИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РЕАКЦИЯМ
              • 51 Алгебраический расчет массы и объема
              • 52 Расчет массы и объема методом пропорций
                • 6 РАСЧЁТЫ В ХИМИЧЕСКОЙ ТЕРМОДИНАМИКЕ
                  • 61 Расчет энтальпии реакции по данным эксперимента
                  • 62 Расчет стандартных величин реакции по табличным данным
                  • 63 Расчет энергии Гиббса реакции
                  • 64 Расчет константы равновесия
                    • 7 РАСЧЕТЫ В КИНЕТИКЕ РЕАКЦИЙ
                      • 71 Расчет константы скорости
                      • 72 Расчет порядка реакции
                      • 73 Расчет времени реакции
                      • 74 Расчеты по уравнению Аррениуса
                        • 8 РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РАВНОВЕСИЯМ
                          • 81 Расчеты по закону действующих масс
                          • 82 Расчет константы равновесия Кс
                          • 83 Расчет количества продукта в состоянии равновесия
                          • 84 Расчет выхода продукта
                          • 85 Расчет константы равновесия по уравнению Вант-Гоффа
                          • 86 Расчеты с водородным показателем рН
                          • 87 Расчет степени протолиза
                          • 88 Расчеты по равновесиям растворимости
                          • 89 Расчет растворимости при комплексообразовании
                            • 9 РАСЧЕТЫ В ЭЛЕКТРОХИМИИ
                              • 91 Расчеты по уравнению Нернста
                              • 92 Расчеты по законам Фарадея
                                • 10 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ФОРМУЛОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
                                  • 101 Определение молекулярной формулы летучего органического соединения
                                  • 102 Определение молекулярной формулы не летучего органического соединения
                                    • БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
                                    • Приложение
Page 27: МЕТОДИКА РЕШЕНИЯ ЗАДАЧvenec.ulstu.ru/lib/disk/2015/Kemer_7.pdf · 2015-03-23 · ВВЕДЕНИЕ Значение решения задач в курсе химии

0130])([])([ 22 =

sdot=

minus ppeq V

OHCanzOHCaС мольл

Эквивалентная концентрация Са(ОН)2 в растворе равна 0013 мольл

Какая масса карбоната натрия необходима для приготовления 900 мл

02 раствора карбоната натрия [раствора с сeq(Na2C03) = 02 мольл]

549)()(

)( 323232 =

sdotsdot= minus

zVCONaMCONac

CONam ppeq г

Для приготовления данного раствора необходимо взять 954 г Na2CO3

47 Расчеты по плотности газов и растворов

С помощью формулы-определения плотности и на основе взаимосвязи

между молярным объемом газа молярной массой и плотностью можно

вычислить значения соответствующих величин

)(

MVrM

Vm

=

=

ρ

ρ

где ρ ndash плотность газа или раствора

М ndash молярная масса

VM ndash молярный объем газа

т ndash масса раствора

V ndash объем раствора

Рассчитайте плотность диоксида углерода при нормальных условиях

(ну)

27

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

гл961422

44CO

лмоль422)ну()CO()CO(

2

22

==

==

)ρ(

VV

MM

M

ρ

Плотность диоксида углерода при нормальных условиях составляет

196 гл Рассчитайте количество некоторого газа в порции массой 2014 г

если его плотность равна 00899 гл

Рассчитайте эквивалентную концентрацию гидроксида калия в раство-

ре с плотностью 113 гмл

56

1311401)(

)()(

)(

)()()()()(

)(

)(

)(

)()(

мольгмлг

KOHMKOHz

KOHMmKOHmz

KOHMVKOHmz

VKOHnzKOHczKOHс

pp

pp

рр

ррррeq

minussdot=

minussdot=

sdot

minussdot=

=sdot

sdot=

sdot=sdot=

minus

minus

minus

minusminus

ρωρ

ce(KOH) = 28 мольл

Эквивалентная концентрация КОН в данном растворе равна 28 мольл

48 Расчет молярной концентрации вещества по результатам титрования

Молярная концентрация вещества в растворе при титровании может быть рассчитана по объему определяемого раствора и расходу стандартного рас-твора с известной молярной концентрацией другого вещества В точке ва-лентности эквивалентные количества веществ в анализируемом и в стан-дартном растворе одинаковы Произведение эквивалентного числа z1 на ко-личество определяемого вещества n1 равно произведению эквивалентного числа z2 на количество вещества в стандартном растворе 2211 nznz = Это

28

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

уравнение упрощается если вещества определяемого и стандартного рас-творов имеют одинаковые эквивалентные числа (z1 = z2) n1 = n2

z1c1V1 = z2c2V2

откуда

11

2221 Vz

Vczс =

где с1 ndash молярная концентрация вещества в определенном растворе с2 ndash молярная концентрация вещества 2 в стандартном растворе V1 ndash объем определяемого раствора V2 ndash объем использованного раствора 10 мл раствора азотной кислоты в процессе кислотно-основного титрования

потребовали 48 мл раствора гидроксида натрия с ceq(NaOH) = 1 мольл Какова эквивалентная концентрация азотной кислоты в ее растворе

1

221 V

Vсс =

(NaOH) = 1 z(HNО3) = 1

( ) ( ) ( )( )

( ) ( )( ) мольл480мл10

мл48мольл1

33 =

sdot=

sdot=

HNOVNaOHVNaOHcHNOс

Молярная концентрация азотной кислоты равна 048 мольл

49 Расчет массы по результатам титрования

Масса растворенного вещества или его ионов может быть найдена с

помощью титрования Для расчета необходимы формулы-определения мо-

лярной концентрации и молярной массы Подстановкой и преобразовани-

ем получим

2211

21 VcM

zzm =

29

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

где m1 ndash масса вещества в определяемом растворе

M1 ndash молярная масса вещества в определяемом растворе

Z1 ndash эквивалентное число вещества в определяемом растворе

с2 ndash молярная концентрация вещества в стандартном растворе

V2 ndash объем использованного стандартного раствора

z2 ndash эквивалентное число вещества в стандартном растворе

При перманганатометрическом определении катионов железа (II) в

растворе было использовано 168 мл 002 М раствора перманганата калия

Какая масса железа в виде ионов содержится в определяемом растворе

Уравнение реакции титрования

5Fe +2 +МnО 4 + 8Н3О+ = 5Fe3+ + Мn2+ + 12Н2О

z(Fe +2 ) = 1z(MnO minus4 ) = 5

( ) ( )( ) ( ) ( ) ( )

( ) ( ) мг94мл816мольл020

ьгмол5615

42

242

=sdottimes

timessdot=sdotsdot= minus++

minus+ MnOcFeM

FezMnOzFem

30

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

5 СТЕХИОМЕТРИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ

ПО ХИМИЧЕСКИМ РЕАКЦИЯМ

Стехиометрия ndash учение о количественном составе химических соеди-

нений а также о соотношениях количеств веществ масс объемов и заря-

дов в химических реакциях

Стехиометрический расчет ndash расчет масс и объемов участвующих в

химической реакции исходных веществ или продуктов реакции Во всех

химических реакциях количества исходных веществ реагируют друг с дру-

гом в определенном соотношении На основании этого можно рассчитать

массы и объемы участников химической реакции

51 Алгебраический расчет массы и объема

На основе пропорциональности масс объемов и количеств веществ

выводятся расчетные уравнения для этих величин

Искомая величина Заданная величина Расчетное уравнение

m(A) m(B) ( )( )

( ) ( )( ) ( )BMBn

AMAnBmAm

sdotsdot

=

m(A) V(B) ( )( )

( ) ( )( ) ( )BVBn

AMAnBVAm

Msdotsdot

=

V(A) m(B) ( )( )

( ) ( )( ) ( )BMBn

AVAnBmAV M

sdotsdot

=

V(A) V(B) ( )( )

( )( )BnAn

BVAV

=

m ndash масса вещества V ndash объем вещества M ndash молярная масса VM ndash мо-

лярный объем газа (ну) (A) ndash вещество А (B) ndash вещество В

31

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Рассмотрим алгоритм действия на примере задачи каков объем кисло-

рода может быть получен путем термического разложения 28 г перманга-

ната калия

1 Составление уравнения реакции

2KMnO4 = K2MnO4 + MnO2 + O2

2 Указания на искомые и заданные величины

Дано n(B) = n(KMnO4) = 2 моль

N(A) = n(O2) = 1 моль

m(B) = m(KMnO4) = 28 г

Найти V(A) = V(O2)

3 Вывод расчетного уравнения

( ) )(

)()()()(

)()()()(

)()(

44

4222 KMnOMKMnOn

KMnOmOVMOmOV

BMBnAVAn

BmAV M

sdotsdotsdot

=

sdotsdot

=

4 Подстановка данных в расчетное уравнение

( ) ( ) ( )( ) ( )мольгмоль

лмольлмольOV1582

284221)( 2 sdotsdotsdot

=

5 Счет искомых величин

V(O2) = 198 л

6 Ответ задачи путем термического разложения 28 г перманганата ка-

лия можно получить 198 л кислорода

32

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

52 Расчет массы и объема методом пропорций

Массы и объемы реагентов в химической реакции могут быть рассчи-

таны на основе количеств веществ молярных масс и молярных объемов

используя метод пропорций

Какая масса оксида железа (3) должна быть использована в реакции с

алюминием для получения 14 г железа

1 Составление уравнения реакции

Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3

2 Запись заданной и искомой величины над уравнением реакции

m 14 г

Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3

3 Запись произведений стехиометрических коэффициентов и моляр-

ных масс веществ под уравнением реакции

m 14 г

Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3

мольг 1601sdot мольг 562 sdot

4 Составление пропорции

мольгг

мольгm

56214

1601 sdot=

sdot

5 Расчет искомых величин

гмольг

гмольгm 20562

14160=

sdotsdot

=

6 Ответ задачи для получения 14 г железа требуется 20 г оксида желе-

за (+3)

33

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

6 РАСЧЁТЫ В ХИМИЧЕСКОЙ ТЕРМОДИНАМИКЕ

61 Расчет энтальпии реакции по данным эксперимента

Энтальпия реакции может быть определена калориметрическим методом

)(

)()()(

)(

)()(

22

22

продmпродMTOHcOHmН

продnTOHcOHmH

P

P

sdotΔsdotsdotminus=Δ

Δsdotsdotminus=Δ

где ΔH ndash энтальпия реакций

m(H2O) ndash масса воды в калориметре

(прод) ndash продукт реакции

Определите энтальпию реакции железа с серой если образуется суль-

фид железа(2)

Уравнение реакции Fe + S = FeS

Данные измерений m(H2О) = 400 г ΔT = 45 К

m(Fe) = 448 г m(S) = 256 г

( )[ ] ( ) 94562484

8854194400)()(

)()()( 22

молькДжмольгКлКДж

SmFemFeSMTOHcOHmH P

minus=+

sdotsdotsdotsdotminus=

+sdotΔsdotsdot

minus=Δ

Определенная калориметрическим путем энтальпия реакции получения

сульфида железа (+2) составляет ΔН = -94 кДжмоль (табличная величи-

на -100 кДжмоль)

34

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

62 Расчет стандартных величин реакции

по табличным данным

Стандартные энтальпии ΔН0 стандартные энтропии ΔS0 стандартные

энергии Гиббса ΔG0 ndash реакции могут быть рассчитаны на основе закона

Гесса по табличным данным

)]([)]([

)()(

)()(

0

0

0

000

000

реагGvпродGvG

SvSvS

HvHvH

BTBTT

реагпрод

реагпрод

ΔsdotminusΔsdot=Δ

sdotminussdot=Δ

ΔsdotminusΔsdot=Δ

sumsum

sum sum

sum sum

Рассчитайте стандартную энтальпию гидрирования этена

кДж137]01521[)]85(1[

)]H(H)HC(H[)HC(H

CHCHHCHCH

20

420

6200

33222

minus=sdot+sdotminusminussdot=

=Δsdot+ΔsdotminusΔsdot=Δ

minusrarr+=

vvHv

Стандартная энтальпия реакции составляет -137 кДж

63 Расчет энергии Гиббса реакции

Расчет производится по уравнению Гиббса-Гельмгольца

000 H STGT ΔminusΔ=Δ

Рассчитайте стандартную энергию Гиббса GΔ 0298 ndash гидрирования этена

СН2 = СН2 + Н2 rarr СН3 ndash СН3 0HΔ = -137 кДж ASP = ndash121 ДжК

0298GΔ = 0

298HΔ ndashΔS 0 = ndash137 middot298 (ndash0121) = ndash101 кДж

Стандартная энергия Гиббса реакции составляет -101 кДж

35

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

64 Расчет константы равновесия

Константа равновесия рассчитывается по стандартной энергии Гиббса

реакции

RTInKGT minus=Δ 0

Рассчитайте константу равновесия PK гидрирования этена при 298 К

если кДж1010289 minus=ΔG давление выражено в Паскалях

0289 PRTInKG minus=Δ

105325101

кПа)325101(

1)325101(

840)К(298)ДжК(3148

)кДж(101

15840

0298

sdot==sdot=

minus=Δ=

=sdot

minus=

Δminus=

Δ

Δ

eeK

vKInInK

RTGInK

vInKP

vP

P

P

P

Константа равновесия гидрирования этена составляет 15105 sdot=PK

36

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

7 РАСЧЕТЫ В КИНЕТИКЕ РЕАКЦИЙ

71 Расчет константы скорости

Расчет константы скорости на основе данных измерения кинетических

параметров осуществляется по уравнению скорости реакции Порядок хи-

мической реакции должен быть известен

Реакция 1 порядка

Реакция 2 порядка

Или если с0А = с0В

)11(10

2

AAA

A

cckkc

ddcv minus==minus=

ττ

где сА сВ ndash молярные концентрации в момент времени х

с0А с0В ndash начальные концентрации реагентов

k ndash константа скорости реакции

τ ndash время протекания реакции

Щелочное омыление метилового эфира уксусной кислоты протекает

как реакция II порядка

CH3 ndash COO ndash CH3 + OH ndash COOndash + CH3OH

Найдите константу скорости Заданы начальные концентрации метилового

эфира уксусной кислоты и гидроксид-иона с0(эфир) = с0(ОН minus ) = 005 мольл

Через 75 с концентрации составили с(эфир) = с(ОН minus ) = 004 мольл

A

AA

A

ccInkkc

ddcV 01

ττ===

BA

AB

ABBA

A

ccccIn

cckckc

ddcV

0

0

00 )(1 sdotminus

==minus=ττ

37

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ minus=⎥

⎤⎢⎣

⎡minus=

0501

0401

751

)(1

)(11

0 cэфирcэфирck

τ

k = 0067 л(мольmiddotс)

Константа скорости щелочного омыления метилового эфира уксусной

кислоты составляет 0067 л(мольmiddotс)

72 Расчет порядка реакции

Расчет порядка реакции из данных измерения кинетических парамет-

ров осуществляется по уравнению скорости С помощью полученных

экспериментальным путем данных рассчитываются и сравниваются меж-

ду собой константы скорости в разные моменты времени Если отклоне-

ние значений этих констант незначительное то выбранный для расчетов

порядок реакции является правильным

Необходимо определить порядок реакции тиосульфат-иона с перокси-

дом водорода

minus23S2SO +2Н3O+ + Н2O2 mdashgt S4O minus2

6 + 4Н2О (при рН = const)

Данные измерений

τ мин 0 17 36 43 52

с(SO3S2-)10-3 мольл

205 103 52 42 31

с(Н2O2)10-3 мольл 368 317 291 286 281

Предложим что в данных условиях протекает реакция II порядка

)()()(22

23

23 OHcSSOck

dSSOdcv sdotsdot=minus= minus

minus

τ

38

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

)()()()(

)]()([1

23022

2202

3

2202

30minus

minus

minus sdotsdot

sdotminus

=SSOcOHcOHcSSOcIn

OHcSSOck

τ

Через 17 мин

)10520()10731()10836()10310(

)1083610520(171

33

33

33 minusminus

minusminus

minusminus sdotsdotsdotsdotsdotsdot

sdotsdotminussdot

= Ink

k = 195 л(моль sdot мин) Аналогично через 36 мин ndash 194 через 43 мин ndash 190 через 52 мин ndash 191

Частные константы скорости близки по значениям протекает реакция 2 порядка Константа скорости этой реакции составляет 19 л(моль sdot мин)

73 Расчет времени реакции

Расчет времени реакции необходимого для того чтобы достичь опре-деленной концентрации исходного вещества или продукта реакции осу-ществлялся по уравнению скорости реакции

Проводится химическая реакция пероксида водорода с тиосульфат-ионом в кислом растворе Начальные концентрации с0(Н2О2) = 5 sdot 10 minus 2мольл

c0(SO3S2 minus

) = 25 sdot10-2 мольл Константа скорости реакции II порядка

k = 191 л(моль sdot мин) Необходимо рассчитать время по истечении кото-

рого концентрация тиосульфат-ионов станет равной 1 sdot 10 2minus мольл 2SО3S2- + 2Н3О+ + Н2О2 rarr S4О minus2 + 4Н2О

)()()(22

23

23 OHcSSOck

dSSOdcv sdotsdot=minus= minus

minus

τ

)()()()(

)]()([1

23022

2202

3

2202

30minus

minus

minus sdotsdot

sdotminus

=SSOcOHcOHcSSOcIn

OHcSSOckτ

39

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

=minusminus= minusminus )]()([21)()( 2

32

3022022 SSOcSSOcOHcOHс

2222 10254)1011052(21105 minusminusminusminus sdot=sdotminussdotminussdot= мольл

)1052()10254()105()101(

)]1051052[9111

22

22

22 minusminus

minusminus

minusminus sdotsdotsdotsdotsdotsdot

sdotsdotminussdot

= Inτ

τ = 159

Концентрация minus23SSO равная 2101 minussdot мольл установиться через 159 мин

74 Расчеты по уравнению Аррениуса

С помощью уравнения Аррениуса рассчитываются энергия активации и предэкспоненциальный множитель на основе экспериментальных значений константы скорости Константа скорости может быть пересчитана на лю-бые температуры

RTEInAInk

eAk

A

RTEA

minus=

sdot=minus

)11(12

12 TTREInkInk A minus=minus

где minus21kk константы скорости реакции

T1 T minus2 температуры

ЕА ndash энергия активации

R ndash универсальная газовая постоянная

A ndash предэкспоненциальный множитель

40

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Константы скорости разложения пентаоксида диазота N 2 O5 rarrNO2 + NO3

при 308 К и 328 К равны соответственно 134 middot 10 4minus и 150 middot 10 3minus с 1minus Необ-

ходимо рассчитать энергию активации

1

2

21

21

KKIn

TTTRTEA sdotminus

=

14

13

1034110501

)308328()(328)(300)]([31458

minusminus

minusminus

sdotsdot

sdotminus

sdotsdotsdot=

ccIn

КККмольКДжEA

EA = 101 кДжмоль

Энергия активации разложения N2О5 составляет 101 кДжмоль

Константы скорости разложения пентаоксида диазота при 308 К и

328 К равны соответственно 134 middot 10-4 и 150 middot 10-3 с-1 Необходимо рас-

считать предэкспоненциальный множитель А если энергия активации

равна 101кДжмоль

c10812

108110812

c1081)10501(

c1081)10341(

1131313

21

11332831458101000

322

11330831458101000

411

2

1

minus

minussdotminus

minussdotminus

sdot=sdot+sdot

=+

=

sdot=sdotsdot=sdot=

sdot=sdotsdot=sdot=

AAA

eekA

eekA

RTE

RTE

A

A

Множитель А для данной реакции равен 18 middot 1013 с-1

Константа скорости разложения пентаоксида диазота при 328 К со-ставляет 60 1310 minusminussdot с Необходимо рассчитать константу скорости реакции при 100 degС

41

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

c130)10501(287287

2874684)328

1273100

1(31458

101000

)11(

)11(

1312

4684

1

2

2

2

121

2

1212

minusminus =sdotsdot==

===minus+

minus=

minusminus=

minusminus=minus

KK

eKK

KKIn

TTRE

KKIn

TTREInkInk

A

A

Константа скорости разложения N2О5 при 100 degС составляет 013 с-1

42

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

8 РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РАВНОВЕСИЯМ

81 Расчеты по закону действующих масс

Расчеты в соответствии с законом действующих масс осуществляются в определенной последовательности

Алгоритм действия 1 Составление уравнения реакции 2 Указание молярных концентраций (парциальных давлений) реаген-

тов перед началом реакции 3 Вычисление молярных концентраций (парциальных давлений) уча-

стников реакции в состоянии химического равновесия 4 Составление уравнения закона действующих масс 5 Подстановка молярных концентраций (парциальных давлений) в

уравнение закона действующих масс 6 Расчет искомых величин В химических равновесиях с одинаковой суммой коэффициентов для

реагентов и продуктов (Δ v = 0) вместо молярных концентраций могут быть взяты пропорциональные им количества веществ

82 Расчет константы равновесия Кс

В реакции уксусной кислоты с этанолом при 25 degС к моменту установ-ления химического равновесия образовалось 205 моль этилового эфира уксусной кислоты В исходных веществах содержалось 155 моль воды Каково значение константы равновесия

1 СН3mdashСООН + С2Н5mdashОНhArrСН3mdashСООmdashС2Н5 + Н2О 2 3 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 (3-205) (4-205) 205 моль (155 + 205) 095 моль 195 моль 36 моль

43

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

4 )()(

)()(спиртnкислотаnводаnэфирnKC sdot

sdot=

5 95195063052

sdotsdot

=cK

6 КС = 398 При 25 degС константа равновесия образования этилового эфира уксус-

ной кислоты равна 398 (или ~ 4)

83 Расчет количества продукта в состоянии равновесия

При 25 degС константа равновесия образования эфира из уксусной кисло-ты и этанола равна 4 Каково количество эфира в состоянии равновесия если взято 3 моль уксусной кислоты и 4 моль этанола Исходные вещест-ва содержат 155 моль воды

1 СН3 ndash СООН + С2Н5 ndash ОН hArr СН3 ndash СОО ndash С2Н5 + Н2О 2 3 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 3-n 4-n n 155 + n

4 )()(

)()(спиртnкислотаnводаnэфирnK C sdot

sdot=

5 )4()3(

)551(4nn

nnminussdotminus

+=

87329254164

972859

016859482845516

21

222

plusmn=minusplusmn=

=+minus+minus=+

n

nnnnnn

n1 = 78 моль (нереальный ответ n gt 4 моль)

n2 = 205 моль В состоянии химического равновесия смесь содержит 205 моль этило-

вого эфира уксусной кислоты

44

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

84 Расчет выхода продукта

Уход продукта реакции представляет собой частное от деления полу-ченного в равновесии количества вещества и рассчитанного по необрати-мой реакции количества вещества

теорnn

При взаимодействии 3 моль уксусной кислоты с 4 моль этанола полу-чают 205 моль эфира Исходные вещества содержали 155 моль воды Ка-ков выход эфира по отношению к уксусной кислоте

1 OHHCCOOCHOHHCCOOHCH 2523523 +minusminushArrminus+minus

2 23 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 095 моль 195 моль 205 моль 36 моль

4 3052

)()(

)()(

0

===кислотаnэфирn

эфирnэфирn

теор

η

5 68680 ==η

Выход эфира по отношению к уксусной кислоте составляет 68

85 Расчет константы равновесия по уравнению Вант-Гоффа

Расчет константы равновесия при определенной температуре осущест-вляется при заданной константе равновесия с помощью уравнения Ванг-Гоффа (изобара реакций)

2RTH

dTdInK Δ

=

Интегрированная форма

12

120

12 TTTT

RHInKInK minus

sdotΔ

+=

45

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

где k ndash константа равновесия 0HΔ ndash стандартная энтальпия

R ndash универсальная газовая постоянная T ndash температура 12 ndash индексы для двух составляющих

При 25 degС для химической реакции 242 2NOON hArr константа равновесия

КР = 114 кПа Рассчитайте константу равновесия при 70 degС если стан-дартная энтальпия реакции Δ Н0 = 59 кДж

259325101325101

940343298298343

3145859000

325101411

325101

9402

12

120

12

2

2 =sdot=sdot=

=sdotminus

sdot+=

=minus

sdotΔ

+==

eeK

In

TTTT

RHInK

KInK

PInKP

PP

P

86 Расчеты с водородным показателем рН

Расчеты с показателем рН проводятся с помощью формулы-определения рН и химического выражения константы протолиза

мольлв)()( 33 OHcOHIgcpH +minus=

Для сильных кислот и оснований

с(H3O+) = c0на sdot c(OH-) = c0B

Для средних по силе кислот и оснований (при К gt 001 с0)

с(H3O+) = Bbнаa cKOHсcK 00 )( =minus

Для буферных ратворов

)()()( 3 minus

+ sdot=AcHAcКOHс a

46

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Раствор имеет значение рН 35 Какова молярная концентрация катио-нов оксония

мольл102310)(

10)(

)(

4533

3

3

minusminus+

minus+

+

sdot==

=

minus=

OHc

OHc

OHIgcpH

pH

Концентрация катионов H3O+ = 32 sdot 10-4 мольл

Рассчитайте рН в 01М растворе аммиака если КВ(NH3) = 18 middot 10 5minus

111)1077(

мольл10771031

101)(

)(

мольл103110)1081()(

)(

12

123

14

3

35

0

=sdotminus=

sdot=sdotsdot

==

sdot=sdotsdot=

=

minus

minusminus

minus

minus+

minusminusminus

minus

IgpHOHcKOHс

OHc

cKOHс

W

BB

Рассчитайте значение рН буферного раствора

К a (СН3СООН) + 016М CH 3 COONa

Если К а (СН3СООН) = 18- 10 5minus

55

3

33 1021

160110)1081(

)()()( minusminus

minus+ sdot=sdotsdot=sdot=

COOCHcCOOHCHcKOHс a

pH = 49

Буферный раствор имеет значение рН = 49

47

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

87 Расчет степени протолиза

Степень протолиза представляет собой долю кислоты или основания

вступивших в протолиз по отношению к начальной концентраций протолита

НАНАKT c

Acc

OHca00

3 )()( minus+

==

и

BBC c

HBccOHca

000

)()( +minus

==

Какова степень протолиза в 001М растворе уксусной кислоты если

010

010)1081()(

)(

)()()(

)(

5

30

30

30330

3

sdotsdot=

sdot=

sdot==

minus

+

COOHCHcCOOHCHcK

a

COOHCHcKOHcCOOHCHc

OHca

aKT

aKT

аКТ = 0042 или 42

Ka = 18 sdot 10-5

Степень протолиза уксусной кислоты составляет 42

88 Расчеты по равновесиям растворимости

Расчеты по равновесиям растворимости и осаждения проводятся с по-

мощью выражения для произведения растворимости

)()(

][][)(

nmnm

nMnM

nmMnnM

nmBAПРBAl

BABAПР

+

minus+

=

=

48

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

где ПР (АmВn) ndash произведение растворимого вещества АmВn

l(АmВn) ndash растворимость вещества или концентрация насыщенного рас-

твора вещества nm BA

Сульфат бария имеет произведение растворимости 1middot10-10 При какой

концентрации серной кислоты в 0001М растворе хлорида бария начина-

ется осаждение сульфата бария

[Ba2+][SO minus24 ] = ПP(BaSо4)

3

10

242

442 101101

][)(][)( minus

minus

+minus

sdotsdot

===BaBaSOПРSOSOHс

c(H2SО4)= 1 middot 10-7 мольл

Осаждение сульфата бария начинается когда концентрация серной ки-

слоты превышает значение 1 middot 10 7minus мольл

Какова растворимость l1 перхлората калия в воде по сравнению с рас-

творимостью l1 перхлората калия в 1 М растворе хлорида калия

l1 (КСlO4) = [СlOminus4 ] = )( 4KCIOПР = 2101 minussdot = 01 мольл

l1 (КСlO4) = [СlOminus4 ] ПР(КClO4) = с(К+)[СlO

minus4 ] = 1 middot 10-2

1101

)()KClO()(

24

42

minus

+

sdot==

KcПРKClOl

l1 (КСlO4) = 001 мольл

Растворимость l1 перхлората калия в чистой воде в десять раз выше 1

М растворе хлорида калия

49

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

89 Расчет растворимости при комплексообразовании

Для расчета растворимости малорастворимых солей когда катион об-

разует комплекс требуются уравнения для произведения растворимости и

для константы устойчивости комплекса

ПР(AmBn) = [An+]m[Bm-]n

xnx

LAAlK

]][[][

+=

где ПР ndash произведение растворимости

К ndash константа устойчивости комплекса

[Аn+] ndash молярная концентрация катионов

[L] ndash молярная концентрация лигандов

[АЦ] ndash молярная концентрация комплекса

Константа устойчивости катиона диамминсеребра (+1) К = 16 middot 107

Рассчитайте растворимость хлорида бромида и иодида серебра(1) в 4М

растворе аммиака если ПР(АgСl) = 1 middot 10-10 ПР(АgВr) = 5 middot 10-13

ПР(АgI) = 8 middot 10-17

AgXhArrАg+ + Х minus ПР(АgХ) = [Аg+][Х minus ]

])([

)()(][

)(][)(

)(])([][

)(][

])([])([2

23

32

33

23

32

23233

++minus

++

+

+++

sdotsdot===

sdot=

sdot=hArr+

NHAgNHcKAgXПР

AgAgXПРXAgXl

NHcKNHAgAg

NHcAgNHAgKNHAgNHAg

50

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

мольл1041)(

4)1061()108()(

мольл1011)(

4)1061()105()(

мольл160)(4)1061()101()(

)()()(

][])([

4

2717

2

2713

2710

32

23

minus

minus

minus

minus

minusminus

minus+

sdot=

sdotsdotsdotsdot=

sdot=

sdotsdotsdotsdot=

=

sdotsdotsdotsdot=

sdotsdot=

asymp

AgIl

AgIl

AgBrl

AgBrl

AgCllAgCll

NHcKAgXПРAgXl

XNHAg

Растворимость галогенидов серебра(1) в 4М растворе аммиака состав-

ляет 016 (AgCl) 11 middot 10-2 (AgBr) и 14 middot 10-4 мольл (AgI) В этом растворе

аммиака хлорид растворяется хорошо бромид ndash незначительно и иодид

серебра (+1) ndash плохо

51

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

9 РАСЧЕТЫ В ЭЛЕКТРОХИМИИ

91 Расчеты по уравнению Нернста

С помощью уравнения Нернста можно вычислить окислительно-

восстановительные потенциалы электродные потенциалы и равновесное

напряжение гальванического элемента

Для окислительно-восстановительного электрода

][][0

BcOkIn

zFRTEE sdot+=

где Е0 ndash стандартный потенциал

Е ndash электродный потенциал

Z ndash число переданных электронов

Для электрона металлкатион металла

][0 +sdot+= ZAInzFRTEE

][][)(0590

K298при)()(

0

01

02

0

BcOkIg

zBEE

TанодЕкатодEE

EEE

sdot+=

=minus=Δminus=Δ

где R ndash газовая постоянная

Т ndash температура

F ndash постоянная Фарадея

[Ок] ndash молярная концентрация окислителя

[Bc] ndash молярная концентрация восстановителя

ΔЕ0 ndash стандартное напряжение

ЕΔ ndash равновесное напряжение

52

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Каков электродный потенциал пары медькатион меди (+2) при 25 degС и

[Cu2+]= 001 мольл

01020590340][

2)(0590 20 IgCuIgBEE sdot++=sdot+= +

E = +028 B

Электродный потенциал равен +028 В

Каково равновесное напряжение гальванического элемента Даниеля

при 25 degС если молярные концентрации сульфата меди(2) и сульфата

цинка(2) одинаковы

Электрод 1 цинккатион цинка (+2)

Электрод 2 медькатион меди (+2)

)()()(][][02950

)()(][02950)(

][02950)()()(

02020202

2

2020220

22022

EZnZnECuCuECuCuEZnCuIg

ZnZnECuCuEZnIgZnZnE

CuIgCuCuEZnZnECuCuEE

Δ=minusminus=+

+minus=+minus

minus+=minus=Δ

++++

+

++++

++++

ΔEdeg = 034 middot (-076) = 110 В

Элемент Даниеля имеет равновесное напряжение 110 В Рассчитайте

напряжение гальванического элемента CuCu +2 (с 1 )|| К+ СI minus || Cu2+(c2)Cu

(Cu2+) = 05 мольл и с1 (Сu2+) = 05 005 и 0005 мольл

Для каждого полуэлемента )(20590 20 +sdot+= CuIgcEE

Напряжение гальванического элемента

1

201

0212 2

0590ccIgEEEEE sdot+minus=minus=Δ

Поскольку

01

02 EE =

53

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

то

1

2

20590

ccIgE sdot=Δ

а) с1 (Cu2+) = 05 мольл ΔЕ = 00295 Ig 1 = 0

б) с1 (Cu2+) = 005мольл ΔЕ = 00295 Ig 10 = 0030 В

в) с1 (Cu2+) = 0005 мольл ΔЕ = 00295 Ig 100 = 0059 В

Исследуемые концентрационные гальванические элементы имеют при

25 degС напряжение 0 30 и 59 мВ

Рассчитайте электродные потенциалы полуэлементов при 25 degС

1) 2HPt (р = 1035 кПа) Н3О+ (рН = 15)

2) +2FePt (с = 002 мольл) Fe3+ (с = 004 мольл)

Каково равновесное напряжение гальванического элемента составлен-

ного из этих электродов

++ OHH 22 2 = 2Н3О+ + 2е-

B880)0890(7880B78800200400590770

][][)(0590)(

B08903101510302950510590

)(3101

)(205900590

)(][

20590

2

2

3320

232

1

2

2

230

1

=minusminus=Δ=+=

sdot+=+hArr

minus=minussdotminus=

sdotminussdotminus=+=

+

+++minus++

EIgE

FeFeIgBFeFeEEeFeFe

IgE

кПаHpIgpH

HpOHIgEE

Равновесное напряжение данного гальванического элемента составляет

088 В

54

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Рассчитайте окислительно-восстановительный потенциал для пары

Mn2+MnOminus4 при рН = 0 при рН = 03 и 7 (t = 25 ordmC)

( ) ( ) [ ][ ][ ]

( ) ( ) ( ) [ ][ ]

( ) ( )

( ) ( ) ( ) 094405112

85

05902

lg5

059085

0590

lg5

0590

5812

4

4

24

42

2

834

42

3422

рНВВEMnOMnE

pHBEMnOMnE

MnMnOBpHBEMnOMnE

MnOHMnBEMnOMnE

eOHMnOHMn

sdotminus+=+

sdotminus=+

sdot+sdotminus=

sdot+=

++harr+

minus

minus

+

minusminus+

+

+minusminus+

minus+minus+

o

o

o

o

При рН = 0 Е = +151 рН = 3 Е = +123 рН = 7 Е = +085

Окислительно-восстановительный потенциал данной пары при рН = 03 и 7 составляет +151 +123 и +085 В соответственно

92 Расчеты по законам Фарадея

Для расчета осажденной массы значений силы тока времени или чис-ла элементарных зарядов при электролизе используются законы Фарадея или преобразования законов Фарадея а также формула-определение мо-лярной массы

zFMIm

zFI

nm

zFIn

τ

τ

τ

=

=

=

55

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

где I ndash сила тока

τ ndash время

z ndash число элементарных зарядов

F ndash постоянная Фарадея

n ndash количество вещества

М ndash молярная масса

m ndash масса вещества

Рассчитайте ежедневное производство алюминия в электролизёре кото-рый работает при силе тока 100 000 А и для которого выход по току η = 85

Al3+ rarr Al + 3endash

кг685г039685485963

85027360024000100asymp=

sdotsdotsdotsdotsdot

==zFMIm ητ

В электролизе ежедневно получают 685 кг алюминия

56

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

10 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ФОРМУЛ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ

101 Определение молекулярной формулы летучего органического соединения

Для определения молекулярной формулы летучего соединения необхо-димо оценить результаты качественного и количественного элементного анализа а также установить молярную массу

Алгоритм действия

1 Установить качественный состав соединения Результат исследуемое соединение состоит из элементов углерод во-

дород и кислород Молекулярная формула СхНуОz 11 Установить молярную массу соединения

12 Экспериментальное определение объема пара одной пропорции

соединения

( )( )[ ]

кПа 72101

C 20

мл 548г

г120

=

=

=

=

p

t

OHCV

OHCm

zyx

zyx

o

13 Рассчитать объем пара порции соединения в нормальных условиях

( )[ ] ( )[ ]

( )[ ] мл 445г

32510115293

1527372101548гг

=sdot

sdotsdot=

sdot=

zyx

zyxzyx

OHCVрТ

рТOHCVOHCV

o

o

oo

14 Рассчитать молярную массу соединения

57

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

( ) ( )( )[ ]

( ) гмоль 259

445

41422120гм

=

sdot=

sdot=

zух

zyx

zухzух

ОНСМ

OHCVVОНСm

ОНСМo

2 Установить возможную молекулярную формулу органического со-единения путем расчета

( ) )()()( ОzМНуМСхМОНСМ zух ++=

Возможные решения 592 гмоль = (2 middot 12 + 4 middot 1 + 2 middot 16 гмоль)

или 592 гмоль = (3 middot 12 + 8 middot 1 + 1 middot 16 гмоль)

Возможные молекулярные формулы органического соединения С2Н4О2 и С3Н8О

3 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органическо-го соединения путем анализа сжиганием

31 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида углерода которые образуются при сжигании одной порции органического соединения

m(CхHуOz) = 60 мг m(H2О) = 720 мг V(CО2) = 718 мл t =20degC ρ = 10172 кПа 32 Рассчитать объем диоксида углерода при нормальных условиях 33 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-

единения

( )( )

( ) ( )( ) 3

м

22 =sdot

sdot=

zyx

zyxp

zyx OHCmVOHCMTCOV

OHCnCOn oo

58

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

34 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-

единения

( )( )

( ) ( )( ) ( ) 8

22

2

22 =sdot

sdot==

zyx

zyxp

zyx OHCmOHМOHCMTOHm

OHCnOHnY o

35 Составить молекулярную формулу

Молекулярная формула органического соединения С3Н8О

Молекулярная (брутто-) формула еще не проясняет строения химиче-

ского соединения Последнее может быть определено при использовании

химических иили физических методов

Возможные соединения с молекулярной формулой С3Н8О

CH3ndashCH2ndashCH2ndashOH ndash пропанол 1

CH3ndashCH(OH)ndashCH3 ndash пропанол 2

СН3ndashСН2ndashОndashСН3 ndash метиловый спирт

102 Определение молекулярной формулы

нелетучего органического соединения

Для определения молекулярной формулы нелетучего соединения необ-

ходимо оценить результаты качественного и количественного элементно-

го анализа и результатов определения молярной массы криоскопическим

методом Молярная масса вещества рассчитывается на основании пони-

жения температуры замерзания

LB

Bзамзам mM

mkT sdot=Δ

Lзам

BзамB mT

mkMΔ

=

где замTΔ ndash понижение температуры замерзания

59

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

замK ndash криоскопическая константа растворителя

Bm ndash масса вещества В

BM ndash молярная масса вещества В

Lm ndash масса растворителя

Для определения молекулярной формулы подходит следующая после-

довательность действий

Установить качественный состав соединения Результат исследуемое со-

единение состоит из элементов углерод водород и кислород Молекуляр-

ная формула ZYX OHC

1 Установить молярную массу соединения

11 Экспериментальное определение понижения температуры замер-

зания раствора

m( ZYX OHC ) = 78 г m(H2О) = 40 г

ΔTзам = -2 К

Кзам(Н2О) = -1860 К sdot гмоль

12 Рассчитать молярную массу соединения

)()()(

2OHmTOHCmkOHCM

зам

ZYXзамZYX Δ=

M( ZYX OHC ) = 181 гмоль

2 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органического

соединения путем анализа сжиганием

21 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида

углерода которые образуются при сжигании одной порции соединения

M(CxHyOz) = 93 мг

m(H2О) = 547 мг

V(СО2) = 739 мл

t =22 degС

60

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

ρ = 1006 гПа

22 Рассчитать объем диоксида углерода в нормальных условиях

25101315295152731006973)()(

0

0220 sdot

sdotsdot==

TppTCOVCOV

V0(СО2) = 679 мл

23 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-

единения

093041422

18106790)(

)()()(

)( 202

sdotsdot

=sdotsdot

==ZYXM

Zyx

ZYX OHCmVOHCMCOV

OHCnCOnx

х = 6

24 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-

единения

93181817542

)()()()(2

)()(2

2

22

sdotsdotsdot

=sdotsdot

==ZYX

Zyx

ZYX OHCmOHMOHCMOHm

OHCnOHny

у = 12

25 Расчет числа атомов кислорода в молекуле органического соеди-

нения

)()()()( OzMHyMCxMOHCM Zyx +minus=

16112126181

)()()()( sdotminussdotminus=

minusminus=

OMHyMCxMOHCM

z Zyx

z = 6

Молекулярная формула соединения С6H12O6

61

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

Основная

1 Коровин НВ Общая химия учебник для технических направлений и специальностей вузов НВ Коровин ndash 2-е изд испр и доп ndash М ВШ 2000

2 Фролов ВВ Химия ВВ Фролов ndash М Высшая школа 1995 3 Глинка НЛ Задачи и упражнения по общей химии НЛ Глинка ndash

Л Химия 1989 4 Суворов АВ Общая химия АВ Суворов АБ Никольский ndash СПб

Химия 1997 5 Орлов КЯ Авиационные материалы КЯ Орлов ВА Пархимович

ndash М Транспорт 1993 6 Задачи и упражнения по общей химии под ред проф НВ Корови-

на ndash М Высшая школа 2003 7 Михилев ЛА Задачи и упражнения по неорганической химии

ЛА Михилев НФ Пассет МИ Федотова ndash СПб Химия 1995 8 Хомченко ИГ Общая химия сборник задач и упражнений

ИГ Хомченко ndash М Оникс 1999 9 Литвинова ТН Задачи по общей химии с медико-биологической на-

правленностью ТН Литвинова ndash Ростов нД Феникс 2001 10 Кузьменко НЕ Задачник по химии НЕ Кузьменко ВВ Еремин

ndash М Экзамен 1999

Дополнительная

1 Слесарев ВИ Химия Основы химии живого учебник для вузов

ВИ Слесарев ndash 2-е изд испр и доп ndash СПб Химиздат 2001

2 Хаускрофт К Современный курс общей химии В 2 т К Хаускрофт

Э Констебл пер с англ ndash М Мир 2002 3 Лидин РА Химия справочник для старшеклассников поступающих в вузы

РА Лидин ЛЮ Аликберова ndash М Аст пресс школа 2002

62

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

4 Слета ЛА Химия справочник ЛА Слета ndash Харьков Фолио Рос-

тов нД Феникс 1997

5 Дикерсон Р Основные законы химии В 2 т Р Дикерсон Г Грей

Дж Хейт ndash М Мир 1982

6 Лучинский ГП Курс химии ГП Лучинский ndash М Высшая школа 1985

7 Ремсден ЭН Начала современной химии ЭН Ремсден ndash Л Хи-

мия 1985

8 Степин БД Неорганическая химия БД Степин АА Цветков ndash

М Высшая школа 1994 9 Шелинский ГИ Основы теории химических процессов ГИ Шелинский

ndash М Просвещение 1989

10 Ерохин ЮМ Сборник задач и упражнений по химии ЮМ Еро-

хин ВИ Фролов ndash М ВШ 1990

11 Любимова НБ Вопросы и задачи по общей и неорганической хи-

мии НБ Любимова ndash М ВШ 1990 12 Фримантл М Химия в действии М Фримантл ndash Ч 1 2 ndash М Мир 1991

13 Шиманович ИЕ Общая химия в формулах определениях схемах

ИЕ Шиманович МЛ Павлович ВФ Тикавый ПМ Малашко ndash Минск

Университетское 1996

14 Витинг ЛМ Задачи и упражнения по общей химии ЛМ Витинг

ЛА Резницкий ndash М МГУ 1995

15 Зоммер К Химия справоник школьника и студента Пер с нем

под ред РА Лигина ndash 2-е издстереотип ndash М Дрофа 2000

63

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Приложение

64

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

65

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

66

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

67

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Значение некоторых констант

Постоянная Авогадро NA = 60221023 моль-1

Постоянная Фарадея 1 F = 6021023е = 96484 Кл = 268 Аmiddotч

Постоянная Планка h = 662610-34 Джс

Универсальная газовая постоянная R = 0082 лmiddotатмКndash1моль-1 =

= 62 360 млmiddotмм рт ст Кndash1мольndash1 = 8314 ДжmiddotК-1мольndash1 = 1987 калК-1моль-1

Таблица 1

Приставки кратных и дольных единиц

Приставка Множитель Приставка Множитель Приставка Множитель

тера Т 1012 гектог 102 милли м 10-3

гига Г 109 дека да 101 микро мк 10-6

мега М 106 децид 10-1 нано н 10-9

кило к 103 сантис 10-2 пико п 10-12

Таблица 2

Корни латинских названий элементов

Символ Название Корень латинского названия Ag Серебро Аргент As Мышьяк арс- арсен- Au Золото аур- С Углерод карб- карбон- Сu Медь купр- Fe Железо ферр- Н Водород гидр- гидроген-

Hg Ртуть меркур- Мn Марганец марган- N Азот нитр- Ni Никель никкал- О Кислород окс- оксиген- Pb Свинец плюмб- S Сера сульф- тио-

Sb Сурьма стиб- Si Кремний алл- силиц- Sn Олово станн-

68

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Таблица 3 Соотношение между единицами энергии

Единица эрг Дж кал Втmiddotч ЭВ

эрг 1 10-7 239middot10-8 278middot10-11 624middot1011

Дж 107 1 0239 278middot10-4 625middot1018

кал 4184middot107 4184 1 116middot103 261middot1019

Втmiddotч 360middot1010 36middot103 861 1 224middot1022

ЭВ 160middot10-12 160middot10-19 383middot10-20 445middot10-23 1

Таблица 4

Названия часто употребляемых кислот и их солей

Кислота Названия солей

Название Формула Кислот-ный

осадок

По названию кислоты (рус номенклатура)

По названию аниона (между-народная но-менклатура)

Азотная HNO3 NO3ndash азотнокислый нитрат

Азотистая HNO2 NО2ndash азотистокислый нитрит

Бромоводородная HBr Brndash бромистый бромид

Йодоводородная HI Indash йодистый йодид

Метакремниевая H2SiO3 SiO32ndash кремниевокислый силикат

Марганцовая HMnO4 MnO4ndash марганцевокислый перманганат

Ортофосфорная H3PO4 PO43ndash фосфорнокислый ортофосфат

(фосфат)

H3PO4 HPO42ndash

кислый фосфорнокис-лый (двухзамещенный) гидрофосфат

H3PO4 H2PO4ndash кислый фосфорнокис-

лый (однозамещенный) дигидрофосфат

Серная H2SO4 SO42ndash сернокислый сульфат

H2SO4 HSO4ndash

кислый сернокислый

гидросульфат (бисульфат)

Сернистая H2SO3 SO32ndash сернокислый сульфит

H2SO3 HSO3ndash кислый сернистокислый гидросульфит

(бисульфит)

Угольная H2CO3 CO32ndash углекислый карбонат

H2CO3 HCO3ndash

кислый углекислый (двууглекислый)

гидрокарбонат (бикарбонат)

Уксусная CH3CHOOH CH3COOndash уксуснокислый ацетат

69

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Окончание табл 4Кислота Названия солей

Название Формула Кислот-ный

осадок

По названию кислоты (рус номенклатура)

По названию аниона (между-народная но-менклатура)

Фосфористая H3PO3 HPO32ndash фосфористокислый фосфит

Фтороводородная HF Fndash фтористый фторид

Хлороводородная HCl Clndash хлористый хлорид

Хлорная HClO4 ClO4ndash хлорнокислый перхлорат

Хлорноватая HClO3 ClO3ndash хлорноватокислый хлорат

Хлорноватистая HClO ClOndash хлорноватистокислый гипохлорид

Хромовая H2CrO4 CrO42ndash хромовокислый хромат

Двухромовая H2Cr2O7 Cr2O72ndash двухромовокислый

бихромат (ди-хромат)

70

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

  • СОДЕРЖАНИЕ
    • ВВЕДЕНИЕ
    • ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
    • 1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВАЖНЕЙШИХ ВЕЛИЧИН И ЕДИНИЦИСПОЛЬЗУЕМЫХ В ХИМИИ
    • 2 ВАЖНЕЙШИЕ ВЕЛИЧИНЫ И ЕДИНИЦЫ В ХИМИИ
    • 3 РАСЧЕТЫ ДЛЯ ГАЗОВ
      • 31 Расчет массы газов
      • 32 Расчет объема газов
        • 4 РАСЧЕТЫ ДЛЯ СМЕСЕЙ
          • 41 Расчеты соотношения компонентов смеси
          • 42 Расчеты по массовой доле
          • 43 Расчеты по объемной доле
          • 44 Расчеты по мольной доле
          • 45 Расчеты по молярной концентрации
          • 46 Расчеты по эквивалентной концентрации
          • 47 Расчеты по плотности газов и растворов
          • 48 Расчет молярной концентрации веществапо результатам титрования
          • 49 Расчет массы по результатам титрования
            • 5 СТЕХИОМЕТРИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РЕАКЦИЯМ
              • 51 Алгебраический расчет массы и объема
              • 52 Расчет массы и объема методом пропорций
                • 6 РАСЧЁТЫ В ХИМИЧЕСКОЙ ТЕРМОДИНАМИКЕ
                  • 61 Расчет энтальпии реакции по данным эксперимента
                  • 62 Расчет стандартных величин реакции по табличным данным
                  • 63 Расчет энергии Гиббса реакции
                  • 64 Расчет константы равновесия
                    • 7 РАСЧЕТЫ В КИНЕТИКЕ РЕАКЦИЙ
                      • 71 Расчет константы скорости
                      • 72 Расчет порядка реакции
                      • 73 Расчет времени реакции
                      • 74 Расчеты по уравнению Аррениуса
                        • 8 РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РАВНОВЕСИЯМ
                          • 81 Расчеты по закону действующих масс
                          • 82 Расчет константы равновесия Кс
                          • 83 Расчет количества продукта в состоянии равновесия
                          • 84 Расчет выхода продукта
                          • 85 Расчет константы равновесия по уравнению Вант-Гоффа
                          • 86 Расчеты с водородным показателем рН
                          • 87 Расчет степени протолиза
                          • 88 Расчеты по равновесиям растворимости
                          • 89 Расчет растворимости при комплексообразовании
                            • 9 РАСЧЕТЫ В ЭЛЕКТРОХИМИИ
                              • 91 Расчеты по уравнению Нернста
                              • 92 Расчеты по законам Фарадея
                                • 10 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ФОРМУЛОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
                                  • 101 Определение молекулярной формулы летучего органического соединения
                                  • 102 Определение молекулярной формулы не летучего органического соединения
                                    • БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
                                    • Приложение
Page 28: МЕТОДИКА РЕШЕНИЯ ЗАДАЧvenec.ulstu.ru/lib/disk/2015/Kemer_7.pdf · 2015-03-23 · ВВЕДЕНИЕ Значение решения задач в курсе химии

гл961422

44CO

лмоль422)ну()CO()CO(

2

22

==

==

)ρ(

VV

MM

M

ρ

Плотность диоксида углерода при нормальных условиях составляет

196 гл Рассчитайте количество некоторого газа в порции массой 2014 г

если его плотность равна 00899 гл

Рассчитайте эквивалентную концентрацию гидроксида калия в раство-

ре с плотностью 113 гмл

56

1311401)(

)()(

)(

)()()()()(

)(

)(

)(

)()(

мольгмлг

KOHMKOHz

KOHMmKOHmz

KOHMVKOHmz

VKOHnzKOHczKOHс

pp

pp

рр

ррррeq

minussdot=

minussdot=

sdot

minussdot=

=sdot

sdot=

sdot=sdot=

minus

minus

minus

minusminus

ρωρ

ce(KOH) = 28 мольл

Эквивалентная концентрация КОН в данном растворе равна 28 мольл

48 Расчет молярной концентрации вещества по результатам титрования

Молярная концентрация вещества в растворе при титровании может быть рассчитана по объему определяемого раствора и расходу стандартного рас-твора с известной молярной концентрацией другого вещества В точке ва-лентности эквивалентные количества веществ в анализируемом и в стан-дартном растворе одинаковы Произведение эквивалентного числа z1 на ко-личество определяемого вещества n1 равно произведению эквивалентного числа z2 на количество вещества в стандартном растворе 2211 nznz = Это

28

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

уравнение упрощается если вещества определяемого и стандартного рас-творов имеют одинаковые эквивалентные числа (z1 = z2) n1 = n2

z1c1V1 = z2c2V2

откуда

11

2221 Vz

Vczс =

где с1 ndash молярная концентрация вещества в определенном растворе с2 ndash молярная концентрация вещества 2 в стандартном растворе V1 ndash объем определяемого раствора V2 ndash объем использованного раствора 10 мл раствора азотной кислоты в процессе кислотно-основного титрования

потребовали 48 мл раствора гидроксида натрия с ceq(NaOH) = 1 мольл Какова эквивалентная концентрация азотной кислоты в ее растворе

1

221 V

Vсс =

(NaOH) = 1 z(HNО3) = 1

( ) ( ) ( )( )

( ) ( )( ) мольл480мл10

мл48мольл1

33 =

sdot=

sdot=

HNOVNaOHVNaOHcHNOс

Молярная концентрация азотной кислоты равна 048 мольл

49 Расчет массы по результатам титрования

Масса растворенного вещества или его ионов может быть найдена с

помощью титрования Для расчета необходимы формулы-определения мо-

лярной концентрации и молярной массы Подстановкой и преобразовани-

ем получим

2211

21 VcM

zzm =

29

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

где m1 ndash масса вещества в определяемом растворе

M1 ndash молярная масса вещества в определяемом растворе

Z1 ndash эквивалентное число вещества в определяемом растворе

с2 ndash молярная концентрация вещества в стандартном растворе

V2 ndash объем использованного стандартного раствора

z2 ndash эквивалентное число вещества в стандартном растворе

При перманганатометрическом определении катионов железа (II) в

растворе было использовано 168 мл 002 М раствора перманганата калия

Какая масса железа в виде ионов содержится в определяемом растворе

Уравнение реакции титрования

5Fe +2 +МnО 4 + 8Н3О+ = 5Fe3+ + Мn2+ + 12Н2О

z(Fe +2 ) = 1z(MnO minus4 ) = 5

( ) ( )( ) ( ) ( ) ( )

( ) ( ) мг94мл816мольл020

ьгмол5615

42

242

=sdottimes

timessdot=sdotsdot= minus++

minus+ MnOcFeM

FezMnOzFem

30

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

5 СТЕХИОМЕТРИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ

ПО ХИМИЧЕСКИМ РЕАКЦИЯМ

Стехиометрия ndash учение о количественном составе химических соеди-

нений а также о соотношениях количеств веществ масс объемов и заря-

дов в химических реакциях

Стехиометрический расчет ndash расчет масс и объемов участвующих в

химической реакции исходных веществ или продуктов реакции Во всех

химических реакциях количества исходных веществ реагируют друг с дру-

гом в определенном соотношении На основании этого можно рассчитать

массы и объемы участников химической реакции

51 Алгебраический расчет массы и объема

На основе пропорциональности масс объемов и количеств веществ

выводятся расчетные уравнения для этих величин

Искомая величина Заданная величина Расчетное уравнение

m(A) m(B) ( )( )

( ) ( )( ) ( )BMBn

AMAnBmAm

sdotsdot

=

m(A) V(B) ( )( )

( ) ( )( ) ( )BVBn

AMAnBVAm

Msdotsdot

=

V(A) m(B) ( )( )

( ) ( )( ) ( )BMBn

AVAnBmAV M

sdotsdot

=

V(A) V(B) ( )( )

( )( )BnAn

BVAV

=

m ndash масса вещества V ndash объем вещества M ndash молярная масса VM ndash мо-

лярный объем газа (ну) (A) ndash вещество А (B) ndash вещество В

31

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Рассмотрим алгоритм действия на примере задачи каков объем кисло-

рода может быть получен путем термического разложения 28 г перманга-

ната калия

1 Составление уравнения реакции

2KMnO4 = K2MnO4 + MnO2 + O2

2 Указания на искомые и заданные величины

Дано n(B) = n(KMnO4) = 2 моль

N(A) = n(O2) = 1 моль

m(B) = m(KMnO4) = 28 г

Найти V(A) = V(O2)

3 Вывод расчетного уравнения

( ) )(

)()()()(

)()()()(

)()(

44

4222 KMnOMKMnOn

KMnOmOVMOmOV

BMBnAVAn

BmAV M

sdotsdotsdot

=

sdotsdot

=

4 Подстановка данных в расчетное уравнение

( ) ( ) ( )( ) ( )мольгмоль

лмольлмольOV1582

284221)( 2 sdotsdotsdot

=

5 Счет искомых величин

V(O2) = 198 л

6 Ответ задачи путем термического разложения 28 г перманганата ка-

лия можно получить 198 л кислорода

32

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

52 Расчет массы и объема методом пропорций

Массы и объемы реагентов в химической реакции могут быть рассчи-

таны на основе количеств веществ молярных масс и молярных объемов

используя метод пропорций

Какая масса оксида железа (3) должна быть использована в реакции с

алюминием для получения 14 г железа

1 Составление уравнения реакции

Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3

2 Запись заданной и искомой величины над уравнением реакции

m 14 г

Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3

3 Запись произведений стехиометрических коэффициентов и моляр-

ных масс веществ под уравнением реакции

m 14 г

Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3

мольг 1601sdot мольг 562 sdot

4 Составление пропорции

мольгг

мольгm

56214

1601 sdot=

sdot

5 Расчет искомых величин

гмольг

гмольгm 20562

14160=

sdotsdot

=

6 Ответ задачи для получения 14 г железа требуется 20 г оксида желе-

за (+3)

33

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

6 РАСЧЁТЫ В ХИМИЧЕСКОЙ ТЕРМОДИНАМИКЕ

61 Расчет энтальпии реакции по данным эксперимента

Энтальпия реакции может быть определена калориметрическим методом

)(

)()()(

)(

)()(

22

22

продmпродMTOHcOHmН

продnTOHcOHmH

P

P

sdotΔsdotsdotminus=Δ

Δsdotsdotminus=Δ

где ΔH ndash энтальпия реакций

m(H2O) ndash масса воды в калориметре

(прод) ndash продукт реакции

Определите энтальпию реакции железа с серой если образуется суль-

фид железа(2)

Уравнение реакции Fe + S = FeS

Данные измерений m(H2О) = 400 г ΔT = 45 К

m(Fe) = 448 г m(S) = 256 г

( )[ ] ( ) 94562484

8854194400)()(

)()()( 22

молькДжмольгКлКДж

SmFemFeSMTOHcOHmH P

minus=+

sdotsdotsdotsdotminus=

+sdotΔsdotsdot

minus=Δ

Определенная калориметрическим путем энтальпия реакции получения

сульфида железа (+2) составляет ΔН = -94 кДжмоль (табличная величи-

на -100 кДжмоль)

34

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

62 Расчет стандартных величин реакции

по табличным данным

Стандартные энтальпии ΔН0 стандартные энтропии ΔS0 стандартные

энергии Гиббса ΔG0 ndash реакции могут быть рассчитаны на основе закона

Гесса по табличным данным

)]([)]([

)()(

)()(

0

0

0

000

000

реагGvпродGvG

SvSvS

HvHvH

BTBTT

реагпрод

реагпрод

ΔsdotminusΔsdot=Δ

sdotminussdot=Δ

ΔsdotminusΔsdot=Δ

sumsum

sum sum

sum sum

Рассчитайте стандартную энтальпию гидрирования этена

кДж137]01521[)]85(1[

)]H(H)HC(H[)HC(H

CHCHHCHCH

20

420

6200

33222

minus=sdot+sdotminusminussdot=

=Δsdot+ΔsdotminusΔsdot=Δ

minusrarr+=

vvHv

Стандартная энтальпия реакции составляет -137 кДж

63 Расчет энергии Гиббса реакции

Расчет производится по уравнению Гиббса-Гельмгольца

000 H STGT ΔminusΔ=Δ

Рассчитайте стандартную энергию Гиббса GΔ 0298 ndash гидрирования этена

СН2 = СН2 + Н2 rarr СН3 ndash СН3 0HΔ = -137 кДж ASP = ndash121 ДжК

0298GΔ = 0

298HΔ ndashΔS 0 = ndash137 middot298 (ndash0121) = ndash101 кДж

Стандартная энергия Гиббса реакции составляет -101 кДж

35

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

64 Расчет константы равновесия

Константа равновесия рассчитывается по стандартной энергии Гиббса

реакции

RTInKGT minus=Δ 0

Рассчитайте константу равновесия PK гидрирования этена при 298 К

если кДж1010289 minus=ΔG давление выражено в Паскалях

0289 PRTInKG minus=Δ

105325101

кПа)325101(

1)325101(

840)К(298)ДжК(3148

)кДж(101

15840

0298

sdot==sdot=

minus=Δ=

=sdot

minus=

Δminus=

Δ

Δ

eeK

vKInInK

RTGInK

vInKP

vP

P

P

P

Константа равновесия гидрирования этена составляет 15105 sdot=PK

36

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

7 РАСЧЕТЫ В КИНЕТИКЕ РЕАКЦИЙ

71 Расчет константы скорости

Расчет константы скорости на основе данных измерения кинетических

параметров осуществляется по уравнению скорости реакции Порядок хи-

мической реакции должен быть известен

Реакция 1 порядка

Реакция 2 порядка

Или если с0А = с0В

)11(10

2

AAA

A

cckkc

ddcv minus==minus=

ττ

где сА сВ ndash молярные концентрации в момент времени х

с0А с0В ndash начальные концентрации реагентов

k ndash константа скорости реакции

τ ndash время протекания реакции

Щелочное омыление метилового эфира уксусной кислоты протекает

как реакция II порядка

CH3 ndash COO ndash CH3 + OH ndash COOndash + CH3OH

Найдите константу скорости Заданы начальные концентрации метилового

эфира уксусной кислоты и гидроксид-иона с0(эфир) = с0(ОН minus ) = 005 мольл

Через 75 с концентрации составили с(эфир) = с(ОН minus ) = 004 мольл

A

AA

A

ccInkkc

ddcV 01

ττ===

BA

AB

ABBA

A

ccccIn

cckckc

ddcV

0

0

00 )(1 sdotminus

==minus=ττ

37

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ minus=⎥

⎤⎢⎣

⎡minus=

0501

0401

751

)(1

)(11

0 cэфирcэфирck

τ

k = 0067 л(мольmiddotс)

Константа скорости щелочного омыления метилового эфира уксусной

кислоты составляет 0067 л(мольmiddotс)

72 Расчет порядка реакции

Расчет порядка реакции из данных измерения кинетических парамет-

ров осуществляется по уравнению скорости С помощью полученных

экспериментальным путем данных рассчитываются и сравниваются меж-

ду собой константы скорости в разные моменты времени Если отклоне-

ние значений этих констант незначительное то выбранный для расчетов

порядок реакции является правильным

Необходимо определить порядок реакции тиосульфат-иона с перокси-

дом водорода

minus23S2SO +2Н3O+ + Н2O2 mdashgt S4O minus2

6 + 4Н2О (при рН = const)

Данные измерений

τ мин 0 17 36 43 52

с(SO3S2-)10-3 мольл

205 103 52 42 31

с(Н2O2)10-3 мольл 368 317 291 286 281

Предложим что в данных условиях протекает реакция II порядка

)()()(22

23

23 OHcSSOck

dSSOdcv sdotsdot=minus= minus

minus

τ

38

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

)()()()(

)]()([1

23022

2202

3

2202

30minus

minus

minus sdotsdot

sdotminus

=SSOcOHcOHcSSOcIn

OHcSSOck

τ

Через 17 мин

)10520()10731()10836()10310(

)1083610520(171

33

33

33 minusminus

minusminus

minusminus sdotsdotsdotsdotsdotsdot

sdotsdotminussdot

= Ink

k = 195 л(моль sdot мин) Аналогично через 36 мин ndash 194 через 43 мин ndash 190 через 52 мин ndash 191

Частные константы скорости близки по значениям протекает реакция 2 порядка Константа скорости этой реакции составляет 19 л(моль sdot мин)

73 Расчет времени реакции

Расчет времени реакции необходимого для того чтобы достичь опре-деленной концентрации исходного вещества или продукта реакции осу-ществлялся по уравнению скорости реакции

Проводится химическая реакция пероксида водорода с тиосульфат-ионом в кислом растворе Начальные концентрации с0(Н2О2) = 5 sdot 10 minus 2мольл

c0(SO3S2 minus

) = 25 sdot10-2 мольл Константа скорости реакции II порядка

k = 191 л(моль sdot мин) Необходимо рассчитать время по истечении кото-

рого концентрация тиосульфат-ионов станет равной 1 sdot 10 2minus мольл 2SО3S2- + 2Н3О+ + Н2О2 rarr S4О minus2 + 4Н2О

)()()(22

23

23 OHcSSOck

dSSOdcv sdotsdot=minus= minus

minus

τ

)()()()(

)]()([1

23022

2202

3

2202

30minus

minus

minus sdotsdot

sdotminus

=SSOcOHcOHcSSOcIn

OHcSSOckτ

39

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

=minusminus= minusminus )]()([21)()( 2

32

3022022 SSOcSSOcOHcOHс

2222 10254)1011052(21105 minusminusminusminus sdot=sdotminussdotminussdot= мольл

)1052()10254()105()101(

)]1051052[9111

22

22

22 minusminus

minusminus

minusminus sdotsdotsdotsdotsdotsdot

sdotsdotminussdot

= Inτ

τ = 159

Концентрация minus23SSO равная 2101 minussdot мольл установиться через 159 мин

74 Расчеты по уравнению Аррениуса

С помощью уравнения Аррениуса рассчитываются энергия активации и предэкспоненциальный множитель на основе экспериментальных значений константы скорости Константа скорости может быть пересчитана на лю-бые температуры

RTEInAInk

eAk

A

RTEA

minus=

sdot=minus

)11(12

12 TTREInkInk A minus=minus

где minus21kk константы скорости реакции

T1 T minus2 температуры

ЕА ndash энергия активации

R ndash универсальная газовая постоянная

A ndash предэкспоненциальный множитель

40

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Константы скорости разложения пентаоксида диазота N 2 O5 rarrNO2 + NO3

при 308 К и 328 К равны соответственно 134 middot 10 4minus и 150 middot 10 3minus с 1minus Необ-

ходимо рассчитать энергию активации

1

2

21

21

KKIn

TTTRTEA sdotminus

=

14

13

1034110501

)308328()(328)(300)]([31458

minusminus

minusminus

sdotsdot

sdotminus

sdotsdotsdot=

ccIn

КККмольКДжEA

EA = 101 кДжмоль

Энергия активации разложения N2О5 составляет 101 кДжмоль

Константы скорости разложения пентаоксида диазота при 308 К и

328 К равны соответственно 134 middot 10-4 и 150 middot 10-3 с-1 Необходимо рас-

считать предэкспоненциальный множитель А если энергия активации

равна 101кДжмоль

c10812

108110812

c1081)10501(

c1081)10341(

1131313

21

11332831458101000

322

11330831458101000

411

2

1

minus

minussdotminus

minussdotminus

sdot=sdot+sdot

=+

=

sdot=sdotsdot=sdot=

sdot=sdotsdot=sdot=

AAA

eekA

eekA

RTE

RTE

A

A

Множитель А для данной реакции равен 18 middot 1013 с-1

Константа скорости разложения пентаоксида диазота при 328 К со-ставляет 60 1310 minusminussdot с Необходимо рассчитать константу скорости реакции при 100 degС

41

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

c130)10501(287287

2874684)328

1273100

1(31458

101000

)11(

)11(

1312

4684

1

2

2

2

121

2

1212

minusminus =sdotsdot==

===minus+

minus=

minusminus=

minusminus=minus

KK

eKK

KKIn

TTRE

KKIn

TTREInkInk

A

A

Константа скорости разложения N2О5 при 100 degС составляет 013 с-1

42

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

8 РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РАВНОВЕСИЯМ

81 Расчеты по закону действующих масс

Расчеты в соответствии с законом действующих масс осуществляются в определенной последовательности

Алгоритм действия 1 Составление уравнения реакции 2 Указание молярных концентраций (парциальных давлений) реаген-

тов перед началом реакции 3 Вычисление молярных концентраций (парциальных давлений) уча-

стников реакции в состоянии химического равновесия 4 Составление уравнения закона действующих масс 5 Подстановка молярных концентраций (парциальных давлений) в

уравнение закона действующих масс 6 Расчет искомых величин В химических равновесиях с одинаковой суммой коэффициентов для

реагентов и продуктов (Δ v = 0) вместо молярных концентраций могут быть взяты пропорциональные им количества веществ

82 Расчет константы равновесия Кс

В реакции уксусной кислоты с этанолом при 25 degС к моменту установ-ления химического равновесия образовалось 205 моль этилового эфира уксусной кислоты В исходных веществах содержалось 155 моль воды Каково значение константы равновесия

1 СН3mdashСООН + С2Н5mdashОНhArrСН3mdashСООmdashС2Н5 + Н2О 2 3 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 (3-205) (4-205) 205 моль (155 + 205) 095 моль 195 моль 36 моль

43

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

4 )()(

)()(спиртnкислотаnводаnэфирnKC sdot

sdot=

5 95195063052

sdotsdot

=cK

6 КС = 398 При 25 degС константа равновесия образования этилового эфира уксус-

ной кислоты равна 398 (или ~ 4)

83 Расчет количества продукта в состоянии равновесия

При 25 degС константа равновесия образования эфира из уксусной кисло-ты и этанола равна 4 Каково количество эфира в состоянии равновесия если взято 3 моль уксусной кислоты и 4 моль этанола Исходные вещест-ва содержат 155 моль воды

1 СН3 ndash СООН + С2Н5 ndash ОН hArr СН3 ndash СОО ndash С2Н5 + Н2О 2 3 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 3-n 4-n n 155 + n

4 )()(

)()(спиртnкислотаnводаnэфирnK C sdot

sdot=

5 )4()3(

)551(4nn

nnminussdotminus

+=

87329254164

972859

016859482845516

21

222

plusmn=minusplusmn=

=+minus+minus=+

n

nnnnnn

n1 = 78 моль (нереальный ответ n gt 4 моль)

n2 = 205 моль В состоянии химического равновесия смесь содержит 205 моль этило-

вого эфира уксусной кислоты

44

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

84 Расчет выхода продукта

Уход продукта реакции представляет собой частное от деления полу-ченного в равновесии количества вещества и рассчитанного по необрати-мой реакции количества вещества

теорnn

При взаимодействии 3 моль уксусной кислоты с 4 моль этанола полу-чают 205 моль эфира Исходные вещества содержали 155 моль воды Ка-ков выход эфира по отношению к уксусной кислоте

1 OHHCCOOCHOHHCCOOHCH 2523523 +minusminushArrminus+minus

2 23 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 095 моль 195 моль 205 моль 36 моль

4 3052

)()(

)()(

0

===кислотаnэфирn

эфирnэфирn

теор

η

5 68680 ==η

Выход эфира по отношению к уксусной кислоте составляет 68

85 Расчет константы равновесия по уравнению Вант-Гоффа

Расчет константы равновесия при определенной температуре осущест-вляется при заданной константе равновесия с помощью уравнения Ванг-Гоффа (изобара реакций)

2RTH

dTdInK Δ

=

Интегрированная форма

12

120

12 TTTT

RHInKInK minus

sdotΔ

+=

45

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

где k ndash константа равновесия 0HΔ ndash стандартная энтальпия

R ndash универсальная газовая постоянная T ndash температура 12 ndash индексы для двух составляющих

При 25 degС для химической реакции 242 2NOON hArr константа равновесия

КР = 114 кПа Рассчитайте константу равновесия при 70 degС если стан-дартная энтальпия реакции Δ Н0 = 59 кДж

259325101325101

940343298298343

3145859000

325101411

325101

9402

12

120

12

2

2 =sdot=sdot=

=sdotminus

sdot+=

=minus

sdotΔ

+==

eeK

In

TTTT

RHInK

KInK

PInKP

PP

P

86 Расчеты с водородным показателем рН

Расчеты с показателем рН проводятся с помощью формулы-определения рН и химического выражения константы протолиза

мольлв)()( 33 OHcOHIgcpH +minus=

Для сильных кислот и оснований

с(H3O+) = c0на sdot c(OH-) = c0B

Для средних по силе кислот и оснований (при К gt 001 с0)

с(H3O+) = Bbнаa cKOHсcK 00 )( =minus

Для буферных ратворов

)()()( 3 minus

+ sdot=AcHAcКOHс a

46

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Раствор имеет значение рН 35 Какова молярная концентрация катио-нов оксония

мольл102310)(

10)(

)(

4533

3

3

minusminus+

minus+

+

sdot==

=

minus=

OHc

OHc

OHIgcpH

pH

Концентрация катионов H3O+ = 32 sdot 10-4 мольл

Рассчитайте рН в 01М растворе аммиака если КВ(NH3) = 18 middot 10 5minus

111)1077(

мольл10771031

101)(

)(

мольл103110)1081()(

)(

12

123

14

3

35

0

=sdotminus=

sdot=sdotsdot

==

sdot=sdotsdot=

=

minus

minusminus

minus

minus+

minusminusminus

minus

IgpHOHcKOHс

OHc

cKOHс

W

BB

Рассчитайте значение рН буферного раствора

К a (СН3СООН) + 016М CH 3 COONa

Если К а (СН3СООН) = 18- 10 5minus

55

3

33 1021

160110)1081(

)()()( minusminus

minus+ sdot=sdotsdot=sdot=

COOCHcCOOHCHcKOHс a

pH = 49

Буферный раствор имеет значение рН = 49

47

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

87 Расчет степени протолиза

Степень протолиза представляет собой долю кислоты или основания

вступивших в протолиз по отношению к начальной концентраций протолита

НАНАKT c

Acc

OHca00

3 )()( minus+

==

и

BBC c

HBccOHca

000

)()( +minus

==

Какова степень протолиза в 001М растворе уксусной кислоты если

010

010)1081()(

)(

)()()(

)(

5

30

30

30330

3

sdotsdot=

sdot=

sdot==

minus

+

COOHCHcCOOHCHcK

a

COOHCHcKOHcCOOHCHc

OHca

aKT

aKT

аКТ = 0042 или 42

Ka = 18 sdot 10-5

Степень протолиза уксусной кислоты составляет 42

88 Расчеты по равновесиям растворимости

Расчеты по равновесиям растворимости и осаждения проводятся с по-

мощью выражения для произведения растворимости

)()(

][][)(

nmnm

nMnM

nmMnnM

nmBAПРBAl

BABAПР

+

minus+

=

=

48

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

где ПР (АmВn) ndash произведение растворимого вещества АmВn

l(АmВn) ndash растворимость вещества или концентрация насыщенного рас-

твора вещества nm BA

Сульфат бария имеет произведение растворимости 1middot10-10 При какой

концентрации серной кислоты в 0001М растворе хлорида бария начина-

ется осаждение сульфата бария

[Ba2+][SO minus24 ] = ПP(BaSо4)

3

10

242

442 101101

][)(][)( minus

minus

+minus

sdotsdot

===BaBaSOПРSOSOHс

c(H2SО4)= 1 middot 10-7 мольл

Осаждение сульфата бария начинается когда концентрация серной ки-

слоты превышает значение 1 middot 10 7minus мольл

Какова растворимость l1 перхлората калия в воде по сравнению с рас-

творимостью l1 перхлората калия в 1 М растворе хлорида калия

l1 (КСlO4) = [СlOminus4 ] = )( 4KCIOПР = 2101 minussdot = 01 мольл

l1 (КСlO4) = [СlOminus4 ] ПР(КClO4) = с(К+)[СlO

minus4 ] = 1 middot 10-2

1101

)()KClO()(

24

42

minus

+

sdot==

KcПРKClOl

l1 (КСlO4) = 001 мольл

Растворимость l1 перхлората калия в чистой воде в десять раз выше 1

М растворе хлорида калия

49

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

89 Расчет растворимости при комплексообразовании

Для расчета растворимости малорастворимых солей когда катион об-

разует комплекс требуются уравнения для произведения растворимости и

для константы устойчивости комплекса

ПР(AmBn) = [An+]m[Bm-]n

xnx

LAAlK

]][[][

+=

где ПР ndash произведение растворимости

К ndash константа устойчивости комплекса

[Аn+] ndash молярная концентрация катионов

[L] ndash молярная концентрация лигандов

[АЦ] ndash молярная концентрация комплекса

Константа устойчивости катиона диамминсеребра (+1) К = 16 middot 107

Рассчитайте растворимость хлорида бромида и иодида серебра(1) в 4М

растворе аммиака если ПР(АgСl) = 1 middot 10-10 ПР(АgВr) = 5 middot 10-13

ПР(АgI) = 8 middot 10-17

AgXhArrАg+ + Х minus ПР(АgХ) = [Аg+][Х minus ]

])([

)()(][

)(][)(

)(])([][

)(][

])([])([2

23

32

33

23

32

23233

++minus

++

+

+++

sdotsdot===

sdot=

sdot=hArr+

NHAgNHcKAgXПР

AgAgXПРXAgXl

NHcKNHAgAg

NHcAgNHAgKNHAgNHAg

50

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

мольл1041)(

4)1061()108()(

мольл1011)(

4)1061()105()(

мольл160)(4)1061()101()(

)()()(

][])([

4

2717

2

2713

2710

32

23

minus

minus

minus

minus

minusminus

minus+

sdot=

sdotsdotsdotsdot=

sdot=

sdotsdotsdotsdot=

=

sdotsdotsdotsdot=

sdotsdot=

asymp

AgIl

AgIl

AgBrl

AgBrl

AgCllAgCll

NHcKAgXПРAgXl

XNHAg

Растворимость галогенидов серебра(1) в 4М растворе аммиака состав-

ляет 016 (AgCl) 11 middot 10-2 (AgBr) и 14 middot 10-4 мольл (AgI) В этом растворе

аммиака хлорид растворяется хорошо бромид ndash незначительно и иодид

серебра (+1) ndash плохо

51

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

9 РАСЧЕТЫ В ЭЛЕКТРОХИМИИ

91 Расчеты по уравнению Нернста

С помощью уравнения Нернста можно вычислить окислительно-

восстановительные потенциалы электродные потенциалы и равновесное

напряжение гальванического элемента

Для окислительно-восстановительного электрода

][][0

BcOkIn

zFRTEE sdot+=

где Е0 ndash стандартный потенциал

Е ndash электродный потенциал

Z ndash число переданных электронов

Для электрона металлкатион металла

][0 +sdot+= ZAInzFRTEE

][][)(0590

K298при)()(

0

01

02

0

BcOkIg

zBEE

TанодЕкатодEE

EEE

sdot+=

=minus=Δminus=Δ

где R ndash газовая постоянная

Т ndash температура

F ndash постоянная Фарадея

[Ок] ndash молярная концентрация окислителя

[Bc] ndash молярная концентрация восстановителя

ΔЕ0 ndash стандартное напряжение

ЕΔ ndash равновесное напряжение

52

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Каков электродный потенциал пары медькатион меди (+2) при 25 degС и

[Cu2+]= 001 мольл

01020590340][

2)(0590 20 IgCuIgBEE sdot++=sdot+= +

E = +028 B

Электродный потенциал равен +028 В

Каково равновесное напряжение гальванического элемента Даниеля

при 25 degС если молярные концентрации сульфата меди(2) и сульфата

цинка(2) одинаковы

Электрод 1 цинккатион цинка (+2)

Электрод 2 медькатион меди (+2)

)()()(][][02950

)()(][02950)(

][02950)()()(

02020202

2

2020220

22022

EZnZnECuCuECuCuEZnCuIg

ZnZnECuCuEZnIgZnZnE

CuIgCuCuEZnZnECuCuEE

Δ=minusminus=+

+minus=+minus

minus+=minus=Δ

++++

+

++++

++++

ΔEdeg = 034 middot (-076) = 110 В

Элемент Даниеля имеет равновесное напряжение 110 В Рассчитайте

напряжение гальванического элемента CuCu +2 (с 1 )|| К+ СI minus || Cu2+(c2)Cu

(Cu2+) = 05 мольл и с1 (Сu2+) = 05 005 и 0005 мольл

Для каждого полуэлемента )(20590 20 +sdot+= CuIgcEE

Напряжение гальванического элемента

1

201

0212 2

0590ccIgEEEEE sdot+minus=minus=Δ

Поскольку

01

02 EE =

53

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

то

1

2

20590

ccIgE sdot=Δ

а) с1 (Cu2+) = 05 мольл ΔЕ = 00295 Ig 1 = 0

б) с1 (Cu2+) = 005мольл ΔЕ = 00295 Ig 10 = 0030 В

в) с1 (Cu2+) = 0005 мольл ΔЕ = 00295 Ig 100 = 0059 В

Исследуемые концентрационные гальванические элементы имеют при

25 degС напряжение 0 30 и 59 мВ

Рассчитайте электродные потенциалы полуэлементов при 25 degС

1) 2HPt (р = 1035 кПа) Н3О+ (рН = 15)

2) +2FePt (с = 002 мольл) Fe3+ (с = 004 мольл)

Каково равновесное напряжение гальванического элемента составлен-

ного из этих электродов

++ OHH 22 2 = 2Н3О+ + 2е-

B880)0890(7880B78800200400590770

][][)(0590)(

B08903101510302950510590

)(3101

)(205900590

)(][

20590

2

2

3320

232

1

2

2

230

1

=minusminus=Δ=+=

sdot+=+hArr

minus=minussdotminus=

sdotminussdotminus=+=

+

+++minus++

EIgE

FeFeIgBFeFeEEeFeFe

IgE

кПаHpIgpH

HpOHIgEE

Равновесное напряжение данного гальванического элемента составляет

088 В

54

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Рассчитайте окислительно-восстановительный потенциал для пары

Mn2+MnOminus4 при рН = 0 при рН = 03 и 7 (t = 25 ordmC)

( ) ( ) [ ][ ][ ]

( ) ( ) ( ) [ ][ ]

( ) ( )

( ) ( ) ( ) 094405112

85

05902

lg5

059085

0590

lg5

0590

5812

4

4

24

42

2

834

42

3422

рНВВEMnOMnE

pHBEMnOMnE

MnMnOBpHBEMnOMnE

MnOHMnBEMnOMnE

eOHMnOHMn

sdotminus+=+

sdotminus=+

sdot+sdotminus=

sdot+=

++harr+

minus

minus

+

minusminus+

+

+minusminus+

minus+minus+

o

o

o

o

При рН = 0 Е = +151 рН = 3 Е = +123 рН = 7 Е = +085

Окислительно-восстановительный потенциал данной пары при рН = 03 и 7 составляет +151 +123 и +085 В соответственно

92 Расчеты по законам Фарадея

Для расчета осажденной массы значений силы тока времени или чис-ла элементарных зарядов при электролизе используются законы Фарадея или преобразования законов Фарадея а также формула-определение мо-лярной массы

zFMIm

zFI

nm

zFIn

τ

τ

τ

=

=

=

55

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

где I ndash сила тока

τ ndash время

z ndash число элементарных зарядов

F ndash постоянная Фарадея

n ndash количество вещества

М ndash молярная масса

m ndash масса вещества

Рассчитайте ежедневное производство алюминия в электролизёре кото-рый работает при силе тока 100 000 А и для которого выход по току η = 85

Al3+ rarr Al + 3endash

кг685г039685485963

85027360024000100asymp=

sdotsdotsdotsdotsdot

==zFMIm ητ

В электролизе ежедневно получают 685 кг алюминия

56

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

10 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ФОРМУЛ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ

101 Определение молекулярной формулы летучего органического соединения

Для определения молекулярной формулы летучего соединения необхо-димо оценить результаты качественного и количественного элементного анализа а также установить молярную массу

Алгоритм действия

1 Установить качественный состав соединения Результат исследуемое соединение состоит из элементов углерод во-

дород и кислород Молекулярная формула СхНуОz 11 Установить молярную массу соединения

12 Экспериментальное определение объема пара одной пропорции

соединения

( )( )[ ]

кПа 72101

C 20

мл 548г

г120

=

=

=

=

p

t

OHCV

OHCm

zyx

zyx

o

13 Рассчитать объем пара порции соединения в нормальных условиях

( )[ ] ( )[ ]

( )[ ] мл 445г

32510115293

1527372101548гг

=sdot

sdotsdot=

sdot=

zyx

zyxzyx

OHCVрТ

рТOHCVOHCV

o

o

oo

14 Рассчитать молярную массу соединения

57

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

( ) ( )( )[ ]

( ) гмоль 259

445

41422120гм

=

sdot=

sdot=

zух

zyx

zухzух

ОНСМ

OHCVVОНСm

ОНСМo

2 Установить возможную молекулярную формулу органического со-единения путем расчета

( ) )()()( ОzМНуМСхМОНСМ zух ++=

Возможные решения 592 гмоль = (2 middot 12 + 4 middot 1 + 2 middot 16 гмоль)

или 592 гмоль = (3 middot 12 + 8 middot 1 + 1 middot 16 гмоль)

Возможные молекулярные формулы органического соединения С2Н4О2 и С3Н8О

3 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органическо-го соединения путем анализа сжиганием

31 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида углерода которые образуются при сжигании одной порции органического соединения

m(CхHуOz) = 60 мг m(H2О) = 720 мг V(CО2) = 718 мл t =20degC ρ = 10172 кПа 32 Рассчитать объем диоксида углерода при нормальных условиях 33 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-

единения

( )( )

( ) ( )( ) 3

м

22 =sdot

sdot=

zyx

zyxp

zyx OHCmVOHCMTCOV

OHCnCOn oo

58

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

34 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-

единения

( )( )

( ) ( )( ) ( ) 8

22

2

22 =sdot

sdot==

zyx

zyxp

zyx OHCmOHМOHCMTOHm

OHCnOHnY o

35 Составить молекулярную формулу

Молекулярная формула органического соединения С3Н8О

Молекулярная (брутто-) формула еще не проясняет строения химиче-

ского соединения Последнее может быть определено при использовании

химических иили физических методов

Возможные соединения с молекулярной формулой С3Н8О

CH3ndashCH2ndashCH2ndashOH ndash пропанол 1

CH3ndashCH(OH)ndashCH3 ndash пропанол 2

СН3ndashСН2ndashОndashСН3 ndash метиловый спирт

102 Определение молекулярной формулы

нелетучего органического соединения

Для определения молекулярной формулы нелетучего соединения необ-

ходимо оценить результаты качественного и количественного элементно-

го анализа и результатов определения молярной массы криоскопическим

методом Молярная масса вещества рассчитывается на основании пони-

жения температуры замерзания

LB

Bзамзам mM

mkT sdot=Δ

Lзам

BзамB mT

mkMΔ

=

где замTΔ ndash понижение температуры замерзания

59

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

замK ndash криоскопическая константа растворителя

Bm ndash масса вещества В

BM ndash молярная масса вещества В

Lm ndash масса растворителя

Для определения молекулярной формулы подходит следующая после-

довательность действий

Установить качественный состав соединения Результат исследуемое со-

единение состоит из элементов углерод водород и кислород Молекуляр-

ная формула ZYX OHC

1 Установить молярную массу соединения

11 Экспериментальное определение понижения температуры замер-

зания раствора

m( ZYX OHC ) = 78 г m(H2О) = 40 г

ΔTзам = -2 К

Кзам(Н2О) = -1860 К sdot гмоль

12 Рассчитать молярную массу соединения

)()()(

2OHmTOHCmkOHCM

зам

ZYXзамZYX Δ=

M( ZYX OHC ) = 181 гмоль

2 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органического

соединения путем анализа сжиганием

21 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида

углерода которые образуются при сжигании одной порции соединения

M(CxHyOz) = 93 мг

m(H2О) = 547 мг

V(СО2) = 739 мл

t =22 degС

60

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

ρ = 1006 гПа

22 Рассчитать объем диоксида углерода в нормальных условиях

25101315295152731006973)()(

0

0220 sdot

sdotsdot==

TppTCOVCOV

V0(СО2) = 679 мл

23 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-

единения

093041422

18106790)(

)()()(

)( 202

sdotsdot

=sdotsdot

==ZYXM

Zyx

ZYX OHCmVOHCMCOV

OHCnCOnx

х = 6

24 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-

единения

93181817542

)()()()(2

)()(2

2

22

sdotsdotsdot

=sdotsdot

==ZYX

Zyx

ZYX OHCmOHMOHCMOHm

OHCnOHny

у = 12

25 Расчет числа атомов кислорода в молекуле органического соеди-

нения

)()()()( OzMHyMCxMOHCM Zyx +minus=

16112126181

)()()()( sdotminussdotminus=

minusminus=

OMHyMCxMOHCM

z Zyx

z = 6

Молекулярная формула соединения С6H12O6

61

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

Основная

1 Коровин НВ Общая химия учебник для технических направлений и специальностей вузов НВ Коровин ndash 2-е изд испр и доп ndash М ВШ 2000

2 Фролов ВВ Химия ВВ Фролов ndash М Высшая школа 1995 3 Глинка НЛ Задачи и упражнения по общей химии НЛ Глинка ndash

Л Химия 1989 4 Суворов АВ Общая химия АВ Суворов АБ Никольский ndash СПб

Химия 1997 5 Орлов КЯ Авиационные материалы КЯ Орлов ВА Пархимович

ndash М Транспорт 1993 6 Задачи и упражнения по общей химии под ред проф НВ Корови-

на ndash М Высшая школа 2003 7 Михилев ЛА Задачи и упражнения по неорганической химии

ЛА Михилев НФ Пассет МИ Федотова ndash СПб Химия 1995 8 Хомченко ИГ Общая химия сборник задач и упражнений

ИГ Хомченко ndash М Оникс 1999 9 Литвинова ТН Задачи по общей химии с медико-биологической на-

правленностью ТН Литвинова ndash Ростов нД Феникс 2001 10 Кузьменко НЕ Задачник по химии НЕ Кузьменко ВВ Еремин

ndash М Экзамен 1999

Дополнительная

1 Слесарев ВИ Химия Основы химии живого учебник для вузов

ВИ Слесарев ndash 2-е изд испр и доп ndash СПб Химиздат 2001

2 Хаускрофт К Современный курс общей химии В 2 т К Хаускрофт

Э Констебл пер с англ ndash М Мир 2002 3 Лидин РА Химия справочник для старшеклассников поступающих в вузы

РА Лидин ЛЮ Аликберова ndash М Аст пресс школа 2002

62

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

4 Слета ЛА Химия справочник ЛА Слета ndash Харьков Фолио Рос-

тов нД Феникс 1997

5 Дикерсон Р Основные законы химии В 2 т Р Дикерсон Г Грей

Дж Хейт ndash М Мир 1982

6 Лучинский ГП Курс химии ГП Лучинский ndash М Высшая школа 1985

7 Ремсден ЭН Начала современной химии ЭН Ремсден ndash Л Хи-

мия 1985

8 Степин БД Неорганическая химия БД Степин АА Цветков ndash

М Высшая школа 1994 9 Шелинский ГИ Основы теории химических процессов ГИ Шелинский

ndash М Просвещение 1989

10 Ерохин ЮМ Сборник задач и упражнений по химии ЮМ Еро-

хин ВИ Фролов ndash М ВШ 1990

11 Любимова НБ Вопросы и задачи по общей и неорганической хи-

мии НБ Любимова ndash М ВШ 1990 12 Фримантл М Химия в действии М Фримантл ndash Ч 1 2 ndash М Мир 1991

13 Шиманович ИЕ Общая химия в формулах определениях схемах

ИЕ Шиманович МЛ Павлович ВФ Тикавый ПМ Малашко ndash Минск

Университетское 1996

14 Витинг ЛМ Задачи и упражнения по общей химии ЛМ Витинг

ЛА Резницкий ndash М МГУ 1995

15 Зоммер К Химия справоник школьника и студента Пер с нем

под ред РА Лигина ndash 2-е издстереотип ndash М Дрофа 2000

63

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Приложение

64

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

65

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

66

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

67

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Значение некоторых констант

Постоянная Авогадро NA = 60221023 моль-1

Постоянная Фарадея 1 F = 6021023е = 96484 Кл = 268 Аmiddotч

Постоянная Планка h = 662610-34 Джс

Универсальная газовая постоянная R = 0082 лmiddotатмКndash1моль-1 =

= 62 360 млmiddotмм рт ст Кndash1мольndash1 = 8314 ДжmiddotК-1мольndash1 = 1987 калК-1моль-1

Таблица 1

Приставки кратных и дольных единиц

Приставка Множитель Приставка Множитель Приставка Множитель

тера Т 1012 гектог 102 милли м 10-3

гига Г 109 дека да 101 микро мк 10-6

мега М 106 децид 10-1 нано н 10-9

кило к 103 сантис 10-2 пико п 10-12

Таблица 2

Корни латинских названий элементов

Символ Название Корень латинского названия Ag Серебро Аргент As Мышьяк арс- арсен- Au Золото аур- С Углерод карб- карбон- Сu Медь купр- Fe Железо ферр- Н Водород гидр- гидроген-

Hg Ртуть меркур- Мn Марганец марган- N Азот нитр- Ni Никель никкал- О Кислород окс- оксиген- Pb Свинец плюмб- S Сера сульф- тио-

Sb Сурьма стиб- Si Кремний алл- силиц- Sn Олово станн-

68

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Таблица 3 Соотношение между единицами энергии

Единица эрг Дж кал Втmiddotч ЭВ

эрг 1 10-7 239middot10-8 278middot10-11 624middot1011

Дж 107 1 0239 278middot10-4 625middot1018

кал 4184middot107 4184 1 116middot103 261middot1019

Втmiddotч 360middot1010 36middot103 861 1 224middot1022

ЭВ 160middot10-12 160middot10-19 383middot10-20 445middot10-23 1

Таблица 4

Названия часто употребляемых кислот и их солей

Кислота Названия солей

Название Формула Кислот-ный

осадок

По названию кислоты (рус номенклатура)

По названию аниона (между-народная но-менклатура)

Азотная HNO3 NO3ndash азотнокислый нитрат

Азотистая HNO2 NО2ndash азотистокислый нитрит

Бромоводородная HBr Brndash бромистый бромид

Йодоводородная HI Indash йодистый йодид

Метакремниевая H2SiO3 SiO32ndash кремниевокислый силикат

Марганцовая HMnO4 MnO4ndash марганцевокислый перманганат

Ортофосфорная H3PO4 PO43ndash фосфорнокислый ортофосфат

(фосфат)

H3PO4 HPO42ndash

кислый фосфорнокис-лый (двухзамещенный) гидрофосфат

H3PO4 H2PO4ndash кислый фосфорнокис-

лый (однозамещенный) дигидрофосфат

Серная H2SO4 SO42ndash сернокислый сульфат

H2SO4 HSO4ndash

кислый сернокислый

гидросульфат (бисульфат)

Сернистая H2SO3 SO32ndash сернокислый сульфит

H2SO3 HSO3ndash кислый сернистокислый гидросульфит

(бисульфит)

Угольная H2CO3 CO32ndash углекислый карбонат

H2CO3 HCO3ndash

кислый углекислый (двууглекислый)

гидрокарбонат (бикарбонат)

Уксусная CH3CHOOH CH3COOndash уксуснокислый ацетат

69

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Окончание табл 4Кислота Названия солей

Название Формула Кислот-ный

осадок

По названию кислоты (рус номенклатура)

По названию аниона (между-народная но-менклатура)

Фосфористая H3PO3 HPO32ndash фосфористокислый фосфит

Фтороводородная HF Fndash фтористый фторид

Хлороводородная HCl Clndash хлористый хлорид

Хлорная HClO4 ClO4ndash хлорнокислый перхлорат

Хлорноватая HClO3 ClO3ndash хлорноватокислый хлорат

Хлорноватистая HClO ClOndash хлорноватистокислый гипохлорид

Хромовая H2CrO4 CrO42ndash хромовокислый хромат

Двухромовая H2Cr2O7 Cr2O72ndash двухромовокислый

бихромат (ди-хромат)

70

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

  • СОДЕРЖАНИЕ
    • ВВЕДЕНИЕ
    • ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
    • 1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВАЖНЕЙШИХ ВЕЛИЧИН И ЕДИНИЦИСПОЛЬЗУЕМЫХ В ХИМИИ
    • 2 ВАЖНЕЙШИЕ ВЕЛИЧИНЫ И ЕДИНИЦЫ В ХИМИИ
    • 3 РАСЧЕТЫ ДЛЯ ГАЗОВ
      • 31 Расчет массы газов
      • 32 Расчет объема газов
        • 4 РАСЧЕТЫ ДЛЯ СМЕСЕЙ
          • 41 Расчеты соотношения компонентов смеси
          • 42 Расчеты по массовой доле
          • 43 Расчеты по объемной доле
          • 44 Расчеты по мольной доле
          • 45 Расчеты по молярной концентрации
          • 46 Расчеты по эквивалентной концентрации
          • 47 Расчеты по плотности газов и растворов
          • 48 Расчет молярной концентрации веществапо результатам титрования
          • 49 Расчет массы по результатам титрования
            • 5 СТЕХИОМЕТРИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РЕАКЦИЯМ
              • 51 Алгебраический расчет массы и объема
              • 52 Расчет массы и объема методом пропорций
                • 6 РАСЧЁТЫ В ХИМИЧЕСКОЙ ТЕРМОДИНАМИКЕ
                  • 61 Расчет энтальпии реакции по данным эксперимента
                  • 62 Расчет стандартных величин реакции по табличным данным
                  • 63 Расчет энергии Гиббса реакции
                  • 64 Расчет константы равновесия
                    • 7 РАСЧЕТЫ В КИНЕТИКЕ РЕАКЦИЙ
                      • 71 Расчет константы скорости
                      • 72 Расчет порядка реакции
                      • 73 Расчет времени реакции
                      • 74 Расчеты по уравнению Аррениуса
                        • 8 РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РАВНОВЕСИЯМ
                          • 81 Расчеты по закону действующих масс
                          • 82 Расчет константы равновесия Кс
                          • 83 Расчет количества продукта в состоянии равновесия
                          • 84 Расчет выхода продукта
                          • 85 Расчет константы равновесия по уравнению Вант-Гоффа
                          • 86 Расчеты с водородным показателем рН
                          • 87 Расчет степени протолиза
                          • 88 Расчеты по равновесиям растворимости
                          • 89 Расчет растворимости при комплексообразовании
                            • 9 РАСЧЕТЫ В ЭЛЕКТРОХИМИИ
                              • 91 Расчеты по уравнению Нернста
                              • 92 Расчеты по законам Фарадея
                                • 10 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ФОРМУЛОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
                                  • 101 Определение молекулярной формулы летучего органического соединения
                                  • 102 Определение молекулярной формулы не летучего органического соединения
                                    • БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
                                    • Приложение
Page 29: МЕТОДИКА РЕШЕНИЯ ЗАДАЧvenec.ulstu.ru/lib/disk/2015/Kemer_7.pdf · 2015-03-23 · ВВЕДЕНИЕ Значение решения задач в курсе химии

уравнение упрощается если вещества определяемого и стандартного рас-творов имеют одинаковые эквивалентные числа (z1 = z2) n1 = n2

z1c1V1 = z2c2V2

откуда

11

2221 Vz

Vczс =

где с1 ndash молярная концентрация вещества в определенном растворе с2 ndash молярная концентрация вещества 2 в стандартном растворе V1 ndash объем определяемого раствора V2 ndash объем использованного раствора 10 мл раствора азотной кислоты в процессе кислотно-основного титрования

потребовали 48 мл раствора гидроксида натрия с ceq(NaOH) = 1 мольл Какова эквивалентная концентрация азотной кислоты в ее растворе

1

221 V

Vсс =

(NaOH) = 1 z(HNО3) = 1

( ) ( ) ( )( )

( ) ( )( ) мольл480мл10

мл48мольл1

33 =

sdot=

sdot=

HNOVNaOHVNaOHcHNOс

Молярная концентрация азотной кислоты равна 048 мольл

49 Расчет массы по результатам титрования

Масса растворенного вещества или его ионов может быть найдена с

помощью титрования Для расчета необходимы формулы-определения мо-

лярной концентрации и молярной массы Подстановкой и преобразовани-

ем получим

2211

21 VcM

zzm =

29

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

где m1 ndash масса вещества в определяемом растворе

M1 ndash молярная масса вещества в определяемом растворе

Z1 ndash эквивалентное число вещества в определяемом растворе

с2 ndash молярная концентрация вещества в стандартном растворе

V2 ndash объем использованного стандартного раствора

z2 ndash эквивалентное число вещества в стандартном растворе

При перманганатометрическом определении катионов железа (II) в

растворе было использовано 168 мл 002 М раствора перманганата калия

Какая масса железа в виде ионов содержится в определяемом растворе

Уравнение реакции титрования

5Fe +2 +МnО 4 + 8Н3О+ = 5Fe3+ + Мn2+ + 12Н2О

z(Fe +2 ) = 1z(MnO minus4 ) = 5

( ) ( )( ) ( ) ( ) ( )

( ) ( ) мг94мл816мольл020

ьгмол5615

42

242

=sdottimes

timessdot=sdotsdot= minus++

minus+ MnOcFeM

FezMnOzFem

30

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

5 СТЕХИОМЕТРИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ

ПО ХИМИЧЕСКИМ РЕАКЦИЯМ

Стехиометрия ndash учение о количественном составе химических соеди-

нений а также о соотношениях количеств веществ масс объемов и заря-

дов в химических реакциях

Стехиометрический расчет ndash расчет масс и объемов участвующих в

химической реакции исходных веществ или продуктов реакции Во всех

химических реакциях количества исходных веществ реагируют друг с дру-

гом в определенном соотношении На основании этого можно рассчитать

массы и объемы участников химической реакции

51 Алгебраический расчет массы и объема

На основе пропорциональности масс объемов и количеств веществ

выводятся расчетные уравнения для этих величин

Искомая величина Заданная величина Расчетное уравнение

m(A) m(B) ( )( )

( ) ( )( ) ( )BMBn

AMAnBmAm

sdotsdot

=

m(A) V(B) ( )( )

( ) ( )( ) ( )BVBn

AMAnBVAm

Msdotsdot

=

V(A) m(B) ( )( )

( ) ( )( ) ( )BMBn

AVAnBmAV M

sdotsdot

=

V(A) V(B) ( )( )

( )( )BnAn

BVAV

=

m ndash масса вещества V ndash объем вещества M ndash молярная масса VM ndash мо-

лярный объем газа (ну) (A) ndash вещество А (B) ndash вещество В

31

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Рассмотрим алгоритм действия на примере задачи каков объем кисло-

рода может быть получен путем термического разложения 28 г перманга-

ната калия

1 Составление уравнения реакции

2KMnO4 = K2MnO4 + MnO2 + O2

2 Указания на искомые и заданные величины

Дано n(B) = n(KMnO4) = 2 моль

N(A) = n(O2) = 1 моль

m(B) = m(KMnO4) = 28 г

Найти V(A) = V(O2)

3 Вывод расчетного уравнения

( ) )(

)()()()(

)()()()(

)()(

44

4222 KMnOMKMnOn

KMnOmOVMOmOV

BMBnAVAn

BmAV M

sdotsdotsdot

=

sdotsdot

=

4 Подстановка данных в расчетное уравнение

( ) ( ) ( )( ) ( )мольгмоль

лмольлмольOV1582

284221)( 2 sdotsdotsdot

=

5 Счет искомых величин

V(O2) = 198 л

6 Ответ задачи путем термического разложения 28 г перманганата ка-

лия можно получить 198 л кислорода

32

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

52 Расчет массы и объема методом пропорций

Массы и объемы реагентов в химической реакции могут быть рассчи-

таны на основе количеств веществ молярных масс и молярных объемов

используя метод пропорций

Какая масса оксида железа (3) должна быть использована в реакции с

алюминием для получения 14 г железа

1 Составление уравнения реакции

Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3

2 Запись заданной и искомой величины над уравнением реакции

m 14 г

Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3

3 Запись произведений стехиометрических коэффициентов и моляр-

ных масс веществ под уравнением реакции

m 14 г

Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3

мольг 1601sdot мольг 562 sdot

4 Составление пропорции

мольгг

мольгm

56214

1601 sdot=

sdot

5 Расчет искомых величин

гмольг

гмольгm 20562

14160=

sdotsdot

=

6 Ответ задачи для получения 14 г железа требуется 20 г оксида желе-

за (+3)

33

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

6 РАСЧЁТЫ В ХИМИЧЕСКОЙ ТЕРМОДИНАМИКЕ

61 Расчет энтальпии реакции по данным эксперимента

Энтальпия реакции может быть определена калориметрическим методом

)(

)()()(

)(

)()(

22

22

продmпродMTOHcOHmН

продnTOHcOHmH

P

P

sdotΔsdotsdotminus=Δ

Δsdotsdotminus=Δ

где ΔH ndash энтальпия реакций

m(H2O) ndash масса воды в калориметре

(прод) ndash продукт реакции

Определите энтальпию реакции железа с серой если образуется суль-

фид железа(2)

Уравнение реакции Fe + S = FeS

Данные измерений m(H2О) = 400 г ΔT = 45 К

m(Fe) = 448 г m(S) = 256 г

( )[ ] ( ) 94562484

8854194400)()(

)()()( 22

молькДжмольгКлКДж

SmFemFeSMTOHcOHmH P

minus=+

sdotsdotsdotsdotminus=

+sdotΔsdotsdot

minus=Δ

Определенная калориметрическим путем энтальпия реакции получения

сульфида железа (+2) составляет ΔН = -94 кДжмоль (табличная величи-

на -100 кДжмоль)

34

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

62 Расчет стандартных величин реакции

по табличным данным

Стандартные энтальпии ΔН0 стандартные энтропии ΔS0 стандартные

энергии Гиббса ΔG0 ndash реакции могут быть рассчитаны на основе закона

Гесса по табличным данным

)]([)]([

)()(

)()(

0

0

0

000

000

реагGvпродGvG

SvSvS

HvHvH

BTBTT

реагпрод

реагпрод

ΔsdotminusΔsdot=Δ

sdotminussdot=Δ

ΔsdotminusΔsdot=Δ

sumsum

sum sum

sum sum

Рассчитайте стандартную энтальпию гидрирования этена

кДж137]01521[)]85(1[

)]H(H)HC(H[)HC(H

CHCHHCHCH

20

420

6200

33222

minus=sdot+sdotminusminussdot=

=Δsdot+ΔsdotminusΔsdot=Δ

minusrarr+=

vvHv

Стандартная энтальпия реакции составляет -137 кДж

63 Расчет энергии Гиббса реакции

Расчет производится по уравнению Гиббса-Гельмгольца

000 H STGT ΔminusΔ=Δ

Рассчитайте стандартную энергию Гиббса GΔ 0298 ndash гидрирования этена

СН2 = СН2 + Н2 rarr СН3 ndash СН3 0HΔ = -137 кДж ASP = ndash121 ДжК

0298GΔ = 0

298HΔ ndashΔS 0 = ndash137 middot298 (ndash0121) = ndash101 кДж

Стандартная энергия Гиббса реакции составляет -101 кДж

35

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

64 Расчет константы равновесия

Константа равновесия рассчитывается по стандартной энергии Гиббса

реакции

RTInKGT minus=Δ 0

Рассчитайте константу равновесия PK гидрирования этена при 298 К

если кДж1010289 minus=ΔG давление выражено в Паскалях

0289 PRTInKG minus=Δ

105325101

кПа)325101(

1)325101(

840)К(298)ДжК(3148

)кДж(101

15840

0298

sdot==sdot=

minus=Δ=

=sdot

minus=

Δminus=

Δ

Δ

eeK

vKInInK

RTGInK

vInKP

vP

P

P

P

Константа равновесия гидрирования этена составляет 15105 sdot=PK

36

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

7 РАСЧЕТЫ В КИНЕТИКЕ РЕАКЦИЙ

71 Расчет константы скорости

Расчет константы скорости на основе данных измерения кинетических

параметров осуществляется по уравнению скорости реакции Порядок хи-

мической реакции должен быть известен

Реакция 1 порядка

Реакция 2 порядка

Или если с0А = с0В

)11(10

2

AAA

A

cckkc

ddcv minus==minus=

ττ

где сА сВ ndash молярные концентрации в момент времени х

с0А с0В ndash начальные концентрации реагентов

k ndash константа скорости реакции

τ ndash время протекания реакции

Щелочное омыление метилового эфира уксусной кислоты протекает

как реакция II порядка

CH3 ndash COO ndash CH3 + OH ndash COOndash + CH3OH

Найдите константу скорости Заданы начальные концентрации метилового

эфира уксусной кислоты и гидроксид-иона с0(эфир) = с0(ОН minus ) = 005 мольл

Через 75 с концентрации составили с(эфир) = с(ОН minus ) = 004 мольл

A

AA

A

ccInkkc

ddcV 01

ττ===

BA

AB

ABBA

A

ccccIn

cckckc

ddcV

0

0

00 )(1 sdotminus

==minus=ττ

37

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ minus=⎥

⎤⎢⎣

⎡minus=

0501

0401

751

)(1

)(11

0 cэфирcэфирck

τ

k = 0067 л(мольmiddotс)

Константа скорости щелочного омыления метилового эфира уксусной

кислоты составляет 0067 л(мольmiddotс)

72 Расчет порядка реакции

Расчет порядка реакции из данных измерения кинетических парамет-

ров осуществляется по уравнению скорости С помощью полученных

экспериментальным путем данных рассчитываются и сравниваются меж-

ду собой константы скорости в разные моменты времени Если отклоне-

ние значений этих констант незначительное то выбранный для расчетов

порядок реакции является правильным

Необходимо определить порядок реакции тиосульфат-иона с перокси-

дом водорода

minus23S2SO +2Н3O+ + Н2O2 mdashgt S4O minus2

6 + 4Н2О (при рН = const)

Данные измерений

τ мин 0 17 36 43 52

с(SO3S2-)10-3 мольл

205 103 52 42 31

с(Н2O2)10-3 мольл 368 317 291 286 281

Предложим что в данных условиях протекает реакция II порядка

)()()(22

23

23 OHcSSOck

dSSOdcv sdotsdot=minus= minus

minus

τ

38

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

)()()()(

)]()([1

23022

2202

3

2202

30minus

minus

minus sdotsdot

sdotminus

=SSOcOHcOHcSSOcIn

OHcSSOck

τ

Через 17 мин

)10520()10731()10836()10310(

)1083610520(171

33

33

33 minusminus

minusminus

minusminus sdotsdotsdotsdotsdotsdot

sdotsdotminussdot

= Ink

k = 195 л(моль sdot мин) Аналогично через 36 мин ndash 194 через 43 мин ndash 190 через 52 мин ndash 191

Частные константы скорости близки по значениям протекает реакция 2 порядка Константа скорости этой реакции составляет 19 л(моль sdot мин)

73 Расчет времени реакции

Расчет времени реакции необходимого для того чтобы достичь опре-деленной концентрации исходного вещества или продукта реакции осу-ществлялся по уравнению скорости реакции

Проводится химическая реакция пероксида водорода с тиосульфат-ионом в кислом растворе Начальные концентрации с0(Н2О2) = 5 sdot 10 minus 2мольл

c0(SO3S2 minus

) = 25 sdot10-2 мольл Константа скорости реакции II порядка

k = 191 л(моль sdot мин) Необходимо рассчитать время по истечении кото-

рого концентрация тиосульфат-ионов станет равной 1 sdot 10 2minus мольл 2SО3S2- + 2Н3О+ + Н2О2 rarr S4О minus2 + 4Н2О

)()()(22

23

23 OHcSSOck

dSSOdcv sdotsdot=minus= minus

minus

τ

)()()()(

)]()([1

23022

2202

3

2202

30minus

minus

minus sdotsdot

sdotminus

=SSOcOHcOHcSSOcIn

OHcSSOckτ

39

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

=minusminus= minusminus )]()([21)()( 2

32

3022022 SSOcSSOcOHcOHс

2222 10254)1011052(21105 minusminusminusminus sdot=sdotminussdotminussdot= мольл

)1052()10254()105()101(

)]1051052[9111

22

22

22 minusminus

minusminus

minusminus sdotsdotsdotsdotsdotsdot

sdotsdotminussdot

= Inτ

τ = 159

Концентрация minus23SSO равная 2101 minussdot мольл установиться через 159 мин

74 Расчеты по уравнению Аррениуса

С помощью уравнения Аррениуса рассчитываются энергия активации и предэкспоненциальный множитель на основе экспериментальных значений константы скорости Константа скорости может быть пересчитана на лю-бые температуры

RTEInAInk

eAk

A

RTEA

minus=

sdot=minus

)11(12

12 TTREInkInk A minus=minus

где minus21kk константы скорости реакции

T1 T minus2 температуры

ЕА ndash энергия активации

R ndash универсальная газовая постоянная

A ndash предэкспоненциальный множитель

40

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Константы скорости разложения пентаоксида диазота N 2 O5 rarrNO2 + NO3

при 308 К и 328 К равны соответственно 134 middot 10 4minus и 150 middot 10 3minus с 1minus Необ-

ходимо рассчитать энергию активации

1

2

21

21

KKIn

TTTRTEA sdotminus

=

14

13

1034110501

)308328()(328)(300)]([31458

minusminus

minusminus

sdotsdot

sdotminus

sdotsdotsdot=

ccIn

КККмольКДжEA

EA = 101 кДжмоль

Энергия активации разложения N2О5 составляет 101 кДжмоль

Константы скорости разложения пентаоксида диазота при 308 К и

328 К равны соответственно 134 middot 10-4 и 150 middot 10-3 с-1 Необходимо рас-

считать предэкспоненциальный множитель А если энергия активации

равна 101кДжмоль

c10812

108110812

c1081)10501(

c1081)10341(

1131313

21

11332831458101000

322

11330831458101000

411

2

1

minus

minussdotminus

minussdotminus

sdot=sdot+sdot

=+

=

sdot=sdotsdot=sdot=

sdot=sdotsdot=sdot=

AAA

eekA

eekA

RTE

RTE

A

A

Множитель А для данной реакции равен 18 middot 1013 с-1

Константа скорости разложения пентаоксида диазота при 328 К со-ставляет 60 1310 minusminussdot с Необходимо рассчитать константу скорости реакции при 100 degС

41

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

c130)10501(287287

2874684)328

1273100

1(31458

101000

)11(

)11(

1312

4684

1

2

2

2

121

2

1212

minusminus =sdotsdot==

===minus+

minus=

minusminus=

minusminus=minus

KK

eKK

KKIn

TTRE

KKIn

TTREInkInk

A

A

Константа скорости разложения N2О5 при 100 degС составляет 013 с-1

42

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

8 РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РАВНОВЕСИЯМ

81 Расчеты по закону действующих масс

Расчеты в соответствии с законом действующих масс осуществляются в определенной последовательности

Алгоритм действия 1 Составление уравнения реакции 2 Указание молярных концентраций (парциальных давлений) реаген-

тов перед началом реакции 3 Вычисление молярных концентраций (парциальных давлений) уча-

стников реакции в состоянии химического равновесия 4 Составление уравнения закона действующих масс 5 Подстановка молярных концентраций (парциальных давлений) в

уравнение закона действующих масс 6 Расчет искомых величин В химических равновесиях с одинаковой суммой коэффициентов для

реагентов и продуктов (Δ v = 0) вместо молярных концентраций могут быть взяты пропорциональные им количества веществ

82 Расчет константы равновесия Кс

В реакции уксусной кислоты с этанолом при 25 degС к моменту установ-ления химического равновесия образовалось 205 моль этилового эфира уксусной кислоты В исходных веществах содержалось 155 моль воды Каково значение константы равновесия

1 СН3mdashСООН + С2Н5mdashОНhArrСН3mdashСООmdashС2Н5 + Н2О 2 3 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 (3-205) (4-205) 205 моль (155 + 205) 095 моль 195 моль 36 моль

43

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

4 )()(

)()(спиртnкислотаnводаnэфирnKC sdot

sdot=

5 95195063052

sdotsdot

=cK

6 КС = 398 При 25 degС константа равновесия образования этилового эфира уксус-

ной кислоты равна 398 (или ~ 4)

83 Расчет количества продукта в состоянии равновесия

При 25 degС константа равновесия образования эфира из уксусной кисло-ты и этанола равна 4 Каково количество эфира в состоянии равновесия если взято 3 моль уксусной кислоты и 4 моль этанола Исходные вещест-ва содержат 155 моль воды

1 СН3 ndash СООН + С2Н5 ndash ОН hArr СН3 ndash СОО ndash С2Н5 + Н2О 2 3 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 3-n 4-n n 155 + n

4 )()(

)()(спиртnкислотаnводаnэфирnK C sdot

sdot=

5 )4()3(

)551(4nn

nnminussdotminus

+=

87329254164

972859

016859482845516

21

222

plusmn=minusplusmn=

=+minus+minus=+

n

nnnnnn

n1 = 78 моль (нереальный ответ n gt 4 моль)

n2 = 205 моль В состоянии химического равновесия смесь содержит 205 моль этило-

вого эфира уксусной кислоты

44

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

84 Расчет выхода продукта

Уход продукта реакции представляет собой частное от деления полу-ченного в равновесии количества вещества и рассчитанного по необрати-мой реакции количества вещества

теорnn

При взаимодействии 3 моль уксусной кислоты с 4 моль этанола полу-чают 205 моль эфира Исходные вещества содержали 155 моль воды Ка-ков выход эфира по отношению к уксусной кислоте

1 OHHCCOOCHOHHCCOOHCH 2523523 +minusminushArrminus+minus

2 23 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 095 моль 195 моль 205 моль 36 моль

4 3052

)()(

)()(

0

===кислотаnэфирn

эфирnэфирn

теор

η

5 68680 ==η

Выход эфира по отношению к уксусной кислоте составляет 68

85 Расчет константы равновесия по уравнению Вант-Гоффа

Расчет константы равновесия при определенной температуре осущест-вляется при заданной константе равновесия с помощью уравнения Ванг-Гоффа (изобара реакций)

2RTH

dTdInK Δ

=

Интегрированная форма

12

120

12 TTTT

RHInKInK minus

sdotΔ

+=

45

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

где k ndash константа равновесия 0HΔ ndash стандартная энтальпия

R ndash универсальная газовая постоянная T ndash температура 12 ndash индексы для двух составляющих

При 25 degС для химической реакции 242 2NOON hArr константа равновесия

КР = 114 кПа Рассчитайте константу равновесия при 70 degС если стан-дартная энтальпия реакции Δ Н0 = 59 кДж

259325101325101

940343298298343

3145859000

325101411

325101

9402

12

120

12

2

2 =sdot=sdot=

=sdotminus

sdot+=

=minus

sdotΔ

+==

eeK

In

TTTT

RHInK

KInK

PInKP

PP

P

86 Расчеты с водородным показателем рН

Расчеты с показателем рН проводятся с помощью формулы-определения рН и химического выражения константы протолиза

мольлв)()( 33 OHcOHIgcpH +minus=

Для сильных кислот и оснований

с(H3O+) = c0на sdot c(OH-) = c0B

Для средних по силе кислот и оснований (при К gt 001 с0)

с(H3O+) = Bbнаa cKOHсcK 00 )( =minus

Для буферных ратворов

)()()( 3 minus

+ sdot=AcHAcКOHс a

46

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Раствор имеет значение рН 35 Какова молярная концентрация катио-нов оксония

мольл102310)(

10)(

)(

4533

3

3

minusminus+

minus+

+

sdot==

=

minus=

OHc

OHc

OHIgcpH

pH

Концентрация катионов H3O+ = 32 sdot 10-4 мольл

Рассчитайте рН в 01М растворе аммиака если КВ(NH3) = 18 middot 10 5minus

111)1077(

мольл10771031

101)(

)(

мольл103110)1081()(

)(

12

123

14

3

35

0

=sdotminus=

sdot=sdotsdot

==

sdot=sdotsdot=

=

minus

minusminus

minus

minus+

minusminusminus

minus

IgpHOHcKOHс

OHc

cKOHс

W

BB

Рассчитайте значение рН буферного раствора

К a (СН3СООН) + 016М CH 3 COONa

Если К а (СН3СООН) = 18- 10 5minus

55

3

33 1021

160110)1081(

)()()( minusminus

minus+ sdot=sdotsdot=sdot=

COOCHcCOOHCHcKOHс a

pH = 49

Буферный раствор имеет значение рН = 49

47

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

87 Расчет степени протолиза

Степень протолиза представляет собой долю кислоты или основания

вступивших в протолиз по отношению к начальной концентраций протолита

НАНАKT c

Acc

OHca00

3 )()( minus+

==

и

BBC c

HBccOHca

000

)()( +minus

==

Какова степень протолиза в 001М растворе уксусной кислоты если

010

010)1081()(

)(

)()()(

)(

5

30

30

30330

3

sdotsdot=

sdot=

sdot==

minus

+

COOHCHcCOOHCHcK

a

COOHCHcKOHcCOOHCHc

OHca

aKT

aKT

аКТ = 0042 или 42

Ka = 18 sdot 10-5

Степень протолиза уксусной кислоты составляет 42

88 Расчеты по равновесиям растворимости

Расчеты по равновесиям растворимости и осаждения проводятся с по-

мощью выражения для произведения растворимости

)()(

][][)(

nmnm

nMnM

nmMnnM

nmBAПРBAl

BABAПР

+

minus+

=

=

48

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

где ПР (АmВn) ndash произведение растворимого вещества АmВn

l(АmВn) ndash растворимость вещества или концентрация насыщенного рас-

твора вещества nm BA

Сульфат бария имеет произведение растворимости 1middot10-10 При какой

концентрации серной кислоты в 0001М растворе хлорида бария начина-

ется осаждение сульфата бария

[Ba2+][SO minus24 ] = ПP(BaSо4)

3

10

242

442 101101

][)(][)( minus

minus

+minus

sdotsdot

===BaBaSOПРSOSOHс

c(H2SО4)= 1 middot 10-7 мольл

Осаждение сульфата бария начинается когда концентрация серной ки-

слоты превышает значение 1 middot 10 7minus мольл

Какова растворимость l1 перхлората калия в воде по сравнению с рас-

творимостью l1 перхлората калия в 1 М растворе хлорида калия

l1 (КСlO4) = [СlOminus4 ] = )( 4KCIOПР = 2101 minussdot = 01 мольл

l1 (КСlO4) = [СlOminus4 ] ПР(КClO4) = с(К+)[СlO

minus4 ] = 1 middot 10-2

1101

)()KClO()(

24

42

minus

+

sdot==

KcПРKClOl

l1 (КСlO4) = 001 мольл

Растворимость l1 перхлората калия в чистой воде в десять раз выше 1

М растворе хлорида калия

49

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

89 Расчет растворимости при комплексообразовании

Для расчета растворимости малорастворимых солей когда катион об-

разует комплекс требуются уравнения для произведения растворимости и

для константы устойчивости комплекса

ПР(AmBn) = [An+]m[Bm-]n

xnx

LAAlK

]][[][

+=

где ПР ndash произведение растворимости

К ndash константа устойчивости комплекса

[Аn+] ndash молярная концентрация катионов

[L] ndash молярная концентрация лигандов

[АЦ] ndash молярная концентрация комплекса

Константа устойчивости катиона диамминсеребра (+1) К = 16 middot 107

Рассчитайте растворимость хлорида бромида и иодида серебра(1) в 4М

растворе аммиака если ПР(АgСl) = 1 middot 10-10 ПР(АgВr) = 5 middot 10-13

ПР(АgI) = 8 middot 10-17

AgXhArrАg+ + Х minus ПР(АgХ) = [Аg+][Х minus ]

])([

)()(][

)(][)(

)(])([][

)(][

])([])([2

23

32

33

23

32

23233

++minus

++

+

+++

sdotsdot===

sdot=

sdot=hArr+

NHAgNHcKAgXПР

AgAgXПРXAgXl

NHcKNHAgAg

NHcAgNHAgKNHAgNHAg

50

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

мольл1041)(

4)1061()108()(

мольл1011)(

4)1061()105()(

мольл160)(4)1061()101()(

)()()(

][])([

4

2717

2

2713

2710

32

23

minus

minus

minus

minus

minusminus

minus+

sdot=

sdotsdotsdotsdot=

sdot=

sdotsdotsdotsdot=

=

sdotsdotsdotsdot=

sdotsdot=

asymp

AgIl

AgIl

AgBrl

AgBrl

AgCllAgCll

NHcKAgXПРAgXl

XNHAg

Растворимость галогенидов серебра(1) в 4М растворе аммиака состав-

ляет 016 (AgCl) 11 middot 10-2 (AgBr) и 14 middot 10-4 мольл (AgI) В этом растворе

аммиака хлорид растворяется хорошо бромид ndash незначительно и иодид

серебра (+1) ndash плохо

51

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

9 РАСЧЕТЫ В ЭЛЕКТРОХИМИИ

91 Расчеты по уравнению Нернста

С помощью уравнения Нернста можно вычислить окислительно-

восстановительные потенциалы электродные потенциалы и равновесное

напряжение гальванического элемента

Для окислительно-восстановительного электрода

][][0

BcOkIn

zFRTEE sdot+=

где Е0 ndash стандартный потенциал

Е ndash электродный потенциал

Z ndash число переданных электронов

Для электрона металлкатион металла

][0 +sdot+= ZAInzFRTEE

][][)(0590

K298при)()(

0

01

02

0

BcOkIg

zBEE

TанодЕкатодEE

EEE

sdot+=

=minus=Δminus=Δ

где R ndash газовая постоянная

Т ndash температура

F ndash постоянная Фарадея

[Ок] ndash молярная концентрация окислителя

[Bc] ndash молярная концентрация восстановителя

ΔЕ0 ndash стандартное напряжение

ЕΔ ndash равновесное напряжение

52

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Каков электродный потенциал пары медькатион меди (+2) при 25 degС и

[Cu2+]= 001 мольл

01020590340][

2)(0590 20 IgCuIgBEE sdot++=sdot+= +

E = +028 B

Электродный потенциал равен +028 В

Каково равновесное напряжение гальванического элемента Даниеля

при 25 degС если молярные концентрации сульфата меди(2) и сульфата

цинка(2) одинаковы

Электрод 1 цинккатион цинка (+2)

Электрод 2 медькатион меди (+2)

)()()(][][02950

)()(][02950)(

][02950)()()(

02020202

2

2020220

22022

EZnZnECuCuECuCuEZnCuIg

ZnZnECuCuEZnIgZnZnE

CuIgCuCuEZnZnECuCuEE

Δ=minusminus=+

+minus=+minus

minus+=minus=Δ

++++

+

++++

++++

ΔEdeg = 034 middot (-076) = 110 В

Элемент Даниеля имеет равновесное напряжение 110 В Рассчитайте

напряжение гальванического элемента CuCu +2 (с 1 )|| К+ СI minus || Cu2+(c2)Cu

(Cu2+) = 05 мольл и с1 (Сu2+) = 05 005 и 0005 мольл

Для каждого полуэлемента )(20590 20 +sdot+= CuIgcEE

Напряжение гальванического элемента

1

201

0212 2

0590ccIgEEEEE sdot+minus=minus=Δ

Поскольку

01

02 EE =

53

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

то

1

2

20590

ccIgE sdot=Δ

а) с1 (Cu2+) = 05 мольл ΔЕ = 00295 Ig 1 = 0

б) с1 (Cu2+) = 005мольл ΔЕ = 00295 Ig 10 = 0030 В

в) с1 (Cu2+) = 0005 мольл ΔЕ = 00295 Ig 100 = 0059 В

Исследуемые концентрационные гальванические элементы имеют при

25 degС напряжение 0 30 и 59 мВ

Рассчитайте электродные потенциалы полуэлементов при 25 degС

1) 2HPt (р = 1035 кПа) Н3О+ (рН = 15)

2) +2FePt (с = 002 мольл) Fe3+ (с = 004 мольл)

Каково равновесное напряжение гальванического элемента составлен-

ного из этих электродов

++ OHH 22 2 = 2Н3О+ + 2е-

B880)0890(7880B78800200400590770

][][)(0590)(

B08903101510302950510590

)(3101

)(205900590

)(][

20590

2

2

3320

232

1

2

2

230

1

=minusminus=Δ=+=

sdot+=+hArr

minus=minussdotminus=

sdotminussdotminus=+=

+

+++minus++

EIgE

FeFeIgBFeFeEEeFeFe

IgE

кПаHpIgpH

HpOHIgEE

Равновесное напряжение данного гальванического элемента составляет

088 В

54

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Рассчитайте окислительно-восстановительный потенциал для пары

Mn2+MnOminus4 при рН = 0 при рН = 03 и 7 (t = 25 ordmC)

( ) ( ) [ ][ ][ ]

( ) ( ) ( ) [ ][ ]

( ) ( )

( ) ( ) ( ) 094405112

85

05902

lg5

059085

0590

lg5

0590

5812

4

4

24

42

2

834

42

3422

рНВВEMnOMnE

pHBEMnOMnE

MnMnOBpHBEMnOMnE

MnOHMnBEMnOMnE

eOHMnOHMn

sdotminus+=+

sdotminus=+

sdot+sdotminus=

sdot+=

++harr+

minus

minus

+

minusminus+

+

+minusminus+

minus+minus+

o

o

o

o

При рН = 0 Е = +151 рН = 3 Е = +123 рН = 7 Е = +085

Окислительно-восстановительный потенциал данной пары при рН = 03 и 7 составляет +151 +123 и +085 В соответственно

92 Расчеты по законам Фарадея

Для расчета осажденной массы значений силы тока времени или чис-ла элементарных зарядов при электролизе используются законы Фарадея или преобразования законов Фарадея а также формула-определение мо-лярной массы

zFMIm

zFI

nm

zFIn

τ

τ

τ

=

=

=

55

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

где I ndash сила тока

τ ndash время

z ndash число элементарных зарядов

F ndash постоянная Фарадея

n ndash количество вещества

М ndash молярная масса

m ndash масса вещества

Рассчитайте ежедневное производство алюминия в электролизёре кото-рый работает при силе тока 100 000 А и для которого выход по току η = 85

Al3+ rarr Al + 3endash

кг685г039685485963

85027360024000100asymp=

sdotsdotsdotsdotsdot

==zFMIm ητ

В электролизе ежедневно получают 685 кг алюминия

56

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

10 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ФОРМУЛ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ

101 Определение молекулярной формулы летучего органического соединения

Для определения молекулярной формулы летучего соединения необхо-димо оценить результаты качественного и количественного элементного анализа а также установить молярную массу

Алгоритм действия

1 Установить качественный состав соединения Результат исследуемое соединение состоит из элементов углерод во-

дород и кислород Молекулярная формула СхНуОz 11 Установить молярную массу соединения

12 Экспериментальное определение объема пара одной пропорции

соединения

( )( )[ ]

кПа 72101

C 20

мл 548г

г120

=

=

=

=

p

t

OHCV

OHCm

zyx

zyx

o

13 Рассчитать объем пара порции соединения в нормальных условиях

( )[ ] ( )[ ]

( )[ ] мл 445г

32510115293

1527372101548гг

=sdot

sdotsdot=

sdot=

zyx

zyxzyx

OHCVрТ

рТOHCVOHCV

o

o

oo

14 Рассчитать молярную массу соединения

57

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

( ) ( )( )[ ]

( ) гмоль 259

445

41422120гм

=

sdot=

sdot=

zух

zyx

zухzух

ОНСМ

OHCVVОНСm

ОНСМo

2 Установить возможную молекулярную формулу органического со-единения путем расчета

( ) )()()( ОzМНуМСхМОНСМ zух ++=

Возможные решения 592 гмоль = (2 middot 12 + 4 middot 1 + 2 middot 16 гмоль)

или 592 гмоль = (3 middot 12 + 8 middot 1 + 1 middot 16 гмоль)

Возможные молекулярные формулы органического соединения С2Н4О2 и С3Н8О

3 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органическо-го соединения путем анализа сжиганием

31 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида углерода которые образуются при сжигании одной порции органического соединения

m(CхHуOz) = 60 мг m(H2О) = 720 мг V(CО2) = 718 мл t =20degC ρ = 10172 кПа 32 Рассчитать объем диоксида углерода при нормальных условиях 33 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-

единения

( )( )

( ) ( )( ) 3

м

22 =sdot

sdot=

zyx

zyxp

zyx OHCmVOHCMTCOV

OHCnCOn oo

58

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

34 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-

единения

( )( )

( ) ( )( ) ( ) 8

22

2

22 =sdot

sdot==

zyx

zyxp

zyx OHCmOHМOHCMTOHm

OHCnOHnY o

35 Составить молекулярную формулу

Молекулярная формула органического соединения С3Н8О

Молекулярная (брутто-) формула еще не проясняет строения химиче-

ского соединения Последнее может быть определено при использовании

химических иили физических методов

Возможные соединения с молекулярной формулой С3Н8О

CH3ndashCH2ndashCH2ndashOH ndash пропанол 1

CH3ndashCH(OH)ndashCH3 ndash пропанол 2

СН3ndashСН2ndashОndashСН3 ndash метиловый спирт

102 Определение молекулярной формулы

нелетучего органического соединения

Для определения молекулярной формулы нелетучего соединения необ-

ходимо оценить результаты качественного и количественного элементно-

го анализа и результатов определения молярной массы криоскопическим

методом Молярная масса вещества рассчитывается на основании пони-

жения температуры замерзания

LB

Bзамзам mM

mkT sdot=Δ

Lзам

BзамB mT

mkMΔ

=

где замTΔ ndash понижение температуры замерзания

59

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

замK ndash криоскопическая константа растворителя

Bm ndash масса вещества В

BM ndash молярная масса вещества В

Lm ndash масса растворителя

Для определения молекулярной формулы подходит следующая после-

довательность действий

Установить качественный состав соединения Результат исследуемое со-

единение состоит из элементов углерод водород и кислород Молекуляр-

ная формула ZYX OHC

1 Установить молярную массу соединения

11 Экспериментальное определение понижения температуры замер-

зания раствора

m( ZYX OHC ) = 78 г m(H2О) = 40 г

ΔTзам = -2 К

Кзам(Н2О) = -1860 К sdot гмоль

12 Рассчитать молярную массу соединения

)()()(

2OHmTOHCmkOHCM

зам

ZYXзамZYX Δ=

M( ZYX OHC ) = 181 гмоль

2 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органического

соединения путем анализа сжиганием

21 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида

углерода которые образуются при сжигании одной порции соединения

M(CxHyOz) = 93 мг

m(H2О) = 547 мг

V(СО2) = 739 мл

t =22 degС

60

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

ρ = 1006 гПа

22 Рассчитать объем диоксида углерода в нормальных условиях

25101315295152731006973)()(

0

0220 sdot

sdotsdot==

TppTCOVCOV

V0(СО2) = 679 мл

23 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-

единения

093041422

18106790)(

)()()(

)( 202

sdotsdot

=sdotsdot

==ZYXM

Zyx

ZYX OHCmVOHCMCOV

OHCnCOnx

х = 6

24 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-

единения

93181817542

)()()()(2

)()(2

2

22

sdotsdotsdot

=sdotsdot

==ZYX

Zyx

ZYX OHCmOHMOHCMOHm

OHCnOHny

у = 12

25 Расчет числа атомов кислорода в молекуле органического соеди-

нения

)()()()( OzMHyMCxMOHCM Zyx +minus=

16112126181

)()()()( sdotminussdotminus=

minusminus=

OMHyMCxMOHCM

z Zyx

z = 6

Молекулярная формула соединения С6H12O6

61

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

Основная

1 Коровин НВ Общая химия учебник для технических направлений и специальностей вузов НВ Коровин ndash 2-е изд испр и доп ndash М ВШ 2000

2 Фролов ВВ Химия ВВ Фролов ndash М Высшая школа 1995 3 Глинка НЛ Задачи и упражнения по общей химии НЛ Глинка ndash

Л Химия 1989 4 Суворов АВ Общая химия АВ Суворов АБ Никольский ndash СПб

Химия 1997 5 Орлов КЯ Авиационные материалы КЯ Орлов ВА Пархимович

ndash М Транспорт 1993 6 Задачи и упражнения по общей химии под ред проф НВ Корови-

на ndash М Высшая школа 2003 7 Михилев ЛА Задачи и упражнения по неорганической химии

ЛА Михилев НФ Пассет МИ Федотова ndash СПб Химия 1995 8 Хомченко ИГ Общая химия сборник задач и упражнений

ИГ Хомченко ndash М Оникс 1999 9 Литвинова ТН Задачи по общей химии с медико-биологической на-

правленностью ТН Литвинова ndash Ростов нД Феникс 2001 10 Кузьменко НЕ Задачник по химии НЕ Кузьменко ВВ Еремин

ndash М Экзамен 1999

Дополнительная

1 Слесарев ВИ Химия Основы химии живого учебник для вузов

ВИ Слесарев ndash 2-е изд испр и доп ndash СПб Химиздат 2001

2 Хаускрофт К Современный курс общей химии В 2 т К Хаускрофт

Э Констебл пер с англ ndash М Мир 2002 3 Лидин РА Химия справочник для старшеклассников поступающих в вузы

РА Лидин ЛЮ Аликберова ndash М Аст пресс школа 2002

62

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

4 Слета ЛА Химия справочник ЛА Слета ndash Харьков Фолио Рос-

тов нД Феникс 1997

5 Дикерсон Р Основные законы химии В 2 т Р Дикерсон Г Грей

Дж Хейт ndash М Мир 1982

6 Лучинский ГП Курс химии ГП Лучинский ndash М Высшая школа 1985

7 Ремсден ЭН Начала современной химии ЭН Ремсден ndash Л Хи-

мия 1985

8 Степин БД Неорганическая химия БД Степин АА Цветков ndash

М Высшая школа 1994 9 Шелинский ГИ Основы теории химических процессов ГИ Шелинский

ndash М Просвещение 1989

10 Ерохин ЮМ Сборник задач и упражнений по химии ЮМ Еро-

хин ВИ Фролов ndash М ВШ 1990

11 Любимова НБ Вопросы и задачи по общей и неорганической хи-

мии НБ Любимова ndash М ВШ 1990 12 Фримантл М Химия в действии М Фримантл ndash Ч 1 2 ndash М Мир 1991

13 Шиманович ИЕ Общая химия в формулах определениях схемах

ИЕ Шиманович МЛ Павлович ВФ Тикавый ПМ Малашко ndash Минск

Университетское 1996

14 Витинг ЛМ Задачи и упражнения по общей химии ЛМ Витинг

ЛА Резницкий ndash М МГУ 1995

15 Зоммер К Химия справоник школьника и студента Пер с нем

под ред РА Лигина ndash 2-е издстереотип ndash М Дрофа 2000

63

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Приложение

64

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

65

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

66

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

67

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Значение некоторых констант

Постоянная Авогадро NA = 60221023 моль-1

Постоянная Фарадея 1 F = 6021023е = 96484 Кл = 268 Аmiddotч

Постоянная Планка h = 662610-34 Джс

Универсальная газовая постоянная R = 0082 лmiddotатмКndash1моль-1 =

= 62 360 млmiddotмм рт ст Кndash1мольndash1 = 8314 ДжmiddotК-1мольndash1 = 1987 калК-1моль-1

Таблица 1

Приставки кратных и дольных единиц

Приставка Множитель Приставка Множитель Приставка Множитель

тера Т 1012 гектог 102 милли м 10-3

гига Г 109 дека да 101 микро мк 10-6

мега М 106 децид 10-1 нано н 10-9

кило к 103 сантис 10-2 пико п 10-12

Таблица 2

Корни латинских названий элементов

Символ Название Корень латинского названия Ag Серебро Аргент As Мышьяк арс- арсен- Au Золото аур- С Углерод карб- карбон- Сu Медь купр- Fe Железо ферр- Н Водород гидр- гидроген-

Hg Ртуть меркур- Мn Марганец марган- N Азот нитр- Ni Никель никкал- О Кислород окс- оксиген- Pb Свинец плюмб- S Сера сульф- тио-

Sb Сурьма стиб- Si Кремний алл- силиц- Sn Олово станн-

68

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Таблица 3 Соотношение между единицами энергии

Единица эрг Дж кал Втmiddotч ЭВ

эрг 1 10-7 239middot10-8 278middot10-11 624middot1011

Дж 107 1 0239 278middot10-4 625middot1018

кал 4184middot107 4184 1 116middot103 261middot1019

Втmiddotч 360middot1010 36middot103 861 1 224middot1022

ЭВ 160middot10-12 160middot10-19 383middot10-20 445middot10-23 1

Таблица 4

Названия часто употребляемых кислот и их солей

Кислота Названия солей

Название Формула Кислот-ный

осадок

По названию кислоты (рус номенклатура)

По названию аниона (между-народная но-менклатура)

Азотная HNO3 NO3ndash азотнокислый нитрат

Азотистая HNO2 NО2ndash азотистокислый нитрит

Бромоводородная HBr Brndash бромистый бромид

Йодоводородная HI Indash йодистый йодид

Метакремниевая H2SiO3 SiO32ndash кремниевокислый силикат

Марганцовая HMnO4 MnO4ndash марганцевокислый перманганат

Ортофосфорная H3PO4 PO43ndash фосфорнокислый ортофосфат

(фосфат)

H3PO4 HPO42ndash

кислый фосфорнокис-лый (двухзамещенный) гидрофосфат

H3PO4 H2PO4ndash кислый фосфорнокис-

лый (однозамещенный) дигидрофосфат

Серная H2SO4 SO42ndash сернокислый сульфат

H2SO4 HSO4ndash

кислый сернокислый

гидросульфат (бисульфат)

Сернистая H2SO3 SO32ndash сернокислый сульфит

H2SO3 HSO3ndash кислый сернистокислый гидросульфит

(бисульфит)

Угольная H2CO3 CO32ndash углекислый карбонат

H2CO3 HCO3ndash

кислый углекислый (двууглекислый)

гидрокарбонат (бикарбонат)

Уксусная CH3CHOOH CH3COOndash уксуснокислый ацетат

69

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Окончание табл 4Кислота Названия солей

Название Формула Кислот-ный

осадок

По названию кислоты (рус номенклатура)

По названию аниона (между-народная но-менклатура)

Фосфористая H3PO3 HPO32ndash фосфористокислый фосфит

Фтороводородная HF Fndash фтористый фторид

Хлороводородная HCl Clndash хлористый хлорид

Хлорная HClO4 ClO4ndash хлорнокислый перхлорат

Хлорноватая HClO3 ClO3ndash хлорноватокислый хлорат

Хлорноватистая HClO ClOndash хлорноватистокислый гипохлорид

Хромовая H2CrO4 CrO42ndash хромовокислый хромат

Двухромовая H2Cr2O7 Cr2O72ndash двухромовокислый

бихромат (ди-хромат)

70

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

  • СОДЕРЖАНИЕ
    • ВВЕДЕНИЕ
    • ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
    • 1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВАЖНЕЙШИХ ВЕЛИЧИН И ЕДИНИЦИСПОЛЬЗУЕМЫХ В ХИМИИ
    • 2 ВАЖНЕЙШИЕ ВЕЛИЧИНЫ И ЕДИНИЦЫ В ХИМИИ
    • 3 РАСЧЕТЫ ДЛЯ ГАЗОВ
      • 31 Расчет массы газов
      • 32 Расчет объема газов
        • 4 РАСЧЕТЫ ДЛЯ СМЕСЕЙ
          • 41 Расчеты соотношения компонентов смеси
          • 42 Расчеты по массовой доле
          • 43 Расчеты по объемной доле
          • 44 Расчеты по мольной доле
          • 45 Расчеты по молярной концентрации
          • 46 Расчеты по эквивалентной концентрации
          • 47 Расчеты по плотности газов и растворов
          • 48 Расчет молярной концентрации веществапо результатам титрования
          • 49 Расчет массы по результатам титрования
            • 5 СТЕХИОМЕТРИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РЕАКЦИЯМ
              • 51 Алгебраический расчет массы и объема
              • 52 Расчет массы и объема методом пропорций
                • 6 РАСЧЁТЫ В ХИМИЧЕСКОЙ ТЕРМОДИНАМИКЕ
                  • 61 Расчет энтальпии реакции по данным эксперимента
                  • 62 Расчет стандартных величин реакции по табличным данным
                  • 63 Расчет энергии Гиббса реакции
                  • 64 Расчет константы равновесия
                    • 7 РАСЧЕТЫ В КИНЕТИКЕ РЕАКЦИЙ
                      • 71 Расчет константы скорости
                      • 72 Расчет порядка реакции
                      • 73 Расчет времени реакции
                      • 74 Расчеты по уравнению Аррениуса
                        • 8 РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РАВНОВЕСИЯМ
                          • 81 Расчеты по закону действующих масс
                          • 82 Расчет константы равновесия Кс
                          • 83 Расчет количества продукта в состоянии равновесия
                          • 84 Расчет выхода продукта
                          • 85 Расчет константы равновесия по уравнению Вант-Гоффа
                          • 86 Расчеты с водородным показателем рН
                          • 87 Расчет степени протолиза
                          • 88 Расчеты по равновесиям растворимости
                          • 89 Расчет растворимости при комплексообразовании
                            • 9 РАСЧЕТЫ В ЭЛЕКТРОХИМИИ
                              • 91 Расчеты по уравнению Нернста
                              • 92 Расчеты по законам Фарадея
                                • 10 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ФОРМУЛОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
                                  • 101 Определение молекулярной формулы летучего органического соединения
                                  • 102 Определение молекулярной формулы не летучего органического соединения
                                    • БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
                                    • Приложение
Page 30: МЕТОДИКА РЕШЕНИЯ ЗАДАЧvenec.ulstu.ru/lib/disk/2015/Kemer_7.pdf · 2015-03-23 · ВВЕДЕНИЕ Значение решения задач в курсе химии

где m1 ndash масса вещества в определяемом растворе

M1 ndash молярная масса вещества в определяемом растворе

Z1 ndash эквивалентное число вещества в определяемом растворе

с2 ndash молярная концентрация вещества в стандартном растворе

V2 ndash объем использованного стандартного раствора

z2 ndash эквивалентное число вещества в стандартном растворе

При перманганатометрическом определении катионов железа (II) в

растворе было использовано 168 мл 002 М раствора перманганата калия

Какая масса железа в виде ионов содержится в определяемом растворе

Уравнение реакции титрования

5Fe +2 +МnО 4 + 8Н3О+ = 5Fe3+ + Мn2+ + 12Н2О

z(Fe +2 ) = 1z(MnO minus4 ) = 5

( ) ( )( ) ( ) ( ) ( )

( ) ( ) мг94мл816мольл020

ьгмол5615

42

242

=sdottimes

timessdot=sdotsdot= minus++

minus+ MnOcFeM

FezMnOzFem

30

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

5 СТЕХИОМЕТРИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ

ПО ХИМИЧЕСКИМ РЕАКЦИЯМ

Стехиометрия ndash учение о количественном составе химических соеди-

нений а также о соотношениях количеств веществ масс объемов и заря-

дов в химических реакциях

Стехиометрический расчет ndash расчет масс и объемов участвующих в

химической реакции исходных веществ или продуктов реакции Во всех

химических реакциях количества исходных веществ реагируют друг с дру-

гом в определенном соотношении На основании этого можно рассчитать

массы и объемы участников химической реакции

51 Алгебраический расчет массы и объема

На основе пропорциональности масс объемов и количеств веществ

выводятся расчетные уравнения для этих величин

Искомая величина Заданная величина Расчетное уравнение

m(A) m(B) ( )( )

( ) ( )( ) ( )BMBn

AMAnBmAm

sdotsdot

=

m(A) V(B) ( )( )

( ) ( )( ) ( )BVBn

AMAnBVAm

Msdotsdot

=

V(A) m(B) ( )( )

( ) ( )( ) ( )BMBn

AVAnBmAV M

sdotsdot

=

V(A) V(B) ( )( )

( )( )BnAn

BVAV

=

m ndash масса вещества V ndash объем вещества M ndash молярная масса VM ndash мо-

лярный объем газа (ну) (A) ndash вещество А (B) ndash вещество В

31

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Рассмотрим алгоритм действия на примере задачи каков объем кисло-

рода может быть получен путем термического разложения 28 г перманга-

ната калия

1 Составление уравнения реакции

2KMnO4 = K2MnO4 + MnO2 + O2

2 Указания на искомые и заданные величины

Дано n(B) = n(KMnO4) = 2 моль

N(A) = n(O2) = 1 моль

m(B) = m(KMnO4) = 28 г

Найти V(A) = V(O2)

3 Вывод расчетного уравнения

( ) )(

)()()()(

)()()()(

)()(

44

4222 KMnOMKMnOn

KMnOmOVMOmOV

BMBnAVAn

BmAV M

sdotsdotsdot

=

sdotsdot

=

4 Подстановка данных в расчетное уравнение

( ) ( ) ( )( ) ( )мольгмоль

лмольлмольOV1582

284221)( 2 sdotsdotsdot

=

5 Счет искомых величин

V(O2) = 198 л

6 Ответ задачи путем термического разложения 28 г перманганата ка-

лия можно получить 198 л кислорода

32

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

52 Расчет массы и объема методом пропорций

Массы и объемы реагентов в химической реакции могут быть рассчи-

таны на основе количеств веществ молярных масс и молярных объемов

используя метод пропорций

Какая масса оксида железа (3) должна быть использована в реакции с

алюминием для получения 14 г железа

1 Составление уравнения реакции

Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3

2 Запись заданной и искомой величины над уравнением реакции

m 14 г

Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3

3 Запись произведений стехиометрических коэффициентов и моляр-

ных масс веществ под уравнением реакции

m 14 г

Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3

мольг 1601sdot мольг 562 sdot

4 Составление пропорции

мольгг

мольгm

56214

1601 sdot=

sdot

5 Расчет искомых величин

гмольг

гмольгm 20562

14160=

sdotsdot

=

6 Ответ задачи для получения 14 г железа требуется 20 г оксида желе-

за (+3)

33

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

6 РАСЧЁТЫ В ХИМИЧЕСКОЙ ТЕРМОДИНАМИКЕ

61 Расчет энтальпии реакции по данным эксперимента

Энтальпия реакции может быть определена калориметрическим методом

)(

)()()(

)(

)()(

22

22

продmпродMTOHcOHmН

продnTOHcOHmH

P

P

sdotΔsdotsdotminus=Δ

Δsdotsdotminus=Δ

где ΔH ndash энтальпия реакций

m(H2O) ndash масса воды в калориметре

(прод) ndash продукт реакции

Определите энтальпию реакции железа с серой если образуется суль-

фид железа(2)

Уравнение реакции Fe + S = FeS

Данные измерений m(H2О) = 400 г ΔT = 45 К

m(Fe) = 448 г m(S) = 256 г

( )[ ] ( ) 94562484

8854194400)()(

)()()( 22

молькДжмольгКлКДж

SmFemFeSMTOHcOHmH P

minus=+

sdotsdotsdotsdotminus=

+sdotΔsdotsdot

minus=Δ

Определенная калориметрическим путем энтальпия реакции получения

сульфида железа (+2) составляет ΔН = -94 кДжмоль (табличная величи-

на -100 кДжмоль)

34

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

62 Расчет стандартных величин реакции

по табличным данным

Стандартные энтальпии ΔН0 стандартные энтропии ΔS0 стандартные

энергии Гиббса ΔG0 ndash реакции могут быть рассчитаны на основе закона

Гесса по табличным данным

)]([)]([

)()(

)()(

0

0

0

000

000

реагGvпродGvG

SvSvS

HvHvH

BTBTT

реагпрод

реагпрод

ΔsdotminusΔsdot=Δ

sdotminussdot=Δ

ΔsdotminusΔsdot=Δ

sumsum

sum sum

sum sum

Рассчитайте стандартную энтальпию гидрирования этена

кДж137]01521[)]85(1[

)]H(H)HC(H[)HC(H

CHCHHCHCH

20

420

6200

33222

minus=sdot+sdotminusminussdot=

=Δsdot+ΔsdotminusΔsdot=Δ

minusrarr+=

vvHv

Стандартная энтальпия реакции составляет -137 кДж

63 Расчет энергии Гиббса реакции

Расчет производится по уравнению Гиббса-Гельмгольца

000 H STGT ΔminusΔ=Δ

Рассчитайте стандартную энергию Гиббса GΔ 0298 ndash гидрирования этена

СН2 = СН2 + Н2 rarr СН3 ndash СН3 0HΔ = -137 кДж ASP = ndash121 ДжК

0298GΔ = 0

298HΔ ndashΔS 0 = ndash137 middot298 (ndash0121) = ndash101 кДж

Стандартная энергия Гиббса реакции составляет -101 кДж

35

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

64 Расчет константы равновесия

Константа равновесия рассчитывается по стандартной энергии Гиббса

реакции

RTInKGT minus=Δ 0

Рассчитайте константу равновесия PK гидрирования этена при 298 К

если кДж1010289 minus=ΔG давление выражено в Паскалях

0289 PRTInKG minus=Δ

105325101

кПа)325101(

1)325101(

840)К(298)ДжК(3148

)кДж(101

15840

0298

sdot==sdot=

minus=Δ=

=sdot

minus=

Δminus=

Δ

Δ

eeK

vKInInK

RTGInK

vInKP

vP

P

P

P

Константа равновесия гидрирования этена составляет 15105 sdot=PK

36

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

7 РАСЧЕТЫ В КИНЕТИКЕ РЕАКЦИЙ

71 Расчет константы скорости

Расчет константы скорости на основе данных измерения кинетических

параметров осуществляется по уравнению скорости реакции Порядок хи-

мической реакции должен быть известен

Реакция 1 порядка

Реакция 2 порядка

Или если с0А = с0В

)11(10

2

AAA

A

cckkc

ddcv minus==minus=

ττ

где сА сВ ndash молярные концентрации в момент времени х

с0А с0В ndash начальные концентрации реагентов

k ndash константа скорости реакции

τ ndash время протекания реакции

Щелочное омыление метилового эфира уксусной кислоты протекает

как реакция II порядка

CH3 ndash COO ndash CH3 + OH ndash COOndash + CH3OH

Найдите константу скорости Заданы начальные концентрации метилового

эфира уксусной кислоты и гидроксид-иона с0(эфир) = с0(ОН minus ) = 005 мольл

Через 75 с концентрации составили с(эфир) = с(ОН minus ) = 004 мольл

A

AA

A

ccInkkc

ddcV 01

ττ===

BA

AB

ABBA

A

ccccIn

cckckc

ddcV

0

0

00 )(1 sdotminus

==minus=ττ

37

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ minus=⎥

⎤⎢⎣

⎡minus=

0501

0401

751

)(1

)(11

0 cэфирcэфирck

τ

k = 0067 л(мольmiddotс)

Константа скорости щелочного омыления метилового эфира уксусной

кислоты составляет 0067 л(мольmiddotс)

72 Расчет порядка реакции

Расчет порядка реакции из данных измерения кинетических парамет-

ров осуществляется по уравнению скорости С помощью полученных

экспериментальным путем данных рассчитываются и сравниваются меж-

ду собой константы скорости в разные моменты времени Если отклоне-

ние значений этих констант незначительное то выбранный для расчетов

порядок реакции является правильным

Необходимо определить порядок реакции тиосульфат-иона с перокси-

дом водорода

minus23S2SO +2Н3O+ + Н2O2 mdashgt S4O minus2

6 + 4Н2О (при рН = const)

Данные измерений

τ мин 0 17 36 43 52

с(SO3S2-)10-3 мольл

205 103 52 42 31

с(Н2O2)10-3 мольл 368 317 291 286 281

Предложим что в данных условиях протекает реакция II порядка

)()()(22

23

23 OHcSSOck

dSSOdcv sdotsdot=minus= minus

minus

τ

38

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

)()()()(

)]()([1

23022

2202

3

2202

30minus

minus

minus sdotsdot

sdotminus

=SSOcOHcOHcSSOcIn

OHcSSOck

τ

Через 17 мин

)10520()10731()10836()10310(

)1083610520(171

33

33

33 minusminus

minusminus

minusminus sdotsdotsdotsdotsdotsdot

sdotsdotminussdot

= Ink

k = 195 л(моль sdot мин) Аналогично через 36 мин ndash 194 через 43 мин ndash 190 через 52 мин ndash 191

Частные константы скорости близки по значениям протекает реакция 2 порядка Константа скорости этой реакции составляет 19 л(моль sdot мин)

73 Расчет времени реакции

Расчет времени реакции необходимого для того чтобы достичь опре-деленной концентрации исходного вещества или продукта реакции осу-ществлялся по уравнению скорости реакции

Проводится химическая реакция пероксида водорода с тиосульфат-ионом в кислом растворе Начальные концентрации с0(Н2О2) = 5 sdot 10 minus 2мольл

c0(SO3S2 minus

) = 25 sdot10-2 мольл Константа скорости реакции II порядка

k = 191 л(моль sdot мин) Необходимо рассчитать время по истечении кото-

рого концентрация тиосульфат-ионов станет равной 1 sdot 10 2minus мольл 2SО3S2- + 2Н3О+ + Н2О2 rarr S4О minus2 + 4Н2О

)()()(22

23

23 OHcSSOck

dSSOdcv sdotsdot=minus= minus

minus

τ

)()()()(

)]()([1

23022

2202

3

2202

30minus

minus

minus sdotsdot

sdotminus

=SSOcOHcOHcSSOcIn

OHcSSOckτ

39

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

=minusminus= minusminus )]()([21)()( 2

32

3022022 SSOcSSOcOHcOHс

2222 10254)1011052(21105 minusminusminusminus sdot=sdotminussdotminussdot= мольл

)1052()10254()105()101(

)]1051052[9111

22

22

22 minusminus

minusminus

minusminus sdotsdotsdotsdotsdotsdot

sdotsdotminussdot

= Inτ

τ = 159

Концентрация minus23SSO равная 2101 minussdot мольл установиться через 159 мин

74 Расчеты по уравнению Аррениуса

С помощью уравнения Аррениуса рассчитываются энергия активации и предэкспоненциальный множитель на основе экспериментальных значений константы скорости Константа скорости может быть пересчитана на лю-бые температуры

RTEInAInk

eAk

A

RTEA

minus=

sdot=minus

)11(12

12 TTREInkInk A minus=minus

где minus21kk константы скорости реакции

T1 T minus2 температуры

ЕА ndash энергия активации

R ndash универсальная газовая постоянная

A ndash предэкспоненциальный множитель

40

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Константы скорости разложения пентаоксида диазота N 2 O5 rarrNO2 + NO3

при 308 К и 328 К равны соответственно 134 middot 10 4minus и 150 middot 10 3minus с 1minus Необ-

ходимо рассчитать энергию активации

1

2

21

21

KKIn

TTTRTEA sdotminus

=

14

13

1034110501

)308328()(328)(300)]([31458

minusminus

minusminus

sdotsdot

sdotminus

sdotsdotsdot=

ccIn

КККмольКДжEA

EA = 101 кДжмоль

Энергия активации разложения N2О5 составляет 101 кДжмоль

Константы скорости разложения пентаоксида диазота при 308 К и

328 К равны соответственно 134 middot 10-4 и 150 middot 10-3 с-1 Необходимо рас-

считать предэкспоненциальный множитель А если энергия активации

равна 101кДжмоль

c10812

108110812

c1081)10501(

c1081)10341(

1131313

21

11332831458101000

322

11330831458101000

411

2

1

minus

minussdotminus

minussdotminus

sdot=sdot+sdot

=+

=

sdot=sdotsdot=sdot=

sdot=sdotsdot=sdot=

AAA

eekA

eekA

RTE

RTE

A

A

Множитель А для данной реакции равен 18 middot 1013 с-1

Константа скорости разложения пентаоксида диазота при 328 К со-ставляет 60 1310 minusminussdot с Необходимо рассчитать константу скорости реакции при 100 degС

41

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

c130)10501(287287

2874684)328

1273100

1(31458

101000

)11(

)11(

1312

4684

1

2

2

2

121

2

1212

minusminus =sdotsdot==

===minus+

minus=

minusminus=

minusminus=minus

KK

eKK

KKIn

TTRE

KKIn

TTREInkInk

A

A

Константа скорости разложения N2О5 при 100 degС составляет 013 с-1

42

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

8 РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РАВНОВЕСИЯМ

81 Расчеты по закону действующих масс

Расчеты в соответствии с законом действующих масс осуществляются в определенной последовательности

Алгоритм действия 1 Составление уравнения реакции 2 Указание молярных концентраций (парциальных давлений) реаген-

тов перед началом реакции 3 Вычисление молярных концентраций (парциальных давлений) уча-

стников реакции в состоянии химического равновесия 4 Составление уравнения закона действующих масс 5 Подстановка молярных концентраций (парциальных давлений) в

уравнение закона действующих масс 6 Расчет искомых величин В химических равновесиях с одинаковой суммой коэффициентов для

реагентов и продуктов (Δ v = 0) вместо молярных концентраций могут быть взяты пропорциональные им количества веществ

82 Расчет константы равновесия Кс

В реакции уксусной кислоты с этанолом при 25 degС к моменту установ-ления химического равновесия образовалось 205 моль этилового эфира уксусной кислоты В исходных веществах содержалось 155 моль воды Каково значение константы равновесия

1 СН3mdashСООН + С2Н5mdashОНhArrСН3mdashСООmdashС2Н5 + Н2О 2 3 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 (3-205) (4-205) 205 моль (155 + 205) 095 моль 195 моль 36 моль

43

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

4 )()(

)()(спиртnкислотаnводаnэфирnKC sdot

sdot=

5 95195063052

sdotsdot

=cK

6 КС = 398 При 25 degС константа равновесия образования этилового эфира уксус-

ной кислоты равна 398 (или ~ 4)

83 Расчет количества продукта в состоянии равновесия

При 25 degС константа равновесия образования эфира из уксусной кисло-ты и этанола равна 4 Каково количество эфира в состоянии равновесия если взято 3 моль уксусной кислоты и 4 моль этанола Исходные вещест-ва содержат 155 моль воды

1 СН3 ndash СООН + С2Н5 ndash ОН hArr СН3 ndash СОО ndash С2Н5 + Н2О 2 3 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 3-n 4-n n 155 + n

4 )()(

)()(спиртnкислотаnводаnэфирnK C sdot

sdot=

5 )4()3(

)551(4nn

nnminussdotminus

+=

87329254164

972859

016859482845516

21

222

plusmn=minusplusmn=

=+minus+minus=+

n

nnnnnn

n1 = 78 моль (нереальный ответ n gt 4 моль)

n2 = 205 моль В состоянии химического равновесия смесь содержит 205 моль этило-

вого эфира уксусной кислоты

44

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

84 Расчет выхода продукта

Уход продукта реакции представляет собой частное от деления полу-ченного в равновесии количества вещества и рассчитанного по необрати-мой реакции количества вещества

теорnn

При взаимодействии 3 моль уксусной кислоты с 4 моль этанола полу-чают 205 моль эфира Исходные вещества содержали 155 моль воды Ка-ков выход эфира по отношению к уксусной кислоте

1 OHHCCOOCHOHHCCOOHCH 2523523 +minusminushArrminus+minus

2 23 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 095 моль 195 моль 205 моль 36 моль

4 3052

)()(

)()(

0

===кислотаnэфирn

эфирnэфирn

теор

η

5 68680 ==η

Выход эфира по отношению к уксусной кислоте составляет 68

85 Расчет константы равновесия по уравнению Вант-Гоффа

Расчет константы равновесия при определенной температуре осущест-вляется при заданной константе равновесия с помощью уравнения Ванг-Гоффа (изобара реакций)

2RTH

dTdInK Δ

=

Интегрированная форма

12

120

12 TTTT

RHInKInK minus

sdotΔ

+=

45

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

где k ndash константа равновесия 0HΔ ndash стандартная энтальпия

R ndash универсальная газовая постоянная T ndash температура 12 ndash индексы для двух составляющих

При 25 degС для химической реакции 242 2NOON hArr константа равновесия

КР = 114 кПа Рассчитайте константу равновесия при 70 degС если стан-дартная энтальпия реакции Δ Н0 = 59 кДж

259325101325101

940343298298343

3145859000

325101411

325101

9402

12

120

12

2

2 =sdot=sdot=

=sdotminus

sdot+=

=minus

sdotΔ

+==

eeK

In

TTTT

RHInK

KInK

PInKP

PP

P

86 Расчеты с водородным показателем рН

Расчеты с показателем рН проводятся с помощью формулы-определения рН и химического выражения константы протолиза

мольлв)()( 33 OHcOHIgcpH +minus=

Для сильных кислот и оснований

с(H3O+) = c0на sdot c(OH-) = c0B

Для средних по силе кислот и оснований (при К gt 001 с0)

с(H3O+) = Bbнаa cKOHсcK 00 )( =minus

Для буферных ратворов

)()()( 3 minus

+ sdot=AcHAcКOHс a

46

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Раствор имеет значение рН 35 Какова молярная концентрация катио-нов оксония

мольл102310)(

10)(

)(

4533

3

3

minusminus+

minus+

+

sdot==

=

minus=

OHc

OHc

OHIgcpH

pH

Концентрация катионов H3O+ = 32 sdot 10-4 мольл

Рассчитайте рН в 01М растворе аммиака если КВ(NH3) = 18 middot 10 5minus

111)1077(

мольл10771031

101)(

)(

мольл103110)1081()(

)(

12

123

14

3

35

0

=sdotminus=

sdot=sdotsdot

==

sdot=sdotsdot=

=

minus

minusminus

minus

minus+

minusminusminus

minus

IgpHOHcKOHс

OHc

cKOHс

W

BB

Рассчитайте значение рН буферного раствора

К a (СН3СООН) + 016М CH 3 COONa

Если К а (СН3СООН) = 18- 10 5minus

55

3

33 1021

160110)1081(

)()()( minusminus

minus+ sdot=sdotsdot=sdot=

COOCHcCOOHCHcKOHс a

pH = 49

Буферный раствор имеет значение рН = 49

47

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

87 Расчет степени протолиза

Степень протолиза представляет собой долю кислоты или основания

вступивших в протолиз по отношению к начальной концентраций протолита

НАНАKT c

Acc

OHca00

3 )()( minus+

==

и

BBC c

HBccOHca

000

)()( +minus

==

Какова степень протолиза в 001М растворе уксусной кислоты если

010

010)1081()(

)(

)()()(

)(

5

30

30

30330

3

sdotsdot=

sdot=

sdot==

minus

+

COOHCHcCOOHCHcK

a

COOHCHcKOHcCOOHCHc

OHca

aKT

aKT

аКТ = 0042 или 42

Ka = 18 sdot 10-5

Степень протолиза уксусной кислоты составляет 42

88 Расчеты по равновесиям растворимости

Расчеты по равновесиям растворимости и осаждения проводятся с по-

мощью выражения для произведения растворимости

)()(

][][)(

nmnm

nMnM

nmMnnM

nmBAПРBAl

BABAПР

+

minus+

=

=

48

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

где ПР (АmВn) ndash произведение растворимого вещества АmВn

l(АmВn) ndash растворимость вещества или концентрация насыщенного рас-

твора вещества nm BA

Сульфат бария имеет произведение растворимости 1middot10-10 При какой

концентрации серной кислоты в 0001М растворе хлорида бария начина-

ется осаждение сульфата бария

[Ba2+][SO minus24 ] = ПP(BaSо4)

3

10

242

442 101101

][)(][)( minus

minus

+minus

sdotsdot

===BaBaSOПРSOSOHс

c(H2SО4)= 1 middot 10-7 мольл

Осаждение сульфата бария начинается когда концентрация серной ки-

слоты превышает значение 1 middot 10 7minus мольл

Какова растворимость l1 перхлората калия в воде по сравнению с рас-

творимостью l1 перхлората калия в 1 М растворе хлорида калия

l1 (КСlO4) = [СlOminus4 ] = )( 4KCIOПР = 2101 minussdot = 01 мольл

l1 (КСlO4) = [СlOminus4 ] ПР(КClO4) = с(К+)[СlO

minus4 ] = 1 middot 10-2

1101

)()KClO()(

24

42

minus

+

sdot==

KcПРKClOl

l1 (КСlO4) = 001 мольл

Растворимость l1 перхлората калия в чистой воде в десять раз выше 1

М растворе хлорида калия

49

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

89 Расчет растворимости при комплексообразовании

Для расчета растворимости малорастворимых солей когда катион об-

разует комплекс требуются уравнения для произведения растворимости и

для константы устойчивости комплекса

ПР(AmBn) = [An+]m[Bm-]n

xnx

LAAlK

]][[][

+=

где ПР ndash произведение растворимости

К ndash константа устойчивости комплекса

[Аn+] ndash молярная концентрация катионов

[L] ndash молярная концентрация лигандов

[АЦ] ndash молярная концентрация комплекса

Константа устойчивости катиона диамминсеребра (+1) К = 16 middot 107

Рассчитайте растворимость хлорида бромида и иодида серебра(1) в 4М

растворе аммиака если ПР(АgСl) = 1 middot 10-10 ПР(АgВr) = 5 middot 10-13

ПР(АgI) = 8 middot 10-17

AgXhArrАg+ + Х minus ПР(АgХ) = [Аg+][Х minus ]

])([

)()(][

)(][)(

)(])([][

)(][

])([])([2

23

32

33

23

32

23233

++minus

++

+

+++

sdotsdot===

sdot=

sdot=hArr+

NHAgNHcKAgXПР

AgAgXПРXAgXl

NHcKNHAgAg

NHcAgNHAgKNHAgNHAg

50

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

мольл1041)(

4)1061()108()(

мольл1011)(

4)1061()105()(

мольл160)(4)1061()101()(

)()()(

][])([

4

2717

2

2713

2710

32

23

minus

minus

minus

minus

minusminus

minus+

sdot=

sdotsdotsdotsdot=

sdot=

sdotsdotsdotsdot=

=

sdotsdotsdotsdot=

sdotsdot=

asymp

AgIl

AgIl

AgBrl

AgBrl

AgCllAgCll

NHcKAgXПРAgXl

XNHAg

Растворимость галогенидов серебра(1) в 4М растворе аммиака состав-

ляет 016 (AgCl) 11 middot 10-2 (AgBr) и 14 middot 10-4 мольл (AgI) В этом растворе

аммиака хлорид растворяется хорошо бромид ndash незначительно и иодид

серебра (+1) ndash плохо

51

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

9 РАСЧЕТЫ В ЭЛЕКТРОХИМИИ

91 Расчеты по уравнению Нернста

С помощью уравнения Нернста можно вычислить окислительно-

восстановительные потенциалы электродные потенциалы и равновесное

напряжение гальванического элемента

Для окислительно-восстановительного электрода

][][0

BcOkIn

zFRTEE sdot+=

где Е0 ndash стандартный потенциал

Е ndash электродный потенциал

Z ndash число переданных электронов

Для электрона металлкатион металла

][0 +sdot+= ZAInzFRTEE

][][)(0590

K298при)()(

0

01

02

0

BcOkIg

zBEE

TанодЕкатодEE

EEE

sdot+=

=minus=Δminus=Δ

где R ndash газовая постоянная

Т ndash температура

F ndash постоянная Фарадея

[Ок] ndash молярная концентрация окислителя

[Bc] ndash молярная концентрация восстановителя

ΔЕ0 ndash стандартное напряжение

ЕΔ ndash равновесное напряжение

52

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Каков электродный потенциал пары медькатион меди (+2) при 25 degС и

[Cu2+]= 001 мольл

01020590340][

2)(0590 20 IgCuIgBEE sdot++=sdot+= +

E = +028 B

Электродный потенциал равен +028 В

Каково равновесное напряжение гальванического элемента Даниеля

при 25 degС если молярные концентрации сульфата меди(2) и сульфата

цинка(2) одинаковы

Электрод 1 цинккатион цинка (+2)

Электрод 2 медькатион меди (+2)

)()()(][][02950

)()(][02950)(

][02950)()()(

02020202

2

2020220

22022

EZnZnECuCuECuCuEZnCuIg

ZnZnECuCuEZnIgZnZnE

CuIgCuCuEZnZnECuCuEE

Δ=minusminus=+

+minus=+minus

minus+=minus=Δ

++++

+

++++

++++

ΔEdeg = 034 middot (-076) = 110 В

Элемент Даниеля имеет равновесное напряжение 110 В Рассчитайте

напряжение гальванического элемента CuCu +2 (с 1 )|| К+ СI minus || Cu2+(c2)Cu

(Cu2+) = 05 мольл и с1 (Сu2+) = 05 005 и 0005 мольл

Для каждого полуэлемента )(20590 20 +sdot+= CuIgcEE

Напряжение гальванического элемента

1

201

0212 2

0590ccIgEEEEE sdot+minus=minus=Δ

Поскольку

01

02 EE =

53

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

то

1

2

20590

ccIgE sdot=Δ

а) с1 (Cu2+) = 05 мольл ΔЕ = 00295 Ig 1 = 0

б) с1 (Cu2+) = 005мольл ΔЕ = 00295 Ig 10 = 0030 В

в) с1 (Cu2+) = 0005 мольл ΔЕ = 00295 Ig 100 = 0059 В

Исследуемые концентрационные гальванические элементы имеют при

25 degС напряжение 0 30 и 59 мВ

Рассчитайте электродные потенциалы полуэлементов при 25 degС

1) 2HPt (р = 1035 кПа) Н3О+ (рН = 15)

2) +2FePt (с = 002 мольл) Fe3+ (с = 004 мольл)

Каково равновесное напряжение гальванического элемента составлен-

ного из этих электродов

++ OHH 22 2 = 2Н3О+ + 2е-

B880)0890(7880B78800200400590770

][][)(0590)(

B08903101510302950510590

)(3101

)(205900590

)(][

20590

2

2

3320

232

1

2

2

230

1

=minusminus=Δ=+=

sdot+=+hArr

minus=minussdotminus=

sdotminussdotminus=+=

+

+++minus++

EIgE

FeFeIgBFeFeEEeFeFe

IgE

кПаHpIgpH

HpOHIgEE

Равновесное напряжение данного гальванического элемента составляет

088 В

54

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Рассчитайте окислительно-восстановительный потенциал для пары

Mn2+MnOminus4 при рН = 0 при рН = 03 и 7 (t = 25 ordmC)

( ) ( ) [ ][ ][ ]

( ) ( ) ( ) [ ][ ]

( ) ( )

( ) ( ) ( ) 094405112

85

05902

lg5

059085

0590

lg5

0590

5812

4

4

24

42

2

834

42

3422

рНВВEMnOMnE

pHBEMnOMnE

MnMnOBpHBEMnOMnE

MnOHMnBEMnOMnE

eOHMnOHMn

sdotminus+=+

sdotminus=+

sdot+sdotminus=

sdot+=

++harr+

minus

minus

+

minusminus+

+

+minusminus+

minus+minus+

o

o

o

o

При рН = 0 Е = +151 рН = 3 Е = +123 рН = 7 Е = +085

Окислительно-восстановительный потенциал данной пары при рН = 03 и 7 составляет +151 +123 и +085 В соответственно

92 Расчеты по законам Фарадея

Для расчета осажденной массы значений силы тока времени или чис-ла элементарных зарядов при электролизе используются законы Фарадея или преобразования законов Фарадея а также формула-определение мо-лярной массы

zFMIm

zFI

nm

zFIn

τ

τ

τ

=

=

=

55

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

где I ndash сила тока

τ ndash время

z ndash число элементарных зарядов

F ndash постоянная Фарадея

n ndash количество вещества

М ndash молярная масса

m ndash масса вещества

Рассчитайте ежедневное производство алюминия в электролизёре кото-рый работает при силе тока 100 000 А и для которого выход по току η = 85

Al3+ rarr Al + 3endash

кг685г039685485963

85027360024000100asymp=

sdotsdotsdotsdotsdot

==zFMIm ητ

В электролизе ежедневно получают 685 кг алюминия

56

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

10 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ФОРМУЛ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ

101 Определение молекулярной формулы летучего органического соединения

Для определения молекулярной формулы летучего соединения необхо-димо оценить результаты качественного и количественного элементного анализа а также установить молярную массу

Алгоритм действия

1 Установить качественный состав соединения Результат исследуемое соединение состоит из элементов углерод во-

дород и кислород Молекулярная формула СхНуОz 11 Установить молярную массу соединения

12 Экспериментальное определение объема пара одной пропорции

соединения

( )( )[ ]

кПа 72101

C 20

мл 548г

г120

=

=

=

=

p

t

OHCV

OHCm

zyx

zyx

o

13 Рассчитать объем пара порции соединения в нормальных условиях

( )[ ] ( )[ ]

( )[ ] мл 445г

32510115293

1527372101548гг

=sdot

sdotsdot=

sdot=

zyx

zyxzyx

OHCVрТ

рТOHCVOHCV

o

o

oo

14 Рассчитать молярную массу соединения

57

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

( ) ( )( )[ ]

( ) гмоль 259

445

41422120гм

=

sdot=

sdot=

zух

zyx

zухzух

ОНСМ

OHCVVОНСm

ОНСМo

2 Установить возможную молекулярную формулу органического со-единения путем расчета

( ) )()()( ОzМНуМСхМОНСМ zух ++=

Возможные решения 592 гмоль = (2 middot 12 + 4 middot 1 + 2 middot 16 гмоль)

или 592 гмоль = (3 middot 12 + 8 middot 1 + 1 middot 16 гмоль)

Возможные молекулярные формулы органического соединения С2Н4О2 и С3Н8О

3 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органическо-го соединения путем анализа сжиганием

31 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида углерода которые образуются при сжигании одной порции органического соединения

m(CхHуOz) = 60 мг m(H2О) = 720 мг V(CО2) = 718 мл t =20degC ρ = 10172 кПа 32 Рассчитать объем диоксида углерода при нормальных условиях 33 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-

единения

( )( )

( ) ( )( ) 3

м

22 =sdot

sdot=

zyx

zyxp

zyx OHCmVOHCMTCOV

OHCnCOn oo

58

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

34 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-

единения

( )( )

( ) ( )( ) ( ) 8

22

2

22 =sdot

sdot==

zyx

zyxp

zyx OHCmOHМOHCMTOHm

OHCnOHnY o

35 Составить молекулярную формулу

Молекулярная формула органического соединения С3Н8О

Молекулярная (брутто-) формула еще не проясняет строения химиче-

ского соединения Последнее может быть определено при использовании

химических иили физических методов

Возможные соединения с молекулярной формулой С3Н8О

CH3ndashCH2ndashCH2ndashOH ndash пропанол 1

CH3ndashCH(OH)ndashCH3 ndash пропанол 2

СН3ndashСН2ndashОndashСН3 ndash метиловый спирт

102 Определение молекулярной формулы

нелетучего органического соединения

Для определения молекулярной формулы нелетучего соединения необ-

ходимо оценить результаты качественного и количественного элементно-

го анализа и результатов определения молярной массы криоскопическим

методом Молярная масса вещества рассчитывается на основании пони-

жения температуры замерзания

LB

Bзамзам mM

mkT sdot=Δ

Lзам

BзамB mT

mkMΔ

=

где замTΔ ndash понижение температуры замерзания

59

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

замK ndash криоскопическая константа растворителя

Bm ndash масса вещества В

BM ndash молярная масса вещества В

Lm ndash масса растворителя

Для определения молекулярной формулы подходит следующая после-

довательность действий

Установить качественный состав соединения Результат исследуемое со-

единение состоит из элементов углерод водород и кислород Молекуляр-

ная формула ZYX OHC

1 Установить молярную массу соединения

11 Экспериментальное определение понижения температуры замер-

зания раствора

m( ZYX OHC ) = 78 г m(H2О) = 40 г

ΔTзам = -2 К

Кзам(Н2О) = -1860 К sdot гмоль

12 Рассчитать молярную массу соединения

)()()(

2OHmTOHCmkOHCM

зам

ZYXзамZYX Δ=

M( ZYX OHC ) = 181 гмоль

2 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органического

соединения путем анализа сжиганием

21 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида

углерода которые образуются при сжигании одной порции соединения

M(CxHyOz) = 93 мг

m(H2О) = 547 мг

V(СО2) = 739 мл

t =22 degС

60

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

ρ = 1006 гПа

22 Рассчитать объем диоксида углерода в нормальных условиях

25101315295152731006973)()(

0

0220 sdot

sdotsdot==

TppTCOVCOV

V0(СО2) = 679 мл

23 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-

единения

093041422

18106790)(

)()()(

)( 202

sdotsdot

=sdotsdot

==ZYXM

Zyx

ZYX OHCmVOHCMCOV

OHCnCOnx

х = 6

24 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-

единения

93181817542

)()()()(2

)()(2

2

22

sdotsdotsdot

=sdotsdot

==ZYX

Zyx

ZYX OHCmOHMOHCMOHm

OHCnOHny

у = 12

25 Расчет числа атомов кислорода в молекуле органического соеди-

нения

)()()()( OzMHyMCxMOHCM Zyx +minus=

16112126181

)()()()( sdotminussdotminus=

minusminus=

OMHyMCxMOHCM

z Zyx

z = 6

Молекулярная формула соединения С6H12O6

61

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

Основная

1 Коровин НВ Общая химия учебник для технических направлений и специальностей вузов НВ Коровин ndash 2-е изд испр и доп ndash М ВШ 2000

2 Фролов ВВ Химия ВВ Фролов ndash М Высшая школа 1995 3 Глинка НЛ Задачи и упражнения по общей химии НЛ Глинка ndash

Л Химия 1989 4 Суворов АВ Общая химия АВ Суворов АБ Никольский ndash СПб

Химия 1997 5 Орлов КЯ Авиационные материалы КЯ Орлов ВА Пархимович

ndash М Транспорт 1993 6 Задачи и упражнения по общей химии под ред проф НВ Корови-

на ndash М Высшая школа 2003 7 Михилев ЛА Задачи и упражнения по неорганической химии

ЛА Михилев НФ Пассет МИ Федотова ndash СПб Химия 1995 8 Хомченко ИГ Общая химия сборник задач и упражнений

ИГ Хомченко ndash М Оникс 1999 9 Литвинова ТН Задачи по общей химии с медико-биологической на-

правленностью ТН Литвинова ndash Ростов нД Феникс 2001 10 Кузьменко НЕ Задачник по химии НЕ Кузьменко ВВ Еремин

ndash М Экзамен 1999

Дополнительная

1 Слесарев ВИ Химия Основы химии живого учебник для вузов

ВИ Слесарев ndash 2-е изд испр и доп ndash СПб Химиздат 2001

2 Хаускрофт К Современный курс общей химии В 2 т К Хаускрофт

Э Констебл пер с англ ndash М Мир 2002 3 Лидин РА Химия справочник для старшеклассников поступающих в вузы

РА Лидин ЛЮ Аликберова ndash М Аст пресс школа 2002

62

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

4 Слета ЛА Химия справочник ЛА Слета ndash Харьков Фолио Рос-

тов нД Феникс 1997

5 Дикерсон Р Основные законы химии В 2 т Р Дикерсон Г Грей

Дж Хейт ndash М Мир 1982

6 Лучинский ГП Курс химии ГП Лучинский ndash М Высшая школа 1985

7 Ремсден ЭН Начала современной химии ЭН Ремсден ndash Л Хи-

мия 1985

8 Степин БД Неорганическая химия БД Степин АА Цветков ndash

М Высшая школа 1994 9 Шелинский ГИ Основы теории химических процессов ГИ Шелинский

ndash М Просвещение 1989

10 Ерохин ЮМ Сборник задач и упражнений по химии ЮМ Еро-

хин ВИ Фролов ndash М ВШ 1990

11 Любимова НБ Вопросы и задачи по общей и неорганической хи-

мии НБ Любимова ndash М ВШ 1990 12 Фримантл М Химия в действии М Фримантл ndash Ч 1 2 ndash М Мир 1991

13 Шиманович ИЕ Общая химия в формулах определениях схемах

ИЕ Шиманович МЛ Павлович ВФ Тикавый ПМ Малашко ndash Минск

Университетское 1996

14 Витинг ЛМ Задачи и упражнения по общей химии ЛМ Витинг

ЛА Резницкий ndash М МГУ 1995

15 Зоммер К Химия справоник школьника и студента Пер с нем

под ред РА Лигина ndash 2-е издстереотип ndash М Дрофа 2000

63

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Приложение

64

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

65

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

66

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

67

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Значение некоторых констант

Постоянная Авогадро NA = 60221023 моль-1

Постоянная Фарадея 1 F = 6021023е = 96484 Кл = 268 Аmiddotч

Постоянная Планка h = 662610-34 Джс

Универсальная газовая постоянная R = 0082 лmiddotатмКndash1моль-1 =

= 62 360 млmiddotмм рт ст Кndash1мольndash1 = 8314 ДжmiddotК-1мольndash1 = 1987 калК-1моль-1

Таблица 1

Приставки кратных и дольных единиц

Приставка Множитель Приставка Множитель Приставка Множитель

тера Т 1012 гектог 102 милли м 10-3

гига Г 109 дека да 101 микро мк 10-6

мега М 106 децид 10-1 нано н 10-9

кило к 103 сантис 10-2 пико п 10-12

Таблица 2

Корни латинских названий элементов

Символ Название Корень латинского названия Ag Серебро Аргент As Мышьяк арс- арсен- Au Золото аур- С Углерод карб- карбон- Сu Медь купр- Fe Железо ферр- Н Водород гидр- гидроген-

Hg Ртуть меркур- Мn Марганец марган- N Азот нитр- Ni Никель никкал- О Кислород окс- оксиген- Pb Свинец плюмб- S Сера сульф- тио-

Sb Сурьма стиб- Si Кремний алл- силиц- Sn Олово станн-

68

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Таблица 3 Соотношение между единицами энергии

Единица эрг Дж кал Втmiddotч ЭВ

эрг 1 10-7 239middot10-8 278middot10-11 624middot1011

Дж 107 1 0239 278middot10-4 625middot1018

кал 4184middot107 4184 1 116middot103 261middot1019

Втmiddotч 360middot1010 36middot103 861 1 224middot1022

ЭВ 160middot10-12 160middot10-19 383middot10-20 445middot10-23 1

Таблица 4

Названия часто употребляемых кислот и их солей

Кислота Названия солей

Название Формула Кислот-ный

осадок

По названию кислоты (рус номенклатура)

По названию аниона (между-народная но-менклатура)

Азотная HNO3 NO3ndash азотнокислый нитрат

Азотистая HNO2 NО2ndash азотистокислый нитрит

Бромоводородная HBr Brndash бромистый бромид

Йодоводородная HI Indash йодистый йодид

Метакремниевая H2SiO3 SiO32ndash кремниевокислый силикат

Марганцовая HMnO4 MnO4ndash марганцевокислый перманганат

Ортофосфорная H3PO4 PO43ndash фосфорнокислый ортофосфат

(фосфат)

H3PO4 HPO42ndash

кислый фосфорнокис-лый (двухзамещенный) гидрофосфат

H3PO4 H2PO4ndash кислый фосфорнокис-

лый (однозамещенный) дигидрофосфат

Серная H2SO4 SO42ndash сернокислый сульфат

H2SO4 HSO4ndash

кислый сернокислый

гидросульфат (бисульфат)

Сернистая H2SO3 SO32ndash сернокислый сульфит

H2SO3 HSO3ndash кислый сернистокислый гидросульфит

(бисульфит)

Угольная H2CO3 CO32ndash углекислый карбонат

H2CO3 HCO3ndash

кислый углекислый (двууглекислый)

гидрокарбонат (бикарбонат)

Уксусная CH3CHOOH CH3COOndash уксуснокислый ацетат

69

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Окончание табл 4Кислота Названия солей

Название Формула Кислот-ный

осадок

По названию кислоты (рус номенклатура)

По названию аниона (между-народная но-менклатура)

Фосфористая H3PO3 HPO32ndash фосфористокислый фосфит

Фтороводородная HF Fndash фтористый фторид

Хлороводородная HCl Clndash хлористый хлорид

Хлорная HClO4 ClO4ndash хлорнокислый перхлорат

Хлорноватая HClO3 ClO3ndash хлорноватокислый хлорат

Хлорноватистая HClO ClOndash хлорноватистокислый гипохлорид

Хромовая H2CrO4 CrO42ndash хромовокислый хромат

Двухромовая H2Cr2O7 Cr2O72ndash двухромовокислый

бихромат (ди-хромат)

70

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

  • СОДЕРЖАНИЕ
    • ВВЕДЕНИЕ
    • ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
    • 1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВАЖНЕЙШИХ ВЕЛИЧИН И ЕДИНИЦИСПОЛЬЗУЕМЫХ В ХИМИИ
    • 2 ВАЖНЕЙШИЕ ВЕЛИЧИНЫ И ЕДИНИЦЫ В ХИМИИ
    • 3 РАСЧЕТЫ ДЛЯ ГАЗОВ
      • 31 Расчет массы газов
      • 32 Расчет объема газов
        • 4 РАСЧЕТЫ ДЛЯ СМЕСЕЙ
          • 41 Расчеты соотношения компонентов смеси
          • 42 Расчеты по массовой доле
          • 43 Расчеты по объемной доле
          • 44 Расчеты по мольной доле
          • 45 Расчеты по молярной концентрации
          • 46 Расчеты по эквивалентной концентрации
          • 47 Расчеты по плотности газов и растворов
          • 48 Расчет молярной концентрации веществапо результатам титрования
          • 49 Расчет массы по результатам титрования
            • 5 СТЕХИОМЕТРИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РЕАКЦИЯМ
              • 51 Алгебраический расчет массы и объема
              • 52 Расчет массы и объема методом пропорций
                • 6 РАСЧЁТЫ В ХИМИЧЕСКОЙ ТЕРМОДИНАМИКЕ
                  • 61 Расчет энтальпии реакции по данным эксперимента
                  • 62 Расчет стандартных величин реакции по табличным данным
                  • 63 Расчет энергии Гиббса реакции
                  • 64 Расчет константы равновесия
                    • 7 РАСЧЕТЫ В КИНЕТИКЕ РЕАКЦИЙ
                      • 71 Расчет константы скорости
                      • 72 Расчет порядка реакции
                      • 73 Расчет времени реакции
                      • 74 Расчеты по уравнению Аррениуса
                        • 8 РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РАВНОВЕСИЯМ
                          • 81 Расчеты по закону действующих масс
                          • 82 Расчет константы равновесия Кс
                          • 83 Расчет количества продукта в состоянии равновесия
                          • 84 Расчет выхода продукта
                          • 85 Расчет константы равновесия по уравнению Вант-Гоффа
                          • 86 Расчеты с водородным показателем рН
                          • 87 Расчет степени протолиза
                          • 88 Расчеты по равновесиям растворимости
                          • 89 Расчет растворимости при комплексообразовании
                            • 9 РАСЧЕТЫ В ЭЛЕКТРОХИМИИ
                              • 91 Расчеты по уравнению Нернста
                              • 92 Расчеты по законам Фарадея
                                • 10 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ФОРМУЛОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
                                  • 101 Определение молекулярной формулы летучего органического соединения
                                  • 102 Определение молекулярной формулы не летучего органического соединения
                                    • БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
                                    • Приложение
Page 31: МЕТОДИКА РЕШЕНИЯ ЗАДАЧvenec.ulstu.ru/lib/disk/2015/Kemer_7.pdf · 2015-03-23 · ВВЕДЕНИЕ Значение решения задач в курсе химии

5 СТЕХИОМЕТРИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ

ПО ХИМИЧЕСКИМ РЕАКЦИЯМ

Стехиометрия ndash учение о количественном составе химических соеди-

нений а также о соотношениях количеств веществ масс объемов и заря-

дов в химических реакциях

Стехиометрический расчет ndash расчет масс и объемов участвующих в

химической реакции исходных веществ или продуктов реакции Во всех

химических реакциях количества исходных веществ реагируют друг с дру-

гом в определенном соотношении На основании этого можно рассчитать

массы и объемы участников химической реакции

51 Алгебраический расчет массы и объема

На основе пропорциональности масс объемов и количеств веществ

выводятся расчетные уравнения для этих величин

Искомая величина Заданная величина Расчетное уравнение

m(A) m(B) ( )( )

( ) ( )( ) ( )BMBn

AMAnBmAm

sdotsdot

=

m(A) V(B) ( )( )

( ) ( )( ) ( )BVBn

AMAnBVAm

Msdotsdot

=

V(A) m(B) ( )( )

( ) ( )( ) ( )BMBn

AVAnBmAV M

sdotsdot

=

V(A) V(B) ( )( )

( )( )BnAn

BVAV

=

m ndash масса вещества V ndash объем вещества M ndash молярная масса VM ndash мо-

лярный объем газа (ну) (A) ndash вещество А (B) ndash вещество В

31

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Рассмотрим алгоритм действия на примере задачи каков объем кисло-

рода может быть получен путем термического разложения 28 г перманга-

ната калия

1 Составление уравнения реакции

2KMnO4 = K2MnO4 + MnO2 + O2

2 Указания на искомые и заданные величины

Дано n(B) = n(KMnO4) = 2 моль

N(A) = n(O2) = 1 моль

m(B) = m(KMnO4) = 28 г

Найти V(A) = V(O2)

3 Вывод расчетного уравнения

( ) )(

)()()()(

)()()()(

)()(

44

4222 KMnOMKMnOn

KMnOmOVMOmOV

BMBnAVAn

BmAV M

sdotsdotsdot

=

sdotsdot

=

4 Подстановка данных в расчетное уравнение

( ) ( ) ( )( ) ( )мольгмоль

лмольлмольOV1582

284221)( 2 sdotsdotsdot

=

5 Счет искомых величин

V(O2) = 198 л

6 Ответ задачи путем термического разложения 28 г перманганата ка-

лия можно получить 198 л кислорода

32

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

52 Расчет массы и объема методом пропорций

Массы и объемы реагентов в химической реакции могут быть рассчи-

таны на основе количеств веществ молярных масс и молярных объемов

используя метод пропорций

Какая масса оксида железа (3) должна быть использована в реакции с

алюминием для получения 14 г железа

1 Составление уравнения реакции

Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3

2 Запись заданной и искомой величины над уравнением реакции

m 14 г

Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3

3 Запись произведений стехиометрических коэффициентов и моляр-

ных масс веществ под уравнением реакции

m 14 г

Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3

мольг 1601sdot мольг 562 sdot

4 Составление пропорции

мольгг

мольгm

56214

1601 sdot=

sdot

5 Расчет искомых величин

гмольг

гмольгm 20562

14160=

sdotsdot

=

6 Ответ задачи для получения 14 г железа требуется 20 г оксида желе-

за (+3)

33

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

6 РАСЧЁТЫ В ХИМИЧЕСКОЙ ТЕРМОДИНАМИКЕ

61 Расчет энтальпии реакции по данным эксперимента

Энтальпия реакции может быть определена калориметрическим методом

)(

)()()(

)(

)()(

22

22

продmпродMTOHcOHmН

продnTOHcOHmH

P

P

sdotΔsdotsdotminus=Δ

Δsdotsdotminus=Δ

где ΔH ndash энтальпия реакций

m(H2O) ndash масса воды в калориметре

(прод) ndash продукт реакции

Определите энтальпию реакции железа с серой если образуется суль-

фид железа(2)

Уравнение реакции Fe + S = FeS

Данные измерений m(H2О) = 400 г ΔT = 45 К

m(Fe) = 448 г m(S) = 256 г

( )[ ] ( ) 94562484

8854194400)()(

)()()( 22

молькДжмольгКлКДж

SmFemFeSMTOHcOHmH P

minus=+

sdotsdotsdotsdotminus=

+sdotΔsdotsdot

minus=Δ

Определенная калориметрическим путем энтальпия реакции получения

сульфида железа (+2) составляет ΔН = -94 кДжмоль (табличная величи-

на -100 кДжмоль)

34

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

62 Расчет стандартных величин реакции

по табличным данным

Стандартные энтальпии ΔН0 стандартные энтропии ΔS0 стандартные

энергии Гиббса ΔG0 ndash реакции могут быть рассчитаны на основе закона

Гесса по табличным данным

)]([)]([

)()(

)()(

0

0

0

000

000

реагGvпродGvG

SvSvS

HvHvH

BTBTT

реагпрод

реагпрод

ΔsdotminusΔsdot=Δ

sdotminussdot=Δ

ΔsdotminusΔsdot=Δ

sumsum

sum sum

sum sum

Рассчитайте стандартную энтальпию гидрирования этена

кДж137]01521[)]85(1[

)]H(H)HC(H[)HC(H

CHCHHCHCH

20

420

6200

33222

minus=sdot+sdotminusminussdot=

=Δsdot+ΔsdotminusΔsdot=Δ

minusrarr+=

vvHv

Стандартная энтальпия реакции составляет -137 кДж

63 Расчет энергии Гиббса реакции

Расчет производится по уравнению Гиббса-Гельмгольца

000 H STGT ΔminusΔ=Δ

Рассчитайте стандартную энергию Гиббса GΔ 0298 ndash гидрирования этена

СН2 = СН2 + Н2 rarr СН3 ndash СН3 0HΔ = -137 кДж ASP = ndash121 ДжК

0298GΔ = 0

298HΔ ndashΔS 0 = ndash137 middot298 (ndash0121) = ndash101 кДж

Стандартная энергия Гиббса реакции составляет -101 кДж

35

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

64 Расчет константы равновесия

Константа равновесия рассчитывается по стандартной энергии Гиббса

реакции

RTInKGT minus=Δ 0

Рассчитайте константу равновесия PK гидрирования этена при 298 К

если кДж1010289 minus=ΔG давление выражено в Паскалях

0289 PRTInKG minus=Δ

105325101

кПа)325101(

1)325101(

840)К(298)ДжК(3148

)кДж(101

15840

0298

sdot==sdot=

minus=Δ=

=sdot

minus=

Δminus=

Δ

Δ

eeK

vKInInK

RTGInK

vInKP

vP

P

P

P

Константа равновесия гидрирования этена составляет 15105 sdot=PK

36

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

7 РАСЧЕТЫ В КИНЕТИКЕ РЕАКЦИЙ

71 Расчет константы скорости

Расчет константы скорости на основе данных измерения кинетических

параметров осуществляется по уравнению скорости реакции Порядок хи-

мической реакции должен быть известен

Реакция 1 порядка

Реакция 2 порядка

Или если с0А = с0В

)11(10

2

AAA

A

cckkc

ddcv minus==minus=

ττ

где сА сВ ndash молярные концентрации в момент времени х

с0А с0В ndash начальные концентрации реагентов

k ndash константа скорости реакции

τ ndash время протекания реакции

Щелочное омыление метилового эфира уксусной кислоты протекает

как реакция II порядка

CH3 ndash COO ndash CH3 + OH ndash COOndash + CH3OH

Найдите константу скорости Заданы начальные концентрации метилового

эфира уксусной кислоты и гидроксид-иона с0(эфир) = с0(ОН minus ) = 005 мольл

Через 75 с концентрации составили с(эфир) = с(ОН minus ) = 004 мольл

A

AA

A

ccInkkc

ddcV 01

ττ===

BA

AB

ABBA

A

ccccIn

cckckc

ddcV

0

0

00 )(1 sdotminus

==minus=ττ

37

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ minus=⎥

⎤⎢⎣

⎡minus=

0501

0401

751

)(1

)(11

0 cэфирcэфирck

τ

k = 0067 л(мольmiddotс)

Константа скорости щелочного омыления метилового эфира уксусной

кислоты составляет 0067 л(мольmiddotс)

72 Расчет порядка реакции

Расчет порядка реакции из данных измерения кинетических парамет-

ров осуществляется по уравнению скорости С помощью полученных

экспериментальным путем данных рассчитываются и сравниваются меж-

ду собой константы скорости в разные моменты времени Если отклоне-

ние значений этих констант незначительное то выбранный для расчетов

порядок реакции является правильным

Необходимо определить порядок реакции тиосульфат-иона с перокси-

дом водорода

minus23S2SO +2Н3O+ + Н2O2 mdashgt S4O minus2

6 + 4Н2О (при рН = const)

Данные измерений

τ мин 0 17 36 43 52

с(SO3S2-)10-3 мольл

205 103 52 42 31

с(Н2O2)10-3 мольл 368 317 291 286 281

Предложим что в данных условиях протекает реакция II порядка

)()()(22

23

23 OHcSSOck

dSSOdcv sdotsdot=minus= minus

minus

τ

38

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

)()()()(

)]()([1

23022

2202

3

2202

30minus

minus

minus sdotsdot

sdotminus

=SSOcOHcOHcSSOcIn

OHcSSOck

τ

Через 17 мин

)10520()10731()10836()10310(

)1083610520(171

33

33

33 minusminus

minusminus

minusminus sdotsdotsdotsdotsdotsdot

sdotsdotminussdot

= Ink

k = 195 л(моль sdot мин) Аналогично через 36 мин ndash 194 через 43 мин ndash 190 через 52 мин ndash 191

Частные константы скорости близки по значениям протекает реакция 2 порядка Константа скорости этой реакции составляет 19 л(моль sdot мин)

73 Расчет времени реакции

Расчет времени реакции необходимого для того чтобы достичь опре-деленной концентрации исходного вещества или продукта реакции осу-ществлялся по уравнению скорости реакции

Проводится химическая реакция пероксида водорода с тиосульфат-ионом в кислом растворе Начальные концентрации с0(Н2О2) = 5 sdot 10 minus 2мольл

c0(SO3S2 minus

) = 25 sdot10-2 мольл Константа скорости реакции II порядка

k = 191 л(моль sdot мин) Необходимо рассчитать время по истечении кото-

рого концентрация тиосульфат-ионов станет равной 1 sdot 10 2minus мольл 2SО3S2- + 2Н3О+ + Н2О2 rarr S4О minus2 + 4Н2О

)()()(22

23

23 OHcSSOck

dSSOdcv sdotsdot=minus= minus

minus

τ

)()()()(

)]()([1

23022

2202

3

2202

30minus

minus

minus sdotsdot

sdotminus

=SSOcOHcOHcSSOcIn

OHcSSOckτ

39

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

=minusminus= minusminus )]()([21)()( 2

32

3022022 SSOcSSOcOHcOHс

2222 10254)1011052(21105 minusminusminusminus sdot=sdotminussdotminussdot= мольл

)1052()10254()105()101(

)]1051052[9111

22

22

22 minusminus

minusminus

minusminus sdotsdotsdotsdotsdotsdot

sdotsdotminussdot

= Inτ

τ = 159

Концентрация minus23SSO равная 2101 minussdot мольл установиться через 159 мин

74 Расчеты по уравнению Аррениуса

С помощью уравнения Аррениуса рассчитываются энергия активации и предэкспоненциальный множитель на основе экспериментальных значений константы скорости Константа скорости может быть пересчитана на лю-бые температуры

RTEInAInk

eAk

A

RTEA

minus=

sdot=minus

)11(12

12 TTREInkInk A minus=minus

где minus21kk константы скорости реакции

T1 T minus2 температуры

ЕА ndash энергия активации

R ndash универсальная газовая постоянная

A ndash предэкспоненциальный множитель

40

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Константы скорости разложения пентаоксида диазота N 2 O5 rarrNO2 + NO3

при 308 К и 328 К равны соответственно 134 middot 10 4minus и 150 middot 10 3minus с 1minus Необ-

ходимо рассчитать энергию активации

1

2

21

21

KKIn

TTTRTEA sdotminus

=

14

13

1034110501

)308328()(328)(300)]([31458

minusminus

minusminus

sdotsdot

sdotminus

sdotsdotsdot=

ccIn

КККмольКДжEA

EA = 101 кДжмоль

Энергия активации разложения N2О5 составляет 101 кДжмоль

Константы скорости разложения пентаоксида диазота при 308 К и

328 К равны соответственно 134 middot 10-4 и 150 middot 10-3 с-1 Необходимо рас-

считать предэкспоненциальный множитель А если энергия активации

равна 101кДжмоль

c10812

108110812

c1081)10501(

c1081)10341(

1131313

21

11332831458101000

322

11330831458101000

411

2

1

minus

minussdotminus

minussdotminus

sdot=sdot+sdot

=+

=

sdot=sdotsdot=sdot=

sdot=sdotsdot=sdot=

AAA

eekA

eekA

RTE

RTE

A

A

Множитель А для данной реакции равен 18 middot 1013 с-1

Константа скорости разложения пентаоксида диазота при 328 К со-ставляет 60 1310 minusminussdot с Необходимо рассчитать константу скорости реакции при 100 degС

41

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

c130)10501(287287

2874684)328

1273100

1(31458

101000

)11(

)11(

1312

4684

1

2

2

2

121

2

1212

minusminus =sdotsdot==

===minus+

minus=

minusminus=

minusminus=minus

KK

eKK

KKIn

TTRE

KKIn

TTREInkInk

A

A

Константа скорости разложения N2О5 при 100 degС составляет 013 с-1

42

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

8 РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РАВНОВЕСИЯМ

81 Расчеты по закону действующих масс

Расчеты в соответствии с законом действующих масс осуществляются в определенной последовательности

Алгоритм действия 1 Составление уравнения реакции 2 Указание молярных концентраций (парциальных давлений) реаген-

тов перед началом реакции 3 Вычисление молярных концентраций (парциальных давлений) уча-

стников реакции в состоянии химического равновесия 4 Составление уравнения закона действующих масс 5 Подстановка молярных концентраций (парциальных давлений) в

уравнение закона действующих масс 6 Расчет искомых величин В химических равновесиях с одинаковой суммой коэффициентов для

реагентов и продуктов (Δ v = 0) вместо молярных концентраций могут быть взяты пропорциональные им количества веществ

82 Расчет константы равновесия Кс

В реакции уксусной кислоты с этанолом при 25 degС к моменту установ-ления химического равновесия образовалось 205 моль этилового эфира уксусной кислоты В исходных веществах содержалось 155 моль воды Каково значение константы равновесия

1 СН3mdashСООН + С2Н5mdashОНhArrСН3mdashСООmdashС2Н5 + Н2О 2 3 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 (3-205) (4-205) 205 моль (155 + 205) 095 моль 195 моль 36 моль

43

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

4 )()(

)()(спиртnкислотаnводаnэфирnKC sdot

sdot=

5 95195063052

sdotsdot

=cK

6 КС = 398 При 25 degС константа равновесия образования этилового эфира уксус-

ной кислоты равна 398 (или ~ 4)

83 Расчет количества продукта в состоянии равновесия

При 25 degС константа равновесия образования эфира из уксусной кисло-ты и этанола равна 4 Каково количество эфира в состоянии равновесия если взято 3 моль уксусной кислоты и 4 моль этанола Исходные вещест-ва содержат 155 моль воды

1 СН3 ndash СООН + С2Н5 ndash ОН hArr СН3 ndash СОО ndash С2Н5 + Н2О 2 3 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 3-n 4-n n 155 + n

4 )()(

)()(спиртnкислотаnводаnэфирnK C sdot

sdot=

5 )4()3(

)551(4nn

nnminussdotminus

+=

87329254164

972859

016859482845516

21

222

plusmn=minusplusmn=

=+minus+minus=+

n

nnnnnn

n1 = 78 моль (нереальный ответ n gt 4 моль)

n2 = 205 моль В состоянии химического равновесия смесь содержит 205 моль этило-

вого эфира уксусной кислоты

44

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

84 Расчет выхода продукта

Уход продукта реакции представляет собой частное от деления полу-ченного в равновесии количества вещества и рассчитанного по необрати-мой реакции количества вещества

теорnn

При взаимодействии 3 моль уксусной кислоты с 4 моль этанола полу-чают 205 моль эфира Исходные вещества содержали 155 моль воды Ка-ков выход эфира по отношению к уксусной кислоте

1 OHHCCOOCHOHHCCOOHCH 2523523 +minusminushArrminus+minus

2 23 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 095 моль 195 моль 205 моль 36 моль

4 3052

)()(

)()(

0

===кислотаnэфирn

эфирnэфирn

теор

η

5 68680 ==η

Выход эфира по отношению к уксусной кислоте составляет 68

85 Расчет константы равновесия по уравнению Вант-Гоффа

Расчет константы равновесия при определенной температуре осущест-вляется при заданной константе равновесия с помощью уравнения Ванг-Гоффа (изобара реакций)

2RTH

dTdInK Δ

=

Интегрированная форма

12

120

12 TTTT

RHInKInK minus

sdotΔ

+=

45

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

где k ndash константа равновесия 0HΔ ndash стандартная энтальпия

R ndash универсальная газовая постоянная T ndash температура 12 ndash индексы для двух составляющих

При 25 degС для химической реакции 242 2NOON hArr константа равновесия

КР = 114 кПа Рассчитайте константу равновесия при 70 degС если стан-дартная энтальпия реакции Δ Н0 = 59 кДж

259325101325101

940343298298343

3145859000

325101411

325101

9402

12

120

12

2

2 =sdot=sdot=

=sdotminus

sdot+=

=minus

sdotΔ

+==

eeK

In

TTTT

RHInK

KInK

PInKP

PP

P

86 Расчеты с водородным показателем рН

Расчеты с показателем рН проводятся с помощью формулы-определения рН и химического выражения константы протолиза

мольлв)()( 33 OHcOHIgcpH +minus=

Для сильных кислот и оснований

с(H3O+) = c0на sdot c(OH-) = c0B

Для средних по силе кислот и оснований (при К gt 001 с0)

с(H3O+) = Bbнаa cKOHсcK 00 )( =minus

Для буферных ратворов

)()()( 3 minus

+ sdot=AcHAcКOHс a

46

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Раствор имеет значение рН 35 Какова молярная концентрация катио-нов оксония

мольл102310)(

10)(

)(

4533

3

3

minusminus+

minus+

+

sdot==

=

minus=

OHc

OHc

OHIgcpH

pH

Концентрация катионов H3O+ = 32 sdot 10-4 мольл

Рассчитайте рН в 01М растворе аммиака если КВ(NH3) = 18 middot 10 5minus

111)1077(

мольл10771031

101)(

)(

мольл103110)1081()(

)(

12

123

14

3

35

0

=sdotminus=

sdot=sdotsdot

==

sdot=sdotsdot=

=

minus

minusminus

minus

minus+

minusminusminus

minus

IgpHOHcKOHс

OHc

cKOHс

W

BB

Рассчитайте значение рН буферного раствора

К a (СН3СООН) + 016М CH 3 COONa

Если К а (СН3СООН) = 18- 10 5minus

55

3

33 1021

160110)1081(

)()()( minusminus

minus+ sdot=sdotsdot=sdot=

COOCHcCOOHCHcKOHс a

pH = 49

Буферный раствор имеет значение рН = 49

47

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

87 Расчет степени протолиза

Степень протолиза представляет собой долю кислоты или основания

вступивших в протолиз по отношению к начальной концентраций протолита

НАНАKT c

Acc

OHca00

3 )()( minus+

==

и

BBC c

HBccOHca

000

)()( +minus

==

Какова степень протолиза в 001М растворе уксусной кислоты если

010

010)1081()(

)(

)()()(

)(

5

30

30

30330

3

sdotsdot=

sdot=

sdot==

minus

+

COOHCHcCOOHCHcK

a

COOHCHcKOHcCOOHCHc

OHca

aKT

aKT

аКТ = 0042 или 42

Ka = 18 sdot 10-5

Степень протолиза уксусной кислоты составляет 42

88 Расчеты по равновесиям растворимости

Расчеты по равновесиям растворимости и осаждения проводятся с по-

мощью выражения для произведения растворимости

)()(

][][)(

nmnm

nMnM

nmMnnM

nmBAПРBAl

BABAПР

+

minus+

=

=

48

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

где ПР (АmВn) ndash произведение растворимого вещества АmВn

l(АmВn) ndash растворимость вещества или концентрация насыщенного рас-

твора вещества nm BA

Сульфат бария имеет произведение растворимости 1middot10-10 При какой

концентрации серной кислоты в 0001М растворе хлорида бария начина-

ется осаждение сульфата бария

[Ba2+][SO minus24 ] = ПP(BaSо4)

3

10

242

442 101101

][)(][)( minus

minus

+minus

sdotsdot

===BaBaSOПРSOSOHс

c(H2SО4)= 1 middot 10-7 мольл

Осаждение сульфата бария начинается когда концентрация серной ки-

слоты превышает значение 1 middot 10 7minus мольл

Какова растворимость l1 перхлората калия в воде по сравнению с рас-

творимостью l1 перхлората калия в 1 М растворе хлорида калия

l1 (КСlO4) = [СlOminus4 ] = )( 4KCIOПР = 2101 minussdot = 01 мольл

l1 (КСlO4) = [СlOminus4 ] ПР(КClO4) = с(К+)[СlO

minus4 ] = 1 middot 10-2

1101

)()KClO()(

24

42

minus

+

sdot==

KcПРKClOl

l1 (КСlO4) = 001 мольл

Растворимость l1 перхлората калия в чистой воде в десять раз выше 1

М растворе хлорида калия

49

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

89 Расчет растворимости при комплексообразовании

Для расчета растворимости малорастворимых солей когда катион об-

разует комплекс требуются уравнения для произведения растворимости и

для константы устойчивости комплекса

ПР(AmBn) = [An+]m[Bm-]n

xnx

LAAlK

]][[][

+=

где ПР ndash произведение растворимости

К ndash константа устойчивости комплекса

[Аn+] ndash молярная концентрация катионов

[L] ndash молярная концентрация лигандов

[АЦ] ndash молярная концентрация комплекса

Константа устойчивости катиона диамминсеребра (+1) К = 16 middot 107

Рассчитайте растворимость хлорида бромида и иодида серебра(1) в 4М

растворе аммиака если ПР(АgСl) = 1 middot 10-10 ПР(АgВr) = 5 middot 10-13

ПР(АgI) = 8 middot 10-17

AgXhArrАg+ + Х minus ПР(АgХ) = [Аg+][Х minus ]

])([

)()(][

)(][)(

)(])([][

)(][

])([])([2

23

32

33

23

32

23233

++minus

++

+

+++

sdotsdot===

sdot=

sdot=hArr+

NHAgNHcKAgXПР

AgAgXПРXAgXl

NHcKNHAgAg

NHcAgNHAgKNHAgNHAg

50

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

мольл1041)(

4)1061()108()(

мольл1011)(

4)1061()105()(

мольл160)(4)1061()101()(

)()()(

][])([

4

2717

2

2713

2710

32

23

minus

minus

minus

minus

minusminus

minus+

sdot=

sdotsdotsdotsdot=

sdot=

sdotsdotsdotsdot=

=

sdotsdotsdotsdot=

sdotsdot=

asymp

AgIl

AgIl

AgBrl

AgBrl

AgCllAgCll

NHcKAgXПРAgXl

XNHAg

Растворимость галогенидов серебра(1) в 4М растворе аммиака состав-

ляет 016 (AgCl) 11 middot 10-2 (AgBr) и 14 middot 10-4 мольл (AgI) В этом растворе

аммиака хлорид растворяется хорошо бромид ndash незначительно и иодид

серебра (+1) ndash плохо

51

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

9 РАСЧЕТЫ В ЭЛЕКТРОХИМИИ

91 Расчеты по уравнению Нернста

С помощью уравнения Нернста можно вычислить окислительно-

восстановительные потенциалы электродные потенциалы и равновесное

напряжение гальванического элемента

Для окислительно-восстановительного электрода

][][0

BcOkIn

zFRTEE sdot+=

где Е0 ndash стандартный потенциал

Е ndash электродный потенциал

Z ndash число переданных электронов

Для электрона металлкатион металла

][0 +sdot+= ZAInzFRTEE

][][)(0590

K298при)()(

0

01

02

0

BcOkIg

zBEE

TанодЕкатодEE

EEE

sdot+=

=minus=Δminus=Δ

где R ndash газовая постоянная

Т ndash температура

F ndash постоянная Фарадея

[Ок] ndash молярная концентрация окислителя

[Bc] ndash молярная концентрация восстановителя

ΔЕ0 ndash стандартное напряжение

ЕΔ ndash равновесное напряжение

52

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Каков электродный потенциал пары медькатион меди (+2) при 25 degС и

[Cu2+]= 001 мольл

01020590340][

2)(0590 20 IgCuIgBEE sdot++=sdot+= +

E = +028 B

Электродный потенциал равен +028 В

Каково равновесное напряжение гальванического элемента Даниеля

при 25 degС если молярные концентрации сульфата меди(2) и сульфата

цинка(2) одинаковы

Электрод 1 цинккатион цинка (+2)

Электрод 2 медькатион меди (+2)

)()()(][][02950

)()(][02950)(

][02950)()()(

02020202

2

2020220

22022

EZnZnECuCuECuCuEZnCuIg

ZnZnECuCuEZnIgZnZnE

CuIgCuCuEZnZnECuCuEE

Δ=minusminus=+

+minus=+minus

minus+=minus=Δ

++++

+

++++

++++

ΔEdeg = 034 middot (-076) = 110 В

Элемент Даниеля имеет равновесное напряжение 110 В Рассчитайте

напряжение гальванического элемента CuCu +2 (с 1 )|| К+ СI minus || Cu2+(c2)Cu

(Cu2+) = 05 мольл и с1 (Сu2+) = 05 005 и 0005 мольл

Для каждого полуэлемента )(20590 20 +sdot+= CuIgcEE

Напряжение гальванического элемента

1

201

0212 2

0590ccIgEEEEE sdot+minus=minus=Δ

Поскольку

01

02 EE =

53

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

то

1

2

20590

ccIgE sdot=Δ

а) с1 (Cu2+) = 05 мольл ΔЕ = 00295 Ig 1 = 0

б) с1 (Cu2+) = 005мольл ΔЕ = 00295 Ig 10 = 0030 В

в) с1 (Cu2+) = 0005 мольл ΔЕ = 00295 Ig 100 = 0059 В

Исследуемые концентрационные гальванические элементы имеют при

25 degС напряжение 0 30 и 59 мВ

Рассчитайте электродные потенциалы полуэлементов при 25 degС

1) 2HPt (р = 1035 кПа) Н3О+ (рН = 15)

2) +2FePt (с = 002 мольл) Fe3+ (с = 004 мольл)

Каково равновесное напряжение гальванического элемента составлен-

ного из этих электродов

++ OHH 22 2 = 2Н3О+ + 2е-

B880)0890(7880B78800200400590770

][][)(0590)(

B08903101510302950510590

)(3101

)(205900590

)(][

20590

2

2

3320

232

1

2

2

230

1

=minusminus=Δ=+=

sdot+=+hArr

minus=minussdotminus=

sdotminussdotminus=+=

+

+++minus++

EIgE

FeFeIgBFeFeEEeFeFe

IgE

кПаHpIgpH

HpOHIgEE

Равновесное напряжение данного гальванического элемента составляет

088 В

54

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Рассчитайте окислительно-восстановительный потенциал для пары

Mn2+MnOminus4 при рН = 0 при рН = 03 и 7 (t = 25 ordmC)

( ) ( ) [ ][ ][ ]

( ) ( ) ( ) [ ][ ]

( ) ( )

( ) ( ) ( ) 094405112

85

05902

lg5

059085

0590

lg5

0590

5812

4

4

24

42

2

834

42

3422

рНВВEMnOMnE

pHBEMnOMnE

MnMnOBpHBEMnOMnE

MnOHMnBEMnOMnE

eOHMnOHMn

sdotminus+=+

sdotminus=+

sdot+sdotminus=

sdot+=

++harr+

minus

minus

+

minusminus+

+

+minusminus+

minus+minus+

o

o

o

o

При рН = 0 Е = +151 рН = 3 Е = +123 рН = 7 Е = +085

Окислительно-восстановительный потенциал данной пары при рН = 03 и 7 составляет +151 +123 и +085 В соответственно

92 Расчеты по законам Фарадея

Для расчета осажденной массы значений силы тока времени или чис-ла элементарных зарядов при электролизе используются законы Фарадея или преобразования законов Фарадея а также формула-определение мо-лярной массы

zFMIm

zFI

nm

zFIn

τ

τ

τ

=

=

=

55

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

где I ndash сила тока

τ ndash время

z ndash число элементарных зарядов

F ndash постоянная Фарадея

n ndash количество вещества

М ndash молярная масса

m ndash масса вещества

Рассчитайте ежедневное производство алюминия в электролизёре кото-рый работает при силе тока 100 000 А и для которого выход по току η = 85

Al3+ rarr Al + 3endash

кг685г039685485963

85027360024000100asymp=

sdotsdotsdotsdotsdot

==zFMIm ητ

В электролизе ежедневно получают 685 кг алюминия

56

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

10 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ФОРМУЛ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ

101 Определение молекулярной формулы летучего органического соединения

Для определения молекулярной формулы летучего соединения необхо-димо оценить результаты качественного и количественного элементного анализа а также установить молярную массу

Алгоритм действия

1 Установить качественный состав соединения Результат исследуемое соединение состоит из элементов углерод во-

дород и кислород Молекулярная формула СхНуОz 11 Установить молярную массу соединения

12 Экспериментальное определение объема пара одной пропорции

соединения

( )( )[ ]

кПа 72101

C 20

мл 548г

г120

=

=

=

=

p

t

OHCV

OHCm

zyx

zyx

o

13 Рассчитать объем пара порции соединения в нормальных условиях

( )[ ] ( )[ ]

( )[ ] мл 445г

32510115293

1527372101548гг

=sdot

sdotsdot=

sdot=

zyx

zyxzyx

OHCVрТ

рТOHCVOHCV

o

o

oo

14 Рассчитать молярную массу соединения

57

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

( ) ( )( )[ ]

( ) гмоль 259

445

41422120гм

=

sdot=

sdot=

zух

zyx

zухzух

ОНСМ

OHCVVОНСm

ОНСМo

2 Установить возможную молекулярную формулу органического со-единения путем расчета

( ) )()()( ОzМНуМСхМОНСМ zух ++=

Возможные решения 592 гмоль = (2 middot 12 + 4 middot 1 + 2 middot 16 гмоль)

или 592 гмоль = (3 middot 12 + 8 middot 1 + 1 middot 16 гмоль)

Возможные молекулярные формулы органического соединения С2Н4О2 и С3Н8О

3 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органическо-го соединения путем анализа сжиганием

31 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида углерода которые образуются при сжигании одной порции органического соединения

m(CхHуOz) = 60 мг m(H2О) = 720 мг V(CО2) = 718 мл t =20degC ρ = 10172 кПа 32 Рассчитать объем диоксида углерода при нормальных условиях 33 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-

единения

( )( )

( ) ( )( ) 3

м

22 =sdot

sdot=

zyx

zyxp

zyx OHCmVOHCMTCOV

OHCnCOn oo

58

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

34 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-

единения

( )( )

( ) ( )( ) ( ) 8

22

2

22 =sdot

sdot==

zyx

zyxp

zyx OHCmOHМOHCMTOHm

OHCnOHnY o

35 Составить молекулярную формулу

Молекулярная формула органического соединения С3Н8О

Молекулярная (брутто-) формула еще не проясняет строения химиче-

ского соединения Последнее может быть определено при использовании

химических иили физических методов

Возможные соединения с молекулярной формулой С3Н8О

CH3ndashCH2ndashCH2ndashOH ndash пропанол 1

CH3ndashCH(OH)ndashCH3 ndash пропанол 2

СН3ndashСН2ndashОndashСН3 ndash метиловый спирт

102 Определение молекулярной формулы

нелетучего органического соединения

Для определения молекулярной формулы нелетучего соединения необ-

ходимо оценить результаты качественного и количественного элементно-

го анализа и результатов определения молярной массы криоскопическим

методом Молярная масса вещества рассчитывается на основании пони-

жения температуры замерзания

LB

Bзамзам mM

mkT sdot=Δ

Lзам

BзамB mT

mkMΔ

=

где замTΔ ndash понижение температуры замерзания

59

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

замK ndash криоскопическая константа растворителя

Bm ndash масса вещества В

BM ndash молярная масса вещества В

Lm ndash масса растворителя

Для определения молекулярной формулы подходит следующая после-

довательность действий

Установить качественный состав соединения Результат исследуемое со-

единение состоит из элементов углерод водород и кислород Молекуляр-

ная формула ZYX OHC

1 Установить молярную массу соединения

11 Экспериментальное определение понижения температуры замер-

зания раствора

m( ZYX OHC ) = 78 г m(H2О) = 40 г

ΔTзам = -2 К

Кзам(Н2О) = -1860 К sdot гмоль

12 Рассчитать молярную массу соединения

)()()(

2OHmTOHCmkOHCM

зам

ZYXзамZYX Δ=

M( ZYX OHC ) = 181 гмоль

2 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органического

соединения путем анализа сжиганием

21 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида

углерода которые образуются при сжигании одной порции соединения

M(CxHyOz) = 93 мг

m(H2О) = 547 мг

V(СО2) = 739 мл

t =22 degС

60

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

ρ = 1006 гПа

22 Рассчитать объем диоксида углерода в нормальных условиях

25101315295152731006973)()(

0

0220 sdot

sdotsdot==

TppTCOVCOV

V0(СО2) = 679 мл

23 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-

единения

093041422

18106790)(

)()()(

)( 202

sdotsdot

=sdotsdot

==ZYXM

Zyx

ZYX OHCmVOHCMCOV

OHCnCOnx

х = 6

24 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-

единения

93181817542

)()()()(2

)()(2

2

22

sdotsdotsdot

=sdotsdot

==ZYX

Zyx

ZYX OHCmOHMOHCMOHm

OHCnOHny

у = 12

25 Расчет числа атомов кислорода в молекуле органического соеди-

нения

)()()()( OzMHyMCxMOHCM Zyx +minus=

16112126181

)()()()( sdotminussdotminus=

minusminus=

OMHyMCxMOHCM

z Zyx

z = 6

Молекулярная формула соединения С6H12O6

61

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

Основная

1 Коровин НВ Общая химия учебник для технических направлений и специальностей вузов НВ Коровин ndash 2-е изд испр и доп ndash М ВШ 2000

2 Фролов ВВ Химия ВВ Фролов ndash М Высшая школа 1995 3 Глинка НЛ Задачи и упражнения по общей химии НЛ Глинка ndash

Л Химия 1989 4 Суворов АВ Общая химия АВ Суворов АБ Никольский ndash СПб

Химия 1997 5 Орлов КЯ Авиационные материалы КЯ Орлов ВА Пархимович

ndash М Транспорт 1993 6 Задачи и упражнения по общей химии под ред проф НВ Корови-

на ndash М Высшая школа 2003 7 Михилев ЛА Задачи и упражнения по неорганической химии

ЛА Михилев НФ Пассет МИ Федотова ndash СПб Химия 1995 8 Хомченко ИГ Общая химия сборник задач и упражнений

ИГ Хомченко ndash М Оникс 1999 9 Литвинова ТН Задачи по общей химии с медико-биологической на-

правленностью ТН Литвинова ndash Ростов нД Феникс 2001 10 Кузьменко НЕ Задачник по химии НЕ Кузьменко ВВ Еремин

ndash М Экзамен 1999

Дополнительная

1 Слесарев ВИ Химия Основы химии живого учебник для вузов

ВИ Слесарев ndash 2-е изд испр и доп ndash СПб Химиздат 2001

2 Хаускрофт К Современный курс общей химии В 2 т К Хаускрофт

Э Констебл пер с англ ndash М Мир 2002 3 Лидин РА Химия справочник для старшеклассников поступающих в вузы

РА Лидин ЛЮ Аликберова ndash М Аст пресс школа 2002

62

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

4 Слета ЛА Химия справочник ЛА Слета ndash Харьков Фолио Рос-

тов нД Феникс 1997

5 Дикерсон Р Основные законы химии В 2 т Р Дикерсон Г Грей

Дж Хейт ndash М Мир 1982

6 Лучинский ГП Курс химии ГП Лучинский ndash М Высшая школа 1985

7 Ремсден ЭН Начала современной химии ЭН Ремсден ndash Л Хи-

мия 1985

8 Степин БД Неорганическая химия БД Степин АА Цветков ndash

М Высшая школа 1994 9 Шелинский ГИ Основы теории химических процессов ГИ Шелинский

ndash М Просвещение 1989

10 Ерохин ЮМ Сборник задач и упражнений по химии ЮМ Еро-

хин ВИ Фролов ndash М ВШ 1990

11 Любимова НБ Вопросы и задачи по общей и неорганической хи-

мии НБ Любимова ndash М ВШ 1990 12 Фримантл М Химия в действии М Фримантл ndash Ч 1 2 ndash М Мир 1991

13 Шиманович ИЕ Общая химия в формулах определениях схемах

ИЕ Шиманович МЛ Павлович ВФ Тикавый ПМ Малашко ndash Минск

Университетское 1996

14 Витинг ЛМ Задачи и упражнения по общей химии ЛМ Витинг

ЛА Резницкий ndash М МГУ 1995

15 Зоммер К Химия справоник школьника и студента Пер с нем

под ред РА Лигина ndash 2-е издстереотип ndash М Дрофа 2000

63

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Приложение

64

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

65

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

66

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

67

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Значение некоторых констант

Постоянная Авогадро NA = 60221023 моль-1

Постоянная Фарадея 1 F = 6021023е = 96484 Кл = 268 Аmiddotч

Постоянная Планка h = 662610-34 Джс

Универсальная газовая постоянная R = 0082 лmiddotатмКndash1моль-1 =

= 62 360 млmiddotмм рт ст Кndash1мольndash1 = 8314 ДжmiddotК-1мольndash1 = 1987 калК-1моль-1

Таблица 1

Приставки кратных и дольных единиц

Приставка Множитель Приставка Множитель Приставка Множитель

тера Т 1012 гектог 102 милли м 10-3

гига Г 109 дека да 101 микро мк 10-6

мега М 106 децид 10-1 нано н 10-9

кило к 103 сантис 10-2 пико п 10-12

Таблица 2

Корни латинских названий элементов

Символ Название Корень латинского названия Ag Серебро Аргент As Мышьяк арс- арсен- Au Золото аур- С Углерод карб- карбон- Сu Медь купр- Fe Железо ферр- Н Водород гидр- гидроген-

Hg Ртуть меркур- Мn Марганец марган- N Азот нитр- Ni Никель никкал- О Кислород окс- оксиген- Pb Свинец плюмб- S Сера сульф- тио-

Sb Сурьма стиб- Si Кремний алл- силиц- Sn Олово станн-

68

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Таблица 3 Соотношение между единицами энергии

Единица эрг Дж кал Втmiddotч ЭВ

эрг 1 10-7 239middot10-8 278middot10-11 624middot1011

Дж 107 1 0239 278middot10-4 625middot1018

кал 4184middot107 4184 1 116middot103 261middot1019

Втmiddotч 360middot1010 36middot103 861 1 224middot1022

ЭВ 160middot10-12 160middot10-19 383middot10-20 445middot10-23 1

Таблица 4

Названия часто употребляемых кислот и их солей

Кислота Названия солей

Название Формула Кислот-ный

осадок

По названию кислоты (рус номенклатура)

По названию аниона (между-народная но-менклатура)

Азотная HNO3 NO3ndash азотнокислый нитрат

Азотистая HNO2 NО2ndash азотистокислый нитрит

Бромоводородная HBr Brndash бромистый бромид

Йодоводородная HI Indash йодистый йодид

Метакремниевая H2SiO3 SiO32ndash кремниевокислый силикат

Марганцовая HMnO4 MnO4ndash марганцевокислый перманганат

Ортофосфорная H3PO4 PO43ndash фосфорнокислый ортофосфат

(фосфат)

H3PO4 HPO42ndash

кислый фосфорнокис-лый (двухзамещенный) гидрофосфат

H3PO4 H2PO4ndash кислый фосфорнокис-

лый (однозамещенный) дигидрофосфат

Серная H2SO4 SO42ndash сернокислый сульфат

H2SO4 HSO4ndash

кислый сернокислый

гидросульфат (бисульфат)

Сернистая H2SO3 SO32ndash сернокислый сульфит

H2SO3 HSO3ndash кислый сернистокислый гидросульфит

(бисульфит)

Угольная H2CO3 CO32ndash углекислый карбонат

H2CO3 HCO3ndash

кислый углекислый (двууглекислый)

гидрокарбонат (бикарбонат)

Уксусная CH3CHOOH CH3COOndash уксуснокислый ацетат

69

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Окончание табл 4Кислота Названия солей

Название Формула Кислот-ный

осадок

По названию кислоты (рус номенклатура)

По названию аниона (между-народная но-менклатура)

Фосфористая H3PO3 HPO32ndash фосфористокислый фосфит

Фтороводородная HF Fndash фтористый фторид

Хлороводородная HCl Clndash хлористый хлорид

Хлорная HClO4 ClO4ndash хлорнокислый перхлорат

Хлорноватая HClO3 ClO3ndash хлорноватокислый хлорат

Хлорноватистая HClO ClOndash хлорноватистокислый гипохлорид

Хромовая H2CrO4 CrO42ndash хромовокислый хромат

Двухромовая H2Cr2O7 Cr2O72ndash двухромовокислый

бихромат (ди-хромат)

70

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

  • СОДЕРЖАНИЕ
    • ВВЕДЕНИЕ
    • ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
    • 1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВАЖНЕЙШИХ ВЕЛИЧИН И ЕДИНИЦИСПОЛЬЗУЕМЫХ В ХИМИИ
    • 2 ВАЖНЕЙШИЕ ВЕЛИЧИНЫ И ЕДИНИЦЫ В ХИМИИ
    • 3 РАСЧЕТЫ ДЛЯ ГАЗОВ
      • 31 Расчет массы газов
      • 32 Расчет объема газов
        • 4 РАСЧЕТЫ ДЛЯ СМЕСЕЙ
          • 41 Расчеты соотношения компонентов смеси
          • 42 Расчеты по массовой доле
          • 43 Расчеты по объемной доле
          • 44 Расчеты по мольной доле
          • 45 Расчеты по молярной концентрации
          • 46 Расчеты по эквивалентной концентрации
          • 47 Расчеты по плотности газов и растворов
          • 48 Расчет молярной концентрации веществапо результатам титрования
          • 49 Расчет массы по результатам титрования
            • 5 СТЕХИОМЕТРИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РЕАКЦИЯМ
              • 51 Алгебраический расчет массы и объема
              • 52 Расчет массы и объема методом пропорций
                • 6 РАСЧЁТЫ В ХИМИЧЕСКОЙ ТЕРМОДИНАМИКЕ
                  • 61 Расчет энтальпии реакции по данным эксперимента
                  • 62 Расчет стандартных величин реакции по табличным данным
                  • 63 Расчет энергии Гиббса реакции
                  • 64 Расчет константы равновесия
                    • 7 РАСЧЕТЫ В КИНЕТИКЕ РЕАКЦИЙ
                      • 71 Расчет константы скорости
                      • 72 Расчет порядка реакции
                      • 73 Расчет времени реакции
                      • 74 Расчеты по уравнению Аррениуса
                        • 8 РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РАВНОВЕСИЯМ
                          • 81 Расчеты по закону действующих масс
                          • 82 Расчет константы равновесия Кс
                          • 83 Расчет количества продукта в состоянии равновесия
                          • 84 Расчет выхода продукта
                          • 85 Расчет константы равновесия по уравнению Вант-Гоффа
                          • 86 Расчеты с водородным показателем рН
                          • 87 Расчет степени протолиза
                          • 88 Расчеты по равновесиям растворимости
                          • 89 Расчет растворимости при комплексообразовании
                            • 9 РАСЧЕТЫ В ЭЛЕКТРОХИМИИ
                              • 91 Расчеты по уравнению Нернста
                              • 92 Расчеты по законам Фарадея
                                • 10 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ФОРМУЛОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
                                  • 101 Определение молекулярной формулы летучего органического соединения
                                  • 102 Определение молекулярной формулы не летучего органического соединения
                                    • БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
                                    • Приложение
Page 32: МЕТОДИКА РЕШЕНИЯ ЗАДАЧvenec.ulstu.ru/lib/disk/2015/Kemer_7.pdf · 2015-03-23 · ВВЕДЕНИЕ Значение решения задач в курсе химии

Рассмотрим алгоритм действия на примере задачи каков объем кисло-

рода может быть получен путем термического разложения 28 г перманга-

ната калия

1 Составление уравнения реакции

2KMnO4 = K2MnO4 + MnO2 + O2

2 Указания на искомые и заданные величины

Дано n(B) = n(KMnO4) = 2 моль

N(A) = n(O2) = 1 моль

m(B) = m(KMnO4) = 28 г

Найти V(A) = V(O2)

3 Вывод расчетного уравнения

( ) )(

)()()()(

)()()()(

)()(

44

4222 KMnOMKMnOn

KMnOmOVMOmOV

BMBnAVAn

BmAV M

sdotsdotsdot

=

sdotsdot

=

4 Подстановка данных в расчетное уравнение

( ) ( ) ( )( ) ( )мольгмоль

лмольлмольOV1582

284221)( 2 sdotsdotsdot

=

5 Счет искомых величин

V(O2) = 198 л

6 Ответ задачи путем термического разложения 28 г перманганата ка-

лия можно получить 198 л кислорода

32

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

52 Расчет массы и объема методом пропорций

Массы и объемы реагентов в химической реакции могут быть рассчи-

таны на основе количеств веществ молярных масс и молярных объемов

используя метод пропорций

Какая масса оксида железа (3) должна быть использована в реакции с

алюминием для получения 14 г железа

1 Составление уравнения реакции

Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3

2 Запись заданной и искомой величины над уравнением реакции

m 14 г

Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3

3 Запись произведений стехиометрических коэффициентов и моляр-

ных масс веществ под уравнением реакции

m 14 г

Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3

мольг 1601sdot мольг 562 sdot

4 Составление пропорции

мольгг

мольгm

56214

1601 sdot=

sdot

5 Расчет искомых величин

гмольг

гмольгm 20562

14160=

sdotsdot

=

6 Ответ задачи для получения 14 г железа требуется 20 г оксида желе-

за (+3)

33

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

6 РАСЧЁТЫ В ХИМИЧЕСКОЙ ТЕРМОДИНАМИКЕ

61 Расчет энтальпии реакции по данным эксперимента

Энтальпия реакции может быть определена калориметрическим методом

)(

)()()(

)(

)()(

22

22

продmпродMTOHcOHmН

продnTOHcOHmH

P

P

sdotΔsdotsdotminus=Δ

Δsdotsdotminus=Δ

где ΔH ndash энтальпия реакций

m(H2O) ndash масса воды в калориметре

(прод) ndash продукт реакции

Определите энтальпию реакции железа с серой если образуется суль-

фид железа(2)

Уравнение реакции Fe + S = FeS

Данные измерений m(H2О) = 400 г ΔT = 45 К

m(Fe) = 448 г m(S) = 256 г

( )[ ] ( ) 94562484

8854194400)()(

)()()( 22

молькДжмольгКлКДж

SmFemFeSMTOHcOHmH P

minus=+

sdotsdotsdotsdotminus=

+sdotΔsdotsdot

minus=Δ

Определенная калориметрическим путем энтальпия реакции получения

сульфида железа (+2) составляет ΔН = -94 кДжмоль (табличная величи-

на -100 кДжмоль)

34

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

62 Расчет стандартных величин реакции

по табличным данным

Стандартные энтальпии ΔН0 стандартные энтропии ΔS0 стандартные

энергии Гиббса ΔG0 ndash реакции могут быть рассчитаны на основе закона

Гесса по табличным данным

)]([)]([

)()(

)()(

0

0

0

000

000

реагGvпродGvG

SvSvS

HvHvH

BTBTT

реагпрод

реагпрод

ΔsdotminusΔsdot=Δ

sdotminussdot=Δ

ΔsdotminusΔsdot=Δ

sumsum

sum sum

sum sum

Рассчитайте стандартную энтальпию гидрирования этена

кДж137]01521[)]85(1[

)]H(H)HC(H[)HC(H

CHCHHCHCH

20

420

6200

33222

minus=sdot+sdotminusminussdot=

=Δsdot+ΔsdotminusΔsdot=Δ

minusrarr+=

vvHv

Стандартная энтальпия реакции составляет -137 кДж

63 Расчет энергии Гиббса реакции

Расчет производится по уравнению Гиббса-Гельмгольца

000 H STGT ΔminusΔ=Δ

Рассчитайте стандартную энергию Гиббса GΔ 0298 ndash гидрирования этена

СН2 = СН2 + Н2 rarr СН3 ndash СН3 0HΔ = -137 кДж ASP = ndash121 ДжК

0298GΔ = 0

298HΔ ndashΔS 0 = ndash137 middot298 (ndash0121) = ndash101 кДж

Стандартная энергия Гиббса реакции составляет -101 кДж

35

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

64 Расчет константы равновесия

Константа равновесия рассчитывается по стандартной энергии Гиббса

реакции

RTInKGT minus=Δ 0

Рассчитайте константу равновесия PK гидрирования этена при 298 К

если кДж1010289 minus=ΔG давление выражено в Паскалях

0289 PRTInKG minus=Δ

105325101

кПа)325101(

1)325101(

840)К(298)ДжК(3148

)кДж(101

15840

0298

sdot==sdot=

minus=Δ=

=sdot

minus=

Δminus=

Δ

Δ

eeK

vKInInK

RTGInK

vInKP

vP

P

P

P

Константа равновесия гидрирования этена составляет 15105 sdot=PK

36

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

7 РАСЧЕТЫ В КИНЕТИКЕ РЕАКЦИЙ

71 Расчет константы скорости

Расчет константы скорости на основе данных измерения кинетических

параметров осуществляется по уравнению скорости реакции Порядок хи-

мической реакции должен быть известен

Реакция 1 порядка

Реакция 2 порядка

Или если с0А = с0В

)11(10

2

AAA

A

cckkc

ddcv minus==minus=

ττ

где сА сВ ndash молярные концентрации в момент времени х

с0А с0В ndash начальные концентрации реагентов

k ndash константа скорости реакции

τ ndash время протекания реакции

Щелочное омыление метилового эфира уксусной кислоты протекает

как реакция II порядка

CH3 ndash COO ndash CH3 + OH ndash COOndash + CH3OH

Найдите константу скорости Заданы начальные концентрации метилового

эфира уксусной кислоты и гидроксид-иона с0(эфир) = с0(ОН minus ) = 005 мольл

Через 75 с концентрации составили с(эфир) = с(ОН minus ) = 004 мольл

A

AA

A

ccInkkc

ddcV 01

ττ===

BA

AB

ABBA

A

ccccIn

cckckc

ddcV

0

0

00 )(1 sdotminus

==minus=ττ

37

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ minus=⎥

⎤⎢⎣

⎡minus=

0501

0401

751

)(1

)(11

0 cэфирcэфирck

τ

k = 0067 л(мольmiddotс)

Константа скорости щелочного омыления метилового эфира уксусной

кислоты составляет 0067 л(мольmiddotс)

72 Расчет порядка реакции

Расчет порядка реакции из данных измерения кинетических парамет-

ров осуществляется по уравнению скорости С помощью полученных

экспериментальным путем данных рассчитываются и сравниваются меж-

ду собой константы скорости в разные моменты времени Если отклоне-

ние значений этих констант незначительное то выбранный для расчетов

порядок реакции является правильным

Необходимо определить порядок реакции тиосульфат-иона с перокси-

дом водорода

minus23S2SO +2Н3O+ + Н2O2 mdashgt S4O minus2

6 + 4Н2О (при рН = const)

Данные измерений

τ мин 0 17 36 43 52

с(SO3S2-)10-3 мольл

205 103 52 42 31

с(Н2O2)10-3 мольл 368 317 291 286 281

Предложим что в данных условиях протекает реакция II порядка

)()()(22

23

23 OHcSSOck

dSSOdcv sdotsdot=minus= minus

minus

τ

38

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

)()()()(

)]()([1

23022

2202

3

2202

30minus

minus

minus sdotsdot

sdotminus

=SSOcOHcOHcSSOcIn

OHcSSOck

τ

Через 17 мин

)10520()10731()10836()10310(

)1083610520(171

33

33

33 minusminus

minusminus

minusminus sdotsdotsdotsdotsdotsdot

sdotsdotminussdot

= Ink

k = 195 л(моль sdot мин) Аналогично через 36 мин ndash 194 через 43 мин ndash 190 через 52 мин ndash 191

Частные константы скорости близки по значениям протекает реакция 2 порядка Константа скорости этой реакции составляет 19 л(моль sdot мин)

73 Расчет времени реакции

Расчет времени реакции необходимого для того чтобы достичь опре-деленной концентрации исходного вещества или продукта реакции осу-ществлялся по уравнению скорости реакции

Проводится химическая реакция пероксида водорода с тиосульфат-ионом в кислом растворе Начальные концентрации с0(Н2О2) = 5 sdot 10 minus 2мольл

c0(SO3S2 minus

) = 25 sdot10-2 мольл Константа скорости реакции II порядка

k = 191 л(моль sdot мин) Необходимо рассчитать время по истечении кото-

рого концентрация тиосульфат-ионов станет равной 1 sdot 10 2minus мольл 2SО3S2- + 2Н3О+ + Н2О2 rarr S4О minus2 + 4Н2О

)()()(22

23

23 OHcSSOck

dSSOdcv sdotsdot=minus= minus

minus

τ

)()()()(

)]()([1

23022

2202

3

2202

30minus

minus

minus sdotsdot

sdotminus

=SSOcOHcOHcSSOcIn

OHcSSOckτ

39

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

=minusminus= minusminus )]()([21)()( 2

32

3022022 SSOcSSOcOHcOHс

2222 10254)1011052(21105 minusminusminusminus sdot=sdotminussdotminussdot= мольл

)1052()10254()105()101(

)]1051052[9111

22

22

22 minusminus

minusminus

minusminus sdotsdotsdotsdotsdotsdot

sdotsdotminussdot

= Inτ

τ = 159

Концентрация minus23SSO равная 2101 minussdot мольл установиться через 159 мин

74 Расчеты по уравнению Аррениуса

С помощью уравнения Аррениуса рассчитываются энергия активации и предэкспоненциальный множитель на основе экспериментальных значений константы скорости Константа скорости может быть пересчитана на лю-бые температуры

RTEInAInk

eAk

A

RTEA

minus=

sdot=minus

)11(12

12 TTREInkInk A minus=minus

где minus21kk константы скорости реакции

T1 T minus2 температуры

ЕА ndash энергия активации

R ndash универсальная газовая постоянная

A ndash предэкспоненциальный множитель

40

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Константы скорости разложения пентаоксида диазота N 2 O5 rarrNO2 + NO3

при 308 К и 328 К равны соответственно 134 middot 10 4minus и 150 middot 10 3minus с 1minus Необ-

ходимо рассчитать энергию активации

1

2

21

21

KKIn

TTTRTEA sdotminus

=

14

13

1034110501

)308328()(328)(300)]([31458

minusminus

minusminus

sdotsdot

sdotminus

sdotsdotsdot=

ccIn

КККмольКДжEA

EA = 101 кДжмоль

Энергия активации разложения N2О5 составляет 101 кДжмоль

Константы скорости разложения пентаоксида диазота при 308 К и

328 К равны соответственно 134 middot 10-4 и 150 middot 10-3 с-1 Необходимо рас-

считать предэкспоненциальный множитель А если энергия активации

равна 101кДжмоль

c10812

108110812

c1081)10501(

c1081)10341(

1131313

21

11332831458101000

322

11330831458101000

411

2

1

minus

minussdotminus

minussdotminus

sdot=sdot+sdot

=+

=

sdot=sdotsdot=sdot=

sdot=sdotsdot=sdot=

AAA

eekA

eekA

RTE

RTE

A

A

Множитель А для данной реакции равен 18 middot 1013 с-1

Константа скорости разложения пентаоксида диазота при 328 К со-ставляет 60 1310 minusminussdot с Необходимо рассчитать константу скорости реакции при 100 degС

41

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

c130)10501(287287

2874684)328

1273100

1(31458

101000

)11(

)11(

1312

4684

1

2

2

2

121

2

1212

minusminus =sdotsdot==

===minus+

minus=

minusminus=

minusminus=minus

KK

eKK

KKIn

TTRE

KKIn

TTREInkInk

A

A

Константа скорости разложения N2О5 при 100 degС составляет 013 с-1

42

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

8 РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РАВНОВЕСИЯМ

81 Расчеты по закону действующих масс

Расчеты в соответствии с законом действующих масс осуществляются в определенной последовательности

Алгоритм действия 1 Составление уравнения реакции 2 Указание молярных концентраций (парциальных давлений) реаген-

тов перед началом реакции 3 Вычисление молярных концентраций (парциальных давлений) уча-

стников реакции в состоянии химического равновесия 4 Составление уравнения закона действующих масс 5 Подстановка молярных концентраций (парциальных давлений) в

уравнение закона действующих масс 6 Расчет искомых величин В химических равновесиях с одинаковой суммой коэффициентов для

реагентов и продуктов (Δ v = 0) вместо молярных концентраций могут быть взяты пропорциональные им количества веществ

82 Расчет константы равновесия Кс

В реакции уксусной кислоты с этанолом при 25 degС к моменту установ-ления химического равновесия образовалось 205 моль этилового эфира уксусной кислоты В исходных веществах содержалось 155 моль воды Каково значение константы равновесия

1 СН3mdashСООН + С2Н5mdashОНhArrСН3mdashСООmdashС2Н5 + Н2О 2 3 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 (3-205) (4-205) 205 моль (155 + 205) 095 моль 195 моль 36 моль

43

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

4 )()(

)()(спиртnкислотаnводаnэфирnKC sdot

sdot=

5 95195063052

sdotsdot

=cK

6 КС = 398 При 25 degС константа равновесия образования этилового эфира уксус-

ной кислоты равна 398 (или ~ 4)

83 Расчет количества продукта в состоянии равновесия

При 25 degС константа равновесия образования эфира из уксусной кисло-ты и этанола равна 4 Каково количество эфира в состоянии равновесия если взято 3 моль уксусной кислоты и 4 моль этанола Исходные вещест-ва содержат 155 моль воды

1 СН3 ndash СООН + С2Н5 ndash ОН hArr СН3 ndash СОО ndash С2Н5 + Н2О 2 3 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 3-n 4-n n 155 + n

4 )()(

)()(спиртnкислотаnводаnэфирnK C sdot

sdot=

5 )4()3(

)551(4nn

nnminussdotminus

+=

87329254164

972859

016859482845516

21

222

plusmn=minusplusmn=

=+minus+minus=+

n

nnnnnn

n1 = 78 моль (нереальный ответ n gt 4 моль)

n2 = 205 моль В состоянии химического равновесия смесь содержит 205 моль этило-

вого эфира уксусной кислоты

44

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

84 Расчет выхода продукта

Уход продукта реакции представляет собой частное от деления полу-ченного в равновесии количества вещества и рассчитанного по необрати-мой реакции количества вещества

теорnn

При взаимодействии 3 моль уксусной кислоты с 4 моль этанола полу-чают 205 моль эфира Исходные вещества содержали 155 моль воды Ка-ков выход эфира по отношению к уксусной кислоте

1 OHHCCOOCHOHHCCOOHCH 2523523 +minusminushArrminus+minus

2 23 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 095 моль 195 моль 205 моль 36 моль

4 3052

)()(

)()(

0

===кислотаnэфирn

эфирnэфирn

теор

η

5 68680 ==η

Выход эфира по отношению к уксусной кислоте составляет 68

85 Расчет константы равновесия по уравнению Вант-Гоффа

Расчет константы равновесия при определенной температуре осущест-вляется при заданной константе равновесия с помощью уравнения Ванг-Гоффа (изобара реакций)

2RTH

dTdInK Δ

=

Интегрированная форма

12

120

12 TTTT

RHInKInK minus

sdotΔ

+=

45

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

где k ndash константа равновесия 0HΔ ndash стандартная энтальпия

R ndash универсальная газовая постоянная T ndash температура 12 ndash индексы для двух составляющих

При 25 degС для химической реакции 242 2NOON hArr константа равновесия

КР = 114 кПа Рассчитайте константу равновесия при 70 degС если стан-дартная энтальпия реакции Δ Н0 = 59 кДж

259325101325101

940343298298343

3145859000

325101411

325101

9402

12

120

12

2

2 =sdot=sdot=

=sdotminus

sdot+=

=minus

sdotΔ

+==

eeK

In

TTTT

RHInK

KInK

PInKP

PP

P

86 Расчеты с водородным показателем рН

Расчеты с показателем рН проводятся с помощью формулы-определения рН и химического выражения константы протолиза

мольлв)()( 33 OHcOHIgcpH +minus=

Для сильных кислот и оснований

с(H3O+) = c0на sdot c(OH-) = c0B

Для средних по силе кислот и оснований (при К gt 001 с0)

с(H3O+) = Bbнаa cKOHсcK 00 )( =minus

Для буферных ратворов

)()()( 3 minus

+ sdot=AcHAcКOHс a

46

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Раствор имеет значение рН 35 Какова молярная концентрация катио-нов оксония

мольл102310)(

10)(

)(

4533

3

3

minusminus+

minus+

+

sdot==

=

minus=

OHc

OHc

OHIgcpH

pH

Концентрация катионов H3O+ = 32 sdot 10-4 мольл

Рассчитайте рН в 01М растворе аммиака если КВ(NH3) = 18 middot 10 5minus

111)1077(

мольл10771031

101)(

)(

мольл103110)1081()(

)(

12

123

14

3

35

0

=sdotminus=

sdot=sdotsdot

==

sdot=sdotsdot=

=

minus

minusminus

minus

minus+

minusminusminus

minus

IgpHOHcKOHс

OHc

cKOHс

W

BB

Рассчитайте значение рН буферного раствора

К a (СН3СООН) + 016М CH 3 COONa

Если К а (СН3СООН) = 18- 10 5minus

55

3

33 1021

160110)1081(

)()()( minusminus

minus+ sdot=sdotsdot=sdot=

COOCHcCOOHCHcKOHс a

pH = 49

Буферный раствор имеет значение рН = 49

47

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

87 Расчет степени протолиза

Степень протолиза представляет собой долю кислоты или основания

вступивших в протолиз по отношению к начальной концентраций протолита

НАНАKT c

Acc

OHca00

3 )()( minus+

==

и

BBC c

HBccOHca

000

)()( +minus

==

Какова степень протолиза в 001М растворе уксусной кислоты если

010

010)1081()(

)(

)()()(

)(

5

30

30

30330

3

sdotsdot=

sdot=

sdot==

minus

+

COOHCHcCOOHCHcK

a

COOHCHcKOHcCOOHCHc

OHca

aKT

aKT

аКТ = 0042 или 42

Ka = 18 sdot 10-5

Степень протолиза уксусной кислоты составляет 42

88 Расчеты по равновесиям растворимости

Расчеты по равновесиям растворимости и осаждения проводятся с по-

мощью выражения для произведения растворимости

)()(

][][)(

nmnm

nMnM

nmMnnM

nmBAПРBAl

BABAПР

+

minus+

=

=

48

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

где ПР (АmВn) ndash произведение растворимого вещества АmВn

l(АmВn) ndash растворимость вещества или концентрация насыщенного рас-

твора вещества nm BA

Сульфат бария имеет произведение растворимости 1middot10-10 При какой

концентрации серной кислоты в 0001М растворе хлорида бария начина-

ется осаждение сульфата бария

[Ba2+][SO minus24 ] = ПP(BaSо4)

3

10

242

442 101101

][)(][)( minus

minus

+minus

sdotsdot

===BaBaSOПРSOSOHс

c(H2SО4)= 1 middot 10-7 мольл

Осаждение сульфата бария начинается когда концентрация серной ки-

слоты превышает значение 1 middot 10 7minus мольл

Какова растворимость l1 перхлората калия в воде по сравнению с рас-

творимостью l1 перхлората калия в 1 М растворе хлорида калия

l1 (КСlO4) = [СlOminus4 ] = )( 4KCIOПР = 2101 minussdot = 01 мольл

l1 (КСlO4) = [СlOminus4 ] ПР(КClO4) = с(К+)[СlO

minus4 ] = 1 middot 10-2

1101

)()KClO()(

24

42

minus

+

sdot==

KcПРKClOl

l1 (КСlO4) = 001 мольл

Растворимость l1 перхлората калия в чистой воде в десять раз выше 1

М растворе хлорида калия

49

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

89 Расчет растворимости при комплексообразовании

Для расчета растворимости малорастворимых солей когда катион об-

разует комплекс требуются уравнения для произведения растворимости и

для константы устойчивости комплекса

ПР(AmBn) = [An+]m[Bm-]n

xnx

LAAlK

]][[][

+=

где ПР ndash произведение растворимости

К ndash константа устойчивости комплекса

[Аn+] ndash молярная концентрация катионов

[L] ndash молярная концентрация лигандов

[АЦ] ndash молярная концентрация комплекса

Константа устойчивости катиона диамминсеребра (+1) К = 16 middot 107

Рассчитайте растворимость хлорида бромида и иодида серебра(1) в 4М

растворе аммиака если ПР(АgСl) = 1 middot 10-10 ПР(АgВr) = 5 middot 10-13

ПР(АgI) = 8 middot 10-17

AgXhArrАg+ + Х minus ПР(АgХ) = [Аg+][Х minus ]

])([

)()(][

)(][)(

)(])([][

)(][

])([])([2

23

32

33

23

32

23233

++minus

++

+

+++

sdotsdot===

sdot=

sdot=hArr+

NHAgNHcKAgXПР

AgAgXПРXAgXl

NHcKNHAgAg

NHcAgNHAgKNHAgNHAg

50

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

мольл1041)(

4)1061()108()(

мольл1011)(

4)1061()105()(

мольл160)(4)1061()101()(

)()()(

][])([

4

2717

2

2713

2710

32

23

minus

minus

minus

minus

minusminus

minus+

sdot=

sdotsdotsdotsdot=

sdot=

sdotsdotsdotsdot=

=

sdotsdotsdotsdot=

sdotsdot=

asymp

AgIl

AgIl

AgBrl

AgBrl

AgCllAgCll

NHcKAgXПРAgXl

XNHAg

Растворимость галогенидов серебра(1) в 4М растворе аммиака состав-

ляет 016 (AgCl) 11 middot 10-2 (AgBr) и 14 middot 10-4 мольл (AgI) В этом растворе

аммиака хлорид растворяется хорошо бромид ndash незначительно и иодид

серебра (+1) ndash плохо

51

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

9 РАСЧЕТЫ В ЭЛЕКТРОХИМИИ

91 Расчеты по уравнению Нернста

С помощью уравнения Нернста можно вычислить окислительно-

восстановительные потенциалы электродные потенциалы и равновесное

напряжение гальванического элемента

Для окислительно-восстановительного электрода

][][0

BcOkIn

zFRTEE sdot+=

где Е0 ndash стандартный потенциал

Е ndash электродный потенциал

Z ndash число переданных электронов

Для электрона металлкатион металла

][0 +sdot+= ZAInzFRTEE

][][)(0590

K298при)()(

0

01

02

0

BcOkIg

zBEE

TанодЕкатодEE

EEE

sdot+=

=minus=Δminus=Δ

где R ndash газовая постоянная

Т ndash температура

F ndash постоянная Фарадея

[Ок] ndash молярная концентрация окислителя

[Bc] ndash молярная концентрация восстановителя

ΔЕ0 ndash стандартное напряжение

ЕΔ ndash равновесное напряжение

52

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Каков электродный потенциал пары медькатион меди (+2) при 25 degС и

[Cu2+]= 001 мольл

01020590340][

2)(0590 20 IgCuIgBEE sdot++=sdot+= +

E = +028 B

Электродный потенциал равен +028 В

Каково равновесное напряжение гальванического элемента Даниеля

при 25 degС если молярные концентрации сульфата меди(2) и сульфата

цинка(2) одинаковы

Электрод 1 цинккатион цинка (+2)

Электрод 2 медькатион меди (+2)

)()()(][][02950

)()(][02950)(

][02950)()()(

02020202

2

2020220

22022

EZnZnECuCuECuCuEZnCuIg

ZnZnECuCuEZnIgZnZnE

CuIgCuCuEZnZnECuCuEE

Δ=minusminus=+

+minus=+minus

minus+=minus=Δ

++++

+

++++

++++

ΔEdeg = 034 middot (-076) = 110 В

Элемент Даниеля имеет равновесное напряжение 110 В Рассчитайте

напряжение гальванического элемента CuCu +2 (с 1 )|| К+ СI minus || Cu2+(c2)Cu

(Cu2+) = 05 мольл и с1 (Сu2+) = 05 005 и 0005 мольл

Для каждого полуэлемента )(20590 20 +sdot+= CuIgcEE

Напряжение гальванического элемента

1

201

0212 2

0590ccIgEEEEE sdot+minus=minus=Δ

Поскольку

01

02 EE =

53

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

то

1

2

20590

ccIgE sdot=Δ

а) с1 (Cu2+) = 05 мольл ΔЕ = 00295 Ig 1 = 0

б) с1 (Cu2+) = 005мольл ΔЕ = 00295 Ig 10 = 0030 В

в) с1 (Cu2+) = 0005 мольл ΔЕ = 00295 Ig 100 = 0059 В

Исследуемые концентрационные гальванические элементы имеют при

25 degС напряжение 0 30 и 59 мВ

Рассчитайте электродные потенциалы полуэлементов при 25 degС

1) 2HPt (р = 1035 кПа) Н3О+ (рН = 15)

2) +2FePt (с = 002 мольл) Fe3+ (с = 004 мольл)

Каково равновесное напряжение гальванического элемента составлен-

ного из этих электродов

++ OHH 22 2 = 2Н3О+ + 2е-

B880)0890(7880B78800200400590770

][][)(0590)(

B08903101510302950510590

)(3101

)(205900590

)(][

20590

2

2

3320

232

1

2

2

230

1

=minusminus=Δ=+=

sdot+=+hArr

minus=minussdotminus=

sdotminussdotminus=+=

+

+++minus++

EIgE

FeFeIgBFeFeEEeFeFe

IgE

кПаHpIgpH

HpOHIgEE

Равновесное напряжение данного гальванического элемента составляет

088 В

54

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Рассчитайте окислительно-восстановительный потенциал для пары

Mn2+MnOminus4 при рН = 0 при рН = 03 и 7 (t = 25 ordmC)

( ) ( ) [ ][ ][ ]

( ) ( ) ( ) [ ][ ]

( ) ( )

( ) ( ) ( ) 094405112

85

05902

lg5

059085

0590

lg5

0590

5812

4

4

24

42

2

834

42

3422

рНВВEMnOMnE

pHBEMnOMnE

MnMnOBpHBEMnOMnE

MnOHMnBEMnOMnE

eOHMnOHMn

sdotminus+=+

sdotminus=+

sdot+sdotminus=

sdot+=

++harr+

minus

minus

+

minusminus+

+

+minusminus+

minus+minus+

o

o

o

o

При рН = 0 Е = +151 рН = 3 Е = +123 рН = 7 Е = +085

Окислительно-восстановительный потенциал данной пары при рН = 03 и 7 составляет +151 +123 и +085 В соответственно

92 Расчеты по законам Фарадея

Для расчета осажденной массы значений силы тока времени или чис-ла элементарных зарядов при электролизе используются законы Фарадея или преобразования законов Фарадея а также формула-определение мо-лярной массы

zFMIm

zFI

nm

zFIn

τ

τ

τ

=

=

=

55

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

где I ndash сила тока

τ ndash время

z ndash число элементарных зарядов

F ndash постоянная Фарадея

n ndash количество вещества

М ndash молярная масса

m ndash масса вещества

Рассчитайте ежедневное производство алюминия в электролизёре кото-рый работает при силе тока 100 000 А и для которого выход по току η = 85

Al3+ rarr Al + 3endash

кг685г039685485963

85027360024000100asymp=

sdotsdotsdotsdotsdot

==zFMIm ητ

В электролизе ежедневно получают 685 кг алюминия

56

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

10 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ФОРМУЛ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ

101 Определение молекулярной формулы летучего органического соединения

Для определения молекулярной формулы летучего соединения необхо-димо оценить результаты качественного и количественного элементного анализа а также установить молярную массу

Алгоритм действия

1 Установить качественный состав соединения Результат исследуемое соединение состоит из элементов углерод во-

дород и кислород Молекулярная формула СхНуОz 11 Установить молярную массу соединения

12 Экспериментальное определение объема пара одной пропорции

соединения

( )( )[ ]

кПа 72101

C 20

мл 548г

г120

=

=

=

=

p

t

OHCV

OHCm

zyx

zyx

o

13 Рассчитать объем пара порции соединения в нормальных условиях

( )[ ] ( )[ ]

( )[ ] мл 445г

32510115293

1527372101548гг

=sdot

sdotsdot=

sdot=

zyx

zyxzyx

OHCVрТ

рТOHCVOHCV

o

o

oo

14 Рассчитать молярную массу соединения

57

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

( ) ( )( )[ ]

( ) гмоль 259

445

41422120гм

=

sdot=

sdot=

zух

zyx

zухzух

ОНСМ

OHCVVОНСm

ОНСМo

2 Установить возможную молекулярную формулу органического со-единения путем расчета

( ) )()()( ОzМНуМСхМОНСМ zух ++=

Возможные решения 592 гмоль = (2 middot 12 + 4 middot 1 + 2 middot 16 гмоль)

или 592 гмоль = (3 middot 12 + 8 middot 1 + 1 middot 16 гмоль)

Возможные молекулярные формулы органического соединения С2Н4О2 и С3Н8О

3 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органическо-го соединения путем анализа сжиганием

31 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида углерода которые образуются при сжигании одной порции органического соединения

m(CхHуOz) = 60 мг m(H2О) = 720 мг V(CО2) = 718 мл t =20degC ρ = 10172 кПа 32 Рассчитать объем диоксида углерода при нормальных условиях 33 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-

единения

( )( )

( ) ( )( ) 3

м

22 =sdot

sdot=

zyx

zyxp

zyx OHCmVOHCMTCOV

OHCnCOn oo

58

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

34 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-

единения

( )( )

( ) ( )( ) ( ) 8

22

2

22 =sdot

sdot==

zyx

zyxp

zyx OHCmOHМOHCMTOHm

OHCnOHnY o

35 Составить молекулярную формулу

Молекулярная формула органического соединения С3Н8О

Молекулярная (брутто-) формула еще не проясняет строения химиче-

ского соединения Последнее может быть определено при использовании

химических иили физических методов

Возможные соединения с молекулярной формулой С3Н8О

CH3ndashCH2ndashCH2ndashOH ndash пропанол 1

CH3ndashCH(OH)ndashCH3 ndash пропанол 2

СН3ndashСН2ndashОndashСН3 ndash метиловый спирт

102 Определение молекулярной формулы

нелетучего органического соединения

Для определения молекулярной формулы нелетучего соединения необ-

ходимо оценить результаты качественного и количественного элементно-

го анализа и результатов определения молярной массы криоскопическим

методом Молярная масса вещества рассчитывается на основании пони-

жения температуры замерзания

LB

Bзамзам mM

mkT sdot=Δ

Lзам

BзамB mT

mkMΔ

=

где замTΔ ndash понижение температуры замерзания

59

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

замK ndash криоскопическая константа растворителя

Bm ndash масса вещества В

BM ndash молярная масса вещества В

Lm ndash масса растворителя

Для определения молекулярной формулы подходит следующая после-

довательность действий

Установить качественный состав соединения Результат исследуемое со-

единение состоит из элементов углерод водород и кислород Молекуляр-

ная формула ZYX OHC

1 Установить молярную массу соединения

11 Экспериментальное определение понижения температуры замер-

зания раствора

m( ZYX OHC ) = 78 г m(H2О) = 40 г

ΔTзам = -2 К

Кзам(Н2О) = -1860 К sdot гмоль

12 Рассчитать молярную массу соединения

)()()(

2OHmTOHCmkOHCM

зам

ZYXзамZYX Δ=

M( ZYX OHC ) = 181 гмоль

2 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органического

соединения путем анализа сжиганием

21 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида

углерода которые образуются при сжигании одной порции соединения

M(CxHyOz) = 93 мг

m(H2О) = 547 мг

V(СО2) = 739 мл

t =22 degС

60

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

ρ = 1006 гПа

22 Рассчитать объем диоксида углерода в нормальных условиях

25101315295152731006973)()(

0

0220 sdot

sdotsdot==

TppTCOVCOV

V0(СО2) = 679 мл

23 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-

единения

093041422

18106790)(

)()()(

)( 202

sdotsdot

=sdotsdot

==ZYXM

Zyx

ZYX OHCmVOHCMCOV

OHCnCOnx

х = 6

24 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-

единения

93181817542

)()()()(2

)()(2

2

22

sdotsdotsdot

=sdotsdot

==ZYX

Zyx

ZYX OHCmOHMOHCMOHm

OHCnOHny

у = 12

25 Расчет числа атомов кислорода в молекуле органического соеди-

нения

)()()()( OzMHyMCxMOHCM Zyx +minus=

16112126181

)()()()( sdotminussdotminus=

minusminus=

OMHyMCxMOHCM

z Zyx

z = 6

Молекулярная формула соединения С6H12O6

61

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

Основная

1 Коровин НВ Общая химия учебник для технических направлений и специальностей вузов НВ Коровин ndash 2-е изд испр и доп ndash М ВШ 2000

2 Фролов ВВ Химия ВВ Фролов ndash М Высшая школа 1995 3 Глинка НЛ Задачи и упражнения по общей химии НЛ Глинка ndash

Л Химия 1989 4 Суворов АВ Общая химия АВ Суворов АБ Никольский ndash СПб

Химия 1997 5 Орлов КЯ Авиационные материалы КЯ Орлов ВА Пархимович

ndash М Транспорт 1993 6 Задачи и упражнения по общей химии под ред проф НВ Корови-

на ndash М Высшая школа 2003 7 Михилев ЛА Задачи и упражнения по неорганической химии

ЛА Михилев НФ Пассет МИ Федотова ndash СПб Химия 1995 8 Хомченко ИГ Общая химия сборник задач и упражнений

ИГ Хомченко ndash М Оникс 1999 9 Литвинова ТН Задачи по общей химии с медико-биологической на-

правленностью ТН Литвинова ndash Ростов нД Феникс 2001 10 Кузьменко НЕ Задачник по химии НЕ Кузьменко ВВ Еремин

ndash М Экзамен 1999

Дополнительная

1 Слесарев ВИ Химия Основы химии живого учебник для вузов

ВИ Слесарев ndash 2-е изд испр и доп ndash СПб Химиздат 2001

2 Хаускрофт К Современный курс общей химии В 2 т К Хаускрофт

Э Констебл пер с англ ndash М Мир 2002 3 Лидин РА Химия справочник для старшеклассников поступающих в вузы

РА Лидин ЛЮ Аликберова ndash М Аст пресс школа 2002

62

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

4 Слета ЛА Химия справочник ЛА Слета ndash Харьков Фолио Рос-

тов нД Феникс 1997

5 Дикерсон Р Основные законы химии В 2 т Р Дикерсон Г Грей

Дж Хейт ndash М Мир 1982

6 Лучинский ГП Курс химии ГП Лучинский ndash М Высшая школа 1985

7 Ремсден ЭН Начала современной химии ЭН Ремсден ndash Л Хи-

мия 1985

8 Степин БД Неорганическая химия БД Степин АА Цветков ndash

М Высшая школа 1994 9 Шелинский ГИ Основы теории химических процессов ГИ Шелинский

ndash М Просвещение 1989

10 Ерохин ЮМ Сборник задач и упражнений по химии ЮМ Еро-

хин ВИ Фролов ndash М ВШ 1990

11 Любимова НБ Вопросы и задачи по общей и неорганической хи-

мии НБ Любимова ndash М ВШ 1990 12 Фримантл М Химия в действии М Фримантл ndash Ч 1 2 ndash М Мир 1991

13 Шиманович ИЕ Общая химия в формулах определениях схемах

ИЕ Шиманович МЛ Павлович ВФ Тикавый ПМ Малашко ndash Минск

Университетское 1996

14 Витинг ЛМ Задачи и упражнения по общей химии ЛМ Витинг

ЛА Резницкий ndash М МГУ 1995

15 Зоммер К Химия справоник школьника и студента Пер с нем

под ред РА Лигина ndash 2-е издстереотип ndash М Дрофа 2000

63

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Приложение

64

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

65

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

66

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

67

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Значение некоторых констант

Постоянная Авогадро NA = 60221023 моль-1

Постоянная Фарадея 1 F = 6021023е = 96484 Кл = 268 Аmiddotч

Постоянная Планка h = 662610-34 Джс

Универсальная газовая постоянная R = 0082 лmiddotатмКndash1моль-1 =

= 62 360 млmiddotмм рт ст Кndash1мольndash1 = 8314 ДжmiddotК-1мольndash1 = 1987 калК-1моль-1

Таблица 1

Приставки кратных и дольных единиц

Приставка Множитель Приставка Множитель Приставка Множитель

тера Т 1012 гектог 102 милли м 10-3

гига Г 109 дека да 101 микро мк 10-6

мега М 106 децид 10-1 нано н 10-9

кило к 103 сантис 10-2 пико п 10-12

Таблица 2

Корни латинских названий элементов

Символ Название Корень латинского названия Ag Серебро Аргент As Мышьяк арс- арсен- Au Золото аур- С Углерод карб- карбон- Сu Медь купр- Fe Железо ферр- Н Водород гидр- гидроген-

Hg Ртуть меркур- Мn Марганец марган- N Азот нитр- Ni Никель никкал- О Кислород окс- оксиген- Pb Свинец плюмб- S Сера сульф- тио-

Sb Сурьма стиб- Si Кремний алл- силиц- Sn Олово станн-

68

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Таблица 3 Соотношение между единицами энергии

Единица эрг Дж кал Втmiddotч ЭВ

эрг 1 10-7 239middot10-8 278middot10-11 624middot1011

Дж 107 1 0239 278middot10-4 625middot1018

кал 4184middot107 4184 1 116middot103 261middot1019

Втmiddotч 360middot1010 36middot103 861 1 224middot1022

ЭВ 160middot10-12 160middot10-19 383middot10-20 445middot10-23 1

Таблица 4

Названия часто употребляемых кислот и их солей

Кислота Названия солей

Название Формула Кислот-ный

осадок

По названию кислоты (рус номенклатура)

По названию аниона (между-народная но-менклатура)

Азотная HNO3 NO3ndash азотнокислый нитрат

Азотистая HNO2 NО2ndash азотистокислый нитрит

Бромоводородная HBr Brndash бромистый бромид

Йодоводородная HI Indash йодистый йодид

Метакремниевая H2SiO3 SiO32ndash кремниевокислый силикат

Марганцовая HMnO4 MnO4ndash марганцевокислый перманганат

Ортофосфорная H3PO4 PO43ndash фосфорнокислый ортофосфат

(фосфат)

H3PO4 HPO42ndash

кислый фосфорнокис-лый (двухзамещенный) гидрофосфат

H3PO4 H2PO4ndash кислый фосфорнокис-

лый (однозамещенный) дигидрофосфат

Серная H2SO4 SO42ndash сернокислый сульфат

H2SO4 HSO4ndash

кислый сернокислый

гидросульфат (бисульфат)

Сернистая H2SO3 SO32ndash сернокислый сульфит

H2SO3 HSO3ndash кислый сернистокислый гидросульфит

(бисульфит)

Угольная H2CO3 CO32ndash углекислый карбонат

H2CO3 HCO3ndash

кислый углекислый (двууглекислый)

гидрокарбонат (бикарбонат)

Уксусная CH3CHOOH CH3COOndash уксуснокислый ацетат

69

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Окончание табл 4Кислота Названия солей

Название Формула Кислот-ный

осадок

По названию кислоты (рус номенклатура)

По названию аниона (между-народная но-менклатура)

Фосфористая H3PO3 HPO32ndash фосфористокислый фосфит

Фтороводородная HF Fndash фтористый фторид

Хлороводородная HCl Clndash хлористый хлорид

Хлорная HClO4 ClO4ndash хлорнокислый перхлорат

Хлорноватая HClO3 ClO3ndash хлорноватокислый хлорат

Хлорноватистая HClO ClOndash хлорноватистокислый гипохлорид

Хромовая H2CrO4 CrO42ndash хромовокислый хромат

Двухромовая H2Cr2O7 Cr2O72ndash двухромовокислый

бихромат (ди-хромат)

70

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

  • СОДЕРЖАНИЕ
    • ВВЕДЕНИЕ
    • ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
    • 1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВАЖНЕЙШИХ ВЕЛИЧИН И ЕДИНИЦИСПОЛЬЗУЕМЫХ В ХИМИИ
    • 2 ВАЖНЕЙШИЕ ВЕЛИЧИНЫ И ЕДИНИЦЫ В ХИМИИ
    • 3 РАСЧЕТЫ ДЛЯ ГАЗОВ
      • 31 Расчет массы газов
      • 32 Расчет объема газов
        • 4 РАСЧЕТЫ ДЛЯ СМЕСЕЙ
          • 41 Расчеты соотношения компонентов смеси
          • 42 Расчеты по массовой доле
          • 43 Расчеты по объемной доле
          • 44 Расчеты по мольной доле
          • 45 Расчеты по молярной концентрации
          • 46 Расчеты по эквивалентной концентрации
          • 47 Расчеты по плотности газов и растворов
          • 48 Расчет молярной концентрации веществапо результатам титрования
          • 49 Расчет массы по результатам титрования
            • 5 СТЕХИОМЕТРИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РЕАКЦИЯМ
              • 51 Алгебраический расчет массы и объема
              • 52 Расчет массы и объема методом пропорций
                • 6 РАСЧЁТЫ В ХИМИЧЕСКОЙ ТЕРМОДИНАМИКЕ
                  • 61 Расчет энтальпии реакции по данным эксперимента
                  • 62 Расчет стандартных величин реакции по табличным данным
                  • 63 Расчет энергии Гиббса реакции
                  • 64 Расчет константы равновесия
                    • 7 РАСЧЕТЫ В КИНЕТИКЕ РЕАКЦИЙ
                      • 71 Расчет константы скорости
                      • 72 Расчет порядка реакции
                      • 73 Расчет времени реакции
                      • 74 Расчеты по уравнению Аррениуса
                        • 8 РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РАВНОВЕСИЯМ
                          • 81 Расчеты по закону действующих масс
                          • 82 Расчет константы равновесия Кс
                          • 83 Расчет количества продукта в состоянии равновесия
                          • 84 Расчет выхода продукта
                          • 85 Расчет константы равновесия по уравнению Вант-Гоффа
                          • 86 Расчеты с водородным показателем рН
                          • 87 Расчет степени протолиза
                          • 88 Расчеты по равновесиям растворимости
                          • 89 Расчет растворимости при комплексообразовании
                            • 9 РАСЧЕТЫ В ЭЛЕКТРОХИМИИ
                              • 91 Расчеты по уравнению Нернста
                              • 92 Расчеты по законам Фарадея
                                • 10 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ФОРМУЛОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
                                  • 101 Определение молекулярной формулы летучего органического соединения
                                  • 102 Определение молекулярной формулы не летучего органического соединения
                                    • БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
                                    • Приложение
Page 33: МЕТОДИКА РЕШЕНИЯ ЗАДАЧvenec.ulstu.ru/lib/disk/2015/Kemer_7.pdf · 2015-03-23 · ВВЕДЕНИЕ Значение решения задач в курсе химии

52 Расчет массы и объема методом пропорций

Массы и объемы реагентов в химической реакции могут быть рассчи-

таны на основе количеств веществ молярных масс и молярных объемов

используя метод пропорций

Какая масса оксида железа (3) должна быть использована в реакции с

алюминием для получения 14 г железа

1 Составление уравнения реакции

Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3

2 Запись заданной и искомой величины над уравнением реакции

m 14 г

Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3

3 Запись произведений стехиометрических коэффициентов и моляр-

ных масс веществ под уравнением реакции

m 14 г

Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3

мольг 1601sdot мольг 562 sdot

4 Составление пропорции

мольгг

мольгm

56214

1601 sdot=

sdot

5 Расчет искомых величин

гмольг

гмольгm 20562

14160=

sdotsdot

=

6 Ответ задачи для получения 14 г железа требуется 20 г оксида желе-

за (+3)

33

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

6 РАСЧЁТЫ В ХИМИЧЕСКОЙ ТЕРМОДИНАМИКЕ

61 Расчет энтальпии реакции по данным эксперимента

Энтальпия реакции может быть определена калориметрическим методом

)(

)()()(

)(

)()(

22

22

продmпродMTOHcOHmН

продnTOHcOHmH

P

P

sdotΔsdotsdotminus=Δ

Δsdotsdotminus=Δ

где ΔH ndash энтальпия реакций

m(H2O) ndash масса воды в калориметре

(прод) ndash продукт реакции

Определите энтальпию реакции железа с серой если образуется суль-

фид железа(2)

Уравнение реакции Fe + S = FeS

Данные измерений m(H2О) = 400 г ΔT = 45 К

m(Fe) = 448 г m(S) = 256 г

( )[ ] ( ) 94562484

8854194400)()(

)()()( 22

молькДжмольгКлКДж

SmFemFeSMTOHcOHmH P

minus=+

sdotsdotsdotsdotminus=

+sdotΔsdotsdot

minus=Δ

Определенная калориметрическим путем энтальпия реакции получения

сульфида железа (+2) составляет ΔН = -94 кДжмоль (табличная величи-

на -100 кДжмоль)

34

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

62 Расчет стандартных величин реакции

по табличным данным

Стандартные энтальпии ΔН0 стандартные энтропии ΔS0 стандартные

энергии Гиббса ΔG0 ndash реакции могут быть рассчитаны на основе закона

Гесса по табличным данным

)]([)]([

)()(

)()(

0

0

0

000

000

реагGvпродGvG

SvSvS

HvHvH

BTBTT

реагпрод

реагпрод

ΔsdotminusΔsdot=Δ

sdotminussdot=Δ

ΔsdotminusΔsdot=Δ

sumsum

sum sum

sum sum

Рассчитайте стандартную энтальпию гидрирования этена

кДж137]01521[)]85(1[

)]H(H)HC(H[)HC(H

CHCHHCHCH

20

420

6200

33222

minus=sdot+sdotminusminussdot=

=Δsdot+ΔsdotminusΔsdot=Δ

minusrarr+=

vvHv

Стандартная энтальпия реакции составляет -137 кДж

63 Расчет энергии Гиббса реакции

Расчет производится по уравнению Гиббса-Гельмгольца

000 H STGT ΔminusΔ=Δ

Рассчитайте стандартную энергию Гиббса GΔ 0298 ndash гидрирования этена

СН2 = СН2 + Н2 rarr СН3 ndash СН3 0HΔ = -137 кДж ASP = ndash121 ДжК

0298GΔ = 0

298HΔ ndashΔS 0 = ndash137 middot298 (ndash0121) = ndash101 кДж

Стандартная энергия Гиббса реакции составляет -101 кДж

35

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

64 Расчет константы равновесия

Константа равновесия рассчитывается по стандартной энергии Гиббса

реакции

RTInKGT minus=Δ 0

Рассчитайте константу равновесия PK гидрирования этена при 298 К

если кДж1010289 minus=ΔG давление выражено в Паскалях

0289 PRTInKG minus=Δ

105325101

кПа)325101(

1)325101(

840)К(298)ДжК(3148

)кДж(101

15840

0298

sdot==sdot=

minus=Δ=

=sdot

minus=

Δminus=

Δ

Δ

eeK

vKInInK

RTGInK

vInKP

vP

P

P

P

Константа равновесия гидрирования этена составляет 15105 sdot=PK

36

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

7 РАСЧЕТЫ В КИНЕТИКЕ РЕАКЦИЙ

71 Расчет константы скорости

Расчет константы скорости на основе данных измерения кинетических

параметров осуществляется по уравнению скорости реакции Порядок хи-

мической реакции должен быть известен

Реакция 1 порядка

Реакция 2 порядка

Или если с0А = с0В

)11(10

2

AAA

A

cckkc

ddcv minus==minus=

ττ

где сА сВ ndash молярные концентрации в момент времени х

с0А с0В ndash начальные концентрации реагентов

k ndash константа скорости реакции

τ ndash время протекания реакции

Щелочное омыление метилового эфира уксусной кислоты протекает

как реакция II порядка

CH3 ndash COO ndash CH3 + OH ndash COOndash + CH3OH

Найдите константу скорости Заданы начальные концентрации метилового

эфира уксусной кислоты и гидроксид-иона с0(эфир) = с0(ОН minus ) = 005 мольл

Через 75 с концентрации составили с(эфир) = с(ОН minus ) = 004 мольл

A

AA

A

ccInkkc

ddcV 01

ττ===

BA

AB

ABBA

A

ccccIn

cckckc

ddcV

0

0

00 )(1 sdotminus

==minus=ττ

37

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ minus=⎥

⎤⎢⎣

⎡minus=

0501

0401

751

)(1

)(11

0 cэфирcэфирck

τ

k = 0067 л(мольmiddotс)

Константа скорости щелочного омыления метилового эфира уксусной

кислоты составляет 0067 л(мольmiddotс)

72 Расчет порядка реакции

Расчет порядка реакции из данных измерения кинетических парамет-

ров осуществляется по уравнению скорости С помощью полученных

экспериментальным путем данных рассчитываются и сравниваются меж-

ду собой константы скорости в разные моменты времени Если отклоне-

ние значений этих констант незначительное то выбранный для расчетов

порядок реакции является правильным

Необходимо определить порядок реакции тиосульфат-иона с перокси-

дом водорода

minus23S2SO +2Н3O+ + Н2O2 mdashgt S4O minus2

6 + 4Н2О (при рН = const)

Данные измерений

τ мин 0 17 36 43 52

с(SO3S2-)10-3 мольл

205 103 52 42 31

с(Н2O2)10-3 мольл 368 317 291 286 281

Предложим что в данных условиях протекает реакция II порядка

)()()(22

23

23 OHcSSOck

dSSOdcv sdotsdot=minus= minus

minus

τ

38

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

)()()()(

)]()([1

23022

2202

3

2202

30minus

minus

minus sdotsdot

sdotminus

=SSOcOHcOHcSSOcIn

OHcSSOck

τ

Через 17 мин

)10520()10731()10836()10310(

)1083610520(171

33

33

33 minusminus

minusminus

minusminus sdotsdotsdotsdotsdotsdot

sdotsdotminussdot

= Ink

k = 195 л(моль sdot мин) Аналогично через 36 мин ndash 194 через 43 мин ndash 190 через 52 мин ndash 191

Частные константы скорости близки по значениям протекает реакция 2 порядка Константа скорости этой реакции составляет 19 л(моль sdot мин)

73 Расчет времени реакции

Расчет времени реакции необходимого для того чтобы достичь опре-деленной концентрации исходного вещества или продукта реакции осу-ществлялся по уравнению скорости реакции

Проводится химическая реакция пероксида водорода с тиосульфат-ионом в кислом растворе Начальные концентрации с0(Н2О2) = 5 sdot 10 minus 2мольл

c0(SO3S2 minus

) = 25 sdot10-2 мольл Константа скорости реакции II порядка

k = 191 л(моль sdot мин) Необходимо рассчитать время по истечении кото-

рого концентрация тиосульфат-ионов станет равной 1 sdot 10 2minus мольл 2SО3S2- + 2Н3О+ + Н2О2 rarr S4О minus2 + 4Н2О

)()()(22

23

23 OHcSSOck

dSSOdcv sdotsdot=minus= minus

minus

τ

)()()()(

)]()([1

23022

2202

3

2202

30minus

minus

minus sdotsdot

sdotminus

=SSOcOHcOHcSSOcIn

OHcSSOckτ

39

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

=minusminus= minusminus )]()([21)()( 2

32

3022022 SSOcSSOcOHcOHс

2222 10254)1011052(21105 minusminusminusminus sdot=sdotminussdotminussdot= мольл

)1052()10254()105()101(

)]1051052[9111

22

22

22 minusminus

minusminus

minusminus sdotsdotsdotsdotsdotsdot

sdotsdotminussdot

= Inτ

τ = 159

Концентрация minus23SSO равная 2101 minussdot мольл установиться через 159 мин

74 Расчеты по уравнению Аррениуса

С помощью уравнения Аррениуса рассчитываются энергия активации и предэкспоненциальный множитель на основе экспериментальных значений константы скорости Константа скорости может быть пересчитана на лю-бые температуры

RTEInAInk

eAk

A

RTEA

minus=

sdot=minus

)11(12

12 TTREInkInk A minus=minus

где minus21kk константы скорости реакции

T1 T minus2 температуры

ЕА ndash энергия активации

R ndash универсальная газовая постоянная

A ndash предэкспоненциальный множитель

40

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Константы скорости разложения пентаоксида диазота N 2 O5 rarrNO2 + NO3

при 308 К и 328 К равны соответственно 134 middot 10 4minus и 150 middot 10 3minus с 1minus Необ-

ходимо рассчитать энергию активации

1

2

21

21

KKIn

TTTRTEA sdotminus

=

14

13

1034110501

)308328()(328)(300)]([31458

minusminus

minusminus

sdotsdot

sdotminus

sdotsdotsdot=

ccIn

КККмольКДжEA

EA = 101 кДжмоль

Энергия активации разложения N2О5 составляет 101 кДжмоль

Константы скорости разложения пентаоксида диазота при 308 К и

328 К равны соответственно 134 middot 10-4 и 150 middot 10-3 с-1 Необходимо рас-

считать предэкспоненциальный множитель А если энергия активации

равна 101кДжмоль

c10812

108110812

c1081)10501(

c1081)10341(

1131313

21

11332831458101000

322

11330831458101000

411

2

1

minus

minussdotminus

minussdotminus

sdot=sdot+sdot

=+

=

sdot=sdotsdot=sdot=

sdot=sdotsdot=sdot=

AAA

eekA

eekA

RTE

RTE

A

A

Множитель А для данной реакции равен 18 middot 1013 с-1

Константа скорости разложения пентаоксида диазота при 328 К со-ставляет 60 1310 minusminussdot с Необходимо рассчитать константу скорости реакции при 100 degС

41

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

c130)10501(287287

2874684)328

1273100

1(31458

101000

)11(

)11(

1312

4684

1

2

2

2

121

2

1212

minusminus =sdotsdot==

===minus+

minus=

minusminus=

minusminus=minus

KK

eKK

KKIn

TTRE

KKIn

TTREInkInk

A

A

Константа скорости разложения N2О5 при 100 degС составляет 013 с-1

42

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

8 РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РАВНОВЕСИЯМ

81 Расчеты по закону действующих масс

Расчеты в соответствии с законом действующих масс осуществляются в определенной последовательности

Алгоритм действия 1 Составление уравнения реакции 2 Указание молярных концентраций (парциальных давлений) реаген-

тов перед началом реакции 3 Вычисление молярных концентраций (парциальных давлений) уча-

стников реакции в состоянии химического равновесия 4 Составление уравнения закона действующих масс 5 Подстановка молярных концентраций (парциальных давлений) в

уравнение закона действующих масс 6 Расчет искомых величин В химических равновесиях с одинаковой суммой коэффициентов для

реагентов и продуктов (Δ v = 0) вместо молярных концентраций могут быть взяты пропорциональные им количества веществ

82 Расчет константы равновесия Кс

В реакции уксусной кислоты с этанолом при 25 degС к моменту установ-ления химического равновесия образовалось 205 моль этилового эфира уксусной кислоты В исходных веществах содержалось 155 моль воды Каково значение константы равновесия

1 СН3mdashСООН + С2Н5mdashОНhArrСН3mdashСООmdashС2Н5 + Н2О 2 3 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 (3-205) (4-205) 205 моль (155 + 205) 095 моль 195 моль 36 моль

43

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

4 )()(

)()(спиртnкислотаnводаnэфирnKC sdot

sdot=

5 95195063052

sdotsdot

=cK

6 КС = 398 При 25 degС константа равновесия образования этилового эфира уксус-

ной кислоты равна 398 (или ~ 4)

83 Расчет количества продукта в состоянии равновесия

При 25 degС константа равновесия образования эфира из уксусной кисло-ты и этанола равна 4 Каково количество эфира в состоянии равновесия если взято 3 моль уксусной кислоты и 4 моль этанола Исходные вещест-ва содержат 155 моль воды

1 СН3 ndash СООН + С2Н5 ndash ОН hArr СН3 ndash СОО ndash С2Н5 + Н2О 2 3 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 3-n 4-n n 155 + n

4 )()(

)()(спиртnкислотаnводаnэфирnK C sdot

sdot=

5 )4()3(

)551(4nn

nnminussdotminus

+=

87329254164

972859

016859482845516

21

222

plusmn=minusplusmn=

=+minus+minus=+

n

nnnnnn

n1 = 78 моль (нереальный ответ n gt 4 моль)

n2 = 205 моль В состоянии химического равновесия смесь содержит 205 моль этило-

вого эфира уксусной кислоты

44

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

84 Расчет выхода продукта

Уход продукта реакции представляет собой частное от деления полу-ченного в равновесии количества вещества и рассчитанного по необрати-мой реакции количества вещества

теорnn

При взаимодействии 3 моль уксусной кислоты с 4 моль этанола полу-чают 205 моль эфира Исходные вещества содержали 155 моль воды Ка-ков выход эфира по отношению к уксусной кислоте

1 OHHCCOOCHOHHCCOOHCH 2523523 +minusminushArrminus+minus

2 23 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 095 моль 195 моль 205 моль 36 моль

4 3052

)()(

)()(

0

===кислотаnэфирn

эфирnэфирn

теор

η

5 68680 ==η

Выход эфира по отношению к уксусной кислоте составляет 68

85 Расчет константы равновесия по уравнению Вант-Гоффа

Расчет константы равновесия при определенной температуре осущест-вляется при заданной константе равновесия с помощью уравнения Ванг-Гоффа (изобара реакций)

2RTH

dTdInK Δ

=

Интегрированная форма

12

120

12 TTTT

RHInKInK minus

sdotΔ

+=

45

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

где k ndash константа равновесия 0HΔ ndash стандартная энтальпия

R ndash универсальная газовая постоянная T ndash температура 12 ndash индексы для двух составляющих

При 25 degС для химической реакции 242 2NOON hArr константа равновесия

КР = 114 кПа Рассчитайте константу равновесия при 70 degС если стан-дартная энтальпия реакции Δ Н0 = 59 кДж

259325101325101

940343298298343

3145859000

325101411

325101

9402

12

120

12

2

2 =sdot=sdot=

=sdotminus

sdot+=

=minus

sdotΔ

+==

eeK

In

TTTT

RHInK

KInK

PInKP

PP

P

86 Расчеты с водородным показателем рН

Расчеты с показателем рН проводятся с помощью формулы-определения рН и химического выражения константы протолиза

мольлв)()( 33 OHcOHIgcpH +minus=

Для сильных кислот и оснований

с(H3O+) = c0на sdot c(OH-) = c0B

Для средних по силе кислот и оснований (при К gt 001 с0)

с(H3O+) = Bbнаa cKOHсcK 00 )( =minus

Для буферных ратворов

)()()( 3 minus

+ sdot=AcHAcКOHс a

46

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Раствор имеет значение рН 35 Какова молярная концентрация катио-нов оксония

мольл102310)(

10)(

)(

4533

3

3

minusminus+

minus+

+

sdot==

=

minus=

OHc

OHc

OHIgcpH

pH

Концентрация катионов H3O+ = 32 sdot 10-4 мольл

Рассчитайте рН в 01М растворе аммиака если КВ(NH3) = 18 middot 10 5minus

111)1077(

мольл10771031

101)(

)(

мольл103110)1081()(

)(

12

123

14

3

35

0

=sdotminus=

sdot=sdotsdot

==

sdot=sdotsdot=

=

minus

minusminus

minus

minus+

minusminusminus

minus

IgpHOHcKOHс

OHc

cKOHс

W

BB

Рассчитайте значение рН буферного раствора

К a (СН3СООН) + 016М CH 3 COONa

Если К а (СН3СООН) = 18- 10 5minus

55

3

33 1021

160110)1081(

)()()( minusminus

minus+ sdot=sdotsdot=sdot=

COOCHcCOOHCHcKOHс a

pH = 49

Буферный раствор имеет значение рН = 49

47

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

87 Расчет степени протолиза

Степень протолиза представляет собой долю кислоты или основания

вступивших в протолиз по отношению к начальной концентраций протолита

НАНАKT c

Acc

OHca00

3 )()( minus+

==

и

BBC c

HBccOHca

000

)()( +minus

==

Какова степень протолиза в 001М растворе уксусной кислоты если

010

010)1081()(

)(

)()()(

)(

5

30

30

30330

3

sdotsdot=

sdot=

sdot==

minus

+

COOHCHcCOOHCHcK

a

COOHCHcKOHcCOOHCHc

OHca

aKT

aKT

аКТ = 0042 или 42

Ka = 18 sdot 10-5

Степень протолиза уксусной кислоты составляет 42

88 Расчеты по равновесиям растворимости

Расчеты по равновесиям растворимости и осаждения проводятся с по-

мощью выражения для произведения растворимости

)()(

][][)(

nmnm

nMnM

nmMnnM

nmBAПРBAl

BABAПР

+

minus+

=

=

48

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

где ПР (АmВn) ndash произведение растворимого вещества АmВn

l(АmВn) ndash растворимость вещества или концентрация насыщенного рас-

твора вещества nm BA

Сульфат бария имеет произведение растворимости 1middot10-10 При какой

концентрации серной кислоты в 0001М растворе хлорида бария начина-

ется осаждение сульфата бария

[Ba2+][SO minus24 ] = ПP(BaSо4)

3

10

242

442 101101

][)(][)( minus

minus

+minus

sdotsdot

===BaBaSOПРSOSOHс

c(H2SО4)= 1 middot 10-7 мольл

Осаждение сульфата бария начинается когда концентрация серной ки-

слоты превышает значение 1 middot 10 7minus мольл

Какова растворимость l1 перхлората калия в воде по сравнению с рас-

творимостью l1 перхлората калия в 1 М растворе хлорида калия

l1 (КСlO4) = [СlOminus4 ] = )( 4KCIOПР = 2101 minussdot = 01 мольл

l1 (КСlO4) = [СlOminus4 ] ПР(КClO4) = с(К+)[СlO

minus4 ] = 1 middot 10-2

1101

)()KClO()(

24

42

minus

+

sdot==

KcПРKClOl

l1 (КСlO4) = 001 мольл

Растворимость l1 перхлората калия в чистой воде в десять раз выше 1

М растворе хлорида калия

49

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

89 Расчет растворимости при комплексообразовании

Для расчета растворимости малорастворимых солей когда катион об-

разует комплекс требуются уравнения для произведения растворимости и

для константы устойчивости комплекса

ПР(AmBn) = [An+]m[Bm-]n

xnx

LAAlK

]][[][

+=

где ПР ndash произведение растворимости

К ndash константа устойчивости комплекса

[Аn+] ndash молярная концентрация катионов

[L] ndash молярная концентрация лигандов

[АЦ] ndash молярная концентрация комплекса

Константа устойчивости катиона диамминсеребра (+1) К = 16 middot 107

Рассчитайте растворимость хлорида бромида и иодида серебра(1) в 4М

растворе аммиака если ПР(АgСl) = 1 middot 10-10 ПР(АgВr) = 5 middot 10-13

ПР(АgI) = 8 middot 10-17

AgXhArrАg+ + Х minus ПР(АgХ) = [Аg+][Х minus ]

])([

)()(][

)(][)(

)(])([][

)(][

])([])([2

23

32

33

23

32

23233

++minus

++

+

+++

sdotsdot===

sdot=

sdot=hArr+

NHAgNHcKAgXПР

AgAgXПРXAgXl

NHcKNHAgAg

NHcAgNHAgKNHAgNHAg

50

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

мольл1041)(

4)1061()108()(

мольл1011)(

4)1061()105()(

мольл160)(4)1061()101()(

)()()(

][])([

4

2717

2

2713

2710

32

23

minus

minus

minus

minus

minusminus

minus+

sdot=

sdotsdotsdotsdot=

sdot=

sdotsdotsdotsdot=

=

sdotsdotsdotsdot=

sdotsdot=

asymp

AgIl

AgIl

AgBrl

AgBrl

AgCllAgCll

NHcKAgXПРAgXl

XNHAg

Растворимость галогенидов серебра(1) в 4М растворе аммиака состав-

ляет 016 (AgCl) 11 middot 10-2 (AgBr) и 14 middot 10-4 мольл (AgI) В этом растворе

аммиака хлорид растворяется хорошо бромид ndash незначительно и иодид

серебра (+1) ndash плохо

51

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

9 РАСЧЕТЫ В ЭЛЕКТРОХИМИИ

91 Расчеты по уравнению Нернста

С помощью уравнения Нернста можно вычислить окислительно-

восстановительные потенциалы электродные потенциалы и равновесное

напряжение гальванического элемента

Для окислительно-восстановительного электрода

][][0

BcOkIn

zFRTEE sdot+=

где Е0 ndash стандартный потенциал

Е ndash электродный потенциал

Z ndash число переданных электронов

Для электрона металлкатион металла

][0 +sdot+= ZAInzFRTEE

][][)(0590

K298при)()(

0

01

02

0

BcOkIg

zBEE

TанодЕкатодEE

EEE

sdot+=

=minus=Δminus=Δ

где R ndash газовая постоянная

Т ndash температура

F ndash постоянная Фарадея

[Ок] ndash молярная концентрация окислителя

[Bc] ndash молярная концентрация восстановителя

ΔЕ0 ndash стандартное напряжение

ЕΔ ndash равновесное напряжение

52

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Каков электродный потенциал пары медькатион меди (+2) при 25 degС и

[Cu2+]= 001 мольл

01020590340][

2)(0590 20 IgCuIgBEE sdot++=sdot+= +

E = +028 B

Электродный потенциал равен +028 В

Каково равновесное напряжение гальванического элемента Даниеля

при 25 degС если молярные концентрации сульфата меди(2) и сульфата

цинка(2) одинаковы

Электрод 1 цинккатион цинка (+2)

Электрод 2 медькатион меди (+2)

)()()(][][02950

)()(][02950)(

][02950)()()(

02020202

2

2020220

22022

EZnZnECuCuECuCuEZnCuIg

ZnZnECuCuEZnIgZnZnE

CuIgCuCuEZnZnECuCuEE

Δ=minusminus=+

+minus=+minus

minus+=minus=Δ

++++

+

++++

++++

ΔEdeg = 034 middot (-076) = 110 В

Элемент Даниеля имеет равновесное напряжение 110 В Рассчитайте

напряжение гальванического элемента CuCu +2 (с 1 )|| К+ СI minus || Cu2+(c2)Cu

(Cu2+) = 05 мольл и с1 (Сu2+) = 05 005 и 0005 мольл

Для каждого полуэлемента )(20590 20 +sdot+= CuIgcEE

Напряжение гальванического элемента

1

201

0212 2

0590ccIgEEEEE sdot+minus=minus=Δ

Поскольку

01

02 EE =

53

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

то

1

2

20590

ccIgE sdot=Δ

а) с1 (Cu2+) = 05 мольл ΔЕ = 00295 Ig 1 = 0

б) с1 (Cu2+) = 005мольл ΔЕ = 00295 Ig 10 = 0030 В

в) с1 (Cu2+) = 0005 мольл ΔЕ = 00295 Ig 100 = 0059 В

Исследуемые концентрационные гальванические элементы имеют при

25 degС напряжение 0 30 и 59 мВ

Рассчитайте электродные потенциалы полуэлементов при 25 degС

1) 2HPt (р = 1035 кПа) Н3О+ (рН = 15)

2) +2FePt (с = 002 мольл) Fe3+ (с = 004 мольл)

Каково равновесное напряжение гальванического элемента составлен-

ного из этих электродов

++ OHH 22 2 = 2Н3О+ + 2е-

B880)0890(7880B78800200400590770

][][)(0590)(

B08903101510302950510590

)(3101

)(205900590

)(][

20590

2

2

3320

232

1

2

2

230

1

=minusminus=Δ=+=

sdot+=+hArr

minus=minussdotminus=

sdotminussdotminus=+=

+

+++minus++

EIgE

FeFeIgBFeFeEEeFeFe

IgE

кПаHpIgpH

HpOHIgEE

Равновесное напряжение данного гальванического элемента составляет

088 В

54

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Рассчитайте окислительно-восстановительный потенциал для пары

Mn2+MnOminus4 при рН = 0 при рН = 03 и 7 (t = 25 ordmC)

( ) ( ) [ ][ ][ ]

( ) ( ) ( ) [ ][ ]

( ) ( )

( ) ( ) ( ) 094405112

85

05902

lg5

059085

0590

lg5

0590

5812

4

4

24

42

2

834

42

3422

рНВВEMnOMnE

pHBEMnOMnE

MnMnOBpHBEMnOMnE

MnOHMnBEMnOMnE

eOHMnOHMn

sdotminus+=+

sdotminus=+

sdot+sdotminus=

sdot+=

++harr+

minus

minus

+

minusminus+

+

+minusminus+

minus+minus+

o

o

o

o

При рН = 0 Е = +151 рН = 3 Е = +123 рН = 7 Е = +085

Окислительно-восстановительный потенциал данной пары при рН = 03 и 7 составляет +151 +123 и +085 В соответственно

92 Расчеты по законам Фарадея

Для расчета осажденной массы значений силы тока времени или чис-ла элементарных зарядов при электролизе используются законы Фарадея или преобразования законов Фарадея а также формула-определение мо-лярной массы

zFMIm

zFI

nm

zFIn

τ

τ

τ

=

=

=

55

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

где I ndash сила тока

τ ndash время

z ndash число элементарных зарядов

F ndash постоянная Фарадея

n ndash количество вещества

М ndash молярная масса

m ndash масса вещества

Рассчитайте ежедневное производство алюминия в электролизёре кото-рый работает при силе тока 100 000 А и для которого выход по току η = 85

Al3+ rarr Al + 3endash

кг685г039685485963

85027360024000100asymp=

sdotsdotsdotsdotsdot

==zFMIm ητ

В электролизе ежедневно получают 685 кг алюминия

56

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

10 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ФОРМУЛ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ

101 Определение молекулярной формулы летучего органического соединения

Для определения молекулярной формулы летучего соединения необхо-димо оценить результаты качественного и количественного элементного анализа а также установить молярную массу

Алгоритм действия

1 Установить качественный состав соединения Результат исследуемое соединение состоит из элементов углерод во-

дород и кислород Молекулярная формула СхНуОz 11 Установить молярную массу соединения

12 Экспериментальное определение объема пара одной пропорции

соединения

( )( )[ ]

кПа 72101

C 20

мл 548г

г120

=

=

=

=

p

t

OHCV

OHCm

zyx

zyx

o

13 Рассчитать объем пара порции соединения в нормальных условиях

( )[ ] ( )[ ]

( )[ ] мл 445г

32510115293

1527372101548гг

=sdot

sdotsdot=

sdot=

zyx

zyxzyx

OHCVрТ

рТOHCVOHCV

o

o

oo

14 Рассчитать молярную массу соединения

57

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

( ) ( )( )[ ]

( ) гмоль 259

445

41422120гм

=

sdot=

sdot=

zух

zyx

zухzух

ОНСМ

OHCVVОНСm

ОНСМo

2 Установить возможную молекулярную формулу органического со-единения путем расчета

( ) )()()( ОzМНуМСхМОНСМ zух ++=

Возможные решения 592 гмоль = (2 middot 12 + 4 middot 1 + 2 middot 16 гмоль)

или 592 гмоль = (3 middot 12 + 8 middot 1 + 1 middot 16 гмоль)

Возможные молекулярные формулы органического соединения С2Н4О2 и С3Н8О

3 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органическо-го соединения путем анализа сжиганием

31 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида углерода которые образуются при сжигании одной порции органического соединения

m(CхHуOz) = 60 мг m(H2О) = 720 мг V(CО2) = 718 мл t =20degC ρ = 10172 кПа 32 Рассчитать объем диоксида углерода при нормальных условиях 33 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-

единения

( )( )

( ) ( )( ) 3

м

22 =sdot

sdot=

zyx

zyxp

zyx OHCmVOHCMTCOV

OHCnCOn oo

58

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

34 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-

единения

( )( )

( ) ( )( ) ( ) 8

22

2

22 =sdot

sdot==

zyx

zyxp

zyx OHCmOHМOHCMTOHm

OHCnOHnY o

35 Составить молекулярную формулу

Молекулярная формула органического соединения С3Н8О

Молекулярная (брутто-) формула еще не проясняет строения химиче-

ского соединения Последнее может быть определено при использовании

химических иили физических методов

Возможные соединения с молекулярной формулой С3Н8О

CH3ndashCH2ndashCH2ndashOH ndash пропанол 1

CH3ndashCH(OH)ndashCH3 ndash пропанол 2

СН3ndashСН2ndashОndashСН3 ndash метиловый спирт

102 Определение молекулярной формулы

нелетучего органического соединения

Для определения молекулярной формулы нелетучего соединения необ-

ходимо оценить результаты качественного и количественного элементно-

го анализа и результатов определения молярной массы криоскопическим

методом Молярная масса вещества рассчитывается на основании пони-

жения температуры замерзания

LB

Bзамзам mM

mkT sdot=Δ

Lзам

BзамB mT

mkMΔ

=

где замTΔ ndash понижение температуры замерзания

59

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

замK ndash криоскопическая константа растворителя

Bm ndash масса вещества В

BM ndash молярная масса вещества В

Lm ndash масса растворителя

Для определения молекулярной формулы подходит следующая после-

довательность действий

Установить качественный состав соединения Результат исследуемое со-

единение состоит из элементов углерод водород и кислород Молекуляр-

ная формула ZYX OHC

1 Установить молярную массу соединения

11 Экспериментальное определение понижения температуры замер-

зания раствора

m( ZYX OHC ) = 78 г m(H2О) = 40 г

ΔTзам = -2 К

Кзам(Н2О) = -1860 К sdot гмоль

12 Рассчитать молярную массу соединения

)()()(

2OHmTOHCmkOHCM

зам

ZYXзамZYX Δ=

M( ZYX OHC ) = 181 гмоль

2 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органического

соединения путем анализа сжиганием

21 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида

углерода которые образуются при сжигании одной порции соединения

M(CxHyOz) = 93 мг

m(H2О) = 547 мг

V(СО2) = 739 мл

t =22 degС

60

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

ρ = 1006 гПа

22 Рассчитать объем диоксида углерода в нормальных условиях

25101315295152731006973)()(

0

0220 sdot

sdotsdot==

TppTCOVCOV

V0(СО2) = 679 мл

23 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-

единения

093041422

18106790)(

)()()(

)( 202

sdotsdot

=sdotsdot

==ZYXM

Zyx

ZYX OHCmVOHCMCOV

OHCnCOnx

х = 6

24 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-

единения

93181817542

)()()()(2

)()(2

2

22

sdotsdotsdot

=sdotsdot

==ZYX

Zyx

ZYX OHCmOHMOHCMOHm

OHCnOHny

у = 12

25 Расчет числа атомов кислорода в молекуле органического соеди-

нения

)()()()( OzMHyMCxMOHCM Zyx +minus=

16112126181

)()()()( sdotminussdotminus=

minusminus=

OMHyMCxMOHCM

z Zyx

z = 6

Молекулярная формула соединения С6H12O6

61

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

Основная

1 Коровин НВ Общая химия учебник для технических направлений и специальностей вузов НВ Коровин ndash 2-е изд испр и доп ndash М ВШ 2000

2 Фролов ВВ Химия ВВ Фролов ndash М Высшая школа 1995 3 Глинка НЛ Задачи и упражнения по общей химии НЛ Глинка ndash

Л Химия 1989 4 Суворов АВ Общая химия АВ Суворов АБ Никольский ndash СПб

Химия 1997 5 Орлов КЯ Авиационные материалы КЯ Орлов ВА Пархимович

ndash М Транспорт 1993 6 Задачи и упражнения по общей химии под ред проф НВ Корови-

на ndash М Высшая школа 2003 7 Михилев ЛА Задачи и упражнения по неорганической химии

ЛА Михилев НФ Пассет МИ Федотова ndash СПб Химия 1995 8 Хомченко ИГ Общая химия сборник задач и упражнений

ИГ Хомченко ndash М Оникс 1999 9 Литвинова ТН Задачи по общей химии с медико-биологической на-

правленностью ТН Литвинова ndash Ростов нД Феникс 2001 10 Кузьменко НЕ Задачник по химии НЕ Кузьменко ВВ Еремин

ndash М Экзамен 1999

Дополнительная

1 Слесарев ВИ Химия Основы химии живого учебник для вузов

ВИ Слесарев ndash 2-е изд испр и доп ndash СПб Химиздат 2001

2 Хаускрофт К Современный курс общей химии В 2 т К Хаускрофт

Э Констебл пер с англ ndash М Мир 2002 3 Лидин РА Химия справочник для старшеклассников поступающих в вузы

РА Лидин ЛЮ Аликберова ndash М Аст пресс школа 2002

62

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

4 Слета ЛА Химия справочник ЛА Слета ndash Харьков Фолио Рос-

тов нД Феникс 1997

5 Дикерсон Р Основные законы химии В 2 т Р Дикерсон Г Грей

Дж Хейт ndash М Мир 1982

6 Лучинский ГП Курс химии ГП Лучинский ndash М Высшая школа 1985

7 Ремсден ЭН Начала современной химии ЭН Ремсден ndash Л Хи-

мия 1985

8 Степин БД Неорганическая химия БД Степин АА Цветков ndash

М Высшая школа 1994 9 Шелинский ГИ Основы теории химических процессов ГИ Шелинский

ndash М Просвещение 1989

10 Ерохин ЮМ Сборник задач и упражнений по химии ЮМ Еро-

хин ВИ Фролов ndash М ВШ 1990

11 Любимова НБ Вопросы и задачи по общей и неорганической хи-

мии НБ Любимова ndash М ВШ 1990 12 Фримантл М Химия в действии М Фримантл ndash Ч 1 2 ndash М Мир 1991

13 Шиманович ИЕ Общая химия в формулах определениях схемах

ИЕ Шиманович МЛ Павлович ВФ Тикавый ПМ Малашко ndash Минск

Университетское 1996

14 Витинг ЛМ Задачи и упражнения по общей химии ЛМ Витинг

ЛА Резницкий ndash М МГУ 1995

15 Зоммер К Химия справоник школьника и студента Пер с нем

под ред РА Лигина ndash 2-е издстереотип ndash М Дрофа 2000

63

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Приложение

64

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

65

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

66

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

67

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Значение некоторых констант

Постоянная Авогадро NA = 60221023 моль-1

Постоянная Фарадея 1 F = 6021023е = 96484 Кл = 268 Аmiddotч

Постоянная Планка h = 662610-34 Джс

Универсальная газовая постоянная R = 0082 лmiddotатмКndash1моль-1 =

= 62 360 млmiddotмм рт ст Кndash1мольndash1 = 8314 ДжmiddotК-1мольndash1 = 1987 калК-1моль-1

Таблица 1

Приставки кратных и дольных единиц

Приставка Множитель Приставка Множитель Приставка Множитель

тера Т 1012 гектог 102 милли м 10-3

гига Г 109 дека да 101 микро мк 10-6

мега М 106 децид 10-1 нано н 10-9

кило к 103 сантис 10-2 пико п 10-12

Таблица 2

Корни латинских названий элементов

Символ Название Корень латинского названия Ag Серебро Аргент As Мышьяк арс- арсен- Au Золото аур- С Углерод карб- карбон- Сu Медь купр- Fe Железо ферр- Н Водород гидр- гидроген-

Hg Ртуть меркур- Мn Марганец марган- N Азот нитр- Ni Никель никкал- О Кислород окс- оксиген- Pb Свинец плюмб- S Сера сульф- тио-

Sb Сурьма стиб- Si Кремний алл- силиц- Sn Олово станн-

68

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Таблица 3 Соотношение между единицами энергии

Единица эрг Дж кал Втmiddotч ЭВ

эрг 1 10-7 239middot10-8 278middot10-11 624middot1011

Дж 107 1 0239 278middot10-4 625middot1018

кал 4184middot107 4184 1 116middot103 261middot1019

Втmiddotч 360middot1010 36middot103 861 1 224middot1022

ЭВ 160middot10-12 160middot10-19 383middot10-20 445middot10-23 1

Таблица 4

Названия часто употребляемых кислот и их солей

Кислота Названия солей

Название Формула Кислот-ный

осадок

По названию кислоты (рус номенклатура)

По названию аниона (между-народная но-менклатура)

Азотная HNO3 NO3ndash азотнокислый нитрат

Азотистая HNO2 NО2ndash азотистокислый нитрит

Бромоводородная HBr Brndash бромистый бромид

Йодоводородная HI Indash йодистый йодид

Метакремниевая H2SiO3 SiO32ndash кремниевокислый силикат

Марганцовая HMnO4 MnO4ndash марганцевокислый перманганат

Ортофосфорная H3PO4 PO43ndash фосфорнокислый ортофосфат

(фосфат)

H3PO4 HPO42ndash

кислый фосфорнокис-лый (двухзамещенный) гидрофосфат

H3PO4 H2PO4ndash кислый фосфорнокис-

лый (однозамещенный) дигидрофосфат

Серная H2SO4 SO42ndash сернокислый сульфат

H2SO4 HSO4ndash

кислый сернокислый

гидросульфат (бисульфат)

Сернистая H2SO3 SO32ndash сернокислый сульфит

H2SO3 HSO3ndash кислый сернистокислый гидросульфит

(бисульфит)

Угольная H2CO3 CO32ndash углекислый карбонат

H2CO3 HCO3ndash

кислый углекислый (двууглекислый)

гидрокарбонат (бикарбонат)

Уксусная CH3CHOOH CH3COOndash уксуснокислый ацетат

69

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Окончание табл 4Кислота Названия солей

Название Формула Кислот-ный

осадок

По названию кислоты (рус номенклатура)

По названию аниона (между-народная но-менклатура)

Фосфористая H3PO3 HPO32ndash фосфористокислый фосфит

Фтороводородная HF Fndash фтористый фторид

Хлороводородная HCl Clndash хлористый хлорид

Хлорная HClO4 ClO4ndash хлорнокислый перхлорат

Хлорноватая HClO3 ClO3ndash хлорноватокислый хлорат

Хлорноватистая HClO ClOndash хлорноватистокислый гипохлорид

Хромовая H2CrO4 CrO42ndash хромовокислый хромат

Двухромовая H2Cr2O7 Cr2O72ndash двухромовокислый

бихромат (ди-хромат)

70

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

  • СОДЕРЖАНИЕ
    • ВВЕДЕНИЕ
    • ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
    • 1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВАЖНЕЙШИХ ВЕЛИЧИН И ЕДИНИЦИСПОЛЬЗУЕМЫХ В ХИМИИ
    • 2 ВАЖНЕЙШИЕ ВЕЛИЧИНЫ И ЕДИНИЦЫ В ХИМИИ
    • 3 РАСЧЕТЫ ДЛЯ ГАЗОВ
      • 31 Расчет массы газов
      • 32 Расчет объема газов
        • 4 РАСЧЕТЫ ДЛЯ СМЕСЕЙ
          • 41 Расчеты соотношения компонентов смеси
          • 42 Расчеты по массовой доле
          • 43 Расчеты по объемной доле
          • 44 Расчеты по мольной доле
          • 45 Расчеты по молярной концентрации
          • 46 Расчеты по эквивалентной концентрации
          • 47 Расчеты по плотности газов и растворов
          • 48 Расчет молярной концентрации веществапо результатам титрования
          • 49 Расчет массы по результатам титрования
            • 5 СТЕХИОМЕТРИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РЕАКЦИЯМ
              • 51 Алгебраический расчет массы и объема
              • 52 Расчет массы и объема методом пропорций
                • 6 РАСЧЁТЫ В ХИМИЧЕСКОЙ ТЕРМОДИНАМИКЕ
                  • 61 Расчет энтальпии реакции по данным эксперимента
                  • 62 Расчет стандартных величин реакции по табличным данным
                  • 63 Расчет энергии Гиббса реакции
                  • 64 Расчет константы равновесия
                    • 7 РАСЧЕТЫ В КИНЕТИКЕ РЕАКЦИЙ
                      • 71 Расчет константы скорости
                      • 72 Расчет порядка реакции
                      • 73 Расчет времени реакции
                      • 74 Расчеты по уравнению Аррениуса
                        • 8 РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РАВНОВЕСИЯМ
                          • 81 Расчеты по закону действующих масс
                          • 82 Расчет константы равновесия Кс
                          • 83 Расчет количества продукта в состоянии равновесия
                          • 84 Расчет выхода продукта
                          • 85 Расчет константы равновесия по уравнению Вант-Гоффа
                          • 86 Расчеты с водородным показателем рН
                          • 87 Расчет степени протолиза
                          • 88 Расчеты по равновесиям растворимости
                          • 89 Расчет растворимости при комплексообразовании
                            • 9 РАСЧЕТЫ В ЭЛЕКТРОХИМИИ
                              • 91 Расчеты по уравнению Нернста
                              • 92 Расчеты по законам Фарадея
                                • 10 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ФОРМУЛОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
                                  • 101 Определение молекулярной формулы летучего органического соединения
                                  • 102 Определение молекулярной формулы не летучего органического соединения
                                    • БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
                                    • Приложение
Page 34: МЕТОДИКА РЕШЕНИЯ ЗАДАЧvenec.ulstu.ru/lib/disk/2015/Kemer_7.pdf · 2015-03-23 · ВВЕДЕНИЕ Значение решения задач в курсе химии

6 РАСЧЁТЫ В ХИМИЧЕСКОЙ ТЕРМОДИНАМИКЕ

61 Расчет энтальпии реакции по данным эксперимента

Энтальпия реакции может быть определена калориметрическим методом

)(

)()()(

)(

)()(

22

22

продmпродMTOHcOHmН

продnTOHcOHmH

P

P

sdotΔsdotsdotminus=Δ

Δsdotsdotminus=Δ

где ΔH ndash энтальпия реакций

m(H2O) ndash масса воды в калориметре

(прод) ndash продукт реакции

Определите энтальпию реакции железа с серой если образуется суль-

фид железа(2)

Уравнение реакции Fe + S = FeS

Данные измерений m(H2О) = 400 г ΔT = 45 К

m(Fe) = 448 г m(S) = 256 г

( )[ ] ( ) 94562484

8854194400)()(

)()()( 22

молькДжмольгКлКДж

SmFemFeSMTOHcOHmH P

minus=+

sdotsdotsdotsdotminus=

+sdotΔsdotsdot

minus=Δ

Определенная калориметрическим путем энтальпия реакции получения

сульфида железа (+2) составляет ΔН = -94 кДжмоль (табличная величи-

на -100 кДжмоль)

34

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

62 Расчет стандартных величин реакции

по табличным данным

Стандартные энтальпии ΔН0 стандартные энтропии ΔS0 стандартные

энергии Гиббса ΔG0 ndash реакции могут быть рассчитаны на основе закона

Гесса по табличным данным

)]([)]([

)()(

)()(

0

0

0

000

000

реагGvпродGvG

SvSvS

HvHvH

BTBTT

реагпрод

реагпрод

ΔsdotminusΔsdot=Δ

sdotminussdot=Δ

ΔsdotminusΔsdot=Δ

sumsum

sum sum

sum sum

Рассчитайте стандартную энтальпию гидрирования этена

кДж137]01521[)]85(1[

)]H(H)HC(H[)HC(H

CHCHHCHCH

20

420

6200

33222

minus=sdot+sdotminusminussdot=

=Δsdot+ΔsdotminusΔsdot=Δ

minusrarr+=

vvHv

Стандартная энтальпия реакции составляет -137 кДж

63 Расчет энергии Гиббса реакции

Расчет производится по уравнению Гиббса-Гельмгольца

000 H STGT ΔminusΔ=Δ

Рассчитайте стандартную энергию Гиббса GΔ 0298 ndash гидрирования этена

СН2 = СН2 + Н2 rarr СН3 ndash СН3 0HΔ = -137 кДж ASP = ndash121 ДжК

0298GΔ = 0

298HΔ ndashΔS 0 = ndash137 middot298 (ndash0121) = ndash101 кДж

Стандартная энергия Гиббса реакции составляет -101 кДж

35

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

64 Расчет константы равновесия

Константа равновесия рассчитывается по стандартной энергии Гиббса

реакции

RTInKGT minus=Δ 0

Рассчитайте константу равновесия PK гидрирования этена при 298 К

если кДж1010289 minus=ΔG давление выражено в Паскалях

0289 PRTInKG minus=Δ

105325101

кПа)325101(

1)325101(

840)К(298)ДжК(3148

)кДж(101

15840

0298

sdot==sdot=

minus=Δ=

=sdot

minus=

Δminus=

Δ

Δ

eeK

vKInInK

RTGInK

vInKP

vP

P

P

P

Константа равновесия гидрирования этена составляет 15105 sdot=PK

36

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

7 РАСЧЕТЫ В КИНЕТИКЕ РЕАКЦИЙ

71 Расчет константы скорости

Расчет константы скорости на основе данных измерения кинетических

параметров осуществляется по уравнению скорости реакции Порядок хи-

мической реакции должен быть известен

Реакция 1 порядка

Реакция 2 порядка

Или если с0А = с0В

)11(10

2

AAA

A

cckkc

ddcv minus==minus=

ττ

где сА сВ ndash молярные концентрации в момент времени х

с0А с0В ndash начальные концентрации реагентов

k ndash константа скорости реакции

τ ndash время протекания реакции

Щелочное омыление метилового эфира уксусной кислоты протекает

как реакция II порядка

CH3 ndash COO ndash CH3 + OH ndash COOndash + CH3OH

Найдите константу скорости Заданы начальные концентрации метилового

эфира уксусной кислоты и гидроксид-иона с0(эфир) = с0(ОН minus ) = 005 мольл

Через 75 с концентрации составили с(эфир) = с(ОН minus ) = 004 мольл

A

AA

A

ccInkkc

ddcV 01

ττ===

BA

AB

ABBA

A

ccccIn

cckckc

ddcV

0

0

00 )(1 sdotminus

==minus=ττ

37

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ minus=⎥

⎤⎢⎣

⎡minus=

0501

0401

751

)(1

)(11

0 cэфирcэфирck

τ

k = 0067 л(мольmiddotс)

Константа скорости щелочного омыления метилового эфира уксусной

кислоты составляет 0067 л(мольmiddotс)

72 Расчет порядка реакции

Расчет порядка реакции из данных измерения кинетических парамет-

ров осуществляется по уравнению скорости С помощью полученных

экспериментальным путем данных рассчитываются и сравниваются меж-

ду собой константы скорости в разные моменты времени Если отклоне-

ние значений этих констант незначительное то выбранный для расчетов

порядок реакции является правильным

Необходимо определить порядок реакции тиосульфат-иона с перокси-

дом водорода

minus23S2SO +2Н3O+ + Н2O2 mdashgt S4O minus2

6 + 4Н2О (при рН = const)

Данные измерений

τ мин 0 17 36 43 52

с(SO3S2-)10-3 мольл

205 103 52 42 31

с(Н2O2)10-3 мольл 368 317 291 286 281

Предложим что в данных условиях протекает реакция II порядка

)()()(22

23

23 OHcSSOck

dSSOdcv sdotsdot=minus= minus

minus

τ

38

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

)()()()(

)]()([1

23022

2202

3

2202

30minus

minus

minus sdotsdot

sdotminus

=SSOcOHcOHcSSOcIn

OHcSSOck

τ

Через 17 мин

)10520()10731()10836()10310(

)1083610520(171

33

33

33 minusminus

minusminus

minusminus sdotsdotsdotsdotsdotsdot

sdotsdotminussdot

= Ink

k = 195 л(моль sdot мин) Аналогично через 36 мин ndash 194 через 43 мин ndash 190 через 52 мин ndash 191

Частные константы скорости близки по значениям протекает реакция 2 порядка Константа скорости этой реакции составляет 19 л(моль sdot мин)

73 Расчет времени реакции

Расчет времени реакции необходимого для того чтобы достичь опре-деленной концентрации исходного вещества или продукта реакции осу-ществлялся по уравнению скорости реакции

Проводится химическая реакция пероксида водорода с тиосульфат-ионом в кислом растворе Начальные концентрации с0(Н2О2) = 5 sdot 10 minus 2мольл

c0(SO3S2 minus

) = 25 sdot10-2 мольл Константа скорости реакции II порядка

k = 191 л(моль sdot мин) Необходимо рассчитать время по истечении кото-

рого концентрация тиосульфат-ионов станет равной 1 sdot 10 2minus мольл 2SО3S2- + 2Н3О+ + Н2О2 rarr S4О minus2 + 4Н2О

)()()(22

23

23 OHcSSOck

dSSOdcv sdotsdot=minus= minus

minus

τ

)()()()(

)]()([1

23022

2202

3

2202

30minus

minus

minus sdotsdot

sdotminus

=SSOcOHcOHcSSOcIn

OHcSSOckτ

39

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

=minusminus= minusminus )]()([21)()( 2

32

3022022 SSOcSSOcOHcOHс

2222 10254)1011052(21105 minusminusminusminus sdot=sdotminussdotminussdot= мольл

)1052()10254()105()101(

)]1051052[9111

22

22

22 minusminus

minusminus

minusminus sdotsdotsdotsdotsdotsdot

sdotsdotminussdot

= Inτ

τ = 159

Концентрация minus23SSO равная 2101 minussdot мольл установиться через 159 мин

74 Расчеты по уравнению Аррениуса

С помощью уравнения Аррениуса рассчитываются энергия активации и предэкспоненциальный множитель на основе экспериментальных значений константы скорости Константа скорости может быть пересчитана на лю-бые температуры

RTEInAInk

eAk

A

RTEA

minus=

sdot=minus

)11(12

12 TTREInkInk A minus=minus

где minus21kk константы скорости реакции

T1 T minus2 температуры

ЕА ndash энергия активации

R ndash универсальная газовая постоянная

A ndash предэкспоненциальный множитель

40

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Константы скорости разложения пентаоксида диазота N 2 O5 rarrNO2 + NO3

при 308 К и 328 К равны соответственно 134 middot 10 4minus и 150 middot 10 3minus с 1minus Необ-

ходимо рассчитать энергию активации

1

2

21

21

KKIn

TTTRTEA sdotminus

=

14

13

1034110501

)308328()(328)(300)]([31458

minusminus

minusminus

sdotsdot

sdotminus

sdotsdotsdot=

ccIn

КККмольКДжEA

EA = 101 кДжмоль

Энергия активации разложения N2О5 составляет 101 кДжмоль

Константы скорости разложения пентаоксида диазота при 308 К и

328 К равны соответственно 134 middot 10-4 и 150 middot 10-3 с-1 Необходимо рас-

считать предэкспоненциальный множитель А если энергия активации

равна 101кДжмоль

c10812

108110812

c1081)10501(

c1081)10341(

1131313

21

11332831458101000

322

11330831458101000

411

2

1

minus

minussdotminus

minussdotminus

sdot=sdot+sdot

=+

=

sdot=sdotsdot=sdot=

sdot=sdotsdot=sdot=

AAA

eekA

eekA

RTE

RTE

A

A

Множитель А для данной реакции равен 18 middot 1013 с-1

Константа скорости разложения пентаоксида диазота при 328 К со-ставляет 60 1310 minusminussdot с Необходимо рассчитать константу скорости реакции при 100 degС

41

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

c130)10501(287287

2874684)328

1273100

1(31458

101000

)11(

)11(

1312

4684

1

2

2

2

121

2

1212

minusminus =sdotsdot==

===minus+

minus=

minusminus=

minusminus=minus

KK

eKK

KKIn

TTRE

KKIn

TTREInkInk

A

A

Константа скорости разложения N2О5 при 100 degС составляет 013 с-1

42

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

8 РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РАВНОВЕСИЯМ

81 Расчеты по закону действующих масс

Расчеты в соответствии с законом действующих масс осуществляются в определенной последовательности

Алгоритм действия 1 Составление уравнения реакции 2 Указание молярных концентраций (парциальных давлений) реаген-

тов перед началом реакции 3 Вычисление молярных концентраций (парциальных давлений) уча-

стников реакции в состоянии химического равновесия 4 Составление уравнения закона действующих масс 5 Подстановка молярных концентраций (парциальных давлений) в

уравнение закона действующих масс 6 Расчет искомых величин В химических равновесиях с одинаковой суммой коэффициентов для

реагентов и продуктов (Δ v = 0) вместо молярных концентраций могут быть взяты пропорциональные им количества веществ

82 Расчет константы равновесия Кс

В реакции уксусной кислоты с этанолом при 25 degС к моменту установ-ления химического равновесия образовалось 205 моль этилового эфира уксусной кислоты В исходных веществах содержалось 155 моль воды Каково значение константы равновесия

1 СН3mdashСООН + С2Н5mdashОНhArrСН3mdashСООmdashС2Н5 + Н2О 2 3 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 (3-205) (4-205) 205 моль (155 + 205) 095 моль 195 моль 36 моль

43

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

4 )()(

)()(спиртnкислотаnводаnэфирnKC sdot

sdot=

5 95195063052

sdotsdot

=cK

6 КС = 398 При 25 degС константа равновесия образования этилового эфира уксус-

ной кислоты равна 398 (или ~ 4)

83 Расчет количества продукта в состоянии равновесия

При 25 degС константа равновесия образования эфира из уксусной кисло-ты и этанола равна 4 Каково количество эфира в состоянии равновесия если взято 3 моль уксусной кислоты и 4 моль этанола Исходные вещест-ва содержат 155 моль воды

1 СН3 ndash СООН + С2Н5 ndash ОН hArr СН3 ndash СОО ndash С2Н5 + Н2О 2 3 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 3-n 4-n n 155 + n

4 )()(

)()(спиртnкислотаnводаnэфирnK C sdot

sdot=

5 )4()3(

)551(4nn

nnminussdotminus

+=

87329254164

972859

016859482845516

21

222

plusmn=minusplusmn=

=+minus+minus=+

n

nnnnnn

n1 = 78 моль (нереальный ответ n gt 4 моль)

n2 = 205 моль В состоянии химического равновесия смесь содержит 205 моль этило-

вого эфира уксусной кислоты

44

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

84 Расчет выхода продукта

Уход продукта реакции представляет собой частное от деления полу-ченного в равновесии количества вещества и рассчитанного по необрати-мой реакции количества вещества

теорnn

При взаимодействии 3 моль уксусной кислоты с 4 моль этанола полу-чают 205 моль эфира Исходные вещества содержали 155 моль воды Ка-ков выход эфира по отношению к уксусной кислоте

1 OHHCCOOCHOHHCCOOHCH 2523523 +minusminushArrminus+minus

2 23 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 095 моль 195 моль 205 моль 36 моль

4 3052

)()(

)()(

0

===кислотаnэфирn

эфирnэфирn

теор

η

5 68680 ==η

Выход эфира по отношению к уксусной кислоте составляет 68

85 Расчет константы равновесия по уравнению Вант-Гоффа

Расчет константы равновесия при определенной температуре осущест-вляется при заданной константе равновесия с помощью уравнения Ванг-Гоффа (изобара реакций)

2RTH

dTdInK Δ

=

Интегрированная форма

12

120

12 TTTT

RHInKInK minus

sdotΔ

+=

45

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

где k ndash константа равновесия 0HΔ ndash стандартная энтальпия

R ndash универсальная газовая постоянная T ndash температура 12 ndash индексы для двух составляющих

При 25 degС для химической реакции 242 2NOON hArr константа равновесия

КР = 114 кПа Рассчитайте константу равновесия при 70 degС если стан-дартная энтальпия реакции Δ Н0 = 59 кДж

259325101325101

940343298298343

3145859000

325101411

325101

9402

12

120

12

2

2 =sdot=sdot=

=sdotminus

sdot+=

=minus

sdotΔ

+==

eeK

In

TTTT

RHInK

KInK

PInKP

PP

P

86 Расчеты с водородным показателем рН

Расчеты с показателем рН проводятся с помощью формулы-определения рН и химического выражения константы протолиза

мольлв)()( 33 OHcOHIgcpH +minus=

Для сильных кислот и оснований

с(H3O+) = c0на sdot c(OH-) = c0B

Для средних по силе кислот и оснований (при К gt 001 с0)

с(H3O+) = Bbнаa cKOHсcK 00 )( =minus

Для буферных ратворов

)()()( 3 minus

+ sdot=AcHAcКOHс a

46

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Раствор имеет значение рН 35 Какова молярная концентрация катио-нов оксония

мольл102310)(

10)(

)(

4533

3

3

minusminus+

minus+

+

sdot==

=

minus=

OHc

OHc

OHIgcpH

pH

Концентрация катионов H3O+ = 32 sdot 10-4 мольл

Рассчитайте рН в 01М растворе аммиака если КВ(NH3) = 18 middot 10 5minus

111)1077(

мольл10771031

101)(

)(

мольл103110)1081()(

)(

12

123

14

3

35

0

=sdotminus=

sdot=sdotsdot

==

sdot=sdotsdot=

=

minus

minusminus

minus

minus+

minusminusminus

minus

IgpHOHcKOHс

OHc

cKOHс

W

BB

Рассчитайте значение рН буферного раствора

К a (СН3СООН) + 016М CH 3 COONa

Если К а (СН3СООН) = 18- 10 5minus

55

3

33 1021

160110)1081(

)()()( minusminus

minus+ sdot=sdotsdot=sdot=

COOCHcCOOHCHcKOHс a

pH = 49

Буферный раствор имеет значение рН = 49

47

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

87 Расчет степени протолиза

Степень протолиза представляет собой долю кислоты или основания

вступивших в протолиз по отношению к начальной концентраций протолита

НАНАKT c

Acc

OHca00

3 )()( minus+

==

и

BBC c

HBccOHca

000

)()( +minus

==

Какова степень протолиза в 001М растворе уксусной кислоты если

010

010)1081()(

)(

)()()(

)(

5

30

30

30330

3

sdotsdot=

sdot=

sdot==

minus

+

COOHCHcCOOHCHcK

a

COOHCHcKOHcCOOHCHc

OHca

aKT

aKT

аКТ = 0042 или 42

Ka = 18 sdot 10-5

Степень протолиза уксусной кислоты составляет 42

88 Расчеты по равновесиям растворимости

Расчеты по равновесиям растворимости и осаждения проводятся с по-

мощью выражения для произведения растворимости

)()(

][][)(

nmnm

nMnM

nmMnnM

nmBAПРBAl

BABAПР

+

minus+

=

=

48

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

где ПР (АmВn) ndash произведение растворимого вещества АmВn

l(АmВn) ndash растворимость вещества или концентрация насыщенного рас-

твора вещества nm BA

Сульфат бария имеет произведение растворимости 1middot10-10 При какой

концентрации серной кислоты в 0001М растворе хлорида бария начина-

ется осаждение сульфата бария

[Ba2+][SO minus24 ] = ПP(BaSо4)

3

10

242

442 101101

][)(][)( minus

minus

+minus

sdotsdot

===BaBaSOПРSOSOHс

c(H2SО4)= 1 middot 10-7 мольл

Осаждение сульфата бария начинается когда концентрация серной ки-

слоты превышает значение 1 middot 10 7minus мольл

Какова растворимость l1 перхлората калия в воде по сравнению с рас-

творимостью l1 перхлората калия в 1 М растворе хлорида калия

l1 (КСlO4) = [СlOminus4 ] = )( 4KCIOПР = 2101 minussdot = 01 мольл

l1 (КСlO4) = [СlOminus4 ] ПР(КClO4) = с(К+)[СlO

minus4 ] = 1 middot 10-2

1101

)()KClO()(

24

42

minus

+

sdot==

KcПРKClOl

l1 (КСlO4) = 001 мольл

Растворимость l1 перхлората калия в чистой воде в десять раз выше 1

М растворе хлорида калия

49

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

89 Расчет растворимости при комплексообразовании

Для расчета растворимости малорастворимых солей когда катион об-

разует комплекс требуются уравнения для произведения растворимости и

для константы устойчивости комплекса

ПР(AmBn) = [An+]m[Bm-]n

xnx

LAAlK

]][[][

+=

где ПР ndash произведение растворимости

К ndash константа устойчивости комплекса

[Аn+] ndash молярная концентрация катионов

[L] ndash молярная концентрация лигандов

[АЦ] ndash молярная концентрация комплекса

Константа устойчивости катиона диамминсеребра (+1) К = 16 middot 107

Рассчитайте растворимость хлорида бромида и иодида серебра(1) в 4М

растворе аммиака если ПР(АgСl) = 1 middot 10-10 ПР(АgВr) = 5 middot 10-13

ПР(АgI) = 8 middot 10-17

AgXhArrАg+ + Х minus ПР(АgХ) = [Аg+][Х minus ]

])([

)()(][

)(][)(

)(])([][

)(][

])([])([2

23

32

33

23

32

23233

++minus

++

+

+++

sdotsdot===

sdot=

sdot=hArr+

NHAgNHcKAgXПР

AgAgXПРXAgXl

NHcKNHAgAg

NHcAgNHAgKNHAgNHAg

50

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

мольл1041)(

4)1061()108()(

мольл1011)(

4)1061()105()(

мольл160)(4)1061()101()(

)()()(

][])([

4

2717

2

2713

2710

32

23

minus

minus

minus

minus

minusminus

minus+

sdot=

sdotsdotsdotsdot=

sdot=

sdotsdotsdotsdot=

=

sdotsdotsdotsdot=

sdotsdot=

asymp

AgIl

AgIl

AgBrl

AgBrl

AgCllAgCll

NHcKAgXПРAgXl

XNHAg

Растворимость галогенидов серебра(1) в 4М растворе аммиака состав-

ляет 016 (AgCl) 11 middot 10-2 (AgBr) и 14 middot 10-4 мольл (AgI) В этом растворе

аммиака хлорид растворяется хорошо бромид ndash незначительно и иодид

серебра (+1) ndash плохо

51

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

9 РАСЧЕТЫ В ЭЛЕКТРОХИМИИ

91 Расчеты по уравнению Нернста

С помощью уравнения Нернста можно вычислить окислительно-

восстановительные потенциалы электродные потенциалы и равновесное

напряжение гальванического элемента

Для окислительно-восстановительного электрода

][][0

BcOkIn

zFRTEE sdot+=

где Е0 ndash стандартный потенциал

Е ndash электродный потенциал

Z ndash число переданных электронов

Для электрона металлкатион металла

][0 +sdot+= ZAInzFRTEE

][][)(0590

K298при)()(

0

01

02

0

BcOkIg

zBEE

TанодЕкатодEE

EEE

sdot+=

=minus=Δminus=Δ

где R ndash газовая постоянная

Т ndash температура

F ndash постоянная Фарадея

[Ок] ndash молярная концентрация окислителя

[Bc] ndash молярная концентрация восстановителя

ΔЕ0 ndash стандартное напряжение

ЕΔ ndash равновесное напряжение

52

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Каков электродный потенциал пары медькатион меди (+2) при 25 degС и

[Cu2+]= 001 мольл

01020590340][

2)(0590 20 IgCuIgBEE sdot++=sdot+= +

E = +028 B

Электродный потенциал равен +028 В

Каково равновесное напряжение гальванического элемента Даниеля

при 25 degС если молярные концентрации сульфата меди(2) и сульфата

цинка(2) одинаковы

Электрод 1 цинккатион цинка (+2)

Электрод 2 медькатион меди (+2)

)()()(][][02950

)()(][02950)(

][02950)()()(

02020202

2

2020220

22022

EZnZnECuCuECuCuEZnCuIg

ZnZnECuCuEZnIgZnZnE

CuIgCuCuEZnZnECuCuEE

Δ=minusminus=+

+minus=+minus

minus+=minus=Δ

++++

+

++++

++++

ΔEdeg = 034 middot (-076) = 110 В

Элемент Даниеля имеет равновесное напряжение 110 В Рассчитайте

напряжение гальванического элемента CuCu +2 (с 1 )|| К+ СI minus || Cu2+(c2)Cu

(Cu2+) = 05 мольл и с1 (Сu2+) = 05 005 и 0005 мольл

Для каждого полуэлемента )(20590 20 +sdot+= CuIgcEE

Напряжение гальванического элемента

1

201

0212 2

0590ccIgEEEEE sdot+minus=minus=Δ

Поскольку

01

02 EE =

53

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

то

1

2

20590

ccIgE sdot=Δ

а) с1 (Cu2+) = 05 мольл ΔЕ = 00295 Ig 1 = 0

б) с1 (Cu2+) = 005мольл ΔЕ = 00295 Ig 10 = 0030 В

в) с1 (Cu2+) = 0005 мольл ΔЕ = 00295 Ig 100 = 0059 В

Исследуемые концентрационные гальванические элементы имеют при

25 degС напряжение 0 30 и 59 мВ

Рассчитайте электродные потенциалы полуэлементов при 25 degС

1) 2HPt (р = 1035 кПа) Н3О+ (рН = 15)

2) +2FePt (с = 002 мольл) Fe3+ (с = 004 мольл)

Каково равновесное напряжение гальванического элемента составлен-

ного из этих электродов

++ OHH 22 2 = 2Н3О+ + 2е-

B880)0890(7880B78800200400590770

][][)(0590)(

B08903101510302950510590

)(3101

)(205900590

)(][

20590

2

2

3320

232

1

2

2

230

1

=minusminus=Δ=+=

sdot+=+hArr

minus=minussdotminus=

sdotminussdotminus=+=

+

+++minus++

EIgE

FeFeIgBFeFeEEeFeFe

IgE

кПаHpIgpH

HpOHIgEE

Равновесное напряжение данного гальванического элемента составляет

088 В

54

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Рассчитайте окислительно-восстановительный потенциал для пары

Mn2+MnOminus4 при рН = 0 при рН = 03 и 7 (t = 25 ordmC)

( ) ( ) [ ][ ][ ]

( ) ( ) ( ) [ ][ ]

( ) ( )

( ) ( ) ( ) 094405112

85

05902

lg5

059085

0590

lg5

0590

5812

4

4

24

42

2

834

42

3422

рНВВEMnOMnE

pHBEMnOMnE

MnMnOBpHBEMnOMnE

MnOHMnBEMnOMnE

eOHMnOHMn

sdotminus+=+

sdotminus=+

sdot+sdotminus=

sdot+=

++harr+

minus

minus

+

minusminus+

+

+minusminus+

minus+minus+

o

o

o

o

При рН = 0 Е = +151 рН = 3 Е = +123 рН = 7 Е = +085

Окислительно-восстановительный потенциал данной пары при рН = 03 и 7 составляет +151 +123 и +085 В соответственно

92 Расчеты по законам Фарадея

Для расчета осажденной массы значений силы тока времени или чис-ла элементарных зарядов при электролизе используются законы Фарадея или преобразования законов Фарадея а также формула-определение мо-лярной массы

zFMIm

zFI

nm

zFIn

τ

τ

τ

=

=

=

55

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

где I ndash сила тока

τ ndash время

z ndash число элементарных зарядов

F ndash постоянная Фарадея

n ndash количество вещества

М ndash молярная масса

m ndash масса вещества

Рассчитайте ежедневное производство алюминия в электролизёре кото-рый работает при силе тока 100 000 А и для которого выход по току η = 85

Al3+ rarr Al + 3endash

кг685г039685485963

85027360024000100asymp=

sdotsdotsdotsdotsdot

==zFMIm ητ

В электролизе ежедневно получают 685 кг алюминия

56

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

10 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ФОРМУЛ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ

101 Определение молекулярной формулы летучего органического соединения

Для определения молекулярной формулы летучего соединения необхо-димо оценить результаты качественного и количественного элементного анализа а также установить молярную массу

Алгоритм действия

1 Установить качественный состав соединения Результат исследуемое соединение состоит из элементов углерод во-

дород и кислород Молекулярная формула СхНуОz 11 Установить молярную массу соединения

12 Экспериментальное определение объема пара одной пропорции

соединения

( )( )[ ]

кПа 72101

C 20

мл 548г

г120

=

=

=

=

p

t

OHCV

OHCm

zyx

zyx

o

13 Рассчитать объем пара порции соединения в нормальных условиях

( )[ ] ( )[ ]

( )[ ] мл 445г

32510115293

1527372101548гг

=sdot

sdotsdot=

sdot=

zyx

zyxzyx

OHCVрТ

рТOHCVOHCV

o

o

oo

14 Рассчитать молярную массу соединения

57

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

( ) ( )( )[ ]

( ) гмоль 259

445

41422120гм

=

sdot=

sdot=

zух

zyx

zухzух

ОНСМ

OHCVVОНСm

ОНСМo

2 Установить возможную молекулярную формулу органического со-единения путем расчета

( ) )()()( ОzМНуМСхМОНСМ zух ++=

Возможные решения 592 гмоль = (2 middot 12 + 4 middot 1 + 2 middot 16 гмоль)

или 592 гмоль = (3 middot 12 + 8 middot 1 + 1 middot 16 гмоль)

Возможные молекулярные формулы органического соединения С2Н4О2 и С3Н8О

3 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органическо-го соединения путем анализа сжиганием

31 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида углерода которые образуются при сжигании одной порции органического соединения

m(CхHуOz) = 60 мг m(H2О) = 720 мг V(CО2) = 718 мл t =20degC ρ = 10172 кПа 32 Рассчитать объем диоксида углерода при нормальных условиях 33 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-

единения

( )( )

( ) ( )( ) 3

м

22 =sdot

sdot=

zyx

zyxp

zyx OHCmVOHCMTCOV

OHCnCOn oo

58

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

34 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-

единения

( )( )

( ) ( )( ) ( ) 8

22

2

22 =sdot

sdot==

zyx

zyxp

zyx OHCmOHМOHCMTOHm

OHCnOHnY o

35 Составить молекулярную формулу

Молекулярная формула органического соединения С3Н8О

Молекулярная (брутто-) формула еще не проясняет строения химиче-

ского соединения Последнее может быть определено при использовании

химических иили физических методов

Возможные соединения с молекулярной формулой С3Н8О

CH3ndashCH2ndashCH2ndashOH ndash пропанол 1

CH3ndashCH(OH)ndashCH3 ndash пропанол 2

СН3ndashСН2ndashОndashСН3 ndash метиловый спирт

102 Определение молекулярной формулы

нелетучего органического соединения

Для определения молекулярной формулы нелетучего соединения необ-

ходимо оценить результаты качественного и количественного элементно-

го анализа и результатов определения молярной массы криоскопическим

методом Молярная масса вещества рассчитывается на основании пони-

жения температуры замерзания

LB

Bзамзам mM

mkT sdot=Δ

Lзам

BзамB mT

mkMΔ

=

где замTΔ ndash понижение температуры замерзания

59

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

замK ndash криоскопическая константа растворителя

Bm ndash масса вещества В

BM ndash молярная масса вещества В

Lm ndash масса растворителя

Для определения молекулярной формулы подходит следующая после-

довательность действий

Установить качественный состав соединения Результат исследуемое со-

единение состоит из элементов углерод водород и кислород Молекуляр-

ная формула ZYX OHC

1 Установить молярную массу соединения

11 Экспериментальное определение понижения температуры замер-

зания раствора

m( ZYX OHC ) = 78 г m(H2О) = 40 г

ΔTзам = -2 К

Кзам(Н2О) = -1860 К sdot гмоль

12 Рассчитать молярную массу соединения

)()()(

2OHmTOHCmkOHCM

зам

ZYXзамZYX Δ=

M( ZYX OHC ) = 181 гмоль

2 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органического

соединения путем анализа сжиганием

21 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида

углерода которые образуются при сжигании одной порции соединения

M(CxHyOz) = 93 мг

m(H2О) = 547 мг

V(СО2) = 739 мл

t =22 degС

60

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

ρ = 1006 гПа

22 Рассчитать объем диоксида углерода в нормальных условиях

25101315295152731006973)()(

0

0220 sdot

sdotsdot==

TppTCOVCOV

V0(СО2) = 679 мл

23 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-

единения

093041422

18106790)(

)()()(

)( 202

sdotsdot

=sdotsdot

==ZYXM

Zyx

ZYX OHCmVOHCMCOV

OHCnCOnx

х = 6

24 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-

единения

93181817542

)()()()(2

)()(2

2

22

sdotsdotsdot

=sdotsdot

==ZYX

Zyx

ZYX OHCmOHMOHCMOHm

OHCnOHny

у = 12

25 Расчет числа атомов кислорода в молекуле органического соеди-

нения

)()()()( OzMHyMCxMOHCM Zyx +minus=

16112126181

)()()()( sdotminussdotminus=

minusminus=

OMHyMCxMOHCM

z Zyx

z = 6

Молекулярная формула соединения С6H12O6

61

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

Основная

1 Коровин НВ Общая химия учебник для технических направлений и специальностей вузов НВ Коровин ndash 2-е изд испр и доп ndash М ВШ 2000

2 Фролов ВВ Химия ВВ Фролов ndash М Высшая школа 1995 3 Глинка НЛ Задачи и упражнения по общей химии НЛ Глинка ndash

Л Химия 1989 4 Суворов АВ Общая химия АВ Суворов АБ Никольский ndash СПб

Химия 1997 5 Орлов КЯ Авиационные материалы КЯ Орлов ВА Пархимович

ndash М Транспорт 1993 6 Задачи и упражнения по общей химии под ред проф НВ Корови-

на ndash М Высшая школа 2003 7 Михилев ЛА Задачи и упражнения по неорганической химии

ЛА Михилев НФ Пассет МИ Федотова ndash СПб Химия 1995 8 Хомченко ИГ Общая химия сборник задач и упражнений

ИГ Хомченко ndash М Оникс 1999 9 Литвинова ТН Задачи по общей химии с медико-биологической на-

правленностью ТН Литвинова ndash Ростов нД Феникс 2001 10 Кузьменко НЕ Задачник по химии НЕ Кузьменко ВВ Еремин

ndash М Экзамен 1999

Дополнительная

1 Слесарев ВИ Химия Основы химии живого учебник для вузов

ВИ Слесарев ndash 2-е изд испр и доп ndash СПб Химиздат 2001

2 Хаускрофт К Современный курс общей химии В 2 т К Хаускрофт

Э Констебл пер с англ ndash М Мир 2002 3 Лидин РА Химия справочник для старшеклассников поступающих в вузы

РА Лидин ЛЮ Аликберова ndash М Аст пресс школа 2002

62

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

4 Слета ЛА Химия справочник ЛА Слета ndash Харьков Фолио Рос-

тов нД Феникс 1997

5 Дикерсон Р Основные законы химии В 2 т Р Дикерсон Г Грей

Дж Хейт ndash М Мир 1982

6 Лучинский ГП Курс химии ГП Лучинский ndash М Высшая школа 1985

7 Ремсден ЭН Начала современной химии ЭН Ремсден ndash Л Хи-

мия 1985

8 Степин БД Неорганическая химия БД Степин АА Цветков ndash

М Высшая школа 1994 9 Шелинский ГИ Основы теории химических процессов ГИ Шелинский

ndash М Просвещение 1989

10 Ерохин ЮМ Сборник задач и упражнений по химии ЮМ Еро-

хин ВИ Фролов ndash М ВШ 1990

11 Любимова НБ Вопросы и задачи по общей и неорганической хи-

мии НБ Любимова ndash М ВШ 1990 12 Фримантл М Химия в действии М Фримантл ndash Ч 1 2 ndash М Мир 1991

13 Шиманович ИЕ Общая химия в формулах определениях схемах

ИЕ Шиманович МЛ Павлович ВФ Тикавый ПМ Малашко ndash Минск

Университетское 1996

14 Витинг ЛМ Задачи и упражнения по общей химии ЛМ Витинг

ЛА Резницкий ndash М МГУ 1995

15 Зоммер К Химия справоник школьника и студента Пер с нем

под ред РА Лигина ndash 2-е издстереотип ndash М Дрофа 2000

63

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Приложение

64

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

65

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

66

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

67

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Значение некоторых констант

Постоянная Авогадро NA = 60221023 моль-1

Постоянная Фарадея 1 F = 6021023е = 96484 Кл = 268 Аmiddotч

Постоянная Планка h = 662610-34 Джс

Универсальная газовая постоянная R = 0082 лmiddotатмКndash1моль-1 =

= 62 360 млmiddotмм рт ст Кndash1мольndash1 = 8314 ДжmiddotК-1мольndash1 = 1987 калК-1моль-1

Таблица 1

Приставки кратных и дольных единиц

Приставка Множитель Приставка Множитель Приставка Множитель

тера Т 1012 гектог 102 милли м 10-3

гига Г 109 дека да 101 микро мк 10-6

мега М 106 децид 10-1 нано н 10-9

кило к 103 сантис 10-2 пико п 10-12

Таблица 2

Корни латинских названий элементов

Символ Название Корень латинского названия Ag Серебро Аргент As Мышьяк арс- арсен- Au Золото аур- С Углерод карб- карбон- Сu Медь купр- Fe Железо ферр- Н Водород гидр- гидроген-

Hg Ртуть меркур- Мn Марганец марган- N Азот нитр- Ni Никель никкал- О Кислород окс- оксиген- Pb Свинец плюмб- S Сера сульф- тио-

Sb Сурьма стиб- Si Кремний алл- силиц- Sn Олово станн-

68

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Таблица 3 Соотношение между единицами энергии

Единица эрг Дж кал Втmiddotч ЭВ

эрг 1 10-7 239middot10-8 278middot10-11 624middot1011

Дж 107 1 0239 278middot10-4 625middot1018

кал 4184middot107 4184 1 116middot103 261middot1019

Втmiddotч 360middot1010 36middot103 861 1 224middot1022

ЭВ 160middot10-12 160middot10-19 383middot10-20 445middot10-23 1

Таблица 4

Названия часто употребляемых кислот и их солей

Кислота Названия солей

Название Формула Кислот-ный

осадок

По названию кислоты (рус номенклатура)

По названию аниона (между-народная но-менклатура)

Азотная HNO3 NO3ndash азотнокислый нитрат

Азотистая HNO2 NО2ndash азотистокислый нитрит

Бромоводородная HBr Brndash бромистый бромид

Йодоводородная HI Indash йодистый йодид

Метакремниевая H2SiO3 SiO32ndash кремниевокислый силикат

Марганцовая HMnO4 MnO4ndash марганцевокислый перманганат

Ортофосфорная H3PO4 PO43ndash фосфорнокислый ортофосфат

(фосфат)

H3PO4 HPO42ndash

кислый фосфорнокис-лый (двухзамещенный) гидрофосфат

H3PO4 H2PO4ndash кислый фосфорнокис-

лый (однозамещенный) дигидрофосфат

Серная H2SO4 SO42ndash сернокислый сульфат

H2SO4 HSO4ndash

кислый сернокислый

гидросульфат (бисульфат)

Сернистая H2SO3 SO32ndash сернокислый сульфит

H2SO3 HSO3ndash кислый сернистокислый гидросульфит

(бисульфит)

Угольная H2CO3 CO32ndash углекислый карбонат

H2CO3 HCO3ndash

кислый углекислый (двууглекислый)

гидрокарбонат (бикарбонат)

Уксусная CH3CHOOH CH3COOndash уксуснокислый ацетат

69

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Окончание табл 4Кислота Названия солей

Название Формула Кислот-ный

осадок

По названию кислоты (рус номенклатура)

По названию аниона (между-народная но-менклатура)

Фосфористая H3PO3 HPO32ndash фосфористокислый фосфит

Фтороводородная HF Fndash фтористый фторид

Хлороводородная HCl Clndash хлористый хлорид

Хлорная HClO4 ClO4ndash хлорнокислый перхлорат

Хлорноватая HClO3 ClO3ndash хлорноватокислый хлорат

Хлорноватистая HClO ClOndash хлорноватистокислый гипохлорид

Хромовая H2CrO4 CrO42ndash хромовокислый хромат

Двухромовая H2Cr2O7 Cr2O72ndash двухромовокислый

бихромат (ди-хромат)

70

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

  • СОДЕРЖАНИЕ
    • ВВЕДЕНИЕ
    • ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
    • 1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВАЖНЕЙШИХ ВЕЛИЧИН И ЕДИНИЦИСПОЛЬЗУЕМЫХ В ХИМИИ
    • 2 ВАЖНЕЙШИЕ ВЕЛИЧИНЫ И ЕДИНИЦЫ В ХИМИИ
    • 3 РАСЧЕТЫ ДЛЯ ГАЗОВ
      • 31 Расчет массы газов
      • 32 Расчет объема газов
        • 4 РАСЧЕТЫ ДЛЯ СМЕСЕЙ
          • 41 Расчеты соотношения компонентов смеси
          • 42 Расчеты по массовой доле
          • 43 Расчеты по объемной доле
          • 44 Расчеты по мольной доле
          • 45 Расчеты по молярной концентрации
          • 46 Расчеты по эквивалентной концентрации
          • 47 Расчеты по плотности газов и растворов
          • 48 Расчет молярной концентрации веществапо результатам титрования
          • 49 Расчет массы по результатам титрования
            • 5 СТЕХИОМЕТРИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РЕАКЦИЯМ
              • 51 Алгебраический расчет массы и объема
              • 52 Расчет массы и объема методом пропорций
                • 6 РАСЧЁТЫ В ХИМИЧЕСКОЙ ТЕРМОДИНАМИКЕ
                  • 61 Расчет энтальпии реакции по данным эксперимента
                  • 62 Расчет стандартных величин реакции по табличным данным
                  • 63 Расчет энергии Гиббса реакции
                  • 64 Расчет константы равновесия
                    • 7 РАСЧЕТЫ В КИНЕТИКЕ РЕАКЦИЙ
                      • 71 Расчет константы скорости
                      • 72 Расчет порядка реакции
                      • 73 Расчет времени реакции
                      • 74 Расчеты по уравнению Аррениуса
                        • 8 РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РАВНОВЕСИЯМ
                          • 81 Расчеты по закону действующих масс
                          • 82 Расчет константы равновесия Кс
                          • 83 Расчет количества продукта в состоянии равновесия
                          • 84 Расчет выхода продукта
                          • 85 Расчет константы равновесия по уравнению Вант-Гоффа
                          • 86 Расчеты с водородным показателем рН
                          • 87 Расчет степени протолиза
                          • 88 Расчеты по равновесиям растворимости
                          • 89 Расчет растворимости при комплексообразовании
                            • 9 РАСЧЕТЫ В ЭЛЕКТРОХИМИИ
                              • 91 Расчеты по уравнению Нернста
                              • 92 Расчеты по законам Фарадея
                                • 10 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ФОРМУЛОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
                                  • 101 Определение молекулярной формулы летучего органического соединения
                                  • 102 Определение молекулярной формулы не летучего органического соединения
                                    • БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
                                    • Приложение
Page 35: МЕТОДИКА РЕШЕНИЯ ЗАДАЧvenec.ulstu.ru/lib/disk/2015/Kemer_7.pdf · 2015-03-23 · ВВЕДЕНИЕ Значение решения задач в курсе химии

62 Расчет стандартных величин реакции

по табличным данным

Стандартные энтальпии ΔН0 стандартные энтропии ΔS0 стандартные

энергии Гиббса ΔG0 ndash реакции могут быть рассчитаны на основе закона

Гесса по табличным данным

)]([)]([

)()(

)()(

0

0

0

000

000

реагGvпродGvG

SvSvS

HvHvH

BTBTT

реагпрод

реагпрод

ΔsdotminusΔsdot=Δ

sdotminussdot=Δ

ΔsdotminusΔsdot=Δ

sumsum

sum sum

sum sum

Рассчитайте стандартную энтальпию гидрирования этена

кДж137]01521[)]85(1[

)]H(H)HC(H[)HC(H

CHCHHCHCH

20

420

6200

33222

minus=sdot+sdotminusminussdot=

=Δsdot+ΔsdotminusΔsdot=Δ

minusrarr+=

vvHv

Стандартная энтальпия реакции составляет -137 кДж

63 Расчет энергии Гиббса реакции

Расчет производится по уравнению Гиббса-Гельмгольца

000 H STGT ΔminusΔ=Δ

Рассчитайте стандартную энергию Гиббса GΔ 0298 ndash гидрирования этена

СН2 = СН2 + Н2 rarr СН3 ndash СН3 0HΔ = -137 кДж ASP = ndash121 ДжК

0298GΔ = 0

298HΔ ndashΔS 0 = ndash137 middot298 (ndash0121) = ndash101 кДж

Стандартная энергия Гиббса реакции составляет -101 кДж

35

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

64 Расчет константы равновесия

Константа равновесия рассчитывается по стандартной энергии Гиббса

реакции

RTInKGT minus=Δ 0

Рассчитайте константу равновесия PK гидрирования этена при 298 К

если кДж1010289 minus=ΔG давление выражено в Паскалях

0289 PRTInKG minus=Δ

105325101

кПа)325101(

1)325101(

840)К(298)ДжК(3148

)кДж(101

15840

0298

sdot==sdot=

minus=Δ=

=sdot

minus=

Δminus=

Δ

Δ

eeK

vKInInK

RTGInK

vInKP

vP

P

P

P

Константа равновесия гидрирования этена составляет 15105 sdot=PK

36

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

7 РАСЧЕТЫ В КИНЕТИКЕ РЕАКЦИЙ

71 Расчет константы скорости

Расчет константы скорости на основе данных измерения кинетических

параметров осуществляется по уравнению скорости реакции Порядок хи-

мической реакции должен быть известен

Реакция 1 порядка

Реакция 2 порядка

Или если с0А = с0В

)11(10

2

AAA

A

cckkc

ddcv minus==minus=

ττ

где сА сВ ndash молярные концентрации в момент времени х

с0А с0В ndash начальные концентрации реагентов

k ndash константа скорости реакции

τ ndash время протекания реакции

Щелочное омыление метилового эфира уксусной кислоты протекает

как реакция II порядка

CH3 ndash COO ndash CH3 + OH ndash COOndash + CH3OH

Найдите константу скорости Заданы начальные концентрации метилового

эфира уксусной кислоты и гидроксид-иона с0(эфир) = с0(ОН minus ) = 005 мольл

Через 75 с концентрации составили с(эфир) = с(ОН minus ) = 004 мольл

A

AA

A

ccInkkc

ddcV 01

ττ===

BA

AB

ABBA

A

ccccIn

cckckc

ddcV

0

0

00 )(1 sdotminus

==minus=ττ

37

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ minus=⎥

⎤⎢⎣

⎡minus=

0501

0401

751

)(1

)(11

0 cэфирcэфирck

τ

k = 0067 л(мольmiddotс)

Константа скорости щелочного омыления метилового эфира уксусной

кислоты составляет 0067 л(мольmiddotс)

72 Расчет порядка реакции

Расчет порядка реакции из данных измерения кинетических парамет-

ров осуществляется по уравнению скорости С помощью полученных

экспериментальным путем данных рассчитываются и сравниваются меж-

ду собой константы скорости в разные моменты времени Если отклоне-

ние значений этих констант незначительное то выбранный для расчетов

порядок реакции является правильным

Необходимо определить порядок реакции тиосульфат-иона с перокси-

дом водорода

minus23S2SO +2Н3O+ + Н2O2 mdashgt S4O minus2

6 + 4Н2О (при рН = const)

Данные измерений

τ мин 0 17 36 43 52

с(SO3S2-)10-3 мольл

205 103 52 42 31

с(Н2O2)10-3 мольл 368 317 291 286 281

Предложим что в данных условиях протекает реакция II порядка

)()()(22

23

23 OHcSSOck

dSSOdcv sdotsdot=minus= minus

minus

τ

38

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

)()()()(

)]()([1

23022

2202

3

2202

30minus

minus

minus sdotsdot

sdotminus

=SSOcOHcOHcSSOcIn

OHcSSOck

τ

Через 17 мин

)10520()10731()10836()10310(

)1083610520(171

33

33

33 minusminus

minusminus

minusminus sdotsdotsdotsdotsdotsdot

sdotsdotminussdot

= Ink

k = 195 л(моль sdot мин) Аналогично через 36 мин ndash 194 через 43 мин ndash 190 через 52 мин ndash 191

Частные константы скорости близки по значениям протекает реакция 2 порядка Константа скорости этой реакции составляет 19 л(моль sdot мин)

73 Расчет времени реакции

Расчет времени реакции необходимого для того чтобы достичь опре-деленной концентрации исходного вещества или продукта реакции осу-ществлялся по уравнению скорости реакции

Проводится химическая реакция пероксида водорода с тиосульфат-ионом в кислом растворе Начальные концентрации с0(Н2О2) = 5 sdot 10 minus 2мольл

c0(SO3S2 minus

) = 25 sdot10-2 мольл Константа скорости реакции II порядка

k = 191 л(моль sdot мин) Необходимо рассчитать время по истечении кото-

рого концентрация тиосульфат-ионов станет равной 1 sdot 10 2minus мольл 2SО3S2- + 2Н3О+ + Н2О2 rarr S4О minus2 + 4Н2О

)()()(22

23

23 OHcSSOck

dSSOdcv sdotsdot=minus= minus

minus

τ

)()()()(

)]()([1

23022

2202

3

2202

30minus

minus

minus sdotsdot

sdotminus

=SSOcOHcOHcSSOcIn

OHcSSOckτ

39

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

=minusminus= minusminus )]()([21)()( 2

32

3022022 SSOcSSOcOHcOHс

2222 10254)1011052(21105 minusminusminusminus sdot=sdotminussdotminussdot= мольл

)1052()10254()105()101(

)]1051052[9111

22

22

22 minusminus

minusminus

minusminus sdotsdotsdotsdotsdotsdot

sdotsdotminussdot

= Inτ

τ = 159

Концентрация minus23SSO равная 2101 minussdot мольл установиться через 159 мин

74 Расчеты по уравнению Аррениуса

С помощью уравнения Аррениуса рассчитываются энергия активации и предэкспоненциальный множитель на основе экспериментальных значений константы скорости Константа скорости может быть пересчитана на лю-бые температуры

RTEInAInk

eAk

A

RTEA

minus=

sdot=minus

)11(12

12 TTREInkInk A minus=minus

где minus21kk константы скорости реакции

T1 T minus2 температуры

ЕА ndash энергия активации

R ndash универсальная газовая постоянная

A ndash предэкспоненциальный множитель

40

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Константы скорости разложения пентаоксида диазота N 2 O5 rarrNO2 + NO3

при 308 К и 328 К равны соответственно 134 middot 10 4minus и 150 middot 10 3minus с 1minus Необ-

ходимо рассчитать энергию активации

1

2

21

21

KKIn

TTTRTEA sdotminus

=

14

13

1034110501

)308328()(328)(300)]([31458

minusminus

minusminus

sdotsdot

sdotminus

sdotsdotsdot=

ccIn

КККмольКДжEA

EA = 101 кДжмоль

Энергия активации разложения N2О5 составляет 101 кДжмоль

Константы скорости разложения пентаоксида диазота при 308 К и

328 К равны соответственно 134 middot 10-4 и 150 middot 10-3 с-1 Необходимо рас-

считать предэкспоненциальный множитель А если энергия активации

равна 101кДжмоль

c10812

108110812

c1081)10501(

c1081)10341(

1131313

21

11332831458101000

322

11330831458101000

411

2

1

minus

minussdotminus

minussdotminus

sdot=sdot+sdot

=+

=

sdot=sdotsdot=sdot=

sdot=sdotsdot=sdot=

AAA

eekA

eekA

RTE

RTE

A

A

Множитель А для данной реакции равен 18 middot 1013 с-1

Константа скорости разложения пентаоксида диазота при 328 К со-ставляет 60 1310 minusminussdot с Необходимо рассчитать константу скорости реакции при 100 degС

41

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

c130)10501(287287

2874684)328

1273100

1(31458

101000

)11(

)11(

1312

4684

1

2

2

2

121

2

1212

minusminus =sdotsdot==

===minus+

minus=

minusminus=

minusminus=minus

KK

eKK

KKIn

TTRE

KKIn

TTREInkInk

A

A

Константа скорости разложения N2О5 при 100 degС составляет 013 с-1

42

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

8 РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РАВНОВЕСИЯМ

81 Расчеты по закону действующих масс

Расчеты в соответствии с законом действующих масс осуществляются в определенной последовательности

Алгоритм действия 1 Составление уравнения реакции 2 Указание молярных концентраций (парциальных давлений) реаген-

тов перед началом реакции 3 Вычисление молярных концентраций (парциальных давлений) уча-

стников реакции в состоянии химического равновесия 4 Составление уравнения закона действующих масс 5 Подстановка молярных концентраций (парциальных давлений) в

уравнение закона действующих масс 6 Расчет искомых величин В химических равновесиях с одинаковой суммой коэффициентов для

реагентов и продуктов (Δ v = 0) вместо молярных концентраций могут быть взяты пропорциональные им количества веществ

82 Расчет константы равновесия Кс

В реакции уксусной кислоты с этанолом при 25 degС к моменту установ-ления химического равновесия образовалось 205 моль этилового эфира уксусной кислоты В исходных веществах содержалось 155 моль воды Каково значение константы равновесия

1 СН3mdashСООН + С2Н5mdashОНhArrСН3mdashСООmdashС2Н5 + Н2О 2 3 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 (3-205) (4-205) 205 моль (155 + 205) 095 моль 195 моль 36 моль

43

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

4 )()(

)()(спиртnкислотаnводаnэфирnKC sdot

sdot=

5 95195063052

sdotsdot

=cK

6 КС = 398 При 25 degС константа равновесия образования этилового эфира уксус-

ной кислоты равна 398 (или ~ 4)

83 Расчет количества продукта в состоянии равновесия

При 25 degС константа равновесия образования эфира из уксусной кисло-ты и этанола равна 4 Каково количество эфира в состоянии равновесия если взято 3 моль уксусной кислоты и 4 моль этанола Исходные вещест-ва содержат 155 моль воды

1 СН3 ndash СООН + С2Н5 ndash ОН hArr СН3 ndash СОО ndash С2Н5 + Н2О 2 3 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 3-n 4-n n 155 + n

4 )()(

)()(спиртnкислотаnводаnэфирnK C sdot

sdot=

5 )4()3(

)551(4nn

nnminussdotminus

+=

87329254164

972859

016859482845516

21

222

plusmn=minusplusmn=

=+minus+minus=+

n

nnnnnn

n1 = 78 моль (нереальный ответ n gt 4 моль)

n2 = 205 моль В состоянии химического равновесия смесь содержит 205 моль этило-

вого эфира уксусной кислоты

44

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

84 Расчет выхода продукта

Уход продукта реакции представляет собой частное от деления полу-ченного в равновесии количества вещества и рассчитанного по необрати-мой реакции количества вещества

теорnn

При взаимодействии 3 моль уксусной кислоты с 4 моль этанола полу-чают 205 моль эфира Исходные вещества содержали 155 моль воды Ка-ков выход эфира по отношению к уксусной кислоте

1 OHHCCOOCHOHHCCOOHCH 2523523 +minusminushArrminus+minus

2 23 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 095 моль 195 моль 205 моль 36 моль

4 3052

)()(

)()(

0

===кислотаnэфирn

эфирnэфирn

теор

η

5 68680 ==η

Выход эфира по отношению к уксусной кислоте составляет 68

85 Расчет константы равновесия по уравнению Вант-Гоффа

Расчет константы равновесия при определенной температуре осущест-вляется при заданной константе равновесия с помощью уравнения Ванг-Гоффа (изобара реакций)

2RTH

dTdInK Δ

=

Интегрированная форма

12

120

12 TTTT

RHInKInK minus

sdotΔ

+=

45

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

где k ndash константа равновесия 0HΔ ndash стандартная энтальпия

R ndash универсальная газовая постоянная T ndash температура 12 ndash индексы для двух составляющих

При 25 degС для химической реакции 242 2NOON hArr константа равновесия

КР = 114 кПа Рассчитайте константу равновесия при 70 degС если стан-дартная энтальпия реакции Δ Н0 = 59 кДж

259325101325101

940343298298343

3145859000

325101411

325101

9402

12

120

12

2

2 =sdot=sdot=

=sdotminus

sdot+=

=minus

sdotΔ

+==

eeK

In

TTTT

RHInK

KInK

PInKP

PP

P

86 Расчеты с водородным показателем рН

Расчеты с показателем рН проводятся с помощью формулы-определения рН и химического выражения константы протолиза

мольлв)()( 33 OHcOHIgcpH +minus=

Для сильных кислот и оснований

с(H3O+) = c0на sdot c(OH-) = c0B

Для средних по силе кислот и оснований (при К gt 001 с0)

с(H3O+) = Bbнаa cKOHсcK 00 )( =minus

Для буферных ратворов

)()()( 3 minus

+ sdot=AcHAcКOHс a

46

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Раствор имеет значение рН 35 Какова молярная концентрация катио-нов оксония

мольл102310)(

10)(

)(

4533

3

3

minusminus+

minus+

+

sdot==

=

minus=

OHc

OHc

OHIgcpH

pH

Концентрация катионов H3O+ = 32 sdot 10-4 мольл

Рассчитайте рН в 01М растворе аммиака если КВ(NH3) = 18 middot 10 5minus

111)1077(

мольл10771031

101)(

)(

мольл103110)1081()(

)(

12

123

14

3

35

0

=sdotminus=

sdot=sdotsdot

==

sdot=sdotsdot=

=

minus

minusminus

minus

minus+

minusminusminus

minus

IgpHOHcKOHс

OHc

cKOHс

W

BB

Рассчитайте значение рН буферного раствора

К a (СН3СООН) + 016М CH 3 COONa

Если К а (СН3СООН) = 18- 10 5minus

55

3

33 1021

160110)1081(

)()()( minusminus

minus+ sdot=sdotsdot=sdot=

COOCHcCOOHCHcKOHс a

pH = 49

Буферный раствор имеет значение рН = 49

47

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

87 Расчет степени протолиза

Степень протолиза представляет собой долю кислоты или основания

вступивших в протолиз по отношению к начальной концентраций протолита

НАНАKT c

Acc

OHca00

3 )()( minus+

==

и

BBC c

HBccOHca

000

)()( +minus

==

Какова степень протолиза в 001М растворе уксусной кислоты если

010

010)1081()(

)(

)()()(

)(

5

30

30

30330

3

sdotsdot=

sdot=

sdot==

minus

+

COOHCHcCOOHCHcK

a

COOHCHcKOHcCOOHCHc

OHca

aKT

aKT

аКТ = 0042 или 42

Ka = 18 sdot 10-5

Степень протолиза уксусной кислоты составляет 42

88 Расчеты по равновесиям растворимости

Расчеты по равновесиям растворимости и осаждения проводятся с по-

мощью выражения для произведения растворимости

)()(

][][)(

nmnm

nMnM

nmMnnM

nmBAПРBAl

BABAПР

+

minus+

=

=

48

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

где ПР (АmВn) ndash произведение растворимого вещества АmВn

l(АmВn) ndash растворимость вещества или концентрация насыщенного рас-

твора вещества nm BA

Сульфат бария имеет произведение растворимости 1middot10-10 При какой

концентрации серной кислоты в 0001М растворе хлорида бария начина-

ется осаждение сульфата бария

[Ba2+][SO minus24 ] = ПP(BaSо4)

3

10

242

442 101101

][)(][)( minus

minus

+minus

sdotsdot

===BaBaSOПРSOSOHс

c(H2SО4)= 1 middot 10-7 мольл

Осаждение сульфата бария начинается когда концентрация серной ки-

слоты превышает значение 1 middot 10 7minus мольл

Какова растворимость l1 перхлората калия в воде по сравнению с рас-

творимостью l1 перхлората калия в 1 М растворе хлорида калия

l1 (КСlO4) = [СlOminus4 ] = )( 4KCIOПР = 2101 minussdot = 01 мольл

l1 (КСlO4) = [СlOminus4 ] ПР(КClO4) = с(К+)[СlO

minus4 ] = 1 middot 10-2

1101

)()KClO()(

24

42

minus

+

sdot==

KcПРKClOl

l1 (КСlO4) = 001 мольл

Растворимость l1 перхлората калия в чистой воде в десять раз выше 1

М растворе хлорида калия

49

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

89 Расчет растворимости при комплексообразовании

Для расчета растворимости малорастворимых солей когда катион об-

разует комплекс требуются уравнения для произведения растворимости и

для константы устойчивости комплекса

ПР(AmBn) = [An+]m[Bm-]n

xnx

LAAlK

]][[][

+=

где ПР ndash произведение растворимости

К ndash константа устойчивости комплекса

[Аn+] ndash молярная концентрация катионов

[L] ndash молярная концентрация лигандов

[АЦ] ndash молярная концентрация комплекса

Константа устойчивости катиона диамминсеребра (+1) К = 16 middot 107

Рассчитайте растворимость хлорида бромида и иодида серебра(1) в 4М

растворе аммиака если ПР(АgСl) = 1 middot 10-10 ПР(АgВr) = 5 middot 10-13

ПР(АgI) = 8 middot 10-17

AgXhArrАg+ + Х minus ПР(АgХ) = [Аg+][Х minus ]

])([

)()(][

)(][)(

)(])([][

)(][

])([])([2

23

32

33

23

32

23233

++minus

++

+

+++

sdotsdot===

sdot=

sdot=hArr+

NHAgNHcKAgXПР

AgAgXПРXAgXl

NHcKNHAgAg

NHcAgNHAgKNHAgNHAg

50

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

мольл1041)(

4)1061()108()(

мольл1011)(

4)1061()105()(

мольл160)(4)1061()101()(

)()()(

][])([

4

2717

2

2713

2710

32

23

minus

minus

minus

minus

minusminus

minus+

sdot=

sdotsdotsdotsdot=

sdot=

sdotsdotsdotsdot=

=

sdotsdotsdotsdot=

sdotsdot=

asymp

AgIl

AgIl

AgBrl

AgBrl

AgCllAgCll

NHcKAgXПРAgXl

XNHAg

Растворимость галогенидов серебра(1) в 4М растворе аммиака состав-

ляет 016 (AgCl) 11 middot 10-2 (AgBr) и 14 middot 10-4 мольл (AgI) В этом растворе

аммиака хлорид растворяется хорошо бромид ndash незначительно и иодид

серебра (+1) ndash плохо

51

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

9 РАСЧЕТЫ В ЭЛЕКТРОХИМИИ

91 Расчеты по уравнению Нернста

С помощью уравнения Нернста можно вычислить окислительно-

восстановительные потенциалы электродные потенциалы и равновесное

напряжение гальванического элемента

Для окислительно-восстановительного электрода

][][0

BcOkIn

zFRTEE sdot+=

где Е0 ndash стандартный потенциал

Е ndash электродный потенциал

Z ndash число переданных электронов

Для электрона металлкатион металла

][0 +sdot+= ZAInzFRTEE

][][)(0590

K298при)()(

0

01

02

0

BcOkIg

zBEE

TанодЕкатодEE

EEE

sdot+=

=minus=Δminus=Δ

где R ndash газовая постоянная

Т ndash температура

F ndash постоянная Фарадея

[Ок] ndash молярная концентрация окислителя

[Bc] ndash молярная концентрация восстановителя

ΔЕ0 ndash стандартное напряжение

ЕΔ ndash равновесное напряжение

52

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Каков электродный потенциал пары медькатион меди (+2) при 25 degС и

[Cu2+]= 001 мольл

01020590340][

2)(0590 20 IgCuIgBEE sdot++=sdot+= +

E = +028 B

Электродный потенциал равен +028 В

Каково равновесное напряжение гальванического элемента Даниеля

при 25 degС если молярные концентрации сульфата меди(2) и сульфата

цинка(2) одинаковы

Электрод 1 цинккатион цинка (+2)

Электрод 2 медькатион меди (+2)

)()()(][][02950

)()(][02950)(

][02950)()()(

02020202

2

2020220

22022

EZnZnECuCuECuCuEZnCuIg

ZnZnECuCuEZnIgZnZnE

CuIgCuCuEZnZnECuCuEE

Δ=minusminus=+

+minus=+minus

minus+=minus=Δ

++++

+

++++

++++

ΔEdeg = 034 middot (-076) = 110 В

Элемент Даниеля имеет равновесное напряжение 110 В Рассчитайте

напряжение гальванического элемента CuCu +2 (с 1 )|| К+ СI minus || Cu2+(c2)Cu

(Cu2+) = 05 мольл и с1 (Сu2+) = 05 005 и 0005 мольл

Для каждого полуэлемента )(20590 20 +sdot+= CuIgcEE

Напряжение гальванического элемента

1

201

0212 2

0590ccIgEEEEE sdot+minus=minus=Δ

Поскольку

01

02 EE =

53

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

то

1

2

20590

ccIgE sdot=Δ

а) с1 (Cu2+) = 05 мольл ΔЕ = 00295 Ig 1 = 0

б) с1 (Cu2+) = 005мольл ΔЕ = 00295 Ig 10 = 0030 В

в) с1 (Cu2+) = 0005 мольл ΔЕ = 00295 Ig 100 = 0059 В

Исследуемые концентрационные гальванические элементы имеют при

25 degС напряжение 0 30 и 59 мВ

Рассчитайте электродные потенциалы полуэлементов при 25 degС

1) 2HPt (р = 1035 кПа) Н3О+ (рН = 15)

2) +2FePt (с = 002 мольл) Fe3+ (с = 004 мольл)

Каково равновесное напряжение гальванического элемента составлен-

ного из этих электродов

++ OHH 22 2 = 2Н3О+ + 2е-

B880)0890(7880B78800200400590770

][][)(0590)(

B08903101510302950510590

)(3101

)(205900590

)(][

20590

2

2

3320

232

1

2

2

230

1

=minusminus=Δ=+=

sdot+=+hArr

minus=minussdotminus=

sdotminussdotminus=+=

+

+++minus++

EIgE

FeFeIgBFeFeEEeFeFe

IgE

кПаHpIgpH

HpOHIgEE

Равновесное напряжение данного гальванического элемента составляет

088 В

54

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Рассчитайте окислительно-восстановительный потенциал для пары

Mn2+MnOminus4 при рН = 0 при рН = 03 и 7 (t = 25 ordmC)

( ) ( ) [ ][ ][ ]

( ) ( ) ( ) [ ][ ]

( ) ( )

( ) ( ) ( ) 094405112

85

05902

lg5

059085

0590

lg5

0590

5812

4

4

24

42

2

834

42

3422

рНВВEMnOMnE

pHBEMnOMnE

MnMnOBpHBEMnOMnE

MnOHMnBEMnOMnE

eOHMnOHMn

sdotminus+=+

sdotminus=+

sdot+sdotminus=

sdot+=

++harr+

minus

minus

+

minusminus+

+

+minusminus+

minus+minus+

o

o

o

o

При рН = 0 Е = +151 рН = 3 Е = +123 рН = 7 Е = +085

Окислительно-восстановительный потенциал данной пары при рН = 03 и 7 составляет +151 +123 и +085 В соответственно

92 Расчеты по законам Фарадея

Для расчета осажденной массы значений силы тока времени или чис-ла элементарных зарядов при электролизе используются законы Фарадея или преобразования законов Фарадея а также формула-определение мо-лярной массы

zFMIm

zFI

nm

zFIn

τ

τ

τ

=

=

=

55

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

где I ndash сила тока

τ ndash время

z ndash число элементарных зарядов

F ndash постоянная Фарадея

n ndash количество вещества

М ndash молярная масса

m ndash масса вещества

Рассчитайте ежедневное производство алюминия в электролизёре кото-рый работает при силе тока 100 000 А и для которого выход по току η = 85

Al3+ rarr Al + 3endash

кг685г039685485963

85027360024000100asymp=

sdotsdotsdotsdotsdot

==zFMIm ητ

В электролизе ежедневно получают 685 кг алюминия

56

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

10 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ФОРМУЛ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ

101 Определение молекулярной формулы летучего органического соединения

Для определения молекулярной формулы летучего соединения необхо-димо оценить результаты качественного и количественного элементного анализа а также установить молярную массу

Алгоритм действия

1 Установить качественный состав соединения Результат исследуемое соединение состоит из элементов углерод во-

дород и кислород Молекулярная формула СхНуОz 11 Установить молярную массу соединения

12 Экспериментальное определение объема пара одной пропорции

соединения

( )( )[ ]

кПа 72101

C 20

мл 548г

г120

=

=

=

=

p

t

OHCV

OHCm

zyx

zyx

o

13 Рассчитать объем пара порции соединения в нормальных условиях

( )[ ] ( )[ ]

( )[ ] мл 445г

32510115293

1527372101548гг

=sdot

sdotsdot=

sdot=

zyx

zyxzyx

OHCVрТ

рТOHCVOHCV

o

o

oo

14 Рассчитать молярную массу соединения

57

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

( ) ( )( )[ ]

( ) гмоль 259

445

41422120гм

=

sdot=

sdot=

zух

zyx

zухzух

ОНСМ

OHCVVОНСm

ОНСМo

2 Установить возможную молекулярную формулу органического со-единения путем расчета

( ) )()()( ОzМНуМСхМОНСМ zух ++=

Возможные решения 592 гмоль = (2 middot 12 + 4 middot 1 + 2 middot 16 гмоль)

или 592 гмоль = (3 middot 12 + 8 middot 1 + 1 middot 16 гмоль)

Возможные молекулярные формулы органического соединения С2Н4О2 и С3Н8О

3 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органическо-го соединения путем анализа сжиганием

31 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида углерода которые образуются при сжигании одной порции органического соединения

m(CхHуOz) = 60 мг m(H2О) = 720 мг V(CО2) = 718 мл t =20degC ρ = 10172 кПа 32 Рассчитать объем диоксида углерода при нормальных условиях 33 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-

единения

( )( )

( ) ( )( ) 3

м

22 =sdot

sdot=

zyx

zyxp

zyx OHCmVOHCMTCOV

OHCnCOn oo

58

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

34 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-

единения

( )( )

( ) ( )( ) ( ) 8

22

2

22 =sdot

sdot==

zyx

zyxp

zyx OHCmOHМOHCMTOHm

OHCnOHnY o

35 Составить молекулярную формулу

Молекулярная формула органического соединения С3Н8О

Молекулярная (брутто-) формула еще не проясняет строения химиче-

ского соединения Последнее может быть определено при использовании

химических иили физических методов

Возможные соединения с молекулярной формулой С3Н8О

CH3ndashCH2ndashCH2ndashOH ndash пропанол 1

CH3ndashCH(OH)ndashCH3 ndash пропанол 2

СН3ndashСН2ndashОndashСН3 ndash метиловый спирт

102 Определение молекулярной формулы

нелетучего органического соединения

Для определения молекулярной формулы нелетучего соединения необ-

ходимо оценить результаты качественного и количественного элементно-

го анализа и результатов определения молярной массы криоскопическим

методом Молярная масса вещества рассчитывается на основании пони-

жения температуры замерзания

LB

Bзамзам mM

mkT sdot=Δ

Lзам

BзамB mT

mkMΔ

=

где замTΔ ndash понижение температуры замерзания

59

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

замK ndash криоскопическая константа растворителя

Bm ndash масса вещества В

BM ndash молярная масса вещества В

Lm ndash масса растворителя

Для определения молекулярной формулы подходит следующая после-

довательность действий

Установить качественный состав соединения Результат исследуемое со-

единение состоит из элементов углерод водород и кислород Молекуляр-

ная формула ZYX OHC

1 Установить молярную массу соединения

11 Экспериментальное определение понижения температуры замер-

зания раствора

m( ZYX OHC ) = 78 г m(H2О) = 40 г

ΔTзам = -2 К

Кзам(Н2О) = -1860 К sdot гмоль

12 Рассчитать молярную массу соединения

)()()(

2OHmTOHCmkOHCM

зам

ZYXзамZYX Δ=

M( ZYX OHC ) = 181 гмоль

2 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органического

соединения путем анализа сжиганием

21 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида

углерода которые образуются при сжигании одной порции соединения

M(CxHyOz) = 93 мг

m(H2О) = 547 мг

V(СО2) = 739 мл

t =22 degС

60

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

ρ = 1006 гПа

22 Рассчитать объем диоксида углерода в нормальных условиях

25101315295152731006973)()(

0

0220 sdot

sdotsdot==

TppTCOVCOV

V0(СО2) = 679 мл

23 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-

единения

093041422

18106790)(

)()()(

)( 202

sdotsdot

=sdotsdot

==ZYXM

Zyx

ZYX OHCmVOHCMCOV

OHCnCOnx

х = 6

24 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-

единения

93181817542

)()()()(2

)()(2

2

22

sdotsdotsdot

=sdotsdot

==ZYX

Zyx

ZYX OHCmOHMOHCMOHm

OHCnOHny

у = 12

25 Расчет числа атомов кислорода в молекуле органического соеди-

нения

)()()()( OzMHyMCxMOHCM Zyx +minus=

16112126181

)()()()( sdotminussdotminus=

minusminus=

OMHyMCxMOHCM

z Zyx

z = 6

Молекулярная формула соединения С6H12O6

61

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

Основная

1 Коровин НВ Общая химия учебник для технических направлений и специальностей вузов НВ Коровин ndash 2-е изд испр и доп ndash М ВШ 2000

2 Фролов ВВ Химия ВВ Фролов ndash М Высшая школа 1995 3 Глинка НЛ Задачи и упражнения по общей химии НЛ Глинка ndash

Л Химия 1989 4 Суворов АВ Общая химия АВ Суворов АБ Никольский ndash СПб

Химия 1997 5 Орлов КЯ Авиационные материалы КЯ Орлов ВА Пархимович

ndash М Транспорт 1993 6 Задачи и упражнения по общей химии под ред проф НВ Корови-

на ndash М Высшая школа 2003 7 Михилев ЛА Задачи и упражнения по неорганической химии

ЛА Михилев НФ Пассет МИ Федотова ndash СПб Химия 1995 8 Хомченко ИГ Общая химия сборник задач и упражнений

ИГ Хомченко ndash М Оникс 1999 9 Литвинова ТН Задачи по общей химии с медико-биологической на-

правленностью ТН Литвинова ndash Ростов нД Феникс 2001 10 Кузьменко НЕ Задачник по химии НЕ Кузьменко ВВ Еремин

ndash М Экзамен 1999

Дополнительная

1 Слесарев ВИ Химия Основы химии живого учебник для вузов

ВИ Слесарев ndash 2-е изд испр и доп ndash СПб Химиздат 2001

2 Хаускрофт К Современный курс общей химии В 2 т К Хаускрофт

Э Констебл пер с англ ndash М Мир 2002 3 Лидин РА Химия справочник для старшеклассников поступающих в вузы

РА Лидин ЛЮ Аликберова ndash М Аст пресс школа 2002

62

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

4 Слета ЛА Химия справочник ЛА Слета ndash Харьков Фолио Рос-

тов нД Феникс 1997

5 Дикерсон Р Основные законы химии В 2 т Р Дикерсон Г Грей

Дж Хейт ndash М Мир 1982

6 Лучинский ГП Курс химии ГП Лучинский ndash М Высшая школа 1985

7 Ремсден ЭН Начала современной химии ЭН Ремсден ndash Л Хи-

мия 1985

8 Степин БД Неорганическая химия БД Степин АА Цветков ndash

М Высшая школа 1994 9 Шелинский ГИ Основы теории химических процессов ГИ Шелинский

ndash М Просвещение 1989

10 Ерохин ЮМ Сборник задач и упражнений по химии ЮМ Еро-

хин ВИ Фролов ndash М ВШ 1990

11 Любимова НБ Вопросы и задачи по общей и неорганической хи-

мии НБ Любимова ndash М ВШ 1990 12 Фримантл М Химия в действии М Фримантл ndash Ч 1 2 ndash М Мир 1991

13 Шиманович ИЕ Общая химия в формулах определениях схемах

ИЕ Шиманович МЛ Павлович ВФ Тикавый ПМ Малашко ndash Минск

Университетское 1996

14 Витинг ЛМ Задачи и упражнения по общей химии ЛМ Витинг

ЛА Резницкий ndash М МГУ 1995

15 Зоммер К Химия справоник школьника и студента Пер с нем

под ред РА Лигина ndash 2-е издстереотип ndash М Дрофа 2000

63

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Приложение

64

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

65

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

66

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

67

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Значение некоторых констант

Постоянная Авогадро NA = 60221023 моль-1

Постоянная Фарадея 1 F = 6021023е = 96484 Кл = 268 Аmiddotч

Постоянная Планка h = 662610-34 Джс

Универсальная газовая постоянная R = 0082 лmiddotатмКndash1моль-1 =

= 62 360 млmiddotмм рт ст Кndash1мольndash1 = 8314 ДжmiddotК-1мольndash1 = 1987 калК-1моль-1

Таблица 1

Приставки кратных и дольных единиц

Приставка Множитель Приставка Множитель Приставка Множитель

тера Т 1012 гектог 102 милли м 10-3

гига Г 109 дека да 101 микро мк 10-6

мега М 106 децид 10-1 нано н 10-9

кило к 103 сантис 10-2 пико п 10-12

Таблица 2

Корни латинских названий элементов

Символ Название Корень латинского названия Ag Серебро Аргент As Мышьяк арс- арсен- Au Золото аур- С Углерод карб- карбон- Сu Медь купр- Fe Железо ферр- Н Водород гидр- гидроген-

Hg Ртуть меркур- Мn Марганец марган- N Азот нитр- Ni Никель никкал- О Кислород окс- оксиген- Pb Свинец плюмб- S Сера сульф- тио-

Sb Сурьма стиб- Si Кремний алл- силиц- Sn Олово станн-

68

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Таблица 3 Соотношение между единицами энергии

Единица эрг Дж кал Втmiddotч ЭВ

эрг 1 10-7 239middot10-8 278middot10-11 624middot1011

Дж 107 1 0239 278middot10-4 625middot1018

кал 4184middot107 4184 1 116middot103 261middot1019

Втmiddotч 360middot1010 36middot103 861 1 224middot1022

ЭВ 160middot10-12 160middot10-19 383middot10-20 445middot10-23 1

Таблица 4

Названия часто употребляемых кислот и их солей

Кислота Названия солей

Название Формула Кислот-ный

осадок

По названию кислоты (рус номенклатура)

По названию аниона (между-народная но-менклатура)

Азотная HNO3 NO3ndash азотнокислый нитрат

Азотистая HNO2 NО2ndash азотистокислый нитрит

Бромоводородная HBr Brndash бромистый бромид

Йодоводородная HI Indash йодистый йодид

Метакремниевая H2SiO3 SiO32ndash кремниевокислый силикат

Марганцовая HMnO4 MnO4ndash марганцевокислый перманганат

Ортофосфорная H3PO4 PO43ndash фосфорнокислый ортофосфат

(фосфат)

H3PO4 HPO42ndash

кислый фосфорнокис-лый (двухзамещенный) гидрофосфат

H3PO4 H2PO4ndash кислый фосфорнокис-

лый (однозамещенный) дигидрофосфат

Серная H2SO4 SO42ndash сернокислый сульфат

H2SO4 HSO4ndash

кислый сернокислый

гидросульфат (бисульфат)

Сернистая H2SO3 SO32ndash сернокислый сульфит

H2SO3 HSO3ndash кислый сернистокислый гидросульфит

(бисульфит)

Угольная H2CO3 CO32ndash углекислый карбонат

H2CO3 HCO3ndash

кислый углекислый (двууглекислый)

гидрокарбонат (бикарбонат)

Уксусная CH3CHOOH CH3COOndash уксуснокислый ацетат

69

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Окончание табл 4Кислота Названия солей

Название Формула Кислот-ный

осадок

По названию кислоты (рус номенклатура)

По названию аниона (между-народная но-менклатура)

Фосфористая H3PO3 HPO32ndash фосфористокислый фосфит

Фтороводородная HF Fndash фтористый фторид

Хлороводородная HCl Clndash хлористый хлорид

Хлорная HClO4 ClO4ndash хлорнокислый перхлорат

Хлорноватая HClO3 ClO3ndash хлорноватокислый хлорат

Хлорноватистая HClO ClOndash хлорноватистокислый гипохлорид

Хромовая H2CrO4 CrO42ndash хромовокислый хромат

Двухромовая H2Cr2O7 Cr2O72ndash двухромовокислый

бихромат (ди-хромат)

70

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

  • СОДЕРЖАНИЕ
    • ВВЕДЕНИЕ
    • ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
    • 1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВАЖНЕЙШИХ ВЕЛИЧИН И ЕДИНИЦИСПОЛЬЗУЕМЫХ В ХИМИИ
    • 2 ВАЖНЕЙШИЕ ВЕЛИЧИНЫ И ЕДИНИЦЫ В ХИМИИ
    • 3 РАСЧЕТЫ ДЛЯ ГАЗОВ
      • 31 Расчет массы газов
      • 32 Расчет объема газов
        • 4 РАСЧЕТЫ ДЛЯ СМЕСЕЙ
          • 41 Расчеты соотношения компонентов смеси
          • 42 Расчеты по массовой доле
          • 43 Расчеты по объемной доле
          • 44 Расчеты по мольной доле
          • 45 Расчеты по молярной концентрации
          • 46 Расчеты по эквивалентной концентрации
          • 47 Расчеты по плотности газов и растворов
          • 48 Расчет молярной концентрации веществапо результатам титрования
          • 49 Расчет массы по результатам титрования
            • 5 СТЕХИОМЕТРИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РЕАКЦИЯМ
              • 51 Алгебраический расчет массы и объема
              • 52 Расчет массы и объема методом пропорций
                • 6 РАСЧЁТЫ В ХИМИЧЕСКОЙ ТЕРМОДИНАМИКЕ
                  • 61 Расчет энтальпии реакции по данным эксперимента
                  • 62 Расчет стандартных величин реакции по табличным данным
                  • 63 Расчет энергии Гиббса реакции
                  • 64 Расчет константы равновесия
                    • 7 РАСЧЕТЫ В КИНЕТИКЕ РЕАКЦИЙ
                      • 71 Расчет константы скорости
                      • 72 Расчет порядка реакции
                      • 73 Расчет времени реакции
                      • 74 Расчеты по уравнению Аррениуса
                        • 8 РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РАВНОВЕСИЯМ
                          • 81 Расчеты по закону действующих масс
                          • 82 Расчет константы равновесия Кс
                          • 83 Расчет количества продукта в состоянии равновесия
                          • 84 Расчет выхода продукта
                          • 85 Расчет константы равновесия по уравнению Вант-Гоффа
                          • 86 Расчеты с водородным показателем рН
                          • 87 Расчет степени протолиза
                          • 88 Расчеты по равновесиям растворимости
                          • 89 Расчет растворимости при комплексообразовании
                            • 9 РАСЧЕТЫ В ЭЛЕКТРОХИМИИ
                              • 91 Расчеты по уравнению Нернста
                              • 92 Расчеты по законам Фарадея
                                • 10 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ФОРМУЛОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
                                  • 101 Определение молекулярной формулы летучего органического соединения
                                  • 102 Определение молекулярной формулы не летучего органического соединения
                                    • БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
                                    • Приложение
Page 36: МЕТОДИКА РЕШЕНИЯ ЗАДАЧvenec.ulstu.ru/lib/disk/2015/Kemer_7.pdf · 2015-03-23 · ВВЕДЕНИЕ Значение решения задач в курсе химии

64 Расчет константы равновесия

Константа равновесия рассчитывается по стандартной энергии Гиббса

реакции

RTInKGT minus=Δ 0

Рассчитайте константу равновесия PK гидрирования этена при 298 К

если кДж1010289 minus=ΔG давление выражено в Паскалях

0289 PRTInKG minus=Δ

105325101

кПа)325101(

1)325101(

840)К(298)ДжК(3148

)кДж(101

15840

0298

sdot==sdot=

minus=Δ=

=sdot

minus=

Δminus=

Δ

Δ

eeK

vKInInK

RTGInK

vInKP

vP

P

P

P

Константа равновесия гидрирования этена составляет 15105 sdot=PK

36

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

7 РАСЧЕТЫ В КИНЕТИКЕ РЕАКЦИЙ

71 Расчет константы скорости

Расчет константы скорости на основе данных измерения кинетических

параметров осуществляется по уравнению скорости реакции Порядок хи-

мической реакции должен быть известен

Реакция 1 порядка

Реакция 2 порядка

Или если с0А = с0В

)11(10

2

AAA

A

cckkc

ddcv minus==minus=

ττ

где сА сВ ndash молярные концентрации в момент времени х

с0А с0В ndash начальные концентрации реагентов

k ndash константа скорости реакции

τ ndash время протекания реакции

Щелочное омыление метилового эфира уксусной кислоты протекает

как реакция II порядка

CH3 ndash COO ndash CH3 + OH ndash COOndash + CH3OH

Найдите константу скорости Заданы начальные концентрации метилового

эфира уксусной кислоты и гидроксид-иона с0(эфир) = с0(ОН minus ) = 005 мольл

Через 75 с концентрации составили с(эфир) = с(ОН minus ) = 004 мольл

A

AA

A

ccInkkc

ddcV 01

ττ===

BA

AB

ABBA

A

ccccIn

cckckc

ddcV

0

0

00 )(1 sdotminus

==minus=ττ

37

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ minus=⎥

⎤⎢⎣

⎡minus=

0501

0401

751

)(1

)(11

0 cэфирcэфирck

τ

k = 0067 л(мольmiddotс)

Константа скорости щелочного омыления метилового эфира уксусной

кислоты составляет 0067 л(мольmiddotс)

72 Расчет порядка реакции

Расчет порядка реакции из данных измерения кинетических парамет-

ров осуществляется по уравнению скорости С помощью полученных

экспериментальным путем данных рассчитываются и сравниваются меж-

ду собой константы скорости в разные моменты времени Если отклоне-

ние значений этих констант незначительное то выбранный для расчетов

порядок реакции является правильным

Необходимо определить порядок реакции тиосульфат-иона с перокси-

дом водорода

minus23S2SO +2Н3O+ + Н2O2 mdashgt S4O minus2

6 + 4Н2О (при рН = const)

Данные измерений

τ мин 0 17 36 43 52

с(SO3S2-)10-3 мольл

205 103 52 42 31

с(Н2O2)10-3 мольл 368 317 291 286 281

Предложим что в данных условиях протекает реакция II порядка

)()()(22

23

23 OHcSSOck

dSSOdcv sdotsdot=minus= minus

minus

τ

38

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

)()()()(

)]()([1

23022

2202

3

2202

30minus

minus

minus sdotsdot

sdotminus

=SSOcOHcOHcSSOcIn

OHcSSOck

τ

Через 17 мин

)10520()10731()10836()10310(

)1083610520(171

33

33

33 minusminus

minusminus

minusminus sdotsdotsdotsdotsdotsdot

sdotsdotminussdot

= Ink

k = 195 л(моль sdot мин) Аналогично через 36 мин ndash 194 через 43 мин ndash 190 через 52 мин ndash 191

Частные константы скорости близки по значениям протекает реакция 2 порядка Константа скорости этой реакции составляет 19 л(моль sdot мин)

73 Расчет времени реакции

Расчет времени реакции необходимого для того чтобы достичь опре-деленной концентрации исходного вещества или продукта реакции осу-ществлялся по уравнению скорости реакции

Проводится химическая реакция пероксида водорода с тиосульфат-ионом в кислом растворе Начальные концентрации с0(Н2О2) = 5 sdot 10 minus 2мольл

c0(SO3S2 minus

) = 25 sdot10-2 мольл Константа скорости реакции II порядка

k = 191 л(моль sdot мин) Необходимо рассчитать время по истечении кото-

рого концентрация тиосульфат-ионов станет равной 1 sdot 10 2minus мольл 2SО3S2- + 2Н3О+ + Н2О2 rarr S4О minus2 + 4Н2О

)()()(22

23

23 OHcSSOck

dSSOdcv sdotsdot=minus= minus

minus

τ

)()()()(

)]()([1

23022

2202

3

2202

30minus

minus

minus sdotsdot

sdotminus

=SSOcOHcOHcSSOcIn

OHcSSOckτ

39

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

=minusminus= minusminus )]()([21)()( 2

32

3022022 SSOcSSOcOHcOHс

2222 10254)1011052(21105 minusminusminusminus sdot=sdotminussdotminussdot= мольл

)1052()10254()105()101(

)]1051052[9111

22

22

22 minusminus

minusminus

minusminus sdotsdotsdotsdotsdotsdot

sdotsdotminussdot

= Inτ

τ = 159

Концентрация minus23SSO равная 2101 minussdot мольл установиться через 159 мин

74 Расчеты по уравнению Аррениуса

С помощью уравнения Аррениуса рассчитываются энергия активации и предэкспоненциальный множитель на основе экспериментальных значений константы скорости Константа скорости может быть пересчитана на лю-бые температуры

RTEInAInk

eAk

A

RTEA

minus=

sdot=minus

)11(12

12 TTREInkInk A minus=minus

где minus21kk константы скорости реакции

T1 T minus2 температуры

ЕА ndash энергия активации

R ndash универсальная газовая постоянная

A ndash предэкспоненциальный множитель

40

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Константы скорости разложения пентаоксида диазота N 2 O5 rarrNO2 + NO3

при 308 К и 328 К равны соответственно 134 middot 10 4minus и 150 middot 10 3minus с 1minus Необ-

ходимо рассчитать энергию активации

1

2

21

21

KKIn

TTTRTEA sdotminus

=

14

13

1034110501

)308328()(328)(300)]([31458

minusminus

minusminus

sdotsdot

sdotminus

sdotsdotsdot=

ccIn

КККмольКДжEA

EA = 101 кДжмоль

Энергия активации разложения N2О5 составляет 101 кДжмоль

Константы скорости разложения пентаоксида диазота при 308 К и

328 К равны соответственно 134 middot 10-4 и 150 middot 10-3 с-1 Необходимо рас-

считать предэкспоненциальный множитель А если энергия активации

равна 101кДжмоль

c10812

108110812

c1081)10501(

c1081)10341(

1131313

21

11332831458101000

322

11330831458101000

411

2

1

minus

minussdotminus

minussdotminus

sdot=sdot+sdot

=+

=

sdot=sdotsdot=sdot=

sdot=sdotsdot=sdot=

AAA

eekA

eekA

RTE

RTE

A

A

Множитель А для данной реакции равен 18 middot 1013 с-1

Константа скорости разложения пентаоксида диазота при 328 К со-ставляет 60 1310 minusminussdot с Необходимо рассчитать константу скорости реакции при 100 degС

41

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

c130)10501(287287

2874684)328

1273100

1(31458

101000

)11(

)11(

1312

4684

1

2

2

2

121

2

1212

minusminus =sdotsdot==

===minus+

minus=

minusminus=

minusminus=minus

KK

eKK

KKIn

TTRE

KKIn

TTREInkInk

A

A

Константа скорости разложения N2О5 при 100 degС составляет 013 с-1

42

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

8 РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РАВНОВЕСИЯМ

81 Расчеты по закону действующих масс

Расчеты в соответствии с законом действующих масс осуществляются в определенной последовательности

Алгоритм действия 1 Составление уравнения реакции 2 Указание молярных концентраций (парциальных давлений) реаген-

тов перед началом реакции 3 Вычисление молярных концентраций (парциальных давлений) уча-

стников реакции в состоянии химического равновесия 4 Составление уравнения закона действующих масс 5 Подстановка молярных концентраций (парциальных давлений) в

уравнение закона действующих масс 6 Расчет искомых величин В химических равновесиях с одинаковой суммой коэффициентов для

реагентов и продуктов (Δ v = 0) вместо молярных концентраций могут быть взяты пропорциональные им количества веществ

82 Расчет константы равновесия Кс

В реакции уксусной кислоты с этанолом при 25 degС к моменту установ-ления химического равновесия образовалось 205 моль этилового эфира уксусной кислоты В исходных веществах содержалось 155 моль воды Каково значение константы равновесия

1 СН3mdashСООН + С2Н5mdashОНhArrСН3mdashСООmdashС2Н5 + Н2О 2 3 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 (3-205) (4-205) 205 моль (155 + 205) 095 моль 195 моль 36 моль

43

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

4 )()(

)()(спиртnкислотаnводаnэфирnKC sdot

sdot=

5 95195063052

sdotsdot

=cK

6 КС = 398 При 25 degС константа равновесия образования этилового эфира уксус-

ной кислоты равна 398 (или ~ 4)

83 Расчет количества продукта в состоянии равновесия

При 25 degС константа равновесия образования эфира из уксусной кисло-ты и этанола равна 4 Каково количество эфира в состоянии равновесия если взято 3 моль уксусной кислоты и 4 моль этанола Исходные вещест-ва содержат 155 моль воды

1 СН3 ndash СООН + С2Н5 ndash ОН hArr СН3 ndash СОО ndash С2Н5 + Н2О 2 3 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 3-n 4-n n 155 + n

4 )()(

)()(спиртnкислотаnводаnэфирnK C sdot

sdot=

5 )4()3(

)551(4nn

nnminussdotminus

+=

87329254164

972859

016859482845516

21

222

plusmn=minusplusmn=

=+minus+minus=+

n

nnnnnn

n1 = 78 моль (нереальный ответ n gt 4 моль)

n2 = 205 моль В состоянии химического равновесия смесь содержит 205 моль этило-

вого эфира уксусной кислоты

44

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

84 Расчет выхода продукта

Уход продукта реакции представляет собой частное от деления полу-ченного в равновесии количества вещества и рассчитанного по необрати-мой реакции количества вещества

теорnn

При взаимодействии 3 моль уксусной кислоты с 4 моль этанола полу-чают 205 моль эфира Исходные вещества содержали 155 моль воды Ка-ков выход эфира по отношению к уксусной кислоте

1 OHHCCOOCHOHHCCOOHCH 2523523 +minusminushArrminus+minus

2 23 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 095 моль 195 моль 205 моль 36 моль

4 3052

)()(

)()(

0

===кислотаnэфирn

эфирnэфирn

теор

η

5 68680 ==η

Выход эфира по отношению к уксусной кислоте составляет 68

85 Расчет константы равновесия по уравнению Вант-Гоффа

Расчет константы равновесия при определенной температуре осущест-вляется при заданной константе равновесия с помощью уравнения Ванг-Гоффа (изобара реакций)

2RTH

dTdInK Δ

=

Интегрированная форма

12

120

12 TTTT

RHInKInK minus

sdotΔ

+=

45

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

где k ndash константа равновесия 0HΔ ndash стандартная энтальпия

R ndash универсальная газовая постоянная T ndash температура 12 ndash индексы для двух составляющих

При 25 degС для химической реакции 242 2NOON hArr константа равновесия

КР = 114 кПа Рассчитайте константу равновесия при 70 degС если стан-дартная энтальпия реакции Δ Н0 = 59 кДж

259325101325101

940343298298343

3145859000

325101411

325101

9402

12

120

12

2

2 =sdot=sdot=

=sdotminus

sdot+=

=minus

sdotΔ

+==

eeK

In

TTTT

RHInK

KInK

PInKP

PP

P

86 Расчеты с водородным показателем рН

Расчеты с показателем рН проводятся с помощью формулы-определения рН и химического выражения константы протолиза

мольлв)()( 33 OHcOHIgcpH +minus=

Для сильных кислот и оснований

с(H3O+) = c0на sdot c(OH-) = c0B

Для средних по силе кислот и оснований (при К gt 001 с0)

с(H3O+) = Bbнаa cKOHсcK 00 )( =minus

Для буферных ратворов

)()()( 3 minus

+ sdot=AcHAcКOHс a

46

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Раствор имеет значение рН 35 Какова молярная концентрация катио-нов оксония

мольл102310)(

10)(

)(

4533

3

3

minusminus+

minus+

+

sdot==

=

minus=

OHc

OHc

OHIgcpH

pH

Концентрация катионов H3O+ = 32 sdot 10-4 мольл

Рассчитайте рН в 01М растворе аммиака если КВ(NH3) = 18 middot 10 5minus

111)1077(

мольл10771031

101)(

)(

мольл103110)1081()(

)(

12

123

14

3

35

0

=sdotminus=

sdot=sdotsdot

==

sdot=sdotsdot=

=

minus

minusminus

minus

minus+

minusminusminus

minus

IgpHOHcKOHс

OHc

cKOHс

W

BB

Рассчитайте значение рН буферного раствора

К a (СН3СООН) + 016М CH 3 COONa

Если К а (СН3СООН) = 18- 10 5minus

55

3

33 1021

160110)1081(

)()()( minusminus

minus+ sdot=sdotsdot=sdot=

COOCHcCOOHCHcKOHс a

pH = 49

Буферный раствор имеет значение рН = 49

47

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

87 Расчет степени протолиза

Степень протолиза представляет собой долю кислоты или основания

вступивших в протолиз по отношению к начальной концентраций протолита

НАНАKT c

Acc

OHca00

3 )()( minus+

==

и

BBC c

HBccOHca

000

)()( +minus

==

Какова степень протолиза в 001М растворе уксусной кислоты если

010

010)1081()(

)(

)()()(

)(

5

30

30

30330

3

sdotsdot=

sdot=

sdot==

minus

+

COOHCHcCOOHCHcK

a

COOHCHcKOHcCOOHCHc

OHca

aKT

aKT

аКТ = 0042 или 42

Ka = 18 sdot 10-5

Степень протолиза уксусной кислоты составляет 42

88 Расчеты по равновесиям растворимости

Расчеты по равновесиям растворимости и осаждения проводятся с по-

мощью выражения для произведения растворимости

)()(

][][)(

nmnm

nMnM

nmMnnM

nmBAПРBAl

BABAПР

+

minus+

=

=

48

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

где ПР (АmВn) ndash произведение растворимого вещества АmВn

l(АmВn) ndash растворимость вещества или концентрация насыщенного рас-

твора вещества nm BA

Сульфат бария имеет произведение растворимости 1middot10-10 При какой

концентрации серной кислоты в 0001М растворе хлорида бария начина-

ется осаждение сульфата бария

[Ba2+][SO minus24 ] = ПP(BaSо4)

3

10

242

442 101101

][)(][)( minus

minus

+minus

sdotsdot

===BaBaSOПРSOSOHс

c(H2SО4)= 1 middot 10-7 мольл

Осаждение сульфата бария начинается когда концентрация серной ки-

слоты превышает значение 1 middot 10 7minus мольл

Какова растворимость l1 перхлората калия в воде по сравнению с рас-

творимостью l1 перхлората калия в 1 М растворе хлорида калия

l1 (КСlO4) = [СlOminus4 ] = )( 4KCIOПР = 2101 minussdot = 01 мольл

l1 (КСlO4) = [СlOminus4 ] ПР(КClO4) = с(К+)[СlO

minus4 ] = 1 middot 10-2

1101

)()KClO()(

24

42

minus

+

sdot==

KcПРKClOl

l1 (КСlO4) = 001 мольл

Растворимость l1 перхлората калия в чистой воде в десять раз выше 1

М растворе хлорида калия

49

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

89 Расчет растворимости при комплексообразовании

Для расчета растворимости малорастворимых солей когда катион об-

разует комплекс требуются уравнения для произведения растворимости и

для константы устойчивости комплекса

ПР(AmBn) = [An+]m[Bm-]n

xnx

LAAlK

]][[][

+=

где ПР ndash произведение растворимости

К ndash константа устойчивости комплекса

[Аn+] ndash молярная концентрация катионов

[L] ndash молярная концентрация лигандов

[АЦ] ndash молярная концентрация комплекса

Константа устойчивости катиона диамминсеребра (+1) К = 16 middot 107

Рассчитайте растворимость хлорида бромида и иодида серебра(1) в 4М

растворе аммиака если ПР(АgСl) = 1 middot 10-10 ПР(АgВr) = 5 middot 10-13

ПР(АgI) = 8 middot 10-17

AgXhArrАg+ + Х minus ПР(АgХ) = [Аg+][Х minus ]

])([

)()(][

)(][)(

)(])([][

)(][

])([])([2

23

32

33

23

32

23233

++minus

++

+

+++

sdotsdot===

sdot=

sdot=hArr+

NHAgNHcKAgXПР

AgAgXПРXAgXl

NHcKNHAgAg

NHcAgNHAgKNHAgNHAg

50

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

мольл1041)(

4)1061()108()(

мольл1011)(

4)1061()105()(

мольл160)(4)1061()101()(

)()()(

][])([

4

2717

2

2713

2710

32

23

minus

minus

minus

minus

minusminus

minus+

sdot=

sdotsdotsdotsdot=

sdot=

sdotsdotsdotsdot=

=

sdotsdotsdotsdot=

sdotsdot=

asymp

AgIl

AgIl

AgBrl

AgBrl

AgCllAgCll

NHcKAgXПРAgXl

XNHAg

Растворимость галогенидов серебра(1) в 4М растворе аммиака состав-

ляет 016 (AgCl) 11 middot 10-2 (AgBr) и 14 middot 10-4 мольл (AgI) В этом растворе

аммиака хлорид растворяется хорошо бромид ndash незначительно и иодид

серебра (+1) ndash плохо

51

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

9 РАСЧЕТЫ В ЭЛЕКТРОХИМИИ

91 Расчеты по уравнению Нернста

С помощью уравнения Нернста можно вычислить окислительно-

восстановительные потенциалы электродные потенциалы и равновесное

напряжение гальванического элемента

Для окислительно-восстановительного электрода

][][0

BcOkIn

zFRTEE sdot+=

где Е0 ndash стандартный потенциал

Е ndash электродный потенциал

Z ndash число переданных электронов

Для электрона металлкатион металла

][0 +sdot+= ZAInzFRTEE

][][)(0590

K298при)()(

0

01

02

0

BcOkIg

zBEE

TанодЕкатодEE

EEE

sdot+=

=minus=Δminus=Δ

где R ndash газовая постоянная

Т ndash температура

F ndash постоянная Фарадея

[Ок] ndash молярная концентрация окислителя

[Bc] ndash молярная концентрация восстановителя

ΔЕ0 ndash стандартное напряжение

ЕΔ ndash равновесное напряжение

52

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Каков электродный потенциал пары медькатион меди (+2) при 25 degС и

[Cu2+]= 001 мольл

01020590340][

2)(0590 20 IgCuIgBEE sdot++=sdot+= +

E = +028 B

Электродный потенциал равен +028 В

Каково равновесное напряжение гальванического элемента Даниеля

при 25 degС если молярные концентрации сульфата меди(2) и сульфата

цинка(2) одинаковы

Электрод 1 цинккатион цинка (+2)

Электрод 2 медькатион меди (+2)

)()()(][][02950

)()(][02950)(

][02950)()()(

02020202

2

2020220

22022

EZnZnECuCuECuCuEZnCuIg

ZnZnECuCuEZnIgZnZnE

CuIgCuCuEZnZnECuCuEE

Δ=minusminus=+

+minus=+minus

minus+=minus=Δ

++++

+

++++

++++

ΔEdeg = 034 middot (-076) = 110 В

Элемент Даниеля имеет равновесное напряжение 110 В Рассчитайте

напряжение гальванического элемента CuCu +2 (с 1 )|| К+ СI minus || Cu2+(c2)Cu

(Cu2+) = 05 мольл и с1 (Сu2+) = 05 005 и 0005 мольл

Для каждого полуэлемента )(20590 20 +sdot+= CuIgcEE

Напряжение гальванического элемента

1

201

0212 2

0590ccIgEEEEE sdot+minus=minus=Δ

Поскольку

01

02 EE =

53

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

то

1

2

20590

ccIgE sdot=Δ

а) с1 (Cu2+) = 05 мольл ΔЕ = 00295 Ig 1 = 0

б) с1 (Cu2+) = 005мольл ΔЕ = 00295 Ig 10 = 0030 В

в) с1 (Cu2+) = 0005 мольл ΔЕ = 00295 Ig 100 = 0059 В

Исследуемые концентрационные гальванические элементы имеют при

25 degС напряжение 0 30 и 59 мВ

Рассчитайте электродные потенциалы полуэлементов при 25 degС

1) 2HPt (р = 1035 кПа) Н3О+ (рН = 15)

2) +2FePt (с = 002 мольл) Fe3+ (с = 004 мольл)

Каково равновесное напряжение гальванического элемента составлен-

ного из этих электродов

++ OHH 22 2 = 2Н3О+ + 2е-

B880)0890(7880B78800200400590770

][][)(0590)(

B08903101510302950510590

)(3101

)(205900590

)(][

20590

2

2

3320

232

1

2

2

230

1

=minusminus=Δ=+=

sdot+=+hArr

minus=minussdotminus=

sdotminussdotminus=+=

+

+++minus++

EIgE

FeFeIgBFeFeEEeFeFe

IgE

кПаHpIgpH

HpOHIgEE

Равновесное напряжение данного гальванического элемента составляет

088 В

54

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Рассчитайте окислительно-восстановительный потенциал для пары

Mn2+MnOminus4 при рН = 0 при рН = 03 и 7 (t = 25 ordmC)

( ) ( ) [ ][ ][ ]

( ) ( ) ( ) [ ][ ]

( ) ( )

( ) ( ) ( ) 094405112

85

05902

lg5

059085

0590

lg5

0590

5812

4

4

24

42

2

834

42

3422

рНВВEMnOMnE

pHBEMnOMnE

MnMnOBpHBEMnOMnE

MnOHMnBEMnOMnE

eOHMnOHMn

sdotminus+=+

sdotminus=+

sdot+sdotminus=

sdot+=

++harr+

minus

minus

+

minusminus+

+

+minusminus+

minus+minus+

o

o

o

o

При рН = 0 Е = +151 рН = 3 Е = +123 рН = 7 Е = +085

Окислительно-восстановительный потенциал данной пары при рН = 03 и 7 составляет +151 +123 и +085 В соответственно

92 Расчеты по законам Фарадея

Для расчета осажденной массы значений силы тока времени или чис-ла элементарных зарядов при электролизе используются законы Фарадея или преобразования законов Фарадея а также формула-определение мо-лярной массы

zFMIm

zFI

nm

zFIn

τ

τ

τ

=

=

=

55

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

где I ndash сила тока

τ ndash время

z ndash число элементарных зарядов

F ndash постоянная Фарадея

n ndash количество вещества

М ndash молярная масса

m ndash масса вещества

Рассчитайте ежедневное производство алюминия в электролизёре кото-рый работает при силе тока 100 000 А и для которого выход по току η = 85

Al3+ rarr Al + 3endash

кг685г039685485963

85027360024000100asymp=

sdotsdotsdotsdotsdot

==zFMIm ητ

В электролизе ежедневно получают 685 кг алюминия

56

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

10 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ФОРМУЛ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ

101 Определение молекулярной формулы летучего органического соединения

Для определения молекулярной формулы летучего соединения необхо-димо оценить результаты качественного и количественного элементного анализа а также установить молярную массу

Алгоритм действия

1 Установить качественный состав соединения Результат исследуемое соединение состоит из элементов углерод во-

дород и кислород Молекулярная формула СхНуОz 11 Установить молярную массу соединения

12 Экспериментальное определение объема пара одной пропорции

соединения

( )( )[ ]

кПа 72101

C 20

мл 548г

г120

=

=

=

=

p

t

OHCV

OHCm

zyx

zyx

o

13 Рассчитать объем пара порции соединения в нормальных условиях

( )[ ] ( )[ ]

( )[ ] мл 445г

32510115293

1527372101548гг

=sdot

sdotsdot=

sdot=

zyx

zyxzyx

OHCVрТ

рТOHCVOHCV

o

o

oo

14 Рассчитать молярную массу соединения

57

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

( ) ( )( )[ ]

( ) гмоль 259

445

41422120гм

=

sdot=

sdot=

zух

zyx

zухzух

ОНСМ

OHCVVОНСm

ОНСМo

2 Установить возможную молекулярную формулу органического со-единения путем расчета

( ) )()()( ОzМНуМСхМОНСМ zух ++=

Возможные решения 592 гмоль = (2 middot 12 + 4 middot 1 + 2 middot 16 гмоль)

или 592 гмоль = (3 middot 12 + 8 middot 1 + 1 middot 16 гмоль)

Возможные молекулярные формулы органического соединения С2Н4О2 и С3Н8О

3 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органическо-го соединения путем анализа сжиганием

31 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида углерода которые образуются при сжигании одной порции органического соединения

m(CхHуOz) = 60 мг m(H2О) = 720 мг V(CО2) = 718 мл t =20degC ρ = 10172 кПа 32 Рассчитать объем диоксида углерода при нормальных условиях 33 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-

единения

( )( )

( ) ( )( ) 3

м

22 =sdot

sdot=

zyx

zyxp

zyx OHCmVOHCMTCOV

OHCnCOn oo

58

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

34 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-

единения

( )( )

( ) ( )( ) ( ) 8

22

2

22 =sdot

sdot==

zyx

zyxp

zyx OHCmOHМOHCMTOHm

OHCnOHnY o

35 Составить молекулярную формулу

Молекулярная формула органического соединения С3Н8О

Молекулярная (брутто-) формула еще не проясняет строения химиче-

ского соединения Последнее может быть определено при использовании

химических иили физических методов

Возможные соединения с молекулярной формулой С3Н8О

CH3ndashCH2ndashCH2ndashOH ndash пропанол 1

CH3ndashCH(OH)ndashCH3 ndash пропанол 2

СН3ndashСН2ndashОndashСН3 ndash метиловый спирт

102 Определение молекулярной формулы

нелетучего органического соединения

Для определения молекулярной формулы нелетучего соединения необ-

ходимо оценить результаты качественного и количественного элементно-

го анализа и результатов определения молярной массы криоскопическим

методом Молярная масса вещества рассчитывается на основании пони-

жения температуры замерзания

LB

Bзамзам mM

mkT sdot=Δ

Lзам

BзамB mT

mkMΔ

=

где замTΔ ndash понижение температуры замерзания

59

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

замK ndash криоскопическая константа растворителя

Bm ndash масса вещества В

BM ndash молярная масса вещества В

Lm ndash масса растворителя

Для определения молекулярной формулы подходит следующая после-

довательность действий

Установить качественный состав соединения Результат исследуемое со-

единение состоит из элементов углерод водород и кислород Молекуляр-

ная формула ZYX OHC

1 Установить молярную массу соединения

11 Экспериментальное определение понижения температуры замер-

зания раствора

m( ZYX OHC ) = 78 г m(H2О) = 40 г

ΔTзам = -2 К

Кзам(Н2О) = -1860 К sdot гмоль

12 Рассчитать молярную массу соединения

)()()(

2OHmTOHCmkOHCM

зам

ZYXзамZYX Δ=

M( ZYX OHC ) = 181 гмоль

2 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органического

соединения путем анализа сжиганием

21 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида

углерода которые образуются при сжигании одной порции соединения

M(CxHyOz) = 93 мг

m(H2О) = 547 мг

V(СО2) = 739 мл

t =22 degС

60

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

ρ = 1006 гПа

22 Рассчитать объем диоксида углерода в нормальных условиях

25101315295152731006973)()(

0

0220 sdot

sdotsdot==

TppTCOVCOV

V0(СО2) = 679 мл

23 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-

единения

093041422

18106790)(

)()()(

)( 202

sdotsdot

=sdotsdot

==ZYXM

Zyx

ZYX OHCmVOHCMCOV

OHCnCOnx

х = 6

24 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-

единения

93181817542

)()()()(2

)()(2

2

22

sdotsdotsdot

=sdotsdot

==ZYX

Zyx

ZYX OHCmOHMOHCMOHm

OHCnOHny

у = 12

25 Расчет числа атомов кислорода в молекуле органического соеди-

нения

)()()()( OzMHyMCxMOHCM Zyx +minus=

16112126181

)()()()( sdotminussdotminus=

minusminus=

OMHyMCxMOHCM

z Zyx

z = 6

Молекулярная формула соединения С6H12O6

61

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

Основная

1 Коровин НВ Общая химия учебник для технических направлений и специальностей вузов НВ Коровин ndash 2-е изд испр и доп ndash М ВШ 2000

2 Фролов ВВ Химия ВВ Фролов ndash М Высшая школа 1995 3 Глинка НЛ Задачи и упражнения по общей химии НЛ Глинка ndash

Л Химия 1989 4 Суворов АВ Общая химия АВ Суворов АБ Никольский ndash СПб

Химия 1997 5 Орлов КЯ Авиационные материалы КЯ Орлов ВА Пархимович

ndash М Транспорт 1993 6 Задачи и упражнения по общей химии под ред проф НВ Корови-

на ndash М Высшая школа 2003 7 Михилев ЛА Задачи и упражнения по неорганической химии

ЛА Михилев НФ Пассет МИ Федотова ndash СПб Химия 1995 8 Хомченко ИГ Общая химия сборник задач и упражнений

ИГ Хомченко ndash М Оникс 1999 9 Литвинова ТН Задачи по общей химии с медико-биологической на-

правленностью ТН Литвинова ndash Ростов нД Феникс 2001 10 Кузьменко НЕ Задачник по химии НЕ Кузьменко ВВ Еремин

ndash М Экзамен 1999

Дополнительная

1 Слесарев ВИ Химия Основы химии живого учебник для вузов

ВИ Слесарев ndash 2-е изд испр и доп ndash СПб Химиздат 2001

2 Хаускрофт К Современный курс общей химии В 2 т К Хаускрофт

Э Констебл пер с англ ndash М Мир 2002 3 Лидин РА Химия справочник для старшеклассников поступающих в вузы

РА Лидин ЛЮ Аликберова ndash М Аст пресс школа 2002

62

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

4 Слета ЛА Химия справочник ЛА Слета ndash Харьков Фолио Рос-

тов нД Феникс 1997

5 Дикерсон Р Основные законы химии В 2 т Р Дикерсон Г Грей

Дж Хейт ndash М Мир 1982

6 Лучинский ГП Курс химии ГП Лучинский ndash М Высшая школа 1985

7 Ремсден ЭН Начала современной химии ЭН Ремсден ndash Л Хи-

мия 1985

8 Степин БД Неорганическая химия БД Степин АА Цветков ndash

М Высшая школа 1994 9 Шелинский ГИ Основы теории химических процессов ГИ Шелинский

ndash М Просвещение 1989

10 Ерохин ЮМ Сборник задач и упражнений по химии ЮМ Еро-

хин ВИ Фролов ndash М ВШ 1990

11 Любимова НБ Вопросы и задачи по общей и неорганической хи-

мии НБ Любимова ndash М ВШ 1990 12 Фримантл М Химия в действии М Фримантл ndash Ч 1 2 ndash М Мир 1991

13 Шиманович ИЕ Общая химия в формулах определениях схемах

ИЕ Шиманович МЛ Павлович ВФ Тикавый ПМ Малашко ndash Минск

Университетское 1996

14 Витинг ЛМ Задачи и упражнения по общей химии ЛМ Витинг

ЛА Резницкий ndash М МГУ 1995

15 Зоммер К Химия справоник школьника и студента Пер с нем

под ред РА Лигина ndash 2-е издстереотип ndash М Дрофа 2000

63

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Приложение

64

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

65

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

66

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

67

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Значение некоторых констант

Постоянная Авогадро NA = 60221023 моль-1

Постоянная Фарадея 1 F = 6021023е = 96484 Кл = 268 Аmiddotч

Постоянная Планка h = 662610-34 Джс

Универсальная газовая постоянная R = 0082 лmiddotатмКndash1моль-1 =

= 62 360 млmiddotмм рт ст Кndash1мольndash1 = 8314 ДжmiddotК-1мольndash1 = 1987 калК-1моль-1

Таблица 1

Приставки кратных и дольных единиц

Приставка Множитель Приставка Множитель Приставка Множитель

тера Т 1012 гектог 102 милли м 10-3

гига Г 109 дека да 101 микро мк 10-6

мега М 106 децид 10-1 нано н 10-9

кило к 103 сантис 10-2 пико п 10-12

Таблица 2

Корни латинских названий элементов

Символ Название Корень латинского названия Ag Серебро Аргент As Мышьяк арс- арсен- Au Золото аур- С Углерод карб- карбон- Сu Медь купр- Fe Железо ферр- Н Водород гидр- гидроген-

Hg Ртуть меркур- Мn Марганец марган- N Азот нитр- Ni Никель никкал- О Кислород окс- оксиген- Pb Свинец плюмб- S Сера сульф- тио-

Sb Сурьма стиб- Si Кремний алл- силиц- Sn Олово станн-

68

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Таблица 3 Соотношение между единицами энергии

Единица эрг Дж кал Втmiddotч ЭВ

эрг 1 10-7 239middot10-8 278middot10-11 624middot1011

Дж 107 1 0239 278middot10-4 625middot1018

кал 4184middot107 4184 1 116middot103 261middot1019

Втmiddotч 360middot1010 36middot103 861 1 224middot1022

ЭВ 160middot10-12 160middot10-19 383middot10-20 445middot10-23 1

Таблица 4

Названия часто употребляемых кислот и их солей

Кислота Названия солей

Название Формула Кислот-ный

осадок

По названию кислоты (рус номенклатура)

По названию аниона (между-народная но-менклатура)

Азотная HNO3 NO3ndash азотнокислый нитрат

Азотистая HNO2 NО2ndash азотистокислый нитрит

Бромоводородная HBr Brndash бромистый бромид

Йодоводородная HI Indash йодистый йодид

Метакремниевая H2SiO3 SiO32ndash кремниевокислый силикат

Марганцовая HMnO4 MnO4ndash марганцевокислый перманганат

Ортофосфорная H3PO4 PO43ndash фосфорнокислый ортофосфат

(фосфат)

H3PO4 HPO42ndash

кислый фосфорнокис-лый (двухзамещенный) гидрофосфат

H3PO4 H2PO4ndash кислый фосфорнокис-

лый (однозамещенный) дигидрофосфат

Серная H2SO4 SO42ndash сернокислый сульфат

H2SO4 HSO4ndash

кислый сернокислый

гидросульфат (бисульфат)

Сернистая H2SO3 SO32ndash сернокислый сульфит

H2SO3 HSO3ndash кислый сернистокислый гидросульфит

(бисульфит)

Угольная H2CO3 CO32ndash углекислый карбонат

H2CO3 HCO3ndash

кислый углекислый (двууглекислый)

гидрокарбонат (бикарбонат)

Уксусная CH3CHOOH CH3COOndash уксуснокислый ацетат

69

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Окончание табл 4Кислота Названия солей

Название Формула Кислот-ный

осадок

По названию кислоты (рус номенклатура)

По названию аниона (между-народная но-менклатура)

Фосфористая H3PO3 HPO32ndash фосфористокислый фосфит

Фтороводородная HF Fndash фтористый фторид

Хлороводородная HCl Clndash хлористый хлорид

Хлорная HClO4 ClO4ndash хлорнокислый перхлорат

Хлорноватая HClO3 ClO3ndash хлорноватокислый хлорат

Хлорноватистая HClO ClOndash хлорноватистокислый гипохлорид

Хромовая H2CrO4 CrO42ndash хромовокислый хромат

Двухромовая H2Cr2O7 Cr2O72ndash двухромовокислый

бихромат (ди-хромат)

70

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

  • СОДЕРЖАНИЕ
    • ВВЕДЕНИЕ
    • ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
    • 1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВАЖНЕЙШИХ ВЕЛИЧИН И ЕДИНИЦИСПОЛЬЗУЕМЫХ В ХИМИИ
    • 2 ВАЖНЕЙШИЕ ВЕЛИЧИНЫ И ЕДИНИЦЫ В ХИМИИ
    • 3 РАСЧЕТЫ ДЛЯ ГАЗОВ
      • 31 Расчет массы газов
      • 32 Расчет объема газов
        • 4 РАСЧЕТЫ ДЛЯ СМЕСЕЙ
          • 41 Расчеты соотношения компонентов смеси
          • 42 Расчеты по массовой доле
          • 43 Расчеты по объемной доле
          • 44 Расчеты по мольной доле
          • 45 Расчеты по молярной концентрации
          • 46 Расчеты по эквивалентной концентрации
          • 47 Расчеты по плотности газов и растворов
          • 48 Расчет молярной концентрации веществапо результатам титрования
          • 49 Расчет массы по результатам титрования
            • 5 СТЕХИОМЕТРИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РЕАКЦИЯМ
              • 51 Алгебраический расчет массы и объема
              • 52 Расчет массы и объема методом пропорций
                • 6 РАСЧЁТЫ В ХИМИЧЕСКОЙ ТЕРМОДИНАМИКЕ
                  • 61 Расчет энтальпии реакции по данным эксперимента
                  • 62 Расчет стандартных величин реакции по табличным данным
                  • 63 Расчет энергии Гиббса реакции
                  • 64 Расчет константы равновесия
                    • 7 РАСЧЕТЫ В КИНЕТИКЕ РЕАКЦИЙ
                      • 71 Расчет константы скорости
                      • 72 Расчет порядка реакции
                      • 73 Расчет времени реакции
                      • 74 Расчеты по уравнению Аррениуса
                        • 8 РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РАВНОВЕСИЯМ
                          • 81 Расчеты по закону действующих масс
                          • 82 Расчет константы равновесия Кс
                          • 83 Расчет количества продукта в состоянии равновесия
                          • 84 Расчет выхода продукта
                          • 85 Расчет константы равновесия по уравнению Вант-Гоффа
                          • 86 Расчеты с водородным показателем рН
                          • 87 Расчет степени протолиза
                          • 88 Расчеты по равновесиям растворимости
                          • 89 Расчет растворимости при комплексообразовании
                            • 9 РАСЧЕТЫ В ЭЛЕКТРОХИМИИ
                              • 91 Расчеты по уравнению Нернста
                              • 92 Расчеты по законам Фарадея
                                • 10 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ФОРМУЛОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
                                  • 101 Определение молекулярной формулы летучего органического соединения
                                  • 102 Определение молекулярной формулы не летучего органического соединения
                                    • БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
                                    • Приложение
Page 37: МЕТОДИКА РЕШЕНИЯ ЗАДАЧvenec.ulstu.ru/lib/disk/2015/Kemer_7.pdf · 2015-03-23 · ВВЕДЕНИЕ Значение решения задач в курсе химии

7 РАСЧЕТЫ В КИНЕТИКЕ РЕАКЦИЙ

71 Расчет константы скорости

Расчет константы скорости на основе данных измерения кинетических

параметров осуществляется по уравнению скорости реакции Порядок хи-

мической реакции должен быть известен

Реакция 1 порядка

Реакция 2 порядка

Или если с0А = с0В

)11(10

2

AAA

A

cckkc

ddcv minus==minus=

ττ

где сА сВ ndash молярные концентрации в момент времени х

с0А с0В ndash начальные концентрации реагентов

k ndash константа скорости реакции

τ ndash время протекания реакции

Щелочное омыление метилового эфира уксусной кислоты протекает

как реакция II порядка

CH3 ndash COO ndash CH3 + OH ndash COOndash + CH3OH

Найдите константу скорости Заданы начальные концентрации метилового

эфира уксусной кислоты и гидроксид-иона с0(эфир) = с0(ОН minus ) = 005 мольл

Через 75 с концентрации составили с(эфир) = с(ОН minus ) = 004 мольл

A

AA

A

ccInkkc

ddcV 01

ττ===

BA

AB

ABBA

A

ccccIn

cckckc

ddcV

0

0

00 )(1 sdotminus

==minus=ττ

37

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ minus=⎥

⎤⎢⎣

⎡minus=

0501

0401

751

)(1

)(11

0 cэфирcэфирck

τ

k = 0067 л(мольmiddotс)

Константа скорости щелочного омыления метилового эфира уксусной

кислоты составляет 0067 л(мольmiddotс)

72 Расчет порядка реакции

Расчет порядка реакции из данных измерения кинетических парамет-

ров осуществляется по уравнению скорости С помощью полученных

экспериментальным путем данных рассчитываются и сравниваются меж-

ду собой константы скорости в разные моменты времени Если отклоне-

ние значений этих констант незначительное то выбранный для расчетов

порядок реакции является правильным

Необходимо определить порядок реакции тиосульфат-иона с перокси-

дом водорода

minus23S2SO +2Н3O+ + Н2O2 mdashgt S4O minus2

6 + 4Н2О (при рН = const)

Данные измерений

τ мин 0 17 36 43 52

с(SO3S2-)10-3 мольл

205 103 52 42 31

с(Н2O2)10-3 мольл 368 317 291 286 281

Предложим что в данных условиях протекает реакция II порядка

)()()(22

23

23 OHcSSOck

dSSOdcv sdotsdot=minus= minus

minus

τ

38

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

)()()()(

)]()([1

23022

2202

3

2202

30minus

minus

minus sdotsdot

sdotminus

=SSOcOHcOHcSSOcIn

OHcSSOck

τ

Через 17 мин

)10520()10731()10836()10310(

)1083610520(171

33

33

33 minusminus

minusminus

minusminus sdotsdotsdotsdotsdotsdot

sdotsdotminussdot

= Ink

k = 195 л(моль sdot мин) Аналогично через 36 мин ndash 194 через 43 мин ndash 190 через 52 мин ndash 191

Частные константы скорости близки по значениям протекает реакция 2 порядка Константа скорости этой реакции составляет 19 л(моль sdot мин)

73 Расчет времени реакции

Расчет времени реакции необходимого для того чтобы достичь опре-деленной концентрации исходного вещества или продукта реакции осу-ществлялся по уравнению скорости реакции

Проводится химическая реакция пероксида водорода с тиосульфат-ионом в кислом растворе Начальные концентрации с0(Н2О2) = 5 sdot 10 minus 2мольл

c0(SO3S2 minus

) = 25 sdot10-2 мольл Константа скорости реакции II порядка

k = 191 л(моль sdot мин) Необходимо рассчитать время по истечении кото-

рого концентрация тиосульфат-ионов станет равной 1 sdot 10 2minus мольл 2SО3S2- + 2Н3О+ + Н2О2 rarr S4О minus2 + 4Н2О

)()()(22

23

23 OHcSSOck

dSSOdcv sdotsdot=minus= minus

minus

τ

)()()()(

)]()([1

23022

2202

3

2202

30minus

minus

minus sdotsdot

sdotminus

=SSOcOHcOHcSSOcIn

OHcSSOckτ

39

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

=minusminus= minusminus )]()([21)()( 2

32

3022022 SSOcSSOcOHcOHс

2222 10254)1011052(21105 minusminusminusminus sdot=sdotminussdotminussdot= мольл

)1052()10254()105()101(

)]1051052[9111

22

22

22 minusminus

minusminus

minusminus sdotsdotsdotsdotsdotsdot

sdotsdotminussdot

= Inτ

τ = 159

Концентрация minus23SSO равная 2101 minussdot мольл установиться через 159 мин

74 Расчеты по уравнению Аррениуса

С помощью уравнения Аррениуса рассчитываются энергия активации и предэкспоненциальный множитель на основе экспериментальных значений константы скорости Константа скорости может быть пересчитана на лю-бые температуры

RTEInAInk

eAk

A

RTEA

minus=

sdot=minus

)11(12

12 TTREInkInk A minus=minus

где minus21kk константы скорости реакции

T1 T minus2 температуры

ЕА ndash энергия активации

R ndash универсальная газовая постоянная

A ndash предэкспоненциальный множитель

40

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Константы скорости разложения пентаоксида диазота N 2 O5 rarrNO2 + NO3

при 308 К и 328 К равны соответственно 134 middot 10 4minus и 150 middot 10 3minus с 1minus Необ-

ходимо рассчитать энергию активации

1

2

21

21

KKIn

TTTRTEA sdotminus

=

14

13

1034110501

)308328()(328)(300)]([31458

minusminus

minusminus

sdotsdot

sdotminus

sdotsdotsdot=

ccIn

КККмольКДжEA

EA = 101 кДжмоль

Энергия активации разложения N2О5 составляет 101 кДжмоль

Константы скорости разложения пентаоксида диазота при 308 К и

328 К равны соответственно 134 middot 10-4 и 150 middot 10-3 с-1 Необходимо рас-

считать предэкспоненциальный множитель А если энергия активации

равна 101кДжмоль

c10812

108110812

c1081)10501(

c1081)10341(

1131313

21

11332831458101000

322

11330831458101000

411

2

1

minus

minussdotminus

minussdotminus

sdot=sdot+sdot

=+

=

sdot=sdotsdot=sdot=

sdot=sdotsdot=sdot=

AAA

eekA

eekA

RTE

RTE

A

A

Множитель А для данной реакции равен 18 middot 1013 с-1

Константа скорости разложения пентаоксида диазота при 328 К со-ставляет 60 1310 minusminussdot с Необходимо рассчитать константу скорости реакции при 100 degС

41

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

c130)10501(287287

2874684)328

1273100

1(31458

101000

)11(

)11(

1312

4684

1

2

2

2

121

2

1212

minusminus =sdotsdot==

===minus+

minus=

minusminus=

minusminus=minus

KK

eKK

KKIn

TTRE

KKIn

TTREInkInk

A

A

Константа скорости разложения N2О5 при 100 degС составляет 013 с-1

42

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

8 РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РАВНОВЕСИЯМ

81 Расчеты по закону действующих масс

Расчеты в соответствии с законом действующих масс осуществляются в определенной последовательности

Алгоритм действия 1 Составление уравнения реакции 2 Указание молярных концентраций (парциальных давлений) реаген-

тов перед началом реакции 3 Вычисление молярных концентраций (парциальных давлений) уча-

стников реакции в состоянии химического равновесия 4 Составление уравнения закона действующих масс 5 Подстановка молярных концентраций (парциальных давлений) в

уравнение закона действующих масс 6 Расчет искомых величин В химических равновесиях с одинаковой суммой коэффициентов для

реагентов и продуктов (Δ v = 0) вместо молярных концентраций могут быть взяты пропорциональные им количества веществ

82 Расчет константы равновесия Кс

В реакции уксусной кислоты с этанолом при 25 degС к моменту установ-ления химического равновесия образовалось 205 моль этилового эфира уксусной кислоты В исходных веществах содержалось 155 моль воды Каково значение константы равновесия

1 СН3mdashСООН + С2Н5mdashОНhArrСН3mdashСООmdashС2Н5 + Н2О 2 3 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 (3-205) (4-205) 205 моль (155 + 205) 095 моль 195 моль 36 моль

43

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

4 )()(

)()(спиртnкислотаnводаnэфирnKC sdot

sdot=

5 95195063052

sdotsdot

=cK

6 КС = 398 При 25 degС константа равновесия образования этилового эфира уксус-

ной кислоты равна 398 (или ~ 4)

83 Расчет количества продукта в состоянии равновесия

При 25 degС константа равновесия образования эфира из уксусной кисло-ты и этанола равна 4 Каково количество эфира в состоянии равновесия если взято 3 моль уксусной кислоты и 4 моль этанола Исходные вещест-ва содержат 155 моль воды

1 СН3 ndash СООН + С2Н5 ndash ОН hArr СН3 ndash СОО ndash С2Н5 + Н2О 2 3 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 3-n 4-n n 155 + n

4 )()(

)()(спиртnкислотаnводаnэфирnK C sdot

sdot=

5 )4()3(

)551(4nn

nnminussdotminus

+=

87329254164

972859

016859482845516

21

222

plusmn=minusplusmn=

=+minus+minus=+

n

nnnnnn

n1 = 78 моль (нереальный ответ n gt 4 моль)

n2 = 205 моль В состоянии химического равновесия смесь содержит 205 моль этило-

вого эфира уксусной кислоты

44

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

84 Расчет выхода продукта

Уход продукта реакции представляет собой частное от деления полу-ченного в равновесии количества вещества и рассчитанного по необрати-мой реакции количества вещества

теорnn

При взаимодействии 3 моль уксусной кислоты с 4 моль этанола полу-чают 205 моль эфира Исходные вещества содержали 155 моль воды Ка-ков выход эфира по отношению к уксусной кислоте

1 OHHCCOOCHOHHCCOOHCH 2523523 +minusminushArrminus+minus

2 23 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 095 моль 195 моль 205 моль 36 моль

4 3052

)()(

)()(

0

===кислотаnэфирn

эфирnэфирn

теор

η

5 68680 ==η

Выход эфира по отношению к уксусной кислоте составляет 68

85 Расчет константы равновесия по уравнению Вант-Гоффа

Расчет константы равновесия при определенной температуре осущест-вляется при заданной константе равновесия с помощью уравнения Ванг-Гоффа (изобара реакций)

2RTH

dTdInK Δ

=

Интегрированная форма

12

120

12 TTTT

RHInKInK minus

sdotΔ

+=

45

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

где k ndash константа равновесия 0HΔ ndash стандартная энтальпия

R ndash универсальная газовая постоянная T ndash температура 12 ndash индексы для двух составляющих

При 25 degС для химической реакции 242 2NOON hArr константа равновесия

КР = 114 кПа Рассчитайте константу равновесия при 70 degС если стан-дартная энтальпия реакции Δ Н0 = 59 кДж

259325101325101

940343298298343

3145859000

325101411

325101

9402

12

120

12

2

2 =sdot=sdot=

=sdotminus

sdot+=

=minus

sdotΔ

+==

eeK

In

TTTT

RHInK

KInK

PInKP

PP

P

86 Расчеты с водородным показателем рН

Расчеты с показателем рН проводятся с помощью формулы-определения рН и химического выражения константы протолиза

мольлв)()( 33 OHcOHIgcpH +minus=

Для сильных кислот и оснований

с(H3O+) = c0на sdot c(OH-) = c0B

Для средних по силе кислот и оснований (при К gt 001 с0)

с(H3O+) = Bbнаa cKOHсcK 00 )( =minus

Для буферных ратворов

)()()( 3 minus

+ sdot=AcHAcКOHс a

46

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Раствор имеет значение рН 35 Какова молярная концентрация катио-нов оксония

мольл102310)(

10)(

)(

4533

3

3

minusminus+

minus+

+

sdot==

=

minus=

OHc

OHc

OHIgcpH

pH

Концентрация катионов H3O+ = 32 sdot 10-4 мольл

Рассчитайте рН в 01М растворе аммиака если КВ(NH3) = 18 middot 10 5minus

111)1077(

мольл10771031

101)(

)(

мольл103110)1081()(

)(

12

123

14

3

35

0

=sdotminus=

sdot=sdotsdot

==

sdot=sdotsdot=

=

minus

minusminus

minus

minus+

minusminusminus

minus

IgpHOHcKOHс

OHc

cKOHс

W

BB

Рассчитайте значение рН буферного раствора

К a (СН3СООН) + 016М CH 3 COONa

Если К а (СН3СООН) = 18- 10 5minus

55

3

33 1021

160110)1081(

)()()( minusminus

minus+ sdot=sdotsdot=sdot=

COOCHcCOOHCHcKOHс a

pH = 49

Буферный раствор имеет значение рН = 49

47

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

87 Расчет степени протолиза

Степень протолиза представляет собой долю кислоты или основания

вступивших в протолиз по отношению к начальной концентраций протолита

НАНАKT c

Acc

OHca00

3 )()( minus+

==

и

BBC c

HBccOHca

000

)()( +minus

==

Какова степень протолиза в 001М растворе уксусной кислоты если

010

010)1081()(

)(

)()()(

)(

5

30

30

30330

3

sdotsdot=

sdot=

sdot==

minus

+

COOHCHcCOOHCHcK

a

COOHCHcKOHcCOOHCHc

OHca

aKT

aKT

аКТ = 0042 или 42

Ka = 18 sdot 10-5

Степень протолиза уксусной кислоты составляет 42

88 Расчеты по равновесиям растворимости

Расчеты по равновесиям растворимости и осаждения проводятся с по-

мощью выражения для произведения растворимости

)()(

][][)(

nmnm

nMnM

nmMnnM

nmBAПРBAl

BABAПР

+

minus+

=

=

48

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

где ПР (АmВn) ndash произведение растворимого вещества АmВn

l(АmВn) ndash растворимость вещества или концентрация насыщенного рас-

твора вещества nm BA

Сульфат бария имеет произведение растворимости 1middot10-10 При какой

концентрации серной кислоты в 0001М растворе хлорида бария начина-

ется осаждение сульфата бария

[Ba2+][SO minus24 ] = ПP(BaSо4)

3

10

242

442 101101

][)(][)( minus

minus

+minus

sdotsdot

===BaBaSOПРSOSOHс

c(H2SО4)= 1 middot 10-7 мольл

Осаждение сульфата бария начинается когда концентрация серной ки-

слоты превышает значение 1 middot 10 7minus мольл

Какова растворимость l1 перхлората калия в воде по сравнению с рас-

творимостью l1 перхлората калия в 1 М растворе хлорида калия

l1 (КСlO4) = [СlOminus4 ] = )( 4KCIOПР = 2101 minussdot = 01 мольл

l1 (КСlO4) = [СlOminus4 ] ПР(КClO4) = с(К+)[СlO

minus4 ] = 1 middot 10-2

1101

)()KClO()(

24

42

minus

+

sdot==

KcПРKClOl

l1 (КСlO4) = 001 мольл

Растворимость l1 перхлората калия в чистой воде в десять раз выше 1

М растворе хлорида калия

49

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

89 Расчет растворимости при комплексообразовании

Для расчета растворимости малорастворимых солей когда катион об-

разует комплекс требуются уравнения для произведения растворимости и

для константы устойчивости комплекса

ПР(AmBn) = [An+]m[Bm-]n

xnx

LAAlK

]][[][

+=

где ПР ndash произведение растворимости

К ndash константа устойчивости комплекса

[Аn+] ndash молярная концентрация катионов

[L] ndash молярная концентрация лигандов

[АЦ] ndash молярная концентрация комплекса

Константа устойчивости катиона диамминсеребра (+1) К = 16 middot 107

Рассчитайте растворимость хлорида бромида и иодида серебра(1) в 4М

растворе аммиака если ПР(АgСl) = 1 middot 10-10 ПР(АgВr) = 5 middot 10-13

ПР(АgI) = 8 middot 10-17

AgXhArrАg+ + Х minus ПР(АgХ) = [Аg+][Х minus ]

])([

)()(][

)(][)(

)(])([][

)(][

])([])([2

23

32

33

23

32

23233

++minus

++

+

+++

sdotsdot===

sdot=

sdot=hArr+

NHAgNHcKAgXПР

AgAgXПРXAgXl

NHcKNHAgAg

NHcAgNHAgKNHAgNHAg

50

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

мольл1041)(

4)1061()108()(

мольл1011)(

4)1061()105()(

мольл160)(4)1061()101()(

)()()(

][])([

4

2717

2

2713

2710

32

23

minus

minus

minus

minus

minusminus

minus+

sdot=

sdotsdotsdotsdot=

sdot=

sdotsdotsdotsdot=

=

sdotsdotsdotsdot=

sdotsdot=

asymp

AgIl

AgIl

AgBrl

AgBrl

AgCllAgCll

NHcKAgXПРAgXl

XNHAg

Растворимость галогенидов серебра(1) в 4М растворе аммиака состав-

ляет 016 (AgCl) 11 middot 10-2 (AgBr) и 14 middot 10-4 мольл (AgI) В этом растворе

аммиака хлорид растворяется хорошо бромид ndash незначительно и иодид

серебра (+1) ndash плохо

51

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

9 РАСЧЕТЫ В ЭЛЕКТРОХИМИИ

91 Расчеты по уравнению Нернста

С помощью уравнения Нернста можно вычислить окислительно-

восстановительные потенциалы электродные потенциалы и равновесное

напряжение гальванического элемента

Для окислительно-восстановительного электрода

][][0

BcOkIn

zFRTEE sdot+=

где Е0 ndash стандартный потенциал

Е ndash электродный потенциал

Z ndash число переданных электронов

Для электрона металлкатион металла

][0 +sdot+= ZAInzFRTEE

][][)(0590

K298при)()(

0

01

02

0

BcOkIg

zBEE

TанодЕкатодEE

EEE

sdot+=

=minus=Δminus=Δ

где R ndash газовая постоянная

Т ndash температура

F ndash постоянная Фарадея

[Ок] ndash молярная концентрация окислителя

[Bc] ndash молярная концентрация восстановителя

ΔЕ0 ndash стандартное напряжение

ЕΔ ndash равновесное напряжение

52

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Каков электродный потенциал пары медькатион меди (+2) при 25 degС и

[Cu2+]= 001 мольл

01020590340][

2)(0590 20 IgCuIgBEE sdot++=sdot+= +

E = +028 B

Электродный потенциал равен +028 В

Каково равновесное напряжение гальванического элемента Даниеля

при 25 degС если молярные концентрации сульфата меди(2) и сульфата

цинка(2) одинаковы

Электрод 1 цинккатион цинка (+2)

Электрод 2 медькатион меди (+2)

)()()(][][02950

)()(][02950)(

][02950)()()(

02020202

2

2020220

22022

EZnZnECuCuECuCuEZnCuIg

ZnZnECuCuEZnIgZnZnE

CuIgCuCuEZnZnECuCuEE

Δ=minusminus=+

+minus=+minus

minus+=minus=Δ

++++

+

++++

++++

ΔEdeg = 034 middot (-076) = 110 В

Элемент Даниеля имеет равновесное напряжение 110 В Рассчитайте

напряжение гальванического элемента CuCu +2 (с 1 )|| К+ СI minus || Cu2+(c2)Cu

(Cu2+) = 05 мольл и с1 (Сu2+) = 05 005 и 0005 мольл

Для каждого полуэлемента )(20590 20 +sdot+= CuIgcEE

Напряжение гальванического элемента

1

201

0212 2

0590ccIgEEEEE sdot+minus=minus=Δ

Поскольку

01

02 EE =

53

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

то

1

2

20590

ccIgE sdot=Δ

а) с1 (Cu2+) = 05 мольл ΔЕ = 00295 Ig 1 = 0

б) с1 (Cu2+) = 005мольл ΔЕ = 00295 Ig 10 = 0030 В

в) с1 (Cu2+) = 0005 мольл ΔЕ = 00295 Ig 100 = 0059 В

Исследуемые концентрационные гальванические элементы имеют при

25 degС напряжение 0 30 и 59 мВ

Рассчитайте электродные потенциалы полуэлементов при 25 degС

1) 2HPt (р = 1035 кПа) Н3О+ (рН = 15)

2) +2FePt (с = 002 мольл) Fe3+ (с = 004 мольл)

Каково равновесное напряжение гальванического элемента составлен-

ного из этих электродов

++ OHH 22 2 = 2Н3О+ + 2е-

B880)0890(7880B78800200400590770

][][)(0590)(

B08903101510302950510590

)(3101

)(205900590

)(][

20590

2

2

3320

232

1

2

2

230

1

=minusminus=Δ=+=

sdot+=+hArr

minus=minussdotminus=

sdotminussdotminus=+=

+

+++minus++

EIgE

FeFeIgBFeFeEEeFeFe

IgE

кПаHpIgpH

HpOHIgEE

Равновесное напряжение данного гальванического элемента составляет

088 В

54

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Рассчитайте окислительно-восстановительный потенциал для пары

Mn2+MnOminus4 при рН = 0 при рН = 03 и 7 (t = 25 ordmC)

( ) ( ) [ ][ ][ ]

( ) ( ) ( ) [ ][ ]

( ) ( )

( ) ( ) ( ) 094405112

85

05902

lg5

059085

0590

lg5

0590

5812

4

4

24

42

2

834

42

3422

рНВВEMnOMnE

pHBEMnOMnE

MnMnOBpHBEMnOMnE

MnOHMnBEMnOMnE

eOHMnOHMn

sdotminus+=+

sdotminus=+

sdot+sdotminus=

sdot+=

++harr+

minus

minus

+

minusminus+

+

+minusminus+

minus+minus+

o

o

o

o

При рН = 0 Е = +151 рН = 3 Е = +123 рН = 7 Е = +085

Окислительно-восстановительный потенциал данной пары при рН = 03 и 7 составляет +151 +123 и +085 В соответственно

92 Расчеты по законам Фарадея

Для расчета осажденной массы значений силы тока времени или чис-ла элементарных зарядов при электролизе используются законы Фарадея или преобразования законов Фарадея а также формула-определение мо-лярной массы

zFMIm

zFI

nm

zFIn

τ

τ

τ

=

=

=

55

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

где I ndash сила тока

τ ndash время

z ndash число элементарных зарядов

F ndash постоянная Фарадея

n ndash количество вещества

М ndash молярная масса

m ndash масса вещества

Рассчитайте ежедневное производство алюминия в электролизёре кото-рый работает при силе тока 100 000 А и для которого выход по току η = 85

Al3+ rarr Al + 3endash

кг685г039685485963

85027360024000100asymp=

sdotsdotsdotsdotsdot

==zFMIm ητ

В электролизе ежедневно получают 685 кг алюминия

56

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

10 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ФОРМУЛ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ

101 Определение молекулярной формулы летучего органического соединения

Для определения молекулярной формулы летучего соединения необхо-димо оценить результаты качественного и количественного элементного анализа а также установить молярную массу

Алгоритм действия

1 Установить качественный состав соединения Результат исследуемое соединение состоит из элементов углерод во-

дород и кислород Молекулярная формула СхНуОz 11 Установить молярную массу соединения

12 Экспериментальное определение объема пара одной пропорции

соединения

( )( )[ ]

кПа 72101

C 20

мл 548г

г120

=

=

=

=

p

t

OHCV

OHCm

zyx

zyx

o

13 Рассчитать объем пара порции соединения в нормальных условиях

( )[ ] ( )[ ]

( )[ ] мл 445г

32510115293

1527372101548гг

=sdot

sdotsdot=

sdot=

zyx

zyxzyx

OHCVрТ

рТOHCVOHCV

o

o

oo

14 Рассчитать молярную массу соединения

57

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

( ) ( )( )[ ]

( ) гмоль 259

445

41422120гм

=

sdot=

sdot=

zух

zyx

zухzух

ОНСМ

OHCVVОНСm

ОНСМo

2 Установить возможную молекулярную формулу органического со-единения путем расчета

( ) )()()( ОzМНуМСхМОНСМ zух ++=

Возможные решения 592 гмоль = (2 middot 12 + 4 middot 1 + 2 middot 16 гмоль)

или 592 гмоль = (3 middot 12 + 8 middot 1 + 1 middot 16 гмоль)

Возможные молекулярные формулы органического соединения С2Н4О2 и С3Н8О

3 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органическо-го соединения путем анализа сжиганием

31 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида углерода которые образуются при сжигании одной порции органического соединения

m(CхHуOz) = 60 мг m(H2О) = 720 мг V(CО2) = 718 мл t =20degC ρ = 10172 кПа 32 Рассчитать объем диоксида углерода при нормальных условиях 33 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-

единения

( )( )

( ) ( )( ) 3

м

22 =sdot

sdot=

zyx

zyxp

zyx OHCmVOHCMTCOV

OHCnCOn oo

58

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

34 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-

единения

( )( )

( ) ( )( ) ( ) 8

22

2

22 =sdot

sdot==

zyx

zyxp

zyx OHCmOHМOHCMTOHm

OHCnOHnY o

35 Составить молекулярную формулу

Молекулярная формула органического соединения С3Н8О

Молекулярная (брутто-) формула еще не проясняет строения химиче-

ского соединения Последнее может быть определено при использовании

химических иили физических методов

Возможные соединения с молекулярной формулой С3Н8О

CH3ndashCH2ndashCH2ndashOH ndash пропанол 1

CH3ndashCH(OH)ndashCH3 ndash пропанол 2

СН3ndashСН2ndashОndashСН3 ndash метиловый спирт

102 Определение молекулярной формулы

нелетучего органического соединения

Для определения молекулярной формулы нелетучего соединения необ-

ходимо оценить результаты качественного и количественного элементно-

го анализа и результатов определения молярной массы криоскопическим

методом Молярная масса вещества рассчитывается на основании пони-

жения температуры замерзания

LB

Bзамзам mM

mkT sdot=Δ

Lзам

BзамB mT

mkMΔ

=

где замTΔ ndash понижение температуры замерзания

59

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

замK ndash криоскопическая константа растворителя

Bm ndash масса вещества В

BM ndash молярная масса вещества В

Lm ndash масса растворителя

Для определения молекулярной формулы подходит следующая после-

довательность действий

Установить качественный состав соединения Результат исследуемое со-

единение состоит из элементов углерод водород и кислород Молекуляр-

ная формула ZYX OHC

1 Установить молярную массу соединения

11 Экспериментальное определение понижения температуры замер-

зания раствора

m( ZYX OHC ) = 78 г m(H2О) = 40 г

ΔTзам = -2 К

Кзам(Н2О) = -1860 К sdot гмоль

12 Рассчитать молярную массу соединения

)()()(

2OHmTOHCmkOHCM

зам

ZYXзамZYX Δ=

M( ZYX OHC ) = 181 гмоль

2 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органического

соединения путем анализа сжиганием

21 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида

углерода которые образуются при сжигании одной порции соединения

M(CxHyOz) = 93 мг

m(H2О) = 547 мг

V(СО2) = 739 мл

t =22 degС

60

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

ρ = 1006 гПа

22 Рассчитать объем диоксида углерода в нормальных условиях

25101315295152731006973)()(

0

0220 sdot

sdotsdot==

TppTCOVCOV

V0(СО2) = 679 мл

23 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-

единения

093041422

18106790)(

)()()(

)( 202

sdotsdot

=sdotsdot

==ZYXM

Zyx

ZYX OHCmVOHCMCOV

OHCnCOnx

х = 6

24 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-

единения

93181817542

)()()()(2

)()(2

2

22

sdotsdotsdot

=sdotsdot

==ZYX

Zyx

ZYX OHCmOHMOHCMOHm

OHCnOHny

у = 12

25 Расчет числа атомов кислорода в молекуле органического соеди-

нения

)()()()( OzMHyMCxMOHCM Zyx +minus=

16112126181

)()()()( sdotminussdotminus=

minusminus=

OMHyMCxMOHCM

z Zyx

z = 6

Молекулярная формула соединения С6H12O6

61

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

Основная

1 Коровин НВ Общая химия учебник для технических направлений и специальностей вузов НВ Коровин ndash 2-е изд испр и доп ndash М ВШ 2000

2 Фролов ВВ Химия ВВ Фролов ndash М Высшая школа 1995 3 Глинка НЛ Задачи и упражнения по общей химии НЛ Глинка ndash

Л Химия 1989 4 Суворов АВ Общая химия АВ Суворов АБ Никольский ndash СПб

Химия 1997 5 Орлов КЯ Авиационные материалы КЯ Орлов ВА Пархимович

ndash М Транспорт 1993 6 Задачи и упражнения по общей химии под ред проф НВ Корови-

на ndash М Высшая школа 2003 7 Михилев ЛА Задачи и упражнения по неорганической химии

ЛА Михилев НФ Пассет МИ Федотова ndash СПб Химия 1995 8 Хомченко ИГ Общая химия сборник задач и упражнений

ИГ Хомченко ndash М Оникс 1999 9 Литвинова ТН Задачи по общей химии с медико-биологической на-

правленностью ТН Литвинова ndash Ростов нД Феникс 2001 10 Кузьменко НЕ Задачник по химии НЕ Кузьменко ВВ Еремин

ndash М Экзамен 1999

Дополнительная

1 Слесарев ВИ Химия Основы химии живого учебник для вузов

ВИ Слесарев ndash 2-е изд испр и доп ndash СПб Химиздат 2001

2 Хаускрофт К Современный курс общей химии В 2 т К Хаускрофт

Э Констебл пер с англ ndash М Мир 2002 3 Лидин РА Химия справочник для старшеклассников поступающих в вузы

РА Лидин ЛЮ Аликберова ndash М Аст пресс школа 2002

62

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

4 Слета ЛА Химия справочник ЛА Слета ndash Харьков Фолио Рос-

тов нД Феникс 1997

5 Дикерсон Р Основные законы химии В 2 т Р Дикерсон Г Грей

Дж Хейт ndash М Мир 1982

6 Лучинский ГП Курс химии ГП Лучинский ndash М Высшая школа 1985

7 Ремсден ЭН Начала современной химии ЭН Ремсден ndash Л Хи-

мия 1985

8 Степин БД Неорганическая химия БД Степин АА Цветков ndash

М Высшая школа 1994 9 Шелинский ГИ Основы теории химических процессов ГИ Шелинский

ndash М Просвещение 1989

10 Ерохин ЮМ Сборник задач и упражнений по химии ЮМ Еро-

хин ВИ Фролов ndash М ВШ 1990

11 Любимова НБ Вопросы и задачи по общей и неорганической хи-

мии НБ Любимова ndash М ВШ 1990 12 Фримантл М Химия в действии М Фримантл ndash Ч 1 2 ndash М Мир 1991

13 Шиманович ИЕ Общая химия в формулах определениях схемах

ИЕ Шиманович МЛ Павлович ВФ Тикавый ПМ Малашко ndash Минск

Университетское 1996

14 Витинг ЛМ Задачи и упражнения по общей химии ЛМ Витинг

ЛА Резницкий ndash М МГУ 1995

15 Зоммер К Химия справоник школьника и студента Пер с нем

под ред РА Лигина ndash 2-е издстереотип ndash М Дрофа 2000

63

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Приложение

64

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

65

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

66

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

67

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Значение некоторых констант

Постоянная Авогадро NA = 60221023 моль-1

Постоянная Фарадея 1 F = 6021023е = 96484 Кл = 268 Аmiddotч

Постоянная Планка h = 662610-34 Джс

Универсальная газовая постоянная R = 0082 лmiddotатмКndash1моль-1 =

= 62 360 млmiddotмм рт ст Кndash1мольndash1 = 8314 ДжmiddotК-1мольndash1 = 1987 калК-1моль-1

Таблица 1

Приставки кратных и дольных единиц

Приставка Множитель Приставка Множитель Приставка Множитель

тера Т 1012 гектог 102 милли м 10-3

гига Г 109 дека да 101 микро мк 10-6

мега М 106 децид 10-1 нано н 10-9

кило к 103 сантис 10-2 пико п 10-12

Таблица 2

Корни латинских названий элементов

Символ Название Корень латинского названия Ag Серебро Аргент As Мышьяк арс- арсен- Au Золото аур- С Углерод карб- карбон- Сu Медь купр- Fe Железо ферр- Н Водород гидр- гидроген-

Hg Ртуть меркур- Мn Марганец марган- N Азот нитр- Ni Никель никкал- О Кислород окс- оксиген- Pb Свинец плюмб- S Сера сульф- тио-

Sb Сурьма стиб- Si Кремний алл- силиц- Sn Олово станн-

68

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Таблица 3 Соотношение между единицами энергии

Единица эрг Дж кал Втmiddotч ЭВ

эрг 1 10-7 239middot10-8 278middot10-11 624middot1011

Дж 107 1 0239 278middot10-4 625middot1018

кал 4184middot107 4184 1 116middot103 261middot1019

Втmiddotч 360middot1010 36middot103 861 1 224middot1022

ЭВ 160middot10-12 160middot10-19 383middot10-20 445middot10-23 1

Таблица 4

Названия часто употребляемых кислот и их солей

Кислота Названия солей

Название Формула Кислот-ный

осадок

По названию кислоты (рус номенклатура)

По названию аниона (между-народная но-менклатура)

Азотная HNO3 NO3ndash азотнокислый нитрат

Азотистая HNO2 NО2ndash азотистокислый нитрит

Бромоводородная HBr Brndash бромистый бромид

Йодоводородная HI Indash йодистый йодид

Метакремниевая H2SiO3 SiO32ndash кремниевокислый силикат

Марганцовая HMnO4 MnO4ndash марганцевокислый перманганат

Ортофосфорная H3PO4 PO43ndash фосфорнокислый ортофосфат

(фосфат)

H3PO4 HPO42ndash

кислый фосфорнокис-лый (двухзамещенный) гидрофосфат

H3PO4 H2PO4ndash кислый фосфорнокис-

лый (однозамещенный) дигидрофосфат

Серная H2SO4 SO42ndash сернокислый сульфат

H2SO4 HSO4ndash

кислый сернокислый

гидросульфат (бисульфат)

Сернистая H2SO3 SO32ndash сернокислый сульфит

H2SO3 HSO3ndash кислый сернистокислый гидросульфит

(бисульфит)

Угольная H2CO3 CO32ndash углекислый карбонат

H2CO3 HCO3ndash

кислый углекислый (двууглекислый)

гидрокарбонат (бикарбонат)

Уксусная CH3CHOOH CH3COOndash уксуснокислый ацетат

69

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Окончание табл 4Кислота Названия солей

Название Формула Кислот-ный

осадок

По названию кислоты (рус номенклатура)

По названию аниона (между-народная но-менклатура)

Фосфористая H3PO3 HPO32ndash фосфористокислый фосфит

Фтороводородная HF Fndash фтористый фторид

Хлороводородная HCl Clndash хлористый хлорид

Хлорная HClO4 ClO4ndash хлорнокислый перхлорат

Хлорноватая HClO3 ClO3ndash хлорноватокислый хлорат

Хлорноватистая HClO ClOndash хлорноватистокислый гипохлорид

Хромовая H2CrO4 CrO42ndash хромовокислый хромат

Двухромовая H2Cr2O7 Cr2O72ndash двухромовокислый

бихромат (ди-хромат)

70

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

  • СОДЕРЖАНИЕ
    • ВВЕДЕНИЕ
    • ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
    • 1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВАЖНЕЙШИХ ВЕЛИЧИН И ЕДИНИЦИСПОЛЬЗУЕМЫХ В ХИМИИ
    • 2 ВАЖНЕЙШИЕ ВЕЛИЧИНЫ И ЕДИНИЦЫ В ХИМИИ
    • 3 РАСЧЕТЫ ДЛЯ ГАЗОВ
      • 31 Расчет массы газов
      • 32 Расчет объема газов
        • 4 РАСЧЕТЫ ДЛЯ СМЕСЕЙ
          • 41 Расчеты соотношения компонентов смеси
          • 42 Расчеты по массовой доле
          • 43 Расчеты по объемной доле
          • 44 Расчеты по мольной доле
          • 45 Расчеты по молярной концентрации
          • 46 Расчеты по эквивалентной концентрации
          • 47 Расчеты по плотности газов и растворов
          • 48 Расчет молярной концентрации веществапо результатам титрования
          • 49 Расчет массы по результатам титрования
            • 5 СТЕХИОМЕТРИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РЕАКЦИЯМ
              • 51 Алгебраический расчет массы и объема
              • 52 Расчет массы и объема методом пропорций
                • 6 РАСЧЁТЫ В ХИМИЧЕСКОЙ ТЕРМОДИНАМИКЕ
                  • 61 Расчет энтальпии реакции по данным эксперимента
                  • 62 Расчет стандартных величин реакции по табличным данным
                  • 63 Расчет энергии Гиббса реакции
                  • 64 Расчет константы равновесия
                    • 7 РАСЧЕТЫ В КИНЕТИКЕ РЕАКЦИЙ
                      • 71 Расчет константы скорости
                      • 72 Расчет порядка реакции
                      • 73 Расчет времени реакции
                      • 74 Расчеты по уравнению Аррениуса
                        • 8 РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РАВНОВЕСИЯМ
                          • 81 Расчеты по закону действующих масс
                          • 82 Расчет константы равновесия Кс
                          • 83 Расчет количества продукта в состоянии равновесия
                          • 84 Расчет выхода продукта
                          • 85 Расчет константы равновесия по уравнению Вант-Гоффа
                          • 86 Расчеты с водородным показателем рН
                          • 87 Расчет степени протолиза
                          • 88 Расчеты по равновесиям растворимости
                          • 89 Расчет растворимости при комплексообразовании
                            • 9 РАСЧЕТЫ В ЭЛЕКТРОХИМИИ
                              • 91 Расчеты по уравнению Нернста
                              • 92 Расчеты по законам Фарадея
                                • 10 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ФОРМУЛОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
                                  • 101 Определение молекулярной формулы летучего органического соединения
                                  • 102 Определение молекулярной формулы не летучего органического соединения
                                    • БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
                                    • Приложение
Page 38: МЕТОДИКА РЕШЕНИЯ ЗАДАЧvenec.ulstu.ru/lib/disk/2015/Kemer_7.pdf · 2015-03-23 · ВВЕДЕНИЕ Значение решения задач в курсе химии

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ minus=⎥

⎤⎢⎣

⎡minus=

0501

0401

751

)(1

)(11

0 cэфирcэфирck

τ

k = 0067 л(мольmiddotс)

Константа скорости щелочного омыления метилового эфира уксусной

кислоты составляет 0067 л(мольmiddotс)

72 Расчет порядка реакции

Расчет порядка реакции из данных измерения кинетических парамет-

ров осуществляется по уравнению скорости С помощью полученных

экспериментальным путем данных рассчитываются и сравниваются меж-

ду собой константы скорости в разные моменты времени Если отклоне-

ние значений этих констант незначительное то выбранный для расчетов

порядок реакции является правильным

Необходимо определить порядок реакции тиосульфат-иона с перокси-

дом водорода

minus23S2SO +2Н3O+ + Н2O2 mdashgt S4O minus2

6 + 4Н2О (при рН = const)

Данные измерений

τ мин 0 17 36 43 52

с(SO3S2-)10-3 мольл

205 103 52 42 31

с(Н2O2)10-3 мольл 368 317 291 286 281

Предложим что в данных условиях протекает реакция II порядка

)()()(22

23

23 OHcSSOck

dSSOdcv sdotsdot=minus= minus

minus

τ

38

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

)()()()(

)]()([1

23022

2202

3

2202

30minus

minus

minus sdotsdot

sdotminus

=SSOcOHcOHcSSOcIn

OHcSSOck

τ

Через 17 мин

)10520()10731()10836()10310(

)1083610520(171

33

33

33 minusminus

minusminus

minusminus sdotsdotsdotsdotsdotsdot

sdotsdotminussdot

= Ink

k = 195 л(моль sdot мин) Аналогично через 36 мин ndash 194 через 43 мин ndash 190 через 52 мин ndash 191

Частные константы скорости близки по значениям протекает реакция 2 порядка Константа скорости этой реакции составляет 19 л(моль sdot мин)

73 Расчет времени реакции

Расчет времени реакции необходимого для того чтобы достичь опре-деленной концентрации исходного вещества или продукта реакции осу-ществлялся по уравнению скорости реакции

Проводится химическая реакция пероксида водорода с тиосульфат-ионом в кислом растворе Начальные концентрации с0(Н2О2) = 5 sdot 10 minus 2мольл

c0(SO3S2 minus

) = 25 sdot10-2 мольл Константа скорости реакции II порядка

k = 191 л(моль sdot мин) Необходимо рассчитать время по истечении кото-

рого концентрация тиосульфат-ионов станет равной 1 sdot 10 2minus мольл 2SО3S2- + 2Н3О+ + Н2О2 rarr S4О minus2 + 4Н2О

)()()(22

23

23 OHcSSOck

dSSOdcv sdotsdot=minus= minus

minus

τ

)()()()(

)]()([1

23022

2202

3

2202

30minus

minus

minus sdotsdot

sdotminus

=SSOcOHcOHcSSOcIn

OHcSSOckτ

39

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

=minusminus= minusminus )]()([21)()( 2

32

3022022 SSOcSSOcOHcOHс

2222 10254)1011052(21105 minusminusminusminus sdot=sdotminussdotminussdot= мольл

)1052()10254()105()101(

)]1051052[9111

22

22

22 minusminus

minusminus

minusminus sdotsdotsdotsdotsdotsdot

sdotsdotminussdot

= Inτ

τ = 159

Концентрация minus23SSO равная 2101 minussdot мольл установиться через 159 мин

74 Расчеты по уравнению Аррениуса

С помощью уравнения Аррениуса рассчитываются энергия активации и предэкспоненциальный множитель на основе экспериментальных значений константы скорости Константа скорости может быть пересчитана на лю-бые температуры

RTEInAInk

eAk

A

RTEA

minus=

sdot=minus

)11(12

12 TTREInkInk A minus=minus

где minus21kk константы скорости реакции

T1 T minus2 температуры

ЕА ndash энергия активации

R ndash универсальная газовая постоянная

A ndash предэкспоненциальный множитель

40

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Константы скорости разложения пентаоксида диазота N 2 O5 rarrNO2 + NO3

при 308 К и 328 К равны соответственно 134 middot 10 4minus и 150 middot 10 3minus с 1minus Необ-

ходимо рассчитать энергию активации

1

2

21

21

KKIn

TTTRTEA sdotminus

=

14

13

1034110501

)308328()(328)(300)]([31458

minusminus

minusminus

sdotsdot

sdotminus

sdotsdotsdot=

ccIn

КККмольКДжEA

EA = 101 кДжмоль

Энергия активации разложения N2О5 составляет 101 кДжмоль

Константы скорости разложения пентаоксида диазота при 308 К и

328 К равны соответственно 134 middot 10-4 и 150 middot 10-3 с-1 Необходимо рас-

считать предэкспоненциальный множитель А если энергия активации

равна 101кДжмоль

c10812

108110812

c1081)10501(

c1081)10341(

1131313

21

11332831458101000

322

11330831458101000

411

2

1

minus

minussdotminus

minussdotminus

sdot=sdot+sdot

=+

=

sdot=sdotsdot=sdot=

sdot=sdotsdot=sdot=

AAA

eekA

eekA

RTE

RTE

A

A

Множитель А для данной реакции равен 18 middot 1013 с-1

Константа скорости разложения пентаоксида диазота при 328 К со-ставляет 60 1310 minusminussdot с Необходимо рассчитать константу скорости реакции при 100 degС

41

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

c130)10501(287287

2874684)328

1273100

1(31458

101000

)11(

)11(

1312

4684

1

2

2

2

121

2

1212

minusminus =sdotsdot==

===minus+

minus=

minusminus=

minusminus=minus

KK

eKK

KKIn

TTRE

KKIn

TTREInkInk

A

A

Константа скорости разложения N2О5 при 100 degС составляет 013 с-1

42

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

8 РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РАВНОВЕСИЯМ

81 Расчеты по закону действующих масс

Расчеты в соответствии с законом действующих масс осуществляются в определенной последовательности

Алгоритм действия 1 Составление уравнения реакции 2 Указание молярных концентраций (парциальных давлений) реаген-

тов перед началом реакции 3 Вычисление молярных концентраций (парциальных давлений) уча-

стников реакции в состоянии химического равновесия 4 Составление уравнения закона действующих масс 5 Подстановка молярных концентраций (парциальных давлений) в

уравнение закона действующих масс 6 Расчет искомых величин В химических равновесиях с одинаковой суммой коэффициентов для

реагентов и продуктов (Δ v = 0) вместо молярных концентраций могут быть взяты пропорциональные им количества веществ

82 Расчет константы равновесия Кс

В реакции уксусной кислоты с этанолом при 25 degС к моменту установ-ления химического равновесия образовалось 205 моль этилового эфира уксусной кислоты В исходных веществах содержалось 155 моль воды Каково значение константы равновесия

1 СН3mdashСООН + С2Н5mdashОНhArrСН3mdashСООmdashС2Н5 + Н2О 2 3 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 (3-205) (4-205) 205 моль (155 + 205) 095 моль 195 моль 36 моль

43

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

4 )()(

)()(спиртnкислотаnводаnэфирnKC sdot

sdot=

5 95195063052

sdotsdot

=cK

6 КС = 398 При 25 degС константа равновесия образования этилового эфира уксус-

ной кислоты равна 398 (или ~ 4)

83 Расчет количества продукта в состоянии равновесия

При 25 degС константа равновесия образования эфира из уксусной кисло-ты и этанола равна 4 Каково количество эфира в состоянии равновесия если взято 3 моль уксусной кислоты и 4 моль этанола Исходные вещест-ва содержат 155 моль воды

1 СН3 ndash СООН + С2Н5 ndash ОН hArr СН3 ndash СОО ndash С2Н5 + Н2О 2 3 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 3-n 4-n n 155 + n

4 )()(

)()(спиртnкислотаnводаnэфирnK C sdot

sdot=

5 )4()3(

)551(4nn

nnminussdotminus

+=

87329254164

972859

016859482845516

21

222

plusmn=minusplusmn=

=+minus+minus=+

n

nnnnnn

n1 = 78 моль (нереальный ответ n gt 4 моль)

n2 = 205 моль В состоянии химического равновесия смесь содержит 205 моль этило-

вого эфира уксусной кислоты

44

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

84 Расчет выхода продукта

Уход продукта реакции представляет собой частное от деления полу-ченного в равновесии количества вещества и рассчитанного по необрати-мой реакции количества вещества

теорnn

При взаимодействии 3 моль уксусной кислоты с 4 моль этанола полу-чают 205 моль эфира Исходные вещества содержали 155 моль воды Ка-ков выход эфира по отношению к уксусной кислоте

1 OHHCCOOCHOHHCCOOHCH 2523523 +minusminushArrminus+minus

2 23 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 095 моль 195 моль 205 моль 36 моль

4 3052

)()(

)()(

0

===кислотаnэфирn

эфирnэфирn

теор

η

5 68680 ==η

Выход эфира по отношению к уксусной кислоте составляет 68

85 Расчет константы равновесия по уравнению Вант-Гоффа

Расчет константы равновесия при определенной температуре осущест-вляется при заданной константе равновесия с помощью уравнения Ванг-Гоффа (изобара реакций)

2RTH

dTdInK Δ

=

Интегрированная форма

12

120

12 TTTT

RHInKInK minus

sdotΔ

+=

45

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

где k ndash константа равновесия 0HΔ ndash стандартная энтальпия

R ndash универсальная газовая постоянная T ndash температура 12 ndash индексы для двух составляющих

При 25 degС для химической реакции 242 2NOON hArr константа равновесия

КР = 114 кПа Рассчитайте константу равновесия при 70 degС если стан-дартная энтальпия реакции Δ Н0 = 59 кДж

259325101325101

940343298298343

3145859000

325101411

325101

9402

12

120

12

2

2 =sdot=sdot=

=sdotminus

sdot+=

=minus

sdotΔ

+==

eeK

In

TTTT

RHInK

KInK

PInKP

PP

P

86 Расчеты с водородным показателем рН

Расчеты с показателем рН проводятся с помощью формулы-определения рН и химического выражения константы протолиза

мольлв)()( 33 OHcOHIgcpH +minus=

Для сильных кислот и оснований

с(H3O+) = c0на sdot c(OH-) = c0B

Для средних по силе кислот и оснований (при К gt 001 с0)

с(H3O+) = Bbнаa cKOHсcK 00 )( =minus

Для буферных ратворов

)()()( 3 minus

+ sdot=AcHAcКOHс a

46

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Раствор имеет значение рН 35 Какова молярная концентрация катио-нов оксония

мольл102310)(

10)(

)(

4533

3

3

minusminus+

minus+

+

sdot==

=

minus=

OHc

OHc

OHIgcpH

pH

Концентрация катионов H3O+ = 32 sdot 10-4 мольл

Рассчитайте рН в 01М растворе аммиака если КВ(NH3) = 18 middot 10 5minus

111)1077(

мольл10771031

101)(

)(

мольл103110)1081()(

)(

12

123

14

3

35

0

=sdotminus=

sdot=sdotsdot

==

sdot=sdotsdot=

=

minus

minusminus

minus

minus+

minusminusminus

minus

IgpHOHcKOHс

OHc

cKOHс

W

BB

Рассчитайте значение рН буферного раствора

К a (СН3СООН) + 016М CH 3 COONa

Если К а (СН3СООН) = 18- 10 5minus

55

3

33 1021

160110)1081(

)()()( minusminus

minus+ sdot=sdotsdot=sdot=

COOCHcCOOHCHcKOHс a

pH = 49

Буферный раствор имеет значение рН = 49

47

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

87 Расчет степени протолиза

Степень протолиза представляет собой долю кислоты или основания

вступивших в протолиз по отношению к начальной концентраций протолита

НАНАKT c

Acc

OHca00

3 )()( minus+

==

и

BBC c

HBccOHca

000

)()( +minus

==

Какова степень протолиза в 001М растворе уксусной кислоты если

010

010)1081()(

)(

)()()(

)(

5

30

30

30330

3

sdotsdot=

sdot=

sdot==

minus

+

COOHCHcCOOHCHcK

a

COOHCHcKOHcCOOHCHc

OHca

aKT

aKT

аКТ = 0042 или 42

Ka = 18 sdot 10-5

Степень протолиза уксусной кислоты составляет 42

88 Расчеты по равновесиям растворимости

Расчеты по равновесиям растворимости и осаждения проводятся с по-

мощью выражения для произведения растворимости

)()(

][][)(

nmnm

nMnM

nmMnnM

nmBAПРBAl

BABAПР

+

minus+

=

=

48

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

где ПР (АmВn) ndash произведение растворимого вещества АmВn

l(АmВn) ndash растворимость вещества или концентрация насыщенного рас-

твора вещества nm BA

Сульфат бария имеет произведение растворимости 1middot10-10 При какой

концентрации серной кислоты в 0001М растворе хлорида бария начина-

ется осаждение сульфата бария

[Ba2+][SO minus24 ] = ПP(BaSо4)

3

10

242

442 101101

][)(][)( minus

minus

+minus

sdotsdot

===BaBaSOПРSOSOHс

c(H2SО4)= 1 middot 10-7 мольл

Осаждение сульфата бария начинается когда концентрация серной ки-

слоты превышает значение 1 middot 10 7minus мольл

Какова растворимость l1 перхлората калия в воде по сравнению с рас-

творимостью l1 перхлората калия в 1 М растворе хлорида калия

l1 (КСlO4) = [СlOminus4 ] = )( 4KCIOПР = 2101 minussdot = 01 мольл

l1 (КСlO4) = [СlOminus4 ] ПР(КClO4) = с(К+)[СlO

minus4 ] = 1 middot 10-2

1101

)()KClO()(

24

42

minus

+

sdot==

KcПРKClOl

l1 (КСlO4) = 001 мольл

Растворимость l1 перхлората калия в чистой воде в десять раз выше 1

М растворе хлорида калия

49

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

89 Расчет растворимости при комплексообразовании

Для расчета растворимости малорастворимых солей когда катион об-

разует комплекс требуются уравнения для произведения растворимости и

для константы устойчивости комплекса

ПР(AmBn) = [An+]m[Bm-]n

xnx

LAAlK

]][[][

+=

где ПР ndash произведение растворимости

К ndash константа устойчивости комплекса

[Аn+] ndash молярная концентрация катионов

[L] ndash молярная концентрация лигандов

[АЦ] ndash молярная концентрация комплекса

Константа устойчивости катиона диамминсеребра (+1) К = 16 middot 107

Рассчитайте растворимость хлорида бромида и иодида серебра(1) в 4М

растворе аммиака если ПР(АgСl) = 1 middot 10-10 ПР(АgВr) = 5 middot 10-13

ПР(АgI) = 8 middot 10-17

AgXhArrАg+ + Х minus ПР(АgХ) = [Аg+][Х minus ]

])([

)()(][

)(][)(

)(])([][

)(][

])([])([2

23

32

33

23

32

23233

++minus

++

+

+++

sdotsdot===

sdot=

sdot=hArr+

NHAgNHcKAgXПР

AgAgXПРXAgXl

NHcKNHAgAg

NHcAgNHAgKNHAgNHAg

50

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

мольл1041)(

4)1061()108()(

мольл1011)(

4)1061()105()(

мольл160)(4)1061()101()(

)()()(

][])([

4

2717

2

2713

2710

32

23

minus

minus

minus

minus

minusminus

minus+

sdot=

sdotsdotsdotsdot=

sdot=

sdotsdotsdotsdot=

=

sdotsdotsdotsdot=

sdotsdot=

asymp

AgIl

AgIl

AgBrl

AgBrl

AgCllAgCll

NHcKAgXПРAgXl

XNHAg

Растворимость галогенидов серебра(1) в 4М растворе аммиака состав-

ляет 016 (AgCl) 11 middot 10-2 (AgBr) и 14 middot 10-4 мольл (AgI) В этом растворе

аммиака хлорид растворяется хорошо бромид ndash незначительно и иодид

серебра (+1) ndash плохо

51

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

9 РАСЧЕТЫ В ЭЛЕКТРОХИМИИ

91 Расчеты по уравнению Нернста

С помощью уравнения Нернста можно вычислить окислительно-

восстановительные потенциалы электродные потенциалы и равновесное

напряжение гальванического элемента

Для окислительно-восстановительного электрода

][][0

BcOkIn

zFRTEE sdot+=

где Е0 ndash стандартный потенциал

Е ndash электродный потенциал

Z ndash число переданных электронов

Для электрона металлкатион металла

][0 +sdot+= ZAInzFRTEE

][][)(0590

K298при)()(

0

01

02

0

BcOkIg

zBEE

TанодЕкатодEE

EEE

sdot+=

=minus=Δminus=Δ

где R ndash газовая постоянная

Т ndash температура

F ndash постоянная Фарадея

[Ок] ndash молярная концентрация окислителя

[Bc] ndash молярная концентрация восстановителя

ΔЕ0 ndash стандартное напряжение

ЕΔ ndash равновесное напряжение

52

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Каков электродный потенциал пары медькатион меди (+2) при 25 degС и

[Cu2+]= 001 мольл

01020590340][

2)(0590 20 IgCuIgBEE sdot++=sdot+= +

E = +028 B

Электродный потенциал равен +028 В

Каково равновесное напряжение гальванического элемента Даниеля

при 25 degС если молярные концентрации сульфата меди(2) и сульфата

цинка(2) одинаковы

Электрод 1 цинккатион цинка (+2)

Электрод 2 медькатион меди (+2)

)()()(][][02950

)()(][02950)(

][02950)()()(

02020202

2

2020220

22022

EZnZnECuCuECuCuEZnCuIg

ZnZnECuCuEZnIgZnZnE

CuIgCuCuEZnZnECuCuEE

Δ=minusminus=+

+minus=+minus

minus+=minus=Δ

++++

+

++++

++++

ΔEdeg = 034 middot (-076) = 110 В

Элемент Даниеля имеет равновесное напряжение 110 В Рассчитайте

напряжение гальванического элемента CuCu +2 (с 1 )|| К+ СI minus || Cu2+(c2)Cu

(Cu2+) = 05 мольл и с1 (Сu2+) = 05 005 и 0005 мольл

Для каждого полуэлемента )(20590 20 +sdot+= CuIgcEE

Напряжение гальванического элемента

1

201

0212 2

0590ccIgEEEEE sdot+minus=minus=Δ

Поскольку

01

02 EE =

53

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

то

1

2

20590

ccIgE sdot=Δ

а) с1 (Cu2+) = 05 мольл ΔЕ = 00295 Ig 1 = 0

б) с1 (Cu2+) = 005мольл ΔЕ = 00295 Ig 10 = 0030 В

в) с1 (Cu2+) = 0005 мольл ΔЕ = 00295 Ig 100 = 0059 В

Исследуемые концентрационные гальванические элементы имеют при

25 degС напряжение 0 30 и 59 мВ

Рассчитайте электродные потенциалы полуэлементов при 25 degС

1) 2HPt (р = 1035 кПа) Н3О+ (рН = 15)

2) +2FePt (с = 002 мольл) Fe3+ (с = 004 мольл)

Каково равновесное напряжение гальванического элемента составлен-

ного из этих электродов

++ OHH 22 2 = 2Н3О+ + 2е-

B880)0890(7880B78800200400590770

][][)(0590)(

B08903101510302950510590

)(3101

)(205900590

)(][

20590

2

2

3320

232

1

2

2

230

1

=minusminus=Δ=+=

sdot+=+hArr

minus=minussdotminus=

sdotminussdotminus=+=

+

+++minus++

EIgE

FeFeIgBFeFeEEeFeFe

IgE

кПаHpIgpH

HpOHIgEE

Равновесное напряжение данного гальванического элемента составляет

088 В

54

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Рассчитайте окислительно-восстановительный потенциал для пары

Mn2+MnOminus4 при рН = 0 при рН = 03 и 7 (t = 25 ordmC)

( ) ( ) [ ][ ][ ]

( ) ( ) ( ) [ ][ ]

( ) ( )

( ) ( ) ( ) 094405112

85

05902

lg5

059085

0590

lg5

0590

5812

4

4

24

42

2

834

42

3422

рНВВEMnOMnE

pHBEMnOMnE

MnMnOBpHBEMnOMnE

MnOHMnBEMnOMnE

eOHMnOHMn

sdotminus+=+

sdotminus=+

sdot+sdotminus=

sdot+=

++harr+

minus

minus

+

minusminus+

+

+minusminus+

minus+minus+

o

o

o

o

При рН = 0 Е = +151 рН = 3 Е = +123 рН = 7 Е = +085

Окислительно-восстановительный потенциал данной пары при рН = 03 и 7 составляет +151 +123 и +085 В соответственно

92 Расчеты по законам Фарадея

Для расчета осажденной массы значений силы тока времени или чис-ла элементарных зарядов при электролизе используются законы Фарадея или преобразования законов Фарадея а также формула-определение мо-лярной массы

zFMIm

zFI

nm

zFIn

τ

τ

τ

=

=

=

55

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

где I ndash сила тока

τ ndash время

z ndash число элементарных зарядов

F ndash постоянная Фарадея

n ndash количество вещества

М ndash молярная масса

m ndash масса вещества

Рассчитайте ежедневное производство алюминия в электролизёре кото-рый работает при силе тока 100 000 А и для которого выход по току η = 85

Al3+ rarr Al + 3endash

кг685г039685485963

85027360024000100asymp=

sdotsdotsdotsdotsdot

==zFMIm ητ

В электролизе ежедневно получают 685 кг алюминия

56

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

10 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ФОРМУЛ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ

101 Определение молекулярной формулы летучего органического соединения

Для определения молекулярной формулы летучего соединения необхо-димо оценить результаты качественного и количественного элементного анализа а также установить молярную массу

Алгоритм действия

1 Установить качественный состав соединения Результат исследуемое соединение состоит из элементов углерод во-

дород и кислород Молекулярная формула СхНуОz 11 Установить молярную массу соединения

12 Экспериментальное определение объема пара одной пропорции

соединения

( )( )[ ]

кПа 72101

C 20

мл 548г

г120

=

=

=

=

p

t

OHCV

OHCm

zyx

zyx

o

13 Рассчитать объем пара порции соединения в нормальных условиях

( )[ ] ( )[ ]

( )[ ] мл 445г

32510115293

1527372101548гг

=sdot

sdotsdot=

sdot=

zyx

zyxzyx

OHCVрТ

рТOHCVOHCV

o

o

oo

14 Рассчитать молярную массу соединения

57

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

( ) ( )( )[ ]

( ) гмоль 259

445

41422120гм

=

sdot=

sdot=

zух

zyx

zухzух

ОНСМ

OHCVVОНСm

ОНСМo

2 Установить возможную молекулярную формулу органического со-единения путем расчета

( ) )()()( ОzМНуМСхМОНСМ zух ++=

Возможные решения 592 гмоль = (2 middot 12 + 4 middot 1 + 2 middot 16 гмоль)

или 592 гмоль = (3 middot 12 + 8 middot 1 + 1 middot 16 гмоль)

Возможные молекулярные формулы органического соединения С2Н4О2 и С3Н8О

3 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органическо-го соединения путем анализа сжиганием

31 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида углерода которые образуются при сжигании одной порции органического соединения

m(CхHуOz) = 60 мг m(H2О) = 720 мг V(CО2) = 718 мл t =20degC ρ = 10172 кПа 32 Рассчитать объем диоксида углерода при нормальных условиях 33 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-

единения

( )( )

( ) ( )( ) 3

м

22 =sdot

sdot=

zyx

zyxp

zyx OHCmVOHCMTCOV

OHCnCOn oo

58

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

34 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-

единения

( )( )

( ) ( )( ) ( ) 8

22

2

22 =sdot

sdot==

zyx

zyxp

zyx OHCmOHМOHCMTOHm

OHCnOHnY o

35 Составить молекулярную формулу

Молекулярная формула органического соединения С3Н8О

Молекулярная (брутто-) формула еще не проясняет строения химиче-

ского соединения Последнее может быть определено при использовании

химических иили физических методов

Возможные соединения с молекулярной формулой С3Н8О

CH3ndashCH2ndashCH2ndashOH ndash пропанол 1

CH3ndashCH(OH)ndashCH3 ndash пропанол 2

СН3ndashСН2ndashОndashСН3 ndash метиловый спирт

102 Определение молекулярной формулы

нелетучего органического соединения

Для определения молекулярной формулы нелетучего соединения необ-

ходимо оценить результаты качественного и количественного элементно-

го анализа и результатов определения молярной массы криоскопическим

методом Молярная масса вещества рассчитывается на основании пони-

жения температуры замерзания

LB

Bзамзам mM

mkT sdot=Δ

Lзам

BзамB mT

mkMΔ

=

где замTΔ ndash понижение температуры замерзания

59

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

замK ndash криоскопическая константа растворителя

Bm ndash масса вещества В

BM ndash молярная масса вещества В

Lm ndash масса растворителя

Для определения молекулярной формулы подходит следующая после-

довательность действий

Установить качественный состав соединения Результат исследуемое со-

единение состоит из элементов углерод водород и кислород Молекуляр-

ная формула ZYX OHC

1 Установить молярную массу соединения

11 Экспериментальное определение понижения температуры замер-

зания раствора

m( ZYX OHC ) = 78 г m(H2О) = 40 г

ΔTзам = -2 К

Кзам(Н2О) = -1860 К sdot гмоль

12 Рассчитать молярную массу соединения

)()()(

2OHmTOHCmkOHCM

зам

ZYXзамZYX Δ=

M( ZYX OHC ) = 181 гмоль

2 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органического

соединения путем анализа сжиганием

21 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида

углерода которые образуются при сжигании одной порции соединения

M(CxHyOz) = 93 мг

m(H2О) = 547 мг

V(СО2) = 739 мл

t =22 degС

60

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

ρ = 1006 гПа

22 Рассчитать объем диоксида углерода в нормальных условиях

25101315295152731006973)()(

0

0220 sdot

sdotsdot==

TppTCOVCOV

V0(СО2) = 679 мл

23 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-

единения

093041422

18106790)(

)()()(

)( 202

sdotsdot

=sdotsdot

==ZYXM

Zyx

ZYX OHCmVOHCMCOV

OHCnCOnx

х = 6

24 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-

единения

93181817542

)()()()(2

)()(2

2

22

sdotsdotsdot

=sdotsdot

==ZYX

Zyx

ZYX OHCmOHMOHCMOHm

OHCnOHny

у = 12

25 Расчет числа атомов кислорода в молекуле органического соеди-

нения

)()()()( OzMHyMCxMOHCM Zyx +minus=

16112126181

)()()()( sdotminussdotminus=

minusminus=

OMHyMCxMOHCM

z Zyx

z = 6

Молекулярная формула соединения С6H12O6

61

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

Основная

1 Коровин НВ Общая химия учебник для технических направлений и специальностей вузов НВ Коровин ndash 2-е изд испр и доп ndash М ВШ 2000

2 Фролов ВВ Химия ВВ Фролов ndash М Высшая школа 1995 3 Глинка НЛ Задачи и упражнения по общей химии НЛ Глинка ndash

Л Химия 1989 4 Суворов АВ Общая химия АВ Суворов АБ Никольский ndash СПб

Химия 1997 5 Орлов КЯ Авиационные материалы КЯ Орлов ВА Пархимович

ndash М Транспорт 1993 6 Задачи и упражнения по общей химии под ред проф НВ Корови-

на ndash М Высшая школа 2003 7 Михилев ЛА Задачи и упражнения по неорганической химии

ЛА Михилев НФ Пассет МИ Федотова ndash СПб Химия 1995 8 Хомченко ИГ Общая химия сборник задач и упражнений

ИГ Хомченко ndash М Оникс 1999 9 Литвинова ТН Задачи по общей химии с медико-биологической на-

правленностью ТН Литвинова ndash Ростов нД Феникс 2001 10 Кузьменко НЕ Задачник по химии НЕ Кузьменко ВВ Еремин

ndash М Экзамен 1999

Дополнительная

1 Слесарев ВИ Химия Основы химии живого учебник для вузов

ВИ Слесарев ndash 2-е изд испр и доп ndash СПб Химиздат 2001

2 Хаускрофт К Современный курс общей химии В 2 т К Хаускрофт

Э Констебл пер с англ ndash М Мир 2002 3 Лидин РА Химия справочник для старшеклассников поступающих в вузы

РА Лидин ЛЮ Аликберова ndash М Аст пресс школа 2002

62

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

4 Слета ЛА Химия справочник ЛА Слета ndash Харьков Фолио Рос-

тов нД Феникс 1997

5 Дикерсон Р Основные законы химии В 2 т Р Дикерсон Г Грей

Дж Хейт ndash М Мир 1982

6 Лучинский ГП Курс химии ГП Лучинский ndash М Высшая школа 1985

7 Ремсден ЭН Начала современной химии ЭН Ремсден ndash Л Хи-

мия 1985

8 Степин БД Неорганическая химия БД Степин АА Цветков ndash

М Высшая школа 1994 9 Шелинский ГИ Основы теории химических процессов ГИ Шелинский

ndash М Просвещение 1989

10 Ерохин ЮМ Сборник задач и упражнений по химии ЮМ Еро-

хин ВИ Фролов ndash М ВШ 1990

11 Любимова НБ Вопросы и задачи по общей и неорганической хи-

мии НБ Любимова ndash М ВШ 1990 12 Фримантл М Химия в действии М Фримантл ndash Ч 1 2 ndash М Мир 1991

13 Шиманович ИЕ Общая химия в формулах определениях схемах

ИЕ Шиманович МЛ Павлович ВФ Тикавый ПМ Малашко ndash Минск

Университетское 1996

14 Витинг ЛМ Задачи и упражнения по общей химии ЛМ Витинг

ЛА Резницкий ndash М МГУ 1995

15 Зоммер К Химия справоник школьника и студента Пер с нем

под ред РА Лигина ndash 2-е издстереотип ndash М Дрофа 2000

63

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Приложение

64

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

65

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

66

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

67

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Значение некоторых констант

Постоянная Авогадро NA = 60221023 моль-1

Постоянная Фарадея 1 F = 6021023е = 96484 Кл = 268 Аmiddotч

Постоянная Планка h = 662610-34 Джс

Универсальная газовая постоянная R = 0082 лmiddotатмКndash1моль-1 =

= 62 360 млmiddotмм рт ст Кndash1мольndash1 = 8314 ДжmiddotК-1мольndash1 = 1987 калК-1моль-1

Таблица 1

Приставки кратных и дольных единиц

Приставка Множитель Приставка Множитель Приставка Множитель

тера Т 1012 гектог 102 милли м 10-3

гига Г 109 дека да 101 микро мк 10-6

мега М 106 децид 10-1 нано н 10-9

кило к 103 сантис 10-2 пико п 10-12

Таблица 2

Корни латинских названий элементов

Символ Название Корень латинского названия Ag Серебро Аргент As Мышьяк арс- арсен- Au Золото аур- С Углерод карб- карбон- Сu Медь купр- Fe Железо ферр- Н Водород гидр- гидроген-

Hg Ртуть меркур- Мn Марганец марган- N Азот нитр- Ni Никель никкал- О Кислород окс- оксиген- Pb Свинец плюмб- S Сера сульф- тио-

Sb Сурьма стиб- Si Кремний алл- силиц- Sn Олово станн-

68

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Таблица 3 Соотношение между единицами энергии

Единица эрг Дж кал Втmiddotч ЭВ

эрг 1 10-7 239middot10-8 278middot10-11 624middot1011

Дж 107 1 0239 278middot10-4 625middot1018

кал 4184middot107 4184 1 116middot103 261middot1019

Втmiddotч 360middot1010 36middot103 861 1 224middot1022

ЭВ 160middot10-12 160middot10-19 383middot10-20 445middot10-23 1

Таблица 4

Названия часто употребляемых кислот и их солей

Кислота Названия солей

Название Формула Кислот-ный

осадок

По названию кислоты (рус номенклатура)

По названию аниона (между-народная но-менклатура)

Азотная HNO3 NO3ndash азотнокислый нитрат

Азотистая HNO2 NО2ndash азотистокислый нитрит

Бромоводородная HBr Brndash бромистый бромид

Йодоводородная HI Indash йодистый йодид

Метакремниевая H2SiO3 SiO32ndash кремниевокислый силикат

Марганцовая HMnO4 MnO4ndash марганцевокислый перманганат

Ортофосфорная H3PO4 PO43ndash фосфорнокислый ортофосфат

(фосфат)

H3PO4 HPO42ndash

кислый фосфорнокис-лый (двухзамещенный) гидрофосфат

H3PO4 H2PO4ndash кислый фосфорнокис-

лый (однозамещенный) дигидрофосфат

Серная H2SO4 SO42ndash сернокислый сульфат

H2SO4 HSO4ndash

кислый сернокислый

гидросульфат (бисульфат)

Сернистая H2SO3 SO32ndash сернокислый сульфит

H2SO3 HSO3ndash кислый сернистокислый гидросульфит

(бисульфит)

Угольная H2CO3 CO32ndash углекислый карбонат

H2CO3 HCO3ndash

кислый углекислый (двууглекислый)

гидрокарбонат (бикарбонат)

Уксусная CH3CHOOH CH3COOndash уксуснокислый ацетат

69

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Окончание табл 4Кислота Названия солей

Название Формула Кислот-ный

осадок

По названию кислоты (рус номенклатура)

По названию аниона (между-народная но-менклатура)

Фосфористая H3PO3 HPO32ndash фосфористокислый фосфит

Фтороводородная HF Fndash фтористый фторид

Хлороводородная HCl Clndash хлористый хлорид

Хлорная HClO4 ClO4ndash хлорнокислый перхлорат

Хлорноватая HClO3 ClO3ndash хлорноватокислый хлорат

Хлорноватистая HClO ClOndash хлорноватистокислый гипохлорид

Хромовая H2CrO4 CrO42ndash хромовокислый хромат

Двухромовая H2Cr2O7 Cr2O72ndash двухромовокислый

бихромат (ди-хромат)

70

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

  • СОДЕРЖАНИЕ
    • ВВЕДЕНИЕ
    • ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
    • 1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВАЖНЕЙШИХ ВЕЛИЧИН И ЕДИНИЦИСПОЛЬЗУЕМЫХ В ХИМИИ
    • 2 ВАЖНЕЙШИЕ ВЕЛИЧИНЫ И ЕДИНИЦЫ В ХИМИИ
    • 3 РАСЧЕТЫ ДЛЯ ГАЗОВ
      • 31 Расчет массы газов
      • 32 Расчет объема газов
        • 4 РАСЧЕТЫ ДЛЯ СМЕСЕЙ
          • 41 Расчеты соотношения компонентов смеси
          • 42 Расчеты по массовой доле
          • 43 Расчеты по объемной доле
          • 44 Расчеты по мольной доле
          • 45 Расчеты по молярной концентрации
          • 46 Расчеты по эквивалентной концентрации
          • 47 Расчеты по плотности газов и растворов
          • 48 Расчет молярной концентрации веществапо результатам титрования
          • 49 Расчет массы по результатам титрования
            • 5 СТЕХИОМЕТРИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РЕАКЦИЯМ
              • 51 Алгебраический расчет массы и объема
              • 52 Расчет массы и объема методом пропорций
                • 6 РАСЧЁТЫ В ХИМИЧЕСКОЙ ТЕРМОДИНАМИКЕ
                  • 61 Расчет энтальпии реакции по данным эксперимента
                  • 62 Расчет стандартных величин реакции по табличным данным
                  • 63 Расчет энергии Гиббса реакции
                  • 64 Расчет константы равновесия
                    • 7 РАСЧЕТЫ В КИНЕТИКЕ РЕАКЦИЙ
                      • 71 Расчет константы скорости
                      • 72 Расчет порядка реакции
                      • 73 Расчет времени реакции
                      • 74 Расчеты по уравнению Аррениуса
                        • 8 РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РАВНОВЕСИЯМ
                          • 81 Расчеты по закону действующих масс
                          • 82 Расчет константы равновесия Кс
                          • 83 Расчет количества продукта в состоянии равновесия
                          • 84 Расчет выхода продукта
                          • 85 Расчет константы равновесия по уравнению Вант-Гоффа
                          • 86 Расчеты с водородным показателем рН
                          • 87 Расчет степени протолиза
                          • 88 Расчеты по равновесиям растворимости
                          • 89 Расчет растворимости при комплексообразовании
                            • 9 РАСЧЕТЫ В ЭЛЕКТРОХИМИИ
                              • 91 Расчеты по уравнению Нернста
                              • 92 Расчеты по законам Фарадея
                                • 10 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ФОРМУЛОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
                                  • 101 Определение молекулярной формулы летучего органического соединения
                                  • 102 Определение молекулярной формулы не летучего органического соединения
                                    • БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
                                    • Приложение
Page 39: МЕТОДИКА РЕШЕНИЯ ЗАДАЧvenec.ulstu.ru/lib/disk/2015/Kemer_7.pdf · 2015-03-23 · ВВЕДЕНИЕ Значение решения задач в курсе химии

)()()()(

)]()([1

23022

2202

3

2202

30minus

minus

minus sdotsdot

sdotminus

=SSOcOHcOHcSSOcIn

OHcSSOck

τ

Через 17 мин

)10520()10731()10836()10310(

)1083610520(171

33

33

33 minusminus

minusminus

minusminus sdotsdotsdotsdotsdotsdot

sdotsdotminussdot

= Ink

k = 195 л(моль sdot мин) Аналогично через 36 мин ndash 194 через 43 мин ndash 190 через 52 мин ndash 191

Частные константы скорости близки по значениям протекает реакция 2 порядка Константа скорости этой реакции составляет 19 л(моль sdot мин)

73 Расчет времени реакции

Расчет времени реакции необходимого для того чтобы достичь опре-деленной концентрации исходного вещества или продукта реакции осу-ществлялся по уравнению скорости реакции

Проводится химическая реакция пероксида водорода с тиосульфат-ионом в кислом растворе Начальные концентрации с0(Н2О2) = 5 sdot 10 minus 2мольл

c0(SO3S2 minus

) = 25 sdot10-2 мольл Константа скорости реакции II порядка

k = 191 л(моль sdot мин) Необходимо рассчитать время по истечении кото-

рого концентрация тиосульфат-ионов станет равной 1 sdot 10 2minus мольл 2SО3S2- + 2Н3О+ + Н2О2 rarr S4О minus2 + 4Н2О

)()()(22

23

23 OHcSSOck

dSSOdcv sdotsdot=minus= minus

minus

τ

)()()()(

)]()([1

23022

2202

3

2202

30minus

minus

minus sdotsdot

sdotminus

=SSOcOHcOHcSSOcIn

OHcSSOckτ

39

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

=minusminus= minusminus )]()([21)()( 2

32

3022022 SSOcSSOcOHcOHс

2222 10254)1011052(21105 minusminusminusminus sdot=sdotminussdotminussdot= мольл

)1052()10254()105()101(

)]1051052[9111

22

22

22 minusminus

minusminus

minusminus sdotsdotsdotsdotsdotsdot

sdotsdotminussdot

= Inτ

τ = 159

Концентрация minus23SSO равная 2101 minussdot мольл установиться через 159 мин

74 Расчеты по уравнению Аррениуса

С помощью уравнения Аррениуса рассчитываются энергия активации и предэкспоненциальный множитель на основе экспериментальных значений константы скорости Константа скорости может быть пересчитана на лю-бые температуры

RTEInAInk

eAk

A

RTEA

minus=

sdot=minus

)11(12

12 TTREInkInk A minus=minus

где minus21kk константы скорости реакции

T1 T minus2 температуры

ЕА ndash энергия активации

R ndash универсальная газовая постоянная

A ndash предэкспоненциальный множитель

40

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Константы скорости разложения пентаоксида диазота N 2 O5 rarrNO2 + NO3

при 308 К и 328 К равны соответственно 134 middot 10 4minus и 150 middot 10 3minus с 1minus Необ-

ходимо рассчитать энергию активации

1

2

21

21

KKIn

TTTRTEA sdotminus

=

14

13

1034110501

)308328()(328)(300)]([31458

minusminus

minusminus

sdotsdot

sdotminus

sdotsdotsdot=

ccIn

КККмольКДжEA

EA = 101 кДжмоль

Энергия активации разложения N2О5 составляет 101 кДжмоль

Константы скорости разложения пентаоксида диазота при 308 К и

328 К равны соответственно 134 middot 10-4 и 150 middot 10-3 с-1 Необходимо рас-

считать предэкспоненциальный множитель А если энергия активации

равна 101кДжмоль

c10812

108110812

c1081)10501(

c1081)10341(

1131313

21

11332831458101000

322

11330831458101000

411

2

1

minus

minussdotminus

minussdotminus

sdot=sdot+sdot

=+

=

sdot=sdotsdot=sdot=

sdot=sdotsdot=sdot=

AAA

eekA

eekA

RTE

RTE

A

A

Множитель А для данной реакции равен 18 middot 1013 с-1

Константа скорости разложения пентаоксида диазота при 328 К со-ставляет 60 1310 minusminussdot с Необходимо рассчитать константу скорости реакции при 100 degС

41

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

c130)10501(287287

2874684)328

1273100

1(31458

101000

)11(

)11(

1312

4684

1

2

2

2

121

2

1212

minusminus =sdotsdot==

===minus+

minus=

minusminus=

minusminus=minus

KK

eKK

KKIn

TTRE

KKIn

TTREInkInk

A

A

Константа скорости разложения N2О5 при 100 degС составляет 013 с-1

42

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

8 РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РАВНОВЕСИЯМ

81 Расчеты по закону действующих масс

Расчеты в соответствии с законом действующих масс осуществляются в определенной последовательности

Алгоритм действия 1 Составление уравнения реакции 2 Указание молярных концентраций (парциальных давлений) реаген-

тов перед началом реакции 3 Вычисление молярных концентраций (парциальных давлений) уча-

стников реакции в состоянии химического равновесия 4 Составление уравнения закона действующих масс 5 Подстановка молярных концентраций (парциальных давлений) в

уравнение закона действующих масс 6 Расчет искомых величин В химических равновесиях с одинаковой суммой коэффициентов для

реагентов и продуктов (Δ v = 0) вместо молярных концентраций могут быть взяты пропорциональные им количества веществ

82 Расчет константы равновесия Кс

В реакции уксусной кислоты с этанолом при 25 degС к моменту установ-ления химического равновесия образовалось 205 моль этилового эфира уксусной кислоты В исходных веществах содержалось 155 моль воды Каково значение константы равновесия

1 СН3mdashСООН + С2Н5mdashОНhArrСН3mdashСООmdashС2Н5 + Н2О 2 3 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 (3-205) (4-205) 205 моль (155 + 205) 095 моль 195 моль 36 моль

43

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

4 )()(

)()(спиртnкислотаnводаnэфирnKC sdot

sdot=

5 95195063052

sdotsdot

=cK

6 КС = 398 При 25 degС константа равновесия образования этилового эфира уксус-

ной кислоты равна 398 (или ~ 4)

83 Расчет количества продукта в состоянии равновесия

При 25 degС константа равновесия образования эфира из уксусной кисло-ты и этанола равна 4 Каково количество эфира в состоянии равновесия если взято 3 моль уксусной кислоты и 4 моль этанола Исходные вещест-ва содержат 155 моль воды

1 СН3 ndash СООН + С2Н5 ndash ОН hArr СН3 ndash СОО ndash С2Н5 + Н2О 2 3 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 3-n 4-n n 155 + n

4 )()(

)()(спиртnкислотаnводаnэфирnK C sdot

sdot=

5 )4()3(

)551(4nn

nnminussdotminus

+=

87329254164

972859

016859482845516

21

222

plusmn=minusplusmn=

=+minus+minus=+

n

nnnnnn

n1 = 78 моль (нереальный ответ n gt 4 моль)

n2 = 205 моль В состоянии химического равновесия смесь содержит 205 моль этило-

вого эфира уксусной кислоты

44

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

84 Расчет выхода продукта

Уход продукта реакции представляет собой частное от деления полу-ченного в равновесии количества вещества и рассчитанного по необрати-мой реакции количества вещества

теорnn

При взаимодействии 3 моль уксусной кислоты с 4 моль этанола полу-чают 205 моль эфира Исходные вещества содержали 155 моль воды Ка-ков выход эфира по отношению к уксусной кислоте

1 OHHCCOOCHOHHCCOOHCH 2523523 +minusminushArrminus+minus

2 23 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 095 моль 195 моль 205 моль 36 моль

4 3052

)()(

)()(

0

===кислотаnэфирn

эфирnэфирn

теор

η

5 68680 ==η

Выход эфира по отношению к уксусной кислоте составляет 68

85 Расчет константы равновесия по уравнению Вант-Гоффа

Расчет константы равновесия при определенной температуре осущест-вляется при заданной константе равновесия с помощью уравнения Ванг-Гоффа (изобара реакций)

2RTH

dTdInK Δ

=

Интегрированная форма

12

120

12 TTTT

RHInKInK minus

sdotΔ

+=

45

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

где k ndash константа равновесия 0HΔ ndash стандартная энтальпия

R ndash универсальная газовая постоянная T ndash температура 12 ndash индексы для двух составляющих

При 25 degС для химической реакции 242 2NOON hArr константа равновесия

КР = 114 кПа Рассчитайте константу равновесия при 70 degС если стан-дартная энтальпия реакции Δ Н0 = 59 кДж

259325101325101

940343298298343

3145859000

325101411

325101

9402

12

120

12

2

2 =sdot=sdot=

=sdotminus

sdot+=

=minus

sdotΔ

+==

eeK

In

TTTT

RHInK

KInK

PInKP

PP

P

86 Расчеты с водородным показателем рН

Расчеты с показателем рН проводятся с помощью формулы-определения рН и химического выражения константы протолиза

мольлв)()( 33 OHcOHIgcpH +minus=

Для сильных кислот и оснований

с(H3O+) = c0на sdot c(OH-) = c0B

Для средних по силе кислот и оснований (при К gt 001 с0)

с(H3O+) = Bbнаa cKOHсcK 00 )( =minus

Для буферных ратворов

)()()( 3 minus

+ sdot=AcHAcКOHс a

46

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Раствор имеет значение рН 35 Какова молярная концентрация катио-нов оксония

мольл102310)(

10)(

)(

4533

3

3

minusminus+

minus+

+

sdot==

=

minus=

OHc

OHc

OHIgcpH

pH

Концентрация катионов H3O+ = 32 sdot 10-4 мольл

Рассчитайте рН в 01М растворе аммиака если КВ(NH3) = 18 middot 10 5minus

111)1077(

мольл10771031

101)(

)(

мольл103110)1081()(

)(

12

123

14

3

35

0

=sdotminus=

sdot=sdotsdot

==

sdot=sdotsdot=

=

minus

minusminus

minus

minus+

minusminusminus

minus

IgpHOHcKOHс

OHc

cKOHс

W

BB

Рассчитайте значение рН буферного раствора

К a (СН3СООН) + 016М CH 3 COONa

Если К а (СН3СООН) = 18- 10 5minus

55

3

33 1021

160110)1081(

)()()( minusminus

minus+ sdot=sdotsdot=sdot=

COOCHcCOOHCHcKOHс a

pH = 49

Буферный раствор имеет значение рН = 49

47

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

87 Расчет степени протолиза

Степень протолиза представляет собой долю кислоты или основания

вступивших в протолиз по отношению к начальной концентраций протолита

НАНАKT c

Acc

OHca00

3 )()( minus+

==

и

BBC c

HBccOHca

000

)()( +minus

==

Какова степень протолиза в 001М растворе уксусной кислоты если

010

010)1081()(

)(

)()()(

)(

5

30

30

30330

3

sdotsdot=

sdot=

sdot==

minus

+

COOHCHcCOOHCHcK

a

COOHCHcKOHcCOOHCHc

OHca

aKT

aKT

аКТ = 0042 или 42

Ka = 18 sdot 10-5

Степень протолиза уксусной кислоты составляет 42

88 Расчеты по равновесиям растворимости

Расчеты по равновесиям растворимости и осаждения проводятся с по-

мощью выражения для произведения растворимости

)()(

][][)(

nmnm

nMnM

nmMnnM

nmBAПРBAl

BABAПР

+

minus+

=

=

48

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

где ПР (АmВn) ndash произведение растворимого вещества АmВn

l(АmВn) ndash растворимость вещества или концентрация насыщенного рас-

твора вещества nm BA

Сульфат бария имеет произведение растворимости 1middot10-10 При какой

концентрации серной кислоты в 0001М растворе хлорида бария начина-

ется осаждение сульфата бария

[Ba2+][SO minus24 ] = ПP(BaSо4)

3

10

242

442 101101

][)(][)( minus

minus

+minus

sdotsdot

===BaBaSOПРSOSOHс

c(H2SО4)= 1 middot 10-7 мольл

Осаждение сульфата бария начинается когда концентрация серной ки-

слоты превышает значение 1 middot 10 7minus мольл

Какова растворимость l1 перхлората калия в воде по сравнению с рас-

творимостью l1 перхлората калия в 1 М растворе хлорида калия

l1 (КСlO4) = [СlOminus4 ] = )( 4KCIOПР = 2101 minussdot = 01 мольл

l1 (КСlO4) = [СlOminus4 ] ПР(КClO4) = с(К+)[СlO

minus4 ] = 1 middot 10-2

1101

)()KClO()(

24

42

minus

+

sdot==

KcПРKClOl

l1 (КСlO4) = 001 мольл

Растворимость l1 перхлората калия в чистой воде в десять раз выше 1

М растворе хлорида калия

49

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

89 Расчет растворимости при комплексообразовании

Для расчета растворимости малорастворимых солей когда катион об-

разует комплекс требуются уравнения для произведения растворимости и

для константы устойчивости комплекса

ПР(AmBn) = [An+]m[Bm-]n

xnx

LAAlK

]][[][

+=

где ПР ndash произведение растворимости

К ndash константа устойчивости комплекса

[Аn+] ndash молярная концентрация катионов

[L] ndash молярная концентрация лигандов

[АЦ] ndash молярная концентрация комплекса

Константа устойчивости катиона диамминсеребра (+1) К = 16 middot 107

Рассчитайте растворимость хлорида бромида и иодида серебра(1) в 4М

растворе аммиака если ПР(АgСl) = 1 middot 10-10 ПР(АgВr) = 5 middot 10-13

ПР(АgI) = 8 middot 10-17

AgXhArrАg+ + Х minus ПР(АgХ) = [Аg+][Х minus ]

])([

)()(][

)(][)(

)(])([][

)(][

])([])([2

23

32

33

23

32

23233

++minus

++

+

+++

sdotsdot===

sdot=

sdot=hArr+

NHAgNHcKAgXПР

AgAgXПРXAgXl

NHcKNHAgAg

NHcAgNHAgKNHAgNHAg

50

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

мольл1041)(

4)1061()108()(

мольл1011)(

4)1061()105()(

мольл160)(4)1061()101()(

)()()(

][])([

4

2717

2

2713

2710

32

23

minus

minus

minus

minus

minusminus

minus+

sdot=

sdotsdotsdotsdot=

sdot=

sdotsdotsdotsdot=

=

sdotsdotsdotsdot=

sdotsdot=

asymp

AgIl

AgIl

AgBrl

AgBrl

AgCllAgCll

NHcKAgXПРAgXl

XNHAg

Растворимость галогенидов серебра(1) в 4М растворе аммиака состав-

ляет 016 (AgCl) 11 middot 10-2 (AgBr) и 14 middot 10-4 мольл (AgI) В этом растворе

аммиака хлорид растворяется хорошо бромид ndash незначительно и иодид

серебра (+1) ndash плохо

51

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

9 РАСЧЕТЫ В ЭЛЕКТРОХИМИИ

91 Расчеты по уравнению Нернста

С помощью уравнения Нернста можно вычислить окислительно-

восстановительные потенциалы электродные потенциалы и равновесное

напряжение гальванического элемента

Для окислительно-восстановительного электрода

][][0

BcOkIn

zFRTEE sdot+=

где Е0 ndash стандартный потенциал

Е ndash электродный потенциал

Z ndash число переданных электронов

Для электрона металлкатион металла

][0 +sdot+= ZAInzFRTEE

][][)(0590

K298при)()(

0

01

02

0

BcOkIg

zBEE

TанодЕкатодEE

EEE

sdot+=

=minus=Δminus=Δ

где R ndash газовая постоянная

Т ndash температура

F ndash постоянная Фарадея

[Ок] ndash молярная концентрация окислителя

[Bc] ndash молярная концентрация восстановителя

ΔЕ0 ndash стандартное напряжение

ЕΔ ndash равновесное напряжение

52

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Каков электродный потенциал пары медькатион меди (+2) при 25 degС и

[Cu2+]= 001 мольл

01020590340][

2)(0590 20 IgCuIgBEE sdot++=sdot+= +

E = +028 B

Электродный потенциал равен +028 В

Каково равновесное напряжение гальванического элемента Даниеля

при 25 degС если молярные концентрации сульфата меди(2) и сульфата

цинка(2) одинаковы

Электрод 1 цинккатион цинка (+2)

Электрод 2 медькатион меди (+2)

)()()(][][02950

)()(][02950)(

][02950)()()(

02020202

2

2020220

22022

EZnZnECuCuECuCuEZnCuIg

ZnZnECuCuEZnIgZnZnE

CuIgCuCuEZnZnECuCuEE

Δ=minusminus=+

+minus=+minus

minus+=minus=Δ

++++

+

++++

++++

ΔEdeg = 034 middot (-076) = 110 В

Элемент Даниеля имеет равновесное напряжение 110 В Рассчитайте

напряжение гальванического элемента CuCu +2 (с 1 )|| К+ СI minus || Cu2+(c2)Cu

(Cu2+) = 05 мольл и с1 (Сu2+) = 05 005 и 0005 мольл

Для каждого полуэлемента )(20590 20 +sdot+= CuIgcEE

Напряжение гальванического элемента

1

201

0212 2

0590ccIgEEEEE sdot+minus=minus=Δ

Поскольку

01

02 EE =

53

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

то

1

2

20590

ccIgE sdot=Δ

а) с1 (Cu2+) = 05 мольл ΔЕ = 00295 Ig 1 = 0

б) с1 (Cu2+) = 005мольл ΔЕ = 00295 Ig 10 = 0030 В

в) с1 (Cu2+) = 0005 мольл ΔЕ = 00295 Ig 100 = 0059 В

Исследуемые концентрационные гальванические элементы имеют при

25 degС напряжение 0 30 и 59 мВ

Рассчитайте электродные потенциалы полуэлементов при 25 degС

1) 2HPt (р = 1035 кПа) Н3О+ (рН = 15)

2) +2FePt (с = 002 мольл) Fe3+ (с = 004 мольл)

Каково равновесное напряжение гальванического элемента составлен-

ного из этих электродов

++ OHH 22 2 = 2Н3О+ + 2е-

B880)0890(7880B78800200400590770

][][)(0590)(

B08903101510302950510590

)(3101

)(205900590

)(][

20590

2

2

3320

232

1

2

2

230

1

=minusminus=Δ=+=

sdot+=+hArr

minus=minussdotminus=

sdotminussdotminus=+=

+

+++minus++

EIgE

FeFeIgBFeFeEEeFeFe

IgE

кПаHpIgpH

HpOHIgEE

Равновесное напряжение данного гальванического элемента составляет

088 В

54

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Рассчитайте окислительно-восстановительный потенциал для пары

Mn2+MnOminus4 при рН = 0 при рН = 03 и 7 (t = 25 ordmC)

( ) ( ) [ ][ ][ ]

( ) ( ) ( ) [ ][ ]

( ) ( )

( ) ( ) ( ) 094405112

85

05902

lg5

059085

0590

lg5

0590

5812

4

4

24

42

2

834

42

3422

рНВВEMnOMnE

pHBEMnOMnE

MnMnOBpHBEMnOMnE

MnOHMnBEMnOMnE

eOHMnOHMn

sdotminus+=+

sdotminus=+

sdot+sdotminus=

sdot+=

++harr+

minus

minus

+

minusminus+

+

+minusminus+

minus+minus+

o

o

o

o

При рН = 0 Е = +151 рН = 3 Е = +123 рН = 7 Е = +085

Окислительно-восстановительный потенциал данной пары при рН = 03 и 7 составляет +151 +123 и +085 В соответственно

92 Расчеты по законам Фарадея

Для расчета осажденной массы значений силы тока времени или чис-ла элементарных зарядов при электролизе используются законы Фарадея или преобразования законов Фарадея а также формула-определение мо-лярной массы

zFMIm

zFI

nm

zFIn

τ

τ

τ

=

=

=

55

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

где I ndash сила тока

τ ndash время

z ndash число элементарных зарядов

F ndash постоянная Фарадея

n ndash количество вещества

М ndash молярная масса

m ndash масса вещества

Рассчитайте ежедневное производство алюминия в электролизёре кото-рый работает при силе тока 100 000 А и для которого выход по току η = 85

Al3+ rarr Al + 3endash

кг685г039685485963

85027360024000100asymp=

sdotsdotsdotsdotsdot

==zFMIm ητ

В электролизе ежедневно получают 685 кг алюминия

56

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

10 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ФОРМУЛ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ

101 Определение молекулярной формулы летучего органического соединения

Для определения молекулярной формулы летучего соединения необхо-димо оценить результаты качественного и количественного элементного анализа а также установить молярную массу

Алгоритм действия

1 Установить качественный состав соединения Результат исследуемое соединение состоит из элементов углерод во-

дород и кислород Молекулярная формула СхНуОz 11 Установить молярную массу соединения

12 Экспериментальное определение объема пара одной пропорции

соединения

( )( )[ ]

кПа 72101

C 20

мл 548г

г120

=

=

=

=

p

t

OHCV

OHCm

zyx

zyx

o

13 Рассчитать объем пара порции соединения в нормальных условиях

( )[ ] ( )[ ]

( )[ ] мл 445г

32510115293

1527372101548гг

=sdot

sdotsdot=

sdot=

zyx

zyxzyx

OHCVрТ

рТOHCVOHCV

o

o

oo

14 Рассчитать молярную массу соединения

57

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

( ) ( )( )[ ]

( ) гмоль 259

445

41422120гм

=

sdot=

sdot=

zух

zyx

zухzух

ОНСМ

OHCVVОНСm

ОНСМo

2 Установить возможную молекулярную формулу органического со-единения путем расчета

( ) )()()( ОzМНуМСхМОНСМ zух ++=

Возможные решения 592 гмоль = (2 middot 12 + 4 middot 1 + 2 middot 16 гмоль)

или 592 гмоль = (3 middot 12 + 8 middot 1 + 1 middot 16 гмоль)

Возможные молекулярные формулы органического соединения С2Н4О2 и С3Н8О

3 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органическо-го соединения путем анализа сжиганием

31 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида углерода которые образуются при сжигании одной порции органического соединения

m(CхHуOz) = 60 мг m(H2О) = 720 мг V(CО2) = 718 мл t =20degC ρ = 10172 кПа 32 Рассчитать объем диоксида углерода при нормальных условиях 33 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-

единения

( )( )

( ) ( )( ) 3

м

22 =sdot

sdot=

zyx

zyxp

zyx OHCmVOHCMTCOV

OHCnCOn oo

58

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

34 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-

единения

( )( )

( ) ( )( ) ( ) 8

22

2

22 =sdot

sdot==

zyx

zyxp

zyx OHCmOHМOHCMTOHm

OHCnOHnY o

35 Составить молекулярную формулу

Молекулярная формула органического соединения С3Н8О

Молекулярная (брутто-) формула еще не проясняет строения химиче-

ского соединения Последнее может быть определено при использовании

химических иили физических методов

Возможные соединения с молекулярной формулой С3Н8О

CH3ndashCH2ndashCH2ndashOH ndash пропанол 1

CH3ndashCH(OH)ndashCH3 ndash пропанол 2

СН3ndashСН2ndashОndashСН3 ndash метиловый спирт

102 Определение молекулярной формулы

нелетучего органического соединения

Для определения молекулярной формулы нелетучего соединения необ-

ходимо оценить результаты качественного и количественного элементно-

го анализа и результатов определения молярной массы криоскопическим

методом Молярная масса вещества рассчитывается на основании пони-

жения температуры замерзания

LB

Bзамзам mM

mkT sdot=Δ

Lзам

BзамB mT

mkMΔ

=

где замTΔ ndash понижение температуры замерзания

59

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

замK ndash криоскопическая константа растворителя

Bm ndash масса вещества В

BM ndash молярная масса вещества В

Lm ndash масса растворителя

Для определения молекулярной формулы подходит следующая после-

довательность действий

Установить качественный состав соединения Результат исследуемое со-

единение состоит из элементов углерод водород и кислород Молекуляр-

ная формула ZYX OHC

1 Установить молярную массу соединения

11 Экспериментальное определение понижения температуры замер-

зания раствора

m( ZYX OHC ) = 78 г m(H2О) = 40 г

ΔTзам = -2 К

Кзам(Н2О) = -1860 К sdot гмоль

12 Рассчитать молярную массу соединения

)()()(

2OHmTOHCmkOHCM

зам

ZYXзамZYX Δ=

M( ZYX OHC ) = 181 гмоль

2 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органического

соединения путем анализа сжиганием

21 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида

углерода которые образуются при сжигании одной порции соединения

M(CxHyOz) = 93 мг

m(H2О) = 547 мг

V(СО2) = 739 мл

t =22 degС

60

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

ρ = 1006 гПа

22 Рассчитать объем диоксида углерода в нормальных условиях

25101315295152731006973)()(

0

0220 sdot

sdotsdot==

TppTCOVCOV

V0(СО2) = 679 мл

23 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-

единения

093041422

18106790)(

)()()(

)( 202

sdotsdot

=sdotsdot

==ZYXM

Zyx

ZYX OHCmVOHCMCOV

OHCnCOnx

х = 6

24 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-

единения

93181817542

)()()()(2

)()(2

2

22

sdotsdotsdot

=sdotsdot

==ZYX

Zyx

ZYX OHCmOHMOHCMOHm

OHCnOHny

у = 12

25 Расчет числа атомов кислорода в молекуле органического соеди-

нения

)()()()( OzMHyMCxMOHCM Zyx +minus=

16112126181

)()()()( sdotminussdotminus=

minusminus=

OMHyMCxMOHCM

z Zyx

z = 6

Молекулярная формула соединения С6H12O6

61

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

Основная

1 Коровин НВ Общая химия учебник для технических направлений и специальностей вузов НВ Коровин ndash 2-е изд испр и доп ndash М ВШ 2000

2 Фролов ВВ Химия ВВ Фролов ndash М Высшая школа 1995 3 Глинка НЛ Задачи и упражнения по общей химии НЛ Глинка ndash

Л Химия 1989 4 Суворов АВ Общая химия АВ Суворов АБ Никольский ndash СПб

Химия 1997 5 Орлов КЯ Авиационные материалы КЯ Орлов ВА Пархимович

ndash М Транспорт 1993 6 Задачи и упражнения по общей химии под ред проф НВ Корови-

на ndash М Высшая школа 2003 7 Михилев ЛА Задачи и упражнения по неорганической химии

ЛА Михилев НФ Пассет МИ Федотова ndash СПб Химия 1995 8 Хомченко ИГ Общая химия сборник задач и упражнений

ИГ Хомченко ndash М Оникс 1999 9 Литвинова ТН Задачи по общей химии с медико-биологической на-

правленностью ТН Литвинова ndash Ростов нД Феникс 2001 10 Кузьменко НЕ Задачник по химии НЕ Кузьменко ВВ Еремин

ndash М Экзамен 1999

Дополнительная

1 Слесарев ВИ Химия Основы химии живого учебник для вузов

ВИ Слесарев ndash 2-е изд испр и доп ndash СПб Химиздат 2001

2 Хаускрофт К Современный курс общей химии В 2 т К Хаускрофт

Э Констебл пер с англ ndash М Мир 2002 3 Лидин РА Химия справочник для старшеклассников поступающих в вузы

РА Лидин ЛЮ Аликберова ndash М Аст пресс школа 2002

62

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

4 Слета ЛА Химия справочник ЛА Слета ndash Харьков Фолио Рос-

тов нД Феникс 1997

5 Дикерсон Р Основные законы химии В 2 т Р Дикерсон Г Грей

Дж Хейт ndash М Мир 1982

6 Лучинский ГП Курс химии ГП Лучинский ndash М Высшая школа 1985

7 Ремсден ЭН Начала современной химии ЭН Ремсден ndash Л Хи-

мия 1985

8 Степин БД Неорганическая химия БД Степин АА Цветков ndash

М Высшая школа 1994 9 Шелинский ГИ Основы теории химических процессов ГИ Шелинский

ndash М Просвещение 1989

10 Ерохин ЮМ Сборник задач и упражнений по химии ЮМ Еро-

хин ВИ Фролов ndash М ВШ 1990

11 Любимова НБ Вопросы и задачи по общей и неорганической хи-

мии НБ Любимова ndash М ВШ 1990 12 Фримантл М Химия в действии М Фримантл ndash Ч 1 2 ndash М Мир 1991

13 Шиманович ИЕ Общая химия в формулах определениях схемах

ИЕ Шиманович МЛ Павлович ВФ Тикавый ПМ Малашко ndash Минск

Университетское 1996

14 Витинг ЛМ Задачи и упражнения по общей химии ЛМ Витинг

ЛА Резницкий ndash М МГУ 1995

15 Зоммер К Химия справоник школьника и студента Пер с нем

под ред РА Лигина ndash 2-е издстереотип ndash М Дрофа 2000

63

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Приложение

64

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

65

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

66

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

67

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Значение некоторых констант

Постоянная Авогадро NA = 60221023 моль-1

Постоянная Фарадея 1 F = 6021023е = 96484 Кл = 268 Аmiddotч

Постоянная Планка h = 662610-34 Джс

Универсальная газовая постоянная R = 0082 лmiddotатмКndash1моль-1 =

= 62 360 млmiddotмм рт ст Кndash1мольndash1 = 8314 ДжmiddotК-1мольndash1 = 1987 калК-1моль-1

Таблица 1

Приставки кратных и дольных единиц

Приставка Множитель Приставка Множитель Приставка Множитель

тера Т 1012 гектог 102 милли м 10-3

гига Г 109 дека да 101 микро мк 10-6

мега М 106 децид 10-1 нано н 10-9

кило к 103 сантис 10-2 пико п 10-12

Таблица 2

Корни латинских названий элементов

Символ Название Корень латинского названия Ag Серебро Аргент As Мышьяк арс- арсен- Au Золото аур- С Углерод карб- карбон- Сu Медь купр- Fe Железо ферр- Н Водород гидр- гидроген-

Hg Ртуть меркур- Мn Марганец марган- N Азот нитр- Ni Никель никкал- О Кислород окс- оксиген- Pb Свинец плюмб- S Сера сульф- тио-

Sb Сурьма стиб- Si Кремний алл- силиц- Sn Олово станн-

68

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Таблица 3 Соотношение между единицами энергии

Единица эрг Дж кал Втmiddotч ЭВ

эрг 1 10-7 239middot10-8 278middot10-11 624middot1011

Дж 107 1 0239 278middot10-4 625middot1018

кал 4184middot107 4184 1 116middot103 261middot1019

Втmiddotч 360middot1010 36middot103 861 1 224middot1022

ЭВ 160middot10-12 160middot10-19 383middot10-20 445middot10-23 1

Таблица 4

Названия часто употребляемых кислот и их солей

Кислота Названия солей

Название Формула Кислот-ный

осадок

По названию кислоты (рус номенклатура)

По названию аниона (между-народная но-менклатура)

Азотная HNO3 NO3ndash азотнокислый нитрат

Азотистая HNO2 NО2ndash азотистокислый нитрит

Бромоводородная HBr Brndash бромистый бромид

Йодоводородная HI Indash йодистый йодид

Метакремниевая H2SiO3 SiO32ndash кремниевокислый силикат

Марганцовая HMnO4 MnO4ndash марганцевокислый перманганат

Ортофосфорная H3PO4 PO43ndash фосфорнокислый ортофосфат

(фосфат)

H3PO4 HPO42ndash

кислый фосфорнокис-лый (двухзамещенный) гидрофосфат

H3PO4 H2PO4ndash кислый фосфорнокис-

лый (однозамещенный) дигидрофосфат

Серная H2SO4 SO42ndash сернокислый сульфат

H2SO4 HSO4ndash

кислый сернокислый

гидросульфат (бисульфат)

Сернистая H2SO3 SO32ndash сернокислый сульфит

H2SO3 HSO3ndash кислый сернистокислый гидросульфит

(бисульфит)

Угольная H2CO3 CO32ndash углекислый карбонат

H2CO3 HCO3ndash

кислый углекислый (двууглекислый)

гидрокарбонат (бикарбонат)

Уксусная CH3CHOOH CH3COOndash уксуснокислый ацетат

69

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Окончание табл 4Кислота Названия солей

Название Формула Кислот-ный

осадок

По названию кислоты (рус номенклатура)

По названию аниона (между-народная но-менклатура)

Фосфористая H3PO3 HPO32ndash фосфористокислый фосфит

Фтороводородная HF Fndash фтористый фторид

Хлороводородная HCl Clndash хлористый хлорид

Хлорная HClO4 ClO4ndash хлорнокислый перхлорат

Хлорноватая HClO3 ClO3ndash хлорноватокислый хлорат

Хлорноватистая HClO ClOndash хлорноватистокислый гипохлорид

Хромовая H2CrO4 CrO42ndash хромовокислый хромат

Двухромовая H2Cr2O7 Cr2O72ndash двухромовокислый

бихромат (ди-хромат)

70

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

  • СОДЕРЖАНИЕ
    • ВВЕДЕНИЕ
    • ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
    • 1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВАЖНЕЙШИХ ВЕЛИЧИН И ЕДИНИЦИСПОЛЬЗУЕМЫХ В ХИМИИ
    • 2 ВАЖНЕЙШИЕ ВЕЛИЧИНЫ И ЕДИНИЦЫ В ХИМИИ
    • 3 РАСЧЕТЫ ДЛЯ ГАЗОВ
      • 31 Расчет массы газов
      • 32 Расчет объема газов
        • 4 РАСЧЕТЫ ДЛЯ СМЕСЕЙ
          • 41 Расчеты соотношения компонентов смеси
          • 42 Расчеты по массовой доле
          • 43 Расчеты по объемной доле
          • 44 Расчеты по мольной доле
          • 45 Расчеты по молярной концентрации
          • 46 Расчеты по эквивалентной концентрации
          • 47 Расчеты по плотности газов и растворов
          • 48 Расчет молярной концентрации веществапо результатам титрования
          • 49 Расчет массы по результатам титрования
            • 5 СТЕХИОМЕТРИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РЕАКЦИЯМ
              • 51 Алгебраический расчет массы и объема
              • 52 Расчет массы и объема методом пропорций
                • 6 РАСЧЁТЫ В ХИМИЧЕСКОЙ ТЕРМОДИНАМИКЕ
                  • 61 Расчет энтальпии реакции по данным эксперимента
                  • 62 Расчет стандартных величин реакции по табличным данным
                  • 63 Расчет энергии Гиббса реакции
                  • 64 Расчет константы равновесия
                    • 7 РАСЧЕТЫ В КИНЕТИКЕ РЕАКЦИЙ
                      • 71 Расчет константы скорости
                      • 72 Расчет порядка реакции
                      • 73 Расчет времени реакции
                      • 74 Расчеты по уравнению Аррениуса
                        • 8 РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РАВНОВЕСИЯМ
                          • 81 Расчеты по закону действующих масс
                          • 82 Расчет константы равновесия Кс
                          • 83 Расчет количества продукта в состоянии равновесия
                          • 84 Расчет выхода продукта
                          • 85 Расчет константы равновесия по уравнению Вант-Гоффа
                          • 86 Расчеты с водородным показателем рН
                          • 87 Расчет степени протолиза
                          • 88 Расчеты по равновесиям растворимости
                          • 89 Расчет растворимости при комплексообразовании
                            • 9 РАСЧЕТЫ В ЭЛЕКТРОХИМИИ
                              • 91 Расчеты по уравнению Нернста
                              • 92 Расчеты по законам Фарадея
                                • 10 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ФОРМУЛОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
                                  • 101 Определение молекулярной формулы летучего органического соединения
                                  • 102 Определение молекулярной формулы не летучего органического соединения
                                    • БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
                                    • Приложение
Page 40: МЕТОДИКА РЕШЕНИЯ ЗАДАЧvenec.ulstu.ru/lib/disk/2015/Kemer_7.pdf · 2015-03-23 · ВВЕДЕНИЕ Значение решения задач в курсе химии

=minusminus= minusminus )]()([21)()( 2

32

3022022 SSOcSSOcOHcOHс

2222 10254)1011052(21105 minusminusminusminus sdot=sdotminussdotminussdot= мольл

)1052()10254()105()101(

)]1051052[9111

22

22

22 minusminus

minusminus

minusminus sdotsdotsdotsdotsdotsdot

sdotsdotminussdot

= Inτ

τ = 159

Концентрация minus23SSO равная 2101 minussdot мольл установиться через 159 мин

74 Расчеты по уравнению Аррениуса

С помощью уравнения Аррениуса рассчитываются энергия активации и предэкспоненциальный множитель на основе экспериментальных значений константы скорости Константа скорости может быть пересчитана на лю-бые температуры

RTEInAInk

eAk

A

RTEA

minus=

sdot=minus

)11(12

12 TTREInkInk A minus=minus

где minus21kk константы скорости реакции

T1 T minus2 температуры

ЕА ndash энергия активации

R ndash универсальная газовая постоянная

A ndash предэкспоненциальный множитель

40

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Константы скорости разложения пентаоксида диазота N 2 O5 rarrNO2 + NO3

при 308 К и 328 К равны соответственно 134 middot 10 4minus и 150 middot 10 3minus с 1minus Необ-

ходимо рассчитать энергию активации

1

2

21

21

KKIn

TTTRTEA sdotminus

=

14

13

1034110501

)308328()(328)(300)]([31458

minusminus

minusminus

sdotsdot

sdotminus

sdotsdotsdot=

ccIn

КККмольКДжEA

EA = 101 кДжмоль

Энергия активации разложения N2О5 составляет 101 кДжмоль

Константы скорости разложения пентаоксида диазота при 308 К и

328 К равны соответственно 134 middot 10-4 и 150 middot 10-3 с-1 Необходимо рас-

считать предэкспоненциальный множитель А если энергия активации

равна 101кДжмоль

c10812

108110812

c1081)10501(

c1081)10341(

1131313

21

11332831458101000

322

11330831458101000

411

2

1

minus

minussdotminus

minussdotminus

sdot=sdot+sdot

=+

=

sdot=sdotsdot=sdot=

sdot=sdotsdot=sdot=

AAA

eekA

eekA

RTE

RTE

A

A

Множитель А для данной реакции равен 18 middot 1013 с-1

Константа скорости разложения пентаоксида диазота при 328 К со-ставляет 60 1310 minusminussdot с Необходимо рассчитать константу скорости реакции при 100 degС

41

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

c130)10501(287287

2874684)328

1273100

1(31458

101000

)11(

)11(

1312

4684

1

2

2

2

121

2

1212

minusminus =sdotsdot==

===minus+

minus=

minusminus=

minusminus=minus

KK

eKK

KKIn

TTRE

KKIn

TTREInkInk

A

A

Константа скорости разложения N2О5 при 100 degС составляет 013 с-1

42

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

8 РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РАВНОВЕСИЯМ

81 Расчеты по закону действующих масс

Расчеты в соответствии с законом действующих масс осуществляются в определенной последовательности

Алгоритм действия 1 Составление уравнения реакции 2 Указание молярных концентраций (парциальных давлений) реаген-

тов перед началом реакции 3 Вычисление молярных концентраций (парциальных давлений) уча-

стников реакции в состоянии химического равновесия 4 Составление уравнения закона действующих масс 5 Подстановка молярных концентраций (парциальных давлений) в

уравнение закона действующих масс 6 Расчет искомых величин В химических равновесиях с одинаковой суммой коэффициентов для

реагентов и продуктов (Δ v = 0) вместо молярных концентраций могут быть взяты пропорциональные им количества веществ

82 Расчет константы равновесия Кс

В реакции уксусной кислоты с этанолом при 25 degС к моменту установ-ления химического равновесия образовалось 205 моль этилового эфира уксусной кислоты В исходных веществах содержалось 155 моль воды Каково значение константы равновесия

1 СН3mdashСООН + С2Н5mdashОНhArrСН3mdashСООmdashС2Н5 + Н2О 2 3 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 (3-205) (4-205) 205 моль (155 + 205) 095 моль 195 моль 36 моль

43

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

4 )()(

)()(спиртnкислотаnводаnэфирnKC sdot

sdot=

5 95195063052

sdotsdot

=cK

6 КС = 398 При 25 degС константа равновесия образования этилового эфира уксус-

ной кислоты равна 398 (или ~ 4)

83 Расчет количества продукта в состоянии равновесия

При 25 degС константа равновесия образования эфира из уксусной кисло-ты и этанола равна 4 Каково количество эфира в состоянии равновесия если взято 3 моль уксусной кислоты и 4 моль этанола Исходные вещест-ва содержат 155 моль воды

1 СН3 ndash СООН + С2Н5 ndash ОН hArr СН3 ndash СОО ndash С2Н5 + Н2О 2 3 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 3-n 4-n n 155 + n

4 )()(

)()(спиртnкислотаnводаnэфирnK C sdot

sdot=

5 )4()3(

)551(4nn

nnminussdotminus

+=

87329254164

972859

016859482845516

21

222

plusmn=minusplusmn=

=+minus+minus=+

n

nnnnnn

n1 = 78 моль (нереальный ответ n gt 4 моль)

n2 = 205 моль В состоянии химического равновесия смесь содержит 205 моль этило-

вого эфира уксусной кислоты

44

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

84 Расчет выхода продукта

Уход продукта реакции представляет собой частное от деления полу-ченного в равновесии количества вещества и рассчитанного по необрати-мой реакции количества вещества

теорnn

При взаимодействии 3 моль уксусной кислоты с 4 моль этанола полу-чают 205 моль эфира Исходные вещества содержали 155 моль воды Ка-ков выход эфира по отношению к уксусной кислоте

1 OHHCCOOCHOHHCCOOHCH 2523523 +minusminushArrminus+minus

2 23 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 095 моль 195 моль 205 моль 36 моль

4 3052

)()(

)()(

0

===кислотаnэфирn

эфирnэфирn

теор

η

5 68680 ==η

Выход эфира по отношению к уксусной кислоте составляет 68

85 Расчет константы равновесия по уравнению Вант-Гоффа

Расчет константы равновесия при определенной температуре осущест-вляется при заданной константе равновесия с помощью уравнения Ванг-Гоффа (изобара реакций)

2RTH

dTdInK Δ

=

Интегрированная форма

12

120

12 TTTT

RHInKInK minus

sdotΔ

+=

45

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

где k ndash константа равновесия 0HΔ ndash стандартная энтальпия

R ndash универсальная газовая постоянная T ndash температура 12 ndash индексы для двух составляющих

При 25 degС для химической реакции 242 2NOON hArr константа равновесия

КР = 114 кПа Рассчитайте константу равновесия при 70 degС если стан-дартная энтальпия реакции Δ Н0 = 59 кДж

259325101325101

940343298298343

3145859000

325101411

325101

9402

12

120

12

2

2 =sdot=sdot=

=sdotminus

sdot+=

=minus

sdotΔ

+==

eeK

In

TTTT

RHInK

KInK

PInKP

PP

P

86 Расчеты с водородным показателем рН

Расчеты с показателем рН проводятся с помощью формулы-определения рН и химического выражения константы протолиза

мольлв)()( 33 OHcOHIgcpH +minus=

Для сильных кислот и оснований

с(H3O+) = c0на sdot c(OH-) = c0B

Для средних по силе кислот и оснований (при К gt 001 с0)

с(H3O+) = Bbнаa cKOHсcK 00 )( =minus

Для буферных ратворов

)()()( 3 minus

+ sdot=AcHAcКOHс a

46

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Раствор имеет значение рН 35 Какова молярная концентрация катио-нов оксония

мольл102310)(

10)(

)(

4533

3

3

minusminus+

minus+

+

sdot==

=

minus=

OHc

OHc

OHIgcpH

pH

Концентрация катионов H3O+ = 32 sdot 10-4 мольл

Рассчитайте рН в 01М растворе аммиака если КВ(NH3) = 18 middot 10 5minus

111)1077(

мольл10771031

101)(

)(

мольл103110)1081()(

)(

12

123

14

3

35

0

=sdotminus=

sdot=sdotsdot

==

sdot=sdotsdot=

=

minus

minusminus

minus

minus+

minusminusminus

minus

IgpHOHcKOHс

OHc

cKOHс

W

BB

Рассчитайте значение рН буферного раствора

К a (СН3СООН) + 016М CH 3 COONa

Если К а (СН3СООН) = 18- 10 5minus

55

3

33 1021

160110)1081(

)()()( minusminus

minus+ sdot=sdotsdot=sdot=

COOCHcCOOHCHcKOHс a

pH = 49

Буферный раствор имеет значение рН = 49

47

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

87 Расчет степени протолиза

Степень протолиза представляет собой долю кислоты или основания

вступивших в протолиз по отношению к начальной концентраций протолита

НАНАKT c

Acc

OHca00

3 )()( minus+

==

и

BBC c

HBccOHca

000

)()( +minus

==

Какова степень протолиза в 001М растворе уксусной кислоты если

010

010)1081()(

)(

)()()(

)(

5

30

30

30330

3

sdotsdot=

sdot=

sdot==

minus

+

COOHCHcCOOHCHcK

a

COOHCHcKOHcCOOHCHc

OHca

aKT

aKT

аКТ = 0042 или 42

Ka = 18 sdot 10-5

Степень протолиза уксусной кислоты составляет 42

88 Расчеты по равновесиям растворимости

Расчеты по равновесиям растворимости и осаждения проводятся с по-

мощью выражения для произведения растворимости

)()(

][][)(

nmnm

nMnM

nmMnnM

nmBAПРBAl

BABAПР

+

minus+

=

=

48

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

где ПР (АmВn) ndash произведение растворимого вещества АmВn

l(АmВn) ndash растворимость вещества или концентрация насыщенного рас-

твора вещества nm BA

Сульфат бария имеет произведение растворимости 1middot10-10 При какой

концентрации серной кислоты в 0001М растворе хлорида бария начина-

ется осаждение сульфата бария

[Ba2+][SO minus24 ] = ПP(BaSо4)

3

10

242

442 101101

][)(][)( minus

minus

+minus

sdotsdot

===BaBaSOПРSOSOHс

c(H2SО4)= 1 middot 10-7 мольл

Осаждение сульфата бария начинается когда концентрация серной ки-

слоты превышает значение 1 middot 10 7minus мольл

Какова растворимость l1 перхлората калия в воде по сравнению с рас-

творимостью l1 перхлората калия в 1 М растворе хлорида калия

l1 (КСlO4) = [СlOminus4 ] = )( 4KCIOПР = 2101 minussdot = 01 мольл

l1 (КСlO4) = [СlOminus4 ] ПР(КClO4) = с(К+)[СlO

minus4 ] = 1 middot 10-2

1101

)()KClO()(

24

42

minus

+

sdot==

KcПРKClOl

l1 (КСlO4) = 001 мольл

Растворимость l1 перхлората калия в чистой воде в десять раз выше 1

М растворе хлорида калия

49

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

89 Расчет растворимости при комплексообразовании

Для расчета растворимости малорастворимых солей когда катион об-

разует комплекс требуются уравнения для произведения растворимости и

для константы устойчивости комплекса

ПР(AmBn) = [An+]m[Bm-]n

xnx

LAAlK

]][[][

+=

где ПР ndash произведение растворимости

К ndash константа устойчивости комплекса

[Аn+] ndash молярная концентрация катионов

[L] ndash молярная концентрация лигандов

[АЦ] ndash молярная концентрация комплекса

Константа устойчивости катиона диамминсеребра (+1) К = 16 middot 107

Рассчитайте растворимость хлорида бромида и иодида серебра(1) в 4М

растворе аммиака если ПР(АgСl) = 1 middot 10-10 ПР(АgВr) = 5 middot 10-13

ПР(АgI) = 8 middot 10-17

AgXhArrАg+ + Х minus ПР(АgХ) = [Аg+][Х minus ]

])([

)()(][

)(][)(

)(])([][

)(][

])([])([2

23

32

33

23

32

23233

++minus

++

+

+++

sdotsdot===

sdot=

sdot=hArr+

NHAgNHcKAgXПР

AgAgXПРXAgXl

NHcKNHAgAg

NHcAgNHAgKNHAgNHAg

50

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

мольл1041)(

4)1061()108()(

мольл1011)(

4)1061()105()(

мольл160)(4)1061()101()(

)()()(

][])([

4

2717

2

2713

2710

32

23

minus

minus

minus

minus

minusminus

minus+

sdot=

sdotsdotsdotsdot=

sdot=

sdotsdotsdotsdot=

=

sdotsdotsdotsdot=

sdotsdot=

asymp

AgIl

AgIl

AgBrl

AgBrl

AgCllAgCll

NHcKAgXПРAgXl

XNHAg

Растворимость галогенидов серебра(1) в 4М растворе аммиака состав-

ляет 016 (AgCl) 11 middot 10-2 (AgBr) и 14 middot 10-4 мольл (AgI) В этом растворе

аммиака хлорид растворяется хорошо бромид ndash незначительно и иодид

серебра (+1) ndash плохо

51

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

9 РАСЧЕТЫ В ЭЛЕКТРОХИМИИ

91 Расчеты по уравнению Нернста

С помощью уравнения Нернста можно вычислить окислительно-

восстановительные потенциалы электродные потенциалы и равновесное

напряжение гальванического элемента

Для окислительно-восстановительного электрода

][][0

BcOkIn

zFRTEE sdot+=

где Е0 ndash стандартный потенциал

Е ndash электродный потенциал

Z ndash число переданных электронов

Для электрона металлкатион металла

][0 +sdot+= ZAInzFRTEE

][][)(0590

K298при)()(

0

01

02

0

BcOkIg

zBEE

TанодЕкатодEE

EEE

sdot+=

=minus=Δminus=Δ

где R ndash газовая постоянная

Т ndash температура

F ndash постоянная Фарадея

[Ок] ndash молярная концентрация окислителя

[Bc] ndash молярная концентрация восстановителя

ΔЕ0 ndash стандартное напряжение

ЕΔ ndash равновесное напряжение

52

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Каков электродный потенциал пары медькатион меди (+2) при 25 degС и

[Cu2+]= 001 мольл

01020590340][

2)(0590 20 IgCuIgBEE sdot++=sdot+= +

E = +028 B

Электродный потенциал равен +028 В

Каково равновесное напряжение гальванического элемента Даниеля

при 25 degС если молярные концентрации сульфата меди(2) и сульфата

цинка(2) одинаковы

Электрод 1 цинккатион цинка (+2)

Электрод 2 медькатион меди (+2)

)()()(][][02950

)()(][02950)(

][02950)()()(

02020202

2

2020220

22022

EZnZnECuCuECuCuEZnCuIg

ZnZnECuCuEZnIgZnZnE

CuIgCuCuEZnZnECuCuEE

Δ=minusminus=+

+minus=+minus

minus+=minus=Δ

++++

+

++++

++++

ΔEdeg = 034 middot (-076) = 110 В

Элемент Даниеля имеет равновесное напряжение 110 В Рассчитайте

напряжение гальванического элемента CuCu +2 (с 1 )|| К+ СI minus || Cu2+(c2)Cu

(Cu2+) = 05 мольл и с1 (Сu2+) = 05 005 и 0005 мольл

Для каждого полуэлемента )(20590 20 +sdot+= CuIgcEE

Напряжение гальванического элемента

1

201

0212 2

0590ccIgEEEEE sdot+minus=minus=Δ

Поскольку

01

02 EE =

53

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

то

1

2

20590

ccIgE sdot=Δ

а) с1 (Cu2+) = 05 мольл ΔЕ = 00295 Ig 1 = 0

б) с1 (Cu2+) = 005мольл ΔЕ = 00295 Ig 10 = 0030 В

в) с1 (Cu2+) = 0005 мольл ΔЕ = 00295 Ig 100 = 0059 В

Исследуемые концентрационные гальванические элементы имеют при

25 degС напряжение 0 30 и 59 мВ

Рассчитайте электродные потенциалы полуэлементов при 25 degС

1) 2HPt (р = 1035 кПа) Н3О+ (рН = 15)

2) +2FePt (с = 002 мольл) Fe3+ (с = 004 мольл)

Каково равновесное напряжение гальванического элемента составлен-

ного из этих электродов

++ OHH 22 2 = 2Н3О+ + 2е-

B880)0890(7880B78800200400590770

][][)(0590)(

B08903101510302950510590

)(3101

)(205900590

)(][

20590

2

2

3320

232

1

2

2

230

1

=minusminus=Δ=+=

sdot+=+hArr

minus=minussdotminus=

sdotminussdotminus=+=

+

+++minus++

EIgE

FeFeIgBFeFeEEeFeFe

IgE

кПаHpIgpH

HpOHIgEE

Равновесное напряжение данного гальванического элемента составляет

088 В

54

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Рассчитайте окислительно-восстановительный потенциал для пары

Mn2+MnOminus4 при рН = 0 при рН = 03 и 7 (t = 25 ordmC)

( ) ( ) [ ][ ][ ]

( ) ( ) ( ) [ ][ ]

( ) ( )

( ) ( ) ( ) 094405112

85

05902

lg5

059085

0590

lg5

0590

5812

4

4

24

42

2

834

42

3422

рНВВEMnOMnE

pHBEMnOMnE

MnMnOBpHBEMnOMnE

MnOHMnBEMnOMnE

eOHMnOHMn

sdotminus+=+

sdotminus=+

sdot+sdotminus=

sdot+=

++harr+

minus

minus

+

minusminus+

+

+minusminus+

minus+minus+

o

o

o

o

При рН = 0 Е = +151 рН = 3 Е = +123 рН = 7 Е = +085

Окислительно-восстановительный потенциал данной пары при рН = 03 и 7 составляет +151 +123 и +085 В соответственно

92 Расчеты по законам Фарадея

Для расчета осажденной массы значений силы тока времени или чис-ла элементарных зарядов при электролизе используются законы Фарадея или преобразования законов Фарадея а также формула-определение мо-лярной массы

zFMIm

zFI

nm

zFIn

τ

τ

τ

=

=

=

55

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

где I ndash сила тока

τ ndash время

z ndash число элементарных зарядов

F ndash постоянная Фарадея

n ndash количество вещества

М ndash молярная масса

m ndash масса вещества

Рассчитайте ежедневное производство алюминия в электролизёре кото-рый работает при силе тока 100 000 А и для которого выход по току η = 85

Al3+ rarr Al + 3endash

кг685г039685485963

85027360024000100asymp=

sdotsdotsdotsdotsdot

==zFMIm ητ

В электролизе ежедневно получают 685 кг алюминия

56

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

10 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ФОРМУЛ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ

101 Определение молекулярной формулы летучего органического соединения

Для определения молекулярной формулы летучего соединения необхо-димо оценить результаты качественного и количественного элементного анализа а также установить молярную массу

Алгоритм действия

1 Установить качественный состав соединения Результат исследуемое соединение состоит из элементов углерод во-

дород и кислород Молекулярная формула СхНуОz 11 Установить молярную массу соединения

12 Экспериментальное определение объема пара одной пропорции

соединения

( )( )[ ]

кПа 72101

C 20

мл 548г

г120

=

=

=

=

p

t

OHCV

OHCm

zyx

zyx

o

13 Рассчитать объем пара порции соединения в нормальных условиях

( )[ ] ( )[ ]

( )[ ] мл 445г

32510115293

1527372101548гг

=sdot

sdotsdot=

sdot=

zyx

zyxzyx

OHCVрТ

рТOHCVOHCV

o

o

oo

14 Рассчитать молярную массу соединения

57

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

( ) ( )( )[ ]

( ) гмоль 259

445

41422120гм

=

sdot=

sdot=

zух

zyx

zухzух

ОНСМ

OHCVVОНСm

ОНСМo

2 Установить возможную молекулярную формулу органического со-единения путем расчета

( ) )()()( ОzМНуМСхМОНСМ zух ++=

Возможные решения 592 гмоль = (2 middot 12 + 4 middot 1 + 2 middot 16 гмоль)

или 592 гмоль = (3 middot 12 + 8 middot 1 + 1 middot 16 гмоль)

Возможные молекулярные формулы органического соединения С2Н4О2 и С3Н8О

3 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органическо-го соединения путем анализа сжиганием

31 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида углерода которые образуются при сжигании одной порции органического соединения

m(CхHуOz) = 60 мг m(H2О) = 720 мг V(CО2) = 718 мл t =20degC ρ = 10172 кПа 32 Рассчитать объем диоксида углерода при нормальных условиях 33 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-

единения

( )( )

( ) ( )( ) 3

м

22 =sdot

sdot=

zyx

zyxp

zyx OHCmVOHCMTCOV

OHCnCOn oo

58

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

34 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-

единения

( )( )

( ) ( )( ) ( ) 8

22

2

22 =sdot

sdot==

zyx

zyxp

zyx OHCmOHМOHCMTOHm

OHCnOHnY o

35 Составить молекулярную формулу

Молекулярная формула органического соединения С3Н8О

Молекулярная (брутто-) формула еще не проясняет строения химиче-

ского соединения Последнее может быть определено при использовании

химических иили физических методов

Возможные соединения с молекулярной формулой С3Н8О

CH3ndashCH2ndashCH2ndashOH ndash пропанол 1

CH3ndashCH(OH)ndashCH3 ndash пропанол 2

СН3ndashСН2ndashОndashСН3 ndash метиловый спирт

102 Определение молекулярной формулы

нелетучего органического соединения

Для определения молекулярной формулы нелетучего соединения необ-

ходимо оценить результаты качественного и количественного элементно-

го анализа и результатов определения молярной массы криоскопическим

методом Молярная масса вещества рассчитывается на основании пони-

жения температуры замерзания

LB

Bзамзам mM

mkT sdot=Δ

Lзам

BзамB mT

mkMΔ

=

где замTΔ ndash понижение температуры замерзания

59

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

замK ndash криоскопическая константа растворителя

Bm ndash масса вещества В

BM ndash молярная масса вещества В

Lm ndash масса растворителя

Для определения молекулярной формулы подходит следующая после-

довательность действий

Установить качественный состав соединения Результат исследуемое со-

единение состоит из элементов углерод водород и кислород Молекуляр-

ная формула ZYX OHC

1 Установить молярную массу соединения

11 Экспериментальное определение понижения температуры замер-

зания раствора

m( ZYX OHC ) = 78 г m(H2О) = 40 г

ΔTзам = -2 К

Кзам(Н2О) = -1860 К sdot гмоль

12 Рассчитать молярную массу соединения

)()()(

2OHmTOHCmkOHCM

зам

ZYXзамZYX Δ=

M( ZYX OHC ) = 181 гмоль

2 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органического

соединения путем анализа сжиганием

21 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида

углерода которые образуются при сжигании одной порции соединения

M(CxHyOz) = 93 мг

m(H2О) = 547 мг

V(СО2) = 739 мл

t =22 degС

60

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

ρ = 1006 гПа

22 Рассчитать объем диоксида углерода в нормальных условиях

25101315295152731006973)()(

0

0220 sdot

sdotsdot==

TppTCOVCOV

V0(СО2) = 679 мл

23 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-

единения

093041422

18106790)(

)()()(

)( 202

sdotsdot

=sdotsdot

==ZYXM

Zyx

ZYX OHCmVOHCMCOV

OHCnCOnx

х = 6

24 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-

единения

93181817542

)()()()(2

)()(2

2

22

sdotsdotsdot

=sdotsdot

==ZYX

Zyx

ZYX OHCmOHMOHCMOHm

OHCnOHny

у = 12

25 Расчет числа атомов кислорода в молекуле органического соеди-

нения

)()()()( OzMHyMCxMOHCM Zyx +minus=

16112126181

)()()()( sdotminussdotminus=

minusminus=

OMHyMCxMOHCM

z Zyx

z = 6

Молекулярная формула соединения С6H12O6

61

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

Основная

1 Коровин НВ Общая химия учебник для технических направлений и специальностей вузов НВ Коровин ndash 2-е изд испр и доп ndash М ВШ 2000

2 Фролов ВВ Химия ВВ Фролов ndash М Высшая школа 1995 3 Глинка НЛ Задачи и упражнения по общей химии НЛ Глинка ndash

Л Химия 1989 4 Суворов АВ Общая химия АВ Суворов АБ Никольский ndash СПб

Химия 1997 5 Орлов КЯ Авиационные материалы КЯ Орлов ВА Пархимович

ndash М Транспорт 1993 6 Задачи и упражнения по общей химии под ред проф НВ Корови-

на ndash М Высшая школа 2003 7 Михилев ЛА Задачи и упражнения по неорганической химии

ЛА Михилев НФ Пассет МИ Федотова ndash СПб Химия 1995 8 Хомченко ИГ Общая химия сборник задач и упражнений

ИГ Хомченко ndash М Оникс 1999 9 Литвинова ТН Задачи по общей химии с медико-биологической на-

правленностью ТН Литвинова ndash Ростов нД Феникс 2001 10 Кузьменко НЕ Задачник по химии НЕ Кузьменко ВВ Еремин

ndash М Экзамен 1999

Дополнительная

1 Слесарев ВИ Химия Основы химии живого учебник для вузов

ВИ Слесарев ndash 2-е изд испр и доп ndash СПб Химиздат 2001

2 Хаускрофт К Современный курс общей химии В 2 т К Хаускрофт

Э Констебл пер с англ ndash М Мир 2002 3 Лидин РА Химия справочник для старшеклассников поступающих в вузы

РА Лидин ЛЮ Аликберова ndash М Аст пресс школа 2002

62

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

4 Слета ЛА Химия справочник ЛА Слета ndash Харьков Фолио Рос-

тов нД Феникс 1997

5 Дикерсон Р Основные законы химии В 2 т Р Дикерсон Г Грей

Дж Хейт ndash М Мир 1982

6 Лучинский ГП Курс химии ГП Лучинский ndash М Высшая школа 1985

7 Ремсден ЭН Начала современной химии ЭН Ремсден ndash Л Хи-

мия 1985

8 Степин БД Неорганическая химия БД Степин АА Цветков ndash

М Высшая школа 1994 9 Шелинский ГИ Основы теории химических процессов ГИ Шелинский

ndash М Просвещение 1989

10 Ерохин ЮМ Сборник задач и упражнений по химии ЮМ Еро-

хин ВИ Фролов ndash М ВШ 1990

11 Любимова НБ Вопросы и задачи по общей и неорганической хи-

мии НБ Любимова ndash М ВШ 1990 12 Фримантл М Химия в действии М Фримантл ndash Ч 1 2 ndash М Мир 1991

13 Шиманович ИЕ Общая химия в формулах определениях схемах

ИЕ Шиманович МЛ Павлович ВФ Тикавый ПМ Малашко ndash Минск

Университетское 1996

14 Витинг ЛМ Задачи и упражнения по общей химии ЛМ Витинг

ЛА Резницкий ndash М МГУ 1995

15 Зоммер К Химия справоник школьника и студента Пер с нем

под ред РА Лигина ndash 2-е издстереотип ndash М Дрофа 2000

63

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Приложение

64

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

65

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

66

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

67

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Значение некоторых констант

Постоянная Авогадро NA = 60221023 моль-1

Постоянная Фарадея 1 F = 6021023е = 96484 Кл = 268 Аmiddotч

Постоянная Планка h = 662610-34 Джс

Универсальная газовая постоянная R = 0082 лmiddotатмКndash1моль-1 =

= 62 360 млmiddotмм рт ст Кndash1мольndash1 = 8314 ДжmiddotК-1мольndash1 = 1987 калК-1моль-1

Таблица 1

Приставки кратных и дольных единиц

Приставка Множитель Приставка Множитель Приставка Множитель

тера Т 1012 гектог 102 милли м 10-3

гига Г 109 дека да 101 микро мк 10-6

мега М 106 децид 10-1 нано н 10-9

кило к 103 сантис 10-2 пико п 10-12

Таблица 2

Корни латинских названий элементов

Символ Название Корень латинского названия Ag Серебро Аргент As Мышьяк арс- арсен- Au Золото аур- С Углерод карб- карбон- Сu Медь купр- Fe Железо ферр- Н Водород гидр- гидроген-

Hg Ртуть меркур- Мn Марганец марган- N Азот нитр- Ni Никель никкал- О Кислород окс- оксиген- Pb Свинец плюмб- S Сера сульф- тио-

Sb Сурьма стиб- Si Кремний алл- силиц- Sn Олово станн-

68

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Таблица 3 Соотношение между единицами энергии

Единица эрг Дж кал Втmiddotч ЭВ

эрг 1 10-7 239middot10-8 278middot10-11 624middot1011

Дж 107 1 0239 278middot10-4 625middot1018

кал 4184middot107 4184 1 116middot103 261middot1019

Втmiddotч 360middot1010 36middot103 861 1 224middot1022

ЭВ 160middot10-12 160middot10-19 383middot10-20 445middot10-23 1

Таблица 4

Названия часто употребляемых кислот и их солей

Кислота Названия солей

Название Формула Кислот-ный

осадок

По названию кислоты (рус номенклатура)

По названию аниона (между-народная но-менклатура)

Азотная HNO3 NO3ndash азотнокислый нитрат

Азотистая HNO2 NО2ndash азотистокислый нитрит

Бромоводородная HBr Brndash бромистый бромид

Йодоводородная HI Indash йодистый йодид

Метакремниевая H2SiO3 SiO32ndash кремниевокислый силикат

Марганцовая HMnO4 MnO4ndash марганцевокислый перманганат

Ортофосфорная H3PO4 PO43ndash фосфорнокислый ортофосфат

(фосфат)

H3PO4 HPO42ndash

кислый фосфорнокис-лый (двухзамещенный) гидрофосфат

H3PO4 H2PO4ndash кислый фосфорнокис-

лый (однозамещенный) дигидрофосфат

Серная H2SO4 SO42ndash сернокислый сульфат

H2SO4 HSO4ndash

кислый сернокислый

гидросульфат (бисульфат)

Сернистая H2SO3 SO32ndash сернокислый сульфит

H2SO3 HSO3ndash кислый сернистокислый гидросульфит

(бисульфит)

Угольная H2CO3 CO32ndash углекислый карбонат

H2CO3 HCO3ndash

кислый углекислый (двууглекислый)

гидрокарбонат (бикарбонат)

Уксусная CH3CHOOH CH3COOndash уксуснокислый ацетат

69

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Окончание табл 4Кислота Названия солей

Название Формула Кислот-ный

осадок

По названию кислоты (рус номенклатура)

По названию аниона (между-народная но-менклатура)

Фосфористая H3PO3 HPO32ndash фосфористокислый фосфит

Фтороводородная HF Fndash фтористый фторид

Хлороводородная HCl Clndash хлористый хлорид

Хлорная HClO4 ClO4ndash хлорнокислый перхлорат

Хлорноватая HClO3 ClO3ndash хлорноватокислый хлорат

Хлорноватистая HClO ClOndash хлорноватистокислый гипохлорид

Хромовая H2CrO4 CrO42ndash хромовокислый хромат

Двухромовая H2Cr2O7 Cr2O72ndash двухромовокислый

бихромат (ди-хромат)

70

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

  • СОДЕРЖАНИЕ
    • ВВЕДЕНИЕ
    • ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
    • 1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВАЖНЕЙШИХ ВЕЛИЧИН И ЕДИНИЦИСПОЛЬЗУЕМЫХ В ХИМИИ
    • 2 ВАЖНЕЙШИЕ ВЕЛИЧИНЫ И ЕДИНИЦЫ В ХИМИИ
    • 3 РАСЧЕТЫ ДЛЯ ГАЗОВ
      • 31 Расчет массы газов
      • 32 Расчет объема газов
        • 4 РАСЧЕТЫ ДЛЯ СМЕСЕЙ
          • 41 Расчеты соотношения компонентов смеси
          • 42 Расчеты по массовой доле
          • 43 Расчеты по объемной доле
          • 44 Расчеты по мольной доле
          • 45 Расчеты по молярной концентрации
          • 46 Расчеты по эквивалентной концентрации
          • 47 Расчеты по плотности газов и растворов
          • 48 Расчет молярной концентрации веществапо результатам титрования
          • 49 Расчет массы по результатам титрования
            • 5 СТЕХИОМЕТРИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РЕАКЦИЯМ
              • 51 Алгебраический расчет массы и объема
              • 52 Расчет массы и объема методом пропорций
                • 6 РАСЧЁТЫ В ХИМИЧЕСКОЙ ТЕРМОДИНАМИКЕ
                  • 61 Расчет энтальпии реакции по данным эксперимента
                  • 62 Расчет стандартных величин реакции по табличным данным
                  • 63 Расчет энергии Гиббса реакции
                  • 64 Расчет константы равновесия
                    • 7 РАСЧЕТЫ В КИНЕТИКЕ РЕАКЦИЙ
                      • 71 Расчет константы скорости
                      • 72 Расчет порядка реакции
                      • 73 Расчет времени реакции
                      • 74 Расчеты по уравнению Аррениуса
                        • 8 РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РАВНОВЕСИЯМ
                          • 81 Расчеты по закону действующих масс
                          • 82 Расчет константы равновесия Кс
                          • 83 Расчет количества продукта в состоянии равновесия
                          • 84 Расчет выхода продукта
                          • 85 Расчет константы равновесия по уравнению Вант-Гоффа
                          • 86 Расчеты с водородным показателем рН
                          • 87 Расчет степени протолиза
                          • 88 Расчеты по равновесиям растворимости
                          • 89 Расчет растворимости при комплексообразовании
                            • 9 РАСЧЕТЫ В ЭЛЕКТРОХИМИИ
                              • 91 Расчеты по уравнению Нернста
                              • 92 Расчеты по законам Фарадея
                                • 10 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ФОРМУЛОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
                                  • 101 Определение молекулярной формулы летучего органического соединения
                                  • 102 Определение молекулярной формулы не летучего органического соединения
                                    • БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
                                    • Приложение
Page 41: МЕТОДИКА РЕШЕНИЯ ЗАДАЧvenec.ulstu.ru/lib/disk/2015/Kemer_7.pdf · 2015-03-23 · ВВЕДЕНИЕ Значение решения задач в курсе химии

Константы скорости разложения пентаоксида диазота N 2 O5 rarrNO2 + NO3

при 308 К и 328 К равны соответственно 134 middot 10 4minus и 150 middot 10 3minus с 1minus Необ-

ходимо рассчитать энергию активации

1

2

21

21

KKIn

TTTRTEA sdotminus

=

14

13

1034110501

)308328()(328)(300)]([31458

minusminus

minusminus

sdotsdot

sdotminus

sdotsdotsdot=

ccIn

КККмольКДжEA

EA = 101 кДжмоль

Энергия активации разложения N2О5 составляет 101 кДжмоль

Константы скорости разложения пентаоксида диазота при 308 К и

328 К равны соответственно 134 middot 10-4 и 150 middot 10-3 с-1 Необходимо рас-

считать предэкспоненциальный множитель А если энергия активации

равна 101кДжмоль

c10812

108110812

c1081)10501(

c1081)10341(

1131313

21

11332831458101000

322

11330831458101000

411

2

1

minus

minussdotminus

minussdotminus

sdot=sdot+sdot

=+

=

sdot=sdotsdot=sdot=

sdot=sdotsdot=sdot=

AAA

eekA

eekA

RTE

RTE

A

A

Множитель А для данной реакции равен 18 middot 1013 с-1

Константа скорости разложения пентаоксида диазота при 328 К со-ставляет 60 1310 minusminussdot с Необходимо рассчитать константу скорости реакции при 100 degС

41

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

c130)10501(287287

2874684)328

1273100

1(31458

101000

)11(

)11(

1312

4684

1

2

2

2

121

2

1212

minusminus =sdotsdot==

===minus+

minus=

minusminus=

minusminus=minus

KK

eKK

KKIn

TTRE

KKIn

TTREInkInk

A

A

Константа скорости разложения N2О5 при 100 degС составляет 013 с-1

42

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

8 РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РАВНОВЕСИЯМ

81 Расчеты по закону действующих масс

Расчеты в соответствии с законом действующих масс осуществляются в определенной последовательности

Алгоритм действия 1 Составление уравнения реакции 2 Указание молярных концентраций (парциальных давлений) реаген-

тов перед началом реакции 3 Вычисление молярных концентраций (парциальных давлений) уча-

стников реакции в состоянии химического равновесия 4 Составление уравнения закона действующих масс 5 Подстановка молярных концентраций (парциальных давлений) в

уравнение закона действующих масс 6 Расчет искомых величин В химических равновесиях с одинаковой суммой коэффициентов для

реагентов и продуктов (Δ v = 0) вместо молярных концентраций могут быть взяты пропорциональные им количества веществ

82 Расчет константы равновесия Кс

В реакции уксусной кислоты с этанолом при 25 degС к моменту установ-ления химического равновесия образовалось 205 моль этилового эфира уксусной кислоты В исходных веществах содержалось 155 моль воды Каково значение константы равновесия

1 СН3mdashСООН + С2Н5mdashОНhArrСН3mdashСООmdashС2Н5 + Н2О 2 3 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 (3-205) (4-205) 205 моль (155 + 205) 095 моль 195 моль 36 моль

43

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

4 )()(

)()(спиртnкислотаnводаnэфирnKC sdot

sdot=

5 95195063052

sdotsdot

=cK

6 КС = 398 При 25 degС константа равновесия образования этилового эфира уксус-

ной кислоты равна 398 (или ~ 4)

83 Расчет количества продукта в состоянии равновесия

При 25 degС константа равновесия образования эфира из уксусной кисло-ты и этанола равна 4 Каково количество эфира в состоянии равновесия если взято 3 моль уксусной кислоты и 4 моль этанола Исходные вещест-ва содержат 155 моль воды

1 СН3 ndash СООН + С2Н5 ndash ОН hArr СН3 ndash СОО ndash С2Н5 + Н2О 2 3 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 3-n 4-n n 155 + n

4 )()(

)()(спиртnкислотаnводаnэфирnK C sdot

sdot=

5 )4()3(

)551(4nn

nnminussdotminus

+=

87329254164

972859

016859482845516

21

222

plusmn=minusplusmn=

=+minus+minus=+

n

nnnnnn

n1 = 78 моль (нереальный ответ n gt 4 моль)

n2 = 205 моль В состоянии химического равновесия смесь содержит 205 моль этило-

вого эфира уксусной кислоты

44

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

84 Расчет выхода продукта

Уход продукта реакции представляет собой частное от деления полу-ченного в равновесии количества вещества и рассчитанного по необрати-мой реакции количества вещества

теорnn

При взаимодействии 3 моль уксусной кислоты с 4 моль этанола полу-чают 205 моль эфира Исходные вещества содержали 155 моль воды Ка-ков выход эфира по отношению к уксусной кислоте

1 OHHCCOOCHOHHCCOOHCH 2523523 +minusminushArrminus+minus

2 23 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 095 моль 195 моль 205 моль 36 моль

4 3052

)()(

)()(

0

===кислотаnэфирn

эфирnэфирn

теор

η

5 68680 ==η

Выход эфира по отношению к уксусной кислоте составляет 68

85 Расчет константы равновесия по уравнению Вант-Гоффа

Расчет константы равновесия при определенной температуре осущест-вляется при заданной константе равновесия с помощью уравнения Ванг-Гоффа (изобара реакций)

2RTH

dTdInK Δ

=

Интегрированная форма

12

120

12 TTTT

RHInKInK minus

sdotΔ

+=

45

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

где k ndash константа равновесия 0HΔ ndash стандартная энтальпия

R ndash универсальная газовая постоянная T ndash температура 12 ndash индексы для двух составляющих

При 25 degС для химической реакции 242 2NOON hArr константа равновесия

КР = 114 кПа Рассчитайте константу равновесия при 70 degС если стан-дартная энтальпия реакции Δ Н0 = 59 кДж

259325101325101

940343298298343

3145859000

325101411

325101

9402

12

120

12

2

2 =sdot=sdot=

=sdotminus

sdot+=

=minus

sdotΔ

+==

eeK

In

TTTT

RHInK

KInK

PInKP

PP

P

86 Расчеты с водородным показателем рН

Расчеты с показателем рН проводятся с помощью формулы-определения рН и химического выражения константы протолиза

мольлв)()( 33 OHcOHIgcpH +minus=

Для сильных кислот и оснований

с(H3O+) = c0на sdot c(OH-) = c0B

Для средних по силе кислот и оснований (при К gt 001 с0)

с(H3O+) = Bbнаa cKOHсcK 00 )( =minus

Для буферных ратворов

)()()( 3 minus

+ sdot=AcHAcКOHс a

46

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Раствор имеет значение рН 35 Какова молярная концентрация катио-нов оксония

мольл102310)(

10)(

)(

4533

3

3

minusminus+

minus+

+

sdot==

=

minus=

OHc

OHc

OHIgcpH

pH

Концентрация катионов H3O+ = 32 sdot 10-4 мольл

Рассчитайте рН в 01М растворе аммиака если КВ(NH3) = 18 middot 10 5minus

111)1077(

мольл10771031

101)(

)(

мольл103110)1081()(

)(

12

123

14

3

35

0

=sdotminus=

sdot=sdotsdot

==

sdot=sdotsdot=

=

minus

minusminus

minus

minus+

minusminusminus

minus

IgpHOHcKOHс

OHc

cKOHс

W

BB

Рассчитайте значение рН буферного раствора

К a (СН3СООН) + 016М CH 3 COONa

Если К а (СН3СООН) = 18- 10 5minus

55

3

33 1021

160110)1081(

)()()( minusminus

minus+ sdot=sdotsdot=sdot=

COOCHcCOOHCHcKOHс a

pH = 49

Буферный раствор имеет значение рН = 49

47

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

87 Расчет степени протолиза

Степень протолиза представляет собой долю кислоты или основания

вступивших в протолиз по отношению к начальной концентраций протолита

НАНАKT c

Acc

OHca00

3 )()( minus+

==

и

BBC c

HBccOHca

000

)()( +minus

==

Какова степень протолиза в 001М растворе уксусной кислоты если

010

010)1081()(

)(

)()()(

)(

5

30

30

30330

3

sdotsdot=

sdot=

sdot==

minus

+

COOHCHcCOOHCHcK

a

COOHCHcKOHcCOOHCHc

OHca

aKT

aKT

аКТ = 0042 или 42

Ka = 18 sdot 10-5

Степень протолиза уксусной кислоты составляет 42

88 Расчеты по равновесиям растворимости

Расчеты по равновесиям растворимости и осаждения проводятся с по-

мощью выражения для произведения растворимости

)()(

][][)(

nmnm

nMnM

nmMnnM

nmBAПРBAl

BABAПР

+

minus+

=

=

48

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

где ПР (АmВn) ndash произведение растворимого вещества АmВn

l(АmВn) ndash растворимость вещества или концентрация насыщенного рас-

твора вещества nm BA

Сульфат бария имеет произведение растворимости 1middot10-10 При какой

концентрации серной кислоты в 0001М растворе хлорида бария начина-

ется осаждение сульфата бария

[Ba2+][SO minus24 ] = ПP(BaSо4)

3

10

242

442 101101

][)(][)( minus

minus

+minus

sdotsdot

===BaBaSOПРSOSOHс

c(H2SО4)= 1 middot 10-7 мольл

Осаждение сульфата бария начинается когда концентрация серной ки-

слоты превышает значение 1 middot 10 7minus мольл

Какова растворимость l1 перхлората калия в воде по сравнению с рас-

творимостью l1 перхлората калия в 1 М растворе хлорида калия

l1 (КСlO4) = [СlOminus4 ] = )( 4KCIOПР = 2101 minussdot = 01 мольл

l1 (КСlO4) = [СlOminus4 ] ПР(КClO4) = с(К+)[СlO

minus4 ] = 1 middot 10-2

1101

)()KClO()(

24

42

minus

+

sdot==

KcПРKClOl

l1 (КСlO4) = 001 мольл

Растворимость l1 перхлората калия в чистой воде в десять раз выше 1

М растворе хлорида калия

49

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

89 Расчет растворимости при комплексообразовании

Для расчета растворимости малорастворимых солей когда катион об-

разует комплекс требуются уравнения для произведения растворимости и

для константы устойчивости комплекса

ПР(AmBn) = [An+]m[Bm-]n

xnx

LAAlK

]][[][

+=

где ПР ndash произведение растворимости

К ndash константа устойчивости комплекса

[Аn+] ndash молярная концентрация катионов

[L] ndash молярная концентрация лигандов

[АЦ] ndash молярная концентрация комплекса

Константа устойчивости катиона диамминсеребра (+1) К = 16 middot 107

Рассчитайте растворимость хлорида бромида и иодида серебра(1) в 4М

растворе аммиака если ПР(АgСl) = 1 middot 10-10 ПР(АgВr) = 5 middot 10-13

ПР(АgI) = 8 middot 10-17

AgXhArrАg+ + Х minus ПР(АgХ) = [Аg+][Х minus ]

])([

)()(][

)(][)(

)(])([][

)(][

])([])([2

23

32

33

23

32

23233

++minus

++

+

+++

sdotsdot===

sdot=

sdot=hArr+

NHAgNHcKAgXПР

AgAgXПРXAgXl

NHcKNHAgAg

NHcAgNHAgKNHAgNHAg

50

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

мольл1041)(

4)1061()108()(

мольл1011)(

4)1061()105()(

мольл160)(4)1061()101()(

)()()(

][])([

4

2717

2

2713

2710

32

23

minus

minus

minus

minus

minusminus

minus+

sdot=

sdotsdotsdotsdot=

sdot=

sdotsdotsdotsdot=

=

sdotsdotsdotsdot=

sdotsdot=

asymp

AgIl

AgIl

AgBrl

AgBrl

AgCllAgCll

NHcKAgXПРAgXl

XNHAg

Растворимость галогенидов серебра(1) в 4М растворе аммиака состав-

ляет 016 (AgCl) 11 middot 10-2 (AgBr) и 14 middot 10-4 мольл (AgI) В этом растворе

аммиака хлорид растворяется хорошо бромид ndash незначительно и иодид

серебра (+1) ndash плохо

51

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

9 РАСЧЕТЫ В ЭЛЕКТРОХИМИИ

91 Расчеты по уравнению Нернста

С помощью уравнения Нернста можно вычислить окислительно-

восстановительные потенциалы электродные потенциалы и равновесное

напряжение гальванического элемента

Для окислительно-восстановительного электрода

][][0

BcOkIn

zFRTEE sdot+=

где Е0 ndash стандартный потенциал

Е ndash электродный потенциал

Z ndash число переданных электронов

Для электрона металлкатион металла

][0 +sdot+= ZAInzFRTEE

][][)(0590

K298при)()(

0

01

02

0

BcOkIg

zBEE

TанодЕкатодEE

EEE

sdot+=

=minus=Δminus=Δ

где R ndash газовая постоянная

Т ndash температура

F ndash постоянная Фарадея

[Ок] ndash молярная концентрация окислителя

[Bc] ndash молярная концентрация восстановителя

ΔЕ0 ndash стандартное напряжение

ЕΔ ndash равновесное напряжение

52

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Каков электродный потенциал пары медькатион меди (+2) при 25 degС и

[Cu2+]= 001 мольл

01020590340][

2)(0590 20 IgCuIgBEE sdot++=sdot+= +

E = +028 B

Электродный потенциал равен +028 В

Каково равновесное напряжение гальванического элемента Даниеля

при 25 degС если молярные концентрации сульфата меди(2) и сульфата

цинка(2) одинаковы

Электрод 1 цинккатион цинка (+2)

Электрод 2 медькатион меди (+2)

)()()(][][02950

)()(][02950)(

][02950)()()(

02020202

2

2020220

22022

EZnZnECuCuECuCuEZnCuIg

ZnZnECuCuEZnIgZnZnE

CuIgCuCuEZnZnECuCuEE

Δ=minusminus=+

+minus=+minus

minus+=minus=Δ

++++

+

++++

++++

ΔEdeg = 034 middot (-076) = 110 В

Элемент Даниеля имеет равновесное напряжение 110 В Рассчитайте

напряжение гальванического элемента CuCu +2 (с 1 )|| К+ СI minus || Cu2+(c2)Cu

(Cu2+) = 05 мольл и с1 (Сu2+) = 05 005 и 0005 мольл

Для каждого полуэлемента )(20590 20 +sdot+= CuIgcEE

Напряжение гальванического элемента

1

201

0212 2

0590ccIgEEEEE sdot+minus=minus=Δ

Поскольку

01

02 EE =

53

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

то

1

2

20590

ccIgE sdot=Δ

а) с1 (Cu2+) = 05 мольл ΔЕ = 00295 Ig 1 = 0

б) с1 (Cu2+) = 005мольл ΔЕ = 00295 Ig 10 = 0030 В

в) с1 (Cu2+) = 0005 мольл ΔЕ = 00295 Ig 100 = 0059 В

Исследуемые концентрационные гальванические элементы имеют при

25 degС напряжение 0 30 и 59 мВ

Рассчитайте электродные потенциалы полуэлементов при 25 degС

1) 2HPt (р = 1035 кПа) Н3О+ (рН = 15)

2) +2FePt (с = 002 мольл) Fe3+ (с = 004 мольл)

Каково равновесное напряжение гальванического элемента составлен-

ного из этих электродов

++ OHH 22 2 = 2Н3О+ + 2е-

B880)0890(7880B78800200400590770

][][)(0590)(

B08903101510302950510590

)(3101

)(205900590

)(][

20590

2

2

3320

232

1

2

2

230

1

=minusminus=Δ=+=

sdot+=+hArr

minus=minussdotminus=

sdotminussdotminus=+=

+

+++minus++

EIgE

FeFeIgBFeFeEEeFeFe

IgE

кПаHpIgpH

HpOHIgEE

Равновесное напряжение данного гальванического элемента составляет

088 В

54

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Рассчитайте окислительно-восстановительный потенциал для пары

Mn2+MnOminus4 при рН = 0 при рН = 03 и 7 (t = 25 ordmC)

( ) ( ) [ ][ ][ ]

( ) ( ) ( ) [ ][ ]

( ) ( )

( ) ( ) ( ) 094405112

85

05902

lg5

059085

0590

lg5

0590

5812

4

4

24

42

2

834

42

3422

рНВВEMnOMnE

pHBEMnOMnE

MnMnOBpHBEMnOMnE

MnOHMnBEMnOMnE

eOHMnOHMn

sdotminus+=+

sdotminus=+

sdot+sdotminus=

sdot+=

++harr+

minus

minus

+

minusminus+

+

+minusminus+

minus+minus+

o

o

o

o

При рН = 0 Е = +151 рН = 3 Е = +123 рН = 7 Е = +085

Окислительно-восстановительный потенциал данной пары при рН = 03 и 7 составляет +151 +123 и +085 В соответственно

92 Расчеты по законам Фарадея

Для расчета осажденной массы значений силы тока времени или чис-ла элементарных зарядов при электролизе используются законы Фарадея или преобразования законов Фарадея а также формула-определение мо-лярной массы

zFMIm

zFI

nm

zFIn

τ

τ

τ

=

=

=

55

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

где I ndash сила тока

τ ndash время

z ndash число элементарных зарядов

F ndash постоянная Фарадея

n ndash количество вещества

М ndash молярная масса

m ndash масса вещества

Рассчитайте ежедневное производство алюминия в электролизёре кото-рый работает при силе тока 100 000 А и для которого выход по току η = 85

Al3+ rarr Al + 3endash

кг685г039685485963

85027360024000100asymp=

sdotsdotsdotsdotsdot

==zFMIm ητ

В электролизе ежедневно получают 685 кг алюминия

56

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

10 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ФОРМУЛ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ

101 Определение молекулярной формулы летучего органического соединения

Для определения молекулярной формулы летучего соединения необхо-димо оценить результаты качественного и количественного элементного анализа а также установить молярную массу

Алгоритм действия

1 Установить качественный состав соединения Результат исследуемое соединение состоит из элементов углерод во-

дород и кислород Молекулярная формула СхНуОz 11 Установить молярную массу соединения

12 Экспериментальное определение объема пара одной пропорции

соединения

( )( )[ ]

кПа 72101

C 20

мл 548г

г120

=

=

=

=

p

t

OHCV

OHCm

zyx

zyx

o

13 Рассчитать объем пара порции соединения в нормальных условиях

( )[ ] ( )[ ]

( )[ ] мл 445г

32510115293

1527372101548гг

=sdot

sdotsdot=

sdot=

zyx

zyxzyx

OHCVрТ

рТOHCVOHCV

o

o

oo

14 Рассчитать молярную массу соединения

57

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

( ) ( )( )[ ]

( ) гмоль 259

445

41422120гм

=

sdot=

sdot=

zух

zyx

zухzух

ОНСМ

OHCVVОНСm

ОНСМo

2 Установить возможную молекулярную формулу органического со-единения путем расчета

( ) )()()( ОzМНуМСхМОНСМ zух ++=

Возможные решения 592 гмоль = (2 middot 12 + 4 middot 1 + 2 middot 16 гмоль)

или 592 гмоль = (3 middot 12 + 8 middot 1 + 1 middot 16 гмоль)

Возможные молекулярные формулы органического соединения С2Н4О2 и С3Н8О

3 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органическо-го соединения путем анализа сжиганием

31 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида углерода которые образуются при сжигании одной порции органического соединения

m(CхHуOz) = 60 мг m(H2О) = 720 мг V(CО2) = 718 мл t =20degC ρ = 10172 кПа 32 Рассчитать объем диоксида углерода при нормальных условиях 33 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-

единения

( )( )

( ) ( )( ) 3

м

22 =sdot

sdot=

zyx

zyxp

zyx OHCmVOHCMTCOV

OHCnCOn oo

58

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

34 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-

единения

( )( )

( ) ( )( ) ( ) 8

22

2

22 =sdot

sdot==

zyx

zyxp

zyx OHCmOHМOHCMTOHm

OHCnOHnY o

35 Составить молекулярную формулу

Молекулярная формула органического соединения С3Н8О

Молекулярная (брутто-) формула еще не проясняет строения химиче-

ского соединения Последнее может быть определено при использовании

химических иили физических методов

Возможные соединения с молекулярной формулой С3Н8О

CH3ndashCH2ndashCH2ndashOH ndash пропанол 1

CH3ndashCH(OH)ndashCH3 ndash пропанол 2

СН3ndashСН2ndashОndashСН3 ndash метиловый спирт

102 Определение молекулярной формулы

нелетучего органического соединения

Для определения молекулярной формулы нелетучего соединения необ-

ходимо оценить результаты качественного и количественного элементно-

го анализа и результатов определения молярной массы криоскопическим

методом Молярная масса вещества рассчитывается на основании пони-

жения температуры замерзания

LB

Bзамзам mM

mkT sdot=Δ

Lзам

BзамB mT

mkMΔ

=

где замTΔ ndash понижение температуры замерзания

59

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

замK ndash криоскопическая константа растворителя

Bm ndash масса вещества В

BM ndash молярная масса вещества В

Lm ndash масса растворителя

Для определения молекулярной формулы подходит следующая после-

довательность действий

Установить качественный состав соединения Результат исследуемое со-

единение состоит из элементов углерод водород и кислород Молекуляр-

ная формула ZYX OHC

1 Установить молярную массу соединения

11 Экспериментальное определение понижения температуры замер-

зания раствора

m( ZYX OHC ) = 78 г m(H2О) = 40 г

ΔTзам = -2 К

Кзам(Н2О) = -1860 К sdot гмоль

12 Рассчитать молярную массу соединения

)()()(

2OHmTOHCmkOHCM

зам

ZYXзамZYX Δ=

M( ZYX OHC ) = 181 гмоль

2 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органического

соединения путем анализа сжиганием

21 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида

углерода которые образуются при сжигании одной порции соединения

M(CxHyOz) = 93 мг

m(H2О) = 547 мг

V(СО2) = 739 мл

t =22 degС

60

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

ρ = 1006 гПа

22 Рассчитать объем диоксида углерода в нормальных условиях

25101315295152731006973)()(

0

0220 sdot

sdotsdot==

TppTCOVCOV

V0(СО2) = 679 мл

23 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-

единения

093041422

18106790)(

)()()(

)( 202

sdotsdot

=sdotsdot

==ZYXM

Zyx

ZYX OHCmVOHCMCOV

OHCnCOnx

х = 6

24 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-

единения

93181817542

)()()()(2

)()(2

2

22

sdotsdotsdot

=sdotsdot

==ZYX

Zyx

ZYX OHCmOHMOHCMOHm

OHCnOHny

у = 12

25 Расчет числа атомов кислорода в молекуле органического соеди-

нения

)()()()( OzMHyMCxMOHCM Zyx +minus=

16112126181

)()()()( sdotminussdotminus=

minusminus=

OMHyMCxMOHCM

z Zyx

z = 6

Молекулярная формула соединения С6H12O6

61

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

Основная

1 Коровин НВ Общая химия учебник для технических направлений и специальностей вузов НВ Коровин ndash 2-е изд испр и доп ndash М ВШ 2000

2 Фролов ВВ Химия ВВ Фролов ndash М Высшая школа 1995 3 Глинка НЛ Задачи и упражнения по общей химии НЛ Глинка ndash

Л Химия 1989 4 Суворов АВ Общая химия АВ Суворов АБ Никольский ndash СПб

Химия 1997 5 Орлов КЯ Авиационные материалы КЯ Орлов ВА Пархимович

ndash М Транспорт 1993 6 Задачи и упражнения по общей химии под ред проф НВ Корови-

на ndash М Высшая школа 2003 7 Михилев ЛА Задачи и упражнения по неорганической химии

ЛА Михилев НФ Пассет МИ Федотова ndash СПб Химия 1995 8 Хомченко ИГ Общая химия сборник задач и упражнений

ИГ Хомченко ndash М Оникс 1999 9 Литвинова ТН Задачи по общей химии с медико-биологической на-

правленностью ТН Литвинова ndash Ростов нД Феникс 2001 10 Кузьменко НЕ Задачник по химии НЕ Кузьменко ВВ Еремин

ndash М Экзамен 1999

Дополнительная

1 Слесарев ВИ Химия Основы химии живого учебник для вузов

ВИ Слесарев ndash 2-е изд испр и доп ndash СПб Химиздат 2001

2 Хаускрофт К Современный курс общей химии В 2 т К Хаускрофт

Э Констебл пер с англ ndash М Мир 2002 3 Лидин РА Химия справочник для старшеклассников поступающих в вузы

РА Лидин ЛЮ Аликберова ndash М Аст пресс школа 2002

62

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

4 Слета ЛА Химия справочник ЛА Слета ndash Харьков Фолио Рос-

тов нД Феникс 1997

5 Дикерсон Р Основные законы химии В 2 т Р Дикерсон Г Грей

Дж Хейт ndash М Мир 1982

6 Лучинский ГП Курс химии ГП Лучинский ndash М Высшая школа 1985

7 Ремсден ЭН Начала современной химии ЭН Ремсден ndash Л Хи-

мия 1985

8 Степин БД Неорганическая химия БД Степин АА Цветков ndash

М Высшая школа 1994 9 Шелинский ГИ Основы теории химических процессов ГИ Шелинский

ndash М Просвещение 1989

10 Ерохин ЮМ Сборник задач и упражнений по химии ЮМ Еро-

хин ВИ Фролов ndash М ВШ 1990

11 Любимова НБ Вопросы и задачи по общей и неорганической хи-

мии НБ Любимова ndash М ВШ 1990 12 Фримантл М Химия в действии М Фримантл ndash Ч 1 2 ndash М Мир 1991

13 Шиманович ИЕ Общая химия в формулах определениях схемах

ИЕ Шиманович МЛ Павлович ВФ Тикавый ПМ Малашко ndash Минск

Университетское 1996

14 Витинг ЛМ Задачи и упражнения по общей химии ЛМ Витинг

ЛА Резницкий ndash М МГУ 1995

15 Зоммер К Химия справоник школьника и студента Пер с нем

под ред РА Лигина ndash 2-е издстереотип ndash М Дрофа 2000

63

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Приложение

64

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

65

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

66

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

67

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Значение некоторых констант

Постоянная Авогадро NA = 60221023 моль-1

Постоянная Фарадея 1 F = 6021023е = 96484 Кл = 268 Аmiddotч

Постоянная Планка h = 662610-34 Джс

Универсальная газовая постоянная R = 0082 лmiddotатмКndash1моль-1 =

= 62 360 млmiddotмм рт ст Кndash1мольndash1 = 8314 ДжmiddotК-1мольndash1 = 1987 калК-1моль-1

Таблица 1

Приставки кратных и дольных единиц

Приставка Множитель Приставка Множитель Приставка Множитель

тера Т 1012 гектог 102 милли м 10-3

гига Г 109 дека да 101 микро мк 10-6

мега М 106 децид 10-1 нано н 10-9

кило к 103 сантис 10-2 пико п 10-12

Таблица 2

Корни латинских названий элементов

Символ Название Корень латинского названия Ag Серебро Аргент As Мышьяк арс- арсен- Au Золото аур- С Углерод карб- карбон- Сu Медь купр- Fe Железо ферр- Н Водород гидр- гидроген-

Hg Ртуть меркур- Мn Марганец марган- N Азот нитр- Ni Никель никкал- О Кислород окс- оксиген- Pb Свинец плюмб- S Сера сульф- тио-

Sb Сурьма стиб- Si Кремний алл- силиц- Sn Олово станн-

68

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Таблица 3 Соотношение между единицами энергии

Единица эрг Дж кал Втmiddotч ЭВ

эрг 1 10-7 239middot10-8 278middot10-11 624middot1011

Дж 107 1 0239 278middot10-4 625middot1018

кал 4184middot107 4184 1 116middot103 261middot1019

Втmiddotч 360middot1010 36middot103 861 1 224middot1022

ЭВ 160middot10-12 160middot10-19 383middot10-20 445middot10-23 1

Таблица 4

Названия часто употребляемых кислот и их солей

Кислота Названия солей

Название Формула Кислот-ный

осадок

По названию кислоты (рус номенклатура)

По названию аниона (между-народная но-менклатура)

Азотная HNO3 NO3ndash азотнокислый нитрат

Азотистая HNO2 NО2ndash азотистокислый нитрит

Бромоводородная HBr Brndash бромистый бромид

Йодоводородная HI Indash йодистый йодид

Метакремниевая H2SiO3 SiO32ndash кремниевокислый силикат

Марганцовая HMnO4 MnO4ndash марганцевокислый перманганат

Ортофосфорная H3PO4 PO43ndash фосфорнокислый ортофосфат

(фосфат)

H3PO4 HPO42ndash

кислый фосфорнокис-лый (двухзамещенный) гидрофосфат

H3PO4 H2PO4ndash кислый фосфорнокис-

лый (однозамещенный) дигидрофосфат

Серная H2SO4 SO42ndash сернокислый сульфат

H2SO4 HSO4ndash

кислый сернокислый

гидросульфат (бисульфат)

Сернистая H2SO3 SO32ndash сернокислый сульфит

H2SO3 HSO3ndash кислый сернистокислый гидросульфит

(бисульфит)

Угольная H2CO3 CO32ndash углекислый карбонат

H2CO3 HCO3ndash

кислый углекислый (двууглекислый)

гидрокарбонат (бикарбонат)

Уксусная CH3CHOOH CH3COOndash уксуснокислый ацетат

69

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Окончание табл 4Кислота Названия солей

Название Формула Кислот-ный

осадок

По названию кислоты (рус номенклатура)

По названию аниона (между-народная но-менклатура)

Фосфористая H3PO3 HPO32ndash фосфористокислый фосфит

Фтороводородная HF Fndash фтористый фторид

Хлороводородная HCl Clndash хлористый хлорид

Хлорная HClO4 ClO4ndash хлорнокислый перхлорат

Хлорноватая HClO3 ClO3ndash хлорноватокислый хлорат

Хлорноватистая HClO ClOndash хлорноватистокислый гипохлорид

Хромовая H2CrO4 CrO42ndash хромовокислый хромат

Двухромовая H2Cr2O7 Cr2O72ndash двухромовокислый

бихромат (ди-хромат)

70

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

  • СОДЕРЖАНИЕ
    • ВВЕДЕНИЕ
    • ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
    • 1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВАЖНЕЙШИХ ВЕЛИЧИН И ЕДИНИЦИСПОЛЬЗУЕМЫХ В ХИМИИ
    • 2 ВАЖНЕЙШИЕ ВЕЛИЧИНЫ И ЕДИНИЦЫ В ХИМИИ
    • 3 РАСЧЕТЫ ДЛЯ ГАЗОВ
      • 31 Расчет массы газов
      • 32 Расчет объема газов
        • 4 РАСЧЕТЫ ДЛЯ СМЕСЕЙ
          • 41 Расчеты соотношения компонентов смеси
          • 42 Расчеты по массовой доле
          • 43 Расчеты по объемной доле
          • 44 Расчеты по мольной доле
          • 45 Расчеты по молярной концентрации
          • 46 Расчеты по эквивалентной концентрации
          • 47 Расчеты по плотности газов и растворов
          • 48 Расчет молярной концентрации веществапо результатам титрования
          • 49 Расчет массы по результатам титрования
            • 5 СТЕХИОМЕТРИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РЕАКЦИЯМ
              • 51 Алгебраический расчет массы и объема
              • 52 Расчет массы и объема методом пропорций
                • 6 РАСЧЁТЫ В ХИМИЧЕСКОЙ ТЕРМОДИНАМИКЕ
                  • 61 Расчет энтальпии реакции по данным эксперимента
                  • 62 Расчет стандартных величин реакции по табличным данным
                  • 63 Расчет энергии Гиббса реакции
                  • 64 Расчет константы равновесия
                    • 7 РАСЧЕТЫ В КИНЕТИКЕ РЕАКЦИЙ
                      • 71 Расчет константы скорости
                      • 72 Расчет порядка реакции
                      • 73 Расчет времени реакции
                      • 74 Расчеты по уравнению Аррениуса
                        • 8 РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РАВНОВЕСИЯМ
                          • 81 Расчеты по закону действующих масс
                          • 82 Расчет константы равновесия Кс
                          • 83 Расчет количества продукта в состоянии равновесия
                          • 84 Расчет выхода продукта
                          • 85 Расчет константы равновесия по уравнению Вант-Гоффа
                          • 86 Расчеты с водородным показателем рН
                          • 87 Расчет степени протолиза
                          • 88 Расчеты по равновесиям растворимости
                          • 89 Расчет растворимости при комплексообразовании
                            • 9 РАСЧЕТЫ В ЭЛЕКТРОХИМИИ
                              • 91 Расчеты по уравнению Нернста
                              • 92 Расчеты по законам Фарадея
                                • 10 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ФОРМУЛОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
                                  • 101 Определение молекулярной формулы летучего органического соединения
                                  • 102 Определение молекулярной формулы не летучего органического соединения
                                    • БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
                                    • Приложение
Page 42: МЕТОДИКА РЕШЕНИЯ ЗАДАЧvenec.ulstu.ru/lib/disk/2015/Kemer_7.pdf · 2015-03-23 · ВВЕДЕНИЕ Значение решения задач в курсе химии

c130)10501(287287

2874684)328

1273100

1(31458

101000

)11(

)11(

1312

4684

1

2

2

2

121

2

1212

minusminus =sdotsdot==

===minus+

minus=

minusminus=

minusminus=minus

KK

eKK

KKIn

TTRE

KKIn

TTREInkInk

A

A

Константа скорости разложения N2О5 при 100 degС составляет 013 с-1

42

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

8 РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РАВНОВЕСИЯМ

81 Расчеты по закону действующих масс

Расчеты в соответствии с законом действующих масс осуществляются в определенной последовательности

Алгоритм действия 1 Составление уравнения реакции 2 Указание молярных концентраций (парциальных давлений) реаген-

тов перед началом реакции 3 Вычисление молярных концентраций (парциальных давлений) уча-

стников реакции в состоянии химического равновесия 4 Составление уравнения закона действующих масс 5 Подстановка молярных концентраций (парциальных давлений) в

уравнение закона действующих масс 6 Расчет искомых величин В химических равновесиях с одинаковой суммой коэффициентов для

реагентов и продуктов (Δ v = 0) вместо молярных концентраций могут быть взяты пропорциональные им количества веществ

82 Расчет константы равновесия Кс

В реакции уксусной кислоты с этанолом при 25 degС к моменту установ-ления химического равновесия образовалось 205 моль этилового эфира уксусной кислоты В исходных веществах содержалось 155 моль воды Каково значение константы равновесия

1 СН3mdashСООН + С2Н5mdashОНhArrСН3mdashСООmdashС2Н5 + Н2О 2 3 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 (3-205) (4-205) 205 моль (155 + 205) 095 моль 195 моль 36 моль

43

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

4 )()(

)()(спиртnкислотаnводаnэфирnKC sdot

sdot=

5 95195063052

sdotsdot

=cK

6 КС = 398 При 25 degС константа равновесия образования этилового эфира уксус-

ной кислоты равна 398 (или ~ 4)

83 Расчет количества продукта в состоянии равновесия

При 25 degС константа равновесия образования эфира из уксусной кисло-ты и этанола равна 4 Каково количество эфира в состоянии равновесия если взято 3 моль уксусной кислоты и 4 моль этанола Исходные вещест-ва содержат 155 моль воды

1 СН3 ndash СООН + С2Н5 ndash ОН hArr СН3 ndash СОО ndash С2Н5 + Н2О 2 3 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 3-n 4-n n 155 + n

4 )()(

)()(спиртnкислотаnводаnэфирnK C sdot

sdot=

5 )4()3(

)551(4nn

nnminussdotminus

+=

87329254164

972859

016859482845516

21

222

plusmn=minusplusmn=

=+minus+minus=+

n

nnnnnn

n1 = 78 моль (нереальный ответ n gt 4 моль)

n2 = 205 моль В состоянии химического равновесия смесь содержит 205 моль этило-

вого эфира уксусной кислоты

44

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

84 Расчет выхода продукта

Уход продукта реакции представляет собой частное от деления полу-ченного в равновесии количества вещества и рассчитанного по необрати-мой реакции количества вещества

теорnn

При взаимодействии 3 моль уксусной кислоты с 4 моль этанола полу-чают 205 моль эфира Исходные вещества содержали 155 моль воды Ка-ков выход эфира по отношению к уксусной кислоте

1 OHHCCOOCHOHHCCOOHCH 2523523 +minusminushArrminus+minus

2 23 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 095 моль 195 моль 205 моль 36 моль

4 3052

)()(

)()(

0

===кислотаnэфирn

эфирnэфирn

теор

η

5 68680 ==η

Выход эфира по отношению к уксусной кислоте составляет 68

85 Расчет константы равновесия по уравнению Вант-Гоффа

Расчет константы равновесия при определенной температуре осущест-вляется при заданной константе равновесия с помощью уравнения Ванг-Гоффа (изобара реакций)

2RTH

dTdInK Δ

=

Интегрированная форма

12

120

12 TTTT

RHInKInK minus

sdotΔ

+=

45

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

где k ndash константа равновесия 0HΔ ndash стандартная энтальпия

R ndash универсальная газовая постоянная T ndash температура 12 ndash индексы для двух составляющих

При 25 degС для химической реакции 242 2NOON hArr константа равновесия

КР = 114 кПа Рассчитайте константу равновесия при 70 degС если стан-дартная энтальпия реакции Δ Н0 = 59 кДж

259325101325101

940343298298343

3145859000

325101411

325101

9402

12

120

12

2

2 =sdot=sdot=

=sdotminus

sdot+=

=minus

sdotΔ

+==

eeK

In

TTTT

RHInK

KInK

PInKP

PP

P

86 Расчеты с водородным показателем рН

Расчеты с показателем рН проводятся с помощью формулы-определения рН и химического выражения константы протолиза

мольлв)()( 33 OHcOHIgcpH +minus=

Для сильных кислот и оснований

с(H3O+) = c0на sdot c(OH-) = c0B

Для средних по силе кислот и оснований (при К gt 001 с0)

с(H3O+) = Bbнаa cKOHсcK 00 )( =minus

Для буферных ратворов

)()()( 3 minus

+ sdot=AcHAcКOHс a

46

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Раствор имеет значение рН 35 Какова молярная концентрация катио-нов оксония

мольл102310)(

10)(

)(

4533

3

3

minusminus+

minus+

+

sdot==

=

minus=

OHc

OHc

OHIgcpH

pH

Концентрация катионов H3O+ = 32 sdot 10-4 мольл

Рассчитайте рН в 01М растворе аммиака если КВ(NH3) = 18 middot 10 5minus

111)1077(

мольл10771031

101)(

)(

мольл103110)1081()(

)(

12

123

14

3

35

0

=sdotminus=

sdot=sdotsdot

==

sdot=sdotsdot=

=

minus

minusminus

minus

minus+

minusminusminus

minus

IgpHOHcKOHс

OHc

cKOHс

W

BB

Рассчитайте значение рН буферного раствора

К a (СН3СООН) + 016М CH 3 COONa

Если К а (СН3СООН) = 18- 10 5minus

55

3

33 1021

160110)1081(

)()()( minusminus

minus+ sdot=sdotsdot=sdot=

COOCHcCOOHCHcKOHс a

pH = 49

Буферный раствор имеет значение рН = 49

47

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

87 Расчет степени протолиза

Степень протолиза представляет собой долю кислоты или основания

вступивших в протолиз по отношению к начальной концентраций протолита

НАНАKT c

Acc

OHca00

3 )()( minus+

==

и

BBC c

HBccOHca

000

)()( +minus

==

Какова степень протолиза в 001М растворе уксусной кислоты если

010

010)1081()(

)(

)()()(

)(

5

30

30

30330

3

sdotsdot=

sdot=

sdot==

minus

+

COOHCHcCOOHCHcK

a

COOHCHcKOHcCOOHCHc

OHca

aKT

aKT

аКТ = 0042 или 42

Ka = 18 sdot 10-5

Степень протолиза уксусной кислоты составляет 42

88 Расчеты по равновесиям растворимости

Расчеты по равновесиям растворимости и осаждения проводятся с по-

мощью выражения для произведения растворимости

)()(

][][)(

nmnm

nMnM

nmMnnM

nmBAПРBAl

BABAПР

+

minus+

=

=

48

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

где ПР (АmВn) ndash произведение растворимого вещества АmВn

l(АmВn) ndash растворимость вещества или концентрация насыщенного рас-

твора вещества nm BA

Сульфат бария имеет произведение растворимости 1middot10-10 При какой

концентрации серной кислоты в 0001М растворе хлорида бария начина-

ется осаждение сульфата бария

[Ba2+][SO minus24 ] = ПP(BaSо4)

3

10

242

442 101101

][)(][)( minus

minus

+minus

sdotsdot

===BaBaSOПРSOSOHс

c(H2SО4)= 1 middot 10-7 мольл

Осаждение сульфата бария начинается когда концентрация серной ки-

слоты превышает значение 1 middot 10 7minus мольл

Какова растворимость l1 перхлората калия в воде по сравнению с рас-

творимостью l1 перхлората калия в 1 М растворе хлорида калия

l1 (КСlO4) = [СlOminus4 ] = )( 4KCIOПР = 2101 minussdot = 01 мольл

l1 (КСlO4) = [СlOminus4 ] ПР(КClO4) = с(К+)[СlO

minus4 ] = 1 middot 10-2

1101

)()KClO()(

24

42

minus

+

sdot==

KcПРKClOl

l1 (КСlO4) = 001 мольл

Растворимость l1 перхлората калия в чистой воде в десять раз выше 1

М растворе хлорида калия

49

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

89 Расчет растворимости при комплексообразовании

Для расчета растворимости малорастворимых солей когда катион об-

разует комплекс требуются уравнения для произведения растворимости и

для константы устойчивости комплекса

ПР(AmBn) = [An+]m[Bm-]n

xnx

LAAlK

]][[][

+=

где ПР ndash произведение растворимости

К ndash константа устойчивости комплекса

[Аn+] ndash молярная концентрация катионов

[L] ndash молярная концентрация лигандов

[АЦ] ndash молярная концентрация комплекса

Константа устойчивости катиона диамминсеребра (+1) К = 16 middot 107

Рассчитайте растворимость хлорида бромида и иодида серебра(1) в 4М

растворе аммиака если ПР(АgСl) = 1 middot 10-10 ПР(АgВr) = 5 middot 10-13

ПР(АgI) = 8 middot 10-17

AgXhArrАg+ + Х minus ПР(АgХ) = [Аg+][Х minus ]

])([

)()(][

)(][)(

)(])([][

)(][

])([])([2

23

32

33

23

32

23233

++minus

++

+

+++

sdotsdot===

sdot=

sdot=hArr+

NHAgNHcKAgXПР

AgAgXПРXAgXl

NHcKNHAgAg

NHcAgNHAgKNHAgNHAg

50

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

мольл1041)(

4)1061()108()(

мольл1011)(

4)1061()105()(

мольл160)(4)1061()101()(

)()()(

][])([

4

2717

2

2713

2710

32

23

minus

minus

minus

minus

minusminus

minus+

sdot=

sdotsdotsdotsdot=

sdot=

sdotsdotsdotsdot=

=

sdotsdotsdotsdot=

sdotsdot=

asymp

AgIl

AgIl

AgBrl

AgBrl

AgCllAgCll

NHcKAgXПРAgXl

XNHAg

Растворимость галогенидов серебра(1) в 4М растворе аммиака состав-

ляет 016 (AgCl) 11 middot 10-2 (AgBr) и 14 middot 10-4 мольл (AgI) В этом растворе

аммиака хлорид растворяется хорошо бромид ndash незначительно и иодид

серебра (+1) ndash плохо

51

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

9 РАСЧЕТЫ В ЭЛЕКТРОХИМИИ

91 Расчеты по уравнению Нернста

С помощью уравнения Нернста можно вычислить окислительно-

восстановительные потенциалы электродные потенциалы и равновесное

напряжение гальванического элемента

Для окислительно-восстановительного электрода

][][0

BcOkIn

zFRTEE sdot+=

где Е0 ndash стандартный потенциал

Е ndash электродный потенциал

Z ndash число переданных электронов

Для электрона металлкатион металла

][0 +sdot+= ZAInzFRTEE

][][)(0590

K298при)()(

0

01

02

0

BcOkIg

zBEE

TанодЕкатодEE

EEE

sdot+=

=minus=Δminus=Δ

где R ndash газовая постоянная

Т ndash температура

F ndash постоянная Фарадея

[Ок] ndash молярная концентрация окислителя

[Bc] ndash молярная концентрация восстановителя

ΔЕ0 ndash стандартное напряжение

ЕΔ ndash равновесное напряжение

52

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Каков электродный потенциал пары медькатион меди (+2) при 25 degС и

[Cu2+]= 001 мольл

01020590340][

2)(0590 20 IgCuIgBEE sdot++=sdot+= +

E = +028 B

Электродный потенциал равен +028 В

Каково равновесное напряжение гальванического элемента Даниеля

при 25 degС если молярные концентрации сульфата меди(2) и сульфата

цинка(2) одинаковы

Электрод 1 цинккатион цинка (+2)

Электрод 2 медькатион меди (+2)

)()()(][][02950

)()(][02950)(

][02950)()()(

02020202

2

2020220

22022

EZnZnECuCuECuCuEZnCuIg

ZnZnECuCuEZnIgZnZnE

CuIgCuCuEZnZnECuCuEE

Δ=minusminus=+

+minus=+minus

minus+=minus=Δ

++++

+

++++

++++

ΔEdeg = 034 middot (-076) = 110 В

Элемент Даниеля имеет равновесное напряжение 110 В Рассчитайте

напряжение гальванического элемента CuCu +2 (с 1 )|| К+ СI minus || Cu2+(c2)Cu

(Cu2+) = 05 мольл и с1 (Сu2+) = 05 005 и 0005 мольл

Для каждого полуэлемента )(20590 20 +sdot+= CuIgcEE

Напряжение гальванического элемента

1

201

0212 2

0590ccIgEEEEE sdot+minus=minus=Δ

Поскольку

01

02 EE =

53

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

то

1

2

20590

ccIgE sdot=Δ

а) с1 (Cu2+) = 05 мольл ΔЕ = 00295 Ig 1 = 0

б) с1 (Cu2+) = 005мольл ΔЕ = 00295 Ig 10 = 0030 В

в) с1 (Cu2+) = 0005 мольл ΔЕ = 00295 Ig 100 = 0059 В

Исследуемые концентрационные гальванические элементы имеют при

25 degС напряжение 0 30 и 59 мВ

Рассчитайте электродные потенциалы полуэлементов при 25 degС

1) 2HPt (р = 1035 кПа) Н3О+ (рН = 15)

2) +2FePt (с = 002 мольл) Fe3+ (с = 004 мольл)

Каково равновесное напряжение гальванического элемента составлен-

ного из этих электродов

++ OHH 22 2 = 2Н3О+ + 2е-

B880)0890(7880B78800200400590770

][][)(0590)(

B08903101510302950510590

)(3101

)(205900590

)(][

20590

2

2

3320

232

1

2

2

230

1

=minusminus=Δ=+=

sdot+=+hArr

minus=minussdotminus=

sdotminussdotminus=+=

+

+++minus++

EIgE

FeFeIgBFeFeEEeFeFe

IgE

кПаHpIgpH

HpOHIgEE

Равновесное напряжение данного гальванического элемента составляет

088 В

54

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Рассчитайте окислительно-восстановительный потенциал для пары

Mn2+MnOminus4 при рН = 0 при рН = 03 и 7 (t = 25 ordmC)

( ) ( ) [ ][ ][ ]

( ) ( ) ( ) [ ][ ]

( ) ( )

( ) ( ) ( ) 094405112

85

05902

lg5

059085

0590

lg5

0590

5812

4

4

24

42

2

834

42

3422

рНВВEMnOMnE

pHBEMnOMnE

MnMnOBpHBEMnOMnE

MnOHMnBEMnOMnE

eOHMnOHMn

sdotminus+=+

sdotminus=+

sdot+sdotminus=

sdot+=

++harr+

minus

minus

+

minusminus+

+

+minusminus+

minus+minus+

o

o

o

o

При рН = 0 Е = +151 рН = 3 Е = +123 рН = 7 Е = +085

Окислительно-восстановительный потенциал данной пары при рН = 03 и 7 составляет +151 +123 и +085 В соответственно

92 Расчеты по законам Фарадея

Для расчета осажденной массы значений силы тока времени или чис-ла элементарных зарядов при электролизе используются законы Фарадея или преобразования законов Фарадея а также формула-определение мо-лярной массы

zFMIm

zFI

nm

zFIn

τ

τ

τ

=

=

=

55

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

где I ndash сила тока

τ ndash время

z ndash число элементарных зарядов

F ndash постоянная Фарадея

n ndash количество вещества

М ndash молярная масса

m ndash масса вещества

Рассчитайте ежедневное производство алюминия в электролизёре кото-рый работает при силе тока 100 000 А и для которого выход по току η = 85

Al3+ rarr Al + 3endash

кг685г039685485963

85027360024000100asymp=

sdotsdotsdotsdotsdot

==zFMIm ητ

В электролизе ежедневно получают 685 кг алюминия

56

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

10 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ФОРМУЛ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ

101 Определение молекулярной формулы летучего органического соединения

Для определения молекулярной формулы летучего соединения необхо-димо оценить результаты качественного и количественного элементного анализа а также установить молярную массу

Алгоритм действия

1 Установить качественный состав соединения Результат исследуемое соединение состоит из элементов углерод во-

дород и кислород Молекулярная формула СхНуОz 11 Установить молярную массу соединения

12 Экспериментальное определение объема пара одной пропорции

соединения

( )( )[ ]

кПа 72101

C 20

мл 548г

г120

=

=

=

=

p

t

OHCV

OHCm

zyx

zyx

o

13 Рассчитать объем пара порции соединения в нормальных условиях

( )[ ] ( )[ ]

( )[ ] мл 445г

32510115293

1527372101548гг

=sdot

sdotsdot=

sdot=

zyx

zyxzyx

OHCVрТ

рТOHCVOHCV

o

o

oo

14 Рассчитать молярную массу соединения

57

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

( ) ( )( )[ ]

( ) гмоль 259

445

41422120гм

=

sdot=

sdot=

zух

zyx

zухzух

ОНСМ

OHCVVОНСm

ОНСМo

2 Установить возможную молекулярную формулу органического со-единения путем расчета

( ) )()()( ОzМНуМСхМОНСМ zух ++=

Возможные решения 592 гмоль = (2 middot 12 + 4 middot 1 + 2 middot 16 гмоль)

или 592 гмоль = (3 middot 12 + 8 middot 1 + 1 middot 16 гмоль)

Возможные молекулярные формулы органического соединения С2Н4О2 и С3Н8О

3 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органическо-го соединения путем анализа сжиганием

31 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида углерода которые образуются при сжигании одной порции органического соединения

m(CхHуOz) = 60 мг m(H2О) = 720 мг V(CО2) = 718 мл t =20degC ρ = 10172 кПа 32 Рассчитать объем диоксида углерода при нормальных условиях 33 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-

единения

( )( )

( ) ( )( ) 3

м

22 =sdot

sdot=

zyx

zyxp

zyx OHCmVOHCMTCOV

OHCnCOn oo

58

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

34 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-

единения

( )( )

( ) ( )( ) ( ) 8

22

2

22 =sdot

sdot==

zyx

zyxp

zyx OHCmOHМOHCMTOHm

OHCnOHnY o

35 Составить молекулярную формулу

Молекулярная формула органического соединения С3Н8О

Молекулярная (брутто-) формула еще не проясняет строения химиче-

ского соединения Последнее может быть определено при использовании

химических иили физических методов

Возможные соединения с молекулярной формулой С3Н8О

CH3ndashCH2ndashCH2ndashOH ndash пропанол 1

CH3ndashCH(OH)ndashCH3 ndash пропанол 2

СН3ndashСН2ndashОndashСН3 ndash метиловый спирт

102 Определение молекулярной формулы

нелетучего органического соединения

Для определения молекулярной формулы нелетучего соединения необ-

ходимо оценить результаты качественного и количественного элементно-

го анализа и результатов определения молярной массы криоскопическим

методом Молярная масса вещества рассчитывается на основании пони-

жения температуры замерзания

LB

Bзамзам mM

mkT sdot=Δ

Lзам

BзамB mT

mkMΔ

=

где замTΔ ndash понижение температуры замерзания

59

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

замK ndash криоскопическая константа растворителя

Bm ndash масса вещества В

BM ndash молярная масса вещества В

Lm ndash масса растворителя

Для определения молекулярной формулы подходит следующая после-

довательность действий

Установить качественный состав соединения Результат исследуемое со-

единение состоит из элементов углерод водород и кислород Молекуляр-

ная формула ZYX OHC

1 Установить молярную массу соединения

11 Экспериментальное определение понижения температуры замер-

зания раствора

m( ZYX OHC ) = 78 г m(H2О) = 40 г

ΔTзам = -2 К

Кзам(Н2О) = -1860 К sdot гмоль

12 Рассчитать молярную массу соединения

)()()(

2OHmTOHCmkOHCM

зам

ZYXзамZYX Δ=

M( ZYX OHC ) = 181 гмоль

2 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органического

соединения путем анализа сжиганием

21 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида

углерода которые образуются при сжигании одной порции соединения

M(CxHyOz) = 93 мг

m(H2О) = 547 мг

V(СО2) = 739 мл

t =22 degС

60

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

ρ = 1006 гПа

22 Рассчитать объем диоксида углерода в нормальных условиях

25101315295152731006973)()(

0

0220 sdot

sdotsdot==

TppTCOVCOV

V0(СО2) = 679 мл

23 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-

единения

093041422

18106790)(

)()()(

)( 202

sdotsdot

=sdotsdot

==ZYXM

Zyx

ZYX OHCmVOHCMCOV

OHCnCOnx

х = 6

24 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-

единения

93181817542

)()()()(2

)()(2

2

22

sdotsdotsdot

=sdotsdot

==ZYX

Zyx

ZYX OHCmOHMOHCMOHm

OHCnOHny

у = 12

25 Расчет числа атомов кислорода в молекуле органического соеди-

нения

)()()()( OzMHyMCxMOHCM Zyx +minus=

16112126181

)()()()( sdotminussdotminus=

minusminus=

OMHyMCxMOHCM

z Zyx

z = 6

Молекулярная формула соединения С6H12O6

61

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

Основная

1 Коровин НВ Общая химия учебник для технических направлений и специальностей вузов НВ Коровин ndash 2-е изд испр и доп ndash М ВШ 2000

2 Фролов ВВ Химия ВВ Фролов ndash М Высшая школа 1995 3 Глинка НЛ Задачи и упражнения по общей химии НЛ Глинка ndash

Л Химия 1989 4 Суворов АВ Общая химия АВ Суворов АБ Никольский ndash СПб

Химия 1997 5 Орлов КЯ Авиационные материалы КЯ Орлов ВА Пархимович

ndash М Транспорт 1993 6 Задачи и упражнения по общей химии под ред проф НВ Корови-

на ndash М Высшая школа 2003 7 Михилев ЛА Задачи и упражнения по неорганической химии

ЛА Михилев НФ Пассет МИ Федотова ndash СПб Химия 1995 8 Хомченко ИГ Общая химия сборник задач и упражнений

ИГ Хомченко ndash М Оникс 1999 9 Литвинова ТН Задачи по общей химии с медико-биологической на-

правленностью ТН Литвинова ndash Ростов нД Феникс 2001 10 Кузьменко НЕ Задачник по химии НЕ Кузьменко ВВ Еремин

ndash М Экзамен 1999

Дополнительная

1 Слесарев ВИ Химия Основы химии живого учебник для вузов

ВИ Слесарев ndash 2-е изд испр и доп ndash СПб Химиздат 2001

2 Хаускрофт К Современный курс общей химии В 2 т К Хаускрофт

Э Констебл пер с англ ndash М Мир 2002 3 Лидин РА Химия справочник для старшеклассников поступающих в вузы

РА Лидин ЛЮ Аликберова ndash М Аст пресс школа 2002

62

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

4 Слета ЛА Химия справочник ЛА Слета ndash Харьков Фолио Рос-

тов нД Феникс 1997

5 Дикерсон Р Основные законы химии В 2 т Р Дикерсон Г Грей

Дж Хейт ndash М Мир 1982

6 Лучинский ГП Курс химии ГП Лучинский ndash М Высшая школа 1985

7 Ремсден ЭН Начала современной химии ЭН Ремсден ndash Л Хи-

мия 1985

8 Степин БД Неорганическая химия БД Степин АА Цветков ndash

М Высшая школа 1994 9 Шелинский ГИ Основы теории химических процессов ГИ Шелинский

ndash М Просвещение 1989

10 Ерохин ЮМ Сборник задач и упражнений по химии ЮМ Еро-

хин ВИ Фролов ndash М ВШ 1990

11 Любимова НБ Вопросы и задачи по общей и неорганической хи-

мии НБ Любимова ndash М ВШ 1990 12 Фримантл М Химия в действии М Фримантл ndash Ч 1 2 ndash М Мир 1991

13 Шиманович ИЕ Общая химия в формулах определениях схемах

ИЕ Шиманович МЛ Павлович ВФ Тикавый ПМ Малашко ndash Минск

Университетское 1996

14 Витинг ЛМ Задачи и упражнения по общей химии ЛМ Витинг

ЛА Резницкий ndash М МГУ 1995

15 Зоммер К Химия справоник школьника и студента Пер с нем

под ред РА Лигина ndash 2-е издстереотип ndash М Дрофа 2000

63

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Приложение

64

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

65

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

66

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

67

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Значение некоторых констант

Постоянная Авогадро NA = 60221023 моль-1

Постоянная Фарадея 1 F = 6021023е = 96484 Кл = 268 Аmiddotч

Постоянная Планка h = 662610-34 Джс

Универсальная газовая постоянная R = 0082 лmiddotатмКndash1моль-1 =

= 62 360 млmiddotмм рт ст Кndash1мольndash1 = 8314 ДжmiddotК-1мольndash1 = 1987 калК-1моль-1

Таблица 1

Приставки кратных и дольных единиц

Приставка Множитель Приставка Множитель Приставка Множитель

тера Т 1012 гектог 102 милли м 10-3

гига Г 109 дека да 101 микро мк 10-6

мега М 106 децид 10-1 нано н 10-9

кило к 103 сантис 10-2 пико п 10-12

Таблица 2

Корни латинских названий элементов

Символ Название Корень латинского названия Ag Серебро Аргент As Мышьяк арс- арсен- Au Золото аур- С Углерод карб- карбон- Сu Медь купр- Fe Железо ферр- Н Водород гидр- гидроген-

Hg Ртуть меркур- Мn Марганец марган- N Азот нитр- Ni Никель никкал- О Кислород окс- оксиген- Pb Свинец плюмб- S Сера сульф- тио-

Sb Сурьма стиб- Si Кремний алл- силиц- Sn Олово станн-

68

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Таблица 3 Соотношение между единицами энергии

Единица эрг Дж кал Втmiddotч ЭВ

эрг 1 10-7 239middot10-8 278middot10-11 624middot1011

Дж 107 1 0239 278middot10-4 625middot1018

кал 4184middot107 4184 1 116middot103 261middot1019

Втmiddotч 360middot1010 36middot103 861 1 224middot1022

ЭВ 160middot10-12 160middot10-19 383middot10-20 445middot10-23 1

Таблица 4

Названия часто употребляемых кислот и их солей

Кислота Названия солей

Название Формула Кислот-ный

осадок

По названию кислоты (рус номенклатура)

По названию аниона (между-народная но-менклатура)

Азотная HNO3 NO3ndash азотнокислый нитрат

Азотистая HNO2 NО2ndash азотистокислый нитрит

Бромоводородная HBr Brndash бромистый бромид

Йодоводородная HI Indash йодистый йодид

Метакремниевая H2SiO3 SiO32ndash кремниевокислый силикат

Марганцовая HMnO4 MnO4ndash марганцевокислый перманганат

Ортофосфорная H3PO4 PO43ndash фосфорнокислый ортофосфат

(фосфат)

H3PO4 HPO42ndash

кислый фосфорнокис-лый (двухзамещенный) гидрофосфат

H3PO4 H2PO4ndash кислый фосфорнокис-

лый (однозамещенный) дигидрофосфат

Серная H2SO4 SO42ndash сернокислый сульфат

H2SO4 HSO4ndash

кислый сернокислый

гидросульфат (бисульфат)

Сернистая H2SO3 SO32ndash сернокислый сульфит

H2SO3 HSO3ndash кислый сернистокислый гидросульфит

(бисульфит)

Угольная H2CO3 CO32ndash углекислый карбонат

H2CO3 HCO3ndash

кислый углекислый (двууглекислый)

гидрокарбонат (бикарбонат)

Уксусная CH3CHOOH CH3COOndash уксуснокислый ацетат

69

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Окончание табл 4Кислота Названия солей

Название Формула Кислот-ный

осадок

По названию кислоты (рус номенклатура)

По названию аниона (между-народная но-менклатура)

Фосфористая H3PO3 HPO32ndash фосфористокислый фосфит

Фтороводородная HF Fndash фтористый фторид

Хлороводородная HCl Clndash хлористый хлорид

Хлорная HClO4 ClO4ndash хлорнокислый перхлорат

Хлорноватая HClO3 ClO3ndash хлорноватокислый хлорат

Хлорноватистая HClO ClOndash хлорноватистокислый гипохлорид

Хромовая H2CrO4 CrO42ndash хромовокислый хромат

Двухромовая H2Cr2O7 Cr2O72ndash двухромовокислый

бихромат (ди-хромат)

70

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

  • СОДЕРЖАНИЕ
    • ВВЕДЕНИЕ
    • ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
    • 1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВАЖНЕЙШИХ ВЕЛИЧИН И ЕДИНИЦИСПОЛЬЗУЕМЫХ В ХИМИИ
    • 2 ВАЖНЕЙШИЕ ВЕЛИЧИНЫ И ЕДИНИЦЫ В ХИМИИ
    • 3 РАСЧЕТЫ ДЛЯ ГАЗОВ
      • 31 Расчет массы газов
      • 32 Расчет объема газов
        • 4 РАСЧЕТЫ ДЛЯ СМЕСЕЙ
          • 41 Расчеты соотношения компонентов смеси
          • 42 Расчеты по массовой доле
          • 43 Расчеты по объемной доле
          • 44 Расчеты по мольной доле
          • 45 Расчеты по молярной концентрации
          • 46 Расчеты по эквивалентной концентрации
          • 47 Расчеты по плотности газов и растворов
          • 48 Расчет молярной концентрации веществапо результатам титрования
          • 49 Расчет массы по результатам титрования
            • 5 СТЕХИОМЕТРИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РЕАКЦИЯМ
              • 51 Алгебраический расчет массы и объема
              • 52 Расчет массы и объема методом пропорций
                • 6 РАСЧЁТЫ В ХИМИЧЕСКОЙ ТЕРМОДИНАМИКЕ
                  • 61 Расчет энтальпии реакции по данным эксперимента
                  • 62 Расчет стандартных величин реакции по табличным данным
                  • 63 Расчет энергии Гиббса реакции
                  • 64 Расчет константы равновесия
                    • 7 РАСЧЕТЫ В КИНЕТИКЕ РЕАКЦИЙ
                      • 71 Расчет константы скорости
                      • 72 Расчет порядка реакции
                      • 73 Расчет времени реакции
                      • 74 Расчеты по уравнению Аррениуса
                        • 8 РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РАВНОВЕСИЯМ
                          • 81 Расчеты по закону действующих масс
                          • 82 Расчет константы равновесия Кс
                          • 83 Расчет количества продукта в состоянии равновесия
                          • 84 Расчет выхода продукта
                          • 85 Расчет константы равновесия по уравнению Вант-Гоффа
                          • 86 Расчеты с водородным показателем рН
                          • 87 Расчет степени протолиза
                          • 88 Расчеты по равновесиям растворимости
                          • 89 Расчет растворимости при комплексообразовании
                            • 9 РАСЧЕТЫ В ЭЛЕКТРОХИМИИ
                              • 91 Расчеты по уравнению Нернста
                              • 92 Расчеты по законам Фарадея
                                • 10 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ФОРМУЛОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
                                  • 101 Определение молекулярной формулы летучего органического соединения
                                  • 102 Определение молекулярной формулы не летучего органического соединения
                                    • БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
                                    • Приложение
Page 43: МЕТОДИКА РЕШЕНИЯ ЗАДАЧvenec.ulstu.ru/lib/disk/2015/Kemer_7.pdf · 2015-03-23 · ВВЕДЕНИЕ Значение решения задач в курсе химии

8 РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РАВНОВЕСИЯМ

81 Расчеты по закону действующих масс

Расчеты в соответствии с законом действующих масс осуществляются в определенной последовательности

Алгоритм действия 1 Составление уравнения реакции 2 Указание молярных концентраций (парциальных давлений) реаген-

тов перед началом реакции 3 Вычисление молярных концентраций (парциальных давлений) уча-

стников реакции в состоянии химического равновесия 4 Составление уравнения закона действующих масс 5 Подстановка молярных концентраций (парциальных давлений) в

уравнение закона действующих масс 6 Расчет искомых величин В химических равновесиях с одинаковой суммой коэффициентов для

реагентов и продуктов (Δ v = 0) вместо молярных концентраций могут быть взяты пропорциональные им количества веществ

82 Расчет константы равновесия Кс

В реакции уксусной кислоты с этанолом при 25 degС к моменту установ-ления химического равновесия образовалось 205 моль этилового эфира уксусной кислоты В исходных веществах содержалось 155 моль воды Каково значение константы равновесия

1 СН3mdashСООН + С2Н5mdashОНhArrСН3mdashСООmdashС2Н5 + Н2О 2 3 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 (3-205) (4-205) 205 моль (155 + 205) 095 моль 195 моль 36 моль

43

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

4 )()(

)()(спиртnкислотаnводаnэфирnKC sdot

sdot=

5 95195063052

sdotsdot

=cK

6 КС = 398 При 25 degС константа равновесия образования этилового эфира уксус-

ной кислоты равна 398 (или ~ 4)

83 Расчет количества продукта в состоянии равновесия

При 25 degС константа равновесия образования эфира из уксусной кисло-ты и этанола равна 4 Каково количество эфира в состоянии равновесия если взято 3 моль уксусной кислоты и 4 моль этанола Исходные вещест-ва содержат 155 моль воды

1 СН3 ndash СООН + С2Н5 ndash ОН hArr СН3 ndash СОО ndash С2Н5 + Н2О 2 3 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 3-n 4-n n 155 + n

4 )()(

)()(спиртnкислотаnводаnэфирnK C sdot

sdot=

5 )4()3(

)551(4nn

nnminussdotminus

+=

87329254164

972859

016859482845516

21

222

plusmn=minusplusmn=

=+minus+minus=+

n

nnnnnn

n1 = 78 моль (нереальный ответ n gt 4 моль)

n2 = 205 моль В состоянии химического равновесия смесь содержит 205 моль этило-

вого эфира уксусной кислоты

44

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

84 Расчет выхода продукта

Уход продукта реакции представляет собой частное от деления полу-ченного в равновесии количества вещества и рассчитанного по необрати-мой реакции количества вещества

теорnn

При взаимодействии 3 моль уксусной кислоты с 4 моль этанола полу-чают 205 моль эфира Исходные вещества содержали 155 моль воды Ка-ков выход эфира по отношению к уксусной кислоте

1 OHHCCOOCHOHHCCOOHCH 2523523 +minusminushArrminus+minus

2 23 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 095 моль 195 моль 205 моль 36 моль

4 3052

)()(

)()(

0

===кислотаnэфирn

эфирnэфирn

теор

η

5 68680 ==η

Выход эфира по отношению к уксусной кислоте составляет 68

85 Расчет константы равновесия по уравнению Вант-Гоффа

Расчет константы равновесия при определенной температуре осущест-вляется при заданной константе равновесия с помощью уравнения Ванг-Гоффа (изобара реакций)

2RTH

dTdInK Δ

=

Интегрированная форма

12

120

12 TTTT

RHInKInK minus

sdotΔ

+=

45

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

где k ndash константа равновесия 0HΔ ndash стандартная энтальпия

R ndash универсальная газовая постоянная T ndash температура 12 ndash индексы для двух составляющих

При 25 degС для химической реакции 242 2NOON hArr константа равновесия

КР = 114 кПа Рассчитайте константу равновесия при 70 degС если стан-дартная энтальпия реакции Δ Н0 = 59 кДж

259325101325101

940343298298343

3145859000

325101411

325101

9402

12

120

12

2

2 =sdot=sdot=

=sdotminus

sdot+=

=minus

sdotΔ

+==

eeK

In

TTTT

RHInK

KInK

PInKP

PP

P

86 Расчеты с водородным показателем рН

Расчеты с показателем рН проводятся с помощью формулы-определения рН и химического выражения константы протолиза

мольлв)()( 33 OHcOHIgcpH +minus=

Для сильных кислот и оснований

с(H3O+) = c0на sdot c(OH-) = c0B

Для средних по силе кислот и оснований (при К gt 001 с0)

с(H3O+) = Bbнаa cKOHсcK 00 )( =minus

Для буферных ратворов

)()()( 3 minus

+ sdot=AcHAcКOHс a

46

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Раствор имеет значение рН 35 Какова молярная концентрация катио-нов оксония

мольл102310)(

10)(

)(

4533

3

3

minusminus+

minus+

+

sdot==

=

minus=

OHc

OHc

OHIgcpH

pH

Концентрация катионов H3O+ = 32 sdot 10-4 мольл

Рассчитайте рН в 01М растворе аммиака если КВ(NH3) = 18 middot 10 5minus

111)1077(

мольл10771031

101)(

)(

мольл103110)1081()(

)(

12

123

14

3

35

0

=sdotminus=

sdot=sdotsdot

==

sdot=sdotsdot=

=

minus

minusminus

minus

minus+

minusminusminus

minus

IgpHOHcKOHс

OHc

cKOHс

W

BB

Рассчитайте значение рН буферного раствора

К a (СН3СООН) + 016М CH 3 COONa

Если К а (СН3СООН) = 18- 10 5minus

55

3

33 1021

160110)1081(

)()()( minusminus

minus+ sdot=sdotsdot=sdot=

COOCHcCOOHCHcKOHс a

pH = 49

Буферный раствор имеет значение рН = 49

47

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

87 Расчет степени протолиза

Степень протолиза представляет собой долю кислоты или основания

вступивших в протолиз по отношению к начальной концентраций протолита

НАНАKT c

Acc

OHca00

3 )()( minus+

==

и

BBC c

HBccOHca

000

)()( +minus

==

Какова степень протолиза в 001М растворе уксусной кислоты если

010

010)1081()(

)(

)()()(

)(

5

30

30

30330

3

sdotsdot=

sdot=

sdot==

minus

+

COOHCHcCOOHCHcK

a

COOHCHcKOHcCOOHCHc

OHca

aKT

aKT

аКТ = 0042 или 42

Ka = 18 sdot 10-5

Степень протолиза уксусной кислоты составляет 42

88 Расчеты по равновесиям растворимости

Расчеты по равновесиям растворимости и осаждения проводятся с по-

мощью выражения для произведения растворимости

)()(

][][)(

nmnm

nMnM

nmMnnM

nmBAПРBAl

BABAПР

+

minus+

=

=

48

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

где ПР (АmВn) ndash произведение растворимого вещества АmВn

l(АmВn) ndash растворимость вещества или концентрация насыщенного рас-

твора вещества nm BA

Сульфат бария имеет произведение растворимости 1middot10-10 При какой

концентрации серной кислоты в 0001М растворе хлорида бария начина-

ется осаждение сульфата бария

[Ba2+][SO minus24 ] = ПP(BaSо4)

3

10

242

442 101101

][)(][)( minus

minus

+minus

sdotsdot

===BaBaSOПРSOSOHс

c(H2SО4)= 1 middot 10-7 мольл

Осаждение сульфата бария начинается когда концентрация серной ки-

слоты превышает значение 1 middot 10 7minus мольл

Какова растворимость l1 перхлората калия в воде по сравнению с рас-

творимостью l1 перхлората калия в 1 М растворе хлорида калия

l1 (КСlO4) = [СlOminus4 ] = )( 4KCIOПР = 2101 minussdot = 01 мольл

l1 (КСlO4) = [СlOminus4 ] ПР(КClO4) = с(К+)[СlO

minus4 ] = 1 middot 10-2

1101

)()KClO()(

24

42

minus

+

sdot==

KcПРKClOl

l1 (КСlO4) = 001 мольл

Растворимость l1 перхлората калия в чистой воде в десять раз выше 1

М растворе хлорида калия

49

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

89 Расчет растворимости при комплексообразовании

Для расчета растворимости малорастворимых солей когда катион об-

разует комплекс требуются уравнения для произведения растворимости и

для константы устойчивости комплекса

ПР(AmBn) = [An+]m[Bm-]n

xnx

LAAlK

]][[][

+=

где ПР ndash произведение растворимости

К ndash константа устойчивости комплекса

[Аn+] ndash молярная концентрация катионов

[L] ndash молярная концентрация лигандов

[АЦ] ndash молярная концентрация комплекса

Константа устойчивости катиона диамминсеребра (+1) К = 16 middot 107

Рассчитайте растворимость хлорида бромида и иодида серебра(1) в 4М

растворе аммиака если ПР(АgСl) = 1 middot 10-10 ПР(АgВr) = 5 middot 10-13

ПР(АgI) = 8 middot 10-17

AgXhArrАg+ + Х minus ПР(АgХ) = [Аg+][Х minus ]

])([

)()(][

)(][)(

)(])([][

)(][

])([])([2

23

32

33

23

32

23233

++minus

++

+

+++

sdotsdot===

sdot=

sdot=hArr+

NHAgNHcKAgXПР

AgAgXПРXAgXl

NHcKNHAgAg

NHcAgNHAgKNHAgNHAg

50

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

мольл1041)(

4)1061()108()(

мольл1011)(

4)1061()105()(

мольл160)(4)1061()101()(

)()()(

][])([

4

2717

2

2713

2710

32

23

minus

minus

minus

minus

minusminus

minus+

sdot=

sdotsdotsdotsdot=

sdot=

sdotsdotsdotsdot=

=

sdotsdotsdotsdot=

sdotsdot=

asymp

AgIl

AgIl

AgBrl

AgBrl

AgCllAgCll

NHcKAgXПРAgXl

XNHAg

Растворимость галогенидов серебра(1) в 4М растворе аммиака состав-

ляет 016 (AgCl) 11 middot 10-2 (AgBr) и 14 middot 10-4 мольл (AgI) В этом растворе

аммиака хлорид растворяется хорошо бромид ndash незначительно и иодид

серебра (+1) ndash плохо

51

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

9 РАСЧЕТЫ В ЭЛЕКТРОХИМИИ

91 Расчеты по уравнению Нернста

С помощью уравнения Нернста можно вычислить окислительно-

восстановительные потенциалы электродные потенциалы и равновесное

напряжение гальванического элемента

Для окислительно-восстановительного электрода

][][0

BcOkIn

zFRTEE sdot+=

где Е0 ndash стандартный потенциал

Е ndash электродный потенциал

Z ndash число переданных электронов

Для электрона металлкатион металла

][0 +sdot+= ZAInzFRTEE

][][)(0590

K298при)()(

0

01

02

0

BcOkIg

zBEE

TанодЕкатодEE

EEE

sdot+=

=minus=Δminus=Δ

где R ndash газовая постоянная

Т ndash температура

F ndash постоянная Фарадея

[Ок] ndash молярная концентрация окислителя

[Bc] ndash молярная концентрация восстановителя

ΔЕ0 ndash стандартное напряжение

ЕΔ ndash равновесное напряжение

52

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Каков электродный потенциал пары медькатион меди (+2) при 25 degС и

[Cu2+]= 001 мольл

01020590340][

2)(0590 20 IgCuIgBEE sdot++=sdot+= +

E = +028 B

Электродный потенциал равен +028 В

Каково равновесное напряжение гальванического элемента Даниеля

при 25 degС если молярные концентрации сульфата меди(2) и сульфата

цинка(2) одинаковы

Электрод 1 цинккатион цинка (+2)

Электрод 2 медькатион меди (+2)

)()()(][][02950

)()(][02950)(

][02950)()()(

02020202

2

2020220

22022

EZnZnECuCuECuCuEZnCuIg

ZnZnECuCuEZnIgZnZnE

CuIgCuCuEZnZnECuCuEE

Δ=minusminus=+

+minus=+minus

minus+=minus=Δ

++++

+

++++

++++

ΔEdeg = 034 middot (-076) = 110 В

Элемент Даниеля имеет равновесное напряжение 110 В Рассчитайте

напряжение гальванического элемента CuCu +2 (с 1 )|| К+ СI minus || Cu2+(c2)Cu

(Cu2+) = 05 мольл и с1 (Сu2+) = 05 005 и 0005 мольл

Для каждого полуэлемента )(20590 20 +sdot+= CuIgcEE

Напряжение гальванического элемента

1

201

0212 2

0590ccIgEEEEE sdot+minus=minus=Δ

Поскольку

01

02 EE =

53

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

то

1

2

20590

ccIgE sdot=Δ

а) с1 (Cu2+) = 05 мольл ΔЕ = 00295 Ig 1 = 0

б) с1 (Cu2+) = 005мольл ΔЕ = 00295 Ig 10 = 0030 В

в) с1 (Cu2+) = 0005 мольл ΔЕ = 00295 Ig 100 = 0059 В

Исследуемые концентрационные гальванические элементы имеют при

25 degС напряжение 0 30 и 59 мВ

Рассчитайте электродные потенциалы полуэлементов при 25 degС

1) 2HPt (р = 1035 кПа) Н3О+ (рН = 15)

2) +2FePt (с = 002 мольл) Fe3+ (с = 004 мольл)

Каково равновесное напряжение гальванического элемента составлен-

ного из этих электродов

++ OHH 22 2 = 2Н3О+ + 2е-

B880)0890(7880B78800200400590770

][][)(0590)(

B08903101510302950510590

)(3101

)(205900590

)(][

20590

2

2

3320

232

1

2

2

230

1

=minusminus=Δ=+=

sdot+=+hArr

minus=minussdotminus=

sdotminussdotminus=+=

+

+++minus++

EIgE

FeFeIgBFeFeEEeFeFe

IgE

кПаHpIgpH

HpOHIgEE

Равновесное напряжение данного гальванического элемента составляет

088 В

54

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Рассчитайте окислительно-восстановительный потенциал для пары

Mn2+MnOminus4 при рН = 0 при рН = 03 и 7 (t = 25 ordmC)

( ) ( ) [ ][ ][ ]

( ) ( ) ( ) [ ][ ]

( ) ( )

( ) ( ) ( ) 094405112

85

05902

lg5

059085

0590

lg5

0590

5812

4

4

24

42

2

834

42

3422

рНВВEMnOMnE

pHBEMnOMnE

MnMnOBpHBEMnOMnE

MnOHMnBEMnOMnE

eOHMnOHMn

sdotminus+=+

sdotminus=+

sdot+sdotminus=

sdot+=

++harr+

minus

minus

+

minusminus+

+

+minusminus+

minus+minus+

o

o

o

o

При рН = 0 Е = +151 рН = 3 Е = +123 рН = 7 Е = +085

Окислительно-восстановительный потенциал данной пары при рН = 03 и 7 составляет +151 +123 и +085 В соответственно

92 Расчеты по законам Фарадея

Для расчета осажденной массы значений силы тока времени или чис-ла элементарных зарядов при электролизе используются законы Фарадея или преобразования законов Фарадея а также формула-определение мо-лярной массы

zFMIm

zFI

nm

zFIn

τ

τ

τ

=

=

=

55

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

где I ndash сила тока

τ ndash время

z ndash число элементарных зарядов

F ndash постоянная Фарадея

n ndash количество вещества

М ndash молярная масса

m ndash масса вещества

Рассчитайте ежедневное производство алюминия в электролизёре кото-рый работает при силе тока 100 000 А и для которого выход по току η = 85

Al3+ rarr Al + 3endash

кг685г039685485963

85027360024000100asymp=

sdotsdotsdotsdotsdot

==zFMIm ητ

В электролизе ежедневно получают 685 кг алюминия

56

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

10 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ФОРМУЛ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ

101 Определение молекулярной формулы летучего органического соединения

Для определения молекулярной формулы летучего соединения необхо-димо оценить результаты качественного и количественного элементного анализа а также установить молярную массу

Алгоритм действия

1 Установить качественный состав соединения Результат исследуемое соединение состоит из элементов углерод во-

дород и кислород Молекулярная формула СхНуОz 11 Установить молярную массу соединения

12 Экспериментальное определение объема пара одной пропорции

соединения

( )( )[ ]

кПа 72101

C 20

мл 548г

г120

=

=

=

=

p

t

OHCV

OHCm

zyx

zyx

o

13 Рассчитать объем пара порции соединения в нормальных условиях

( )[ ] ( )[ ]

( )[ ] мл 445г

32510115293

1527372101548гг

=sdot

sdotsdot=

sdot=

zyx

zyxzyx

OHCVрТ

рТOHCVOHCV

o

o

oo

14 Рассчитать молярную массу соединения

57

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

( ) ( )( )[ ]

( ) гмоль 259

445

41422120гм

=

sdot=

sdot=

zух

zyx

zухzух

ОНСМ

OHCVVОНСm

ОНСМo

2 Установить возможную молекулярную формулу органического со-единения путем расчета

( ) )()()( ОzМНуМСхМОНСМ zух ++=

Возможные решения 592 гмоль = (2 middot 12 + 4 middot 1 + 2 middot 16 гмоль)

или 592 гмоль = (3 middot 12 + 8 middot 1 + 1 middot 16 гмоль)

Возможные молекулярные формулы органического соединения С2Н4О2 и С3Н8О

3 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органическо-го соединения путем анализа сжиганием

31 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида углерода которые образуются при сжигании одной порции органического соединения

m(CхHуOz) = 60 мг m(H2О) = 720 мг V(CО2) = 718 мл t =20degC ρ = 10172 кПа 32 Рассчитать объем диоксида углерода при нормальных условиях 33 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-

единения

( )( )

( ) ( )( ) 3

м

22 =sdot

sdot=

zyx

zyxp

zyx OHCmVOHCMTCOV

OHCnCOn oo

58

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

34 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-

единения

( )( )

( ) ( )( ) ( ) 8

22

2

22 =sdot

sdot==

zyx

zyxp

zyx OHCmOHМOHCMTOHm

OHCnOHnY o

35 Составить молекулярную формулу

Молекулярная формула органического соединения С3Н8О

Молекулярная (брутто-) формула еще не проясняет строения химиче-

ского соединения Последнее может быть определено при использовании

химических иили физических методов

Возможные соединения с молекулярной формулой С3Н8О

CH3ndashCH2ndashCH2ndashOH ndash пропанол 1

CH3ndashCH(OH)ndashCH3 ndash пропанол 2

СН3ndashСН2ndashОndashСН3 ndash метиловый спирт

102 Определение молекулярной формулы

нелетучего органического соединения

Для определения молекулярной формулы нелетучего соединения необ-

ходимо оценить результаты качественного и количественного элементно-

го анализа и результатов определения молярной массы криоскопическим

методом Молярная масса вещества рассчитывается на основании пони-

жения температуры замерзания

LB

Bзамзам mM

mkT sdot=Δ

Lзам

BзамB mT

mkMΔ

=

где замTΔ ndash понижение температуры замерзания

59

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

замK ndash криоскопическая константа растворителя

Bm ndash масса вещества В

BM ndash молярная масса вещества В

Lm ndash масса растворителя

Для определения молекулярной формулы подходит следующая после-

довательность действий

Установить качественный состав соединения Результат исследуемое со-

единение состоит из элементов углерод водород и кислород Молекуляр-

ная формула ZYX OHC

1 Установить молярную массу соединения

11 Экспериментальное определение понижения температуры замер-

зания раствора

m( ZYX OHC ) = 78 г m(H2О) = 40 г

ΔTзам = -2 К

Кзам(Н2О) = -1860 К sdot гмоль

12 Рассчитать молярную массу соединения

)()()(

2OHmTOHCmkOHCM

зам

ZYXзамZYX Δ=

M( ZYX OHC ) = 181 гмоль

2 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органического

соединения путем анализа сжиганием

21 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида

углерода которые образуются при сжигании одной порции соединения

M(CxHyOz) = 93 мг

m(H2О) = 547 мг

V(СО2) = 739 мл

t =22 degС

60

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

ρ = 1006 гПа

22 Рассчитать объем диоксида углерода в нормальных условиях

25101315295152731006973)()(

0

0220 sdot

sdotsdot==

TppTCOVCOV

V0(СО2) = 679 мл

23 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-

единения

093041422

18106790)(

)()()(

)( 202

sdotsdot

=sdotsdot

==ZYXM

Zyx

ZYX OHCmVOHCMCOV

OHCnCOnx

х = 6

24 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-

единения

93181817542

)()()()(2

)()(2

2

22

sdotsdotsdot

=sdotsdot

==ZYX

Zyx

ZYX OHCmOHMOHCMOHm

OHCnOHny

у = 12

25 Расчет числа атомов кислорода в молекуле органического соеди-

нения

)()()()( OzMHyMCxMOHCM Zyx +minus=

16112126181

)()()()( sdotminussdotminus=

minusminus=

OMHyMCxMOHCM

z Zyx

z = 6

Молекулярная формула соединения С6H12O6

61

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

Основная

1 Коровин НВ Общая химия учебник для технических направлений и специальностей вузов НВ Коровин ndash 2-е изд испр и доп ndash М ВШ 2000

2 Фролов ВВ Химия ВВ Фролов ndash М Высшая школа 1995 3 Глинка НЛ Задачи и упражнения по общей химии НЛ Глинка ndash

Л Химия 1989 4 Суворов АВ Общая химия АВ Суворов АБ Никольский ndash СПб

Химия 1997 5 Орлов КЯ Авиационные материалы КЯ Орлов ВА Пархимович

ndash М Транспорт 1993 6 Задачи и упражнения по общей химии под ред проф НВ Корови-

на ndash М Высшая школа 2003 7 Михилев ЛА Задачи и упражнения по неорганической химии

ЛА Михилев НФ Пассет МИ Федотова ndash СПб Химия 1995 8 Хомченко ИГ Общая химия сборник задач и упражнений

ИГ Хомченко ndash М Оникс 1999 9 Литвинова ТН Задачи по общей химии с медико-биологической на-

правленностью ТН Литвинова ndash Ростов нД Феникс 2001 10 Кузьменко НЕ Задачник по химии НЕ Кузьменко ВВ Еремин

ndash М Экзамен 1999

Дополнительная

1 Слесарев ВИ Химия Основы химии живого учебник для вузов

ВИ Слесарев ndash 2-е изд испр и доп ndash СПб Химиздат 2001

2 Хаускрофт К Современный курс общей химии В 2 т К Хаускрофт

Э Констебл пер с англ ndash М Мир 2002 3 Лидин РА Химия справочник для старшеклассников поступающих в вузы

РА Лидин ЛЮ Аликберова ndash М Аст пресс школа 2002

62

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

4 Слета ЛА Химия справочник ЛА Слета ndash Харьков Фолио Рос-

тов нД Феникс 1997

5 Дикерсон Р Основные законы химии В 2 т Р Дикерсон Г Грей

Дж Хейт ndash М Мир 1982

6 Лучинский ГП Курс химии ГП Лучинский ndash М Высшая школа 1985

7 Ремсден ЭН Начала современной химии ЭН Ремсден ndash Л Хи-

мия 1985

8 Степин БД Неорганическая химия БД Степин АА Цветков ndash

М Высшая школа 1994 9 Шелинский ГИ Основы теории химических процессов ГИ Шелинский

ndash М Просвещение 1989

10 Ерохин ЮМ Сборник задач и упражнений по химии ЮМ Еро-

хин ВИ Фролов ndash М ВШ 1990

11 Любимова НБ Вопросы и задачи по общей и неорганической хи-

мии НБ Любимова ndash М ВШ 1990 12 Фримантл М Химия в действии М Фримантл ndash Ч 1 2 ndash М Мир 1991

13 Шиманович ИЕ Общая химия в формулах определениях схемах

ИЕ Шиманович МЛ Павлович ВФ Тикавый ПМ Малашко ndash Минск

Университетское 1996

14 Витинг ЛМ Задачи и упражнения по общей химии ЛМ Витинг

ЛА Резницкий ndash М МГУ 1995

15 Зоммер К Химия справоник школьника и студента Пер с нем

под ред РА Лигина ndash 2-е издстереотип ndash М Дрофа 2000

63

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Приложение

64

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

65

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

66

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

67

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Значение некоторых констант

Постоянная Авогадро NA = 60221023 моль-1

Постоянная Фарадея 1 F = 6021023е = 96484 Кл = 268 Аmiddotч

Постоянная Планка h = 662610-34 Джс

Универсальная газовая постоянная R = 0082 лmiddotатмКndash1моль-1 =

= 62 360 млmiddotмм рт ст Кndash1мольndash1 = 8314 ДжmiddotК-1мольndash1 = 1987 калК-1моль-1

Таблица 1

Приставки кратных и дольных единиц

Приставка Множитель Приставка Множитель Приставка Множитель

тера Т 1012 гектог 102 милли м 10-3

гига Г 109 дека да 101 микро мк 10-6

мега М 106 децид 10-1 нано н 10-9

кило к 103 сантис 10-2 пико п 10-12

Таблица 2

Корни латинских названий элементов

Символ Название Корень латинского названия Ag Серебро Аргент As Мышьяк арс- арсен- Au Золото аур- С Углерод карб- карбон- Сu Медь купр- Fe Железо ферр- Н Водород гидр- гидроген-

Hg Ртуть меркур- Мn Марганец марган- N Азот нитр- Ni Никель никкал- О Кислород окс- оксиген- Pb Свинец плюмб- S Сера сульф- тио-

Sb Сурьма стиб- Si Кремний алл- силиц- Sn Олово станн-

68

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Таблица 3 Соотношение между единицами энергии

Единица эрг Дж кал Втmiddotч ЭВ

эрг 1 10-7 239middot10-8 278middot10-11 624middot1011

Дж 107 1 0239 278middot10-4 625middot1018

кал 4184middot107 4184 1 116middot103 261middot1019

Втmiddotч 360middot1010 36middot103 861 1 224middot1022

ЭВ 160middot10-12 160middot10-19 383middot10-20 445middot10-23 1

Таблица 4

Названия часто употребляемых кислот и их солей

Кислота Названия солей

Название Формула Кислот-ный

осадок

По названию кислоты (рус номенклатура)

По названию аниона (между-народная но-менклатура)

Азотная HNO3 NO3ndash азотнокислый нитрат

Азотистая HNO2 NО2ndash азотистокислый нитрит

Бромоводородная HBr Brndash бромистый бромид

Йодоводородная HI Indash йодистый йодид

Метакремниевая H2SiO3 SiO32ndash кремниевокислый силикат

Марганцовая HMnO4 MnO4ndash марганцевокислый перманганат

Ортофосфорная H3PO4 PO43ndash фосфорнокислый ортофосфат

(фосфат)

H3PO4 HPO42ndash

кислый фосфорнокис-лый (двухзамещенный) гидрофосфат

H3PO4 H2PO4ndash кислый фосфорнокис-

лый (однозамещенный) дигидрофосфат

Серная H2SO4 SO42ndash сернокислый сульфат

H2SO4 HSO4ndash

кислый сернокислый

гидросульфат (бисульфат)

Сернистая H2SO3 SO32ndash сернокислый сульфит

H2SO3 HSO3ndash кислый сернистокислый гидросульфит

(бисульфит)

Угольная H2CO3 CO32ndash углекислый карбонат

H2CO3 HCO3ndash

кислый углекислый (двууглекислый)

гидрокарбонат (бикарбонат)

Уксусная CH3CHOOH CH3COOndash уксуснокислый ацетат

69

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Окончание табл 4Кислота Названия солей

Название Формула Кислот-ный

осадок

По названию кислоты (рус номенклатура)

По названию аниона (между-народная но-менклатура)

Фосфористая H3PO3 HPO32ndash фосфористокислый фосфит

Фтороводородная HF Fndash фтористый фторид

Хлороводородная HCl Clndash хлористый хлорид

Хлорная HClO4 ClO4ndash хлорнокислый перхлорат

Хлорноватая HClO3 ClO3ndash хлорноватокислый хлорат

Хлорноватистая HClO ClOndash хлорноватистокислый гипохлорид

Хромовая H2CrO4 CrO42ndash хромовокислый хромат

Двухромовая H2Cr2O7 Cr2O72ndash двухромовокислый

бихромат (ди-хромат)

70

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

  • СОДЕРЖАНИЕ
    • ВВЕДЕНИЕ
    • ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
    • 1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВАЖНЕЙШИХ ВЕЛИЧИН И ЕДИНИЦИСПОЛЬЗУЕМЫХ В ХИМИИ
    • 2 ВАЖНЕЙШИЕ ВЕЛИЧИНЫ И ЕДИНИЦЫ В ХИМИИ
    • 3 РАСЧЕТЫ ДЛЯ ГАЗОВ
      • 31 Расчет массы газов
      • 32 Расчет объема газов
        • 4 РАСЧЕТЫ ДЛЯ СМЕСЕЙ
          • 41 Расчеты соотношения компонентов смеси
          • 42 Расчеты по массовой доле
          • 43 Расчеты по объемной доле
          • 44 Расчеты по мольной доле
          • 45 Расчеты по молярной концентрации
          • 46 Расчеты по эквивалентной концентрации
          • 47 Расчеты по плотности газов и растворов
          • 48 Расчет молярной концентрации веществапо результатам титрования
          • 49 Расчет массы по результатам титрования
            • 5 СТЕХИОМЕТРИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РЕАКЦИЯМ
              • 51 Алгебраический расчет массы и объема
              • 52 Расчет массы и объема методом пропорций
                • 6 РАСЧЁТЫ В ХИМИЧЕСКОЙ ТЕРМОДИНАМИКЕ
                  • 61 Расчет энтальпии реакции по данным эксперимента
                  • 62 Расчет стандартных величин реакции по табличным данным
                  • 63 Расчет энергии Гиббса реакции
                  • 64 Расчет константы равновесия
                    • 7 РАСЧЕТЫ В КИНЕТИКЕ РЕАКЦИЙ
                      • 71 Расчет константы скорости
                      • 72 Расчет порядка реакции
                      • 73 Расчет времени реакции
                      • 74 Расчеты по уравнению Аррениуса
                        • 8 РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РАВНОВЕСИЯМ
                          • 81 Расчеты по закону действующих масс
                          • 82 Расчет константы равновесия Кс
                          • 83 Расчет количества продукта в состоянии равновесия
                          • 84 Расчет выхода продукта
                          • 85 Расчет константы равновесия по уравнению Вант-Гоффа
                          • 86 Расчеты с водородным показателем рН
                          • 87 Расчет степени протолиза
                          • 88 Расчеты по равновесиям растворимости
                          • 89 Расчет растворимости при комплексообразовании
                            • 9 РАСЧЕТЫ В ЭЛЕКТРОХИМИИ
                              • 91 Расчеты по уравнению Нернста
                              • 92 Расчеты по законам Фарадея
                                • 10 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ФОРМУЛОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
                                  • 101 Определение молекулярной формулы летучего органического соединения
                                  • 102 Определение молекулярной формулы не летучего органического соединения
                                    • БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
                                    • Приложение
Page 44: МЕТОДИКА РЕШЕНИЯ ЗАДАЧvenec.ulstu.ru/lib/disk/2015/Kemer_7.pdf · 2015-03-23 · ВВЕДЕНИЕ Значение решения задач в курсе химии

4 )()(

)()(спиртnкислотаnводаnэфирnKC sdot

sdot=

5 95195063052

sdotsdot

=cK

6 КС = 398 При 25 degС константа равновесия образования этилового эфира уксус-

ной кислоты равна 398 (или ~ 4)

83 Расчет количества продукта в состоянии равновесия

При 25 degС константа равновесия образования эфира из уксусной кисло-ты и этанола равна 4 Каково количество эфира в состоянии равновесия если взято 3 моль уксусной кислоты и 4 моль этанола Исходные вещест-ва содержат 155 моль воды

1 СН3 ndash СООН + С2Н5 ndash ОН hArr СН3 ndash СОО ndash С2Н5 + Н2О 2 3 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 3-n 4-n n 155 + n

4 )()(

)()(спиртnкислотаnводаnэфирnK C sdot

sdot=

5 )4()3(

)551(4nn

nnminussdotminus

+=

87329254164

972859

016859482845516

21

222

plusmn=minusplusmn=

=+minus+minus=+

n

nnnnnn

n1 = 78 моль (нереальный ответ n gt 4 моль)

n2 = 205 моль В состоянии химического равновесия смесь содержит 205 моль этило-

вого эфира уксусной кислоты

44

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

84 Расчет выхода продукта

Уход продукта реакции представляет собой частное от деления полу-ченного в равновесии количества вещества и рассчитанного по необрати-мой реакции количества вещества

теорnn

При взаимодействии 3 моль уксусной кислоты с 4 моль этанола полу-чают 205 моль эфира Исходные вещества содержали 155 моль воды Ка-ков выход эфира по отношению к уксусной кислоте

1 OHHCCOOCHOHHCCOOHCH 2523523 +minusminushArrminus+minus

2 23 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 095 моль 195 моль 205 моль 36 моль

4 3052

)()(

)()(

0

===кислотаnэфирn

эфирnэфирn

теор

η

5 68680 ==η

Выход эфира по отношению к уксусной кислоте составляет 68

85 Расчет константы равновесия по уравнению Вант-Гоффа

Расчет константы равновесия при определенной температуре осущест-вляется при заданной константе равновесия с помощью уравнения Ванг-Гоффа (изобара реакций)

2RTH

dTdInK Δ

=

Интегрированная форма

12

120

12 TTTT

RHInKInK minus

sdotΔ

+=

45

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

где k ndash константа равновесия 0HΔ ndash стандартная энтальпия

R ndash универсальная газовая постоянная T ndash температура 12 ndash индексы для двух составляющих

При 25 degС для химической реакции 242 2NOON hArr константа равновесия

КР = 114 кПа Рассчитайте константу равновесия при 70 degС если стан-дартная энтальпия реакции Δ Н0 = 59 кДж

259325101325101

940343298298343

3145859000

325101411

325101

9402

12

120

12

2

2 =sdot=sdot=

=sdotminus

sdot+=

=minus

sdotΔ

+==

eeK

In

TTTT

RHInK

KInK

PInKP

PP

P

86 Расчеты с водородным показателем рН

Расчеты с показателем рН проводятся с помощью формулы-определения рН и химического выражения константы протолиза

мольлв)()( 33 OHcOHIgcpH +minus=

Для сильных кислот и оснований

с(H3O+) = c0на sdot c(OH-) = c0B

Для средних по силе кислот и оснований (при К gt 001 с0)

с(H3O+) = Bbнаa cKOHсcK 00 )( =minus

Для буферных ратворов

)()()( 3 minus

+ sdot=AcHAcКOHс a

46

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Раствор имеет значение рН 35 Какова молярная концентрация катио-нов оксония

мольл102310)(

10)(

)(

4533

3

3

minusminus+

minus+

+

sdot==

=

minus=

OHc

OHc

OHIgcpH

pH

Концентрация катионов H3O+ = 32 sdot 10-4 мольл

Рассчитайте рН в 01М растворе аммиака если КВ(NH3) = 18 middot 10 5minus

111)1077(

мольл10771031

101)(

)(

мольл103110)1081()(

)(

12

123

14

3

35

0

=sdotminus=

sdot=sdotsdot

==

sdot=sdotsdot=

=

minus

minusminus

minus

minus+

minusminusminus

minus

IgpHOHcKOHс

OHc

cKOHс

W

BB

Рассчитайте значение рН буферного раствора

К a (СН3СООН) + 016М CH 3 COONa

Если К а (СН3СООН) = 18- 10 5minus

55

3

33 1021

160110)1081(

)()()( minusminus

minus+ sdot=sdotsdot=sdot=

COOCHcCOOHCHcKOHс a

pH = 49

Буферный раствор имеет значение рН = 49

47

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

87 Расчет степени протолиза

Степень протолиза представляет собой долю кислоты или основания

вступивших в протолиз по отношению к начальной концентраций протолита

НАНАKT c

Acc

OHca00

3 )()( minus+

==

и

BBC c

HBccOHca

000

)()( +minus

==

Какова степень протолиза в 001М растворе уксусной кислоты если

010

010)1081()(

)(

)()()(

)(

5

30

30

30330

3

sdotsdot=

sdot=

sdot==

minus

+

COOHCHcCOOHCHcK

a

COOHCHcKOHcCOOHCHc

OHca

aKT

aKT

аКТ = 0042 или 42

Ka = 18 sdot 10-5

Степень протолиза уксусной кислоты составляет 42

88 Расчеты по равновесиям растворимости

Расчеты по равновесиям растворимости и осаждения проводятся с по-

мощью выражения для произведения растворимости

)()(

][][)(

nmnm

nMnM

nmMnnM

nmBAПРBAl

BABAПР

+

minus+

=

=

48

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

где ПР (АmВn) ndash произведение растворимого вещества АmВn

l(АmВn) ndash растворимость вещества или концентрация насыщенного рас-

твора вещества nm BA

Сульфат бария имеет произведение растворимости 1middot10-10 При какой

концентрации серной кислоты в 0001М растворе хлорида бария начина-

ется осаждение сульфата бария

[Ba2+][SO minus24 ] = ПP(BaSо4)

3

10

242

442 101101

][)(][)( minus

minus

+minus

sdotsdot

===BaBaSOПРSOSOHс

c(H2SО4)= 1 middot 10-7 мольл

Осаждение сульфата бария начинается когда концентрация серной ки-

слоты превышает значение 1 middot 10 7minus мольл

Какова растворимость l1 перхлората калия в воде по сравнению с рас-

творимостью l1 перхлората калия в 1 М растворе хлорида калия

l1 (КСlO4) = [СlOminus4 ] = )( 4KCIOПР = 2101 minussdot = 01 мольл

l1 (КСlO4) = [СlOminus4 ] ПР(КClO4) = с(К+)[СlO

minus4 ] = 1 middot 10-2

1101

)()KClO()(

24

42

minus

+

sdot==

KcПРKClOl

l1 (КСlO4) = 001 мольл

Растворимость l1 перхлората калия в чистой воде в десять раз выше 1

М растворе хлорида калия

49

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

89 Расчет растворимости при комплексообразовании

Для расчета растворимости малорастворимых солей когда катион об-

разует комплекс требуются уравнения для произведения растворимости и

для константы устойчивости комплекса

ПР(AmBn) = [An+]m[Bm-]n

xnx

LAAlK

]][[][

+=

где ПР ndash произведение растворимости

К ndash константа устойчивости комплекса

[Аn+] ndash молярная концентрация катионов

[L] ndash молярная концентрация лигандов

[АЦ] ndash молярная концентрация комплекса

Константа устойчивости катиона диамминсеребра (+1) К = 16 middot 107

Рассчитайте растворимость хлорида бромида и иодида серебра(1) в 4М

растворе аммиака если ПР(АgСl) = 1 middot 10-10 ПР(АgВr) = 5 middot 10-13

ПР(АgI) = 8 middot 10-17

AgXhArrАg+ + Х minus ПР(АgХ) = [Аg+][Х minus ]

])([

)()(][

)(][)(

)(])([][

)(][

])([])([2

23

32

33

23

32

23233

++minus

++

+

+++

sdotsdot===

sdot=

sdot=hArr+

NHAgNHcKAgXПР

AgAgXПРXAgXl

NHcKNHAgAg

NHcAgNHAgKNHAgNHAg

50

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

мольл1041)(

4)1061()108()(

мольл1011)(

4)1061()105()(

мольл160)(4)1061()101()(

)()()(

][])([

4

2717

2

2713

2710

32

23

minus

minus

minus

minus

minusminus

minus+

sdot=

sdotsdotsdotsdot=

sdot=

sdotsdotsdotsdot=

=

sdotsdotsdotsdot=

sdotsdot=

asymp

AgIl

AgIl

AgBrl

AgBrl

AgCllAgCll

NHcKAgXПРAgXl

XNHAg

Растворимость галогенидов серебра(1) в 4М растворе аммиака состав-

ляет 016 (AgCl) 11 middot 10-2 (AgBr) и 14 middot 10-4 мольл (AgI) В этом растворе

аммиака хлорид растворяется хорошо бромид ndash незначительно и иодид

серебра (+1) ndash плохо

51

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

9 РАСЧЕТЫ В ЭЛЕКТРОХИМИИ

91 Расчеты по уравнению Нернста

С помощью уравнения Нернста можно вычислить окислительно-

восстановительные потенциалы электродные потенциалы и равновесное

напряжение гальванического элемента

Для окислительно-восстановительного электрода

][][0

BcOkIn

zFRTEE sdot+=

где Е0 ndash стандартный потенциал

Е ndash электродный потенциал

Z ndash число переданных электронов

Для электрона металлкатион металла

][0 +sdot+= ZAInzFRTEE

][][)(0590

K298при)()(

0

01

02

0

BcOkIg

zBEE

TанодЕкатодEE

EEE

sdot+=

=minus=Δminus=Δ

где R ndash газовая постоянная

Т ndash температура

F ndash постоянная Фарадея

[Ок] ndash молярная концентрация окислителя

[Bc] ndash молярная концентрация восстановителя

ΔЕ0 ndash стандартное напряжение

ЕΔ ndash равновесное напряжение

52

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Каков электродный потенциал пары медькатион меди (+2) при 25 degС и

[Cu2+]= 001 мольл

01020590340][

2)(0590 20 IgCuIgBEE sdot++=sdot+= +

E = +028 B

Электродный потенциал равен +028 В

Каково равновесное напряжение гальванического элемента Даниеля

при 25 degС если молярные концентрации сульфата меди(2) и сульфата

цинка(2) одинаковы

Электрод 1 цинккатион цинка (+2)

Электрод 2 медькатион меди (+2)

)()()(][][02950

)()(][02950)(

][02950)()()(

02020202

2

2020220

22022

EZnZnECuCuECuCuEZnCuIg

ZnZnECuCuEZnIgZnZnE

CuIgCuCuEZnZnECuCuEE

Δ=minusminus=+

+minus=+minus

minus+=minus=Δ

++++

+

++++

++++

ΔEdeg = 034 middot (-076) = 110 В

Элемент Даниеля имеет равновесное напряжение 110 В Рассчитайте

напряжение гальванического элемента CuCu +2 (с 1 )|| К+ СI minus || Cu2+(c2)Cu

(Cu2+) = 05 мольл и с1 (Сu2+) = 05 005 и 0005 мольл

Для каждого полуэлемента )(20590 20 +sdot+= CuIgcEE

Напряжение гальванического элемента

1

201

0212 2

0590ccIgEEEEE sdot+minus=minus=Δ

Поскольку

01

02 EE =

53

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

то

1

2

20590

ccIgE sdot=Δ

а) с1 (Cu2+) = 05 мольл ΔЕ = 00295 Ig 1 = 0

б) с1 (Cu2+) = 005мольл ΔЕ = 00295 Ig 10 = 0030 В

в) с1 (Cu2+) = 0005 мольл ΔЕ = 00295 Ig 100 = 0059 В

Исследуемые концентрационные гальванические элементы имеют при

25 degС напряжение 0 30 и 59 мВ

Рассчитайте электродные потенциалы полуэлементов при 25 degС

1) 2HPt (р = 1035 кПа) Н3О+ (рН = 15)

2) +2FePt (с = 002 мольл) Fe3+ (с = 004 мольл)

Каково равновесное напряжение гальванического элемента составлен-

ного из этих электродов

++ OHH 22 2 = 2Н3О+ + 2е-

B880)0890(7880B78800200400590770

][][)(0590)(

B08903101510302950510590

)(3101

)(205900590

)(][

20590

2

2

3320

232

1

2

2

230

1

=minusminus=Δ=+=

sdot+=+hArr

minus=minussdotminus=

sdotminussdotminus=+=

+

+++minus++

EIgE

FeFeIgBFeFeEEeFeFe

IgE

кПаHpIgpH

HpOHIgEE

Равновесное напряжение данного гальванического элемента составляет

088 В

54

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Рассчитайте окислительно-восстановительный потенциал для пары

Mn2+MnOminus4 при рН = 0 при рН = 03 и 7 (t = 25 ordmC)

( ) ( ) [ ][ ][ ]

( ) ( ) ( ) [ ][ ]

( ) ( )

( ) ( ) ( ) 094405112

85

05902

lg5

059085

0590

lg5

0590

5812

4

4

24

42

2

834

42

3422

рНВВEMnOMnE

pHBEMnOMnE

MnMnOBpHBEMnOMnE

MnOHMnBEMnOMnE

eOHMnOHMn

sdotminus+=+

sdotminus=+

sdot+sdotminus=

sdot+=

++harr+

minus

minus

+

minusminus+

+

+minusminus+

minus+minus+

o

o

o

o

При рН = 0 Е = +151 рН = 3 Е = +123 рН = 7 Е = +085

Окислительно-восстановительный потенциал данной пары при рН = 03 и 7 составляет +151 +123 и +085 В соответственно

92 Расчеты по законам Фарадея

Для расчета осажденной массы значений силы тока времени или чис-ла элементарных зарядов при электролизе используются законы Фарадея или преобразования законов Фарадея а также формула-определение мо-лярной массы

zFMIm

zFI

nm

zFIn

τ

τ

τ

=

=

=

55

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

где I ndash сила тока

τ ndash время

z ndash число элементарных зарядов

F ndash постоянная Фарадея

n ndash количество вещества

М ndash молярная масса

m ndash масса вещества

Рассчитайте ежедневное производство алюминия в электролизёре кото-рый работает при силе тока 100 000 А и для которого выход по току η = 85

Al3+ rarr Al + 3endash

кг685г039685485963

85027360024000100asymp=

sdotsdotsdotsdotsdot

==zFMIm ητ

В электролизе ежедневно получают 685 кг алюминия

56

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

10 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ФОРМУЛ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ

101 Определение молекулярной формулы летучего органического соединения

Для определения молекулярной формулы летучего соединения необхо-димо оценить результаты качественного и количественного элементного анализа а также установить молярную массу

Алгоритм действия

1 Установить качественный состав соединения Результат исследуемое соединение состоит из элементов углерод во-

дород и кислород Молекулярная формула СхНуОz 11 Установить молярную массу соединения

12 Экспериментальное определение объема пара одной пропорции

соединения

( )( )[ ]

кПа 72101

C 20

мл 548г

г120

=

=

=

=

p

t

OHCV

OHCm

zyx

zyx

o

13 Рассчитать объем пара порции соединения в нормальных условиях

( )[ ] ( )[ ]

( )[ ] мл 445г

32510115293

1527372101548гг

=sdot

sdotsdot=

sdot=

zyx

zyxzyx

OHCVрТ

рТOHCVOHCV

o

o

oo

14 Рассчитать молярную массу соединения

57

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

( ) ( )( )[ ]

( ) гмоль 259

445

41422120гм

=

sdot=

sdot=

zух

zyx

zухzух

ОНСМ

OHCVVОНСm

ОНСМo

2 Установить возможную молекулярную формулу органического со-единения путем расчета

( ) )()()( ОzМНуМСхМОНСМ zух ++=

Возможные решения 592 гмоль = (2 middot 12 + 4 middot 1 + 2 middot 16 гмоль)

или 592 гмоль = (3 middot 12 + 8 middot 1 + 1 middot 16 гмоль)

Возможные молекулярные формулы органического соединения С2Н4О2 и С3Н8О

3 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органическо-го соединения путем анализа сжиганием

31 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида углерода которые образуются при сжигании одной порции органического соединения

m(CхHуOz) = 60 мг m(H2О) = 720 мг V(CО2) = 718 мл t =20degC ρ = 10172 кПа 32 Рассчитать объем диоксида углерода при нормальных условиях 33 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-

единения

( )( )

( ) ( )( ) 3

м

22 =sdot

sdot=

zyx

zyxp

zyx OHCmVOHCMTCOV

OHCnCOn oo

58

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

34 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-

единения

( )( )

( ) ( )( ) ( ) 8

22

2

22 =sdot

sdot==

zyx

zyxp

zyx OHCmOHМOHCMTOHm

OHCnOHnY o

35 Составить молекулярную формулу

Молекулярная формула органического соединения С3Н8О

Молекулярная (брутто-) формула еще не проясняет строения химиче-

ского соединения Последнее может быть определено при использовании

химических иили физических методов

Возможные соединения с молекулярной формулой С3Н8О

CH3ndashCH2ndashCH2ndashOH ndash пропанол 1

CH3ndashCH(OH)ndashCH3 ndash пропанол 2

СН3ndashСН2ndashОndashСН3 ndash метиловый спирт

102 Определение молекулярной формулы

нелетучего органического соединения

Для определения молекулярной формулы нелетучего соединения необ-

ходимо оценить результаты качественного и количественного элементно-

го анализа и результатов определения молярной массы криоскопическим

методом Молярная масса вещества рассчитывается на основании пони-

жения температуры замерзания

LB

Bзамзам mM

mkT sdot=Δ

Lзам

BзамB mT

mkMΔ

=

где замTΔ ndash понижение температуры замерзания

59

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

замK ndash криоскопическая константа растворителя

Bm ndash масса вещества В

BM ndash молярная масса вещества В

Lm ndash масса растворителя

Для определения молекулярной формулы подходит следующая после-

довательность действий

Установить качественный состав соединения Результат исследуемое со-

единение состоит из элементов углерод водород и кислород Молекуляр-

ная формула ZYX OHC

1 Установить молярную массу соединения

11 Экспериментальное определение понижения температуры замер-

зания раствора

m( ZYX OHC ) = 78 г m(H2О) = 40 г

ΔTзам = -2 К

Кзам(Н2О) = -1860 К sdot гмоль

12 Рассчитать молярную массу соединения

)()()(

2OHmTOHCmkOHCM

зам

ZYXзамZYX Δ=

M( ZYX OHC ) = 181 гмоль

2 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органического

соединения путем анализа сжиганием

21 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида

углерода которые образуются при сжигании одной порции соединения

M(CxHyOz) = 93 мг

m(H2О) = 547 мг

V(СО2) = 739 мл

t =22 degС

60

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

ρ = 1006 гПа

22 Рассчитать объем диоксида углерода в нормальных условиях

25101315295152731006973)()(

0

0220 sdot

sdotsdot==

TppTCOVCOV

V0(СО2) = 679 мл

23 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-

единения

093041422

18106790)(

)()()(

)( 202

sdotsdot

=sdotsdot

==ZYXM

Zyx

ZYX OHCmVOHCMCOV

OHCnCOnx

х = 6

24 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-

единения

93181817542

)()()()(2

)()(2

2

22

sdotsdotsdot

=sdotsdot

==ZYX

Zyx

ZYX OHCmOHMOHCMOHm

OHCnOHny

у = 12

25 Расчет числа атомов кислорода в молекуле органического соеди-

нения

)()()()( OzMHyMCxMOHCM Zyx +minus=

16112126181

)()()()( sdotminussdotminus=

minusminus=

OMHyMCxMOHCM

z Zyx

z = 6

Молекулярная формула соединения С6H12O6

61

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

Основная

1 Коровин НВ Общая химия учебник для технических направлений и специальностей вузов НВ Коровин ndash 2-е изд испр и доп ndash М ВШ 2000

2 Фролов ВВ Химия ВВ Фролов ndash М Высшая школа 1995 3 Глинка НЛ Задачи и упражнения по общей химии НЛ Глинка ndash

Л Химия 1989 4 Суворов АВ Общая химия АВ Суворов АБ Никольский ndash СПб

Химия 1997 5 Орлов КЯ Авиационные материалы КЯ Орлов ВА Пархимович

ndash М Транспорт 1993 6 Задачи и упражнения по общей химии под ред проф НВ Корови-

на ndash М Высшая школа 2003 7 Михилев ЛА Задачи и упражнения по неорганической химии

ЛА Михилев НФ Пассет МИ Федотова ndash СПб Химия 1995 8 Хомченко ИГ Общая химия сборник задач и упражнений

ИГ Хомченко ndash М Оникс 1999 9 Литвинова ТН Задачи по общей химии с медико-биологической на-

правленностью ТН Литвинова ndash Ростов нД Феникс 2001 10 Кузьменко НЕ Задачник по химии НЕ Кузьменко ВВ Еремин

ndash М Экзамен 1999

Дополнительная

1 Слесарев ВИ Химия Основы химии живого учебник для вузов

ВИ Слесарев ndash 2-е изд испр и доп ndash СПб Химиздат 2001

2 Хаускрофт К Современный курс общей химии В 2 т К Хаускрофт

Э Констебл пер с англ ndash М Мир 2002 3 Лидин РА Химия справочник для старшеклассников поступающих в вузы

РА Лидин ЛЮ Аликберова ndash М Аст пресс школа 2002

62

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

4 Слета ЛА Химия справочник ЛА Слета ndash Харьков Фолио Рос-

тов нД Феникс 1997

5 Дикерсон Р Основные законы химии В 2 т Р Дикерсон Г Грей

Дж Хейт ndash М Мир 1982

6 Лучинский ГП Курс химии ГП Лучинский ndash М Высшая школа 1985

7 Ремсден ЭН Начала современной химии ЭН Ремсден ndash Л Хи-

мия 1985

8 Степин БД Неорганическая химия БД Степин АА Цветков ndash

М Высшая школа 1994 9 Шелинский ГИ Основы теории химических процессов ГИ Шелинский

ndash М Просвещение 1989

10 Ерохин ЮМ Сборник задач и упражнений по химии ЮМ Еро-

хин ВИ Фролов ndash М ВШ 1990

11 Любимова НБ Вопросы и задачи по общей и неорганической хи-

мии НБ Любимова ndash М ВШ 1990 12 Фримантл М Химия в действии М Фримантл ndash Ч 1 2 ndash М Мир 1991

13 Шиманович ИЕ Общая химия в формулах определениях схемах

ИЕ Шиманович МЛ Павлович ВФ Тикавый ПМ Малашко ndash Минск

Университетское 1996

14 Витинг ЛМ Задачи и упражнения по общей химии ЛМ Витинг

ЛА Резницкий ndash М МГУ 1995

15 Зоммер К Химия справоник школьника и студента Пер с нем

под ред РА Лигина ndash 2-е издстереотип ndash М Дрофа 2000

63

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Приложение

64

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

65

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

66

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

67

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Значение некоторых констант

Постоянная Авогадро NA = 60221023 моль-1

Постоянная Фарадея 1 F = 6021023е = 96484 Кл = 268 Аmiddotч

Постоянная Планка h = 662610-34 Джс

Универсальная газовая постоянная R = 0082 лmiddotатмКndash1моль-1 =

= 62 360 млmiddotмм рт ст Кndash1мольndash1 = 8314 ДжmiddotК-1мольndash1 = 1987 калК-1моль-1

Таблица 1

Приставки кратных и дольных единиц

Приставка Множитель Приставка Множитель Приставка Множитель

тера Т 1012 гектог 102 милли м 10-3

гига Г 109 дека да 101 микро мк 10-6

мега М 106 децид 10-1 нано н 10-9

кило к 103 сантис 10-2 пико п 10-12

Таблица 2

Корни латинских названий элементов

Символ Название Корень латинского названия Ag Серебро Аргент As Мышьяк арс- арсен- Au Золото аур- С Углерод карб- карбон- Сu Медь купр- Fe Железо ферр- Н Водород гидр- гидроген-

Hg Ртуть меркур- Мn Марганец марган- N Азот нитр- Ni Никель никкал- О Кислород окс- оксиген- Pb Свинец плюмб- S Сера сульф- тио-

Sb Сурьма стиб- Si Кремний алл- силиц- Sn Олово станн-

68

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Таблица 3 Соотношение между единицами энергии

Единица эрг Дж кал Втmiddotч ЭВ

эрг 1 10-7 239middot10-8 278middot10-11 624middot1011

Дж 107 1 0239 278middot10-4 625middot1018

кал 4184middot107 4184 1 116middot103 261middot1019

Втmiddotч 360middot1010 36middot103 861 1 224middot1022

ЭВ 160middot10-12 160middot10-19 383middot10-20 445middot10-23 1

Таблица 4

Названия часто употребляемых кислот и их солей

Кислота Названия солей

Название Формула Кислот-ный

осадок

По названию кислоты (рус номенклатура)

По названию аниона (между-народная но-менклатура)

Азотная HNO3 NO3ndash азотнокислый нитрат

Азотистая HNO2 NО2ndash азотистокислый нитрит

Бромоводородная HBr Brndash бромистый бромид

Йодоводородная HI Indash йодистый йодид

Метакремниевая H2SiO3 SiO32ndash кремниевокислый силикат

Марганцовая HMnO4 MnO4ndash марганцевокислый перманганат

Ортофосфорная H3PO4 PO43ndash фосфорнокислый ортофосфат

(фосфат)

H3PO4 HPO42ndash

кислый фосфорнокис-лый (двухзамещенный) гидрофосфат

H3PO4 H2PO4ndash кислый фосфорнокис-

лый (однозамещенный) дигидрофосфат

Серная H2SO4 SO42ndash сернокислый сульфат

H2SO4 HSO4ndash

кислый сернокислый

гидросульфат (бисульфат)

Сернистая H2SO3 SO32ndash сернокислый сульфит

H2SO3 HSO3ndash кислый сернистокислый гидросульфит

(бисульфит)

Угольная H2CO3 CO32ndash углекислый карбонат

H2CO3 HCO3ndash

кислый углекислый (двууглекислый)

гидрокарбонат (бикарбонат)

Уксусная CH3CHOOH CH3COOndash уксуснокислый ацетат

69

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Окончание табл 4Кислота Названия солей

Название Формула Кислот-ный

осадок

По названию кислоты (рус номенклатура)

По названию аниона (между-народная но-менклатура)

Фосфористая H3PO3 HPO32ndash фосфористокислый фосфит

Фтороводородная HF Fndash фтористый фторид

Хлороводородная HCl Clndash хлористый хлорид

Хлорная HClO4 ClO4ndash хлорнокислый перхлорат

Хлорноватая HClO3 ClO3ndash хлорноватокислый хлорат

Хлорноватистая HClO ClOndash хлорноватистокислый гипохлорид

Хромовая H2CrO4 CrO42ndash хромовокислый хромат

Двухромовая H2Cr2O7 Cr2O72ndash двухромовокислый

бихромат (ди-хромат)

70

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

  • СОДЕРЖАНИЕ
    • ВВЕДЕНИЕ
    • ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
    • 1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВАЖНЕЙШИХ ВЕЛИЧИН И ЕДИНИЦИСПОЛЬЗУЕМЫХ В ХИМИИ
    • 2 ВАЖНЕЙШИЕ ВЕЛИЧИНЫ И ЕДИНИЦЫ В ХИМИИ
    • 3 РАСЧЕТЫ ДЛЯ ГАЗОВ
      • 31 Расчет массы газов
      • 32 Расчет объема газов
        • 4 РАСЧЕТЫ ДЛЯ СМЕСЕЙ
          • 41 Расчеты соотношения компонентов смеси
          • 42 Расчеты по массовой доле
          • 43 Расчеты по объемной доле
          • 44 Расчеты по мольной доле
          • 45 Расчеты по молярной концентрации
          • 46 Расчеты по эквивалентной концентрации
          • 47 Расчеты по плотности газов и растворов
          • 48 Расчет молярной концентрации веществапо результатам титрования
          • 49 Расчет массы по результатам титрования
            • 5 СТЕХИОМЕТРИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РЕАКЦИЯМ
              • 51 Алгебраический расчет массы и объема
              • 52 Расчет массы и объема методом пропорций
                • 6 РАСЧЁТЫ В ХИМИЧЕСКОЙ ТЕРМОДИНАМИКЕ
                  • 61 Расчет энтальпии реакции по данным эксперимента
                  • 62 Расчет стандартных величин реакции по табличным данным
                  • 63 Расчет энергии Гиббса реакции
                  • 64 Расчет константы равновесия
                    • 7 РАСЧЕТЫ В КИНЕТИКЕ РЕАКЦИЙ
                      • 71 Расчет константы скорости
                      • 72 Расчет порядка реакции
                      • 73 Расчет времени реакции
                      • 74 Расчеты по уравнению Аррениуса
                        • 8 РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РАВНОВЕСИЯМ
                          • 81 Расчеты по закону действующих масс
                          • 82 Расчет константы равновесия Кс
                          • 83 Расчет количества продукта в состоянии равновесия
                          • 84 Расчет выхода продукта
                          • 85 Расчет константы равновесия по уравнению Вант-Гоффа
                          • 86 Расчеты с водородным показателем рН
                          • 87 Расчет степени протолиза
                          • 88 Расчеты по равновесиям растворимости
                          • 89 Расчет растворимости при комплексообразовании
                            • 9 РАСЧЕТЫ В ЭЛЕКТРОХИМИИ
                              • 91 Расчеты по уравнению Нернста
                              • 92 Расчеты по законам Фарадея
                                • 10 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ФОРМУЛОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
                                  • 101 Определение молекулярной формулы летучего органического соединения
                                  • 102 Определение молекулярной формулы не летучего органического соединения
                                    • БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
                                    • Приложение
Page 45: МЕТОДИКА РЕШЕНИЯ ЗАДАЧvenec.ulstu.ru/lib/disk/2015/Kemer_7.pdf · 2015-03-23 · ВВЕДЕНИЕ Значение решения задач в курсе химии

84 Расчет выхода продукта

Уход продукта реакции представляет собой частное от деления полу-ченного в равновесии количества вещества и рассчитанного по необрати-мой реакции количества вещества

теорnn

При взаимодействии 3 моль уксусной кислоты с 4 моль этанола полу-чают 205 моль эфира Исходные вещества содержали 155 моль воды Ка-ков выход эфира по отношению к уксусной кислоте

1 OHHCCOOCHOHHCCOOHCH 2523523 +minusminushArrminus+minus

2 23 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 095 моль 195 моль 205 моль 36 моль

4 3052

)()(

)()(

0

===кислотаnэфирn

эфирnэфирn

теор

η

5 68680 ==η

Выход эфира по отношению к уксусной кислоте составляет 68

85 Расчет константы равновесия по уравнению Вант-Гоффа

Расчет константы равновесия при определенной температуре осущест-вляется при заданной константе равновесия с помощью уравнения Ванг-Гоффа (изобара реакций)

2RTH

dTdInK Δ

=

Интегрированная форма

12

120

12 TTTT

RHInKInK minus

sdotΔ

+=

45

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

где k ndash константа равновесия 0HΔ ndash стандартная энтальпия

R ndash универсальная газовая постоянная T ndash температура 12 ndash индексы для двух составляющих

При 25 degС для химической реакции 242 2NOON hArr константа равновесия

КР = 114 кПа Рассчитайте константу равновесия при 70 degС если стан-дартная энтальпия реакции Δ Н0 = 59 кДж

259325101325101

940343298298343

3145859000

325101411

325101

9402

12

120

12

2

2 =sdot=sdot=

=sdotminus

sdot+=

=minus

sdotΔ

+==

eeK

In

TTTT

RHInK

KInK

PInKP

PP

P

86 Расчеты с водородным показателем рН

Расчеты с показателем рН проводятся с помощью формулы-определения рН и химического выражения константы протолиза

мольлв)()( 33 OHcOHIgcpH +minus=

Для сильных кислот и оснований

с(H3O+) = c0на sdot c(OH-) = c0B

Для средних по силе кислот и оснований (при К gt 001 с0)

с(H3O+) = Bbнаa cKOHсcK 00 )( =minus

Для буферных ратворов

)()()( 3 minus

+ sdot=AcHAcКOHс a

46

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Раствор имеет значение рН 35 Какова молярная концентрация катио-нов оксония

мольл102310)(

10)(

)(

4533

3

3

minusminus+

minus+

+

sdot==

=

minus=

OHc

OHc

OHIgcpH

pH

Концентрация катионов H3O+ = 32 sdot 10-4 мольл

Рассчитайте рН в 01М растворе аммиака если КВ(NH3) = 18 middot 10 5minus

111)1077(

мольл10771031

101)(

)(

мольл103110)1081()(

)(

12

123

14

3

35

0

=sdotminus=

sdot=sdotsdot

==

sdot=sdotsdot=

=

minus

minusminus

minus

minus+

minusminusminus

minus

IgpHOHcKOHс

OHc

cKOHс

W

BB

Рассчитайте значение рН буферного раствора

К a (СН3СООН) + 016М CH 3 COONa

Если К а (СН3СООН) = 18- 10 5minus

55

3

33 1021

160110)1081(

)()()( minusminus

minus+ sdot=sdotsdot=sdot=

COOCHcCOOHCHcKOHс a

pH = 49

Буферный раствор имеет значение рН = 49

47

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

87 Расчет степени протолиза

Степень протолиза представляет собой долю кислоты или основания

вступивших в протолиз по отношению к начальной концентраций протолита

НАНАKT c

Acc

OHca00

3 )()( minus+

==

и

BBC c

HBccOHca

000

)()( +minus

==

Какова степень протолиза в 001М растворе уксусной кислоты если

010

010)1081()(

)(

)()()(

)(

5

30

30

30330

3

sdotsdot=

sdot=

sdot==

minus

+

COOHCHcCOOHCHcK

a

COOHCHcKOHcCOOHCHc

OHca

aKT

aKT

аКТ = 0042 или 42

Ka = 18 sdot 10-5

Степень протолиза уксусной кислоты составляет 42

88 Расчеты по равновесиям растворимости

Расчеты по равновесиям растворимости и осаждения проводятся с по-

мощью выражения для произведения растворимости

)()(

][][)(

nmnm

nMnM

nmMnnM

nmBAПРBAl

BABAПР

+

minus+

=

=

48

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

где ПР (АmВn) ndash произведение растворимого вещества АmВn

l(АmВn) ndash растворимость вещества или концентрация насыщенного рас-

твора вещества nm BA

Сульфат бария имеет произведение растворимости 1middot10-10 При какой

концентрации серной кислоты в 0001М растворе хлорида бария начина-

ется осаждение сульфата бария

[Ba2+][SO minus24 ] = ПP(BaSо4)

3

10

242

442 101101

][)(][)( minus

minus

+minus

sdotsdot

===BaBaSOПРSOSOHс

c(H2SО4)= 1 middot 10-7 мольл

Осаждение сульфата бария начинается когда концентрация серной ки-

слоты превышает значение 1 middot 10 7minus мольл

Какова растворимость l1 перхлората калия в воде по сравнению с рас-

творимостью l1 перхлората калия в 1 М растворе хлорида калия

l1 (КСlO4) = [СlOminus4 ] = )( 4KCIOПР = 2101 minussdot = 01 мольл

l1 (КСlO4) = [СlOminus4 ] ПР(КClO4) = с(К+)[СlO

minus4 ] = 1 middot 10-2

1101

)()KClO()(

24

42

minus

+

sdot==

KcПРKClOl

l1 (КСlO4) = 001 мольл

Растворимость l1 перхлората калия в чистой воде в десять раз выше 1

М растворе хлорида калия

49

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

89 Расчет растворимости при комплексообразовании

Для расчета растворимости малорастворимых солей когда катион об-

разует комплекс требуются уравнения для произведения растворимости и

для константы устойчивости комплекса

ПР(AmBn) = [An+]m[Bm-]n

xnx

LAAlK

]][[][

+=

где ПР ndash произведение растворимости

К ndash константа устойчивости комплекса

[Аn+] ndash молярная концентрация катионов

[L] ndash молярная концентрация лигандов

[АЦ] ndash молярная концентрация комплекса

Константа устойчивости катиона диамминсеребра (+1) К = 16 middot 107

Рассчитайте растворимость хлорида бромида и иодида серебра(1) в 4М

растворе аммиака если ПР(АgСl) = 1 middot 10-10 ПР(АgВr) = 5 middot 10-13

ПР(АgI) = 8 middot 10-17

AgXhArrАg+ + Х minus ПР(АgХ) = [Аg+][Х minus ]

])([

)()(][

)(][)(

)(])([][

)(][

])([])([2

23

32

33

23

32

23233

++minus

++

+

+++

sdotsdot===

sdot=

sdot=hArr+

NHAgNHcKAgXПР

AgAgXПРXAgXl

NHcKNHAgAg

NHcAgNHAgKNHAgNHAg

50

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

мольл1041)(

4)1061()108()(

мольл1011)(

4)1061()105()(

мольл160)(4)1061()101()(

)()()(

][])([

4

2717

2

2713

2710

32

23

minus

minus

minus

minus

minusminus

minus+

sdot=

sdotsdotsdotsdot=

sdot=

sdotsdotsdotsdot=

=

sdotsdotsdotsdot=

sdotsdot=

asymp

AgIl

AgIl

AgBrl

AgBrl

AgCllAgCll

NHcKAgXПРAgXl

XNHAg

Растворимость галогенидов серебра(1) в 4М растворе аммиака состав-

ляет 016 (AgCl) 11 middot 10-2 (AgBr) и 14 middot 10-4 мольл (AgI) В этом растворе

аммиака хлорид растворяется хорошо бромид ndash незначительно и иодид

серебра (+1) ndash плохо

51

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

9 РАСЧЕТЫ В ЭЛЕКТРОХИМИИ

91 Расчеты по уравнению Нернста

С помощью уравнения Нернста можно вычислить окислительно-

восстановительные потенциалы электродные потенциалы и равновесное

напряжение гальванического элемента

Для окислительно-восстановительного электрода

][][0

BcOkIn

zFRTEE sdot+=

где Е0 ndash стандартный потенциал

Е ndash электродный потенциал

Z ndash число переданных электронов

Для электрона металлкатион металла

][0 +sdot+= ZAInzFRTEE

][][)(0590

K298при)()(

0

01

02

0

BcOkIg

zBEE

TанодЕкатодEE

EEE

sdot+=

=minus=Δminus=Δ

где R ndash газовая постоянная

Т ndash температура

F ndash постоянная Фарадея

[Ок] ndash молярная концентрация окислителя

[Bc] ndash молярная концентрация восстановителя

ΔЕ0 ndash стандартное напряжение

ЕΔ ndash равновесное напряжение

52

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Каков электродный потенциал пары медькатион меди (+2) при 25 degС и

[Cu2+]= 001 мольл

01020590340][

2)(0590 20 IgCuIgBEE sdot++=sdot+= +

E = +028 B

Электродный потенциал равен +028 В

Каково равновесное напряжение гальванического элемента Даниеля

при 25 degС если молярные концентрации сульфата меди(2) и сульфата

цинка(2) одинаковы

Электрод 1 цинккатион цинка (+2)

Электрод 2 медькатион меди (+2)

)()()(][][02950

)()(][02950)(

][02950)()()(

02020202

2

2020220

22022

EZnZnECuCuECuCuEZnCuIg

ZnZnECuCuEZnIgZnZnE

CuIgCuCuEZnZnECuCuEE

Δ=minusminus=+

+minus=+minus

minus+=minus=Δ

++++

+

++++

++++

ΔEdeg = 034 middot (-076) = 110 В

Элемент Даниеля имеет равновесное напряжение 110 В Рассчитайте

напряжение гальванического элемента CuCu +2 (с 1 )|| К+ СI minus || Cu2+(c2)Cu

(Cu2+) = 05 мольл и с1 (Сu2+) = 05 005 и 0005 мольл

Для каждого полуэлемента )(20590 20 +sdot+= CuIgcEE

Напряжение гальванического элемента

1

201

0212 2

0590ccIgEEEEE sdot+minus=minus=Δ

Поскольку

01

02 EE =

53

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

то

1

2

20590

ccIgE sdot=Δ

а) с1 (Cu2+) = 05 мольл ΔЕ = 00295 Ig 1 = 0

б) с1 (Cu2+) = 005мольл ΔЕ = 00295 Ig 10 = 0030 В

в) с1 (Cu2+) = 0005 мольл ΔЕ = 00295 Ig 100 = 0059 В

Исследуемые концентрационные гальванические элементы имеют при

25 degС напряжение 0 30 и 59 мВ

Рассчитайте электродные потенциалы полуэлементов при 25 degС

1) 2HPt (р = 1035 кПа) Н3О+ (рН = 15)

2) +2FePt (с = 002 мольл) Fe3+ (с = 004 мольл)

Каково равновесное напряжение гальванического элемента составлен-

ного из этих электродов

++ OHH 22 2 = 2Н3О+ + 2е-

B880)0890(7880B78800200400590770

][][)(0590)(

B08903101510302950510590

)(3101

)(205900590

)(][

20590

2

2

3320

232

1

2

2

230

1

=minusminus=Δ=+=

sdot+=+hArr

minus=minussdotminus=

sdotminussdotminus=+=

+

+++minus++

EIgE

FeFeIgBFeFeEEeFeFe

IgE

кПаHpIgpH

HpOHIgEE

Равновесное напряжение данного гальванического элемента составляет

088 В

54

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Рассчитайте окислительно-восстановительный потенциал для пары

Mn2+MnOminus4 при рН = 0 при рН = 03 и 7 (t = 25 ordmC)

( ) ( ) [ ][ ][ ]

( ) ( ) ( ) [ ][ ]

( ) ( )

( ) ( ) ( ) 094405112

85

05902

lg5

059085

0590

lg5

0590

5812

4

4

24

42

2

834

42

3422

рНВВEMnOMnE

pHBEMnOMnE

MnMnOBpHBEMnOMnE

MnOHMnBEMnOMnE

eOHMnOHMn

sdotminus+=+

sdotminus=+

sdot+sdotminus=

sdot+=

++harr+

minus

minus

+

minusminus+

+

+minusminus+

minus+minus+

o

o

o

o

При рН = 0 Е = +151 рН = 3 Е = +123 рН = 7 Е = +085

Окислительно-восстановительный потенциал данной пары при рН = 03 и 7 составляет +151 +123 и +085 В соответственно

92 Расчеты по законам Фарадея

Для расчета осажденной массы значений силы тока времени или чис-ла элементарных зарядов при электролизе используются законы Фарадея или преобразования законов Фарадея а также формула-определение мо-лярной массы

zFMIm

zFI

nm

zFIn

τ

τ

τ

=

=

=

55

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

где I ndash сила тока

τ ndash время

z ndash число элементарных зарядов

F ndash постоянная Фарадея

n ndash количество вещества

М ndash молярная масса

m ndash масса вещества

Рассчитайте ежедневное производство алюминия в электролизёре кото-рый работает при силе тока 100 000 А и для которого выход по току η = 85

Al3+ rarr Al + 3endash

кг685г039685485963

85027360024000100asymp=

sdotsdotsdotsdotsdot

==zFMIm ητ

В электролизе ежедневно получают 685 кг алюминия

56

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

10 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ФОРМУЛ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ

101 Определение молекулярной формулы летучего органического соединения

Для определения молекулярной формулы летучего соединения необхо-димо оценить результаты качественного и количественного элементного анализа а также установить молярную массу

Алгоритм действия

1 Установить качественный состав соединения Результат исследуемое соединение состоит из элементов углерод во-

дород и кислород Молекулярная формула СхНуОz 11 Установить молярную массу соединения

12 Экспериментальное определение объема пара одной пропорции

соединения

( )( )[ ]

кПа 72101

C 20

мл 548г

г120

=

=

=

=

p

t

OHCV

OHCm

zyx

zyx

o

13 Рассчитать объем пара порции соединения в нормальных условиях

( )[ ] ( )[ ]

( )[ ] мл 445г

32510115293

1527372101548гг

=sdot

sdotsdot=

sdot=

zyx

zyxzyx

OHCVрТ

рТOHCVOHCV

o

o

oo

14 Рассчитать молярную массу соединения

57

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

( ) ( )( )[ ]

( ) гмоль 259

445

41422120гм

=

sdot=

sdot=

zух

zyx

zухzух

ОНСМ

OHCVVОНСm

ОНСМo

2 Установить возможную молекулярную формулу органического со-единения путем расчета

( ) )()()( ОzМНуМСхМОНСМ zух ++=

Возможные решения 592 гмоль = (2 middot 12 + 4 middot 1 + 2 middot 16 гмоль)

или 592 гмоль = (3 middot 12 + 8 middot 1 + 1 middot 16 гмоль)

Возможные молекулярные формулы органического соединения С2Н4О2 и С3Н8О

3 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органическо-го соединения путем анализа сжиганием

31 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида углерода которые образуются при сжигании одной порции органического соединения

m(CхHуOz) = 60 мг m(H2О) = 720 мг V(CО2) = 718 мл t =20degC ρ = 10172 кПа 32 Рассчитать объем диоксида углерода при нормальных условиях 33 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-

единения

( )( )

( ) ( )( ) 3

м

22 =sdot

sdot=

zyx

zyxp

zyx OHCmVOHCMTCOV

OHCnCOn oo

58

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

34 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-

единения

( )( )

( ) ( )( ) ( ) 8

22

2

22 =sdot

sdot==

zyx

zyxp

zyx OHCmOHМOHCMTOHm

OHCnOHnY o

35 Составить молекулярную формулу

Молекулярная формула органического соединения С3Н8О

Молекулярная (брутто-) формула еще не проясняет строения химиче-

ского соединения Последнее может быть определено при использовании

химических иили физических методов

Возможные соединения с молекулярной формулой С3Н8О

CH3ndashCH2ndashCH2ndashOH ndash пропанол 1

CH3ndashCH(OH)ndashCH3 ndash пропанол 2

СН3ndashСН2ndashОndashСН3 ndash метиловый спирт

102 Определение молекулярной формулы

нелетучего органического соединения

Для определения молекулярной формулы нелетучего соединения необ-

ходимо оценить результаты качественного и количественного элементно-

го анализа и результатов определения молярной массы криоскопическим

методом Молярная масса вещества рассчитывается на основании пони-

жения температуры замерзания

LB

Bзамзам mM

mkT sdot=Δ

Lзам

BзамB mT

mkMΔ

=

где замTΔ ndash понижение температуры замерзания

59

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

замK ndash криоскопическая константа растворителя

Bm ndash масса вещества В

BM ndash молярная масса вещества В

Lm ndash масса растворителя

Для определения молекулярной формулы подходит следующая после-

довательность действий

Установить качественный состав соединения Результат исследуемое со-

единение состоит из элементов углерод водород и кислород Молекуляр-

ная формула ZYX OHC

1 Установить молярную массу соединения

11 Экспериментальное определение понижения температуры замер-

зания раствора

m( ZYX OHC ) = 78 г m(H2О) = 40 г

ΔTзам = -2 К

Кзам(Н2О) = -1860 К sdot гмоль

12 Рассчитать молярную массу соединения

)()()(

2OHmTOHCmkOHCM

зам

ZYXзамZYX Δ=

M( ZYX OHC ) = 181 гмоль

2 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органического

соединения путем анализа сжиганием

21 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида

углерода которые образуются при сжигании одной порции соединения

M(CxHyOz) = 93 мг

m(H2О) = 547 мг

V(СО2) = 739 мл

t =22 degС

60

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

ρ = 1006 гПа

22 Рассчитать объем диоксида углерода в нормальных условиях

25101315295152731006973)()(

0

0220 sdot

sdotsdot==

TppTCOVCOV

V0(СО2) = 679 мл

23 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-

единения

093041422

18106790)(

)()()(

)( 202

sdotsdot

=sdotsdot

==ZYXM

Zyx

ZYX OHCmVOHCMCOV

OHCnCOnx

х = 6

24 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-

единения

93181817542

)()()()(2

)()(2

2

22

sdotsdotsdot

=sdotsdot

==ZYX

Zyx

ZYX OHCmOHMOHCMOHm

OHCnOHny

у = 12

25 Расчет числа атомов кислорода в молекуле органического соеди-

нения

)()()()( OzMHyMCxMOHCM Zyx +minus=

16112126181

)()()()( sdotminussdotminus=

minusminus=

OMHyMCxMOHCM

z Zyx

z = 6

Молекулярная формула соединения С6H12O6

61

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

Основная

1 Коровин НВ Общая химия учебник для технических направлений и специальностей вузов НВ Коровин ndash 2-е изд испр и доп ndash М ВШ 2000

2 Фролов ВВ Химия ВВ Фролов ndash М Высшая школа 1995 3 Глинка НЛ Задачи и упражнения по общей химии НЛ Глинка ndash

Л Химия 1989 4 Суворов АВ Общая химия АВ Суворов АБ Никольский ndash СПб

Химия 1997 5 Орлов КЯ Авиационные материалы КЯ Орлов ВА Пархимович

ndash М Транспорт 1993 6 Задачи и упражнения по общей химии под ред проф НВ Корови-

на ndash М Высшая школа 2003 7 Михилев ЛА Задачи и упражнения по неорганической химии

ЛА Михилев НФ Пассет МИ Федотова ndash СПб Химия 1995 8 Хомченко ИГ Общая химия сборник задач и упражнений

ИГ Хомченко ndash М Оникс 1999 9 Литвинова ТН Задачи по общей химии с медико-биологической на-

правленностью ТН Литвинова ndash Ростов нД Феникс 2001 10 Кузьменко НЕ Задачник по химии НЕ Кузьменко ВВ Еремин

ndash М Экзамен 1999

Дополнительная

1 Слесарев ВИ Химия Основы химии живого учебник для вузов

ВИ Слесарев ndash 2-е изд испр и доп ndash СПб Химиздат 2001

2 Хаускрофт К Современный курс общей химии В 2 т К Хаускрофт

Э Констебл пер с англ ndash М Мир 2002 3 Лидин РА Химия справочник для старшеклассников поступающих в вузы

РА Лидин ЛЮ Аликберова ndash М Аст пресс школа 2002

62

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

4 Слета ЛА Химия справочник ЛА Слета ndash Харьков Фолио Рос-

тов нД Феникс 1997

5 Дикерсон Р Основные законы химии В 2 т Р Дикерсон Г Грей

Дж Хейт ndash М Мир 1982

6 Лучинский ГП Курс химии ГП Лучинский ndash М Высшая школа 1985

7 Ремсден ЭН Начала современной химии ЭН Ремсден ndash Л Хи-

мия 1985

8 Степин БД Неорганическая химия БД Степин АА Цветков ndash

М Высшая школа 1994 9 Шелинский ГИ Основы теории химических процессов ГИ Шелинский

ndash М Просвещение 1989

10 Ерохин ЮМ Сборник задач и упражнений по химии ЮМ Еро-

хин ВИ Фролов ndash М ВШ 1990

11 Любимова НБ Вопросы и задачи по общей и неорганической хи-

мии НБ Любимова ndash М ВШ 1990 12 Фримантл М Химия в действии М Фримантл ndash Ч 1 2 ndash М Мир 1991

13 Шиманович ИЕ Общая химия в формулах определениях схемах

ИЕ Шиманович МЛ Павлович ВФ Тикавый ПМ Малашко ndash Минск

Университетское 1996

14 Витинг ЛМ Задачи и упражнения по общей химии ЛМ Витинг

ЛА Резницкий ndash М МГУ 1995

15 Зоммер К Химия справоник школьника и студента Пер с нем

под ред РА Лигина ndash 2-е издстереотип ndash М Дрофа 2000

63

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Приложение

64

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

65

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

66

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

67

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Значение некоторых констант

Постоянная Авогадро NA = 60221023 моль-1

Постоянная Фарадея 1 F = 6021023е = 96484 Кл = 268 Аmiddotч

Постоянная Планка h = 662610-34 Джс

Универсальная газовая постоянная R = 0082 лmiddotатмКndash1моль-1 =

= 62 360 млmiddotмм рт ст Кndash1мольndash1 = 8314 ДжmiddotК-1мольndash1 = 1987 калК-1моль-1

Таблица 1

Приставки кратных и дольных единиц

Приставка Множитель Приставка Множитель Приставка Множитель

тера Т 1012 гектог 102 милли м 10-3

гига Г 109 дека да 101 микро мк 10-6

мега М 106 децид 10-1 нано н 10-9

кило к 103 сантис 10-2 пико п 10-12

Таблица 2

Корни латинских названий элементов

Символ Название Корень латинского названия Ag Серебро Аргент As Мышьяк арс- арсен- Au Золото аур- С Углерод карб- карбон- Сu Медь купр- Fe Железо ферр- Н Водород гидр- гидроген-

Hg Ртуть меркур- Мn Марганец марган- N Азот нитр- Ni Никель никкал- О Кислород окс- оксиген- Pb Свинец плюмб- S Сера сульф- тио-

Sb Сурьма стиб- Si Кремний алл- силиц- Sn Олово станн-

68

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Таблица 3 Соотношение между единицами энергии

Единица эрг Дж кал Втmiddotч ЭВ

эрг 1 10-7 239middot10-8 278middot10-11 624middot1011

Дж 107 1 0239 278middot10-4 625middot1018

кал 4184middot107 4184 1 116middot103 261middot1019

Втmiddotч 360middot1010 36middot103 861 1 224middot1022

ЭВ 160middot10-12 160middot10-19 383middot10-20 445middot10-23 1

Таблица 4

Названия часто употребляемых кислот и их солей

Кислота Названия солей

Название Формула Кислот-ный

осадок

По названию кислоты (рус номенклатура)

По названию аниона (между-народная но-менклатура)

Азотная HNO3 NO3ndash азотнокислый нитрат

Азотистая HNO2 NО2ndash азотистокислый нитрит

Бромоводородная HBr Brndash бромистый бромид

Йодоводородная HI Indash йодистый йодид

Метакремниевая H2SiO3 SiO32ndash кремниевокислый силикат

Марганцовая HMnO4 MnO4ndash марганцевокислый перманганат

Ортофосфорная H3PO4 PO43ndash фосфорнокислый ортофосфат

(фосфат)

H3PO4 HPO42ndash

кислый фосфорнокис-лый (двухзамещенный) гидрофосфат

H3PO4 H2PO4ndash кислый фосфорнокис-

лый (однозамещенный) дигидрофосфат

Серная H2SO4 SO42ndash сернокислый сульфат

H2SO4 HSO4ndash

кислый сернокислый

гидросульфат (бисульфат)

Сернистая H2SO3 SO32ndash сернокислый сульфит

H2SO3 HSO3ndash кислый сернистокислый гидросульфит

(бисульфит)

Угольная H2CO3 CO32ndash углекислый карбонат

H2CO3 HCO3ndash

кислый углекислый (двууглекислый)

гидрокарбонат (бикарбонат)

Уксусная CH3CHOOH CH3COOndash уксуснокислый ацетат

69

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Окончание табл 4Кислота Названия солей

Название Формула Кислот-ный

осадок

По названию кислоты (рус номенклатура)

По названию аниона (между-народная но-менклатура)

Фосфористая H3PO3 HPO32ndash фосфористокислый фосфит

Фтороводородная HF Fndash фтористый фторид

Хлороводородная HCl Clndash хлористый хлорид

Хлорная HClO4 ClO4ndash хлорнокислый перхлорат

Хлорноватая HClO3 ClO3ndash хлорноватокислый хлорат

Хлорноватистая HClO ClOndash хлорноватистокислый гипохлорид

Хромовая H2CrO4 CrO42ndash хромовокислый хромат

Двухромовая H2Cr2O7 Cr2O72ndash двухромовокислый

бихромат (ди-хромат)

70

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

  • СОДЕРЖАНИЕ
    • ВВЕДЕНИЕ
    • ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
    • 1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВАЖНЕЙШИХ ВЕЛИЧИН И ЕДИНИЦИСПОЛЬЗУЕМЫХ В ХИМИИ
    • 2 ВАЖНЕЙШИЕ ВЕЛИЧИНЫ И ЕДИНИЦЫ В ХИМИИ
    • 3 РАСЧЕТЫ ДЛЯ ГАЗОВ
      • 31 Расчет массы газов
      • 32 Расчет объема газов
        • 4 РАСЧЕТЫ ДЛЯ СМЕСЕЙ
          • 41 Расчеты соотношения компонентов смеси
          • 42 Расчеты по массовой доле
          • 43 Расчеты по объемной доле
          • 44 Расчеты по мольной доле
          • 45 Расчеты по молярной концентрации
          • 46 Расчеты по эквивалентной концентрации
          • 47 Расчеты по плотности газов и растворов
          • 48 Расчет молярной концентрации веществапо результатам титрования
          • 49 Расчет массы по результатам титрования
            • 5 СТЕХИОМЕТРИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РЕАКЦИЯМ
              • 51 Алгебраический расчет массы и объема
              • 52 Расчет массы и объема методом пропорций
                • 6 РАСЧЁТЫ В ХИМИЧЕСКОЙ ТЕРМОДИНАМИКЕ
                  • 61 Расчет энтальпии реакции по данным эксперимента
                  • 62 Расчет стандартных величин реакции по табличным данным
                  • 63 Расчет энергии Гиббса реакции
                  • 64 Расчет константы равновесия
                    • 7 РАСЧЕТЫ В КИНЕТИКЕ РЕАКЦИЙ
                      • 71 Расчет константы скорости
                      • 72 Расчет порядка реакции
                      • 73 Расчет времени реакции
                      • 74 Расчеты по уравнению Аррениуса
                        • 8 РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РАВНОВЕСИЯМ
                          • 81 Расчеты по закону действующих масс
                          • 82 Расчет константы равновесия Кс
                          • 83 Расчет количества продукта в состоянии равновесия
                          • 84 Расчет выхода продукта
                          • 85 Расчет константы равновесия по уравнению Вант-Гоффа
                          • 86 Расчеты с водородным показателем рН
                          • 87 Расчет степени протолиза
                          • 88 Расчеты по равновесиям растворимости
                          • 89 Расчет растворимости при комплексообразовании
                            • 9 РАСЧЕТЫ В ЭЛЕКТРОХИМИИ
                              • 91 Расчеты по уравнению Нернста
                              • 92 Расчеты по законам Фарадея
                                • 10 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ФОРМУЛОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
                                  • 101 Определение молекулярной формулы летучего органического соединения
                                  • 102 Определение молекулярной формулы не летучего органического соединения
                                    • БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
                                    • Приложение
Page 46: МЕТОДИКА РЕШЕНИЯ ЗАДАЧvenec.ulstu.ru/lib/disk/2015/Kemer_7.pdf · 2015-03-23 · ВВЕДЕНИЕ Значение решения задач в курсе химии

где k ndash константа равновесия 0HΔ ndash стандартная энтальпия

R ndash универсальная газовая постоянная T ndash температура 12 ndash индексы для двух составляющих

При 25 degС для химической реакции 242 2NOON hArr константа равновесия

КР = 114 кПа Рассчитайте константу равновесия при 70 degС если стан-дартная энтальпия реакции Δ Н0 = 59 кДж

259325101325101

940343298298343

3145859000

325101411

325101

9402

12

120

12

2

2 =sdot=sdot=

=sdotminus

sdot+=

=minus

sdotΔ

+==

eeK

In

TTTT

RHInK

KInK

PInKP

PP

P

86 Расчеты с водородным показателем рН

Расчеты с показателем рН проводятся с помощью формулы-определения рН и химического выражения константы протолиза

мольлв)()( 33 OHcOHIgcpH +minus=

Для сильных кислот и оснований

с(H3O+) = c0на sdot c(OH-) = c0B

Для средних по силе кислот и оснований (при К gt 001 с0)

с(H3O+) = Bbнаa cKOHсcK 00 )( =minus

Для буферных ратворов

)()()( 3 minus

+ sdot=AcHAcКOHс a

46

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Раствор имеет значение рН 35 Какова молярная концентрация катио-нов оксония

мольл102310)(

10)(

)(

4533

3

3

minusminus+

minus+

+

sdot==

=

minus=

OHc

OHc

OHIgcpH

pH

Концентрация катионов H3O+ = 32 sdot 10-4 мольл

Рассчитайте рН в 01М растворе аммиака если КВ(NH3) = 18 middot 10 5minus

111)1077(

мольл10771031

101)(

)(

мольл103110)1081()(

)(

12

123

14

3

35

0

=sdotminus=

sdot=sdotsdot

==

sdot=sdotsdot=

=

minus

minusminus

minus

minus+

minusminusminus

minus

IgpHOHcKOHс

OHc

cKOHс

W

BB

Рассчитайте значение рН буферного раствора

К a (СН3СООН) + 016М CH 3 COONa

Если К а (СН3СООН) = 18- 10 5minus

55

3

33 1021

160110)1081(

)()()( minusminus

minus+ sdot=sdotsdot=sdot=

COOCHcCOOHCHcKOHс a

pH = 49

Буферный раствор имеет значение рН = 49

47

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

87 Расчет степени протолиза

Степень протолиза представляет собой долю кислоты или основания

вступивших в протолиз по отношению к начальной концентраций протолита

НАНАKT c

Acc

OHca00

3 )()( minus+

==

и

BBC c

HBccOHca

000

)()( +minus

==

Какова степень протолиза в 001М растворе уксусной кислоты если

010

010)1081()(

)(

)()()(

)(

5

30

30

30330

3

sdotsdot=

sdot=

sdot==

minus

+

COOHCHcCOOHCHcK

a

COOHCHcKOHcCOOHCHc

OHca

aKT

aKT

аКТ = 0042 или 42

Ka = 18 sdot 10-5

Степень протолиза уксусной кислоты составляет 42

88 Расчеты по равновесиям растворимости

Расчеты по равновесиям растворимости и осаждения проводятся с по-

мощью выражения для произведения растворимости

)()(

][][)(

nmnm

nMnM

nmMnnM

nmBAПРBAl

BABAПР

+

minus+

=

=

48

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

где ПР (АmВn) ndash произведение растворимого вещества АmВn

l(АmВn) ndash растворимость вещества или концентрация насыщенного рас-

твора вещества nm BA

Сульфат бария имеет произведение растворимости 1middot10-10 При какой

концентрации серной кислоты в 0001М растворе хлорида бария начина-

ется осаждение сульфата бария

[Ba2+][SO minus24 ] = ПP(BaSо4)

3

10

242

442 101101

][)(][)( minus

minus

+minus

sdotsdot

===BaBaSOПРSOSOHс

c(H2SО4)= 1 middot 10-7 мольл

Осаждение сульфата бария начинается когда концентрация серной ки-

слоты превышает значение 1 middot 10 7minus мольл

Какова растворимость l1 перхлората калия в воде по сравнению с рас-

творимостью l1 перхлората калия в 1 М растворе хлорида калия

l1 (КСlO4) = [СlOminus4 ] = )( 4KCIOПР = 2101 minussdot = 01 мольл

l1 (КСlO4) = [СlOminus4 ] ПР(КClO4) = с(К+)[СlO

minus4 ] = 1 middot 10-2

1101

)()KClO()(

24

42

minus

+

sdot==

KcПРKClOl

l1 (КСlO4) = 001 мольл

Растворимость l1 перхлората калия в чистой воде в десять раз выше 1

М растворе хлорида калия

49

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

89 Расчет растворимости при комплексообразовании

Для расчета растворимости малорастворимых солей когда катион об-

разует комплекс требуются уравнения для произведения растворимости и

для константы устойчивости комплекса

ПР(AmBn) = [An+]m[Bm-]n

xnx

LAAlK

]][[][

+=

где ПР ndash произведение растворимости

К ndash константа устойчивости комплекса

[Аn+] ndash молярная концентрация катионов

[L] ndash молярная концентрация лигандов

[АЦ] ndash молярная концентрация комплекса

Константа устойчивости катиона диамминсеребра (+1) К = 16 middot 107

Рассчитайте растворимость хлорида бромида и иодида серебра(1) в 4М

растворе аммиака если ПР(АgСl) = 1 middot 10-10 ПР(АgВr) = 5 middot 10-13

ПР(АgI) = 8 middot 10-17

AgXhArrАg+ + Х minus ПР(АgХ) = [Аg+][Х minus ]

])([

)()(][

)(][)(

)(])([][

)(][

])([])([2

23

32

33

23

32

23233

++minus

++

+

+++

sdotsdot===

sdot=

sdot=hArr+

NHAgNHcKAgXПР

AgAgXПРXAgXl

NHcKNHAgAg

NHcAgNHAgKNHAgNHAg

50

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

мольл1041)(

4)1061()108()(

мольл1011)(

4)1061()105()(

мольл160)(4)1061()101()(

)()()(

][])([

4

2717

2

2713

2710

32

23

minus

minus

minus

minus

minusminus

minus+

sdot=

sdotsdotsdotsdot=

sdot=

sdotsdotsdotsdot=

=

sdotsdotsdotsdot=

sdotsdot=

asymp

AgIl

AgIl

AgBrl

AgBrl

AgCllAgCll

NHcKAgXПРAgXl

XNHAg

Растворимость галогенидов серебра(1) в 4М растворе аммиака состав-

ляет 016 (AgCl) 11 middot 10-2 (AgBr) и 14 middot 10-4 мольл (AgI) В этом растворе

аммиака хлорид растворяется хорошо бромид ndash незначительно и иодид

серебра (+1) ndash плохо

51

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

9 РАСЧЕТЫ В ЭЛЕКТРОХИМИИ

91 Расчеты по уравнению Нернста

С помощью уравнения Нернста можно вычислить окислительно-

восстановительные потенциалы электродные потенциалы и равновесное

напряжение гальванического элемента

Для окислительно-восстановительного электрода

][][0

BcOkIn

zFRTEE sdot+=

где Е0 ndash стандартный потенциал

Е ndash электродный потенциал

Z ndash число переданных электронов

Для электрона металлкатион металла

][0 +sdot+= ZAInzFRTEE

][][)(0590

K298при)()(

0

01

02

0

BcOkIg

zBEE

TанодЕкатодEE

EEE

sdot+=

=minus=Δminus=Δ

где R ndash газовая постоянная

Т ndash температура

F ndash постоянная Фарадея

[Ок] ndash молярная концентрация окислителя

[Bc] ndash молярная концентрация восстановителя

ΔЕ0 ndash стандартное напряжение

ЕΔ ndash равновесное напряжение

52

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Каков электродный потенциал пары медькатион меди (+2) при 25 degС и

[Cu2+]= 001 мольл

01020590340][

2)(0590 20 IgCuIgBEE sdot++=sdot+= +

E = +028 B

Электродный потенциал равен +028 В

Каково равновесное напряжение гальванического элемента Даниеля

при 25 degС если молярные концентрации сульфата меди(2) и сульфата

цинка(2) одинаковы

Электрод 1 цинккатион цинка (+2)

Электрод 2 медькатион меди (+2)

)()()(][][02950

)()(][02950)(

][02950)()()(

02020202

2

2020220

22022

EZnZnECuCuECuCuEZnCuIg

ZnZnECuCuEZnIgZnZnE

CuIgCuCuEZnZnECuCuEE

Δ=minusminus=+

+minus=+minus

minus+=minus=Δ

++++

+

++++

++++

ΔEdeg = 034 middot (-076) = 110 В

Элемент Даниеля имеет равновесное напряжение 110 В Рассчитайте

напряжение гальванического элемента CuCu +2 (с 1 )|| К+ СI minus || Cu2+(c2)Cu

(Cu2+) = 05 мольл и с1 (Сu2+) = 05 005 и 0005 мольл

Для каждого полуэлемента )(20590 20 +sdot+= CuIgcEE

Напряжение гальванического элемента

1

201

0212 2

0590ccIgEEEEE sdot+minus=minus=Δ

Поскольку

01

02 EE =

53

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

то

1

2

20590

ccIgE sdot=Δ

а) с1 (Cu2+) = 05 мольл ΔЕ = 00295 Ig 1 = 0

б) с1 (Cu2+) = 005мольл ΔЕ = 00295 Ig 10 = 0030 В

в) с1 (Cu2+) = 0005 мольл ΔЕ = 00295 Ig 100 = 0059 В

Исследуемые концентрационные гальванические элементы имеют при

25 degС напряжение 0 30 и 59 мВ

Рассчитайте электродные потенциалы полуэлементов при 25 degС

1) 2HPt (р = 1035 кПа) Н3О+ (рН = 15)

2) +2FePt (с = 002 мольл) Fe3+ (с = 004 мольл)

Каково равновесное напряжение гальванического элемента составлен-

ного из этих электродов

++ OHH 22 2 = 2Н3О+ + 2е-

B880)0890(7880B78800200400590770

][][)(0590)(

B08903101510302950510590

)(3101

)(205900590

)(][

20590

2

2

3320

232

1

2

2

230

1

=minusminus=Δ=+=

sdot+=+hArr

minus=minussdotminus=

sdotminussdotminus=+=

+

+++minus++

EIgE

FeFeIgBFeFeEEeFeFe

IgE

кПаHpIgpH

HpOHIgEE

Равновесное напряжение данного гальванического элемента составляет

088 В

54

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Рассчитайте окислительно-восстановительный потенциал для пары

Mn2+MnOminus4 при рН = 0 при рН = 03 и 7 (t = 25 ordmC)

( ) ( ) [ ][ ][ ]

( ) ( ) ( ) [ ][ ]

( ) ( )

( ) ( ) ( ) 094405112

85

05902

lg5

059085

0590

lg5

0590

5812

4

4

24

42

2

834

42

3422

рНВВEMnOMnE

pHBEMnOMnE

MnMnOBpHBEMnOMnE

MnOHMnBEMnOMnE

eOHMnOHMn

sdotminus+=+

sdotminus=+

sdot+sdotminus=

sdot+=

++harr+

minus

minus

+

minusminus+

+

+minusminus+

minus+minus+

o

o

o

o

При рН = 0 Е = +151 рН = 3 Е = +123 рН = 7 Е = +085

Окислительно-восстановительный потенциал данной пары при рН = 03 и 7 составляет +151 +123 и +085 В соответственно

92 Расчеты по законам Фарадея

Для расчета осажденной массы значений силы тока времени или чис-ла элементарных зарядов при электролизе используются законы Фарадея или преобразования законов Фарадея а также формула-определение мо-лярной массы

zFMIm

zFI

nm

zFIn

τ

τ

τ

=

=

=

55

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

где I ndash сила тока

τ ndash время

z ndash число элементарных зарядов

F ndash постоянная Фарадея

n ndash количество вещества

М ndash молярная масса

m ndash масса вещества

Рассчитайте ежедневное производство алюминия в электролизёре кото-рый работает при силе тока 100 000 А и для которого выход по току η = 85

Al3+ rarr Al + 3endash

кг685г039685485963

85027360024000100asymp=

sdotsdotsdotsdotsdot

==zFMIm ητ

В электролизе ежедневно получают 685 кг алюминия

56

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

10 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ФОРМУЛ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ

101 Определение молекулярной формулы летучего органического соединения

Для определения молекулярной формулы летучего соединения необхо-димо оценить результаты качественного и количественного элементного анализа а также установить молярную массу

Алгоритм действия

1 Установить качественный состав соединения Результат исследуемое соединение состоит из элементов углерод во-

дород и кислород Молекулярная формула СхНуОz 11 Установить молярную массу соединения

12 Экспериментальное определение объема пара одной пропорции

соединения

( )( )[ ]

кПа 72101

C 20

мл 548г

г120

=

=

=

=

p

t

OHCV

OHCm

zyx

zyx

o

13 Рассчитать объем пара порции соединения в нормальных условиях

( )[ ] ( )[ ]

( )[ ] мл 445г

32510115293

1527372101548гг

=sdot

sdotsdot=

sdot=

zyx

zyxzyx

OHCVрТ

рТOHCVOHCV

o

o

oo

14 Рассчитать молярную массу соединения

57

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

( ) ( )( )[ ]

( ) гмоль 259

445

41422120гм

=

sdot=

sdot=

zух

zyx

zухzух

ОНСМ

OHCVVОНСm

ОНСМo

2 Установить возможную молекулярную формулу органического со-единения путем расчета

( ) )()()( ОzМНуМСхМОНСМ zух ++=

Возможные решения 592 гмоль = (2 middot 12 + 4 middot 1 + 2 middot 16 гмоль)

или 592 гмоль = (3 middot 12 + 8 middot 1 + 1 middot 16 гмоль)

Возможные молекулярные формулы органического соединения С2Н4О2 и С3Н8О

3 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органическо-го соединения путем анализа сжиганием

31 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида углерода которые образуются при сжигании одной порции органического соединения

m(CхHуOz) = 60 мг m(H2О) = 720 мг V(CО2) = 718 мл t =20degC ρ = 10172 кПа 32 Рассчитать объем диоксида углерода при нормальных условиях 33 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-

единения

( )( )

( ) ( )( ) 3

м

22 =sdot

sdot=

zyx

zyxp

zyx OHCmVOHCMTCOV

OHCnCOn oo

58

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

34 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-

единения

( )( )

( ) ( )( ) ( ) 8

22

2

22 =sdot

sdot==

zyx

zyxp

zyx OHCmOHМOHCMTOHm

OHCnOHnY o

35 Составить молекулярную формулу

Молекулярная формула органического соединения С3Н8О

Молекулярная (брутто-) формула еще не проясняет строения химиче-

ского соединения Последнее может быть определено при использовании

химических иили физических методов

Возможные соединения с молекулярной формулой С3Н8О

CH3ndashCH2ndashCH2ndashOH ndash пропанол 1

CH3ndashCH(OH)ndashCH3 ndash пропанол 2

СН3ndashСН2ndashОndashСН3 ndash метиловый спирт

102 Определение молекулярной формулы

нелетучего органического соединения

Для определения молекулярной формулы нелетучего соединения необ-

ходимо оценить результаты качественного и количественного элементно-

го анализа и результатов определения молярной массы криоскопическим

методом Молярная масса вещества рассчитывается на основании пони-

жения температуры замерзания

LB

Bзамзам mM

mkT sdot=Δ

Lзам

BзамB mT

mkMΔ

=

где замTΔ ndash понижение температуры замерзания

59

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

замK ndash криоскопическая константа растворителя

Bm ndash масса вещества В

BM ndash молярная масса вещества В

Lm ndash масса растворителя

Для определения молекулярной формулы подходит следующая после-

довательность действий

Установить качественный состав соединения Результат исследуемое со-

единение состоит из элементов углерод водород и кислород Молекуляр-

ная формула ZYX OHC

1 Установить молярную массу соединения

11 Экспериментальное определение понижения температуры замер-

зания раствора

m( ZYX OHC ) = 78 г m(H2О) = 40 г

ΔTзам = -2 К

Кзам(Н2О) = -1860 К sdot гмоль

12 Рассчитать молярную массу соединения

)()()(

2OHmTOHCmkOHCM

зам

ZYXзамZYX Δ=

M( ZYX OHC ) = 181 гмоль

2 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органического

соединения путем анализа сжиганием

21 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида

углерода которые образуются при сжигании одной порции соединения

M(CxHyOz) = 93 мг

m(H2О) = 547 мг

V(СО2) = 739 мл

t =22 degС

60

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

ρ = 1006 гПа

22 Рассчитать объем диоксида углерода в нормальных условиях

25101315295152731006973)()(

0

0220 sdot

sdotsdot==

TppTCOVCOV

V0(СО2) = 679 мл

23 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-

единения

093041422

18106790)(

)()()(

)( 202

sdotsdot

=sdotsdot

==ZYXM

Zyx

ZYX OHCmVOHCMCOV

OHCnCOnx

х = 6

24 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-

единения

93181817542

)()()()(2

)()(2

2

22

sdotsdotsdot

=sdotsdot

==ZYX

Zyx

ZYX OHCmOHMOHCMOHm

OHCnOHny

у = 12

25 Расчет числа атомов кислорода в молекуле органического соеди-

нения

)()()()( OzMHyMCxMOHCM Zyx +minus=

16112126181

)()()()( sdotminussdotminus=

minusminus=

OMHyMCxMOHCM

z Zyx

z = 6

Молекулярная формула соединения С6H12O6

61

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

Основная

1 Коровин НВ Общая химия учебник для технических направлений и специальностей вузов НВ Коровин ndash 2-е изд испр и доп ndash М ВШ 2000

2 Фролов ВВ Химия ВВ Фролов ndash М Высшая школа 1995 3 Глинка НЛ Задачи и упражнения по общей химии НЛ Глинка ndash

Л Химия 1989 4 Суворов АВ Общая химия АВ Суворов АБ Никольский ndash СПб

Химия 1997 5 Орлов КЯ Авиационные материалы КЯ Орлов ВА Пархимович

ndash М Транспорт 1993 6 Задачи и упражнения по общей химии под ред проф НВ Корови-

на ndash М Высшая школа 2003 7 Михилев ЛА Задачи и упражнения по неорганической химии

ЛА Михилев НФ Пассет МИ Федотова ndash СПб Химия 1995 8 Хомченко ИГ Общая химия сборник задач и упражнений

ИГ Хомченко ndash М Оникс 1999 9 Литвинова ТН Задачи по общей химии с медико-биологической на-

правленностью ТН Литвинова ndash Ростов нД Феникс 2001 10 Кузьменко НЕ Задачник по химии НЕ Кузьменко ВВ Еремин

ndash М Экзамен 1999

Дополнительная

1 Слесарев ВИ Химия Основы химии живого учебник для вузов

ВИ Слесарев ndash 2-е изд испр и доп ndash СПб Химиздат 2001

2 Хаускрофт К Современный курс общей химии В 2 т К Хаускрофт

Э Констебл пер с англ ndash М Мир 2002 3 Лидин РА Химия справочник для старшеклассников поступающих в вузы

РА Лидин ЛЮ Аликберова ndash М Аст пресс школа 2002

62

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

4 Слета ЛА Химия справочник ЛА Слета ndash Харьков Фолио Рос-

тов нД Феникс 1997

5 Дикерсон Р Основные законы химии В 2 т Р Дикерсон Г Грей

Дж Хейт ndash М Мир 1982

6 Лучинский ГП Курс химии ГП Лучинский ndash М Высшая школа 1985

7 Ремсден ЭН Начала современной химии ЭН Ремсден ndash Л Хи-

мия 1985

8 Степин БД Неорганическая химия БД Степин АА Цветков ndash

М Высшая школа 1994 9 Шелинский ГИ Основы теории химических процессов ГИ Шелинский

ndash М Просвещение 1989

10 Ерохин ЮМ Сборник задач и упражнений по химии ЮМ Еро-

хин ВИ Фролов ndash М ВШ 1990

11 Любимова НБ Вопросы и задачи по общей и неорганической хи-

мии НБ Любимова ndash М ВШ 1990 12 Фримантл М Химия в действии М Фримантл ndash Ч 1 2 ndash М Мир 1991

13 Шиманович ИЕ Общая химия в формулах определениях схемах

ИЕ Шиманович МЛ Павлович ВФ Тикавый ПМ Малашко ndash Минск

Университетское 1996

14 Витинг ЛМ Задачи и упражнения по общей химии ЛМ Витинг

ЛА Резницкий ndash М МГУ 1995

15 Зоммер К Химия справоник школьника и студента Пер с нем

под ред РА Лигина ndash 2-е издстереотип ndash М Дрофа 2000

63

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Приложение

64

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

65

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

66

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

67

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Значение некоторых констант

Постоянная Авогадро NA = 60221023 моль-1

Постоянная Фарадея 1 F = 6021023е = 96484 Кл = 268 Аmiddotч

Постоянная Планка h = 662610-34 Джс

Универсальная газовая постоянная R = 0082 лmiddotатмКndash1моль-1 =

= 62 360 млmiddotмм рт ст Кndash1мольndash1 = 8314 ДжmiddotК-1мольndash1 = 1987 калК-1моль-1

Таблица 1

Приставки кратных и дольных единиц

Приставка Множитель Приставка Множитель Приставка Множитель

тера Т 1012 гектог 102 милли м 10-3

гига Г 109 дека да 101 микро мк 10-6

мега М 106 децид 10-1 нано н 10-9

кило к 103 сантис 10-2 пико п 10-12

Таблица 2

Корни латинских названий элементов

Символ Название Корень латинского названия Ag Серебро Аргент As Мышьяк арс- арсен- Au Золото аур- С Углерод карб- карбон- Сu Медь купр- Fe Железо ферр- Н Водород гидр- гидроген-

Hg Ртуть меркур- Мn Марганец марган- N Азот нитр- Ni Никель никкал- О Кислород окс- оксиген- Pb Свинец плюмб- S Сера сульф- тио-

Sb Сурьма стиб- Si Кремний алл- силиц- Sn Олово станн-

68

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Таблица 3 Соотношение между единицами энергии

Единица эрг Дж кал Втmiddotч ЭВ

эрг 1 10-7 239middot10-8 278middot10-11 624middot1011

Дж 107 1 0239 278middot10-4 625middot1018

кал 4184middot107 4184 1 116middot103 261middot1019

Втmiddotч 360middot1010 36middot103 861 1 224middot1022

ЭВ 160middot10-12 160middot10-19 383middot10-20 445middot10-23 1

Таблица 4

Названия часто употребляемых кислот и их солей

Кислота Названия солей

Название Формула Кислот-ный

осадок

По названию кислоты (рус номенклатура)

По названию аниона (между-народная но-менклатура)

Азотная HNO3 NO3ndash азотнокислый нитрат

Азотистая HNO2 NО2ndash азотистокислый нитрит

Бромоводородная HBr Brndash бромистый бромид

Йодоводородная HI Indash йодистый йодид

Метакремниевая H2SiO3 SiO32ndash кремниевокислый силикат

Марганцовая HMnO4 MnO4ndash марганцевокислый перманганат

Ортофосфорная H3PO4 PO43ndash фосфорнокислый ортофосфат

(фосфат)

H3PO4 HPO42ndash

кислый фосфорнокис-лый (двухзамещенный) гидрофосфат

H3PO4 H2PO4ndash кислый фосфорнокис-

лый (однозамещенный) дигидрофосфат

Серная H2SO4 SO42ndash сернокислый сульфат

H2SO4 HSO4ndash

кислый сернокислый

гидросульфат (бисульфат)

Сернистая H2SO3 SO32ndash сернокислый сульфит

H2SO3 HSO3ndash кислый сернистокислый гидросульфит

(бисульфит)

Угольная H2CO3 CO32ndash углекислый карбонат

H2CO3 HCO3ndash

кислый углекислый (двууглекислый)

гидрокарбонат (бикарбонат)

Уксусная CH3CHOOH CH3COOndash уксуснокислый ацетат

69

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Окончание табл 4Кислота Названия солей

Название Формула Кислот-ный

осадок

По названию кислоты (рус номенклатура)

По названию аниона (между-народная но-менклатура)

Фосфористая H3PO3 HPO32ndash фосфористокислый фосфит

Фтороводородная HF Fndash фтористый фторид

Хлороводородная HCl Clndash хлористый хлорид

Хлорная HClO4 ClO4ndash хлорнокислый перхлорат

Хлорноватая HClO3 ClO3ndash хлорноватокислый хлорат

Хлорноватистая HClO ClOndash хлорноватистокислый гипохлорид

Хромовая H2CrO4 CrO42ndash хромовокислый хромат

Двухромовая H2Cr2O7 Cr2O72ndash двухромовокислый

бихромат (ди-хромат)

70

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

  • СОДЕРЖАНИЕ
    • ВВЕДЕНИЕ
    • ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
    • 1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВАЖНЕЙШИХ ВЕЛИЧИН И ЕДИНИЦИСПОЛЬЗУЕМЫХ В ХИМИИ
    • 2 ВАЖНЕЙШИЕ ВЕЛИЧИНЫ И ЕДИНИЦЫ В ХИМИИ
    • 3 РАСЧЕТЫ ДЛЯ ГАЗОВ
      • 31 Расчет массы газов
      • 32 Расчет объема газов
        • 4 РАСЧЕТЫ ДЛЯ СМЕСЕЙ
          • 41 Расчеты соотношения компонентов смеси
          • 42 Расчеты по массовой доле
          • 43 Расчеты по объемной доле
          • 44 Расчеты по мольной доле
          • 45 Расчеты по молярной концентрации
          • 46 Расчеты по эквивалентной концентрации
          • 47 Расчеты по плотности газов и растворов
          • 48 Расчет молярной концентрации веществапо результатам титрования
          • 49 Расчет массы по результатам титрования
            • 5 СТЕХИОМЕТРИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РЕАКЦИЯМ
              • 51 Алгебраический расчет массы и объема
              • 52 Расчет массы и объема методом пропорций
                • 6 РАСЧЁТЫ В ХИМИЧЕСКОЙ ТЕРМОДИНАМИКЕ
                  • 61 Расчет энтальпии реакции по данным эксперимента
                  • 62 Расчет стандартных величин реакции по табличным данным
                  • 63 Расчет энергии Гиббса реакции
                  • 64 Расчет константы равновесия
                    • 7 РАСЧЕТЫ В КИНЕТИКЕ РЕАКЦИЙ
                      • 71 Расчет константы скорости
                      • 72 Расчет порядка реакции
                      • 73 Расчет времени реакции
                      • 74 Расчеты по уравнению Аррениуса
                        • 8 РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РАВНОВЕСИЯМ
                          • 81 Расчеты по закону действующих масс
                          • 82 Расчет константы равновесия Кс
                          • 83 Расчет количества продукта в состоянии равновесия
                          • 84 Расчет выхода продукта
                          • 85 Расчет константы равновесия по уравнению Вант-Гоффа
                          • 86 Расчеты с водородным показателем рН
                          • 87 Расчет степени протолиза
                          • 88 Расчеты по равновесиям растворимости
                          • 89 Расчет растворимости при комплексообразовании
                            • 9 РАСЧЕТЫ В ЭЛЕКТРОХИМИИ
                              • 91 Расчеты по уравнению Нернста
                              • 92 Расчеты по законам Фарадея
                                • 10 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ФОРМУЛОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
                                  • 101 Определение молекулярной формулы летучего органического соединения
                                  • 102 Определение молекулярной формулы не летучего органического соединения
                                    • БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
                                    • Приложение
Page 47: МЕТОДИКА РЕШЕНИЯ ЗАДАЧvenec.ulstu.ru/lib/disk/2015/Kemer_7.pdf · 2015-03-23 · ВВЕДЕНИЕ Значение решения задач в курсе химии

Раствор имеет значение рН 35 Какова молярная концентрация катио-нов оксония

мольл102310)(

10)(

)(

4533

3

3

minusminus+

minus+

+

sdot==

=

minus=

OHc

OHc

OHIgcpH

pH

Концентрация катионов H3O+ = 32 sdot 10-4 мольл

Рассчитайте рН в 01М растворе аммиака если КВ(NH3) = 18 middot 10 5minus

111)1077(

мольл10771031

101)(

)(

мольл103110)1081()(

)(

12

123

14

3

35

0

=sdotminus=

sdot=sdotsdot

==

sdot=sdotsdot=

=

minus

minusminus

minus

minus+

minusminusminus

minus

IgpHOHcKOHс

OHc

cKOHс

W

BB

Рассчитайте значение рН буферного раствора

К a (СН3СООН) + 016М CH 3 COONa

Если К а (СН3СООН) = 18- 10 5minus

55

3

33 1021

160110)1081(

)()()( minusminus

minus+ sdot=sdotsdot=sdot=

COOCHcCOOHCHcKOHс a

pH = 49

Буферный раствор имеет значение рН = 49

47

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

87 Расчет степени протолиза

Степень протолиза представляет собой долю кислоты или основания

вступивших в протолиз по отношению к начальной концентраций протолита

НАНАKT c

Acc

OHca00

3 )()( minus+

==

и

BBC c

HBccOHca

000

)()( +minus

==

Какова степень протолиза в 001М растворе уксусной кислоты если

010

010)1081()(

)(

)()()(

)(

5

30

30

30330

3

sdotsdot=

sdot=

sdot==

minus

+

COOHCHcCOOHCHcK

a

COOHCHcKOHcCOOHCHc

OHca

aKT

aKT

аКТ = 0042 или 42

Ka = 18 sdot 10-5

Степень протолиза уксусной кислоты составляет 42

88 Расчеты по равновесиям растворимости

Расчеты по равновесиям растворимости и осаждения проводятся с по-

мощью выражения для произведения растворимости

)()(

][][)(

nmnm

nMnM

nmMnnM

nmBAПРBAl

BABAПР

+

minus+

=

=

48

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

где ПР (АmВn) ndash произведение растворимого вещества АmВn

l(АmВn) ndash растворимость вещества или концентрация насыщенного рас-

твора вещества nm BA

Сульфат бария имеет произведение растворимости 1middot10-10 При какой

концентрации серной кислоты в 0001М растворе хлорида бария начина-

ется осаждение сульфата бария

[Ba2+][SO minus24 ] = ПP(BaSо4)

3

10

242

442 101101

][)(][)( minus

minus

+minus

sdotsdot

===BaBaSOПРSOSOHс

c(H2SО4)= 1 middot 10-7 мольл

Осаждение сульфата бария начинается когда концентрация серной ки-

слоты превышает значение 1 middot 10 7minus мольл

Какова растворимость l1 перхлората калия в воде по сравнению с рас-

творимостью l1 перхлората калия в 1 М растворе хлорида калия

l1 (КСlO4) = [СlOminus4 ] = )( 4KCIOПР = 2101 minussdot = 01 мольл

l1 (КСlO4) = [СlOminus4 ] ПР(КClO4) = с(К+)[СlO

minus4 ] = 1 middot 10-2

1101

)()KClO()(

24

42

minus

+

sdot==

KcПРKClOl

l1 (КСlO4) = 001 мольл

Растворимость l1 перхлората калия в чистой воде в десять раз выше 1

М растворе хлорида калия

49

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

89 Расчет растворимости при комплексообразовании

Для расчета растворимости малорастворимых солей когда катион об-

разует комплекс требуются уравнения для произведения растворимости и

для константы устойчивости комплекса

ПР(AmBn) = [An+]m[Bm-]n

xnx

LAAlK

]][[][

+=

где ПР ndash произведение растворимости

К ndash константа устойчивости комплекса

[Аn+] ndash молярная концентрация катионов

[L] ndash молярная концентрация лигандов

[АЦ] ndash молярная концентрация комплекса

Константа устойчивости катиона диамминсеребра (+1) К = 16 middot 107

Рассчитайте растворимость хлорида бромида и иодида серебра(1) в 4М

растворе аммиака если ПР(АgСl) = 1 middot 10-10 ПР(АgВr) = 5 middot 10-13

ПР(АgI) = 8 middot 10-17

AgXhArrАg+ + Х minus ПР(АgХ) = [Аg+][Х minus ]

])([

)()(][

)(][)(

)(])([][

)(][

])([])([2

23

32

33

23

32

23233

++minus

++

+

+++

sdotsdot===

sdot=

sdot=hArr+

NHAgNHcKAgXПР

AgAgXПРXAgXl

NHcKNHAgAg

NHcAgNHAgKNHAgNHAg

50

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

мольл1041)(

4)1061()108()(

мольл1011)(

4)1061()105()(

мольл160)(4)1061()101()(

)()()(

][])([

4

2717

2

2713

2710

32

23

minus

minus

minus

minus

minusminus

minus+

sdot=

sdotsdotsdotsdot=

sdot=

sdotsdotsdotsdot=

=

sdotsdotsdotsdot=

sdotsdot=

asymp

AgIl

AgIl

AgBrl

AgBrl

AgCllAgCll

NHcKAgXПРAgXl

XNHAg

Растворимость галогенидов серебра(1) в 4М растворе аммиака состав-

ляет 016 (AgCl) 11 middot 10-2 (AgBr) и 14 middot 10-4 мольл (AgI) В этом растворе

аммиака хлорид растворяется хорошо бромид ndash незначительно и иодид

серебра (+1) ndash плохо

51

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

9 РАСЧЕТЫ В ЭЛЕКТРОХИМИИ

91 Расчеты по уравнению Нернста

С помощью уравнения Нернста можно вычислить окислительно-

восстановительные потенциалы электродные потенциалы и равновесное

напряжение гальванического элемента

Для окислительно-восстановительного электрода

][][0

BcOkIn

zFRTEE sdot+=

где Е0 ndash стандартный потенциал

Е ndash электродный потенциал

Z ndash число переданных электронов

Для электрона металлкатион металла

][0 +sdot+= ZAInzFRTEE

][][)(0590

K298при)()(

0

01

02

0

BcOkIg

zBEE

TанодЕкатодEE

EEE

sdot+=

=minus=Δminus=Δ

где R ndash газовая постоянная

Т ndash температура

F ndash постоянная Фарадея

[Ок] ndash молярная концентрация окислителя

[Bc] ndash молярная концентрация восстановителя

ΔЕ0 ndash стандартное напряжение

ЕΔ ndash равновесное напряжение

52

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Каков электродный потенциал пары медькатион меди (+2) при 25 degС и

[Cu2+]= 001 мольл

01020590340][

2)(0590 20 IgCuIgBEE sdot++=sdot+= +

E = +028 B

Электродный потенциал равен +028 В

Каково равновесное напряжение гальванического элемента Даниеля

при 25 degС если молярные концентрации сульфата меди(2) и сульфата

цинка(2) одинаковы

Электрод 1 цинккатион цинка (+2)

Электрод 2 медькатион меди (+2)

)()()(][][02950

)()(][02950)(

][02950)()()(

02020202

2

2020220

22022

EZnZnECuCuECuCuEZnCuIg

ZnZnECuCuEZnIgZnZnE

CuIgCuCuEZnZnECuCuEE

Δ=minusminus=+

+minus=+minus

minus+=minus=Δ

++++

+

++++

++++

ΔEdeg = 034 middot (-076) = 110 В

Элемент Даниеля имеет равновесное напряжение 110 В Рассчитайте

напряжение гальванического элемента CuCu +2 (с 1 )|| К+ СI minus || Cu2+(c2)Cu

(Cu2+) = 05 мольл и с1 (Сu2+) = 05 005 и 0005 мольл

Для каждого полуэлемента )(20590 20 +sdot+= CuIgcEE

Напряжение гальванического элемента

1

201

0212 2

0590ccIgEEEEE sdot+minus=minus=Δ

Поскольку

01

02 EE =

53

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

то

1

2

20590

ccIgE sdot=Δ

а) с1 (Cu2+) = 05 мольл ΔЕ = 00295 Ig 1 = 0

б) с1 (Cu2+) = 005мольл ΔЕ = 00295 Ig 10 = 0030 В

в) с1 (Cu2+) = 0005 мольл ΔЕ = 00295 Ig 100 = 0059 В

Исследуемые концентрационные гальванические элементы имеют при

25 degС напряжение 0 30 и 59 мВ

Рассчитайте электродные потенциалы полуэлементов при 25 degС

1) 2HPt (р = 1035 кПа) Н3О+ (рН = 15)

2) +2FePt (с = 002 мольл) Fe3+ (с = 004 мольл)

Каково равновесное напряжение гальванического элемента составлен-

ного из этих электродов

++ OHH 22 2 = 2Н3О+ + 2е-

B880)0890(7880B78800200400590770

][][)(0590)(

B08903101510302950510590

)(3101

)(205900590

)(][

20590

2

2

3320

232

1

2

2

230

1

=minusminus=Δ=+=

sdot+=+hArr

minus=minussdotminus=

sdotminussdotminus=+=

+

+++minus++

EIgE

FeFeIgBFeFeEEeFeFe

IgE

кПаHpIgpH

HpOHIgEE

Равновесное напряжение данного гальванического элемента составляет

088 В

54

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Рассчитайте окислительно-восстановительный потенциал для пары

Mn2+MnOminus4 при рН = 0 при рН = 03 и 7 (t = 25 ordmC)

( ) ( ) [ ][ ][ ]

( ) ( ) ( ) [ ][ ]

( ) ( )

( ) ( ) ( ) 094405112

85

05902

lg5

059085

0590

lg5

0590

5812

4

4

24

42

2

834

42

3422

рНВВEMnOMnE

pHBEMnOMnE

MnMnOBpHBEMnOMnE

MnOHMnBEMnOMnE

eOHMnOHMn

sdotminus+=+

sdotminus=+

sdot+sdotminus=

sdot+=

++harr+

minus

minus

+

minusminus+

+

+minusminus+

minus+minus+

o

o

o

o

При рН = 0 Е = +151 рН = 3 Е = +123 рН = 7 Е = +085

Окислительно-восстановительный потенциал данной пары при рН = 03 и 7 составляет +151 +123 и +085 В соответственно

92 Расчеты по законам Фарадея

Для расчета осажденной массы значений силы тока времени или чис-ла элементарных зарядов при электролизе используются законы Фарадея или преобразования законов Фарадея а также формула-определение мо-лярной массы

zFMIm

zFI

nm

zFIn

τ

τ

τ

=

=

=

55

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

где I ndash сила тока

τ ndash время

z ndash число элементарных зарядов

F ndash постоянная Фарадея

n ndash количество вещества

М ndash молярная масса

m ndash масса вещества

Рассчитайте ежедневное производство алюминия в электролизёре кото-рый работает при силе тока 100 000 А и для которого выход по току η = 85

Al3+ rarr Al + 3endash

кг685г039685485963

85027360024000100asymp=

sdotsdotsdotsdotsdot

==zFMIm ητ

В электролизе ежедневно получают 685 кг алюминия

56

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

10 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ФОРМУЛ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ

101 Определение молекулярной формулы летучего органического соединения

Для определения молекулярной формулы летучего соединения необхо-димо оценить результаты качественного и количественного элементного анализа а также установить молярную массу

Алгоритм действия

1 Установить качественный состав соединения Результат исследуемое соединение состоит из элементов углерод во-

дород и кислород Молекулярная формула СхНуОz 11 Установить молярную массу соединения

12 Экспериментальное определение объема пара одной пропорции

соединения

( )( )[ ]

кПа 72101

C 20

мл 548г

г120

=

=

=

=

p

t

OHCV

OHCm

zyx

zyx

o

13 Рассчитать объем пара порции соединения в нормальных условиях

( )[ ] ( )[ ]

( )[ ] мл 445г

32510115293

1527372101548гг

=sdot

sdotsdot=

sdot=

zyx

zyxzyx

OHCVрТ

рТOHCVOHCV

o

o

oo

14 Рассчитать молярную массу соединения

57

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

( ) ( )( )[ ]

( ) гмоль 259

445

41422120гм

=

sdot=

sdot=

zух

zyx

zухzух

ОНСМ

OHCVVОНСm

ОНСМo

2 Установить возможную молекулярную формулу органического со-единения путем расчета

( ) )()()( ОzМНуМСхМОНСМ zух ++=

Возможные решения 592 гмоль = (2 middot 12 + 4 middot 1 + 2 middot 16 гмоль)

или 592 гмоль = (3 middot 12 + 8 middot 1 + 1 middot 16 гмоль)

Возможные молекулярные формулы органического соединения С2Н4О2 и С3Н8О

3 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органическо-го соединения путем анализа сжиганием

31 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида углерода которые образуются при сжигании одной порции органического соединения

m(CхHуOz) = 60 мг m(H2О) = 720 мг V(CО2) = 718 мл t =20degC ρ = 10172 кПа 32 Рассчитать объем диоксида углерода при нормальных условиях 33 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-

единения

( )( )

( ) ( )( ) 3

м

22 =sdot

sdot=

zyx

zyxp

zyx OHCmVOHCMTCOV

OHCnCOn oo

58

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

34 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-

единения

( )( )

( ) ( )( ) ( ) 8

22

2

22 =sdot

sdot==

zyx

zyxp

zyx OHCmOHМOHCMTOHm

OHCnOHnY o

35 Составить молекулярную формулу

Молекулярная формула органического соединения С3Н8О

Молекулярная (брутто-) формула еще не проясняет строения химиче-

ского соединения Последнее может быть определено при использовании

химических иили физических методов

Возможные соединения с молекулярной формулой С3Н8О

CH3ndashCH2ndashCH2ndashOH ndash пропанол 1

CH3ndashCH(OH)ndashCH3 ndash пропанол 2

СН3ndashСН2ndashОndashСН3 ndash метиловый спирт

102 Определение молекулярной формулы

нелетучего органического соединения

Для определения молекулярной формулы нелетучего соединения необ-

ходимо оценить результаты качественного и количественного элементно-

го анализа и результатов определения молярной массы криоскопическим

методом Молярная масса вещества рассчитывается на основании пони-

жения температуры замерзания

LB

Bзамзам mM

mkT sdot=Δ

Lзам

BзамB mT

mkMΔ

=

где замTΔ ndash понижение температуры замерзания

59

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

замK ndash криоскопическая константа растворителя

Bm ndash масса вещества В

BM ndash молярная масса вещества В

Lm ndash масса растворителя

Для определения молекулярной формулы подходит следующая после-

довательность действий

Установить качественный состав соединения Результат исследуемое со-

единение состоит из элементов углерод водород и кислород Молекуляр-

ная формула ZYX OHC

1 Установить молярную массу соединения

11 Экспериментальное определение понижения температуры замер-

зания раствора

m( ZYX OHC ) = 78 г m(H2О) = 40 г

ΔTзам = -2 К

Кзам(Н2О) = -1860 К sdot гмоль

12 Рассчитать молярную массу соединения

)()()(

2OHmTOHCmkOHCM

зам

ZYXзамZYX Δ=

M( ZYX OHC ) = 181 гмоль

2 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органического

соединения путем анализа сжиганием

21 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида

углерода которые образуются при сжигании одной порции соединения

M(CxHyOz) = 93 мг

m(H2О) = 547 мг

V(СО2) = 739 мл

t =22 degС

60

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

ρ = 1006 гПа

22 Рассчитать объем диоксида углерода в нормальных условиях

25101315295152731006973)()(

0

0220 sdot

sdotsdot==

TppTCOVCOV

V0(СО2) = 679 мл

23 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-

единения

093041422

18106790)(

)()()(

)( 202

sdotsdot

=sdotsdot

==ZYXM

Zyx

ZYX OHCmVOHCMCOV

OHCnCOnx

х = 6

24 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-

единения

93181817542

)()()()(2

)()(2

2

22

sdotsdotsdot

=sdotsdot

==ZYX

Zyx

ZYX OHCmOHMOHCMOHm

OHCnOHny

у = 12

25 Расчет числа атомов кислорода в молекуле органического соеди-

нения

)()()()( OzMHyMCxMOHCM Zyx +minus=

16112126181

)()()()( sdotminussdotminus=

minusminus=

OMHyMCxMOHCM

z Zyx

z = 6

Молекулярная формула соединения С6H12O6

61

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

Основная

1 Коровин НВ Общая химия учебник для технических направлений и специальностей вузов НВ Коровин ndash 2-е изд испр и доп ndash М ВШ 2000

2 Фролов ВВ Химия ВВ Фролов ndash М Высшая школа 1995 3 Глинка НЛ Задачи и упражнения по общей химии НЛ Глинка ndash

Л Химия 1989 4 Суворов АВ Общая химия АВ Суворов АБ Никольский ndash СПб

Химия 1997 5 Орлов КЯ Авиационные материалы КЯ Орлов ВА Пархимович

ndash М Транспорт 1993 6 Задачи и упражнения по общей химии под ред проф НВ Корови-

на ndash М Высшая школа 2003 7 Михилев ЛА Задачи и упражнения по неорганической химии

ЛА Михилев НФ Пассет МИ Федотова ndash СПб Химия 1995 8 Хомченко ИГ Общая химия сборник задач и упражнений

ИГ Хомченко ndash М Оникс 1999 9 Литвинова ТН Задачи по общей химии с медико-биологической на-

правленностью ТН Литвинова ndash Ростов нД Феникс 2001 10 Кузьменко НЕ Задачник по химии НЕ Кузьменко ВВ Еремин

ndash М Экзамен 1999

Дополнительная

1 Слесарев ВИ Химия Основы химии живого учебник для вузов

ВИ Слесарев ndash 2-е изд испр и доп ndash СПб Химиздат 2001

2 Хаускрофт К Современный курс общей химии В 2 т К Хаускрофт

Э Констебл пер с англ ndash М Мир 2002 3 Лидин РА Химия справочник для старшеклассников поступающих в вузы

РА Лидин ЛЮ Аликберова ndash М Аст пресс школа 2002

62

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

4 Слета ЛА Химия справочник ЛА Слета ndash Харьков Фолио Рос-

тов нД Феникс 1997

5 Дикерсон Р Основные законы химии В 2 т Р Дикерсон Г Грей

Дж Хейт ndash М Мир 1982

6 Лучинский ГП Курс химии ГП Лучинский ndash М Высшая школа 1985

7 Ремсден ЭН Начала современной химии ЭН Ремсден ndash Л Хи-

мия 1985

8 Степин БД Неорганическая химия БД Степин АА Цветков ndash

М Высшая школа 1994 9 Шелинский ГИ Основы теории химических процессов ГИ Шелинский

ndash М Просвещение 1989

10 Ерохин ЮМ Сборник задач и упражнений по химии ЮМ Еро-

хин ВИ Фролов ndash М ВШ 1990

11 Любимова НБ Вопросы и задачи по общей и неорганической хи-

мии НБ Любимова ndash М ВШ 1990 12 Фримантл М Химия в действии М Фримантл ndash Ч 1 2 ndash М Мир 1991

13 Шиманович ИЕ Общая химия в формулах определениях схемах

ИЕ Шиманович МЛ Павлович ВФ Тикавый ПМ Малашко ndash Минск

Университетское 1996

14 Витинг ЛМ Задачи и упражнения по общей химии ЛМ Витинг

ЛА Резницкий ndash М МГУ 1995

15 Зоммер К Химия справоник школьника и студента Пер с нем

под ред РА Лигина ndash 2-е издстереотип ndash М Дрофа 2000

63

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Приложение

64

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

65

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

66

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

67

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Значение некоторых констант

Постоянная Авогадро NA = 60221023 моль-1

Постоянная Фарадея 1 F = 6021023е = 96484 Кл = 268 Аmiddotч

Постоянная Планка h = 662610-34 Джс

Универсальная газовая постоянная R = 0082 лmiddotатмКndash1моль-1 =

= 62 360 млmiddotмм рт ст Кndash1мольndash1 = 8314 ДжmiddotК-1мольndash1 = 1987 калК-1моль-1

Таблица 1

Приставки кратных и дольных единиц

Приставка Множитель Приставка Множитель Приставка Множитель

тера Т 1012 гектог 102 милли м 10-3

гига Г 109 дека да 101 микро мк 10-6

мега М 106 децид 10-1 нано н 10-9

кило к 103 сантис 10-2 пико п 10-12

Таблица 2

Корни латинских названий элементов

Символ Название Корень латинского названия Ag Серебро Аргент As Мышьяк арс- арсен- Au Золото аур- С Углерод карб- карбон- Сu Медь купр- Fe Железо ферр- Н Водород гидр- гидроген-

Hg Ртуть меркур- Мn Марганец марган- N Азот нитр- Ni Никель никкал- О Кислород окс- оксиген- Pb Свинец плюмб- S Сера сульф- тио-

Sb Сурьма стиб- Si Кремний алл- силиц- Sn Олово станн-

68

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Таблица 3 Соотношение между единицами энергии

Единица эрг Дж кал Втmiddotч ЭВ

эрг 1 10-7 239middot10-8 278middot10-11 624middot1011

Дж 107 1 0239 278middot10-4 625middot1018

кал 4184middot107 4184 1 116middot103 261middot1019

Втmiddotч 360middot1010 36middot103 861 1 224middot1022

ЭВ 160middot10-12 160middot10-19 383middot10-20 445middot10-23 1

Таблица 4

Названия часто употребляемых кислот и их солей

Кислота Названия солей

Название Формула Кислот-ный

осадок

По названию кислоты (рус номенклатура)

По названию аниона (между-народная но-менклатура)

Азотная HNO3 NO3ndash азотнокислый нитрат

Азотистая HNO2 NО2ndash азотистокислый нитрит

Бромоводородная HBr Brndash бромистый бромид

Йодоводородная HI Indash йодистый йодид

Метакремниевая H2SiO3 SiO32ndash кремниевокислый силикат

Марганцовая HMnO4 MnO4ndash марганцевокислый перманганат

Ортофосфорная H3PO4 PO43ndash фосфорнокислый ортофосфат

(фосфат)

H3PO4 HPO42ndash

кислый фосфорнокис-лый (двухзамещенный) гидрофосфат

H3PO4 H2PO4ndash кислый фосфорнокис-

лый (однозамещенный) дигидрофосфат

Серная H2SO4 SO42ndash сернокислый сульфат

H2SO4 HSO4ndash

кислый сернокислый

гидросульфат (бисульфат)

Сернистая H2SO3 SO32ndash сернокислый сульфит

H2SO3 HSO3ndash кислый сернистокислый гидросульфит

(бисульфит)

Угольная H2CO3 CO32ndash углекислый карбонат

H2CO3 HCO3ndash

кислый углекислый (двууглекислый)

гидрокарбонат (бикарбонат)

Уксусная CH3CHOOH CH3COOndash уксуснокислый ацетат

69

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Окончание табл 4Кислота Названия солей

Название Формула Кислот-ный

осадок

По названию кислоты (рус номенклатура)

По названию аниона (между-народная но-менклатура)

Фосфористая H3PO3 HPO32ndash фосфористокислый фосфит

Фтороводородная HF Fndash фтористый фторид

Хлороводородная HCl Clndash хлористый хлорид

Хлорная HClO4 ClO4ndash хлорнокислый перхлорат

Хлорноватая HClO3 ClO3ndash хлорноватокислый хлорат

Хлорноватистая HClO ClOndash хлорноватистокислый гипохлорид

Хромовая H2CrO4 CrO42ndash хромовокислый хромат

Двухромовая H2Cr2O7 Cr2O72ndash двухромовокислый

бихромат (ди-хромат)

70

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

  • СОДЕРЖАНИЕ
    • ВВЕДЕНИЕ
    • ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
    • 1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВАЖНЕЙШИХ ВЕЛИЧИН И ЕДИНИЦИСПОЛЬЗУЕМЫХ В ХИМИИ
    • 2 ВАЖНЕЙШИЕ ВЕЛИЧИНЫ И ЕДИНИЦЫ В ХИМИИ
    • 3 РАСЧЕТЫ ДЛЯ ГАЗОВ
      • 31 Расчет массы газов
      • 32 Расчет объема газов
        • 4 РАСЧЕТЫ ДЛЯ СМЕСЕЙ
          • 41 Расчеты соотношения компонентов смеси
          • 42 Расчеты по массовой доле
          • 43 Расчеты по объемной доле
          • 44 Расчеты по мольной доле
          • 45 Расчеты по молярной концентрации
          • 46 Расчеты по эквивалентной концентрации
          • 47 Расчеты по плотности газов и растворов
          • 48 Расчет молярной концентрации веществапо результатам титрования
          • 49 Расчет массы по результатам титрования
            • 5 СТЕХИОМЕТРИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РЕАКЦИЯМ
              • 51 Алгебраический расчет массы и объема
              • 52 Расчет массы и объема методом пропорций
                • 6 РАСЧЁТЫ В ХИМИЧЕСКОЙ ТЕРМОДИНАМИКЕ
                  • 61 Расчет энтальпии реакции по данным эксперимента
                  • 62 Расчет стандартных величин реакции по табличным данным
                  • 63 Расчет энергии Гиббса реакции
                  • 64 Расчет константы равновесия
                    • 7 РАСЧЕТЫ В КИНЕТИКЕ РЕАКЦИЙ
                      • 71 Расчет константы скорости
                      • 72 Расчет порядка реакции
                      • 73 Расчет времени реакции
                      • 74 Расчеты по уравнению Аррениуса
                        • 8 РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РАВНОВЕСИЯМ
                          • 81 Расчеты по закону действующих масс
                          • 82 Расчет константы равновесия Кс
                          • 83 Расчет количества продукта в состоянии равновесия
                          • 84 Расчет выхода продукта
                          • 85 Расчет константы равновесия по уравнению Вант-Гоффа
                          • 86 Расчеты с водородным показателем рН
                          • 87 Расчет степени протолиза
                          • 88 Расчеты по равновесиям растворимости
                          • 89 Расчет растворимости при комплексообразовании
                            • 9 РАСЧЕТЫ В ЭЛЕКТРОХИМИИ
                              • 91 Расчеты по уравнению Нернста
                              • 92 Расчеты по законам Фарадея
                                • 10 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ФОРМУЛОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
                                  • 101 Определение молекулярной формулы летучего органического соединения
                                  • 102 Определение молекулярной формулы не летучего органического соединения
                                    • БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
                                    • Приложение
Page 48: МЕТОДИКА РЕШЕНИЯ ЗАДАЧvenec.ulstu.ru/lib/disk/2015/Kemer_7.pdf · 2015-03-23 · ВВЕДЕНИЕ Значение решения задач в курсе химии

87 Расчет степени протолиза

Степень протолиза представляет собой долю кислоты или основания

вступивших в протолиз по отношению к начальной концентраций протолита

НАНАKT c

Acc

OHca00

3 )()( minus+

==

и

BBC c

HBccOHca

000

)()( +minus

==

Какова степень протолиза в 001М растворе уксусной кислоты если

010

010)1081()(

)(

)()()(

)(

5

30

30

30330

3

sdotsdot=

sdot=

sdot==

minus

+

COOHCHcCOOHCHcK

a

COOHCHcKOHcCOOHCHc

OHca

aKT

aKT

аКТ = 0042 или 42

Ka = 18 sdot 10-5

Степень протолиза уксусной кислоты составляет 42

88 Расчеты по равновесиям растворимости

Расчеты по равновесиям растворимости и осаждения проводятся с по-

мощью выражения для произведения растворимости

)()(

][][)(

nmnm

nMnM

nmMnnM

nmBAПРBAl

BABAПР

+

minus+

=

=

48

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

где ПР (АmВn) ndash произведение растворимого вещества АmВn

l(АmВn) ndash растворимость вещества или концентрация насыщенного рас-

твора вещества nm BA

Сульфат бария имеет произведение растворимости 1middot10-10 При какой

концентрации серной кислоты в 0001М растворе хлорида бария начина-

ется осаждение сульфата бария

[Ba2+][SO minus24 ] = ПP(BaSо4)

3

10

242

442 101101

][)(][)( minus

minus

+minus

sdotsdot

===BaBaSOПРSOSOHс

c(H2SО4)= 1 middot 10-7 мольл

Осаждение сульфата бария начинается когда концентрация серной ки-

слоты превышает значение 1 middot 10 7minus мольл

Какова растворимость l1 перхлората калия в воде по сравнению с рас-

творимостью l1 перхлората калия в 1 М растворе хлорида калия

l1 (КСlO4) = [СlOminus4 ] = )( 4KCIOПР = 2101 minussdot = 01 мольл

l1 (КСlO4) = [СlOminus4 ] ПР(КClO4) = с(К+)[СlO

minus4 ] = 1 middot 10-2

1101

)()KClO()(

24

42

minus

+

sdot==

KcПРKClOl

l1 (КСlO4) = 001 мольл

Растворимость l1 перхлората калия в чистой воде в десять раз выше 1

М растворе хлорида калия

49

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

89 Расчет растворимости при комплексообразовании

Для расчета растворимости малорастворимых солей когда катион об-

разует комплекс требуются уравнения для произведения растворимости и

для константы устойчивости комплекса

ПР(AmBn) = [An+]m[Bm-]n

xnx

LAAlK

]][[][

+=

где ПР ndash произведение растворимости

К ndash константа устойчивости комплекса

[Аn+] ndash молярная концентрация катионов

[L] ndash молярная концентрация лигандов

[АЦ] ndash молярная концентрация комплекса

Константа устойчивости катиона диамминсеребра (+1) К = 16 middot 107

Рассчитайте растворимость хлорида бромида и иодида серебра(1) в 4М

растворе аммиака если ПР(АgСl) = 1 middot 10-10 ПР(АgВr) = 5 middot 10-13

ПР(АgI) = 8 middot 10-17

AgXhArrАg+ + Х minus ПР(АgХ) = [Аg+][Х minus ]

])([

)()(][

)(][)(

)(])([][

)(][

])([])([2

23

32

33

23

32

23233

++minus

++

+

+++

sdotsdot===

sdot=

sdot=hArr+

NHAgNHcKAgXПР

AgAgXПРXAgXl

NHcKNHAgAg

NHcAgNHAgKNHAgNHAg

50

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

мольл1041)(

4)1061()108()(

мольл1011)(

4)1061()105()(

мольл160)(4)1061()101()(

)()()(

][])([

4

2717

2

2713

2710

32

23

minus

minus

minus

minus

minusminus

minus+

sdot=

sdotsdotsdotsdot=

sdot=

sdotsdotsdotsdot=

=

sdotsdotsdotsdot=

sdotsdot=

asymp

AgIl

AgIl

AgBrl

AgBrl

AgCllAgCll

NHcKAgXПРAgXl

XNHAg

Растворимость галогенидов серебра(1) в 4М растворе аммиака состав-

ляет 016 (AgCl) 11 middot 10-2 (AgBr) и 14 middot 10-4 мольл (AgI) В этом растворе

аммиака хлорид растворяется хорошо бромид ndash незначительно и иодид

серебра (+1) ndash плохо

51

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

9 РАСЧЕТЫ В ЭЛЕКТРОХИМИИ

91 Расчеты по уравнению Нернста

С помощью уравнения Нернста можно вычислить окислительно-

восстановительные потенциалы электродные потенциалы и равновесное

напряжение гальванического элемента

Для окислительно-восстановительного электрода

][][0

BcOkIn

zFRTEE sdot+=

где Е0 ndash стандартный потенциал

Е ndash электродный потенциал

Z ndash число переданных электронов

Для электрона металлкатион металла

][0 +sdot+= ZAInzFRTEE

][][)(0590

K298при)()(

0

01

02

0

BcOkIg

zBEE

TанодЕкатодEE

EEE

sdot+=

=minus=Δminus=Δ

где R ndash газовая постоянная

Т ndash температура

F ndash постоянная Фарадея

[Ок] ndash молярная концентрация окислителя

[Bc] ndash молярная концентрация восстановителя

ΔЕ0 ndash стандартное напряжение

ЕΔ ndash равновесное напряжение

52

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Каков электродный потенциал пары медькатион меди (+2) при 25 degС и

[Cu2+]= 001 мольл

01020590340][

2)(0590 20 IgCuIgBEE sdot++=sdot+= +

E = +028 B

Электродный потенциал равен +028 В

Каково равновесное напряжение гальванического элемента Даниеля

при 25 degС если молярные концентрации сульфата меди(2) и сульфата

цинка(2) одинаковы

Электрод 1 цинккатион цинка (+2)

Электрод 2 медькатион меди (+2)

)()()(][][02950

)()(][02950)(

][02950)()()(

02020202

2

2020220

22022

EZnZnECuCuECuCuEZnCuIg

ZnZnECuCuEZnIgZnZnE

CuIgCuCuEZnZnECuCuEE

Δ=minusminus=+

+minus=+minus

minus+=minus=Δ

++++

+

++++

++++

ΔEdeg = 034 middot (-076) = 110 В

Элемент Даниеля имеет равновесное напряжение 110 В Рассчитайте

напряжение гальванического элемента CuCu +2 (с 1 )|| К+ СI minus || Cu2+(c2)Cu

(Cu2+) = 05 мольл и с1 (Сu2+) = 05 005 и 0005 мольл

Для каждого полуэлемента )(20590 20 +sdot+= CuIgcEE

Напряжение гальванического элемента

1

201

0212 2

0590ccIgEEEEE sdot+minus=minus=Δ

Поскольку

01

02 EE =

53

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

то

1

2

20590

ccIgE sdot=Δ

а) с1 (Cu2+) = 05 мольл ΔЕ = 00295 Ig 1 = 0

б) с1 (Cu2+) = 005мольл ΔЕ = 00295 Ig 10 = 0030 В

в) с1 (Cu2+) = 0005 мольл ΔЕ = 00295 Ig 100 = 0059 В

Исследуемые концентрационные гальванические элементы имеют при

25 degС напряжение 0 30 и 59 мВ

Рассчитайте электродные потенциалы полуэлементов при 25 degС

1) 2HPt (р = 1035 кПа) Н3О+ (рН = 15)

2) +2FePt (с = 002 мольл) Fe3+ (с = 004 мольл)

Каково равновесное напряжение гальванического элемента составлен-

ного из этих электродов

++ OHH 22 2 = 2Н3О+ + 2е-

B880)0890(7880B78800200400590770

][][)(0590)(

B08903101510302950510590

)(3101

)(205900590

)(][

20590

2

2

3320

232

1

2

2

230

1

=minusminus=Δ=+=

sdot+=+hArr

minus=minussdotminus=

sdotminussdotminus=+=

+

+++minus++

EIgE

FeFeIgBFeFeEEeFeFe

IgE

кПаHpIgpH

HpOHIgEE

Равновесное напряжение данного гальванического элемента составляет

088 В

54

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Рассчитайте окислительно-восстановительный потенциал для пары

Mn2+MnOminus4 при рН = 0 при рН = 03 и 7 (t = 25 ordmC)

( ) ( ) [ ][ ][ ]

( ) ( ) ( ) [ ][ ]

( ) ( )

( ) ( ) ( ) 094405112

85

05902

lg5

059085

0590

lg5

0590

5812

4

4

24

42

2

834

42

3422

рНВВEMnOMnE

pHBEMnOMnE

MnMnOBpHBEMnOMnE

MnOHMnBEMnOMnE

eOHMnOHMn

sdotminus+=+

sdotminus=+

sdot+sdotminus=

sdot+=

++harr+

minus

minus

+

minusminus+

+

+minusminus+

minus+minus+

o

o

o

o

При рН = 0 Е = +151 рН = 3 Е = +123 рН = 7 Е = +085

Окислительно-восстановительный потенциал данной пары при рН = 03 и 7 составляет +151 +123 и +085 В соответственно

92 Расчеты по законам Фарадея

Для расчета осажденной массы значений силы тока времени или чис-ла элементарных зарядов при электролизе используются законы Фарадея или преобразования законов Фарадея а также формула-определение мо-лярной массы

zFMIm

zFI

nm

zFIn

τ

τ

τ

=

=

=

55

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

где I ndash сила тока

τ ndash время

z ndash число элементарных зарядов

F ndash постоянная Фарадея

n ndash количество вещества

М ndash молярная масса

m ndash масса вещества

Рассчитайте ежедневное производство алюминия в электролизёре кото-рый работает при силе тока 100 000 А и для которого выход по току η = 85

Al3+ rarr Al + 3endash

кг685г039685485963

85027360024000100asymp=

sdotsdotsdotsdotsdot

==zFMIm ητ

В электролизе ежедневно получают 685 кг алюминия

56

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

10 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ФОРМУЛ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ

101 Определение молекулярной формулы летучего органического соединения

Для определения молекулярной формулы летучего соединения необхо-димо оценить результаты качественного и количественного элементного анализа а также установить молярную массу

Алгоритм действия

1 Установить качественный состав соединения Результат исследуемое соединение состоит из элементов углерод во-

дород и кислород Молекулярная формула СхНуОz 11 Установить молярную массу соединения

12 Экспериментальное определение объема пара одной пропорции

соединения

( )( )[ ]

кПа 72101

C 20

мл 548г

г120

=

=

=

=

p

t

OHCV

OHCm

zyx

zyx

o

13 Рассчитать объем пара порции соединения в нормальных условиях

( )[ ] ( )[ ]

( )[ ] мл 445г

32510115293

1527372101548гг

=sdot

sdotsdot=

sdot=

zyx

zyxzyx

OHCVрТ

рТOHCVOHCV

o

o

oo

14 Рассчитать молярную массу соединения

57

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

( ) ( )( )[ ]

( ) гмоль 259

445

41422120гм

=

sdot=

sdot=

zух

zyx

zухzух

ОНСМ

OHCVVОНСm

ОНСМo

2 Установить возможную молекулярную формулу органического со-единения путем расчета

( ) )()()( ОzМНуМСхМОНСМ zух ++=

Возможные решения 592 гмоль = (2 middot 12 + 4 middot 1 + 2 middot 16 гмоль)

или 592 гмоль = (3 middot 12 + 8 middot 1 + 1 middot 16 гмоль)

Возможные молекулярные формулы органического соединения С2Н4О2 и С3Н8О

3 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органическо-го соединения путем анализа сжиганием

31 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида углерода которые образуются при сжигании одной порции органического соединения

m(CхHуOz) = 60 мг m(H2О) = 720 мг V(CО2) = 718 мл t =20degC ρ = 10172 кПа 32 Рассчитать объем диоксида углерода при нормальных условиях 33 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-

единения

( )( )

( ) ( )( ) 3

м

22 =sdot

sdot=

zyx

zyxp

zyx OHCmVOHCMTCOV

OHCnCOn oo

58

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

34 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-

единения

( )( )

( ) ( )( ) ( ) 8

22

2

22 =sdot

sdot==

zyx

zyxp

zyx OHCmOHМOHCMTOHm

OHCnOHnY o

35 Составить молекулярную формулу

Молекулярная формула органического соединения С3Н8О

Молекулярная (брутто-) формула еще не проясняет строения химиче-

ского соединения Последнее может быть определено при использовании

химических иили физических методов

Возможные соединения с молекулярной формулой С3Н8О

CH3ndashCH2ndashCH2ndashOH ndash пропанол 1

CH3ndashCH(OH)ndashCH3 ndash пропанол 2

СН3ndashСН2ndashОndashСН3 ndash метиловый спирт

102 Определение молекулярной формулы

нелетучего органического соединения

Для определения молекулярной формулы нелетучего соединения необ-

ходимо оценить результаты качественного и количественного элементно-

го анализа и результатов определения молярной массы криоскопическим

методом Молярная масса вещества рассчитывается на основании пони-

жения температуры замерзания

LB

Bзамзам mM

mkT sdot=Δ

Lзам

BзамB mT

mkMΔ

=

где замTΔ ndash понижение температуры замерзания

59

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

замK ndash криоскопическая константа растворителя

Bm ndash масса вещества В

BM ndash молярная масса вещества В

Lm ndash масса растворителя

Для определения молекулярной формулы подходит следующая после-

довательность действий

Установить качественный состав соединения Результат исследуемое со-

единение состоит из элементов углерод водород и кислород Молекуляр-

ная формула ZYX OHC

1 Установить молярную массу соединения

11 Экспериментальное определение понижения температуры замер-

зания раствора

m( ZYX OHC ) = 78 г m(H2О) = 40 г

ΔTзам = -2 К

Кзам(Н2О) = -1860 К sdot гмоль

12 Рассчитать молярную массу соединения

)()()(

2OHmTOHCmkOHCM

зам

ZYXзамZYX Δ=

M( ZYX OHC ) = 181 гмоль

2 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органического

соединения путем анализа сжиганием

21 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида

углерода которые образуются при сжигании одной порции соединения

M(CxHyOz) = 93 мг

m(H2О) = 547 мг

V(СО2) = 739 мл

t =22 degС

60

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

ρ = 1006 гПа

22 Рассчитать объем диоксида углерода в нормальных условиях

25101315295152731006973)()(

0

0220 sdot

sdotsdot==

TppTCOVCOV

V0(СО2) = 679 мл

23 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-

единения

093041422

18106790)(

)()()(

)( 202

sdotsdot

=sdotsdot

==ZYXM

Zyx

ZYX OHCmVOHCMCOV

OHCnCOnx

х = 6

24 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-

единения

93181817542

)()()()(2

)()(2

2

22

sdotsdotsdot

=sdotsdot

==ZYX

Zyx

ZYX OHCmOHMOHCMOHm

OHCnOHny

у = 12

25 Расчет числа атомов кислорода в молекуле органического соеди-

нения

)()()()( OzMHyMCxMOHCM Zyx +minus=

16112126181

)()()()( sdotminussdotminus=

minusminus=

OMHyMCxMOHCM

z Zyx

z = 6

Молекулярная формула соединения С6H12O6

61

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

Основная

1 Коровин НВ Общая химия учебник для технических направлений и специальностей вузов НВ Коровин ndash 2-е изд испр и доп ndash М ВШ 2000

2 Фролов ВВ Химия ВВ Фролов ndash М Высшая школа 1995 3 Глинка НЛ Задачи и упражнения по общей химии НЛ Глинка ndash

Л Химия 1989 4 Суворов АВ Общая химия АВ Суворов АБ Никольский ndash СПб

Химия 1997 5 Орлов КЯ Авиационные материалы КЯ Орлов ВА Пархимович

ndash М Транспорт 1993 6 Задачи и упражнения по общей химии под ред проф НВ Корови-

на ndash М Высшая школа 2003 7 Михилев ЛА Задачи и упражнения по неорганической химии

ЛА Михилев НФ Пассет МИ Федотова ndash СПб Химия 1995 8 Хомченко ИГ Общая химия сборник задач и упражнений

ИГ Хомченко ndash М Оникс 1999 9 Литвинова ТН Задачи по общей химии с медико-биологической на-

правленностью ТН Литвинова ndash Ростов нД Феникс 2001 10 Кузьменко НЕ Задачник по химии НЕ Кузьменко ВВ Еремин

ndash М Экзамен 1999

Дополнительная

1 Слесарев ВИ Химия Основы химии живого учебник для вузов

ВИ Слесарев ndash 2-е изд испр и доп ndash СПб Химиздат 2001

2 Хаускрофт К Современный курс общей химии В 2 т К Хаускрофт

Э Констебл пер с англ ndash М Мир 2002 3 Лидин РА Химия справочник для старшеклассников поступающих в вузы

РА Лидин ЛЮ Аликберова ndash М Аст пресс школа 2002

62

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

4 Слета ЛА Химия справочник ЛА Слета ndash Харьков Фолио Рос-

тов нД Феникс 1997

5 Дикерсон Р Основные законы химии В 2 т Р Дикерсон Г Грей

Дж Хейт ndash М Мир 1982

6 Лучинский ГП Курс химии ГП Лучинский ndash М Высшая школа 1985

7 Ремсден ЭН Начала современной химии ЭН Ремсден ndash Л Хи-

мия 1985

8 Степин БД Неорганическая химия БД Степин АА Цветков ndash

М Высшая школа 1994 9 Шелинский ГИ Основы теории химических процессов ГИ Шелинский

ndash М Просвещение 1989

10 Ерохин ЮМ Сборник задач и упражнений по химии ЮМ Еро-

хин ВИ Фролов ndash М ВШ 1990

11 Любимова НБ Вопросы и задачи по общей и неорганической хи-

мии НБ Любимова ndash М ВШ 1990 12 Фримантл М Химия в действии М Фримантл ndash Ч 1 2 ndash М Мир 1991

13 Шиманович ИЕ Общая химия в формулах определениях схемах

ИЕ Шиманович МЛ Павлович ВФ Тикавый ПМ Малашко ndash Минск

Университетское 1996

14 Витинг ЛМ Задачи и упражнения по общей химии ЛМ Витинг

ЛА Резницкий ndash М МГУ 1995

15 Зоммер К Химия справоник школьника и студента Пер с нем

под ред РА Лигина ndash 2-е издстереотип ndash М Дрофа 2000

63

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Приложение

64

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

65

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

66

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

67

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Значение некоторых констант

Постоянная Авогадро NA = 60221023 моль-1

Постоянная Фарадея 1 F = 6021023е = 96484 Кл = 268 Аmiddotч

Постоянная Планка h = 662610-34 Джс

Универсальная газовая постоянная R = 0082 лmiddotатмКndash1моль-1 =

= 62 360 млmiddotмм рт ст Кndash1мольndash1 = 8314 ДжmiddotК-1мольndash1 = 1987 калК-1моль-1

Таблица 1

Приставки кратных и дольных единиц

Приставка Множитель Приставка Множитель Приставка Множитель

тера Т 1012 гектог 102 милли м 10-3

гига Г 109 дека да 101 микро мк 10-6

мега М 106 децид 10-1 нано н 10-9

кило к 103 сантис 10-2 пико п 10-12

Таблица 2

Корни латинских названий элементов

Символ Название Корень латинского названия Ag Серебро Аргент As Мышьяк арс- арсен- Au Золото аур- С Углерод карб- карбон- Сu Медь купр- Fe Железо ферр- Н Водород гидр- гидроген-

Hg Ртуть меркур- Мn Марганец марган- N Азот нитр- Ni Никель никкал- О Кислород окс- оксиген- Pb Свинец плюмб- S Сера сульф- тио-

Sb Сурьма стиб- Si Кремний алл- силиц- Sn Олово станн-

68

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Таблица 3 Соотношение между единицами энергии

Единица эрг Дж кал Втmiddotч ЭВ

эрг 1 10-7 239middot10-8 278middot10-11 624middot1011

Дж 107 1 0239 278middot10-4 625middot1018

кал 4184middot107 4184 1 116middot103 261middot1019

Втmiddotч 360middot1010 36middot103 861 1 224middot1022

ЭВ 160middot10-12 160middot10-19 383middot10-20 445middot10-23 1

Таблица 4

Названия часто употребляемых кислот и их солей

Кислота Названия солей

Название Формула Кислот-ный

осадок

По названию кислоты (рус номенклатура)

По названию аниона (между-народная но-менклатура)

Азотная HNO3 NO3ndash азотнокислый нитрат

Азотистая HNO2 NО2ndash азотистокислый нитрит

Бромоводородная HBr Brndash бромистый бромид

Йодоводородная HI Indash йодистый йодид

Метакремниевая H2SiO3 SiO32ndash кремниевокислый силикат

Марганцовая HMnO4 MnO4ndash марганцевокислый перманганат

Ортофосфорная H3PO4 PO43ndash фосфорнокислый ортофосфат

(фосфат)

H3PO4 HPO42ndash

кислый фосфорнокис-лый (двухзамещенный) гидрофосфат

H3PO4 H2PO4ndash кислый фосфорнокис-

лый (однозамещенный) дигидрофосфат

Серная H2SO4 SO42ndash сернокислый сульфат

H2SO4 HSO4ndash

кислый сернокислый

гидросульфат (бисульфат)

Сернистая H2SO3 SO32ndash сернокислый сульфит

H2SO3 HSO3ndash кислый сернистокислый гидросульфит

(бисульфит)

Угольная H2CO3 CO32ndash углекислый карбонат

H2CO3 HCO3ndash

кислый углекислый (двууглекислый)

гидрокарбонат (бикарбонат)

Уксусная CH3CHOOH CH3COOndash уксуснокислый ацетат

69

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Окончание табл 4Кислота Названия солей

Название Формула Кислот-ный

осадок

По названию кислоты (рус номенклатура)

По названию аниона (между-народная но-менклатура)

Фосфористая H3PO3 HPO32ndash фосфористокислый фосфит

Фтороводородная HF Fndash фтористый фторид

Хлороводородная HCl Clndash хлористый хлорид

Хлорная HClO4 ClO4ndash хлорнокислый перхлорат

Хлорноватая HClO3 ClO3ndash хлорноватокислый хлорат

Хлорноватистая HClO ClOndash хлорноватистокислый гипохлорид

Хромовая H2CrO4 CrO42ndash хромовокислый хромат

Двухромовая H2Cr2O7 Cr2O72ndash двухромовокислый

бихромат (ди-хромат)

70

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

  • СОДЕРЖАНИЕ
    • ВВЕДЕНИЕ
    • ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
    • 1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВАЖНЕЙШИХ ВЕЛИЧИН И ЕДИНИЦИСПОЛЬЗУЕМЫХ В ХИМИИ
    • 2 ВАЖНЕЙШИЕ ВЕЛИЧИНЫ И ЕДИНИЦЫ В ХИМИИ
    • 3 РАСЧЕТЫ ДЛЯ ГАЗОВ
      • 31 Расчет массы газов
      • 32 Расчет объема газов
        • 4 РАСЧЕТЫ ДЛЯ СМЕСЕЙ
          • 41 Расчеты соотношения компонентов смеси
          • 42 Расчеты по массовой доле
          • 43 Расчеты по объемной доле
          • 44 Расчеты по мольной доле
          • 45 Расчеты по молярной концентрации
          • 46 Расчеты по эквивалентной концентрации
          • 47 Расчеты по плотности газов и растворов
          • 48 Расчет молярной концентрации веществапо результатам титрования
          • 49 Расчет массы по результатам титрования
            • 5 СТЕХИОМЕТРИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РЕАКЦИЯМ
              • 51 Алгебраический расчет массы и объема
              • 52 Расчет массы и объема методом пропорций
                • 6 РАСЧЁТЫ В ХИМИЧЕСКОЙ ТЕРМОДИНАМИКЕ
                  • 61 Расчет энтальпии реакции по данным эксперимента
                  • 62 Расчет стандартных величин реакции по табличным данным
                  • 63 Расчет энергии Гиббса реакции
                  • 64 Расчет константы равновесия
                    • 7 РАСЧЕТЫ В КИНЕТИКЕ РЕАКЦИЙ
                      • 71 Расчет константы скорости
                      • 72 Расчет порядка реакции
                      • 73 Расчет времени реакции
                      • 74 Расчеты по уравнению Аррениуса
                        • 8 РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РАВНОВЕСИЯМ
                          • 81 Расчеты по закону действующих масс
                          • 82 Расчет константы равновесия Кс
                          • 83 Расчет количества продукта в состоянии равновесия
                          • 84 Расчет выхода продукта
                          • 85 Расчет константы равновесия по уравнению Вант-Гоффа
                          • 86 Расчеты с водородным показателем рН
                          • 87 Расчет степени протолиза
                          • 88 Расчеты по равновесиям растворимости
                          • 89 Расчет растворимости при комплексообразовании
                            • 9 РАСЧЕТЫ В ЭЛЕКТРОХИМИИ
                              • 91 Расчеты по уравнению Нернста
                              • 92 Расчеты по законам Фарадея
                                • 10 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ФОРМУЛОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
                                  • 101 Определение молекулярной формулы летучего органического соединения
                                  • 102 Определение молекулярной формулы не летучего органического соединения
                                    • БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
                                    • Приложение
Page 49: МЕТОДИКА РЕШЕНИЯ ЗАДАЧvenec.ulstu.ru/lib/disk/2015/Kemer_7.pdf · 2015-03-23 · ВВЕДЕНИЕ Значение решения задач в курсе химии

где ПР (АmВn) ndash произведение растворимого вещества АmВn

l(АmВn) ndash растворимость вещества или концентрация насыщенного рас-

твора вещества nm BA

Сульфат бария имеет произведение растворимости 1middot10-10 При какой

концентрации серной кислоты в 0001М растворе хлорида бария начина-

ется осаждение сульфата бария

[Ba2+][SO minus24 ] = ПP(BaSо4)

3

10

242

442 101101

][)(][)( minus

minus

+minus

sdotsdot

===BaBaSOПРSOSOHс

c(H2SО4)= 1 middot 10-7 мольл

Осаждение сульфата бария начинается когда концентрация серной ки-

слоты превышает значение 1 middot 10 7minus мольл

Какова растворимость l1 перхлората калия в воде по сравнению с рас-

творимостью l1 перхлората калия в 1 М растворе хлорида калия

l1 (КСlO4) = [СlOminus4 ] = )( 4KCIOПР = 2101 minussdot = 01 мольл

l1 (КСlO4) = [СlOminus4 ] ПР(КClO4) = с(К+)[СlO

minus4 ] = 1 middot 10-2

1101

)()KClO()(

24

42

minus

+

sdot==

KcПРKClOl

l1 (КСlO4) = 001 мольл

Растворимость l1 перхлората калия в чистой воде в десять раз выше 1

М растворе хлорида калия

49

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

89 Расчет растворимости при комплексообразовании

Для расчета растворимости малорастворимых солей когда катион об-

разует комплекс требуются уравнения для произведения растворимости и

для константы устойчивости комплекса

ПР(AmBn) = [An+]m[Bm-]n

xnx

LAAlK

]][[][

+=

где ПР ndash произведение растворимости

К ndash константа устойчивости комплекса

[Аn+] ndash молярная концентрация катионов

[L] ndash молярная концентрация лигандов

[АЦ] ndash молярная концентрация комплекса

Константа устойчивости катиона диамминсеребра (+1) К = 16 middot 107

Рассчитайте растворимость хлорида бромида и иодида серебра(1) в 4М

растворе аммиака если ПР(АgСl) = 1 middot 10-10 ПР(АgВr) = 5 middot 10-13

ПР(АgI) = 8 middot 10-17

AgXhArrАg+ + Х minus ПР(АgХ) = [Аg+][Х minus ]

])([

)()(][

)(][)(

)(])([][

)(][

])([])([2

23

32

33

23

32

23233

++minus

++

+

+++

sdotsdot===

sdot=

sdot=hArr+

NHAgNHcKAgXПР

AgAgXПРXAgXl

NHcKNHAgAg

NHcAgNHAgKNHAgNHAg

50

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

мольл1041)(

4)1061()108()(

мольл1011)(

4)1061()105()(

мольл160)(4)1061()101()(

)()()(

][])([

4

2717

2

2713

2710

32

23

minus

minus

minus

minus

minusminus

minus+

sdot=

sdotsdotsdotsdot=

sdot=

sdotsdotsdotsdot=

=

sdotsdotsdotsdot=

sdotsdot=

asymp

AgIl

AgIl

AgBrl

AgBrl

AgCllAgCll

NHcKAgXПРAgXl

XNHAg

Растворимость галогенидов серебра(1) в 4М растворе аммиака состав-

ляет 016 (AgCl) 11 middot 10-2 (AgBr) и 14 middot 10-4 мольл (AgI) В этом растворе

аммиака хлорид растворяется хорошо бромид ndash незначительно и иодид

серебра (+1) ndash плохо

51

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

9 РАСЧЕТЫ В ЭЛЕКТРОХИМИИ

91 Расчеты по уравнению Нернста

С помощью уравнения Нернста можно вычислить окислительно-

восстановительные потенциалы электродные потенциалы и равновесное

напряжение гальванического элемента

Для окислительно-восстановительного электрода

][][0

BcOkIn

zFRTEE sdot+=

где Е0 ndash стандартный потенциал

Е ndash электродный потенциал

Z ndash число переданных электронов

Для электрона металлкатион металла

][0 +sdot+= ZAInzFRTEE

][][)(0590

K298при)()(

0

01

02

0

BcOkIg

zBEE

TанодЕкатодEE

EEE

sdot+=

=minus=Δminus=Δ

где R ndash газовая постоянная

Т ndash температура

F ndash постоянная Фарадея

[Ок] ndash молярная концентрация окислителя

[Bc] ndash молярная концентрация восстановителя

ΔЕ0 ndash стандартное напряжение

ЕΔ ndash равновесное напряжение

52

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Каков электродный потенциал пары медькатион меди (+2) при 25 degС и

[Cu2+]= 001 мольл

01020590340][

2)(0590 20 IgCuIgBEE sdot++=sdot+= +

E = +028 B

Электродный потенциал равен +028 В

Каково равновесное напряжение гальванического элемента Даниеля

при 25 degС если молярные концентрации сульфата меди(2) и сульфата

цинка(2) одинаковы

Электрод 1 цинккатион цинка (+2)

Электрод 2 медькатион меди (+2)

)()()(][][02950

)()(][02950)(

][02950)()()(

02020202

2

2020220

22022

EZnZnECuCuECuCuEZnCuIg

ZnZnECuCuEZnIgZnZnE

CuIgCuCuEZnZnECuCuEE

Δ=minusminus=+

+minus=+minus

minus+=minus=Δ

++++

+

++++

++++

ΔEdeg = 034 middot (-076) = 110 В

Элемент Даниеля имеет равновесное напряжение 110 В Рассчитайте

напряжение гальванического элемента CuCu +2 (с 1 )|| К+ СI minus || Cu2+(c2)Cu

(Cu2+) = 05 мольл и с1 (Сu2+) = 05 005 и 0005 мольл

Для каждого полуэлемента )(20590 20 +sdot+= CuIgcEE

Напряжение гальванического элемента

1

201

0212 2

0590ccIgEEEEE sdot+minus=minus=Δ

Поскольку

01

02 EE =

53

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

то

1

2

20590

ccIgE sdot=Δ

а) с1 (Cu2+) = 05 мольл ΔЕ = 00295 Ig 1 = 0

б) с1 (Cu2+) = 005мольл ΔЕ = 00295 Ig 10 = 0030 В

в) с1 (Cu2+) = 0005 мольл ΔЕ = 00295 Ig 100 = 0059 В

Исследуемые концентрационные гальванические элементы имеют при

25 degС напряжение 0 30 и 59 мВ

Рассчитайте электродные потенциалы полуэлементов при 25 degС

1) 2HPt (р = 1035 кПа) Н3О+ (рН = 15)

2) +2FePt (с = 002 мольл) Fe3+ (с = 004 мольл)

Каково равновесное напряжение гальванического элемента составлен-

ного из этих электродов

++ OHH 22 2 = 2Н3О+ + 2е-

B880)0890(7880B78800200400590770

][][)(0590)(

B08903101510302950510590

)(3101

)(205900590

)(][

20590

2

2

3320

232

1

2

2

230

1

=minusminus=Δ=+=

sdot+=+hArr

minus=minussdotminus=

sdotminussdotminus=+=

+

+++minus++

EIgE

FeFeIgBFeFeEEeFeFe

IgE

кПаHpIgpH

HpOHIgEE

Равновесное напряжение данного гальванического элемента составляет

088 В

54

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Рассчитайте окислительно-восстановительный потенциал для пары

Mn2+MnOminus4 при рН = 0 при рН = 03 и 7 (t = 25 ordmC)

( ) ( ) [ ][ ][ ]

( ) ( ) ( ) [ ][ ]

( ) ( )

( ) ( ) ( ) 094405112

85

05902

lg5

059085

0590

lg5

0590

5812

4

4

24

42

2

834

42

3422

рНВВEMnOMnE

pHBEMnOMnE

MnMnOBpHBEMnOMnE

MnOHMnBEMnOMnE

eOHMnOHMn

sdotminus+=+

sdotminus=+

sdot+sdotminus=

sdot+=

++harr+

minus

minus

+

minusminus+

+

+minusminus+

minus+minus+

o

o

o

o

При рН = 0 Е = +151 рН = 3 Е = +123 рН = 7 Е = +085

Окислительно-восстановительный потенциал данной пары при рН = 03 и 7 составляет +151 +123 и +085 В соответственно

92 Расчеты по законам Фарадея

Для расчета осажденной массы значений силы тока времени или чис-ла элементарных зарядов при электролизе используются законы Фарадея или преобразования законов Фарадея а также формула-определение мо-лярной массы

zFMIm

zFI

nm

zFIn

τ

τ

τ

=

=

=

55

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

где I ndash сила тока

τ ndash время

z ndash число элементарных зарядов

F ndash постоянная Фарадея

n ndash количество вещества

М ndash молярная масса

m ndash масса вещества

Рассчитайте ежедневное производство алюминия в электролизёре кото-рый работает при силе тока 100 000 А и для которого выход по току η = 85

Al3+ rarr Al + 3endash

кг685г039685485963

85027360024000100asymp=

sdotsdotsdotsdotsdot

==zFMIm ητ

В электролизе ежедневно получают 685 кг алюминия

56

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

10 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ФОРМУЛ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ

101 Определение молекулярной формулы летучего органического соединения

Для определения молекулярной формулы летучего соединения необхо-димо оценить результаты качественного и количественного элементного анализа а также установить молярную массу

Алгоритм действия

1 Установить качественный состав соединения Результат исследуемое соединение состоит из элементов углерод во-

дород и кислород Молекулярная формула СхНуОz 11 Установить молярную массу соединения

12 Экспериментальное определение объема пара одной пропорции

соединения

( )( )[ ]

кПа 72101

C 20

мл 548г

г120

=

=

=

=

p

t

OHCV

OHCm

zyx

zyx

o

13 Рассчитать объем пара порции соединения в нормальных условиях

( )[ ] ( )[ ]

( )[ ] мл 445г

32510115293

1527372101548гг

=sdot

sdotsdot=

sdot=

zyx

zyxzyx

OHCVрТ

рТOHCVOHCV

o

o

oo

14 Рассчитать молярную массу соединения

57

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

( ) ( )( )[ ]

( ) гмоль 259

445

41422120гм

=

sdot=

sdot=

zух

zyx

zухzух

ОНСМ

OHCVVОНСm

ОНСМo

2 Установить возможную молекулярную формулу органического со-единения путем расчета

( ) )()()( ОzМНуМСхМОНСМ zух ++=

Возможные решения 592 гмоль = (2 middot 12 + 4 middot 1 + 2 middot 16 гмоль)

или 592 гмоль = (3 middot 12 + 8 middot 1 + 1 middot 16 гмоль)

Возможные молекулярные формулы органического соединения С2Н4О2 и С3Н8О

3 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органическо-го соединения путем анализа сжиганием

31 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида углерода которые образуются при сжигании одной порции органического соединения

m(CхHуOz) = 60 мг m(H2О) = 720 мг V(CО2) = 718 мл t =20degC ρ = 10172 кПа 32 Рассчитать объем диоксида углерода при нормальных условиях 33 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-

единения

( )( )

( ) ( )( ) 3

м

22 =sdot

sdot=

zyx

zyxp

zyx OHCmVOHCMTCOV

OHCnCOn oo

58

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

34 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-

единения

( )( )

( ) ( )( ) ( ) 8

22

2

22 =sdot

sdot==

zyx

zyxp

zyx OHCmOHМOHCMTOHm

OHCnOHnY o

35 Составить молекулярную формулу

Молекулярная формула органического соединения С3Н8О

Молекулярная (брутто-) формула еще не проясняет строения химиче-

ского соединения Последнее может быть определено при использовании

химических иили физических методов

Возможные соединения с молекулярной формулой С3Н8О

CH3ndashCH2ndashCH2ndashOH ndash пропанол 1

CH3ndashCH(OH)ndashCH3 ndash пропанол 2

СН3ndashСН2ndashОndashСН3 ndash метиловый спирт

102 Определение молекулярной формулы

нелетучего органического соединения

Для определения молекулярной формулы нелетучего соединения необ-

ходимо оценить результаты качественного и количественного элементно-

го анализа и результатов определения молярной массы криоскопическим

методом Молярная масса вещества рассчитывается на основании пони-

жения температуры замерзания

LB

Bзамзам mM

mkT sdot=Δ

Lзам

BзамB mT

mkMΔ

=

где замTΔ ndash понижение температуры замерзания

59

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

замK ndash криоскопическая константа растворителя

Bm ndash масса вещества В

BM ndash молярная масса вещества В

Lm ndash масса растворителя

Для определения молекулярной формулы подходит следующая после-

довательность действий

Установить качественный состав соединения Результат исследуемое со-

единение состоит из элементов углерод водород и кислород Молекуляр-

ная формула ZYX OHC

1 Установить молярную массу соединения

11 Экспериментальное определение понижения температуры замер-

зания раствора

m( ZYX OHC ) = 78 г m(H2О) = 40 г

ΔTзам = -2 К

Кзам(Н2О) = -1860 К sdot гмоль

12 Рассчитать молярную массу соединения

)()()(

2OHmTOHCmkOHCM

зам

ZYXзамZYX Δ=

M( ZYX OHC ) = 181 гмоль

2 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органического

соединения путем анализа сжиганием

21 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида

углерода которые образуются при сжигании одной порции соединения

M(CxHyOz) = 93 мг

m(H2О) = 547 мг

V(СО2) = 739 мл

t =22 degС

60

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

ρ = 1006 гПа

22 Рассчитать объем диоксида углерода в нормальных условиях

25101315295152731006973)()(

0

0220 sdot

sdotsdot==

TppTCOVCOV

V0(СО2) = 679 мл

23 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-

единения

093041422

18106790)(

)()()(

)( 202

sdotsdot

=sdotsdot

==ZYXM

Zyx

ZYX OHCmVOHCMCOV

OHCnCOnx

х = 6

24 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-

единения

93181817542

)()()()(2

)()(2

2

22

sdotsdotsdot

=sdotsdot

==ZYX

Zyx

ZYX OHCmOHMOHCMOHm

OHCnOHny

у = 12

25 Расчет числа атомов кислорода в молекуле органического соеди-

нения

)()()()( OzMHyMCxMOHCM Zyx +minus=

16112126181

)()()()( sdotminussdotminus=

minusminus=

OMHyMCxMOHCM

z Zyx

z = 6

Молекулярная формула соединения С6H12O6

61

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

Основная

1 Коровин НВ Общая химия учебник для технических направлений и специальностей вузов НВ Коровин ndash 2-е изд испр и доп ndash М ВШ 2000

2 Фролов ВВ Химия ВВ Фролов ndash М Высшая школа 1995 3 Глинка НЛ Задачи и упражнения по общей химии НЛ Глинка ndash

Л Химия 1989 4 Суворов АВ Общая химия АВ Суворов АБ Никольский ndash СПб

Химия 1997 5 Орлов КЯ Авиационные материалы КЯ Орлов ВА Пархимович

ndash М Транспорт 1993 6 Задачи и упражнения по общей химии под ред проф НВ Корови-

на ndash М Высшая школа 2003 7 Михилев ЛА Задачи и упражнения по неорганической химии

ЛА Михилев НФ Пассет МИ Федотова ndash СПб Химия 1995 8 Хомченко ИГ Общая химия сборник задач и упражнений

ИГ Хомченко ndash М Оникс 1999 9 Литвинова ТН Задачи по общей химии с медико-биологической на-

правленностью ТН Литвинова ndash Ростов нД Феникс 2001 10 Кузьменко НЕ Задачник по химии НЕ Кузьменко ВВ Еремин

ndash М Экзамен 1999

Дополнительная

1 Слесарев ВИ Химия Основы химии живого учебник для вузов

ВИ Слесарев ndash 2-е изд испр и доп ndash СПб Химиздат 2001

2 Хаускрофт К Современный курс общей химии В 2 т К Хаускрофт

Э Констебл пер с англ ndash М Мир 2002 3 Лидин РА Химия справочник для старшеклассников поступающих в вузы

РА Лидин ЛЮ Аликберова ndash М Аст пресс школа 2002

62

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

4 Слета ЛА Химия справочник ЛА Слета ndash Харьков Фолио Рос-

тов нД Феникс 1997

5 Дикерсон Р Основные законы химии В 2 т Р Дикерсон Г Грей

Дж Хейт ndash М Мир 1982

6 Лучинский ГП Курс химии ГП Лучинский ndash М Высшая школа 1985

7 Ремсден ЭН Начала современной химии ЭН Ремсден ndash Л Хи-

мия 1985

8 Степин БД Неорганическая химия БД Степин АА Цветков ndash

М Высшая школа 1994 9 Шелинский ГИ Основы теории химических процессов ГИ Шелинский

ndash М Просвещение 1989

10 Ерохин ЮМ Сборник задач и упражнений по химии ЮМ Еро-

хин ВИ Фролов ndash М ВШ 1990

11 Любимова НБ Вопросы и задачи по общей и неорганической хи-

мии НБ Любимова ndash М ВШ 1990 12 Фримантл М Химия в действии М Фримантл ndash Ч 1 2 ndash М Мир 1991

13 Шиманович ИЕ Общая химия в формулах определениях схемах

ИЕ Шиманович МЛ Павлович ВФ Тикавый ПМ Малашко ndash Минск

Университетское 1996

14 Витинг ЛМ Задачи и упражнения по общей химии ЛМ Витинг

ЛА Резницкий ndash М МГУ 1995

15 Зоммер К Химия справоник школьника и студента Пер с нем

под ред РА Лигина ndash 2-е издстереотип ndash М Дрофа 2000

63

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Приложение

64

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

65

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

66

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

67

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Значение некоторых констант

Постоянная Авогадро NA = 60221023 моль-1

Постоянная Фарадея 1 F = 6021023е = 96484 Кл = 268 Аmiddotч

Постоянная Планка h = 662610-34 Джс

Универсальная газовая постоянная R = 0082 лmiddotатмКndash1моль-1 =

= 62 360 млmiddotмм рт ст Кndash1мольndash1 = 8314 ДжmiddotК-1мольndash1 = 1987 калК-1моль-1

Таблица 1

Приставки кратных и дольных единиц

Приставка Множитель Приставка Множитель Приставка Множитель

тера Т 1012 гектог 102 милли м 10-3

гига Г 109 дека да 101 микро мк 10-6

мега М 106 децид 10-1 нано н 10-9

кило к 103 сантис 10-2 пико п 10-12

Таблица 2

Корни латинских названий элементов

Символ Название Корень латинского названия Ag Серебро Аргент As Мышьяк арс- арсен- Au Золото аур- С Углерод карб- карбон- Сu Медь купр- Fe Железо ферр- Н Водород гидр- гидроген-

Hg Ртуть меркур- Мn Марганец марган- N Азот нитр- Ni Никель никкал- О Кислород окс- оксиген- Pb Свинец плюмб- S Сера сульф- тио-

Sb Сурьма стиб- Si Кремний алл- силиц- Sn Олово станн-

68

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Таблица 3 Соотношение между единицами энергии

Единица эрг Дж кал Втmiddotч ЭВ

эрг 1 10-7 239middot10-8 278middot10-11 624middot1011

Дж 107 1 0239 278middot10-4 625middot1018

кал 4184middot107 4184 1 116middot103 261middot1019

Втmiddotч 360middot1010 36middot103 861 1 224middot1022

ЭВ 160middot10-12 160middot10-19 383middot10-20 445middot10-23 1

Таблица 4

Названия часто употребляемых кислот и их солей

Кислота Названия солей

Название Формула Кислот-ный

осадок

По названию кислоты (рус номенклатура)

По названию аниона (между-народная но-менклатура)

Азотная HNO3 NO3ndash азотнокислый нитрат

Азотистая HNO2 NО2ndash азотистокислый нитрит

Бромоводородная HBr Brndash бромистый бромид

Йодоводородная HI Indash йодистый йодид

Метакремниевая H2SiO3 SiO32ndash кремниевокислый силикат

Марганцовая HMnO4 MnO4ndash марганцевокислый перманганат

Ортофосфорная H3PO4 PO43ndash фосфорнокислый ортофосфат

(фосфат)

H3PO4 HPO42ndash

кислый фосфорнокис-лый (двухзамещенный) гидрофосфат

H3PO4 H2PO4ndash кислый фосфорнокис-

лый (однозамещенный) дигидрофосфат

Серная H2SO4 SO42ndash сернокислый сульфат

H2SO4 HSO4ndash

кислый сернокислый

гидросульфат (бисульфат)

Сернистая H2SO3 SO32ndash сернокислый сульфит

H2SO3 HSO3ndash кислый сернистокислый гидросульфит

(бисульфит)

Угольная H2CO3 CO32ndash углекислый карбонат

H2CO3 HCO3ndash

кислый углекислый (двууглекислый)

гидрокарбонат (бикарбонат)

Уксусная CH3CHOOH CH3COOndash уксуснокислый ацетат

69

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Окончание табл 4Кислота Названия солей

Название Формула Кислот-ный

осадок

По названию кислоты (рус номенклатура)

По названию аниона (между-народная но-менклатура)

Фосфористая H3PO3 HPO32ndash фосфористокислый фосфит

Фтороводородная HF Fndash фтористый фторид

Хлороводородная HCl Clndash хлористый хлорид

Хлорная HClO4 ClO4ndash хлорнокислый перхлорат

Хлорноватая HClO3 ClO3ndash хлорноватокислый хлорат

Хлорноватистая HClO ClOndash хлорноватистокислый гипохлорид

Хромовая H2CrO4 CrO42ndash хромовокислый хромат

Двухромовая H2Cr2O7 Cr2O72ndash двухромовокислый

бихромат (ди-хромат)

70

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

  • СОДЕРЖАНИЕ
    • ВВЕДЕНИЕ
    • ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
    • 1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВАЖНЕЙШИХ ВЕЛИЧИН И ЕДИНИЦИСПОЛЬЗУЕМЫХ В ХИМИИ
    • 2 ВАЖНЕЙШИЕ ВЕЛИЧИНЫ И ЕДИНИЦЫ В ХИМИИ
    • 3 РАСЧЕТЫ ДЛЯ ГАЗОВ
      • 31 Расчет массы газов
      • 32 Расчет объема газов
        • 4 РАСЧЕТЫ ДЛЯ СМЕСЕЙ
          • 41 Расчеты соотношения компонентов смеси
          • 42 Расчеты по массовой доле
          • 43 Расчеты по объемной доле
          • 44 Расчеты по мольной доле
          • 45 Расчеты по молярной концентрации
          • 46 Расчеты по эквивалентной концентрации
          • 47 Расчеты по плотности газов и растворов
          • 48 Расчет молярной концентрации веществапо результатам титрования
          • 49 Расчет массы по результатам титрования
            • 5 СТЕХИОМЕТРИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РЕАКЦИЯМ
              • 51 Алгебраический расчет массы и объема
              • 52 Расчет массы и объема методом пропорций
                • 6 РАСЧЁТЫ В ХИМИЧЕСКОЙ ТЕРМОДИНАМИКЕ
                  • 61 Расчет энтальпии реакции по данным эксперимента
                  • 62 Расчет стандартных величин реакции по табличным данным
                  • 63 Расчет энергии Гиббса реакции
                  • 64 Расчет константы равновесия
                    • 7 РАСЧЕТЫ В КИНЕТИКЕ РЕАКЦИЙ
                      • 71 Расчет константы скорости
                      • 72 Расчет порядка реакции
                      • 73 Расчет времени реакции
                      • 74 Расчеты по уравнению Аррениуса
                        • 8 РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РАВНОВЕСИЯМ
                          • 81 Расчеты по закону действующих масс
                          • 82 Расчет константы равновесия Кс
                          • 83 Расчет количества продукта в состоянии равновесия
                          • 84 Расчет выхода продукта
                          • 85 Расчет константы равновесия по уравнению Вант-Гоффа
                          • 86 Расчеты с водородным показателем рН
                          • 87 Расчет степени протолиза
                          • 88 Расчеты по равновесиям растворимости
                          • 89 Расчет растворимости при комплексообразовании
                            • 9 РАСЧЕТЫ В ЭЛЕКТРОХИМИИ
                              • 91 Расчеты по уравнению Нернста
                              • 92 Расчеты по законам Фарадея
                                • 10 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ФОРМУЛОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
                                  • 101 Определение молекулярной формулы летучего органического соединения
                                  • 102 Определение молекулярной формулы не летучего органического соединения
                                    • БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
                                    • Приложение
Page 50: МЕТОДИКА РЕШЕНИЯ ЗАДАЧvenec.ulstu.ru/lib/disk/2015/Kemer_7.pdf · 2015-03-23 · ВВЕДЕНИЕ Значение решения задач в курсе химии

89 Расчет растворимости при комплексообразовании

Для расчета растворимости малорастворимых солей когда катион об-

разует комплекс требуются уравнения для произведения растворимости и

для константы устойчивости комплекса

ПР(AmBn) = [An+]m[Bm-]n

xnx

LAAlK

]][[][

+=

где ПР ndash произведение растворимости

К ndash константа устойчивости комплекса

[Аn+] ndash молярная концентрация катионов

[L] ndash молярная концентрация лигандов

[АЦ] ndash молярная концентрация комплекса

Константа устойчивости катиона диамминсеребра (+1) К = 16 middot 107

Рассчитайте растворимость хлорида бромида и иодида серебра(1) в 4М

растворе аммиака если ПР(АgСl) = 1 middot 10-10 ПР(АgВr) = 5 middot 10-13

ПР(АgI) = 8 middot 10-17

AgXhArrАg+ + Х minus ПР(АgХ) = [Аg+][Х minus ]

])([

)()(][

)(][)(

)(])([][

)(][

])([])([2

23

32

33

23

32

23233

++minus

++

+

+++

sdotsdot===

sdot=

sdot=hArr+

NHAgNHcKAgXПР

AgAgXПРXAgXl

NHcKNHAgAg

NHcAgNHAgKNHAgNHAg

50

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

мольл1041)(

4)1061()108()(

мольл1011)(

4)1061()105()(

мольл160)(4)1061()101()(

)()()(

][])([

4

2717

2

2713

2710

32

23

minus

minus

minus

minus

minusminus

minus+

sdot=

sdotsdotsdotsdot=

sdot=

sdotsdotsdotsdot=

=

sdotsdotsdotsdot=

sdotsdot=

asymp

AgIl

AgIl

AgBrl

AgBrl

AgCllAgCll

NHcKAgXПРAgXl

XNHAg

Растворимость галогенидов серебра(1) в 4М растворе аммиака состав-

ляет 016 (AgCl) 11 middot 10-2 (AgBr) и 14 middot 10-4 мольл (AgI) В этом растворе

аммиака хлорид растворяется хорошо бромид ndash незначительно и иодид

серебра (+1) ndash плохо

51

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

9 РАСЧЕТЫ В ЭЛЕКТРОХИМИИ

91 Расчеты по уравнению Нернста

С помощью уравнения Нернста можно вычислить окислительно-

восстановительные потенциалы электродные потенциалы и равновесное

напряжение гальванического элемента

Для окислительно-восстановительного электрода

][][0

BcOkIn

zFRTEE sdot+=

где Е0 ndash стандартный потенциал

Е ndash электродный потенциал

Z ndash число переданных электронов

Для электрона металлкатион металла

][0 +sdot+= ZAInzFRTEE

][][)(0590

K298при)()(

0

01

02

0

BcOkIg

zBEE

TанодЕкатодEE

EEE

sdot+=

=minus=Δminus=Δ

где R ndash газовая постоянная

Т ndash температура

F ndash постоянная Фарадея

[Ок] ndash молярная концентрация окислителя

[Bc] ndash молярная концентрация восстановителя

ΔЕ0 ndash стандартное напряжение

ЕΔ ndash равновесное напряжение

52

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Каков электродный потенциал пары медькатион меди (+2) при 25 degС и

[Cu2+]= 001 мольл

01020590340][

2)(0590 20 IgCuIgBEE sdot++=sdot+= +

E = +028 B

Электродный потенциал равен +028 В

Каково равновесное напряжение гальванического элемента Даниеля

при 25 degС если молярные концентрации сульфата меди(2) и сульфата

цинка(2) одинаковы

Электрод 1 цинккатион цинка (+2)

Электрод 2 медькатион меди (+2)

)()()(][][02950

)()(][02950)(

][02950)()()(

02020202

2

2020220

22022

EZnZnECuCuECuCuEZnCuIg

ZnZnECuCuEZnIgZnZnE

CuIgCuCuEZnZnECuCuEE

Δ=minusminus=+

+minus=+minus

minus+=minus=Δ

++++

+

++++

++++

ΔEdeg = 034 middot (-076) = 110 В

Элемент Даниеля имеет равновесное напряжение 110 В Рассчитайте

напряжение гальванического элемента CuCu +2 (с 1 )|| К+ СI minus || Cu2+(c2)Cu

(Cu2+) = 05 мольл и с1 (Сu2+) = 05 005 и 0005 мольл

Для каждого полуэлемента )(20590 20 +sdot+= CuIgcEE

Напряжение гальванического элемента

1

201

0212 2

0590ccIgEEEEE sdot+minus=minus=Δ

Поскольку

01

02 EE =

53

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

то

1

2

20590

ccIgE sdot=Δ

а) с1 (Cu2+) = 05 мольл ΔЕ = 00295 Ig 1 = 0

б) с1 (Cu2+) = 005мольл ΔЕ = 00295 Ig 10 = 0030 В

в) с1 (Cu2+) = 0005 мольл ΔЕ = 00295 Ig 100 = 0059 В

Исследуемые концентрационные гальванические элементы имеют при

25 degС напряжение 0 30 и 59 мВ

Рассчитайте электродные потенциалы полуэлементов при 25 degС

1) 2HPt (р = 1035 кПа) Н3О+ (рН = 15)

2) +2FePt (с = 002 мольл) Fe3+ (с = 004 мольл)

Каково равновесное напряжение гальванического элемента составлен-

ного из этих электродов

++ OHH 22 2 = 2Н3О+ + 2е-

B880)0890(7880B78800200400590770

][][)(0590)(

B08903101510302950510590

)(3101

)(205900590

)(][

20590

2

2

3320

232

1

2

2

230

1

=minusminus=Δ=+=

sdot+=+hArr

minus=minussdotminus=

sdotminussdotminus=+=

+

+++minus++

EIgE

FeFeIgBFeFeEEeFeFe

IgE

кПаHpIgpH

HpOHIgEE

Равновесное напряжение данного гальванического элемента составляет

088 В

54

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Рассчитайте окислительно-восстановительный потенциал для пары

Mn2+MnOminus4 при рН = 0 при рН = 03 и 7 (t = 25 ordmC)

( ) ( ) [ ][ ][ ]

( ) ( ) ( ) [ ][ ]

( ) ( )

( ) ( ) ( ) 094405112

85

05902

lg5

059085

0590

lg5

0590

5812

4

4

24

42

2

834

42

3422

рНВВEMnOMnE

pHBEMnOMnE

MnMnOBpHBEMnOMnE

MnOHMnBEMnOMnE

eOHMnOHMn

sdotminus+=+

sdotminus=+

sdot+sdotminus=

sdot+=

++harr+

minus

minus

+

minusminus+

+

+minusminus+

minus+minus+

o

o

o

o

При рН = 0 Е = +151 рН = 3 Е = +123 рН = 7 Е = +085

Окислительно-восстановительный потенциал данной пары при рН = 03 и 7 составляет +151 +123 и +085 В соответственно

92 Расчеты по законам Фарадея

Для расчета осажденной массы значений силы тока времени или чис-ла элементарных зарядов при электролизе используются законы Фарадея или преобразования законов Фарадея а также формула-определение мо-лярной массы

zFMIm

zFI

nm

zFIn

τ

τ

τ

=

=

=

55

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

где I ndash сила тока

τ ndash время

z ndash число элементарных зарядов

F ndash постоянная Фарадея

n ndash количество вещества

М ndash молярная масса

m ndash масса вещества

Рассчитайте ежедневное производство алюминия в электролизёре кото-рый работает при силе тока 100 000 А и для которого выход по току η = 85

Al3+ rarr Al + 3endash

кг685г039685485963

85027360024000100asymp=

sdotsdotsdotsdotsdot

==zFMIm ητ

В электролизе ежедневно получают 685 кг алюминия

56

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

10 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ФОРМУЛ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ

101 Определение молекулярной формулы летучего органического соединения

Для определения молекулярной формулы летучего соединения необхо-димо оценить результаты качественного и количественного элементного анализа а также установить молярную массу

Алгоритм действия

1 Установить качественный состав соединения Результат исследуемое соединение состоит из элементов углерод во-

дород и кислород Молекулярная формула СхНуОz 11 Установить молярную массу соединения

12 Экспериментальное определение объема пара одной пропорции

соединения

( )( )[ ]

кПа 72101

C 20

мл 548г

г120

=

=

=

=

p

t

OHCV

OHCm

zyx

zyx

o

13 Рассчитать объем пара порции соединения в нормальных условиях

( )[ ] ( )[ ]

( )[ ] мл 445г

32510115293

1527372101548гг

=sdot

sdotsdot=

sdot=

zyx

zyxzyx

OHCVрТ

рТOHCVOHCV

o

o

oo

14 Рассчитать молярную массу соединения

57

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

( ) ( )( )[ ]

( ) гмоль 259

445

41422120гм

=

sdot=

sdot=

zух

zyx

zухzух

ОНСМ

OHCVVОНСm

ОНСМo

2 Установить возможную молекулярную формулу органического со-единения путем расчета

( ) )()()( ОzМНуМСхМОНСМ zух ++=

Возможные решения 592 гмоль = (2 middot 12 + 4 middot 1 + 2 middot 16 гмоль)

или 592 гмоль = (3 middot 12 + 8 middot 1 + 1 middot 16 гмоль)

Возможные молекулярные формулы органического соединения С2Н4О2 и С3Н8О

3 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органическо-го соединения путем анализа сжиганием

31 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида углерода которые образуются при сжигании одной порции органического соединения

m(CхHуOz) = 60 мг m(H2О) = 720 мг V(CО2) = 718 мл t =20degC ρ = 10172 кПа 32 Рассчитать объем диоксида углерода при нормальных условиях 33 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-

единения

( )( )

( ) ( )( ) 3

м

22 =sdot

sdot=

zyx

zyxp

zyx OHCmVOHCMTCOV

OHCnCOn oo

58

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

34 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-

единения

( )( )

( ) ( )( ) ( ) 8

22

2

22 =sdot

sdot==

zyx

zyxp

zyx OHCmOHМOHCMTOHm

OHCnOHnY o

35 Составить молекулярную формулу

Молекулярная формула органического соединения С3Н8О

Молекулярная (брутто-) формула еще не проясняет строения химиче-

ского соединения Последнее может быть определено при использовании

химических иили физических методов

Возможные соединения с молекулярной формулой С3Н8О

CH3ndashCH2ndashCH2ndashOH ndash пропанол 1

CH3ndashCH(OH)ndashCH3 ndash пропанол 2

СН3ndashСН2ndashОndashСН3 ndash метиловый спирт

102 Определение молекулярной формулы

нелетучего органического соединения

Для определения молекулярной формулы нелетучего соединения необ-

ходимо оценить результаты качественного и количественного элементно-

го анализа и результатов определения молярной массы криоскопическим

методом Молярная масса вещества рассчитывается на основании пони-

жения температуры замерзания

LB

Bзамзам mM

mkT sdot=Δ

Lзам

BзамB mT

mkMΔ

=

где замTΔ ndash понижение температуры замерзания

59

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

замK ndash криоскопическая константа растворителя

Bm ndash масса вещества В

BM ndash молярная масса вещества В

Lm ndash масса растворителя

Для определения молекулярной формулы подходит следующая после-

довательность действий

Установить качественный состав соединения Результат исследуемое со-

единение состоит из элементов углерод водород и кислород Молекуляр-

ная формула ZYX OHC

1 Установить молярную массу соединения

11 Экспериментальное определение понижения температуры замер-

зания раствора

m( ZYX OHC ) = 78 г m(H2О) = 40 г

ΔTзам = -2 К

Кзам(Н2О) = -1860 К sdot гмоль

12 Рассчитать молярную массу соединения

)()()(

2OHmTOHCmkOHCM

зам

ZYXзамZYX Δ=

M( ZYX OHC ) = 181 гмоль

2 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органического

соединения путем анализа сжиганием

21 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида

углерода которые образуются при сжигании одной порции соединения

M(CxHyOz) = 93 мг

m(H2О) = 547 мг

V(СО2) = 739 мл

t =22 degС

60

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

ρ = 1006 гПа

22 Рассчитать объем диоксида углерода в нормальных условиях

25101315295152731006973)()(

0

0220 sdot

sdotsdot==

TppTCOVCOV

V0(СО2) = 679 мл

23 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-

единения

093041422

18106790)(

)()()(

)( 202

sdotsdot

=sdotsdot

==ZYXM

Zyx

ZYX OHCmVOHCMCOV

OHCnCOnx

х = 6

24 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-

единения

93181817542

)()()()(2

)()(2

2

22

sdotsdotsdot

=sdotsdot

==ZYX

Zyx

ZYX OHCmOHMOHCMOHm

OHCnOHny

у = 12

25 Расчет числа атомов кислорода в молекуле органического соеди-

нения

)()()()( OzMHyMCxMOHCM Zyx +minus=

16112126181

)()()()( sdotminussdotminus=

minusminus=

OMHyMCxMOHCM

z Zyx

z = 6

Молекулярная формула соединения С6H12O6

61

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

Основная

1 Коровин НВ Общая химия учебник для технических направлений и специальностей вузов НВ Коровин ndash 2-е изд испр и доп ndash М ВШ 2000

2 Фролов ВВ Химия ВВ Фролов ndash М Высшая школа 1995 3 Глинка НЛ Задачи и упражнения по общей химии НЛ Глинка ndash

Л Химия 1989 4 Суворов АВ Общая химия АВ Суворов АБ Никольский ndash СПб

Химия 1997 5 Орлов КЯ Авиационные материалы КЯ Орлов ВА Пархимович

ndash М Транспорт 1993 6 Задачи и упражнения по общей химии под ред проф НВ Корови-

на ndash М Высшая школа 2003 7 Михилев ЛА Задачи и упражнения по неорганической химии

ЛА Михилев НФ Пассет МИ Федотова ndash СПб Химия 1995 8 Хомченко ИГ Общая химия сборник задач и упражнений

ИГ Хомченко ndash М Оникс 1999 9 Литвинова ТН Задачи по общей химии с медико-биологической на-

правленностью ТН Литвинова ndash Ростов нД Феникс 2001 10 Кузьменко НЕ Задачник по химии НЕ Кузьменко ВВ Еремин

ndash М Экзамен 1999

Дополнительная

1 Слесарев ВИ Химия Основы химии живого учебник для вузов

ВИ Слесарев ndash 2-е изд испр и доп ndash СПб Химиздат 2001

2 Хаускрофт К Современный курс общей химии В 2 т К Хаускрофт

Э Констебл пер с англ ndash М Мир 2002 3 Лидин РА Химия справочник для старшеклассников поступающих в вузы

РА Лидин ЛЮ Аликберова ndash М Аст пресс школа 2002

62

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

4 Слета ЛА Химия справочник ЛА Слета ndash Харьков Фолио Рос-

тов нД Феникс 1997

5 Дикерсон Р Основные законы химии В 2 т Р Дикерсон Г Грей

Дж Хейт ndash М Мир 1982

6 Лучинский ГП Курс химии ГП Лучинский ndash М Высшая школа 1985

7 Ремсден ЭН Начала современной химии ЭН Ремсден ndash Л Хи-

мия 1985

8 Степин БД Неорганическая химия БД Степин АА Цветков ndash

М Высшая школа 1994 9 Шелинский ГИ Основы теории химических процессов ГИ Шелинский

ndash М Просвещение 1989

10 Ерохин ЮМ Сборник задач и упражнений по химии ЮМ Еро-

хин ВИ Фролов ndash М ВШ 1990

11 Любимова НБ Вопросы и задачи по общей и неорганической хи-

мии НБ Любимова ndash М ВШ 1990 12 Фримантл М Химия в действии М Фримантл ndash Ч 1 2 ndash М Мир 1991

13 Шиманович ИЕ Общая химия в формулах определениях схемах

ИЕ Шиманович МЛ Павлович ВФ Тикавый ПМ Малашко ndash Минск

Университетское 1996

14 Витинг ЛМ Задачи и упражнения по общей химии ЛМ Витинг

ЛА Резницкий ndash М МГУ 1995

15 Зоммер К Химия справоник школьника и студента Пер с нем

под ред РА Лигина ndash 2-е издстереотип ndash М Дрофа 2000

63

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Приложение

64

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

65

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

66

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

67

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Значение некоторых констант

Постоянная Авогадро NA = 60221023 моль-1

Постоянная Фарадея 1 F = 6021023е = 96484 Кл = 268 Аmiddotч

Постоянная Планка h = 662610-34 Джс

Универсальная газовая постоянная R = 0082 лmiddotатмКndash1моль-1 =

= 62 360 млmiddotмм рт ст Кndash1мольndash1 = 8314 ДжmiddotК-1мольndash1 = 1987 калК-1моль-1

Таблица 1

Приставки кратных и дольных единиц

Приставка Множитель Приставка Множитель Приставка Множитель

тера Т 1012 гектог 102 милли м 10-3

гига Г 109 дека да 101 микро мк 10-6

мега М 106 децид 10-1 нано н 10-9

кило к 103 сантис 10-2 пико п 10-12

Таблица 2

Корни латинских названий элементов

Символ Название Корень латинского названия Ag Серебро Аргент As Мышьяк арс- арсен- Au Золото аур- С Углерод карб- карбон- Сu Медь купр- Fe Железо ферр- Н Водород гидр- гидроген-

Hg Ртуть меркур- Мn Марганец марган- N Азот нитр- Ni Никель никкал- О Кислород окс- оксиген- Pb Свинец плюмб- S Сера сульф- тио-

Sb Сурьма стиб- Si Кремний алл- силиц- Sn Олово станн-

68

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Таблица 3 Соотношение между единицами энергии

Единица эрг Дж кал Втmiddotч ЭВ

эрг 1 10-7 239middot10-8 278middot10-11 624middot1011

Дж 107 1 0239 278middot10-4 625middot1018

кал 4184middot107 4184 1 116middot103 261middot1019

Втmiddotч 360middot1010 36middot103 861 1 224middot1022

ЭВ 160middot10-12 160middot10-19 383middot10-20 445middot10-23 1

Таблица 4

Названия часто употребляемых кислот и их солей

Кислота Названия солей

Название Формула Кислот-ный

осадок

По названию кислоты (рус номенклатура)

По названию аниона (между-народная но-менклатура)

Азотная HNO3 NO3ndash азотнокислый нитрат

Азотистая HNO2 NО2ndash азотистокислый нитрит

Бромоводородная HBr Brndash бромистый бромид

Йодоводородная HI Indash йодистый йодид

Метакремниевая H2SiO3 SiO32ndash кремниевокислый силикат

Марганцовая HMnO4 MnO4ndash марганцевокислый перманганат

Ортофосфорная H3PO4 PO43ndash фосфорнокислый ортофосфат

(фосфат)

H3PO4 HPO42ndash

кислый фосфорнокис-лый (двухзамещенный) гидрофосфат

H3PO4 H2PO4ndash кислый фосфорнокис-

лый (однозамещенный) дигидрофосфат

Серная H2SO4 SO42ndash сернокислый сульфат

H2SO4 HSO4ndash

кислый сернокислый

гидросульфат (бисульфат)

Сернистая H2SO3 SO32ndash сернокислый сульфит

H2SO3 HSO3ndash кислый сернистокислый гидросульфит

(бисульфит)

Угольная H2CO3 CO32ndash углекислый карбонат

H2CO3 HCO3ndash

кислый углекислый (двууглекислый)

гидрокарбонат (бикарбонат)

Уксусная CH3CHOOH CH3COOndash уксуснокислый ацетат

69

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Окончание табл 4Кислота Названия солей

Название Формула Кислот-ный

осадок

По названию кислоты (рус номенклатура)

По названию аниона (между-народная но-менклатура)

Фосфористая H3PO3 HPO32ndash фосфористокислый фосфит

Фтороводородная HF Fndash фтористый фторид

Хлороводородная HCl Clndash хлористый хлорид

Хлорная HClO4 ClO4ndash хлорнокислый перхлорат

Хлорноватая HClO3 ClO3ndash хлорноватокислый хлорат

Хлорноватистая HClO ClOndash хлорноватистокислый гипохлорид

Хромовая H2CrO4 CrO42ndash хромовокислый хромат

Двухромовая H2Cr2O7 Cr2O72ndash двухромовокислый

бихромат (ди-хромат)

70

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

  • СОДЕРЖАНИЕ
    • ВВЕДЕНИЕ
    • ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
    • 1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВАЖНЕЙШИХ ВЕЛИЧИН И ЕДИНИЦИСПОЛЬЗУЕМЫХ В ХИМИИ
    • 2 ВАЖНЕЙШИЕ ВЕЛИЧИНЫ И ЕДИНИЦЫ В ХИМИИ
    • 3 РАСЧЕТЫ ДЛЯ ГАЗОВ
      • 31 Расчет массы газов
      • 32 Расчет объема газов
        • 4 РАСЧЕТЫ ДЛЯ СМЕСЕЙ
          • 41 Расчеты соотношения компонентов смеси
          • 42 Расчеты по массовой доле
          • 43 Расчеты по объемной доле
          • 44 Расчеты по мольной доле
          • 45 Расчеты по молярной концентрации
          • 46 Расчеты по эквивалентной концентрации
          • 47 Расчеты по плотности газов и растворов
          • 48 Расчет молярной концентрации веществапо результатам титрования
          • 49 Расчет массы по результатам титрования
            • 5 СТЕХИОМЕТРИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РЕАКЦИЯМ
              • 51 Алгебраический расчет массы и объема
              • 52 Расчет массы и объема методом пропорций
                • 6 РАСЧЁТЫ В ХИМИЧЕСКОЙ ТЕРМОДИНАМИКЕ
                  • 61 Расчет энтальпии реакции по данным эксперимента
                  • 62 Расчет стандартных величин реакции по табличным данным
                  • 63 Расчет энергии Гиббса реакции
                  • 64 Расчет константы равновесия
                    • 7 РАСЧЕТЫ В КИНЕТИКЕ РЕАКЦИЙ
                      • 71 Расчет константы скорости
                      • 72 Расчет порядка реакции
                      • 73 Расчет времени реакции
                      • 74 Расчеты по уравнению Аррениуса
                        • 8 РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РАВНОВЕСИЯМ
                          • 81 Расчеты по закону действующих масс
                          • 82 Расчет константы равновесия Кс
                          • 83 Расчет количества продукта в состоянии равновесия
                          • 84 Расчет выхода продукта
                          • 85 Расчет константы равновесия по уравнению Вант-Гоффа
                          • 86 Расчеты с водородным показателем рН
                          • 87 Расчет степени протолиза
                          • 88 Расчеты по равновесиям растворимости
                          • 89 Расчет растворимости при комплексообразовании
                            • 9 РАСЧЕТЫ В ЭЛЕКТРОХИМИИ
                              • 91 Расчеты по уравнению Нернста
                              • 92 Расчеты по законам Фарадея
                                • 10 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ФОРМУЛОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
                                  • 101 Определение молекулярной формулы летучего органического соединения
                                  • 102 Определение молекулярной формулы не летучего органического соединения
                                    • БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
                                    • Приложение
Page 51: МЕТОДИКА РЕШЕНИЯ ЗАДАЧvenec.ulstu.ru/lib/disk/2015/Kemer_7.pdf · 2015-03-23 · ВВЕДЕНИЕ Значение решения задач в курсе химии

мольл1041)(

4)1061()108()(

мольл1011)(

4)1061()105()(

мольл160)(4)1061()101()(

)()()(

][])([

4

2717

2

2713

2710

32

23

minus

minus

minus

minus

minusminus

minus+

sdot=

sdotsdotsdotsdot=

sdot=

sdotsdotsdotsdot=

=

sdotsdotsdotsdot=

sdotsdot=

asymp

AgIl

AgIl

AgBrl

AgBrl

AgCllAgCll

NHcKAgXПРAgXl

XNHAg

Растворимость галогенидов серебра(1) в 4М растворе аммиака состав-

ляет 016 (AgCl) 11 middot 10-2 (AgBr) и 14 middot 10-4 мольл (AgI) В этом растворе

аммиака хлорид растворяется хорошо бромид ndash незначительно и иодид

серебра (+1) ndash плохо

51

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

9 РАСЧЕТЫ В ЭЛЕКТРОХИМИИ

91 Расчеты по уравнению Нернста

С помощью уравнения Нернста можно вычислить окислительно-

восстановительные потенциалы электродные потенциалы и равновесное

напряжение гальванического элемента

Для окислительно-восстановительного электрода

][][0

BcOkIn

zFRTEE sdot+=

где Е0 ndash стандартный потенциал

Е ndash электродный потенциал

Z ndash число переданных электронов

Для электрона металлкатион металла

][0 +sdot+= ZAInzFRTEE

][][)(0590

K298при)()(

0

01

02

0

BcOkIg

zBEE

TанодЕкатодEE

EEE

sdot+=

=minus=Δminus=Δ

где R ndash газовая постоянная

Т ndash температура

F ndash постоянная Фарадея

[Ок] ndash молярная концентрация окислителя

[Bc] ndash молярная концентрация восстановителя

ΔЕ0 ndash стандартное напряжение

ЕΔ ndash равновесное напряжение

52

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Каков электродный потенциал пары медькатион меди (+2) при 25 degС и

[Cu2+]= 001 мольл

01020590340][

2)(0590 20 IgCuIgBEE sdot++=sdot+= +

E = +028 B

Электродный потенциал равен +028 В

Каково равновесное напряжение гальванического элемента Даниеля

при 25 degС если молярные концентрации сульфата меди(2) и сульфата

цинка(2) одинаковы

Электрод 1 цинккатион цинка (+2)

Электрод 2 медькатион меди (+2)

)()()(][][02950

)()(][02950)(

][02950)()()(

02020202

2

2020220

22022

EZnZnECuCuECuCuEZnCuIg

ZnZnECuCuEZnIgZnZnE

CuIgCuCuEZnZnECuCuEE

Δ=minusminus=+

+minus=+minus

minus+=minus=Δ

++++

+

++++

++++

ΔEdeg = 034 middot (-076) = 110 В

Элемент Даниеля имеет равновесное напряжение 110 В Рассчитайте

напряжение гальванического элемента CuCu +2 (с 1 )|| К+ СI minus || Cu2+(c2)Cu

(Cu2+) = 05 мольл и с1 (Сu2+) = 05 005 и 0005 мольл

Для каждого полуэлемента )(20590 20 +sdot+= CuIgcEE

Напряжение гальванического элемента

1

201

0212 2

0590ccIgEEEEE sdot+minus=minus=Δ

Поскольку

01

02 EE =

53

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

то

1

2

20590

ccIgE sdot=Δ

а) с1 (Cu2+) = 05 мольл ΔЕ = 00295 Ig 1 = 0

б) с1 (Cu2+) = 005мольл ΔЕ = 00295 Ig 10 = 0030 В

в) с1 (Cu2+) = 0005 мольл ΔЕ = 00295 Ig 100 = 0059 В

Исследуемые концентрационные гальванические элементы имеют при

25 degС напряжение 0 30 и 59 мВ

Рассчитайте электродные потенциалы полуэлементов при 25 degС

1) 2HPt (р = 1035 кПа) Н3О+ (рН = 15)

2) +2FePt (с = 002 мольл) Fe3+ (с = 004 мольл)

Каково равновесное напряжение гальванического элемента составлен-

ного из этих электродов

++ OHH 22 2 = 2Н3О+ + 2е-

B880)0890(7880B78800200400590770

][][)(0590)(

B08903101510302950510590

)(3101

)(205900590

)(][

20590

2

2

3320

232

1

2

2

230

1

=minusminus=Δ=+=

sdot+=+hArr

minus=minussdotminus=

sdotminussdotminus=+=

+

+++minus++

EIgE

FeFeIgBFeFeEEeFeFe

IgE

кПаHpIgpH

HpOHIgEE

Равновесное напряжение данного гальванического элемента составляет

088 В

54

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Рассчитайте окислительно-восстановительный потенциал для пары

Mn2+MnOminus4 при рН = 0 при рН = 03 и 7 (t = 25 ordmC)

( ) ( ) [ ][ ][ ]

( ) ( ) ( ) [ ][ ]

( ) ( )

( ) ( ) ( ) 094405112

85

05902

lg5

059085

0590

lg5

0590

5812

4

4

24

42

2

834

42

3422

рНВВEMnOMnE

pHBEMnOMnE

MnMnOBpHBEMnOMnE

MnOHMnBEMnOMnE

eOHMnOHMn

sdotminus+=+

sdotminus=+

sdot+sdotminus=

sdot+=

++harr+

minus

minus

+

minusminus+

+

+minusminus+

minus+minus+

o

o

o

o

При рН = 0 Е = +151 рН = 3 Е = +123 рН = 7 Е = +085

Окислительно-восстановительный потенциал данной пары при рН = 03 и 7 составляет +151 +123 и +085 В соответственно

92 Расчеты по законам Фарадея

Для расчета осажденной массы значений силы тока времени или чис-ла элементарных зарядов при электролизе используются законы Фарадея или преобразования законов Фарадея а также формула-определение мо-лярной массы

zFMIm

zFI

nm

zFIn

τ

τ

τ

=

=

=

55

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

где I ndash сила тока

τ ndash время

z ndash число элементарных зарядов

F ndash постоянная Фарадея

n ndash количество вещества

М ndash молярная масса

m ndash масса вещества

Рассчитайте ежедневное производство алюминия в электролизёре кото-рый работает при силе тока 100 000 А и для которого выход по току η = 85

Al3+ rarr Al + 3endash

кг685г039685485963

85027360024000100asymp=

sdotsdotsdotsdotsdot

==zFMIm ητ

В электролизе ежедневно получают 685 кг алюминия

56

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

10 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ФОРМУЛ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ

101 Определение молекулярной формулы летучего органического соединения

Для определения молекулярной формулы летучего соединения необхо-димо оценить результаты качественного и количественного элементного анализа а также установить молярную массу

Алгоритм действия

1 Установить качественный состав соединения Результат исследуемое соединение состоит из элементов углерод во-

дород и кислород Молекулярная формула СхНуОz 11 Установить молярную массу соединения

12 Экспериментальное определение объема пара одной пропорции

соединения

( )( )[ ]

кПа 72101

C 20

мл 548г

г120

=

=

=

=

p

t

OHCV

OHCm

zyx

zyx

o

13 Рассчитать объем пара порции соединения в нормальных условиях

( )[ ] ( )[ ]

( )[ ] мл 445г

32510115293

1527372101548гг

=sdot

sdotsdot=

sdot=

zyx

zyxzyx

OHCVрТ

рТOHCVOHCV

o

o

oo

14 Рассчитать молярную массу соединения

57

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

( ) ( )( )[ ]

( ) гмоль 259

445

41422120гм

=

sdot=

sdot=

zух

zyx

zухzух

ОНСМ

OHCVVОНСm

ОНСМo

2 Установить возможную молекулярную формулу органического со-единения путем расчета

( ) )()()( ОzМНуМСхМОНСМ zух ++=

Возможные решения 592 гмоль = (2 middot 12 + 4 middot 1 + 2 middot 16 гмоль)

или 592 гмоль = (3 middot 12 + 8 middot 1 + 1 middot 16 гмоль)

Возможные молекулярные формулы органического соединения С2Н4О2 и С3Н8О

3 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органическо-го соединения путем анализа сжиганием

31 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида углерода которые образуются при сжигании одной порции органического соединения

m(CхHуOz) = 60 мг m(H2О) = 720 мг V(CО2) = 718 мл t =20degC ρ = 10172 кПа 32 Рассчитать объем диоксида углерода при нормальных условиях 33 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-

единения

( )( )

( ) ( )( ) 3

м

22 =sdot

sdot=

zyx

zyxp

zyx OHCmVOHCMTCOV

OHCnCOn oo

58

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

34 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-

единения

( )( )

( ) ( )( ) ( ) 8

22

2

22 =sdot

sdot==

zyx

zyxp

zyx OHCmOHМOHCMTOHm

OHCnOHnY o

35 Составить молекулярную формулу

Молекулярная формула органического соединения С3Н8О

Молекулярная (брутто-) формула еще не проясняет строения химиче-

ского соединения Последнее может быть определено при использовании

химических иили физических методов

Возможные соединения с молекулярной формулой С3Н8О

CH3ndashCH2ndashCH2ndashOH ndash пропанол 1

CH3ndashCH(OH)ndashCH3 ndash пропанол 2

СН3ndashСН2ndashОndashСН3 ndash метиловый спирт

102 Определение молекулярной формулы

нелетучего органического соединения

Для определения молекулярной формулы нелетучего соединения необ-

ходимо оценить результаты качественного и количественного элементно-

го анализа и результатов определения молярной массы криоскопическим

методом Молярная масса вещества рассчитывается на основании пони-

жения температуры замерзания

LB

Bзамзам mM

mkT sdot=Δ

Lзам

BзамB mT

mkMΔ

=

где замTΔ ndash понижение температуры замерзания

59

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

замK ndash криоскопическая константа растворителя

Bm ndash масса вещества В

BM ndash молярная масса вещества В

Lm ndash масса растворителя

Для определения молекулярной формулы подходит следующая после-

довательность действий

Установить качественный состав соединения Результат исследуемое со-

единение состоит из элементов углерод водород и кислород Молекуляр-

ная формула ZYX OHC

1 Установить молярную массу соединения

11 Экспериментальное определение понижения температуры замер-

зания раствора

m( ZYX OHC ) = 78 г m(H2О) = 40 г

ΔTзам = -2 К

Кзам(Н2О) = -1860 К sdot гмоль

12 Рассчитать молярную массу соединения

)()()(

2OHmTOHCmkOHCM

зам

ZYXзамZYX Δ=

M( ZYX OHC ) = 181 гмоль

2 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органического

соединения путем анализа сжиганием

21 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида

углерода которые образуются при сжигании одной порции соединения

M(CxHyOz) = 93 мг

m(H2О) = 547 мг

V(СО2) = 739 мл

t =22 degС

60

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

ρ = 1006 гПа

22 Рассчитать объем диоксида углерода в нормальных условиях

25101315295152731006973)()(

0

0220 sdot

sdotsdot==

TppTCOVCOV

V0(СО2) = 679 мл

23 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-

единения

093041422

18106790)(

)()()(

)( 202

sdotsdot

=sdotsdot

==ZYXM

Zyx

ZYX OHCmVOHCMCOV

OHCnCOnx

х = 6

24 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-

единения

93181817542

)()()()(2

)()(2

2

22

sdotsdotsdot

=sdotsdot

==ZYX

Zyx

ZYX OHCmOHMOHCMOHm

OHCnOHny

у = 12

25 Расчет числа атомов кислорода в молекуле органического соеди-

нения

)()()()( OzMHyMCxMOHCM Zyx +minus=

16112126181

)()()()( sdotminussdotminus=

minusminus=

OMHyMCxMOHCM

z Zyx

z = 6

Молекулярная формула соединения С6H12O6

61

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

Основная

1 Коровин НВ Общая химия учебник для технических направлений и специальностей вузов НВ Коровин ndash 2-е изд испр и доп ndash М ВШ 2000

2 Фролов ВВ Химия ВВ Фролов ndash М Высшая школа 1995 3 Глинка НЛ Задачи и упражнения по общей химии НЛ Глинка ndash

Л Химия 1989 4 Суворов АВ Общая химия АВ Суворов АБ Никольский ndash СПб

Химия 1997 5 Орлов КЯ Авиационные материалы КЯ Орлов ВА Пархимович

ndash М Транспорт 1993 6 Задачи и упражнения по общей химии под ред проф НВ Корови-

на ndash М Высшая школа 2003 7 Михилев ЛА Задачи и упражнения по неорганической химии

ЛА Михилев НФ Пассет МИ Федотова ndash СПб Химия 1995 8 Хомченко ИГ Общая химия сборник задач и упражнений

ИГ Хомченко ndash М Оникс 1999 9 Литвинова ТН Задачи по общей химии с медико-биологической на-

правленностью ТН Литвинова ndash Ростов нД Феникс 2001 10 Кузьменко НЕ Задачник по химии НЕ Кузьменко ВВ Еремин

ndash М Экзамен 1999

Дополнительная

1 Слесарев ВИ Химия Основы химии живого учебник для вузов

ВИ Слесарев ndash 2-е изд испр и доп ndash СПб Химиздат 2001

2 Хаускрофт К Современный курс общей химии В 2 т К Хаускрофт

Э Констебл пер с англ ndash М Мир 2002 3 Лидин РА Химия справочник для старшеклассников поступающих в вузы

РА Лидин ЛЮ Аликберова ndash М Аст пресс школа 2002

62

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

4 Слета ЛА Химия справочник ЛА Слета ndash Харьков Фолио Рос-

тов нД Феникс 1997

5 Дикерсон Р Основные законы химии В 2 т Р Дикерсон Г Грей

Дж Хейт ndash М Мир 1982

6 Лучинский ГП Курс химии ГП Лучинский ndash М Высшая школа 1985

7 Ремсден ЭН Начала современной химии ЭН Ремсден ndash Л Хи-

мия 1985

8 Степин БД Неорганическая химия БД Степин АА Цветков ndash

М Высшая школа 1994 9 Шелинский ГИ Основы теории химических процессов ГИ Шелинский

ndash М Просвещение 1989

10 Ерохин ЮМ Сборник задач и упражнений по химии ЮМ Еро-

хин ВИ Фролов ndash М ВШ 1990

11 Любимова НБ Вопросы и задачи по общей и неорганической хи-

мии НБ Любимова ndash М ВШ 1990 12 Фримантл М Химия в действии М Фримантл ndash Ч 1 2 ndash М Мир 1991

13 Шиманович ИЕ Общая химия в формулах определениях схемах

ИЕ Шиманович МЛ Павлович ВФ Тикавый ПМ Малашко ndash Минск

Университетское 1996

14 Витинг ЛМ Задачи и упражнения по общей химии ЛМ Витинг

ЛА Резницкий ndash М МГУ 1995

15 Зоммер К Химия справоник школьника и студента Пер с нем

под ред РА Лигина ndash 2-е издстереотип ndash М Дрофа 2000

63

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Приложение

64

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

65

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

66

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

67

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Значение некоторых констант

Постоянная Авогадро NA = 60221023 моль-1

Постоянная Фарадея 1 F = 6021023е = 96484 Кл = 268 Аmiddotч

Постоянная Планка h = 662610-34 Джс

Универсальная газовая постоянная R = 0082 лmiddotатмКndash1моль-1 =

= 62 360 млmiddotмм рт ст Кndash1мольndash1 = 8314 ДжmiddotК-1мольndash1 = 1987 калК-1моль-1

Таблица 1

Приставки кратных и дольных единиц

Приставка Множитель Приставка Множитель Приставка Множитель

тера Т 1012 гектог 102 милли м 10-3

гига Г 109 дека да 101 микро мк 10-6

мега М 106 децид 10-1 нано н 10-9

кило к 103 сантис 10-2 пико п 10-12

Таблица 2

Корни латинских названий элементов

Символ Название Корень латинского названия Ag Серебро Аргент As Мышьяк арс- арсен- Au Золото аур- С Углерод карб- карбон- Сu Медь купр- Fe Железо ферр- Н Водород гидр- гидроген-

Hg Ртуть меркур- Мn Марганец марган- N Азот нитр- Ni Никель никкал- О Кислород окс- оксиген- Pb Свинец плюмб- S Сера сульф- тио-

Sb Сурьма стиб- Si Кремний алл- силиц- Sn Олово станн-

68

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Таблица 3 Соотношение между единицами энергии

Единица эрг Дж кал Втmiddotч ЭВ

эрг 1 10-7 239middot10-8 278middot10-11 624middot1011

Дж 107 1 0239 278middot10-4 625middot1018

кал 4184middot107 4184 1 116middot103 261middot1019

Втmiddotч 360middot1010 36middot103 861 1 224middot1022

ЭВ 160middot10-12 160middot10-19 383middot10-20 445middot10-23 1

Таблица 4

Названия часто употребляемых кислот и их солей

Кислота Названия солей

Название Формула Кислот-ный

осадок

По названию кислоты (рус номенклатура)

По названию аниона (между-народная но-менклатура)

Азотная HNO3 NO3ndash азотнокислый нитрат

Азотистая HNO2 NО2ndash азотистокислый нитрит

Бромоводородная HBr Brndash бромистый бромид

Йодоводородная HI Indash йодистый йодид

Метакремниевая H2SiO3 SiO32ndash кремниевокислый силикат

Марганцовая HMnO4 MnO4ndash марганцевокислый перманганат

Ортофосфорная H3PO4 PO43ndash фосфорнокислый ортофосфат

(фосфат)

H3PO4 HPO42ndash

кислый фосфорнокис-лый (двухзамещенный) гидрофосфат

H3PO4 H2PO4ndash кислый фосфорнокис-

лый (однозамещенный) дигидрофосфат

Серная H2SO4 SO42ndash сернокислый сульфат

H2SO4 HSO4ndash

кислый сернокислый

гидросульфат (бисульфат)

Сернистая H2SO3 SO32ndash сернокислый сульфит

H2SO3 HSO3ndash кислый сернистокислый гидросульфит

(бисульфит)

Угольная H2CO3 CO32ndash углекислый карбонат

H2CO3 HCO3ndash

кислый углекислый (двууглекислый)

гидрокарбонат (бикарбонат)

Уксусная CH3CHOOH CH3COOndash уксуснокислый ацетат

69

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Окончание табл 4Кислота Названия солей

Название Формула Кислот-ный

осадок

По названию кислоты (рус номенклатура)

По названию аниона (между-народная но-менклатура)

Фосфористая H3PO3 HPO32ndash фосфористокислый фосфит

Фтороводородная HF Fndash фтористый фторид

Хлороводородная HCl Clndash хлористый хлорид

Хлорная HClO4 ClO4ndash хлорнокислый перхлорат

Хлорноватая HClO3 ClO3ndash хлорноватокислый хлорат

Хлорноватистая HClO ClOndash хлорноватистокислый гипохлорид

Хромовая H2CrO4 CrO42ndash хромовокислый хромат

Двухромовая H2Cr2O7 Cr2O72ndash двухромовокислый

бихромат (ди-хромат)

70

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

  • СОДЕРЖАНИЕ
    • ВВЕДЕНИЕ
    • ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
    • 1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВАЖНЕЙШИХ ВЕЛИЧИН И ЕДИНИЦИСПОЛЬЗУЕМЫХ В ХИМИИ
    • 2 ВАЖНЕЙШИЕ ВЕЛИЧИНЫ И ЕДИНИЦЫ В ХИМИИ
    • 3 РАСЧЕТЫ ДЛЯ ГАЗОВ
      • 31 Расчет массы газов
      • 32 Расчет объема газов
        • 4 РАСЧЕТЫ ДЛЯ СМЕСЕЙ
          • 41 Расчеты соотношения компонентов смеси
          • 42 Расчеты по массовой доле
          • 43 Расчеты по объемной доле
          • 44 Расчеты по мольной доле
          • 45 Расчеты по молярной концентрации
          • 46 Расчеты по эквивалентной концентрации
          • 47 Расчеты по плотности газов и растворов
          • 48 Расчет молярной концентрации веществапо результатам титрования
          • 49 Расчет массы по результатам титрования
            • 5 СТЕХИОМЕТРИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РЕАКЦИЯМ
              • 51 Алгебраический расчет массы и объема
              • 52 Расчет массы и объема методом пропорций
                • 6 РАСЧЁТЫ В ХИМИЧЕСКОЙ ТЕРМОДИНАМИКЕ
                  • 61 Расчет энтальпии реакции по данным эксперимента
                  • 62 Расчет стандартных величин реакции по табличным данным
                  • 63 Расчет энергии Гиббса реакции
                  • 64 Расчет константы равновесия
                    • 7 РАСЧЕТЫ В КИНЕТИКЕ РЕАКЦИЙ
                      • 71 Расчет константы скорости
                      • 72 Расчет порядка реакции
                      • 73 Расчет времени реакции
                      • 74 Расчеты по уравнению Аррениуса
                        • 8 РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РАВНОВЕСИЯМ
                          • 81 Расчеты по закону действующих масс
                          • 82 Расчет константы равновесия Кс
                          • 83 Расчет количества продукта в состоянии равновесия
                          • 84 Расчет выхода продукта
                          • 85 Расчет константы равновесия по уравнению Вант-Гоффа
                          • 86 Расчеты с водородным показателем рН
                          • 87 Расчет степени протолиза
                          • 88 Расчеты по равновесиям растворимости
                          • 89 Расчет растворимости при комплексообразовании
                            • 9 РАСЧЕТЫ В ЭЛЕКТРОХИМИИ
                              • 91 Расчеты по уравнению Нернста
                              • 92 Расчеты по законам Фарадея
                                • 10 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ФОРМУЛОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
                                  • 101 Определение молекулярной формулы летучего органического соединения
                                  • 102 Определение молекулярной формулы не летучего органического соединения
                                    • БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
                                    • Приложение
Page 52: МЕТОДИКА РЕШЕНИЯ ЗАДАЧvenec.ulstu.ru/lib/disk/2015/Kemer_7.pdf · 2015-03-23 · ВВЕДЕНИЕ Значение решения задач в курсе химии

9 РАСЧЕТЫ В ЭЛЕКТРОХИМИИ

91 Расчеты по уравнению Нернста

С помощью уравнения Нернста можно вычислить окислительно-

восстановительные потенциалы электродные потенциалы и равновесное

напряжение гальванического элемента

Для окислительно-восстановительного электрода

][][0

BcOkIn

zFRTEE sdot+=

где Е0 ndash стандартный потенциал

Е ndash электродный потенциал

Z ndash число переданных электронов

Для электрона металлкатион металла

][0 +sdot+= ZAInzFRTEE

][][)(0590

K298при)()(

0

01

02

0

BcOkIg

zBEE

TанодЕкатодEE

EEE

sdot+=

=minus=Δminus=Δ

где R ndash газовая постоянная

Т ndash температура

F ndash постоянная Фарадея

[Ок] ndash молярная концентрация окислителя

[Bc] ndash молярная концентрация восстановителя

ΔЕ0 ndash стандартное напряжение

ЕΔ ndash равновесное напряжение

52

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Каков электродный потенциал пары медькатион меди (+2) при 25 degС и

[Cu2+]= 001 мольл

01020590340][

2)(0590 20 IgCuIgBEE sdot++=sdot+= +

E = +028 B

Электродный потенциал равен +028 В

Каково равновесное напряжение гальванического элемента Даниеля

при 25 degС если молярные концентрации сульфата меди(2) и сульфата

цинка(2) одинаковы

Электрод 1 цинккатион цинка (+2)

Электрод 2 медькатион меди (+2)

)()()(][][02950

)()(][02950)(

][02950)()()(

02020202

2

2020220

22022

EZnZnECuCuECuCuEZnCuIg

ZnZnECuCuEZnIgZnZnE

CuIgCuCuEZnZnECuCuEE

Δ=minusminus=+

+minus=+minus

minus+=minus=Δ

++++

+

++++

++++

ΔEdeg = 034 middot (-076) = 110 В

Элемент Даниеля имеет равновесное напряжение 110 В Рассчитайте

напряжение гальванического элемента CuCu +2 (с 1 )|| К+ СI minus || Cu2+(c2)Cu

(Cu2+) = 05 мольл и с1 (Сu2+) = 05 005 и 0005 мольл

Для каждого полуэлемента )(20590 20 +sdot+= CuIgcEE

Напряжение гальванического элемента

1

201

0212 2

0590ccIgEEEEE sdot+minus=minus=Δ

Поскольку

01

02 EE =

53

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

то

1

2

20590

ccIgE sdot=Δ

а) с1 (Cu2+) = 05 мольл ΔЕ = 00295 Ig 1 = 0

б) с1 (Cu2+) = 005мольл ΔЕ = 00295 Ig 10 = 0030 В

в) с1 (Cu2+) = 0005 мольл ΔЕ = 00295 Ig 100 = 0059 В

Исследуемые концентрационные гальванические элементы имеют при

25 degС напряжение 0 30 и 59 мВ

Рассчитайте электродные потенциалы полуэлементов при 25 degС

1) 2HPt (р = 1035 кПа) Н3О+ (рН = 15)

2) +2FePt (с = 002 мольл) Fe3+ (с = 004 мольл)

Каково равновесное напряжение гальванического элемента составлен-

ного из этих электродов

++ OHH 22 2 = 2Н3О+ + 2е-

B880)0890(7880B78800200400590770

][][)(0590)(

B08903101510302950510590

)(3101

)(205900590

)(][

20590

2

2

3320

232

1

2

2

230

1

=minusminus=Δ=+=

sdot+=+hArr

minus=minussdotminus=

sdotminussdotminus=+=

+

+++minus++

EIgE

FeFeIgBFeFeEEeFeFe

IgE

кПаHpIgpH

HpOHIgEE

Равновесное напряжение данного гальванического элемента составляет

088 В

54

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Рассчитайте окислительно-восстановительный потенциал для пары

Mn2+MnOminus4 при рН = 0 при рН = 03 и 7 (t = 25 ordmC)

( ) ( ) [ ][ ][ ]

( ) ( ) ( ) [ ][ ]

( ) ( )

( ) ( ) ( ) 094405112

85

05902

lg5

059085

0590

lg5

0590

5812

4

4

24

42

2

834

42

3422

рНВВEMnOMnE

pHBEMnOMnE

MnMnOBpHBEMnOMnE

MnOHMnBEMnOMnE

eOHMnOHMn

sdotminus+=+

sdotminus=+

sdot+sdotminus=

sdot+=

++harr+

minus

minus

+

minusminus+

+

+minusminus+

minus+minus+

o

o

o

o

При рН = 0 Е = +151 рН = 3 Е = +123 рН = 7 Е = +085

Окислительно-восстановительный потенциал данной пары при рН = 03 и 7 составляет +151 +123 и +085 В соответственно

92 Расчеты по законам Фарадея

Для расчета осажденной массы значений силы тока времени или чис-ла элементарных зарядов при электролизе используются законы Фарадея или преобразования законов Фарадея а также формула-определение мо-лярной массы

zFMIm

zFI

nm

zFIn

τ

τ

τ

=

=

=

55

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

где I ndash сила тока

τ ndash время

z ndash число элементарных зарядов

F ndash постоянная Фарадея

n ndash количество вещества

М ndash молярная масса

m ndash масса вещества

Рассчитайте ежедневное производство алюминия в электролизёре кото-рый работает при силе тока 100 000 А и для которого выход по току η = 85

Al3+ rarr Al + 3endash

кг685г039685485963

85027360024000100asymp=

sdotsdotsdotsdotsdot

==zFMIm ητ

В электролизе ежедневно получают 685 кг алюминия

56

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

10 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ФОРМУЛ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ

101 Определение молекулярной формулы летучего органического соединения

Для определения молекулярной формулы летучего соединения необхо-димо оценить результаты качественного и количественного элементного анализа а также установить молярную массу

Алгоритм действия

1 Установить качественный состав соединения Результат исследуемое соединение состоит из элементов углерод во-

дород и кислород Молекулярная формула СхНуОz 11 Установить молярную массу соединения

12 Экспериментальное определение объема пара одной пропорции

соединения

( )( )[ ]

кПа 72101

C 20

мл 548г

г120

=

=

=

=

p

t

OHCV

OHCm

zyx

zyx

o

13 Рассчитать объем пара порции соединения в нормальных условиях

( )[ ] ( )[ ]

( )[ ] мл 445г

32510115293

1527372101548гг

=sdot

sdotsdot=

sdot=

zyx

zyxzyx

OHCVрТ

рТOHCVOHCV

o

o

oo

14 Рассчитать молярную массу соединения

57

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

( ) ( )( )[ ]

( ) гмоль 259

445

41422120гм

=

sdot=

sdot=

zух

zyx

zухzух

ОНСМ

OHCVVОНСm

ОНСМo

2 Установить возможную молекулярную формулу органического со-единения путем расчета

( ) )()()( ОzМНуМСхМОНСМ zух ++=

Возможные решения 592 гмоль = (2 middot 12 + 4 middot 1 + 2 middot 16 гмоль)

или 592 гмоль = (3 middot 12 + 8 middot 1 + 1 middot 16 гмоль)

Возможные молекулярные формулы органического соединения С2Н4О2 и С3Н8О

3 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органическо-го соединения путем анализа сжиганием

31 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида углерода которые образуются при сжигании одной порции органического соединения

m(CхHуOz) = 60 мг m(H2О) = 720 мг V(CО2) = 718 мл t =20degC ρ = 10172 кПа 32 Рассчитать объем диоксида углерода при нормальных условиях 33 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-

единения

( )( )

( ) ( )( ) 3

м

22 =sdot

sdot=

zyx

zyxp

zyx OHCmVOHCMTCOV

OHCnCOn oo

58

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

34 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-

единения

( )( )

( ) ( )( ) ( ) 8

22

2

22 =sdot

sdot==

zyx

zyxp

zyx OHCmOHМOHCMTOHm

OHCnOHnY o

35 Составить молекулярную формулу

Молекулярная формула органического соединения С3Н8О

Молекулярная (брутто-) формула еще не проясняет строения химиче-

ского соединения Последнее может быть определено при использовании

химических иили физических методов

Возможные соединения с молекулярной формулой С3Н8О

CH3ndashCH2ndashCH2ndashOH ndash пропанол 1

CH3ndashCH(OH)ndashCH3 ndash пропанол 2

СН3ndashСН2ndashОndashСН3 ndash метиловый спирт

102 Определение молекулярной формулы

нелетучего органического соединения

Для определения молекулярной формулы нелетучего соединения необ-

ходимо оценить результаты качественного и количественного элементно-

го анализа и результатов определения молярной массы криоскопическим

методом Молярная масса вещества рассчитывается на основании пони-

жения температуры замерзания

LB

Bзамзам mM

mkT sdot=Δ

Lзам

BзамB mT

mkMΔ

=

где замTΔ ndash понижение температуры замерзания

59

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

замK ndash криоскопическая константа растворителя

Bm ndash масса вещества В

BM ndash молярная масса вещества В

Lm ndash масса растворителя

Для определения молекулярной формулы подходит следующая после-

довательность действий

Установить качественный состав соединения Результат исследуемое со-

единение состоит из элементов углерод водород и кислород Молекуляр-

ная формула ZYX OHC

1 Установить молярную массу соединения

11 Экспериментальное определение понижения температуры замер-

зания раствора

m( ZYX OHC ) = 78 г m(H2О) = 40 г

ΔTзам = -2 К

Кзам(Н2О) = -1860 К sdot гмоль

12 Рассчитать молярную массу соединения

)()()(

2OHmTOHCmkOHCM

зам

ZYXзамZYX Δ=

M( ZYX OHC ) = 181 гмоль

2 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органического

соединения путем анализа сжиганием

21 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида

углерода которые образуются при сжигании одной порции соединения

M(CxHyOz) = 93 мг

m(H2О) = 547 мг

V(СО2) = 739 мл

t =22 degС

60

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

ρ = 1006 гПа

22 Рассчитать объем диоксида углерода в нормальных условиях

25101315295152731006973)()(

0

0220 sdot

sdotsdot==

TppTCOVCOV

V0(СО2) = 679 мл

23 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-

единения

093041422

18106790)(

)()()(

)( 202

sdotsdot

=sdotsdot

==ZYXM

Zyx

ZYX OHCmVOHCMCOV

OHCnCOnx

х = 6

24 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-

единения

93181817542

)()()()(2

)()(2

2

22

sdotsdotsdot

=sdotsdot

==ZYX

Zyx

ZYX OHCmOHMOHCMOHm

OHCnOHny

у = 12

25 Расчет числа атомов кислорода в молекуле органического соеди-

нения

)()()()( OzMHyMCxMOHCM Zyx +minus=

16112126181

)()()()( sdotminussdotminus=

minusminus=

OMHyMCxMOHCM

z Zyx

z = 6

Молекулярная формула соединения С6H12O6

61

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

Основная

1 Коровин НВ Общая химия учебник для технических направлений и специальностей вузов НВ Коровин ndash 2-е изд испр и доп ndash М ВШ 2000

2 Фролов ВВ Химия ВВ Фролов ndash М Высшая школа 1995 3 Глинка НЛ Задачи и упражнения по общей химии НЛ Глинка ndash

Л Химия 1989 4 Суворов АВ Общая химия АВ Суворов АБ Никольский ndash СПб

Химия 1997 5 Орлов КЯ Авиационные материалы КЯ Орлов ВА Пархимович

ndash М Транспорт 1993 6 Задачи и упражнения по общей химии под ред проф НВ Корови-

на ndash М Высшая школа 2003 7 Михилев ЛА Задачи и упражнения по неорганической химии

ЛА Михилев НФ Пассет МИ Федотова ndash СПб Химия 1995 8 Хомченко ИГ Общая химия сборник задач и упражнений

ИГ Хомченко ndash М Оникс 1999 9 Литвинова ТН Задачи по общей химии с медико-биологической на-

правленностью ТН Литвинова ndash Ростов нД Феникс 2001 10 Кузьменко НЕ Задачник по химии НЕ Кузьменко ВВ Еремин

ndash М Экзамен 1999

Дополнительная

1 Слесарев ВИ Химия Основы химии живого учебник для вузов

ВИ Слесарев ndash 2-е изд испр и доп ndash СПб Химиздат 2001

2 Хаускрофт К Современный курс общей химии В 2 т К Хаускрофт

Э Констебл пер с англ ndash М Мир 2002 3 Лидин РА Химия справочник для старшеклассников поступающих в вузы

РА Лидин ЛЮ Аликберова ndash М Аст пресс школа 2002

62

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

4 Слета ЛА Химия справочник ЛА Слета ndash Харьков Фолио Рос-

тов нД Феникс 1997

5 Дикерсон Р Основные законы химии В 2 т Р Дикерсон Г Грей

Дж Хейт ndash М Мир 1982

6 Лучинский ГП Курс химии ГП Лучинский ndash М Высшая школа 1985

7 Ремсден ЭН Начала современной химии ЭН Ремсден ndash Л Хи-

мия 1985

8 Степин БД Неорганическая химия БД Степин АА Цветков ndash

М Высшая школа 1994 9 Шелинский ГИ Основы теории химических процессов ГИ Шелинский

ndash М Просвещение 1989

10 Ерохин ЮМ Сборник задач и упражнений по химии ЮМ Еро-

хин ВИ Фролов ndash М ВШ 1990

11 Любимова НБ Вопросы и задачи по общей и неорганической хи-

мии НБ Любимова ndash М ВШ 1990 12 Фримантл М Химия в действии М Фримантл ndash Ч 1 2 ndash М Мир 1991

13 Шиманович ИЕ Общая химия в формулах определениях схемах

ИЕ Шиманович МЛ Павлович ВФ Тикавый ПМ Малашко ndash Минск

Университетское 1996

14 Витинг ЛМ Задачи и упражнения по общей химии ЛМ Витинг

ЛА Резницкий ndash М МГУ 1995

15 Зоммер К Химия справоник школьника и студента Пер с нем

под ред РА Лигина ndash 2-е издстереотип ndash М Дрофа 2000

63

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Приложение

64

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

65

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

66

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

67

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Значение некоторых констант

Постоянная Авогадро NA = 60221023 моль-1

Постоянная Фарадея 1 F = 6021023е = 96484 Кл = 268 Аmiddotч

Постоянная Планка h = 662610-34 Джс

Универсальная газовая постоянная R = 0082 лmiddotатмКndash1моль-1 =

= 62 360 млmiddotмм рт ст Кndash1мольndash1 = 8314 ДжmiddotК-1мольndash1 = 1987 калК-1моль-1

Таблица 1

Приставки кратных и дольных единиц

Приставка Множитель Приставка Множитель Приставка Множитель

тера Т 1012 гектог 102 милли м 10-3

гига Г 109 дека да 101 микро мк 10-6

мега М 106 децид 10-1 нано н 10-9

кило к 103 сантис 10-2 пико п 10-12

Таблица 2

Корни латинских названий элементов

Символ Название Корень латинского названия Ag Серебро Аргент As Мышьяк арс- арсен- Au Золото аур- С Углерод карб- карбон- Сu Медь купр- Fe Железо ферр- Н Водород гидр- гидроген-

Hg Ртуть меркур- Мn Марганец марган- N Азот нитр- Ni Никель никкал- О Кислород окс- оксиген- Pb Свинец плюмб- S Сера сульф- тио-

Sb Сурьма стиб- Si Кремний алл- силиц- Sn Олово станн-

68

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Таблица 3 Соотношение между единицами энергии

Единица эрг Дж кал Втmiddotч ЭВ

эрг 1 10-7 239middot10-8 278middot10-11 624middot1011

Дж 107 1 0239 278middot10-4 625middot1018

кал 4184middot107 4184 1 116middot103 261middot1019

Втmiddotч 360middot1010 36middot103 861 1 224middot1022

ЭВ 160middot10-12 160middot10-19 383middot10-20 445middot10-23 1

Таблица 4

Названия часто употребляемых кислот и их солей

Кислота Названия солей

Название Формула Кислот-ный

осадок

По названию кислоты (рус номенклатура)

По названию аниона (между-народная но-менклатура)

Азотная HNO3 NO3ndash азотнокислый нитрат

Азотистая HNO2 NО2ndash азотистокислый нитрит

Бромоводородная HBr Brndash бромистый бромид

Йодоводородная HI Indash йодистый йодид

Метакремниевая H2SiO3 SiO32ndash кремниевокислый силикат

Марганцовая HMnO4 MnO4ndash марганцевокислый перманганат

Ортофосфорная H3PO4 PO43ndash фосфорнокислый ортофосфат

(фосфат)

H3PO4 HPO42ndash

кислый фосфорнокис-лый (двухзамещенный) гидрофосфат

H3PO4 H2PO4ndash кислый фосфорнокис-

лый (однозамещенный) дигидрофосфат

Серная H2SO4 SO42ndash сернокислый сульфат

H2SO4 HSO4ndash

кислый сернокислый

гидросульфат (бисульфат)

Сернистая H2SO3 SO32ndash сернокислый сульфит

H2SO3 HSO3ndash кислый сернистокислый гидросульфит

(бисульфит)

Угольная H2CO3 CO32ndash углекислый карбонат

H2CO3 HCO3ndash

кислый углекислый (двууглекислый)

гидрокарбонат (бикарбонат)

Уксусная CH3CHOOH CH3COOndash уксуснокислый ацетат

69

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Окончание табл 4Кислота Названия солей

Название Формула Кислот-ный

осадок

По названию кислоты (рус номенклатура)

По названию аниона (между-народная но-менклатура)

Фосфористая H3PO3 HPO32ndash фосфористокислый фосфит

Фтороводородная HF Fndash фтористый фторид

Хлороводородная HCl Clndash хлористый хлорид

Хлорная HClO4 ClO4ndash хлорнокислый перхлорат

Хлорноватая HClO3 ClO3ndash хлорноватокислый хлорат

Хлорноватистая HClO ClOndash хлорноватистокислый гипохлорид

Хромовая H2CrO4 CrO42ndash хромовокислый хромат

Двухромовая H2Cr2O7 Cr2O72ndash двухромовокислый

бихромат (ди-хромат)

70

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

  • СОДЕРЖАНИЕ
    • ВВЕДЕНИЕ
    • ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
    • 1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВАЖНЕЙШИХ ВЕЛИЧИН И ЕДИНИЦИСПОЛЬЗУЕМЫХ В ХИМИИ
    • 2 ВАЖНЕЙШИЕ ВЕЛИЧИНЫ И ЕДИНИЦЫ В ХИМИИ
    • 3 РАСЧЕТЫ ДЛЯ ГАЗОВ
      • 31 Расчет массы газов
      • 32 Расчет объема газов
        • 4 РАСЧЕТЫ ДЛЯ СМЕСЕЙ
          • 41 Расчеты соотношения компонентов смеси
          • 42 Расчеты по массовой доле
          • 43 Расчеты по объемной доле
          • 44 Расчеты по мольной доле
          • 45 Расчеты по молярной концентрации
          • 46 Расчеты по эквивалентной концентрации
          • 47 Расчеты по плотности газов и растворов
          • 48 Расчет молярной концентрации веществапо результатам титрования
          • 49 Расчет массы по результатам титрования
            • 5 СТЕХИОМЕТРИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РЕАКЦИЯМ
              • 51 Алгебраический расчет массы и объема
              • 52 Расчет массы и объема методом пропорций
                • 6 РАСЧЁТЫ В ХИМИЧЕСКОЙ ТЕРМОДИНАМИКЕ
                  • 61 Расчет энтальпии реакции по данным эксперимента
                  • 62 Расчет стандартных величин реакции по табличным данным
                  • 63 Расчет энергии Гиббса реакции
                  • 64 Расчет константы равновесия
                    • 7 РАСЧЕТЫ В КИНЕТИКЕ РЕАКЦИЙ
                      • 71 Расчет константы скорости
                      • 72 Расчет порядка реакции
                      • 73 Расчет времени реакции
                      • 74 Расчеты по уравнению Аррениуса
                        • 8 РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РАВНОВЕСИЯМ
                          • 81 Расчеты по закону действующих масс
                          • 82 Расчет константы равновесия Кс
                          • 83 Расчет количества продукта в состоянии равновесия
                          • 84 Расчет выхода продукта
                          • 85 Расчет константы равновесия по уравнению Вант-Гоффа
                          • 86 Расчеты с водородным показателем рН
                          • 87 Расчет степени протолиза
                          • 88 Расчеты по равновесиям растворимости
                          • 89 Расчет растворимости при комплексообразовании
                            • 9 РАСЧЕТЫ В ЭЛЕКТРОХИМИИ
                              • 91 Расчеты по уравнению Нернста
                              • 92 Расчеты по законам Фарадея
                                • 10 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ФОРМУЛОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
                                  • 101 Определение молекулярной формулы летучего органического соединения
                                  • 102 Определение молекулярной формулы не летучего органического соединения
                                    • БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
                                    • Приложение
Page 53: МЕТОДИКА РЕШЕНИЯ ЗАДАЧvenec.ulstu.ru/lib/disk/2015/Kemer_7.pdf · 2015-03-23 · ВВЕДЕНИЕ Значение решения задач в курсе химии

Каков электродный потенциал пары медькатион меди (+2) при 25 degС и

[Cu2+]= 001 мольл

01020590340][

2)(0590 20 IgCuIgBEE sdot++=sdot+= +

E = +028 B

Электродный потенциал равен +028 В

Каково равновесное напряжение гальванического элемента Даниеля

при 25 degС если молярные концентрации сульфата меди(2) и сульфата

цинка(2) одинаковы

Электрод 1 цинккатион цинка (+2)

Электрод 2 медькатион меди (+2)

)()()(][][02950

)()(][02950)(

][02950)()()(

02020202

2

2020220

22022

EZnZnECuCuECuCuEZnCuIg

ZnZnECuCuEZnIgZnZnE

CuIgCuCuEZnZnECuCuEE

Δ=minusminus=+

+minus=+minus

minus+=minus=Δ

++++

+

++++

++++

ΔEdeg = 034 middot (-076) = 110 В

Элемент Даниеля имеет равновесное напряжение 110 В Рассчитайте

напряжение гальванического элемента CuCu +2 (с 1 )|| К+ СI minus || Cu2+(c2)Cu

(Cu2+) = 05 мольл и с1 (Сu2+) = 05 005 и 0005 мольл

Для каждого полуэлемента )(20590 20 +sdot+= CuIgcEE

Напряжение гальванического элемента

1

201

0212 2

0590ccIgEEEEE sdot+minus=minus=Δ

Поскольку

01

02 EE =

53

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

то

1

2

20590

ccIgE sdot=Δ

а) с1 (Cu2+) = 05 мольл ΔЕ = 00295 Ig 1 = 0

б) с1 (Cu2+) = 005мольл ΔЕ = 00295 Ig 10 = 0030 В

в) с1 (Cu2+) = 0005 мольл ΔЕ = 00295 Ig 100 = 0059 В

Исследуемые концентрационные гальванические элементы имеют при

25 degС напряжение 0 30 и 59 мВ

Рассчитайте электродные потенциалы полуэлементов при 25 degС

1) 2HPt (р = 1035 кПа) Н3О+ (рН = 15)

2) +2FePt (с = 002 мольл) Fe3+ (с = 004 мольл)

Каково равновесное напряжение гальванического элемента составлен-

ного из этих электродов

++ OHH 22 2 = 2Н3О+ + 2е-

B880)0890(7880B78800200400590770

][][)(0590)(

B08903101510302950510590

)(3101

)(205900590

)(][

20590

2

2

3320

232

1

2

2

230

1

=minusminus=Δ=+=

sdot+=+hArr

minus=minussdotminus=

sdotminussdotminus=+=

+

+++minus++

EIgE

FeFeIgBFeFeEEeFeFe

IgE

кПаHpIgpH

HpOHIgEE

Равновесное напряжение данного гальванического элемента составляет

088 В

54

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Рассчитайте окислительно-восстановительный потенциал для пары

Mn2+MnOminus4 при рН = 0 при рН = 03 и 7 (t = 25 ordmC)

( ) ( ) [ ][ ][ ]

( ) ( ) ( ) [ ][ ]

( ) ( )

( ) ( ) ( ) 094405112

85

05902

lg5

059085

0590

lg5

0590

5812

4

4

24

42

2

834

42

3422

рНВВEMnOMnE

pHBEMnOMnE

MnMnOBpHBEMnOMnE

MnOHMnBEMnOMnE

eOHMnOHMn

sdotminus+=+

sdotminus=+

sdot+sdotminus=

sdot+=

++harr+

minus

minus

+

minusminus+

+

+minusminus+

minus+minus+

o

o

o

o

При рН = 0 Е = +151 рН = 3 Е = +123 рН = 7 Е = +085

Окислительно-восстановительный потенциал данной пары при рН = 03 и 7 составляет +151 +123 и +085 В соответственно

92 Расчеты по законам Фарадея

Для расчета осажденной массы значений силы тока времени или чис-ла элементарных зарядов при электролизе используются законы Фарадея или преобразования законов Фарадея а также формула-определение мо-лярной массы

zFMIm

zFI

nm

zFIn

τ

τ

τ

=

=

=

55

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

где I ndash сила тока

τ ndash время

z ndash число элементарных зарядов

F ndash постоянная Фарадея

n ndash количество вещества

М ndash молярная масса

m ndash масса вещества

Рассчитайте ежедневное производство алюминия в электролизёре кото-рый работает при силе тока 100 000 А и для которого выход по току η = 85

Al3+ rarr Al + 3endash

кг685г039685485963

85027360024000100asymp=

sdotsdotsdotsdotsdot

==zFMIm ητ

В электролизе ежедневно получают 685 кг алюминия

56

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

10 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ФОРМУЛ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ

101 Определение молекулярной формулы летучего органического соединения

Для определения молекулярной формулы летучего соединения необхо-димо оценить результаты качественного и количественного элементного анализа а также установить молярную массу

Алгоритм действия

1 Установить качественный состав соединения Результат исследуемое соединение состоит из элементов углерод во-

дород и кислород Молекулярная формула СхНуОz 11 Установить молярную массу соединения

12 Экспериментальное определение объема пара одной пропорции

соединения

( )( )[ ]

кПа 72101

C 20

мл 548г

г120

=

=

=

=

p

t

OHCV

OHCm

zyx

zyx

o

13 Рассчитать объем пара порции соединения в нормальных условиях

( )[ ] ( )[ ]

( )[ ] мл 445г

32510115293

1527372101548гг

=sdot

sdotsdot=

sdot=

zyx

zyxzyx

OHCVрТ

рТOHCVOHCV

o

o

oo

14 Рассчитать молярную массу соединения

57

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

( ) ( )( )[ ]

( ) гмоль 259

445

41422120гм

=

sdot=

sdot=

zух

zyx

zухzух

ОНСМ

OHCVVОНСm

ОНСМo

2 Установить возможную молекулярную формулу органического со-единения путем расчета

( ) )()()( ОzМНуМСхМОНСМ zух ++=

Возможные решения 592 гмоль = (2 middot 12 + 4 middot 1 + 2 middot 16 гмоль)

или 592 гмоль = (3 middot 12 + 8 middot 1 + 1 middot 16 гмоль)

Возможные молекулярные формулы органического соединения С2Н4О2 и С3Н8О

3 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органическо-го соединения путем анализа сжиганием

31 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида углерода которые образуются при сжигании одной порции органического соединения

m(CхHуOz) = 60 мг m(H2О) = 720 мг V(CО2) = 718 мл t =20degC ρ = 10172 кПа 32 Рассчитать объем диоксида углерода при нормальных условиях 33 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-

единения

( )( )

( ) ( )( ) 3

м

22 =sdot

sdot=

zyx

zyxp

zyx OHCmVOHCMTCOV

OHCnCOn oo

58

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

34 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-

единения

( )( )

( ) ( )( ) ( ) 8

22

2

22 =sdot

sdot==

zyx

zyxp

zyx OHCmOHМOHCMTOHm

OHCnOHnY o

35 Составить молекулярную формулу

Молекулярная формула органического соединения С3Н8О

Молекулярная (брутто-) формула еще не проясняет строения химиче-

ского соединения Последнее может быть определено при использовании

химических иили физических методов

Возможные соединения с молекулярной формулой С3Н8О

CH3ndashCH2ndashCH2ndashOH ndash пропанол 1

CH3ndashCH(OH)ndashCH3 ndash пропанол 2

СН3ndashСН2ndashОndashСН3 ndash метиловый спирт

102 Определение молекулярной формулы

нелетучего органического соединения

Для определения молекулярной формулы нелетучего соединения необ-

ходимо оценить результаты качественного и количественного элементно-

го анализа и результатов определения молярной массы криоскопическим

методом Молярная масса вещества рассчитывается на основании пони-

жения температуры замерзания

LB

Bзамзам mM

mkT sdot=Δ

Lзам

BзамB mT

mkMΔ

=

где замTΔ ndash понижение температуры замерзания

59

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

замK ndash криоскопическая константа растворителя

Bm ndash масса вещества В

BM ndash молярная масса вещества В

Lm ndash масса растворителя

Для определения молекулярной формулы подходит следующая после-

довательность действий

Установить качественный состав соединения Результат исследуемое со-

единение состоит из элементов углерод водород и кислород Молекуляр-

ная формула ZYX OHC

1 Установить молярную массу соединения

11 Экспериментальное определение понижения температуры замер-

зания раствора

m( ZYX OHC ) = 78 г m(H2О) = 40 г

ΔTзам = -2 К

Кзам(Н2О) = -1860 К sdot гмоль

12 Рассчитать молярную массу соединения

)()()(

2OHmTOHCmkOHCM

зам

ZYXзамZYX Δ=

M( ZYX OHC ) = 181 гмоль

2 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органического

соединения путем анализа сжиганием

21 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида

углерода которые образуются при сжигании одной порции соединения

M(CxHyOz) = 93 мг

m(H2О) = 547 мг

V(СО2) = 739 мл

t =22 degС

60

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

ρ = 1006 гПа

22 Рассчитать объем диоксида углерода в нормальных условиях

25101315295152731006973)()(

0

0220 sdot

sdotsdot==

TppTCOVCOV

V0(СО2) = 679 мл

23 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-

единения

093041422

18106790)(

)()()(

)( 202

sdotsdot

=sdotsdot

==ZYXM

Zyx

ZYX OHCmVOHCMCOV

OHCnCOnx

х = 6

24 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-

единения

93181817542

)()()()(2

)()(2

2

22

sdotsdotsdot

=sdotsdot

==ZYX

Zyx

ZYX OHCmOHMOHCMOHm

OHCnOHny

у = 12

25 Расчет числа атомов кислорода в молекуле органического соеди-

нения

)()()()( OzMHyMCxMOHCM Zyx +minus=

16112126181

)()()()( sdotminussdotminus=

minusminus=

OMHyMCxMOHCM

z Zyx

z = 6

Молекулярная формула соединения С6H12O6

61

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

Основная

1 Коровин НВ Общая химия учебник для технических направлений и специальностей вузов НВ Коровин ndash 2-е изд испр и доп ndash М ВШ 2000

2 Фролов ВВ Химия ВВ Фролов ndash М Высшая школа 1995 3 Глинка НЛ Задачи и упражнения по общей химии НЛ Глинка ndash

Л Химия 1989 4 Суворов АВ Общая химия АВ Суворов АБ Никольский ndash СПб

Химия 1997 5 Орлов КЯ Авиационные материалы КЯ Орлов ВА Пархимович

ndash М Транспорт 1993 6 Задачи и упражнения по общей химии под ред проф НВ Корови-

на ndash М Высшая школа 2003 7 Михилев ЛА Задачи и упражнения по неорганической химии

ЛА Михилев НФ Пассет МИ Федотова ndash СПб Химия 1995 8 Хомченко ИГ Общая химия сборник задач и упражнений

ИГ Хомченко ndash М Оникс 1999 9 Литвинова ТН Задачи по общей химии с медико-биологической на-

правленностью ТН Литвинова ndash Ростов нД Феникс 2001 10 Кузьменко НЕ Задачник по химии НЕ Кузьменко ВВ Еремин

ndash М Экзамен 1999

Дополнительная

1 Слесарев ВИ Химия Основы химии живого учебник для вузов

ВИ Слесарев ndash 2-е изд испр и доп ndash СПб Химиздат 2001

2 Хаускрофт К Современный курс общей химии В 2 т К Хаускрофт

Э Констебл пер с англ ndash М Мир 2002 3 Лидин РА Химия справочник для старшеклассников поступающих в вузы

РА Лидин ЛЮ Аликберова ndash М Аст пресс школа 2002

62

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

4 Слета ЛА Химия справочник ЛА Слета ndash Харьков Фолио Рос-

тов нД Феникс 1997

5 Дикерсон Р Основные законы химии В 2 т Р Дикерсон Г Грей

Дж Хейт ndash М Мир 1982

6 Лучинский ГП Курс химии ГП Лучинский ndash М Высшая школа 1985

7 Ремсден ЭН Начала современной химии ЭН Ремсден ndash Л Хи-

мия 1985

8 Степин БД Неорганическая химия БД Степин АА Цветков ndash

М Высшая школа 1994 9 Шелинский ГИ Основы теории химических процессов ГИ Шелинский

ndash М Просвещение 1989

10 Ерохин ЮМ Сборник задач и упражнений по химии ЮМ Еро-

хин ВИ Фролов ndash М ВШ 1990

11 Любимова НБ Вопросы и задачи по общей и неорганической хи-

мии НБ Любимова ndash М ВШ 1990 12 Фримантл М Химия в действии М Фримантл ndash Ч 1 2 ndash М Мир 1991

13 Шиманович ИЕ Общая химия в формулах определениях схемах

ИЕ Шиманович МЛ Павлович ВФ Тикавый ПМ Малашко ndash Минск

Университетское 1996

14 Витинг ЛМ Задачи и упражнения по общей химии ЛМ Витинг

ЛА Резницкий ndash М МГУ 1995

15 Зоммер К Химия справоник школьника и студента Пер с нем

под ред РА Лигина ndash 2-е издстереотип ndash М Дрофа 2000

63

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Приложение

64

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

65

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

66

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

67

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Значение некоторых констант

Постоянная Авогадро NA = 60221023 моль-1

Постоянная Фарадея 1 F = 6021023е = 96484 Кл = 268 Аmiddotч

Постоянная Планка h = 662610-34 Джс

Универсальная газовая постоянная R = 0082 лmiddotатмКndash1моль-1 =

= 62 360 млmiddotмм рт ст Кndash1мольndash1 = 8314 ДжmiddotК-1мольndash1 = 1987 калК-1моль-1

Таблица 1

Приставки кратных и дольных единиц

Приставка Множитель Приставка Множитель Приставка Множитель

тера Т 1012 гектог 102 милли м 10-3

гига Г 109 дека да 101 микро мк 10-6

мега М 106 децид 10-1 нано н 10-9

кило к 103 сантис 10-2 пико п 10-12

Таблица 2

Корни латинских названий элементов

Символ Название Корень латинского названия Ag Серебро Аргент As Мышьяк арс- арсен- Au Золото аур- С Углерод карб- карбон- Сu Медь купр- Fe Железо ферр- Н Водород гидр- гидроген-

Hg Ртуть меркур- Мn Марганец марган- N Азот нитр- Ni Никель никкал- О Кислород окс- оксиген- Pb Свинец плюмб- S Сера сульф- тио-

Sb Сурьма стиб- Si Кремний алл- силиц- Sn Олово станн-

68

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Таблица 3 Соотношение между единицами энергии

Единица эрг Дж кал Втmiddotч ЭВ

эрг 1 10-7 239middot10-8 278middot10-11 624middot1011

Дж 107 1 0239 278middot10-4 625middot1018

кал 4184middot107 4184 1 116middot103 261middot1019

Втmiddotч 360middot1010 36middot103 861 1 224middot1022

ЭВ 160middot10-12 160middot10-19 383middot10-20 445middot10-23 1

Таблица 4

Названия часто употребляемых кислот и их солей

Кислота Названия солей

Название Формула Кислот-ный

осадок

По названию кислоты (рус номенклатура)

По названию аниона (между-народная но-менклатура)

Азотная HNO3 NO3ndash азотнокислый нитрат

Азотистая HNO2 NО2ndash азотистокислый нитрит

Бромоводородная HBr Brndash бромистый бромид

Йодоводородная HI Indash йодистый йодид

Метакремниевая H2SiO3 SiO32ndash кремниевокислый силикат

Марганцовая HMnO4 MnO4ndash марганцевокислый перманганат

Ортофосфорная H3PO4 PO43ndash фосфорнокислый ортофосфат

(фосфат)

H3PO4 HPO42ndash

кислый фосфорнокис-лый (двухзамещенный) гидрофосфат

H3PO4 H2PO4ndash кислый фосфорнокис-

лый (однозамещенный) дигидрофосфат

Серная H2SO4 SO42ndash сернокислый сульфат

H2SO4 HSO4ndash

кислый сернокислый

гидросульфат (бисульфат)

Сернистая H2SO3 SO32ndash сернокислый сульфит

H2SO3 HSO3ndash кислый сернистокислый гидросульфит

(бисульфит)

Угольная H2CO3 CO32ndash углекислый карбонат

H2CO3 HCO3ndash

кислый углекислый (двууглекислый)

гидрокарбонат (бикарбонат)

Уксусная CH3CHOOH CH3COOndash уксуснокислый ацетат

69

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Окончание табл 4Кислота Названия солей

Название Формула Кислот-ный

осадок

По названию кислоты (рус номенклатура)

По названию аниона (между-народная но-менклатура)

Фосфористая H3PO3 HPO32ndash фосфористокислый фосфит

Фтороводородная HF Fndash фтористый фторид

Хлороводородная HCl Clndash хлористый хлорид

Хлорная HClO4 ClO4ndash хлорнокислый перхлорат

Хлорноватая HClO3 ClO3ndash хлорноватокислый хлорат

Хлорноватистая HClO ClOndash хлорноватистокислый гипохлорид

Хромовая H2CrO4 CrO42ndash хромовокислый хромат

Двухромовая H2Cr2O7 Cr2O72ndash двухромовокислый

бихромат (ди-хромат)

70

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

  • СОДЕРЖАНИЕ
    • ВВЕДЕНИЕ
    • ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
    • 1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВАЖНЕЙШИХ ВЕЛИЧИН И ЕДИНИЦИСПОЛЬЗУЕМЫХ В ХИМИИ
    • 2 ВАЖНЕЙШИЕ ВЕЛИЧИНЫ И ЕДИНИЦЫ В ХИМИИ
    • 3 РАСЧЕТЫ ДЛЯ ГАЗОВ
      • 31 Расчет массы газов
      • 32 Расчет объема газов
        • 4 РАСЧЕТЫ ДЛЯ СМЕСЕЙ
          • 41 Расчеты соотношения компонентов смеси
          • 42 Расчеты по массовой доле
          • 43 Расчеты по объемной доле
          • 44 Расчеты по мольной доле
          • 45 Расчеты по молярной концентрации
          • 46 Расчеты по эквивалентной концентрации
          • 47 Расчеты по плотности газов и растворов
          • 48 Расчет молярной концентрации веществапо результатам титрования
          • 49 Расчет массы по результатам титрования
            • 5 СТЕХИОМЕТРИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РЕАКЦИЯМ
              • 51 Алгебраический расчет массы и объема
              • 52 Расчет массы и объема методом пропорций
                • 6 РАСЧЁТЫ В ХИМИЧЕСКОЙ ТЕРМОДИНАМИКЕ
                  • 61 Расчет энтальпии реакции по данным эксперимента
                  • 62 Расчет стандартных величин реакции по табличным данным
                  • 63 Расчет энергии Гиббса реакции
                  • 64 Расчет константы равновесия
                    • 7 РАСЧЕТЫ В КИНЕТИКЕ РЕАКЦИЙ
                      • 71 Расчет константы скорости
                      • 72 Расчет порядка реакции
                      • 73 Расчет времени реакции
                      • 74 Расчеты по уравнению Аррениуса
                        • 8 РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РАВНОВЕСИЯМ
                          • 81 Расчеты по закону действующих масс
                          • 82 Расчет константы равновесия Кс
                          • 83 Расчет количества продукта в состоянии равновесия
                          • 84 Расчет выхода продукта
                          • 85 Расчет константы равновесия по уравнению Вант-Гоффа
                          • 86 Расчеты с водородным показателем рН
                          • 87 Расчет степени протолиза
                          • 88 Расчеты по равновесиям растворимости
                          • 89 Расчет растворимости при комплексообразовании
                            • 9 РАСЧЕТЫ В ЭЛЕКТРОХИМИИ
                              • 91 Расчеты по уравнению Нернста
                              • 92 Расчеты по законам Фарадея
                                • 10 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ФОРМУЛОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
                                  • 101 Определение молекулярной формулы летучего органического соединения
                                  • 102 Определение молекулярной формулы не летучего органического соединения
                                    • БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
                                    • Приложение
Page 54: МЕТОДИКА РЕШЕНИЯ ЗАДАЧvenec.ulstu.ru/lib/disk/2015/Kemer_7.pdf · 2015-03-23 · ВВЕДЕНИЕ Значение решения задач в курсе химии

то

1

2

20590

ccIgE sdot=Δ

а) с1 (Cu2+) = 05 мольл ΔЕ = 00295 Ig 1 = 0

б) с1 (Cu2+) = 005мольл ΔЕ = 00295 Ig 10 = 0030 В

в) с1 (Cu2+) = 0005 мольл ΔЕ = 00295 Ig 100 = 0059 В

Исследуемые концентрационные гальванические элементы имеют при

25 degС напряжение 0 30 и 59 мВ

Рассчитайте электродные потенциалы полуэлементов при 25 degС

1) 2HPt (р = 1035 кПа) Н3О+ (рН = 15)

2) +2FePt (с = 002 мольл) Fe3+ (с = 004 мольл)

Каково равновесное напряжение гальванического элемента составлен-

ного из этих электродов

++ OHH 22 2 = 2Н3О+ + 2е-

B880)0890(7880B78800200400590770

][][)(0590)(

B08903101510302950510590

)(3101

)(205900590

)(][

20590

2

2

3320

232

1

2

2

230

1

=minusminus=Δ=+=

sdot+=+hArr

minus=minussdotminus=

sdotminussdotminus=+=

+

+++minus++

EIgE

FeFeIgBFeFeEEeFeFe

IgE

кПаHpIgpH

HpOHIgEE

Равновесное напряжение данного гальванического элемента составляет

088 В

54

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Рассчитайте окислительно-восстановительный потенциал для пары

Mn2+MnOminus4 при рН = 0 при рН = 03 и 7 (t = 25 ordmC)

( ) ( ) [ ][ ][ ]

( ) ( ) ( ) [ ][ ]

( ) ( )

( ) ( ) ( ) 094405112

85

05902

lg5

059085

0590

lg5

0590

5812

4

4

24

42

2

834

42

3422

рНВВEMnOMnE

pHBEMnOMnE

MnMnOBpHBEMnOMnE

MnOHMnBEMnOMnE

eOHMnOHMn

sdotminus+=+

sdotminus=+

sdot+sdotminus=

sdot+=

++harr+

minus

minus

+

minusminus+

+

+minusminus+

minus+minus+

o

o

o

o

При рН = 0 Е = +151 рН = 3 Е = +123 рН = 7 Е = +085

Окислительно-восстановительный потенциал данной пары при рН = 03 и 7 составляет +151 +123 и +085 В соответственно

92 Расчеты по законам Фарадея

Для расчета осажденной массы значений силы тока времени или чис-ла элементарных зарядов при электролизе используются законы Фарадея или преобразования законов Фарадея а также формула-определение мо-лярной массы

zFMIm

zFI

nm

zFIn

τ

τ

τ

=

=

=

55

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

где I ndash сила тока

τ ndash время

z ndash число элементарных зарядов

F ndash постоянная Фарадея

n ndash количество вещества

М ndash молярная масса

m ndash масса вещества

Рассчитайте ежедневное производство алюминия в электролизёре кото-рый работает при силе тока 100 000 А и для которого выход по току η = 85

Al3+ rarr Al + 3endash

кг685г039685485963

85027360024000100asymp=

sdotsdotsdotsdotsdot

==zFMIm ητ

В электролизе ежедневно получают 685 кг алюминия

56

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

10 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ФОРМУЛ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ

101 Определение молекулярной формулы летучего органического соединения

Для определения молекулярной формулы летучего соединения необхо-димо оценить результаты качественного и количественного элементного анализа а также установить молярную массу

Алгоритм действия

1 Установить качественный состав соединения Результат исследуемое соединение состоит из элементов углерод во-

дород и кислород Молекулярная формула СхНуОz 11 Установить молярную массу соединения

12 Экспериментальное определение объема пара одной пропорции

соединения

( )( )[ ]

кПа 72101

C 20

мл 548г

г120

=

=

=

=

p

t

OHCV

OHCm

zyx

zyx

o

13 Рассчитать объем пара порции соединения в нормальных условиях

( )[ ] ( )[ ]

( )[ ] мл 445г

32510115293

1527372101548гг

=sdot

sdotsdot=

sdot=

zyx

zyxzyx

OHCVрТ

рТOHCVOHCV

o

o

oo

14 Рассчитать молярную массу соединения

57

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

( ) ( )( )[ ]

( ) гмоль 259

445

41422120гм

=

sdot=

sdot=

zух

zyx

zухzух

ОНСМ

OHCVVОНСm

ОНСМo

2 Установить возможную молекулярную формулу органического со-единения путем расчета

( ) )()()( ОzМНуМСхМОНСМ zух ++=

Возможные решения 592 гмоль = (2 middot 12 + 4 middot 1 + 2 middot 16 гмоль)

или 592 гмоль = (3 middot 12 + 8 middot 1 + 1 middot 16 гмоль)

Возможные молекулярные формулы органического соединения С2Н4О2 и С3Н8О

3 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органическо-го соединения путем анализа сжиганием

31 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида углерода которые образуются при сжигании одной порции органического соединения

m(CхHуOz) = 60 мг m(H2О) = 720 мг V(CО2) = 718 мл t =20degC ρ = 10172 кПа 32 Рассчитать объем диоксида углерода при нормальных условиях 33 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-

единения

( )( )

( ) ( )( ) 3

м

22 =sdot

sdot=

zyx

zyxp

zyx OHCmVOHCMTCOV

OHCnCOn oo

58

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

34 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-

единения

( )( )

( ) ( )( ) ( ) 8

22

2

22 =sdot

sdot==

zyx

zyxp

zyx OHCmOHМOHCMTOHm

OHCnOHnY o

35 Составить молекулярную формулу

Молекулярная формула органического соединения С3Н8О

Молекулярная (брутто-) формула еще не проясняет строения химиче-

ского соединения Последнее может быть определено при использовании

химических иили физических методов

Возможные соединения с молекулярной формулой С3Н8О

CH3ndashCH2ndashCH2ndashOH ndash пропанол 1

CH3ndashCH(OH)ndashCH3 ndash пропанол 2

СН3ndashСН2ndashОndashСН3 ndash метиловый спирт

102 Определение молекулярной формулы

нелетучего органического соединения

Для определения молекулярной формулы нелетучего соединения необ-

ходимо оценить результаты качественного и количественного элементно-

го анализа и результатов определения молярной массы криоскопическим

методом Молярная масса вещества рассчитывается на основании пони-

жения температуры замерзания

LB

Bзамзам mM

mkT sdot=Δ

Lзам

BзамB mT

mkMΔ

=

где замTΔ ndash понижение температуры замерзания

59

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

замK ndash криоскопическая константа растворителя

Bm ndash масса вещества В

BM ndash молярная масса вещества В

Lm ndash масса растворителя

Для определения молекулярной формулы подходит следующая после-

довательность действий

Установить качественный состав соединения Результат исследуемое со-

единение состоит из элементов углерод водород и кислород Молекуляр-

ная формула ZYX OHC

1 Установить молярную массу соединения

11 Экспериментальное определение понижения температуры замер-

зания раствора

m( ZYX OHC ) = 78 г m(H2О) = 40 г

ΔTзам = -2 К

Кзам(Н2О) = -1860 К sdot гмоль

12 Рассчитать молярную массу соединения

)()()(

2OHmTOHCmkOHCM

зам

ZYXзамZYX Δ=

M( ZYX OHC ) = 181 гмоль

2 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органического

соединения путем анализа сжиганием

21 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида

углерода которые образуются при сжигании одной порции соединения

M(CxHyOz) = 93 мг

m(H2О) = 547 мг

V(СО2) = 739 мл

t =22 degС

60

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

ρ = 1006 гПа

22 Рассчитать объем диоксида углерода в нормальных условиях

25101315295152731006973)()(

0

0220 sdot

sdotsdot==

TppTCOVCOV

V0(СО2) = 679 мл

23 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-

единения

093041422

18106790)(

)()()(

)( 202

sdotsdot

=sdotsdot

==ZYXM

Zyx

ZYX OHCmVOHCMCOV

OHCnCOnx

х = 6

24 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-

единения

93181817542

)()()()(2

)()(2

2

22

sdotsdotsdot

=sdotsdot

==ZYX

Zyx

ZYX OHCmOHMOHCMOHm

OHCnOHny

у = 12

25 Расчет числа атомов кислорода в молекуле органического соеди-

нения

)()()()( OzMHyMCxMOHCM Zyx +minus=

16112126181

)()()()( sdotminussdotminus=

minusminus=

OMHyMCxMOHCM

z Zyx

z = 6

Молекулярная формула соединения С6H12O6

61

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

Основная

1 Коровин НВ Общая химия учебник для технических направлений и специальностей вузов НВ Коровин ndash 2-е изд испр и доп ndash М ВШ 2000

2 Фролов ВВ Химия ВВ Фролов ndash М Высшая школа 1995 3 Глинка НЛ Задачи и упражнения по общей химии НЛ Глинка ndash

Л Химия 1989 4 Суворов АВ Общая химия АВ Суворов АБ Никольский ndash СПб

Химия 1997 5 Орлов КЯ Авиационные материалы КЯ Орлов ВА Пархимович

ndash М Транспорт 1993 6 Задачи и упражнения по общей химии под ред проф НВ Корови-

на ndash М Высшая школа 2003 7 Михилев ЛА Задачи и упражнения по неорганической химии

ЛА Михилев НФ Пассет МИ Федотова ndash СПб Химия 1995 8 Хомченко ИГ Общая химия сборник задач и упражнений

ИГ Хомченко ndash М Оникс 1999 9 Литвинова ТН Задачи по общей химии с медико-биологической на-

правленностью ТН Литвинова ndash Ростов нД Феникс 2001 10 Кузьменко НЕ Задачник по химии НЕ Кузьменко ВВ Еремин

ndash М Экзамен 1999

Дополнительная

1 Слесарев ВИ Химия Основы химии живого учебник для вузов

ВИ Слесарев ndash 2-е изд испр и доп ndash СПб Химиздат 2001

2 Хаускрофт К Современный курс общей химии В 2 т К Хаускрофт

Э Констебл пер с англ ndash М Мир 2002 3 Лидин РА Химия справочник для старшеклассников поступающих в вузы

РА Лидин ЛЮ Аликберова ndash М Аст пресс школа 2002

62

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

4 Слета ЛА Химия справочник ЛА Слета ndash Харьков Фолио Рос-

тов нД Феникс 1997

5 Дикерсон Р Основные законы химии В 2 т Р Дикерсон Г Грей

Дж Хейт ndash М Мир 1982

6 Лучинский ГП Курс химии ГП Лучинский ndash М Высшая школа 1985

7 Ремсден ЭН Начала современной химии ЭН Ремсден ndash Л Хи-

мия 1985

8 Степин БД Неорганическая химия БД Степин АА Цветков ndash

М Высшая школа 1994 9 Шелинский ГИ Основы теории химических процессов ГИ Шелинский

ndash М Просвещение 1989

10 Ерохин ЮМ Сборник задач и упражнений по химии ЮМ Еро-

хин ВИ Фролов ndash М ВШ 1990

11 Любимова НБ Вопросы и задачи по общей и неорганической хи-

мии НБ Любимова ndash М ВШ 1990 12 Фримантл М Химия в действии М Фримантл ndash Ч 1 2 ndash М Мир 1991

13 Шиманович ИЕ Общая химия в формулах определениях схемах

ИЕ Шиманович МЛ Павлович ВФ Тикавый ПМ Малашко ndash Минск

Университетское 1996

14 Витинг ЛМ Задачи и упражнения по общей химии ЛМ Витинг

ЛА Резницкий ndash М МГУ 1995

15 Зоммер К Химия справоник школьника и студента Пер с нем

под ред РА Лигина ndash 2-е издстереотип ndash М Дрофа 2000

63

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Приложение

64

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

65

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

66

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

67

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Значение некоторых констант

Постоянная Авогадро NA = 60221023 моль-1

Постоянная Фарадея 1 F = 6021023е = 96484 Кл = 268 Аmiddotч

Постоянная Планка h = 662610-34 Джс

Универсальная газовая постоянная R = 0082 лmiddotатмКndash1моль-1 =

= 62 360 млmiddotмм рт ст Кndash1мольndash1 = 8314 ДжmiddotК-1мольndash1 = 1987 калК-1моль-1

Таблица 1

Приставки кратных и дольных единиц

Приставка Множитель Приставка Множитель Приставка Множитель

тера Т 1012 гектог 102 милли м 10-3

гига Г 109 дека да 101 микро мк 10-6

мега М 106 децид 10-1 нано н 10-9

кило к 103 сантис 10-2 пико п 10-12

Таблица 2

Корни латинских названий элементов

Символ Название Корень латинского названия Ag Серебро Аргент As Мышьяк арс- арсен- Au Золото аур- С Углерод карб- карбон- Сu Медь купр- Fe Железо ферр- Н Водород гидр- гидроген-

Hg Ртуть меркур- Мn Марганец марган- N Азот нитр- Ni Никель никкал- О Кислород окс- оксиген- Pb Свинец плюмб- S Сера сульф- тио-

Sb Сурьма стиб- Si Кремний алл- силиц- Sn Олово станн-

68

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Таблица 3 Соотношение между единицами энергии

Единица эрг Дж кал Втmiddotч ЭВ

эрг 1 10-7 239middot10-8 278middot10-11 624middot1011

Дж 107 1 0239 278middot10-4 625middot1018

кал 4184middot107 4184 1 116middot103 261middot1019

Втmiddotч 360middot1010 36middot103 861 1 224middot1022

ЭВ 160middot10-12 160middot10-19 383middot10-20 445middot10-23 1

Таблица 4

Названия часто употребляемых кислот и их солей

Кислота Названия солей

Название Формула Кислот-ный

осадок

По названию кислоты (рус номенклатура)

По названию аниона (между-народная но-менклатура)

Азотная HNO3 NO3ndash азотнокислый нитрат

Азотистая HNO2 NО2ndash азотистокислый нитрит

Бромоводородная HBr Brndash бромистый бромид

Йодоводородная HI Indash йодистый йодид

Метакремниевая H2SiO3 SiO32ndash кремниевокислый силикат

Марганцовая HMnO4 MnO4ndash марганцевокислый перманганат

Ортофосфорная H3PO4 PO43ndash фосфорнокислый ортофосфат

(фосфат)

H3PO4 HPO42ndash

кислый фосфорнокис-лый (двухзамещенный) гидрофосфат

H3PO4 H2PO4ndash кислый фосфорнокис-

лый (однозамещенный) дигидрофосфат

Серная H2SO4 SO42ndash сернокислый сульфат

H2SO4 HSO4ndash

кислый сернокислый

гидросульфат (бисульфат)

Сернистая H2SO3 SO32ndash сернокислый сульфит

H2SO3 HSO3ndash кислый сернистокислый гидросульфит

(бисульфит)

Угольная H2CO3 CO32ndash углекислый карбонат

H2CO3 HCO3ndash

кислый углекислый (двууглекислый)

гидрокарбонат (бикарбонат)

Уксусная CH3CHOOH CH3COOndash уксуснокислый ацетат

69

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Окончание табл 4Кислота Названия солей

Название Формула Кислот-ный

осадок

По названию кислоты (рус номенклатура)

По названию аниона (между-народная но-менклатура)

Фосфористая H3PO3 HPO32ndash фосфористокислый фосфит

Фтороводородная HF Fndash фтористый фторид

Хлороводородная HCl Clndash хлористый хлорид

Хлорная HClO4 ClO4ndash хлорнокислый перхлорат

Хлорноватая HClO3 ClO3ndash хлорноватокислый хлорат

Хлорноватистая HClO ClOndash хлорноватистокислый гипохлорид

Хромовая H2CrO4 CrO42ndash хромовокислый хромат

Двухромовая H2Cr2O7 Cr2O72ndash двухромовокислый

бихромат (ди-хромат)

70

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

  • СОДЕРЖАНИЕ
    • ВВЕДЕНИЕ
    • ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
    • 1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВАЖНЕЙШИХ ВЕЛИЧИН И ЕДИНИЦИСПОЛЬЗУЕМЫХ В ХИМИИ
    • 2 ВАЖНЕЙШИЕ ВЕЛИЧИНЫ И ЕДИНИЦЫ В ХИМИИ
    • 3 РАСЧЕТЫ ДЛЯ ГАЗОВ
      • 31 Расчет массы газов
      • 32 Расчет объема газов
        • 4 РАСЧЕТЫ ДЛЯ СМЕСЕЙ
          • 41 Расчеты соотношения компонентов смеси
          • 42 Расчеты по массовой доле
          • 43 Расчеты по объемной доле
          • 44 Расчеты по мольной доле
          • 45 Расчеты по молярной концентрации
          • 46 Расчеты по эквивалентной концентрации
          • 47 Расчеты по плотности газов и растворов
          • 48 Расчет молярной концентрации веществапо результатам титрования
          • 49 Расчет массы по результатам титрования
            • 5 СТЕХИОМЕТРИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РЕАКЦИЯМ
              • 51 Алгебраический расчет массы и объема
              • 52 Расчет массы и объема методом пропорций
                • 6 РАСЧЁТЫ В ХИМИЧЕСКОЙ ТЕРМОДИНАМИКЕ
                  • 61 Расчет энтальпии реакции по данным эксперимента
                  • 62 Расчет стандартных величин реакции по табличным данным
                  • 63 Расчет энергии Гиббса реакции
                  • 64 Расчет константы равновесия
                    • 7 РАСЧЕТЫ В КИНЕТИКЕ РЕАКЦИЙ
                      • 71 Расчет константы скорости
                      • 72 Расчет порядка реакции
                      • 73 Расчет времени реакции
                      • 74 Расчеты по уравнению Аррениуса
                        • 8 РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РАВНОВЕСИЯМ
                          • 81 Расчеты по закону действующих масс
                          • 82 Расчет константы равновесия Кс
                          • 83 Расчет количества продукта в состоянии равновесия
                          • 84 Расчет выхода продукта
                          • 85 Расчет константы равновесия по уравнению Вант-Гоффа
                          • 86 Расчеты с водородным показателем рН
                          • 87 Расчет степени протолиза
                          • 88 Расчеты по равновесиям растворимости
                          • 89 Расчет растворимости при комплексообразовании
                            • 9 РАСЧЕТЫ В ЭЛЕКТРОХИМИИ
                              • 91 Расчеты по уравнению Нернста
                              • 92 Расчеты по законам Фарадея
                                • 10 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ФОРМУЛОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
                                  • 101 Определение молекулярной формулы летучего органического соединения
                                  • 102 Определение молекулярной формулы не летучего органического соединения
                                    • БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
                                    • Приложение
Page 55: МЕТОДИКА РЕШЕНИЯ ЗАДАЧvenec.ulstu.ru/lib/disk/2015/Kemer_7.pdf · 2015-03-23 · ВВЕДЕНИЕ Значение решения задач в курсе химии

Рассчитайте окислительно-восстановительный потенциал для пары

Mn2+MnOminus4 при рН = 0 при рН = 03 и 7 (t = 25 ordmC)

( ) ( ) [ ][ ][ ]

( ) ( ) ( ) [ ][ ]

( ) ( )

( ) ( ) ( ) 094405112

85

05902

lg5

059085

0590

lg5

0590

5812

4

4

24

42

2

834

42

3422

рНВВEMnOMnE

pHBEMnOMnE

MnMnOBpHBEMnOMnE

MnOHMnBEMnOMnE

eOHMnOHMn

sdotminus+=+

sdotminus=+

sdot+sdotminus=

sdot+=

++harr+

minus

minus

+

minusminus+

+

+minusminus+

minus+minus+

o

o

o

o

При рН = 0 Е = +151 рН = 3 Е = +123 рН = 7 Е = +085

Окислительно-восстановительный потенциал данной пары при рН = 03 и 7 составляет +151 +123 и +085 В соответственно

92 Расчеты по законам Фарадея

Для расчета осажденной массы значений силы тока времени или чис-ла элементарных зарядов при электролизе используются законы Фарадея или преобразования законов Фарадея а также формула-определение мо-лярной массы

zFMIm

zFI

nm

zFIn

τ

τ

τ

=

=

=

55

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

где I ndash сила тока

τ ndash время

z ndash число элементарных зарядов

F ndash постоянная Фарадея

n ndash количество вещества

М ndash молярная масса

m ndash масса вещества

Рассчитайте ежедневное производство алюминия в электролизёре кото-рый работает при силе тока 100 000 А и для которого выход по току η = 85

Al3+ rarr Al + 3endash

кг685г039685485963

85027360024000100asymp=

sdotsdotsdotsdotsdot

==zFMIm ητ

В электролизе ежедневно получают 685 кг алюминия

56

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

10 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ФОРМУЛ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ

101 Определение молекулярной формулы летучего органического соединения

Для определения молекулярной формулы летучего соединения необхо-димо оценить результаты качественного и количественного элементного анализа а также установить молярную массу

Алгоритм действия

1 Установить качественный состав соединения Результат исследуемое соединение состоит из элементов углерод во-

дород и кислород Молекулярная формула СхНуОz 11 Установить молярную массу соединения

12 Экспериментальное определение объема пара одной пропорции

соединения

( )( )[ ]

кПа 72101

C 20

мл 548г

г120

=

=

=

=

p

t

OHCV

OHCm

zyx

zyx

o

13 Рассчитать объем пара порции соединения в нормальных условиях

( )[ ] ( )[ ]

( )[ ] мл 445г

32510115293

1527372101548гг

=sdot

sdotsdot=

sdot=

zyx

zyxzyx

OHCVрТ

рТOHCVOHCV

o

o

oo

14 Рассчитать молярную массу соединения

57

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

( ) ( )( )[ ]

( ) гмоль 259

445

41422120гм

=

sdot=

sdot=

zух

zyx

zухzух

ОНСМ

OHCVVОНСm

ОНСМo

2 Установить возможную молекулярную формулу органического со-единения путем расчета

( ) )()()( ОzМНуМСхМОНСМ zух ++=

Возможные решения 592 гмоль = (2 middot 12 + 4 middot 1 + 2 middot 16 гмоль)

или 592 гмоль = (3 middot 12 + 8 middot 1 + 1 middot 16 гмоль)

Возможные молекулярные формулы органического соединения С2Н4О2 и С3Н8О

3 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органическо-го соединения путем анализа сжиганием

31 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида углерода которые образуются при сжигании одной порции органического соединения

m(CхHуOz) = 60 мг m(H2О) = 720 мг V(CО2) = 718 мл t =20degC ρ = 10172 кПа 32 Рассчитать объем диоксида углерода при нормальных условиях 33 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-

единения

( )( )

( ) ( )( ) 3

м

22 =sdot

sdot=

zyx

zyxp

zyx OHCmVOHCMTCOV

OHCnCOn oo

58

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

34 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-

единения

( )( )

( ) ( )( ) ( ) 8

22

2

22 =sdot

sdot==

zyx

zyxp

zyx OHCmOHМOHCMTOHm

OHCnOHnY o

35 Составить молекулярную формулу

Молекулярная формула органического соединения С3Н8О

Молекулярная (брутто-) формула еще не проясняет строения химиче-

ского соединения Последнее может быть определено при использовании

химических иили физических методов

Возможные соединения с молекулярной формулой С3Н8О

CH3ndashCH2ndashCH2ndashOH ndash пропанол 1

CH3ndashCH(OH)ndashCH3 ndash пропанол 2

СН3ndashСН2ndashОndashСН3 ndash метиловый спирт

102 Определение молекулярной формулы

нелетучего органического соединения

Для определения молекулярной формулы нелетучего соединения необ-

ходимо оценить результаты качественного и количественного элементно-

го анализа и результатов определения молярной массы криоскопическим

методом Молярная масса вещества рассчитывается на основании пони-

жения температуры замерзания

LB

Bзамзам mM

mkT sdot=Δ

Lзам

BзамB mT

mkMΔ

=

где замTΔ ndash понижение температуры замерзания

59

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

замK ndash криоскопическая константа растворителя

Bm ndash масса вещества В

BM ndash молярная масса вещества В

Lm ndash масса растворителя

Для определения молекулярной формулы подходит следующая после-

довательность действий

Установить качественный состав соединения Результат исследуемое со-

единение состоит из элементов углерод водород и кислород Молекуляр-

ная формула ZYX OHC

1 Установить молярную массу соединения

11 Экспериментальное определение понижения температуры замер-

зания раствора

m( ZYX OHC ) = 78 г m(H2О) = 40 г

ΔTзам = -2 К

Кзам(Н2О) = -1860 К sdot гмоль

12 Рассчитать молярную массу соединения

)()()(

2OHmTOHCmkOHCM

зам

ZYXзамZYX Δ=

M( ZYX OHC ) = 181 гмоль

2 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органического

соединения путем анализа сжиганием

21 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида

углерода которые образуются при сжигании одной порции соединения

M(CxHyOz) = 93 мг

m(H2О) = 547 мг

V(СО2) = 739 мл

t =22 degС

60

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

ρ = 1006 гПа

22 Рассчитать объем диоксида углерода в нормальных условиях

25101315295152731006973)()(

0

0220 sdot

sdotsdot==

TppTCOVCOV

V0(СО2) = 679 мл

23 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-

единения

093041422

18106790)(

)()()(

)( 202

sdotsdot

=sdotsdot

==ZYXM

Zyx

ZYX OHCmVOHCMCOV

OHCnCOnx

х = 6

24 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-

единения

93181817542

)()()()(2

)()(2

2

22

sdotsdotsdot

=sdotsdot

==ZYX

Zyx

ZYX OHCmOHMOHCMOHm

OHCnOHny

у = 12

25 Расчет числа атомов кислорода в молекуле органического соеди-

нения

)()()()( OzMHyMCxMOHCM Zyx +minus=

16112126181

)()()()( sdotminussdotminus=

minusminus=

OMHyMCxMOHCM

z Zyx

z = 6

Молекулярная формула соединения С6H12O6

61

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

Основная

1 Коровин НВ Общая химия учебник для технических направлений и специальностей вузов НВ Коровин ndash 2-е изд испр и доп ndash М ВШ 2000

2 Фролов ВВ Химия ВВ Фролов ndash М Высшая школа 1995 3 Глинка НЛ Задачи и упражнения по общей химии НЛ Глинка ndash

Л Химия 1989 4 Суворов АВ Общая химия АВ Суворов АБ Никольский ndash СПб

Химия 1997 5 Орлов КЯ Авиационные материалы КЯ Орлов ВА Пархимович

ndash М Транспорт 1993 6 Задачи и упражнения по общей химии под ред проф НВ Корови-

на ndash М Высшая школа 2003 7 Михилев ЛА Задачи и упражнения по неорганической химии

ЛА Михилев НФ Пассет МИ Федотова ndash СПб Химия 1995 8 Хомченко ИГ Общая химия сборник задач и упражнений

ИГ Хомченко ndash М Оникс 1999 9 Литвинова ТН Задачи по общей химии с медико-биологической на-

правленностью ТН Литвинова ndash Ростов нД Феникс 2001 10 Кузьменко НЕ Задачник по химии НЕ Кузьменко ВВ Еремин

ndash М Экзамен 1999

Дополнительная

1 Слесарев ВИ Химия Основы химии живого учебник для вузов

ВИ Слесарев ndash 2-е изд испр и доп ndash СПб Химиздат 2001

2 Хаускрофт К Современный курс общей химии В 2 т К Хаускрофт

Э Констебл пер с англ ndash М Мир 2002 3 Лидин РА Химия справочник для старшеклассников поступающих в вузы

РА Лидин ЛЮ Аликберова ndash М Аст пресс школа 2002

62

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

4 Слета ЛА Химия справочник ЛА Слета ndash Харьков Фолио Рос-

тов нД Феникс 1997

5 Дикерсон Р Основные законы химии В 2 т Р Дикерсон Г Грей

Дж Хейт ndash М Мир 1982

6 Лучинский ГП Курс химии ГП Лучинский ndash М Высшая школа 1985

7 Ремсден ЭН Начала современной химии ЭН Ремсден ndash Л Хи-

мия 1985

8 Степин БД Неорганическая химия БД Степин АА Цветков ndash

М Высшая школа 1994 9 Шелинский ГИ Основы теории химических процессов ГИ Шелинский

ndash М Просвещение 1989

10 Ерохин ЮМ Сборник задач и упражнений по химии ЮМ Еро-

хин ВИ Фролов ndash М ВШ 1990

11 Любимова НБ Вопросы и задачи по общей и неорганической хи-

мии НБ Любимова ndash М ВШ 1990 12 Фримантл М Химия в действии М Фримантл ndash Ч 1 2 ndash М Мир 1991

13 Шиманович ИЕ Общая химия в формулах определениях схемах

ИЕ Шиманович МЛ Павлович ВФ Тикавый ПМ Малашко ndash Минск

Университетское 1996

14 Витинг ЛМ Задачи и упражнения по общей химии ЛМ Витинг

ЛА Резницкий ndash М МГУ 1995

15 Зоммер К Химия справоник школьника и студента Пер с нем

под ред РА Лигина ndash 2-е издстереотип ndash М Дрофа 2000

63

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Приложение

64

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

65

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

66

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

67

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Значение некоторых констант

Постоянная Авогадро NA = 60221023 моль-1

Постоянная Фарадея 1 F = 6021023е = 96484 Кл = 268 Аmiddotч

Постоянная Планка h = 662610-34 Джс

Универсальная газовая постоянная R = 0082 лmiddotатмКndash1моль-1 =

= 62 360 млmiddotмм рт ст Кndash1мольndash1 = 8314 ДжmiddotК-1мольndash1 = 1987 калК-1моль-1

Таблица 1

Приставки кратных и дольных единиц

Приставка Множитель Приставка Множитель Приставка Множитель

тера Т 1012 гектог 102 милли м 10-3

гига Г 109 дека да 101 микро мк 10-6

мега М 106 децид 10-1 нано н 10-9

кило к 103 сантис 10-2 пико п 10-12

Таблица 2

Корни латинских названий элементов

Символ Название Корень латинского названия Ag Серебро Аргент As Мышьяк арс- арсен- Au Золото аур- С Углерод карб- карбон- Сu Медь купр- Fe Железо ферр- Н Водород гидр- гидроген-

Hg Ртуть меркур- Мn Марганец марган- N Азот нитр- Ni Никель никкал- О Кислород окс- оксиген- Pb Свинец плюмб- S Сера сульф- тио-

Sb Сурьма стиб- Si Кремний алл- силиц- Sn Олово станн-

68

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Таблица 3 Соотношение между единицами энергии

Единица эрг Дж кал Втmiddotч ЭВ

эрг 1 10-7 239middot10-8 278middot10-11 624middot1011

Дж 107 1 0239 278middot10-4 625middot1018

кал 4184middot107 4184 1 116middot103 261middot1019

Втmiddotч 360middot1010 36middot103 861 1 224middot1022

ЭВ 160middot10-12 160middot10-19 383middot10-20 445middot10-23 1

Таблица 4

Названия часто употребляемых кислот и их солей

Кислота Названия солей

Название Формула Кислот-ный

осадок

По названию кислоты (рус номенклатура)

По названию аниона (между-народная но-менклатура)

Азотная HNO3 NO3ndash азотнокислый нитрат

Азотистая HNO2 NО2ndash азотистокислый нитрит

Бромоводородная HBr Brndash бромистый бромид

Йодоводородная HI Indash йодистый йодид

Метакремниевая H2SiO3 SiO32ndash кремниевокислый силикат

Марганцовая HMnO4 MnO4ndash марганцевокислый перманганат

Ортофосфорная H3PO4 PO43ndash фосфорнокислый ортофосфат

(фосфат)

H3PO4 HPO42ndash

кислый фосфорнокис-лый (двухзамещенный) гидрофосфат

H3PO4 H2PO4ndash кислый фосфорнокис-

лый (однозамещенный) дигидрофосфат

Серная H2SO4 SO42ndash сернокислый сульфат

H2SO4 HSO4ndash

кислый сернокислый

гидросульфат (бисульфат)

Сернистая H2SO3 SO32ndash сернокислый сульфит

H2SO3 HSO3ndash кислый сернистокислый гидросульфит

(бисульфит)

Угольная H2CO3 CO32ndash углекислый карбонат

H2CO3 HCO3ndash

кислый углекислый (двууглекислый)

гидрокарбонат (бикарбонат)

Уксусная CH3CHOOH CH3COOndash уксуснокислый ацетат

69

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Окончание табл 4Кислота Названия солей

Название Формула Кислот-ный

осадок

По названию кислоты (рус номенклатура)

По названию аниона (между-народная но-менклатура)

Фосфористая H3PO3 HPO32ndash фосфористокислый фосфит

Фтороводородная HF Fndash фтористый фторид

Хлороводородная HCl Clndash хлористый хлорид

Хлорная HClO4 ClO4ndash хлорнокислый перхлорат

Хлорноватая HClO3 ClO3ndash хлорноватокислый хлорат

Хлорноватистая HClO ClOndash хлорноватистокислый гипохлорид

Хромовая H2CrO4 CrO42ndash хромовокислый хромат

Двухромовая H2Cr2O7 Cr2O72ndash двухромовокислый

бихромат (ди-хромат)

70

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

  • СОДЕРЖАНИЕ
    • ВВЕДЕНИЕ
    • ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
    • 1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВАЖНЕЙШИХ ВЕЛИЧИН И ЕДИНИЦИСПОЛЬЗУЕМЫХ В ХИМИИ
    • 2 ВАЖНЕЙШИЕ ВЕЛИЧИНЫ И ЕДИНИЦЫ В ХИМИИ
    • 3 РАСЧЕТЫ ДЛЯ ГАЗОВ
      • 31 Расчет массы газов
      • 32 Расчет объема газов
        • 4 РАСЧЕТЫ ДЛЯ СМЕСЕЙ
          • 41 Расчеты соотношения компонентов смеси
          • 42 Расчеты по массовой доле
          • 43 Расчеты по объемной доле
          • 44 Расчеты по мольной доле
          • 45 Расчеты по молярной концентрации
          • 46 Расчеты по эквивалентной концентрации
          • 47 Расчеты по плотности газов и растворов
          • 48 Расчет молярной концентрации веществапо результатам титрования
          • 49 Расчет массы по результатам титрования
            • 5 СТЕХИОМЕТРИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РЕАКЦИЯМ
              • 51 Алгебраический расчет массы и объема
              • 52 Расчет массы и объема методом пропорций
                • 6 РАСЧЁТЫ В ХИМИЧЕСКОЙ ТЕРМОДИНАМИКЕ
                  • 61 Расчет энтальпии реакции по данным эксперимента
                  • 62 Расчет стандартных величин реакции по табличным данным
                  • 63 Расчет энергии Гиббса реакции
                  • 64 Расчет константы равновесия
                    • 7 РАСЧЕТЫ В КИНЕТИКЕ РЕАКЦИЙ
                      • 71 Расчет константы скорости
                      • 72 Расчет порядка реакции
                      • 73 Расчет времени реакции
                      • 74 Расчеты по уравнению Аррениуса
                        • 8 РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РАВНОВЕСИЯМ
                          • 81 Расчеты по закону действующих масс
                          • 82 Расчет константы равновесия Кс
                          • 83 Расчет количества продукта в состоянии равновесия
                          • 84 Расчет выхода продукта
                          • 85 Расчет константы равновесия по уравнению Вант-Гоффа
                          • 86 Расчеты с водородным показателем рН
                          • 87 Расчет степени протолиза
                          • 88 Расчеты по равновесиям растворимости
                          • 89 Расчет растворимости при комплексообразовании
                            • 9 РАСЧЕТЫ В ЭЛЕКТРОХИМИИ
                              • 91 Расчеты по уравнению Нернста
                              • 92 Расчеты по законам Фарадея
                                • 10 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ФОРМУЛОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
                                  • 101 Определение молекулярной формулы летучего органического соединения
                                  • 102 Определение молекулярной формулы не летучего органического соединения
                                    • БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
                                    • Приложение
Page 56: МЕТОДИКА РЕШЕНИЯ ЗАДАЧvenec.ulstu.ru/lib/disk/2015/Kemer_7.pdf · 2015-03-23 · ВВЕДЕНИЕ Значение решения задач в курсе химии

где I ndash сила тока

τ ndash время

z ndash число элементарных зарядов

F ndash постоянная Фарадея

n ndash количество вещества

М ndash молярная масса

m ndash масса вещества

Рассчитайте ежедневное производство алюминия в электролизёре кото-рый работает при силе тока 100 000 А и для которого выход по току η = 85

Al3+ rarr Al + 3endash

кг685г039685485963

85027360024000100asymp=

sdotsdotsdotsdotsdot

==zFMIm ητ

В электролизе ежедневно получают 685 кг алюминия

56

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

10 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ФОРМУЛ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ

101 Определение молекулярной формулы летучего органического соединения

Для определения молекулярной формулы летучего соединения необхо-димо оценить результаты качественного и количественного элементного анализа а также установить молярную массу

Алгоритм действия

1 Установить качественный состав соединения Результат исследуемое соединение состоит из элементов углерод во-

дород и кислород Молекулярная формула СхНуОz 11 Установить молярную массу соединения

12 Экспериментальное определение объема пара одной пропорции

соединения

( )( )[ ]

кПа 72101

C 20

мл 548г

г120

=

=

=

=

p

t

OHCV

OHCm

zyx

zyx

o

13 Рассчитать объем пара порции соединения в нормальных условиях

( )[ ] ( )[ ]

( )[ ] мл 445г

32510115293

1527372101548гг

=sdot

sdotsdot=

sdot=

zyx

zyxzyx

OHCVрТ

рТOHCVOHCV

o

o

oo

14 Рассчитать молярную массу соединения

57

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

( ) ( )( )[ ]

( ) гмоль 259

445

41422120гм

=

sdot=

sdot=

zух

zyx

zухzух

ОНСМ

OHCVVОНСm

ОНСМo

2 Установить возможную молекулярную формулу органического со-единения путем расчета

( ) )()()( ОzМНуМСхМОНСМ zух ++=

Возможные решения 592 гмоль = (2 middot 12 + 4 middot 1 + 2 middot 16 гмоль)

или 592 гмоль = (3 middot 12 + 8 middot 1 + 1 middot 16 гмоль)

Возможные молекулярные формулы органического соединения С2Н4О2 и С3Н8О

3 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органическо-го соединения путем анализа сжиганием

31 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида углерода которые образуются при сжигании одной порции органического соединения

m(CхHуOz) = 60 мг m(H2О) = 720 мг V(CО2) = 718 мл t =20degC ρ = 10172 кПа 32 Рассчитать объем диоксида углерода при нормальных условиях 33 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-

единения

( )( )

( ) ( )( ) 3

м

22 =sdot

sdot=

zyx

zyxp

zyx OHCmVOHCMTCOV

OHCnCOn oo

58

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

34 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-

единения

( )( )

( ) ( )( ) ( ) 8

22

2

22 =sdot

sdot==

zyx

zyxp

zyx OHCmOHМOHCMTOHm

OHCnOHnY o

35 Составить молекулярную формулу

Молекулярная формула органического соединения С3Н8О

Молекулярная (брутто-) формула еще не проясняет строения химиче-

ского соединения Последнее может быть определено при использовании

химических иили физических методов

Возможные соединения с молекулярной формулой С3Н8О

CH3ndashCH2ndashCH2ndashOH ndash пропанол 1

CH3ndashCH(OH)ndashCH3 ndash пропанол 2

СН3ndashСН2ndashОndashСН3 ndash метиловый спирт

102 Определение молекулярной формулы

нелетучего органического соединения

Для определения молекулярной формулы нелетучего соединения необ-

ходимо оценить результаты качественного и количественного элементно-

го анализа и результатов определения молярной массы криоскопическим

методом Молярная масса вещества рассчитывается на основании пони-

жения температуры замерзания

LB

Bзамзам mM

mkT sdot=Δ

Lзам

BзамB mT

mkMΔ

=

где замTΔ ndash понижение температуры замерзания

59

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

замK ndash криоскопическая константа растворителя

Bm ndash масса вещества В

BM ndash молярная масса вещества В

Lm ndash масса растворителя

Для определения молекулярной формулы подходит следующая после-

довательность действий

Установить качественный состав соединения Результат исследуемое со-

единение состоит из элементов углерод водород и кислород Молекуляр-

ная формула ZYX OHC

1 Установить молярную массу соединения

11 Экспериментальное определение понижения температуры замер-

зания раствора

m( ZYX OHC ) = 78 г m(H2О) = 40 г

ΔTзам = -2 К

Кзам(Н2О) = -1860 К sdot гмоль

12 Рассчитать молярную массу соединения

)()()(

2OHmTOHCmkOHCM

зам

ZYXзамZYX Δ=

M( ZYX OHC ) = 181 гмоль

2 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органического

соединения путем анализа сжиганием

21 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида

углерода которые образуются при сжигании одной порции соединения

M(CxHyOz) = 93 мг

m(H2О) = 547 мг

V(СО2) = 739 мл

t =22 degС

60

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

ρ = 1006 гПа

22 Рассчитать объем диоксида углерода в нормальных условиях

25101315295152731006973)()(

0

0220 sdot

sdotsdot==

TppTCOVCOV

V0(СО2) = 679 мл

23 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-

единения

093041422

18106790)(

)()()(

)( 202

sdotsdot

=sdotsdot

==ZYXM

Zyx

ZYX OHCmVOHCMCOV

OHCnCOnx

х = 6

24 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-

единения

93181817542

)()()()(2

)()(2

2

22

sdotsdotsdot

=sdotsdot

==ZYX

Zyx

ZYX OHCmOHMOHCMOHm

OHCnOHny

у = 12

25 Расчет числа атомов кислорода в молекуле органического соеди-

нения

)()()()( OzMHyMCxMOHCM Zyx +minus=

16112126181

)()()()( sdotminussdotminus=

minusminus=

OMHyMCxMOHCM

z Zyx

z = 6

Молекулярная формула соединения С6H12O6

61

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

Основная

1 Коровин НВ Общая химия учебник для технических направлений и специальностей вузов НВ Коровин ndash 2-е изд испр и доп ndash М ВШ 2000

2 Фролов ВВ Химия ВВ Фролов ndash М Высшая школа 1995 3 Глинка НЛ Задачи и упражнения по общей химии НЛ Глинка ndash

Л Химия 1989 4 Суворов АВ Общая химия АВ Суворов АБ Никольский ndash СПб

Химия 1997 5 Орлов КЯ Авиационные материалы КЯ Орлов ВА Пархимович

ndash М Транспорт 1993 6 Задачи и упражнения по общей химии под ред проф НВ Корови-

на ndash М Высшая школа 2003 7 Михилев ЛА Задачи и упражнения по неорганической химии

ЛА Михилев НФ Пассет МИ Федотова ndash СПб Химия 1995 8 Хомченко ИГ Общая химия сборник задач и упражнений

ИГ Хомченко ndash М Оникс 1999 9 Литвинова ТН Задачи по общей химии с медико-биологической на-

правленностью ТН Литвинова ndash Ростов нД Феникс 2001 10 Кузьменко НЕ Задачник по химии НЕ Кузьменко ВВ Еремин

ndash М Экзамен 1999

Дополнительная

1 Слесарев ВИ Химия Основы химии живого учебник для вузов

ВИ Слесарев ndash 2-е изд испр и доп ndash СПб Химиздат 2001

2 Хаускрофт К Современный курс общей химии В 2 т К Хаускрофт

Э Констебл пер с англ ndash М Мир 2002 3 Лидин РА Химия справочник для старшеклассников поступающих в вузы

РА Лидин ЛЮ Аликберова ndash М Аст пресс школа 2002

62

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

4 Слета ЛА Химия справочник ЛА Слета ndash Харьков Фолио Рос-

тов нД Феникс 1997

5 Дикерсон Р Основные законы химии В 2 т Р Дикерсон Г Грей

Дж Хейт ndash М Мир 1982

6 Лучинский ГП Курс химии ГП Лучинский ndash М Высшая школа 1985

7 Ремсден ЭН Начала современной химии ЭН Ремсден ndash Л Хи-

мия 1985

8 Степин БД Неорганическая химия БД Степин АА Цветков ndash

М Высшая школа 1994 9 Шелинский ГИ Основы теории химических процессов ГИ Шелинский

ndash М Просвещение 1989

10 Ерохин ЮМ Сборник задач и упражнений по химии ЮМ Еро-

хин ВИ Фролов ndash М ВШ 1990

11 Любимова НБ Вопросы и задачи по общей и неорганической хи-

мии НБ Любимова ndash М ВШ 1990 12 Фримантл М Химия в действии М Фримантл ndash Ч 1 2 ndash М Мир 1991

13 Шиманович ИЕ Общая химия в формулах определениях схемах

ИЕ Шиманович МЛ Павлович ВФ Тикавый ПМ Малашко ndash Минск

Университетское 1996

14 Витинг ЛМ Задачи и упражнения по общей химии ЛМ Витинг

ЛА Резницкий ndash М МГУ 1995

15 Зоммер К Химия справоник школьника и студента Пер с нем

под ред РА Лигина ndash 2-е издстереотип ndash М Дрофа 2000

63

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Приложение

64

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

65

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

66

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

67

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Значение некоторых констант

Постоянная Авогадро NA = 60221023 моль-1

Постоянная Фарадея 1 F = 6021023е = 96484 Кл = 268 Аmiddotч

Постоянная Планка h = 662610-34 Джс

Универсальная газовая постоянная R = 0082 лmiddotатмКndash1моль-1 =

= 62 360 млmiddotмм рт ст Кndash1мольndash1 = 8314 ДжmiddotК-1мольndash1 = 1987 калК-1моль-1

Таблица 1

Приставки кратных и дольных единиц

Приставка Множитель Приставка Множитель Приставка Множитель

тера Т 1012 гектог 102 милли м 10-3

гига Г 109 дека да 101 микро мк 10-6

мега М 106 децид 10-1 нано н 10-9

кило к 103 сантис 10-2 пико п 10-12

Таблица 2

Корни латинских названий элементов

Символ Название Корень латинского названия Ag Серебро Аргент As Мышьяк арс- арсен- Au Золото аур- С Углерод карб- карбон- Сu Медь купр- Fe Железо ферр- Н Водород гидр- гидроген-

Hg Ртуть меркур- Мn Марганец марган- N Азот нитр- Ni Никель никкал- О Кислород окс- оксиген- Pb Свинец плюмб- S Сера сульф- тио-

Sb Сурьма стиб- Si Кремний алл- силиц- Sn Олово станн-

68

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Таблица 3 Соотношение между единицами энергии

Единица эрг Дж кал Втmiddotч ЭВ

эрг 1 10-7 239middot10-8 278middot10-11 624middot1011

Дж 107 1 0239 278middot10-4 625middot1018

кал 4184middot107 4184 1 116middot103 261middot1019

Втmiddotч 360middot1010 36middot103 861 1 224middot1022

ЭВ 160middot10-12 160middot10-19 383middot10-20 445middot10-23 1

Таблица 4

Названия часто употребляемых кислот и их солей

Кислота Названия солей

Название Формула Кислот-ный

осадок

По названию кислоты (рус номенклатура)

По названию аниона (между-народная но-менклатура)

Азотная HNO3 NO3ndash азотнокислый нитрат

Азотистая HNO2 NО2ndash азотистокислый нитрит

Бромоводородная HBr Brndash бромистый бромид

Йодоводородная HI Indash йодистый йодид

Метакремниевая H2SiO3 SiO32ndash кремниевокислый силикат

Марганцовая HMnO4 MnO4ndash марганцевокислый перманганат

Ортофосфорная H3PO4 PO43ndash фосфорнокислый ортофосфат

(фосфат)

H3PO4 HPO42ndash

кислый фосфорнокис-лый (двухзамещенный) гидрофосфат

H3PO4 H2PO4ndash кислый фосфорнокис-

лый (однозамещенный) дигидрофосфат

Серная H2SO4 SO42ndash сернокислый сульфат

H2SO4 HSO4ndash

кислый сернокислый

гидросульфат (бисульфат)

Сернистая H2SO3 SO32ndash сернокислый сульфит

H2SO3 HSO3ndash кислый сернистокислый гидросульфит

(бисульфит)

Угольная H2CO3 CO32ndash углекислый карбонат

H2CO3 HCO3ndash

кислый углекислый (двууглекислый)

гидрокарбонат (бикарбонат)

Уксусная CH3CHOOH CH3COOndash уксуснокислый ацетат

69

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Окончание табл 4Кислота Названия солей

Название Формула Кислот-ный

осадок

По названию кислоты (рус номенклатура)

По названию аниона (между-народная но-менклатура)

Фосфористая H3PO3 HPO32ndash фосфористокислый фосфит

Фтороводородная HF Fndash фтористый фторид

Хлороводородная HCl Clndash хлористый хлорид

Хлорная HClO4 ClO4ndash хлорнокислый перхлорат

Хлорноватая HClO3 ClO3ndash хлорноватокислый хлорат

Хлорноватистая HClO ClOndash хлорноватистокислый гипохлорид

Хромовая H2CrO4 CrO42ndash хромовокислый хромат

Двухромовая H2Cr2O7 Cr2O72ndash двухромовокислый

бихромат (ди-хромат)

70

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

  • СОДЕРЖАНИЕ
    • ВВЕДЕНИЕ
    • ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
    • 1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВАЖНЕЙШИХ ВЕЛИЧИН И ЕДИНИЦИСПОЛЬЗУЕМЫХ В ХИМИИ
    • 2 ВАЖНЕЙШИЕ ВЕЛИЧИНЫ И ЕДИНИЦЫ В ХИМИИ
    • 3 РАСЧЕТЫ ДЛЯ ГАЗОВ
      • 31 Расчет массы газов
      • 32 Расчет объема газов
        • 4 РАСЧЕТЫ ДЛЯ СМЕСЕЙ
          • 41 Расчеты соотношения компонентов смеси
          • 42 Расчеты по массовой доле
          • 43 Расчеты по объемной доле
          • 44 Расчеты по мольной доле
          • 45 Расчеты по молярной концентрации
          • 46 Расчеты по эквивалентной концентрации
          • 47 Расчеты по плотности газов и растворов
          • 48 Расчет молярной концентрации веществапо результатам титрования
          • 49 Расчет массы по результатам титрования
            • 5 СТЕХИОМЕТРИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РЕАКЦИЯМ
              • 51 Алгебраический расчет массы и объема
              • 52 Расчет массы и объема методом пропорций
                • 6 РАСЧЁТЫ В ХИМИЧЕСКОЙ ТЕРМОДИНАМИКЕ
                  • 61 Расчет энтальпии реакции по данным эксперимента
                  • 62 Расчет стандартных величин реакции по табличным данным
                  • 63 Расчет энергии Гиббса реакции
                  • 64 Расчет константы равновесия
                    • 7 РАСЧЕТЫ В КИНЕТИКЕ РЕАКЦИЙ
                      • 71 Расчет константы скорости
                      • 72 Расчет порядка реакции
                      • 73 Расчет времени реакции
                      • 74 Расчеты по уравнению Аррениуса
                        • 8 РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РАВНОВЕСИЯМ
                          • 81 Расчеты по закону действующих масс
                          • 82 Расчет константы равновесия Кс
                          • 83 Расчет количества продукта в состоянии равновесия
                          • 84 Расчет выхода продукта
                          • 85 Расчет константы равновесия по уравнению Вант-Гоффа
                          • 86 Расчеты с водородным показателем рН
                          • 87 Расчет степени протолиза
                          • 88 Расчеты по равновесиям растворимости
                          • 89 Расчет растворимости при комплексообразовании
                            • 9 РАСЧЕТЫ В ЭЛЕКТРОХИМИИ
                              • 91 Расчеты по уравнению Нернста
                              • 92 Расчеты по законам Фарадея
                                • 10 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ФОРМУЛОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
                                  • 101 Определение молекулярной формулы летучего органического соединения
                                  • 102 Определение молекулярной формулы не летучего органического соединения
                                    • БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
                                    • Приложение
Page 57: МЕТОДИКА РЕШЕНИЯ ЗАДАЧvenec.ulstu.ru/lib/disk/2015/Kemer_7.pdf · 2015-03-23 · ВВЕДЕНИЕ Значение решения задач в курсе химии

10 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ФОРМУЛ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ

101 Определение молекулярной формулы летучего органического соединения

Для определения молекулярной формулы летучего соединения необхо-димо оценить результаты качественного и количественного элементного анализа а также установить молярную массу

Алгоритм действия

1 Установить качественный состав соединения Результат исследуемое соединение состоит из элементов углерод во-

дород и кислород Молекулярная формула СхНуОz 11 Установить молярную массу соединения

12 Экспериментальное определение объема пара одной пропорции

соединения

( )( )[ ]

кПа 72101

C 20

мл 548г

г120

=

=

=

=

p

t

OHCV

OHCm

zyx

zyx

o

13 Рассчитать объем пара порции соединения в нормальных условиях

( )[ ] ( )[ ]

( )[ ] мл 445г

32510115293

1527372101548гг

=sdot

sdotsdot=

sdot=

zyx

zyxzyx

OHCVрТ

рТOHCVOHCV

o

o

oo

14 Рассчитать молярную массу соединения

57

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

( ) ( )( )[ ]

( ) гмоль 259

445

41422120гм

=

sdot=

sdot=

zух

zyx

zухzух

ОНСМ

OHCVVОНСm

ОНСМo

2 Установить возможную молекулярную формулу органического со-единения путем расчета

( ) )()()( ОzМНуМСхМОНСМ zух ++=

Возможные решения 592 гмоль = (2 middot 12 + 4 middot 1 + 2 middot 16 гмоль)

или 592 гмоль = (3 middot 12 + 8 middot 1 + 1 middot 16 гмоль)

Возможные молекулярные формулы органического соединения С2Н4О2 и С3Н8О

3 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органическо-го соединения путем анализа сжиганием

31 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида углерода которые образуются при сжигании одной порции органического соединения

m(CхHуOz) = 60 мг m(H2О) = 720 мг V(CО2) = 718 мл t =20degC ρ = 10172 кПа 32 Рассчитать объем диоксида углерода при нормальных условиях 33 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-

единения

( )( )

( ) ( )( ) 3

м

22 =sdot

sdot=

zyx

zyxp

zyx OHCmVOHCMTCOV

OHCnCOn oo

58

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

34 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-

единения

( )( )

( ) ( )( ) ( ) 8

22

2

22 =sdot

sdot==

zyx

zyxp

zyx OHCmOHМOHCMTOHm

OHCnOHnY o

35 Составить молекулярную формулу

Молекулярная формула органического соединения С3Н8О

Молекулярная (брутто-) формула еще не проясняет строения химиче-

ского соединения Последнее может быть определено при использовании

химических иили физических методов

Возможные соединения с молекулярной формулой С3Н8О

CH3ndashCH2ndashCH2ndashOH ndash пропанол 1

CH3ndashCH(OH)ndashCH3 ndash пропанол 2

СН3ndashСН2ndashОndashСН3 ndash метиловый спирт

102 Определение молекулярной формулы

нелетучего органического соединения

Для определения молекулярной формулы нелетучего соединения необ-

ходимо оценить результаты качественного и количественного элементно-

го анализа и результатов определения молярной массы криоскопическим

методом Молярная масса вещества рассчитывается на основании пони-

жения температуры замерзания

LB

Bзамзам mM

mkT sdot=Δ

Lзам

BзамB mT

mkMΔ

=

где замTΔ ndash понижение температуры замерзания

59

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

замK ndash криоскопическая константа растворителя

Bm ndash масса вещества В

BM ndash молярная масса вещества В

Lm ndash масса растворителя

Для определения молекулярной формулы подходит следующая после-

довательность действий

Установить качественный состав соединения Результат исследуемое со-

единение состоит из элементов углерод водород и кислород Молекуляр-

ная формула ZYX OHC

1 Установить молярную массу соединения

11 Экспериментальное определение понижения температуры замер-

зания раствора

m( ZYX OHC ) = 78 г m(H2О) = 40 г

ΔTзам = -2 К

Кзам(Н2О) = -1860 К sdot гмоль

12 Рассчитать молярную массу соединения

)()()(

2OHmTOHCmkOHCM

зам

ZYXзамZYX Δ=

M( ZYX OHC ) = 181 гмоль

2 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органического

соединения путем анализа сжиганием

21 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида

углерода которые образуются при сжигании одной порции соединения

M(CxHyOz) = 93 мг

m(H2О) = 547 мг

V(СО2) = 739 мл

t =22 degС

60

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

ρ = 1006 гПа

22 Рассчитать объем диоксида углерода в нормальных условиях

25101315295152731006973)()(

0

0220 sdot

sdotsdot==

TppTCOVCOV

V0(СО2) = 679 мл

23 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-

единения

093041422

18106790)(

)()()(

)( 202

sdotsdot

=sdotsdot

==ZYXM

Zyx

ZYX OHCmVOHCMCOV

OHCnCOnx

х = 6

24 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-

единения

93181817542

)()()()(2

)()(2

2

22

sdotsdotsdot

=sdotsdot

==ZYX

Zyx

ZYX OHCmOHMOHCMOHm

OHCnOHny

у = 12

25 Расчет числа атомов кислорода в молекуле органического соеди-

нения

)()()()( OzMHyMCxMOHCM Zyx +minus=

16112126181

)()()()( sdotminussdotminus=

minusminus=

OMHyMCxMOHCM

z Zyx

z = 6

Молекулярная формула соединения С6H12O6

61

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

Основная

1 Коровин НВ Общая химия учебник для технических направлений и специальностей вузов НВ Коровин ndash 2-е изд испр и доп ndash М ВШ 2000

2 Фролов ВВ Химия ВВ Фролов ndash М Высшая школа 1995 3 Глинка НЛ Задачи и упражнения по общей химии НЛ Глинка ndash

Л Химия 1989 4 Суворов АВ Общая химия АВ Суворов АБ Никольский ndash СПб

Химия 1997 5 Орлов КЯ Авиационные материалы КЯ Орлов ВА Пархимович

ndash М Транспорт 1993 6 Задачи и упражнения по общей химии под ред проф НВ Корови-

на ndash М Высшая школа 2003 7 Михилев ЛА Задачи и упражнения по неорганической химии

ЛА Михилев НФ Пассет МИ Федотова ndash СПб Химия 1995 8 Хомченко ИГ Общая химия сборник задач и упражнений

ИГ Хомченко ndash М Оникс 1999 9 Литвинова ТН Задачи по общей химии с медико-биологической на-

правленностью ТН Литвинова ndash Ростов нД Феникс 2001 10 Кузьменко НЕ Задачник по химии НЕ Кузьменко ВВ Еремин

ndash М Экзамен 1999

Дополнительная

1 Слесарев ВИ Химия Основы химии живого учебник для вузов

ВИ Слесарев ndash 2-е изд испр и доп ndash СПб Химиздат 2001

2 Хаускрофт К Современный курс общей химии В 2 т К Хаускрофт

Э Констебл пер с англ ndash М Мир 2002 3 Лидин РА Химия справочник для старшеклассников поступающих в вузы

РА Лидин ЛЮ Аликберова ndash М Аст пресс школа 2002

62

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

4 Слета ЛА Химия справочник ЛА Слета ndash Харьков Фолио Рос-

тов нД Феникс 1997

5 Дикерсон Р Основные законы химии В 2 т Р Дикерсон Г Грей

Дж Хейт ndash М Мир 1982

6 Лучинский ГП Курс химии ГП Лучинский ndash М Высшая школа 1985

7 Ремсден ЭН Начала современной химии ЭН Ремсден ndash Л Хи-

мия 1985

8 Степин БД Неорганическая химия БД Степин АА Цветков ndash

М Высшая школа 1994 9 Шелинский ГИ Основы теории химических процессов ГИ Шелинский

ndash М Просвещение 1989

10 Ерохин ЮМ Сборник задач и упражнений по химии ЮМ Еро-

хин ВИ Фролов ndash М ВШ 1990

11 Любимова НБ Вопросы и задачи по общей и неорганической хи-

мии НБ Любимова ndash М ВШ 1990 12 Фримантл М Химия в действии М Фримантл ndash Ч 1 2 ndash М Мир 1991

13 Шиманович ИЕ Общая химия в формулах определениях схемах

ИЕ Шиманович МЛ Павлович ВФ Тикавый ПМ Малашко ndash Минск

Университетское 1996

14 Витинг ЛМ Задачи и упражнения по общей химии ЛМ Витинг

ЛА Резницкий ndash М МГУ 1995

15 Зоммер К Химия справоник школьника и студента Пер с нем

под ред РА Лигина ndash 2-е издстереотип ndash М Дрофа 2000

63

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Приложение

64

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

65

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

66

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

67

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Значение некоторых констант

Постоянная Авогадро NA = 60221023 моль-1

Постоянная Фарадея 1 F = 6021023е = 96484 Кл = 268 Аmiddotч

Постоянная Планка h = 662610-34 Джс

Универсальная газовая постоянная R = 0082 лmiddotатмКndash1моль-1 =

= 62 360 млmiddotмм рт ст Кndash1мольndash1 = 8314 ДжmiddotК-1мольndash1 = 1987 калК-1моль-1

Таблица 1

Приставки кратных и дольных единиц

Приставка Множитель Приставка Множитель Приставка Множитель

тера Т 1012 гектог 102 милли м 10-3

гига Г 109 дека да 101 микро мк 10-6

мега М 106 децид 10-1 нано н 10-9

кило к 103 сантис 10-2 пико п 10-12

Таблица 2

Корни латинских названий элементов

Символ Название Корень латинского названия Ag Серебро Аргент As Мышьяк арс- арсен- Au Золото аур- С Углерод карб- карбон- Сu Медь купр- Fe Железо ферр- Н Водород гидр- гидроген-

Hg Ртуть меркур- Мn Марганец марган- N Азот нитр- Ni Никель никкал- О Кислород окс- оксиген- Pb Свинец плюмб- S Сера сульф- тио-

Sb Сурьма стиб- Si Кремний алл- силиц- Sn Олово станн-

68

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Таблица 3 Соотношение между единицами энергии

Единица эрг Дж кал Втmiddotч ЭВ

эрг 1 10-7 239middot10-8 278middot10-11 624middot1011

Дж 107 1 0239 278middot10-4 625middot1018

кал 4184middot107 4184 1 116middot103 261middot1019

Втmiddotч 360middot1010 36middot103 861 1 224middot1022

ЭВ 160middot10-12 160middot10-19 383middot10-20 445middot10-23 1

Таблица 4

Названия часто употребляемых кислот и их солей

Кислота Названия солей

Название Формула Кислот-ный

осадок

По названию кислоты (рус номенклатура)

По названию аниона (между-народная но-менклатура)

Азотная HNO3 NO3ndash азотнокислый нитрат

Азотистая HNO2 NО2ndash азотистокислый нитрит

Бромоводородная HBr Brndash бромистый бромид

Йодоводородная HI Indash йодистый йодид

Метакремниевая H2SiO3 SiO32ndash кремниевокислый силикат

Марганцовая HMnO4 MnO4ndash марганцевокислый перманганат

Ортофосфорная H3PO4 PO43ndash фосфорнокислый ортофосфат

(фосфат)

H3PO4 HPO42ndash

кислый фосфорнокис-лый (двухзамещенный) гидрофосфат

H3PO4 H2PO4ndash кислый фосфорнокис-

лый (однозамещенный) дигидрофосфат

Серная H2SO4 SO42ndash сернокислый сульфат

H2SO4 HSO4ndash

кислый сернокислый

гидросульфат (бисульфат)

Сернистая H2SO3 SO32ndash сернокислый сульфит

H2SO3 HSO3ndash кислый сернистокислый гидросульфит

(бисульфит)

Угольная H2CO3 CO32ndash углекислый карбонат

H2CO3 HCO3ndash

кислый углекислый (двууглекислый)

гидрокарбонат (бикарбонат)

Уксусная CH3CHOOH CH3COOndash уксуснокислый ацетат

69

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Окончание табл 4Кислота Названия солей

Название Формула Кислот-ный

осадок

По названию кислоты (рус номенклатура)

По названию аниона (между-народная но-менклатура)

Фосфористая H3PO3 HPO32ndash фосфористокислый фосфит

Фтороводородная HF Fndash фтористый фторид

Хлороводородная HCl Clndash хлористый хлорид

Хлорная HClO4 ClO4ndash хлорнокислый перхлорат

Хлорноватая HClO3 ClO3ndash хлорноватокислый хлорат

Хлорноватистая HClO ClOndash хлорноватистокислый гипохлорид

Хромовая H2CrO4 CrO42ndash хромовокислый хромат

Двухромовая H2Cr2O7 Cr2O72ndash двухромовокислый

бихромат (ди-хромат)

70

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

  • СОДЕРЖАНИЕ
    • ВВЕДЕНИЕ
    • ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
    • 1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВАЖНЕЙШИХ ВЕЛИЧИН И ЕДИНИЦИСПОЛЬЗУЕМЫХ В ХИМИИ
    • 2 ВАЖНЕЙШИЕ ВЕЛИЧИНЫ И ЕДИНИЦЫ В ХИМИИ
    • 3 РАСЧЕТЫ ДЛЯ ГАЗОВ
      • 31 Расчет массы газов
      • 32 Расчет объема газов
        • 4 РАСЧЕТЫ ДЛЯ СМЕСЕЙ
          • 41 Расчеты соотношения компонентов смеси
          • 42 Расчеты по массовой доле
          • 43 Расчеты по объемной доле
          • 44 Расчеты по мольной доле
          • 45 Расчеты по молярной концентрации
          • 46 Расчеты по эквивалентной концентрации
          • 47 Расчеты по плотности газов и растворов
          • 48 Расчет молярной концентрации веществапо результатам титрования
          • 49 Расчет массы по результатам титрования
            • 5 СТЕХИОМЕТРИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РЕАКЦИЯМ
              • 51 Алгебраический расчет массы и объема
              • 52 Расчет массы и объема методом пропорций
                • 6 РАСЧЁТЫ В ХИМИЧЕСКОЙ ТЕРМОДИНАМИКЕ
                  • 61 Расчет энтальпии реакции по данным эксперимента
                  • 62 Расчет стандартных величин реакции по табличным данным
                  • 63 Расчет энергии Гиббса реакции
                  • 64 Расчет константы равновесия
                    • 7 РАСЧЕТЫ В КИНЕТИКЕ РЕАКЦИЙ
                      • 71 Расчет константы скорости
                      • 72 Расчет порядка реакции
                      • 73 Расчет времени реакции
                      • 74 Расчеты по уравнению Аррениуса
                        • 8 РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РАВНОВЕСИЯМ
                          • 81 Расчеты по закону действующих масс
                          • 82 Расчет константы равновесия Кс
                          • 83 Расчет количества продукта в состоянии равновесия
                          • 84 Расчет выхода продукта
                          • 85 Расчет константы равновесия по уравнению Вант-Гоффа
                          • 86 Расчеты с водородным показателем рН
                          • 87 Расчет степени протолиза
                          • 88 Расчеты по равновесиям растворимости
                          • 89 Расчет растворимости при комплексообразовании
                            • 9 РАСЧЕТЫ В ЭЛЕКТРОХИМИИ
                              • 91 Расчеты по уравнению Нернста
                              • 92 Расчеты по законам Фарадея
                                • 10 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ФОРМУЛОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
                                  • 101 Определение молекулярной формулы летучего органического соединения
                                  • 102 Определение молекулярной формулы не летучего органического соединения
                                    • БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
                                    • Приложение
Page 58: МЕТОДИКА РЕШЕНИЯ ЗАДАЧvenec.ulstu.ru/lib/disk/2015/Kemer_7.pdf · 2015-03-23 · ВВЕДЕНИЕ Значение решения задач в курсе химии

( ) ( )( )[ ]

( ) гмоль 259

445

41422120гм

=

sdot=

sdot=

zух

zyx

zухzух

ОНСМ

OHCVVОНСm

ОНСМo

2 Установить возможную молекулярную формулу органического со-единения путем расчета

( ) )()()( ОzМНуМСхМОНСМ zух ++=

Возможные решения 592 гмоль = (2 middot 12 + 4 middot 1 + 2 middot 16 гмоль)

или 592 гмоль = (3 middot 12 + 8 middot 1 + 1 middot 16 гмоль)

Возможные молекулярные формулы органического соединения С2Н4О2 и С3Н8О

3 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органическо-го соединения путем анализа сжиганием

31 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида углерода которые образуются при сжигании одной порции органического соединения

m(CхHуOz) = 60 мг m(H2О) = 720 мг V(CО2) = 718 мл t =20degC ρ = 10172 кПа 32 Рассчитать объем диоксида углерода при нормальных условиях 33 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-

единения

( )( )

( ) ( )( ) 3

м

22 =sdot

sdot=

zyx

zyxp

zyx OHCmVOHCMTCOV

OHCnCOn oo

58

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

34 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-

единения

( )( )

( ) ( )( ) ( ) 8

22

2

22 =sdot

sdot==

zyx

zyxp

zyx OHCmOHМOHCMTOHm

OHCnOHnY o

35 Составить молекулярную формулу

Молекулярная формула органического соединения С3Н8О

Молекулярная (брутто-) формула еще не проясняет строения химиче-

ского соединения Последнее может быть определено при использовании

химических иили физических методов

Возможные соединения с молекулярной формулой С3Н8О

CH3ndashCH2ndashCH2ndashOH ndash пропанол 1

CH3ndashCH(OH)ndashCH3 ndash пропанол 2

СН3ndashСН2ndashОndashСН3 ndash метиловый спирт

102 Определение молекулярной формулы

нелетучего органического соединения

Для определения молекулярной формулы нелетучего соединения необ-

ходимо оценить результаты качественного и количественного элементно-

го анализа и результатов определения молярной массы криоскопическим

методом Молярная масса вещества рассчитывается на основании пони-

жения температуры замерзания

LB

Bзамзам mM

mkT sdot=Δ

Lзам

BзамB mT

mkMΔ

=

где замTΔ ndash понижение температуры замерзания

59

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

замK ndash криоскопическая константа растворителя

Bm ndash масса вещества В

BM ndash молярная масса вещества В

Lm ndash масса растворителя

Для определения молекулярной формулы подходит следующая после-

довательность действий

Установить качественный состав соединения Результат исследуемое со-

единение состоит из элементов углерод водород и кислород Молекуляр-

ная формула ZYX OHC

1 Установить молярную массу соединения

11 Экспериментальное определение понижения температуры замер-

зания раствора

m( ZYX OHC ) = 78 г m(H2О) = 40 г

ΔTзам = -2 К

Кзам(Н2О) = -1860 К sdot гмоль

12 Рассчитать молярную массу соединения

)()()(

2OHmTOHCmkOHCM

зам

ZYXзамZYX Δ=

M( ZYX OHC ) = 181 гмоль

2 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органического

соединения путем анализа сжиганием

21 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида

углерода которые образуются при сжигании одной порции соединения

M(CxHyOz) = 93 мг

m(H2О) = 547 мг

V(СО2) = 739 мл

t =22 degС

60

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

ρ = 1006 гПа

22 Рассчитать объем диоксида углерода в нормальных условиях

25101315295152731006973)()(

0

0220 sdot

sdotsdot==

TppTCOVCOV

V0(СО2) = 679 мл

23 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-

единения

093041422

18106790)(

)()()(

)( 202

sdotsdot

=sdotsdot

==ZYXM

Zyx

ZYX OHCmVOHCMCOV

OHCnCOnx

х = 6

24 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-

единения

93181817542

)()()()(2

)()(2

2

22

sdotsdotsdot

=sdotsdot

==ZYX

Zyx

ZYX OHCmOHMOHCMOHm

OHCnOHny

у = 12

25 Расчет числа атомов кислорода в молекуле органического соеди-

нения

)()()()( OzMHyMCxMOHCM Zyx +minus=

16112126181

)()()()( sdotminussdotminus=

minusminus=

OMHyMCxMOHCM

z Zyx

z = 6

Молекулярная формула соединения С6H12O6

61

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

Основная

1 Коровин НВ Общая химия учебник для технических направлений и специальностей вузов НВ Коровин ndash 2-е изд испр и доп ndash М ВШ 2000

2 Фролов ВВ Химия ВВ Фролов ndash М Высшая школа 1995 3 Глинка НЛ Задачи и упражнения по общей химии НЛ Глинка ndash

Л Химия 1989 4 Суворов АВ Общая химия АВ Суворов АБ Никольский ndash СПб

Химия 1997 5 Орлов КЯ Авиационные материалы КЯ Орлов ВА Пархимович

ndash М Транспорт 1993 6 Задачи и упражнения по общей химии под ред проф НВ Корови-

на ndash М Высшая школа 2003 7 Михилев ЛА Задачи и упражнения по неорганической химии

ЛА Михилев НФ Пассет МИ Федотова ndash СПб Химия 1995 8 Хомченко ИГ Общая химия сборник задач и упражнений

ИГ Хомченко ndash М Оникс 1999 9 Литвинова ТН Задачи по общей химии с медико-биологической на-

правленностью ТН Литвинова ndash Ростов нД Феникс 2001 10 Кузьменко НЕ Задачник по химии НЕ Кузьменко ВВ Еремин

ndash М Экзамен 1999

Дополнительная

1 Слесарев ВИ Химия Основы химии живого учебник для вузов

ВИ Слесарев ndash 2-е изд испр и доп ndash СПб Химиздат 2001

2 Хаускрофт К Современный курс общей химии В 2 т К Хаускрофт

Э Констебл пер с англ ndash М Мир 2002 3 Лидин РА Химия справочник для старшеклассников поступающих в вузы

РА Лидин ЛЮ Аликберова ndash М Аст пресс школа 2002

62

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

4 Слета ЛА Химия справочник ЛА Слета ndash Харьков Фолио Рос-

тов нД Феникс 1997

5 Дикерсон Р Основные законы химии В 2 т Р Дикерсон Г Грей

Дж Хейт ndash М Мир 1982

6 Лучинский ГП Курс химии ГП Лучинский ndash М Высшая школа 1985

7 Ремсден ЭН Начала современной химии ЭН Ремсден ndash Л Хи-

мия 1985

8 Степин БД Неорганическая химия БД Степин АА Цветков ndash

М Высшая школа 1994 9 Шелинский ГИ Основы теории химических процессов ГИ Шелинский

ndash М Просвещение 1989

10 Ерохин ЮМ Сборник задач и упражнений по химии ЮМ Еро-

хин ВИ Фролов ndash М ВШ 1990

11 Любимова НБ Вопросы и задачи по общей и неорганической хи-

мии НБ Любимова ndash М ВШ 1990 12 Фримантл М Химия в действии М Фримантл ndash Ч 1 2 ndash М Мир 1991

13 Шиманович ИЕ Общая химия в формулах определениях схемах

ИЕ Шиманович МЛ Павлович ВФ Тикавый ПМ Малашко ndash Минск

Университетское 1996

14 Витинг ЛМ Задачи и упражнения по общей химии ЛМ Витинг

ЛА Резницкий ndash М МГУ 1995

15 Зоммер К Химия справоник школьника и студента Пер с нем

под ред РА Лигина ndash 2-е издстереотип ndash М Дрофа 2000

63

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Приложение

64

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

65

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

66

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

67

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Значение некоторых констант

Постоянная Авогадро NA = 60221023 моль-1

Постоянная Фарадея 1 F = 6021023е = 96484 Кл = 268 Аmiddotч

Постоянная Планка h = 662610-34 Джс

Универсальная газовая постоянная R = 0082 лmiddotатмКndash1моль-1 =

= 62 360 млmiddotмм рт ст Кndash1мольndash1 = 8314 ДжmiddotК-1мольndash1 = 1987 калК-1моль-1

Таблица 1

Приставки кратных и дольных единиц

Приставка Множитель Приставка Множитель Приставка Множитель

тера Т 1012 гектог 102 милли м 10-3

гига Г 109 дека да 101 микро мк 10-6

мега М 106 децид 10-1 нано н 10-9

кило к 103 сантис 10-2 пико п 10-12

Таблица 2

Корни латинских названий элементов

Символ Название Корень латинского названия Ag Серебро Аргент As Мышьяк арс- арсен- Au Золото аур- С Углерод карб- карбон- Сu Медь купр- Fe Железо ферр- Н Водород гидр- гидроген-

Hg Ртуть меркур- Мn Марганец марган- N Азот нитр- Ni Никель никкал- О Кислород окс- оксиген- Pb Свинец плюмб- S Сера сульф- тио-

Sb Сурьма стиб- Si Кремний алл- силиц- Sn Олово станн-

68

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Таблица 3 Соотношение между единицами энергии

Единица эрг Дж кал Втmiddotч ЭВ

эрг 1 10-7 239middot10-8 278middot10-11 624middot1011

Дж 107 1 0239 278middot10-4 625middot1018

кал 4184middot107 4184 1 116middot103 261middot1019

Втmiddotч 360middot1010 36middot103 861 1 224middot1022

ЭВ 160middot10-12 160middot10-19 383middot10-20 445middot10-23 1

Таблица 4

Названия часто употребляемых кислот и их солей

Кислота Названия солей

Название Формула Кислот-ный

осадок

По названию кислоты (рус номенклатура)

По названию аниона (между-народная но-менклатура)

Азотная HNO3 NO3ndash азотнокислый нитрат

Азотистая HNO2 NО2ndash азотистокислый нитрит

Бромоводородная HBr Brndash бромистый бромид

Йодоводородная HI Indash йодистый йодид

Метакремниевая H2SiO3 SiO32ndash кремниевокислый силикат

Марганцовая HMnO4 MnO4ndash марганцевокислый перманганат

Ортофосфорная H3PO4 PO43ndash фосфорнокислый ортофосфат

(фосфат)

H3PO4 HPO42ndash

кислый фосфорнокис-лый (двухзамещенный) гидрофосфат

H3PO4 H2PO4ndash кислый фосфорнокис-

лый (однозамещенный) дигидрофосфат

Серная H2SO4 SO42ndash сернокислый сульфат

H2SO4 HSO4ndash

кислый сернокислый

гидросульфат (бисульфат)

Сернистая H2SO3 SO32ndash сернокислый сульфит

H2SO3 HSO3ndash кислый сернистокислый гидросульфит

(бисульфит)

Угольная H2CO3 CO32ndash углекислый карбонат

H2CO3 HCO3ndash

кислый углекислый (двууглекислый)

гидрокарбонат (бикарбонат)

Уксусная CH3CHOOH CH3COOndash уксуснокислый ацетат

69

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Окончание табл 4Кислота Названия солей

Название Формула Кислот-ный

осадок

По названию кислоты (рус номенклатура)

По названию аниона (между-народная но-менклатура)

Фосфористая H3PO3 HPO32ndash фосфористокислый фосфит

Фтороводородная HF Fndash фтористый фторид

Хлороводородная HCl Clndash хлористый хлорид

Хлорная HClO4 ClO4ndash хлорнокислый перхлорат

Хлорноватая HClO3 ClO3ndash хлорноватокислый хлорат

Хлорноватистая HClO ClOndash хлорноватистокислый гипохлорид

Хромовая H2CrO4 CrO42ndash хромовокислый хромат

Двухромовая H2Cr2O7 Cr2O72ndash двухромовокислый

бихромат (ди-хромат)

70

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

  • СОДЕРЖАНИЕ
    • ВВЕДЕНИЕ
    • ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
    • 1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВАЖНЕЙШИХ ВЕЛИЧИН И ЕДИНИЦИСПОЛЬЗУЕМЫХ В ХИМИИ
    • 2 ВАЖНЕЙШИЕ ВЕЛИЧИНЫ И ЕДИНИЦЫ В ХИМИИ
    • 3 РАСЧЕТЫ ДЛЯ ГАЗОВ
      • 31 Расчет массы газов
      • 32 Расчет объема газов
        • 4 РАСЧЕТЫ ДЛЯ СМЕСЕЙ
          • 41 Расчеты соотношения компонентов смеси
          • 42 Расчеты по массовой доле
          • 43 Расчеты по объемной доле
          • 44 Расчеты по мольной доле
          • 45 Расчеты по молярной концентрации
          • 46 Расчеты по эквивалентной концентрации
          • 47 Расчеты по плотности газов и растворов
          • 48 Расчет молярной концентрации веществапо результатам титрования
          • 49 Расчет массы по результатам титрования
            • 5 СТЕХИОМЕТРИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РЕАКЦИЯМ
              • 51 Алгебраический расчет массы и объема
              • 52 Расчет массы и объема методом пропорций
                • 6 РАСЧЁТЫ В ХИМИЧЕСКОЙ ТЕРМОДИНАМИКЕ
                  • 61 Расчет энтальпии реакции по данным эксперимента
                  • 62 Расчет стандартных величин реакции по табличным данным
                  • 63 Расчет энергии Гиббса реакции
                  • 64 Расчет константы равновесия
                    • 7 РАСЧЕТЫ В КИНЕТИКЕ РЕАКЦИЙ
                      • 71 Расчет константы скорости
                      • 72 Расчет порядка реакции
                      • 73 Расчет времени реакции
                      • 74 Расчеты по уравнению Аррениуса
                        • 8 РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РАВНОВЕСИЯМ
                          • 81 Расчеты по закону действующих масс
                          • 82 Расчет константы равновесия Кс
                          • 83 Расчет количества продукта в состоянии равновесия
                          • 84 Расчет выхода продукта
                          • 85 Расчет константы равновесия по уравнению Вант-Гоффа
                          • 86 Расчеты с водородным показателем рН
                          • 87 Расчет степени протолиза
                          • 88 Расчеты по равновесиям растворимости
                          • 89 Расчет растворимости при комплексообразовании
                            • 9 РАСЧЕТЫ В ЭЛЕКТРОХИМИИ
                              • 91 Расчеты по уравнению Нернста
                              • 92 Расчеты по законам Фарадея
                                • 10 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ФОРМУЛОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
                                  • 101 Определение молекулярной формулы летучего органического соединения
                                  • 102 Определение молекулярной формулы не летучего органического соединения
                                    • БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
                                    • Приложение
Page 59: МЕТОДИКА РЕШЕНИЯ ЗАДАЧvenec.ulstu.ru/lib/disk/2015/Kemer_7.pdf · 2015-03-23 · ВВЕДЕНИЕ Значение решения задач в курсе химии

34 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-

единения

( )( )

( ) ( )( ) ( ) 8

22

2

22 =sdot

sdot==

zyx

zyxp

zyx OHCmOHМOHCMTOHm

OHCnOHnY o

35 Составить молекулярную формулу

Молекулярная формула органического соединения С3Н8О

Молекулярная (брутто-) формула еще не проясняет строения химиче-

ского соединения Последнее может быть определено при использовании

химических иили физических методов

Возможные соединения с молекулярной формулой С3Н8О

CH3ndashCH2ndashCH2ndashOH ndash пропанол 1

CH3ndashCH(OH)ndashCH3 ndash пропанол 2

СН3ndashСН2ndashОndashСН3 ndash метиловый спирт

102 Определение молекулярной формулы

нелетучего органического соединения

Для определения молекулярной формулы нелетучего соединения необ-

ходимо оценить результаты качественного и количественного элементно-

го анализа и результатов определения молярной массы криоскопическим

методом Молярная масса вещества рассчитывается на основании пони-

жения температуры замерзания

LB

Bзамзам mM

mkT sdot=Δ

Lзам

BзамB mT

mkMΔ

=

где замTΔ ndash понижение температуры замерзания

59

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

замK ndash криоскопическая константа растворителя

Bm ndash масса вещества В

BM ndash молярная масса вещества В

Lm ndash масса растворителя

Для определения молекулярной формулы подходит следующая после-

довательность действий

Установить качественный состав соединения Результат исследуемое со-

единение состоит из элементов углерод водород и кислород Молекуляр-

ная формула ZYX OHC

1 Установить молярную массу соединения

11 Экспериментальное определение понижения температуры замер-

зания раствора

m( ZYX OHC ) = 78 г m(H2О) = 40 г

ΔTзам = -2 К

Кзам(Н2О) = -1860 К sdot гмоль

12 Рассчитать молярную массу соединения

)()()(

2OHmTOHCmkOHCM

зам

ZYXзамZYX Δ=

M( ZYX OHC ) = 181 гмоль

2 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органического

соединения путем анализа сжиганием

21 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида

углерода которые образуются при сжигании одной порции соединения

M(CxHyOz) = 93 мг

m(H2О) = 547 мг

V(СО2) = 739 мл

t =22 degС

60

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

ρ = 1006 гПа

22 Рассчитать объем диоксида углерода в нормальных условиях

25101315295152731006973)()(

0

0220 sdot

sdotsdot==

TppTCOVCOV

V0(СО2) = 679 мл

23 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-

единения

093041422

18106790)(

)()()(

)( 202

sdotsdot

=sdotsdot

==ZYXM

Zyx

ZYX OHCmVOHCMCOV

OHCnCOnx

х = 6

24 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-

единения

93181817542

)()()()(2

)()(2

2

22

sdotsdotsdot

=sdotsdot

==ZYX

Zyx

ZYX OHCmOHMOHCMOHm

OHCnOHny

у = 12

25 Расчет числа атомов кислорода в молекуле органического соеди-

нения

)()()()( OzMHyMCxMOHCM Zyx +minus=

16112126181

)()()()( sdotminussdotminus=

minusminus=

OMHyMCxMOHCM

z Zyx

z = 6

Молекулярная формула соединения С6H12O6

61

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

Основная

1 Коровин НВ Общая химия учебник для технических направлений и специальностей вузов НВ Коровин ndash 2-е изд испр и доп ndash М ВШ 2000

2 Фролов ВВ Химия ВВ Фролов ndash М Высшая школа 1995 3 Глинка НЛ Задачи и упражнения по общей химии НЛ Глинка ndash

Л Химия 1989 4 Суворов АВ Общая химия АВ Суворов АБ Никольский ndash СПб

Химия 1997 5 Орлов КЯ Авиационные материалы КЯ Орлов ВА Пархимович

ndash М Транспорт 1993 6 Задачи и упражнения по общей химии под ред проф НВ Корови-

на ndash М Высшая школа 2003 7 Михилев ЛА Задачи и упражнения по неорганической химии

ЛА Михилев НФ Пассет МИ Федотова ndash СПб Химия 1995 8 Хомченко ИГ Общая химия сборник задач и упражнений

ИГ Хомченко ndash М Оникс 1999 9 Литвинова ТН Задачи по общей химии с медико-биологической на-

правленностью ТН Литвинова ndash Ростов нД Феникс 2001 10 Кузьменко НЕ Задачник по химии НЕ Кузьменко ВВ Еремин

ndash М Экзамен 1999

Дополнительная

1 Слесарев ВИ Химия Основы химии живого учебник для вузов

ВИ Слесарев ndash 2-е изд испр и доп ndash СПб Химиздат 2001

2 Хаускрофт К Современный курс общей химии В 2 т К Хаускрофт

Э Констебл пер с англ ndash М Мир 2002 3 Лидин РА Химия справочник для старшеклассников поступающих в вузы

РА Лидин ЛЮ Аликберова ndash М Аст пресс школа 2002

62

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

4 Слета ЛА Химия справочник ЛА Слета ndash Харьков Фолио Рос-

тов нД Феникс 1997

5 Дикерсон Р Основные законы химии В 2 т Р Дикерсон Г Грей

Дж Хейт ndash М Мир 1982

6 Лучинский ГП Курс химии ГП Лучинский ndash М Высшая школа 1985

7 Ремсден ЭН Начала современной химии ЭН Ремсден ndash Л Хи-

мия 1985

8 Степин БД Неорганическая химия БД Степин АА Цветков ndash

М Высшая школа 1994 9 Шелинский ГИ Основы теории химических процессов ГИ Шелинский

ndash М Просвещение 1989

10 Ерохин ЮМ Сборник задач и упражнений по химии ЮМ Еро-

хин ВИ Фролов ndash М ВШ 1990

11 Любимова НБ Вопросы и задачи по общей и неорганической хи-

мии НБ Любимова ndash М ВШ 1990 12 Фримантл М Химия в действии М Фримантл ndash Ч 1 2 ndash М Мир 1991

13 Шиманович ИЕ Общая химия в формулах определениях схемах

ИЕ Шиманович МЛ Павлович ВФ Тикавый ПМ Малашко ndash Минск

Университетское 1996

14 Витинг ЛМ Задачи и упражнения по общей химии ЛМ Витинг

ЛА Резницкий ndash М МГУ 1995

15 Зоммер К Химия справоник школьника и студента Пер с нем

под ред РА Лигина ndash 2-е издстереотип ndash М Дрофа 2000

63

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Приложение

64

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

65

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

66

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

67

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Значение некоторых констант

Постоянная Авогадро NA = 60221023 моль-1

Постоянная Фарадея 1 F = 6021023е = 96484 Кл = 268 Аmiddotч

Постоянная Планка h = 662610-34 Джс

Универсальная газовая постоянная R = 0082 лmiddotатмКndash1моль-1 =

= 62 360 млmiddotмм рт ст Кndash1мольndash1 = 8314 ДжmiddotК-1мольndash1 = 1987 калК-1моль-1

Таблица 1

Приставки кратных и дольных единиц

Приставка Множитель Приставка Множитель Приставка Множитель

тера Т 1012 гектог 102 милли м 10-3

гига Г 109 дека да 101 микро мк 10-6

мега М 106 децид 10-1 нано н 10-9

кило к 103 сантис 10-2 пико п 10-12

Таблица 2

Корни латинских названий элементов

Символ Название Корень латинского названия Ag Серебро Аргент As Мышьяк арс- арсен- Au Золото аур- С Углерод карб- карбон- Сu Медь купр- Fe Железо ферр- Н Водород гидр- гидроген-

Hg Ртуть меркур- Мn Марганец марган- N Азот нитр- Ni Никель никкал- О Кислород окс- оксиген- Pb Свинец плюмб- S Сера сульф- тио-

Sb Сурьма стиб- Si Кремний алл- силиц- Sn Олово станн-

68

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Таблица 3 Соотношение между единицами энергии

Единица эрг Дж кал Втmiddotч ЭВ

эрг 1 10-7 239middot10-8 278middot10-11 624middot1011

Дж 107 1 0239 278middot10-4 625middot1018

кал 4184middot107 4184 1 116middot103 261middot1019

Втmiddotч 360middot1010 36middot103 861 1 224middot1022

ЭВ 160middot10-12 160middot10-19 383middot10-20 445middot10-23 1

Таблица 4

Названия часто употребляемых кислот и их солей

Кислота Названия солей

Название Формула Кислот-ный

осадок

По названию кислоты (рус номенклатура)

По названию аниона (между-народная но-менклатура)

Азотная HNO3 NO3ndash азотнокислый нитрат

Азотистая HNO2 NО2ndash азотистокислый нитрит

Бромоводородная HBr Brndash бромистый бромид

Йодоводородная HI Indash йодистый йодид

Метакремниевая H2SiO3 SiO32ndash кремниевокислый силикат

Марганцовая HMnO4 MnO4ndash марганцевокислый перманганат

Ортофосфорная H3PO4 PO43ndash фосфорнокислый ортофосфат

(фосфат)

H3PO4 HPO42ndash

кислый фосфорнокис-лый (двухзамещенный) гидрофосфат

H3PO4 H2PO4ndash кислый фосфорнокис-

лый (однозамещенный) дигидрофосфат

Серная H2SO4 SO42ndash сернокислый сульфат

H2SO4 HSO4ndash

кислый сернокислый

гидросульфат (бисульфат)

Сернистая H2SO3 SO32ndash сернокислый сульфит

H2SO3 HSO3ndash кислый сернистокислый гидросульфит

(бисульфит)

Угольная H2CO3 CO32ndash углекислый карбонат

H2CO3 HCO3ndash

кислый углекислый (двууглекислый)

гидрокарбонат (бикарбонат)

Уксусная CH3CHOOH CH3COOndash уксуснокислый ацетат

69

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Окончание табл 4Кислота Названия солей

Название Формула Кислот-ный

осадок

По названию кислоты (рус номенклатура)

По названию аниона (между-народная но-менклатура)

Фосфористая H3PO3 HPO32ndash фосфористокислый фосфит

Фтороводородная HF Fndash фтористый фторид

Хлороводородная HCl Clndash хлористый хлорид

Хлорная HClO4 ClO4ndash хлорнокислый перхлорат

Хлорноватая HClO3 ClO3ndash хлорноватокислый хлорат

Хлорноватистая HClO ClOndash хлорноватистокислый гипохлорид

Хромовая H2CrO4 CrO42ndash хромовокислый хромат

Двухромовая H2Cr2O7 Cr2O72ndash двухромовокислый

бихромат (ди-хромат)

70

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

  • СОДЕРЖАНИЕ
    • ВВЕДЕНИЕ
    • ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
    • 1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВАЖНЕЙШИХ ВЕЛИЧИН И ЕДИНИЦИСПОЛЬЗУЕМЫХ В ХИМИИ
    • 2 ВАЖНЕЙШИЕ ВЕЛИЧИНЫ И ЕДИНИЦЫ В ХИМИИ
    • 3 РАСЧЕТЫ ДЛЯ ГАЗОВ
      • 31 Расчет массы газов
      • 32 Расчет объема газов
        • 4 РАСЧЕТЫ ДЛЯ СМЕСЕЙ
          • 41 Расчеты соотношения компонентов смеси
          • 42 Расчеты по массовой доле
          • 43 Расчеты по объемной доле
          • 44 Расчеты по мольной доле
          • 45 Расчеты по молярной концентрации
          • 46 Расчеты по эквивалентной концентрации
          • 47 Расчеты по плотности газов и растворов
          • 48 Расчет молярной концентрации веществапо результатам титрования
          • 49 Расчет массы по результатам титрования
            • 5 СТЕХИОМЕТРИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РЕАКЦИЯМ
              • 51 Алгебраический расчет массы и объема
              • 52 Расчет массы и объема методом пропорций
                • 6 РАСЧЁТЫ В ХИМИЧЕСКОЙ ТЕРМОДИНАМИКЕ
                  • 61 Расчет энтальпии реакции по данным эксперимента
                  • 62 Расчет стандартных величин реакции по табличным данным
                  • 63 Расчет энергии Гиббса реакции
                  • 64 Расчет константы равновесия
                    • 7 РАСЧЕТЫ В КИНЕТИКЕ РЕАКЦИЙ
                      • 71 Расчет константы скорости
                      • 72 Расчет порядка реакции
                      • 73 Расчет времени реакции
                      • 74 Расчеты по уравнению Аррениуса
                        • 8 РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РАВНОВЕСИЯМ
                          • 81 Расчеты по закону действующих масс
                          • 82 Расчет константы равновесия Кс
                          • 83 Расчет количества продукта в состоянии равновесия
                          • 84 Расчет выхода продукта
                          • 85 Расчет константы равновесия по уравнению Вант-Гоффа
                          • 86 Расчеты с водородным показателем рН
                          • 87 Расчет степени протолиза
                          • 88 Расчеты по равновесиям растворимости
                          • 89 Расчет растворимости при комплексообразовании
                            • 9 РАСЧЕТЫ В ЭЛЕКТРОХИМИИ
                              • 91 Расчеты по уравнению Нернста
                              • 92 Расчеты по законам Фарадея
                                • 10 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ФОРМУЛОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
                                  • 101 Определение молекулярной формулы летучего органического соединения
                                  • 102 Определение молекулярной формулы не летучего органического соединения
                                    • БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
                                    • Приложение
Page 60: МЕТОДИКА РЕШЕНИЯ ЗАДАЧvenec.ulstu.ru/lib/disk/2015/Kemer_7.pdf · 2015-03-23 · ВВЕДЕНИЕ Значение решения задач в курсе химии

замK ndash криоскопическая константа растворителя

Bm ndash масса вещества В

BM ndash молярная масса вещества В

Lm ndash масса растворителя

Для определения молекулярной формулы подходит следующая после-

довательность действий

Установить качественный состав соединения Результат исследуемое со-

единение состоит из элементов углерод водород и кислород Молекуляр-

ная формула ZYX OHC

1 Установить молярную массу соединения

11 Экспериментальное определение понижения температуры замер-

зания раствора

m( ZYX OHC ) = 78 г m(H2О) = 40 г

ΔTзам = -2 К

Кзам(Н2О) = -1860 К sdot гмоль

12 Рассчитать молярную массу соединения

)()()(

2OHmTOHCmkOHCM

зам

ZYXзамZYX Δ=

M( ZYX OHC ) = 181 гмоль

2 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органического

соединения путем анализа сжиганием

21 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида

углерода которые образуются при сжигании одной порции соединения

M(CxHyOz) = 93 мг

m(H2О) = 547 мг

V(СО2) = 739 мл

t =22 degС

60

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

ρ = 1006 гПа

22 Рассчитать объем диоксида углерода в нормальных условиях

25101315295152731006973)()(

0

0220 sdot

sdotsdot==

TppTCOVCOV

V0(СО2) = 679 мл

23 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-

единения

093041422

18106790)(

)()()(

)( 202

sdotsdot

=sdotsdot

==ZYXM

Zyx

ZYX OHCmVOHCMCOV

OHCnCOnx

х = 6

24 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-

единения

93181817542

)()()()(2

)()(2

2

22

sdotsdotsdot

=sdotsdot

==ZYX

Zyx

ZYX OHCmOHMOHCMOHm

OHCnOHny

у = 12

25 Расчет числа атомов кислорода в молекуле органического соеди-

нения

)()()()( OzMHyMCxMOHCM Zyx +minus=

16112126181

)()()()( sdotminussdotminus=

minusminus=

OMHyMCxMOHCM

z Zyx

z = 6

Молекулярная формула соединения С6H12O6

61

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

Основная

1 Коровин НВ Общая химия учебник для технических направлений и специальностей вузов НВ Коровин ndash 2-е изд испр и доп ndash М ВШ 2000

2 Фролов ВВ Химия ВВ Фролов ndash М Высшая школа 1995 3 Глинка НЛ Задачи и упражнения по общей химии НЛ Глинка ndash

Л Химия 1989 4 Суворов АВ Общая химия АВ Суворов АБ Никольский ndash СПб

Химия 1997 5 Орлов КЯ Авиационные материалы КЯ Орлов ВА Пархимович

ndash М Транспорт 1993 6 Задачи и упражнения по общей химии под ред проф НВ Корови-

на ndash М Высшая школа 2003 7 Михилев ЛА Задачи и упражнения по неорганической химии

ЛА Михилев НФ Пассет МИ Федотова ndash СПб Химия 1995 8 Хомченко ИГ Общая химия сборник задач и упражнений

ИГ Хомченко ndash М Оникс 1999 9 Литвинова ТН Задачи по общей химии с медико-биологической на-

правленностью ТН Литвинова ndash Ростов нД Феникс 2001 10 Кузьменко НЕ Задачник по химии НЕ Кузьменко ВВ Еремин

ndash М Экзамен 1999

Дополнительная

1 Слесарев ВИ Химия Основы химии живого учебник для вузов

ВИ Слесарев ndash 2-е изд испр и доп ndash СПб Химиздат 2001

2 Хаускрофт К Современный курс общей химии В 2 т К Хаускрофт

Э Констебл пер с англ ndash М Мир 2002 3 Лидин РА Химия справочник для старшеклассников поступающих в вузы

РА Лидин ЛЮ Аликберова ndash М Аст пресс школа 2002

62

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

4 Слета ЛА Химия справочник ЛА Слета ndash Харьков Фолио Рос-

тов нД Феникс 1997

5 Дикерсон Р Основные законы химии В 2 т Р Дикерсон Г Грей

Дж Хейт ndash М Мир 1982

6 Лучинский ГП Курс химии ГП Лучинский ndash М Высшая школа 1985

7 Ремсден ЭН Начала современной химии ЭН Ремсден ndash Л Хи-

мия 1985

8 Степин БД Неорганическая химия БД Степин АА Цветков ndash

М Высшая школа 1994 9 Шелинский ГИ Основы теории химических процессов ГИ Шелинский

ndash М Просвещение 1989

10 Ерохин ЮМ Сборник задач и упражнений по химии ЮМ Еро-

хин ВИ Фролов ndash М ВШ 1990

11 Любимова НБ Вопросы и задачи по общей и неорганической хи-

мии НБ Любимова ndash М ВШ 1990 12 Фримантл М Химия в действии М Фримантл ndash Ч 1 2 ndash М Мир 1991

13 Шиманович ИЕ Общая химия в формулах определениях схемах

ИЕ Шиманович МЛ Павлович ВФ Тикавый ПМ Малашко ndash Минск

Университетское 1996

14 Витинг ЛМ Задачи и упражнения по общей химии ЛМ Витинг

ЛА Резницкий ndash М МГУ 1995

15 Зоммер К Химия справоник школьника и студента Пер с нем

под ред РА Лигина ndash 2-е издстереотип ndash М Дрофа 2000

63

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Приложение

64

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

65

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

66

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

67

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Значение некоторых констант

Постоянная Авогадро NA = 60221023 моль-1

Постоянная Фарадея 1 F = 6021023е = 96484 Кл = 268 Аmiddotч

Постоянная Планка h = 662610-34 Джс

Универсальная газовая постоянная R = 0082 лmiddotатмКndash1моль-1 =

= 62 360 млmiddotмм рт ст Кndash1мольndash1 = 8314 ДжmiddotК-1мольndash1 = 1987 калК-1моль-1

Таблица 1

Приставки кратных и дольных единиц

Приставка Множитель Приставка Множитель Приставка Множитель

тера Т 1012 гектог 102 милли м 10-3

гига Г 109 дека да 101 микро мк 10-6

мега М 106 децид 10-1 нано н 10-9

кило к 103 сантис 10-2 пико п 10-12

Таблица 2

Корни латинских названий элементов

Символ Название Корень латинского названия Ag Серебро Аргент As Мышьяк арс- арсен- Au Золото аур- С Углерод карб- карбон- Сu Медь купр- Fe Железо ферр- Н Водород гидр- гидроген-

Hg Ртуть меркур- Мn Марганец марган- N Азот нитр- Ni Никель никкал- О Кислород окс- оксиген- Pb Свинец плюмб- S Сера сульф- тио-

Sb Сурьма стиб- Si Кремний алл- силиц- Sn Олово станн-

68

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Таблица 3 Соотношение между единицами энергии

Единица эрг Дж кал Втmiddotч ЭВ

эрг 1 10-7 239middot10-8 278middot10-11 624middot1011

Дж 107 1 0239 278middot10-4 625middot1018

кал 4184middot107 4184 1 116middot103 261middot1019

Втmiddotч 360middot1010 36middot103 861 1 224middot1022

ЭВ 160middot10-12 160middot10-19 383middot10-20 445middot10-23 1

Таблица 4

Названия часто употребляемых кислот и их солей

Кислота Названия солей

Название Формула Кислот-ный

осадок

По названию кислоты (рус номенклатура)

По названию аниона (между-народная но-менклатура)

Азотная HNO3 NO3ndash азотнокислый нитрат

Азотистая HNO2 NО2ndash азотистокислый нитрит

Бромоводородная HBr Brndash бромистый бромид

Йодоводородная HI Indash йодистый йодид

Метакремниевая H2SiO3 SiO32ndash кремниевокислый силикат

Марганцовая HMnO4 MnO4ndash марганцевокислый перманганат

Ортофосфорная H3PO4 PO43ndash фосфорнокислый ортофосфат

(фосфат)

H3PO4 HPO42ndash

кислый фосфорнокис-лый (двухзамещенный) гидрофосфат

H3PO4 H2PO4ndash кислый фосфорнокис-

лый (однозамещенный) дигидрофосфат

Серная H2SO4 SO42ndash сернокислый сульфат

H2SO4 HSO4ndash

кислый сернокислый

гидросульфат (бисульфат)

Сернистая H2SO3 SO32ndash сернокислый сульфит

H2SO3 HSO3ndash кислый сернистокислый гидросульфит

(бисульфит)

Угольная H2CO3 CO32ndash углекислый карбонат

H2CO3 HCO3ndash

кислый углекислый (двууглекислый)

гидрокарбонат (бикарбонат)

Уксусная CH3CHOOH CH3COOndash уксуснокислый ацетат

69

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Окончание табл 4Кислота Названия солей

Название Формула Кислот-ный

осадок

По названию кислоты (рус номенклатура)

По названию аниона (между-народная но-менклатура)

Фосфористая H3PO3 HPO32ndash фосфористокислый фосфит

Фтороводородная HF Fndash фтористый фторид

Хлороводородная HCl Clndash хлористый хлорид

Хлорная HClO4 ClO4ndash хлорнокислый перхлорат

Хлорноватая HClO3 ClO3ndash хлорноватокислый хлорат

Хлорноватистая HClO ClOndash хлорноватистокислый гипохлорид

Хромовая H2CrO4 CrO42ndash хромовокислый хромат

Двухромовая H2Cr2O7 Cr2O72ndash двухромовокислый

бихромат (ди-хромат)

70

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

  • СОДЕРЖАНИЕ
    • ВВЕДЕНИЕ
    • ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
    • 1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВАЖНЕЙШИХ ВЕЛИЧИН И ЕДИНИЦИСПОЛЬЗУЕМЫХ В ХИМИИ
    • 2 ВАЖНЕЙШИЕ ВЕЛИЧИНЫ И ЕДИНИЦЫ В ХИМИИ
    • 3 РАСЧЕТЫ ДЛЯ ГАЗОВ
      • 31 Расчет массы газов
      • 32 Расчет объема газов
        • 4 РАСЧЕТЫ ДЛЯ СМЕСЕЙ
          • 41 Расчеты соотношения компонентов смеси
          • 42 Расчеты по массовой доле
          • 43 Расчеты по объемной доле
          • 44 Расчеты по мольной доле
          • 45 Расчеты по молярной концентрации
          • 46 Расчеты по эквивалентной концентрации
          • 47 Расчеты по плотности газов и растворов
          • 48 Расчет молярной концентрации веществапо результатам титрования
          • 49 Расчет массы по результатам титрования
            • 5 СТЕХИОМЕТРИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РЕАКЦИЯМ
              • 51 Алгебраический расчет массы и объема
              • 52 Расчет массы и объема методом пропорций
                • 6 РАСЧЁТЫ В ХИМИЧЕСКОЙ ТЕРМОДИНАМИКЕ
                  • 61 Расчет энтальпии реакции по данным эксперимента
                  • 62 Расчет стандартных величин реакции по табличным данным
                  • 63 Расчет энергии Гиббса реакции
                  • 64 Расчет константы равновесия
                    • 7 РАСЧЕТЫ В КИНЕТИКЕ РЕАКЦИЙ
                      • 71 Расчет константы скорости
                      • 72 Расчет порядка реакции
                      • 73 Расчет времени реакции
                      • 74 Расчеты по уравнению Аррениуса
                        • 8 РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РАВНОВЕСИЯМ
                          • 81 Расчеты по закону действующих масс
                          • 82 Расчет константы равновесия Кс
                          • 83 Расчет количества продукта в состоянии равновесия
                          • 84 Расчет выхода продукта
                          • 85 Расчет константы равновесия по уравнению Вант-Гоффа
                          • 86 Расчеты с водородным показателем рН
                          • 87 Расчет степени протолиза
                          • 88 Расчеты по равновесиям растворимости
                          • 89 Расчет растворимости при комплексообразовании
                            • 9 РАСЧЕТЫ В ЭЛЕКТРОХИМИИ
                              • 91 Расчеты по уравнению Нернста
                              • 92 Расчеты по законам Фарадея
                                • 10 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ФОРМУЛОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
                                  • 101 Определение молекулярной формулы летучего органического соединения
                                  • 102 Определение молекулярной формулы не летучего органического соединения
                                    • БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
                                    • Приложение
Page 61: МЕТОДИКА РЕШЕНИЯ ЗАДАЧvenec.ulstu.ru/lib/disk/2015/Kemer_7.pdf · 2015-03-23 · ВВЕДЕНИЕ Значение решения задач в курсе химии

ρ = 1006 гПа

22 Рассчитать объем диоксида углерода в нормальных условиях

25101315295152731006973)()(

0

0220 sdot

sdotsdot==

TppTCOVCOV

V0(СО2) = 679 мл

23 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-

единения

093041422

18106790)(

)()()(

)( 202

sdotsdot

=sdotsdot

==ZYXM

Zyx

ZYX OHCmVOHCMCOV

OHCnCOnx

х = 6

24 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-

единения

93181817542

)()()()(2

)()(2

2

22

sdotsdotsdot

=sdotsdot

==ZYX

Zyx

ZYX OHCmOHMOHCMOHm

OHCnOHny

у = 12

25 Расчет числа атомов кислорода в молекуле органического соеди-

нения

)()()()( OzMHyMCxMOHCM Zyx +minus=

16112126181

)()()()( sdotminussdotminus=

minusminus=

OMHyMCxMOHCM

z Zyx

z = 6

Молекулярная формула соединения С6H12O6

61

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

Основная

1 Коровин НВ Общая химия учебник для технических направлений и специальностей вузов НВ Коровин ndash 2-е изд испр и доп ndash М ВШ 2000

2 Фролов ВВ Химия ВВ Фролов ndash М Высшая школа 1995 3 Глинка НЛ Задачи и упражнения по общей химии НЛ Глинка ndash

Л Химия 1989 4 Суворов АВ Общая химия АВ Суворов АБ Никольский ndash СПб

Химия 1997 5 Орлов КЯ Авиационные материалы КЯ Орлов ВА Пархимович

ndash М Транспорт 1993 6 Задачи и упражнения по общей химии под ред проф НВ Корови-

на ndash М Высшая школа 2003 7 Михилев ЛА Задачи и упражнения по неорганической химии

ЛА Михилев НФ Пассет МИ Федотова ndash СПб Химия 1995 8 Хомченко ИГ Общая химия сборник задач и упражнений

ИГ Хомченко ndash М Оникс 1999 9 Литвинова ТН Задачи по общей химии с медико-биологической на-

правленностью ТН Литвинова ndash Ростов нД Феникс 2001 10 Кузьменко НЕ Задачник по химии НЕ Кузьменко ВВ Еремин

ndash М Экзамен 1999

Дополнительная

1 Слесарев ВИ Химия Основы химии живого учебник для вузов

ВИ Слесарев ndash 2-е изд испр и доп ndash СПб Химиздат 2001

2 Хаускрофт К Современный курс общей химии В 2 т К Хаускрофт

Э Констебл пер с англ ndash М Мир 2002 3 Лидин РА Химия справочник для старшеклассников поступающих в вузы

РА Лидин ЛЮ Аликберова ndash М Аст пресс школа 2002

62

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

4 Слета ЛА Химия справочник ЛА Слета ndash Харьков Фолио Рос-

тов нД Феникс 1997

5 Дикерсон Р Основные законы химии В 2 т Р Дикерсон Г Грей

Дж Хейт ndash М Мир 1982

6 Лучинский ГП Курс химии ГП Лучинский ndash М Высшая школа 1985

7 Ремсден ЭН Начала современной химии ЭН Ремсден ndash Л Хи-

мия 1985

8 Степин БД Неорганическая химия БД Степин АА Цветков ndash

М Высшая школа 1994 9 Шелинский ГИ Основы теории химических процессов ГИ Шелинский

ndash М Просвещение 1989

10 Ерохин ЮМ Сборник задач и упражнений по химии ЮМ Еро-

хин ВИ Фролов ndash М ВШ 1990

11 Любимова НБ Вопросы и задачи по общей и неорганической хи-

мии НБ Любимова ndash М ВШ 1990 12 Фримантл М Химия в действии М Фримантл ndash Ч 1 2 ndash М Мир 1991

13 Шиманович ИЕ Общая химия в формулах определениях схемах

ИЕ Шиманович МЛ Павлович ВФ Тикавый ПМ Малашко ndash Минск

Университетское 1996

14 Витинг ЛМ Задачи и упражнения по общей химии ЛМ Витинг

ЛА Резницкий ndash М МГУ 1995

15 Зоммер К Химия справоник школьника и студента Пер с нем

под ред РА Лигина ndash 2-е издстереотип ndash М Дрофа 2000

63

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Приложение

64

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

65

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

66

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

67

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Значение некоторых констант

Постоянная Авогадро NA = 60221023 моль-1

Постоянная Фарадея 1 F = 6021023е = 96484 Кл = 268 Аmiddotч

Постоянная Планка h = 662610-34 Джс

Универсальная газовая постоянная R = 0082 лmiddotатмКndash1моль-1 =

= 62 360 млmiddotмм рт ст Кndash1мольndash1 = 8314 ДжmiddotК-1мольndash1 = 1987 калК-1моль-1

Таблица 1

Приставки кратных и дольных единиц

Приставка Множитель Приставка Множитель Приставка Множитель

тера Т 1012 гектог 102 милли м 10-3

гига Г 109 дека да 101 микро мк 10-6

мега М 106 децид 10-1 нано н 10-9

кило к 103 сантис 10-2 пико п 10-12

Таблица 2

Корни латинских названий элементов

Символ Название Корень латинского названия Ag Серебро Аргент As Мышьяк арс- арсен- Au Золото аур- С Углерод карб- карбон- Сu Медь купр- Fe Железо ферр- Н Водород гидр- гидроген-

Hg Ртуть меркур- Мn Марганец марган- N Азот нитр- Ni Никель никкал- О Кислород окс- оксиген- Pb Свинец плюмб- S Сера сульф- тио-

Sb Сурьма стиб- Si Кремний алл- силиц- Sn Олово станн-

68

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Таблица 3 Соотношение между единицами энергии

Единица эрг Дж кал Втmiddotч ЭВ

эрг 1 10-7 239middot10-8 278middot10-11 624middot1011

Дж 107 1 0239 278middot10-4 625middot1018

кал 4184middot107 4184 1 116middot103 261middot1019

Втmiddotч 360middot1010 36middot103 861 1 224middot1022

ЭВ 160middot10-12 160middot10-19 383middot10-20 445middot10-23 1

Таблица 4

Названия часто употребляемых кислот и их солей

Кислота Названия солей

Название Формула Кислот-ный

осадок

По названию кислоты (рус номенклатура)

По названию аниона (между-народная но-менклатура)

Азотная HNO3 NO3ndash азотнокислый нитрат

Азотистая HNO2 NО2ndash азотистокислый нитрит

Бромоводородная HBr Brndash бромистый бромид

Йодоводородная HI Indash йодистый йодид

Метакремниевая H2SiO3 SiO32ndash кремниевокислый силикат

Марганцовая HMnO4 MnO4ndash марганцевокислый перманганат

Ортофосфорная H3PO4 PO43ndash фосфорнокислый ортофосфат

(фосфат)

H3PO4 HPO42ndash

кислый фосфорнокис-лый (двухзамещенный) гидрофосфат

H3PO4 H2PO4ndash кислый фосфорнокис-

лый (однозамещенный) дигидрофосфат

Серная H2SO4 SO42ndash сернокислый сульфат

H2SO4 HSO4ndash

кислый сернокислый

гидросульфат (бисульфат)

Сернистая H2SO3 SO32ndash сернокислый сульфит

H2SO3 HSO3ndash кислый сернистокислый гидросульфит

(бисульфит)

Угольная H2CO3 CO32ndash углекислый карбонат

H2CO3 HCO3ndash

кислый углекислый (двууглекислый)

гидрокарбонат (бикарбонат)

Уксусная CH3CHOOH CH3COOndash уксуснокислый ацетат

69

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Окончание табл 4Кислота Названия солей

Название Формула Кислот-ный

осадок

По названию кислоты (рус номенклатура)

По названию аниона (между-народная но-менклатура)

Фосфористая H3PO3 HPO32ndash фосфористокислый фосфит

Фтороводородная HF Fndash фтористый фторид

Хлороводородная HCl Clndash хлористый хлорид

Хлорная HClO4 ClO4ndash хлорнокислый перхлорат

Хлорноватая HClO3 ClO3ndash хлорноватокислый хлорат

Хлорноватистая HClO ClOndash хлорноватистокислый гипохлорид

Хромовая H2CrO4 CrO42ndash хромовокислый хромат

Двухромовая H2Cr2O7 Cr2O72ndash двухромовокислый

бихромат (ди-хромат)

70

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

  • СОДЕРЖАНИЕ
    • ВВЕДЕНИЕ
    • ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
    • 1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВАЖНЕЙШИХ ВЕЛИЧИН И ЕДИНИЦИСПОЛЬЗУЕМЫХ В ХИМИИ
    • 2 ВАЖНЕЙШИЕ ВЕЛИЧИНЫ И ЕДИНИЦЫ В ХИМИИ
    • 3 РАСЧЕТЫ ДЛЯ ГАЗОВ
      • 31 Расчет массы газов
      • 32 Расчет объема газов
        • 4 РАСЧЕТЫ ДЛЯ СМЕСЕЙ
          • 41 Расчеты соотношения компонентов смеси
          • 42 Расчеты по массовой доле
          • 43 Расчеты по объемной доле
          • 44 Расчеты по мольной доле
          • 45 Расчеты по молярной концентрации
          • 46 Расчеты по эквивалентной концентрации
          • 47 Расчеты по плотности газов и растворов
          • 48 Расчет молярной концентрации веществапо результатам титрования
          • 49 Расчет массы по результатам титрования
            • 5 СТЕХИОМЕТРИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РЕАКЦИЯМ
              • 51 Алгебраический расчет массы и объема
              • 52 Расчет массы и объема методом пропорций
                • 6 РАСЧЁТЫ В ХИМИЧЕСКОЙ ТЕРМОДИНАМИКЕ
                  • 61 Расчет энтальпии реакции по данным эксперимента
                  • 62 Расчет стандартных величин реакции по табличным данным
                  • 63 Расчет энергии Гиббса реакции
                  • 64 Расчет константы равновесия
                    • 7 РАСЧЕТЫ В КИНЕТИКЕ РЕАКЦИЙ
                      • 71 Расчет константы скорости
                      • 72 Расчет порядка реакции
                      • 73 Расчет времени реакции
                      • 74 Расчеты по уравнению Аррениуса
                        • 8 РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РАВНОВЕСИЯМ
                          • 81 Расчеты по закону действующих масс
                          • 82 Расчет константы равновесия Кс
                          • 83 Расчет количества продукта в состоянии равновесия
                          • 84 Расчет выхода продукта
                          • 85 Расчет константы равновесия по уравнению Вант-Гоффа
                          • 86 Расчеты с водородным показателем рН
                          • 87 Расчет степени протолиза
                          • 88 Расчеты по равновесиям растворимости
                          • 89 Расчет растворимости при комплексообразовании
                            • 9 РАСЧЕТЫ В ЭЛЕКТРОХИМИИ
                              • 91 Расчеты по уравнению Нернста
                              • 92 Расчеты по законам Фарадея
                                • 10 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ФОРМУЛОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
                                  • 101 Определение молекулярной формулы летучего органического соединения
                                  • 102 Определение молекулярной формулы не летучего органического соединения
                                    • БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
                                    • Приложение
Page 62: МЕТОДИКА РЕШЕНИЯ ЗАДАЧvenec.ulstu.ru/lib/disk/2015/Kemer_7.pdf · 2015-03-23 · ВВЕДЕНИЕ Значение решения задач в курсе химии

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

Основная

1 Коровин НВ Общая химия учебник для технических направлений и специальностей вузов НВ Коровин ndash 2-е изд испр и доп ndash М ВШ 2000

2 Фролов ВВ Химия ВВ Фролов ndash М Высшая школа 1995 3 Глинка НЛ Задачи и упражнения по общей химии НЛ Глинка ndash

Л Химия 1989 4 Суворов АВ Общая химия АВ Суворов АБ Никольский ndash СПб

Химия 1997 5 Орлов КЯ Авиационные материалы КЯ Орлов ВА Пархимович

ndash М Транспорт 1993 6 Задачи и упражнения по общей химии под ред проф НВ Корови-

на ndash М Высшая школа 2003 7 Михилев ЛА Задачи и упражнения по неорганической химии

ЛА Михилев НФ Пассет МИ Федотова ndash СПб Химия 1995 8 Хомченко ИГ Общая химия сборник задач и упражнений

ИГ Хомченко ndash М Оникс 1999 9 Литвинова ТН Задачи по общей химии с медико-биологической на-

правленностью ТН Литвинова ndash Ростов нД Феникс 2001 10 Кузьменко НЕ Задачник по химии НЕ Кузьменко ВВ Еремин

ndash М Экзамен 1999

Дополнительная

1 Слесарев ВИ Химия Основы химии живого учебник для вузов

ВИ Слесарев ndash 2-е изд испр и доп ndash СПб Химиздат 2001

2 Хаускрофт К Современный курс общей химии В 2 т К Хаускрофт

Э Констебл пер с англ ndash М Мир 2002 3 Лидин РА Химия справочник для старшеклассников поступающих в вузы

РА Лидин ЛЮ Аликберова ndash М Аст пресс школа 2002

62

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

4 Слета ЛА Химия справочник ЛА Слета ndash Харьков Фолио Рос-

тов нД Феникс 1997

5 Дикерсон Р Основные законы химии В 2 т Р Дикерсон Г Грей

Дж Хейт ndash М Мир 1982

6 Лучинский ГП Курс химии ГП Лучинский ndash М Высшая школа 1985

7 Ремсден ЭН Начала современной химии ЭН Ремсден ndash Л Хи-

мия 1985

8 Степин БД Неорганическая химия БД Степин АА Цветков ndash

М Высшая школа 1994 9 Шелинский ГИ Основы теории химических процессов ГИ Шелинский

ndash М Просвещение 1989

10 Ерохин ЮМ Сборник задач и упражнений по химии ЮМ Еро-

хин ВИ Фролов ndash М ВШ 1990

11 Любимова НБ Вопросы и задачи по общей и неорганической хи-

мии НБ Любимова ndash М ВШ 1990 12 Фримантл М Химия в действии М Фримантл ndash Ч 1 2 ndash М Мир 1991

13 Шиманович ИЕ Общая химия в формулах определениях схемах

ИЕ Шиманович МЛ Павлович ВФ Тикавый ПМ Малашко ndash Минск

Университетское 1996

14 Витинг ЛМ Задачи и упражнения по общей химии ЛМ Витинг

ЛА Резницкий ndash М МГУ 1995

15 Зоммер К Химия справоник школьника и студента Пер с нем

под ред РА Лигина ndash 2-е издстереотип ndash М Дрофа 2000

63

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Приложение

64

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

65

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

66

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

67

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Значение некоторых констант

Постоянная Авогадро NA = 60221023 моль-1

Постоянная Фарадея 1 F = 6021023е = 96484 Кл = 268 Аmiddotч

Постоянная Планка h = 662610-34 Джс

Универсальная газовая постоянная R = 0082 лmiddotатмКndash1моль-1 =

= 62 360 млmiddotмм рт ст Кndash1мольndash1 = 8314 ДжmiddotК-1мольndash1 = 1987 калК-1моль-1

Таблица 1

Приставки кратных и дольных единиц

Приставка Множитель Приставка Множитель Приставка Множитель

тера Т 1012 гектог 102 милли м 10-3

гига Г 109 дека да 101 микро мк 10-6

мега М 106 децид 10-1 нано н 10-9

кило к 103 сантис 10-2 пико п 10-12

Таблица 2

Корни латинских названий элементов

Символ Название Корень латинского названия Ag Серебро Аргент As Мышьяк арс- арсен- Au Золото аур- С Углерод карб- карбон- Сu Медь купр- Fe Железо ферр- Н Водород гидр- гидроген-

Hg Ртуть меркур- Мn Марганец марган- N Азот нитр- Ni Никель никкал- О Кислород окс- оксиген- Pb Свинец плюмб- S Сера сульф- тио-

Sb Сурьма стиб- Si Кремний алл- силиц- Sn Олово станн-

68

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Таблица 3 Соотношение между единицами энергии

Единица эрг Дж кал Втmiddotч ЭВ

эрг 1 10-7 239middot10-8 278middot10-11 624middot1011

Дж 107 1 0239 278middot10-4 625middot1018

кал 4184middot107 4184 1 116middot103 261middot1019

Втmiddotч 360middot1010 36middot103 861 1 224middot1022

ЭВ 160middot10-12 160middot10-19 383middot10-20 445middot10-23 1

Таблица 4

Названия часто употребляемых кислот и их солей

Кислота Названия солей

Название Формула Кислот-ный

осадок

По названию кислоты (рус номенклатура)

По названию аниона (между-народная но-менклатура)

Азотная HNO3 NO3ndash азотнокислый нитрат

Азотистая HNO2 NО2ndash азотистокислый нитрит

Бромоводородная HBr Brndash бромистый бромид

Йодоводородная HI Indash йодистый йодид

Метакремниевая H2SiO3 SiO32ndash кремниевокислый силикат

Марганцовая HMnO4 MnO4ndash марганцевокислый перманганат

Ортофосфорная H3PO4 PO43ndash фосфорнокислый ортофосфат

(фосфат)

H3PO4 HPO42ndash

кислый фосфорнокис-лый (двухзамещенный) гидрофосфат

H3PO4 H2PO4ndash кислый фосфорнокис-

лый (однозамещенный) дигидрофосфат

Серная H2SO4 SO42ndash сернокислый сульфат

H2SO4 HSO4ndash

кислый сернокислый

гидросульфат (бисульфат)

Сернистая H2SO3 SO32ndash сернокислый сульфит

H2SO3 HSO3ndash кислый сернистокислый гидросульфит

(бисульфит)

Угольная H2CO3 CO32ndash углекислый карбонат

H2CO3 HCO3ndash

кислый углекислый (двууглекислый)

гидрокарбонат (бикарбонат)

Уксусная CH3CHOOH CH3COOndash уксуснокислый ацетат

69

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Окончание табл 4Кислота Названия солей

Название Формула Кислот-ный

осадок

По названию кислоты (рус номенклатура)

По названию аниона (между-народная но-менклатура)

Фосфористая H3PO3 HPO32ndash фосфористокислый фосфит

Фтороводородная HF Fndash фтористый фторид

Хлороводородная HCl Clndash хлористый хлорид

Хлорная HClO4 ClO4ndash хлорнокислый перхлорат

Хлорноватая HClO3 ClO3ndash хлорноватокислый хлорат

Хлорноватистая HClO ClOndash хлорноватистокислый гипохлорид

Хромовая H2CrO4 CrO42ndash хромовокислый хромат

Двухромовая H2Cr2O7 Cr2O72ndash двухромовокислый

бихромат (ди-хромат)

70

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

  • СОДЕРЖАНИЕ
    • ВВЕДЕНИЕ
    • ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
    • 1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВАЖНЕЙШИХ ВЕЛИЧИН И ЕДИНИЦИСПОЛЬЗУЕМЫХ В ХИМИИ
    • 2 ВАЖНЕЙШИЕ ВЕЛИЧИНЫ И ЕДИНИЦЫ В ХИМИИ
    • 3 РАСЧЕТЫ ДЛЯ ГАЗОВ
      • 31 Расчет массы газов
      • 32 Расчет объема газов
        • 4 РАСЧЕТЫ ДЛЯ СМЕСЕЙ
          • 41 Расчеты соотношения компонентов смеси
          • 42 Расчеты по массовой доле
          • 43 Расчеты по объемной доле
          • 44 Расчеты по мольной доле
          • 45 Расчеты по молярной концентрации
          • 46 Расчеты по эквивалентной концентрации
          • 47 Расчеты по плотности газов и растворов
          • 48 Расчет молярной концентрации веществапо результатам титрования
          • 49 Расчет массы по результатам титрования
            • 5 СТЕХИОМЕТРИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РЕАКЦИЯМ
              • 51 Алгебраический расчет массы и объема
              • 52 Расчет массы и объема методом пропорций
                • 6 РАСЧЁТЫ В ХИМИЧЕСКОЙ ТЕРМОДИНАМИКЕ
                  • 61 Расчет энтальпии реакции по данным эксперимента
                  • 62 Расчет стандартных величин реакции по табличным данным
                  • 63 Расчет энергии Гиббса реакции
                  • 64 Расчет константы равновесия
                    • 7 РАСЧЕТЫ В КИНЕТИКЕ РЕАКЦИЙ
                      • 71 Расчет константы скорости
                      • 72 Расчет порядка реакции
                      • 73 Расчет времени реакции
                      • 74 Расчеты по уравнению Аррениуса
                        • 8 РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РАВНОВЕСИЯМ
                          • 81 Расчеты по закону действующих масс
                          • 82 Расчет константы равновесия Кс
                          • 83 Расчет количества продукта в состоянии равновесия
                          • 84 Расчет выхода продукта
                          • 85 Расчет константы равновесия по уравнению Вант-Гоффа
                          • 86 Расчеты с водородным показателем рН
                          • 87 Расчет степени протолиза
                          • 88 Расчеты по равновесиям растворимости
                          • 89 Расчет растворимости при комплексообразовании
                            • 9 РАСЧЕТЫ В ЭЛЕКТРОХИМИИ
                              • 91 Расчеты по уравнению Нернста
                              • 92 Расчеты по законам Фарадея
                                • 10 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ФОРМУЛОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
                                  • 101 Определение молекулярной формулы летучего органического соединения
                                  • 102 Определение молекулярной формулы не летучего органического соединения
                                    • БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
                                    • Приложение
Page 63: МЕТОДИКА РЕШЕНИЯ ЗАДАЧvenec.ulstu.ru/lib/disk/2015/Kemer_7.pdf · 2015-03-23 · ВВЕДЕНИЕ Значение решения задач в курсе химии

4 Слета ЛА Химия справочник ЛА Слета ndash Харьков Фолио Рос-

тов нД Феникс 1997

5 Дикерсон Р Основные законы химии В 2 т Р Дикерсон Г Грей

Дж Хейт ndash М Мир 1982

6 Лучинский ГП Курс химии ГП Лучинский ndash М Высшая школа 1985

7 Ремсден ЭН Начала современной химии ЭН Ремсден ndash Л Хи-

мия 1985

8 Степин БД Неорганическая химия БД Степин АА Цветков ndash

М Высшая школа 1994 9 Шелинский ГИ Основы теории химических процессов ГИ Шелинский

ndash М Просвещение 1989

10 Ерохин ЮМ Сборник задач и упражнений по химии ЮМ Еро-

хин ВИ Фролов ndash М ВШ 1990

11 Любимова НБ Вопросы и задачи по общей и неорганической хи-

мии НБ Любимова ndash М ВШ 1990 12 Фримантл М Химия в действии М Фримантл ndash Ч 1 2 ndash М Мир 1991

13 Шиманович ИЕ Общая химия в формулах определениях схемах

ИЕ Шиманович МЛ Павлович ВФ Тикавый ПМ Малашко ndash Минск

Университетское 1996

14 Витинг ЛМ Задачи и упражнения по общей химии ЛМ Витинг

ЛА Резницкий ndash М МГУ 1995

15 Зоммер К Химия справоник школьника и студента Пер с нем

под ред РА Лигина ndash 2-е издстереотип ndash М Дрофа 2000

63

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Приложение

64

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

65

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

66

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

67

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Значение некоторых констант

Постоянная Авогадро NA = 60221023 моль-1

Постоянная Фарадея 1 F = 6021023е = 96484 Кл = 268 Аmiddotч

Постоянная Планка h = 662610-34 Джс

Универсальная газовая постоянная R = 0082 лmiddotатмКndash1моль-1 =

= 62 360 млmiddotмм рт ст Кndash1мольndash1 = 8314 ДжmiddotК-1мольndash1 = 1987 калК-1моль-1

Таблица 1

Приставки кратных и дольных единиц

Приставка Множитель Приставка Множитель Приставка Множитель

тера Т 1012 гектог 102 милли м 10-3

гига Г 109 дека да 101 микро мк 10-6

мега М 106 децид 10-1 нано н 10-9

кило к 103 сантис 10-2 пико п 10-12

Таблица 2

Корни латинских названий элементов

Символ Название Корень латинского названия Ag Серебро Аргент As Мышьяк арс- арсен- Au Золото аур- С Углерод карб- карбон- Сu Медь купр- Fe Железо ферр- Н Водород гидр- гидроген-

Hg Ртуть меркур- Мn Марганец марган- N Азот нитр- Ni Никель никкал- О Кислород окс- оксиген- Pb Свинец плюмб- S Сера сульф- тио-

Sb Сурьма стиб- Si Кремний алл- силиц- Sn Олово станн-

68

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Таблица 3 Соотношение между единицами энергии

Единица эрг Дж кал Втmiddotч ЭВ

эрг 1 10-7 239middot10-8 278middot10-11 624middot1011

Дж 107 1 0239 278middot10-4 625middot1018

кал 4184middot107 4184 1 116middot103 261middot1019

Втmiddotч 360middot1010 36middot103 861 1 224middot1022

ЭВ 160middot10-12 160middot10-19 383middot10-20 445middot10-23 1

Таблица 4

Названия часто употребляемых кислот и их солей

Кислота Названия солей

Название Формула Кислот-ный

осадок

По названию кислоты (рус номенклатура)

По названию аниона (между-народная но-менклатура)

Азотная HNO3 NO3ndash азотнокислый нитрат

Азотистая HNO2 NО2ndash азотистокислый нитрит

Бромоводородная HBr Brndash бромистый бромид

Йодоводородная HI Indash йодистый йодид

Метакремниевая H2SiO3 SiO32ndash кремниевокислый силикат

Марганцовая HMnO4 MnO4ndash марганцевокислый перманганат

Ортофосфорная H3PO4 PO43ndash фосфорнокислый ортофосфат

(фосфат)

H3PO4 HPO42ndash

кислый фосфорнокис-лый (двухзамещенный) гидрофосфат

H3PO4 H2PO4ndash кислый фосфорнокис-

лый (однозамещенный) дигидрофосфат

Серная H2SO4 SO42ndash сернокислый сульфат

H2SO4 HSO4ndash

кислый сернокислый

гидросульфат (бисульфат)

Сернистая H2SO3 SO32ndash сернокислый сульфит

H2SO3 HSO3ndash кислый сернистокислый гидросульфит

(бисульфит)

Угольная H2CO3 CO32ndash углекислый карбонат

H2CO3 HCO3ndash

кислый углекислый (двууглекислый)

гидрокарбонат (бикарбонат)

Уксусная CH3CHOOH CH3COOndash уксуснокислый ацетат

69

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Окончание табл 4Кислота Названия солей

Название Формула Кислот-ный

осадок

По названию кислоты (рус номенклатура)

По названию аниона (между-народная но-менклатура)

Фосфористая H3PO3 HPO32ndash фосфористокислый фосфит

Фтороводородная HF Fndash фтористый фторид

Хлороводородная HCl Clndash хлористый хлорид

Хлорная HClO4 ClO4ndash хлорнокислый перхлорат

Хлорноватая HClO3 ClO3ndash хлорноватокислый хлорат

Хлорноватистая HClO ClOndash хлорноватистокислый гипохлорид

Хромовая H2CrO4 CrO42ndash хромовокислый хромат

Двухромовая H2Cr2O7 Cr2O72ndash двухромовокислый

бихромат (ди-хромат)

70

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

  • СОДЕРЖАНИЕ
    • ВВЕДЕНИЕ
    • ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
    • 1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВАЖНЕЙШИХ ВЕЛИЧИН И ЕДИНИЦИСПОЛЬЗУЕМЫХ В ХИМИИ
    • 2 ВАЖНЕЙШИЕ ВЕЛИЧИНЫ И ЕДИНИЦЫ В ХИМИИ
    • 3 РАСЧЕТЫ ДЛЯ ГАЗОВ
      • 31 Расчет массы газов
      • 32 Расчет объема газов
        • 4 РАСЧЕТЫ ДЛЯ СМЕСЕЙ
          • 41 Расчеты соотношения компонентов смеси
          • 42 Расчеты по массовой доле
          • 43 Расчеты по объемной доле
          • 44 Расчеты по мольной доле
          • 45 Расчеты по молярной концентрации
          • 46 Расчеты по эквивалентной концентрации
          • 47 Расчеты по плотности газов и растворов
          • 48 Расчет молярной концентрации веществапо результатам титрования
          • 49 Расчет массы по результатам титрования
            • 5 СТЕХИОМЕТРИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РЕАКЦИЯМ
              • 51 Алгебраический расчет массы и объема
              • 52 Расчет массы и объема методом пропорций
                • 6 РАСЧЁТЫ В ХИМИЧЕСКОЙ ТЕРМОДИНАМИКЕ
                  • 61 Расчет энтальпии реакции по данным эксперимента
                  • 62 Расчет стандартных величин реакции по табличным данным
                  • 63 Расчет энергии Гиббса реакции
                  • 64 Расчет константы равновесия
                    • 7 РАСЧЕТЫ В КИНЕТИКЕ РЕАКЦИЙ
                      • 71 Расчет константы скорости
                      • 72 Расчет порядка реакции
                      • 73 Расчет времени реакции
                      • 74 Расчеты по уравнению Аррениуса
                        • 8 РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РАВНОВЕСИЯМ
                          • 81 Расчеты по закону действующих масс
                          • 82 Расчет константы равновесия Кс
                          • 83 Расчет количества продукта в состоянии равновесия
                          • 84 Расчет выхода продукта
                          • 85 Расчет константы равновесия по уравнению Вант-Гоффа
                          • 86 Расчеты с водородным показателем рН
                          • 87 Расчет степени протолиза
                          • 88 Расчеты по равновесиям растворимости
                          • 89 Расчет растворимости при комплексообразовании
                            • 9 РАСЧЕТЫ В ЭЛЕКТРОХИМИИ
                              • 91 Расчеты по уравнению Нернста
                              • 92 Расчеты по законам Фарадея
                                • 10 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ФОРМУЛОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
                                  • 101 Определение молекулярной формулы летучего органического соединения
                                  • 102 Определение молекулярной формулы не летучего органического соединения
                                    • БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
                                    • Приложение
Page 64: МЕТОДИКА РЕШЕНИЯ ЗАДАЧvenec.ulstu.ru/lib/disk/2015/Kemer_7.pdf · 2015-03-23 · ВВЕДЕНИЕ Значение решения задач в курсе химии

Приложение

64

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

65

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

66

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

67

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Значение некоторых констант

Постоянная Авогадро NA = 60221023 моль-1

Постоянная Фарадея 1 F = 6021023е = 96484 Кл = 268 Аmiddotч

Постоянная Планка h = 662610-34 Джс

Универсальная газовая постоянная R = 0082 лmiddotатмКndash1моль-1 =

= 62 360 млmiddotмм рт ст Кndash1мольndash1 = 8314 ДжmiddotК-1мольndash1 = 1987 калК-1моль-1

Таблица 1

Приставки кратных и дольных единиц

Приставка Множитель Приставка Множитель Приставка Множитель

тера Т 1012 гектог 102 милли м 10-3

гига Г 109 дека да 101 микро мк 10-6

мега М 106 децид 10-1 нано н 10-9

кило к 103 сантис 10-2 пико п 10-12

Таблица 2

Корни латинских названий элементов

Символ Название Корень латинского названия Ag Серебро Аргент As Мышьяк арс- арсен- Au Золото аур- С Углерод карб- карбон- Сu Медь купр- Fe Железо ферр- Н Водород гидр- гидроген-

Hg Ртуть меркур- Мn Марганец марган- N Азот нитр- Ni Никель никкал- О Кислород окс- оксиген- Pb Свинец плюмб- S Сера сульф- тио-

Sb Сурьма стиб- Si Кремний алл- силиц- Sn Олово станн-

68

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Таблица 3 Соотношение между единицами энергии

Единица эрг Дж кал Втmiddotч ЭВ

эрг 1 10-7 239middot10-8 278middot10-11 624middot1011

Дж 107 1 0239 278middot10-4 625middot1018

кал 4184middot107 4184 1 116middot103 261middot1019

Втmiddotч 360middot1010 36middot103 861 1 224middot1022

ЭВ 160middot10-12 160middot10-19 383middot10-20 445middot10-23 1

Таблица 4

Названия часто употребляемых кислот и их солей

Кислота Названия солей

Название Формула Кислот-ный

осадок

По названию кислоты (рус номенклатура)

По названию аниона (между-народная но-менклатура)

Азотная HNO3 NO3ndash азотнокислый нитрат

Азотистая HNO2 NО2ndash азотистокислый нитрит

Бромоводородная HBr Brndash бромистый бромид

Йодоводородная HI Indash йодистый йодид

Метакремниевая H2SiO3 SiO32ndash кремниевокислый силикат

Марганцовая HMnO4 MnO4ndash марганцевокислый перманганат

Ортофосфорная H3PO4 PO43ndash фосфорнокислый ортофосфат

(фосфат)

H3PO4 HPO42ndash

кислый фосфорнокис-лый (двухзамещенный) гидрофосфат

H3PO4 H2PO4ndash кислый фосфорнокис-

лый (однозамещенный) дигидрофосфат

Серная H2SO4 SO42ndash сернокислый сульфат

H2SO4 HSO4ndash

кислый сернокислый

гидросульфат (бисульфат)

Сернистая H2SO3 SO32ndash сернокислый сульфит

H2SO3 HSO3ndash кислый сернистокислый гидросульфит

(бисульфит)

Угольная H2CO3 CO32ndash углекислый карбонат

H2CO3 HCO3ndash

кислый углекислый (двууглекислый)

гидрокарбонат (бикарбонат)

Уксусная CH3CHOOH CH3COOndash уксуснокислый ацетат

69

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Окончание табл 4Кислота Названия солей

Название Формула Кислот-ный

осадок

По названию кислоты (рус номенклатура)

По названию аниона (между-народная но-менклатура)

Фосфористая H3PO3 HPO32ndash фосфористокислый фосфит

Фтороводородная HF Fndash фтористый фторид

Хлороводородная HCl Clndash хлористый хлорид

Хлорная HClO4 ClO4ndash хлорнокислый перхлорат

Хлорноватая HClO3 ClO3ndash хлорноватокислый хлорат

Хлорноватистая HClO ClOndash хлорноватистокислый гипохлорид

Хромовая H2CrO4 CrO42ndash хромовокислый хромат

Двухромовая H2Cr2O7 Cr2O72ndash двухромовокислый

бихромат (ди-хромат)

70

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

  • СОДЕРЖАНИЕ
    • ВВЕДЕНИЕ
    • ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
    • 1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВАЖНЕЙШИХ ВЕЛИЧИН И ЕДИНИЦИСПОЛЬЗУЕМЫХ В ХИМИИ
    • 2 ВАЖНЕЙШИЕ ВЕЛИЧИНЫ И ЕДИНИЦЫ В ХИМИИ
    • 3 РАСЧЕТЫ ДЛЯ ГАЗОВ
      • 31 Расчет массы газов
      • 32 Расчет объема газов
        • 4 РАСЧЕТЫ ДЛЯ СМЕСЕЙ
          • 41 Расчеты соотношения компонентов смеси
          • 42 Расчеты по массовой доле
          • 43 Расчеты по объемной доле
          • 44 Расчеты по мольной доле
          • 45 Расчеты по молярной концентрации
          • 46 Расчеты по эквивалентной концентрации
          • 47 Расчеты по плотности газов и растворов
          • 48 Расчет молярной концентрации веществапо результатам титрования
          • 49 Расчет массы по результатам титрования
            • 5 СТЕХИОМЕТРИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РЕАКЦИЯМ
              • 51 Алгебраический расчет массы и объема
              • 52 Расчет массы и объема методом пропорций
                • 6 РАСЧЁТЫ В ХИМИЧЕСКОЙ ТЕРМОДИНАМИКЕ
                  • 61 Расчет энтальпии реакции по данным эксперимента
                  • 62 Расчет стандартных величин реакции по табличным данным
                  • 63 Расчет энергии Гиббса реакции
                  • 64 Расчет константы равновесия
                    • 7 РАСЧЕТЫ В КИНЕТИКЕ РЕАКЦИЙ
                      • 71 Расчет константы скорости
                      • 72 Расчет порядка реакции
                      • 73 Расчет времени реакции
                      • 74 Расчеты по уравнению Аррениуса
                        • 8 РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РАВНОВЕСИЯМ
                          • 81 Расчеты по закону действующих масс
                          • 82 Расчет константы равновесия Кс
                          • 83 Расчет количества продукта в состоянии равновесия
                          • 84 Расчет выхода продукта
                          • 85 Расчет константы равновесия по уравнению Вант-Гоффа
                          • 86 Расчеты с водородным показателем рН
                          • 87 Расчет степени протолиза
                          • 88 Расчеты по равновесиям растворимости
                          • 89 Расчет растворимости при комплексообразовании
                            • 9 РАСЧЕТЫ В ЭЛЕКТРОХИМИИ
                              • 91 Расчеты по уравнению Нернста
                              • 92 Расчеты по законам Фарадея
                                • 10 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ФОРМУЛОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
                                  • 101 Определение молекулярной формулы летучего органического соединения
                                  • 102 Определение молекулярной формулы не летучего органического соединения
                                    • БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
                                    • Приложение
Page 65: МЕТОДИКА РЕШЕНИЯ ЗАДАЧvenec.ulstu.ru/lib/disk/2015/Kemer_7.pdf · 2015-03-23 · ВВЕДЕНИЕ Значение решения задач в курсе химии

65

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

66

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

67

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Значение некоторых констант

Постоянная Авогадро NA = 60221023 моль-1

Постоянная Фарадея 1 F = 6021023е = 96484 Кл = 268 Аmiddotч

Постоянная Планка h = 662610-34 Джс

Универсальная газовая постоянная R = 0082 лmiddotатмКndash1моль-1 =

= 62 360 млmiddotмм рт ст Кndash1мольndash1 = 8314 ДжmiddotК-1мольndash1 = 1987 калК-1моль-1

Таблица 1

Приставки кратных и дольных единиц

Приставка Множитель Приставка Множитель Приставка Множитель

тера Т 1012 гектог 102 милли м 10-3

гига Г 109 дека да 101 микро мк 10-6

мега М 106 децид 10-1 нано н 10-9

кило к 103 сантис 10-2 пико п 10-12

Таблица 2

Корни латинских названий элементов

Символ Название Корень латинского названия Ag Серебро Аргент As Мышьяк арс- арсен- Au Золото аур- С Углерод карб- карбон- Сu Медь купр- Fe Железо ферр- Н Водород гидр- гидроген-

Hg Ртуть меркур- Мn Марганец марган- N Азот нитр- Ni Никель никкал- О Кислород окс- оксиген- Pb Свинец плюмб- S Сера сульф- тио-

Sb Сурьма стиб- Si Кремний алл- силиц- Sn Олово станн-

68

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Таблица 3 Соотношение между единицами энергии

Единица эрг Дж кал Втmiddotч ЭВ

эрг 1 10-7 239middot10-8 278middot10-11 624middot1011

Дж 107 1 0239 278middot10-4 625middot1018

кал 4184middot107 4184 1 116middot103 261middot1019

Втmiddotч 360middot1010 36middot103 861 1 224middot1022

ЭВ 160middot10-12 160middot10-19 383middot10-20 445middot10-23 1

Таблица 4

Названия часто употребляемых кислот и их солей

Кислота Названия солей

Название Формула Кислот-ный

осадок

По названию кислоты (рус номенклатура)

По названию аниона (между-народная но-менклатура)

Азотная HNO3 NO3ndash азотнокислый нитрат

Азотистая HNO2 NО2ndash азотистокислый нитрит

Бромоводородная HBr Brndash бромистый бромид

Йодоводородная HI Indash йодистый йодид

Метакремниевая H2SiO3 SiO32ndash кремниевокислый силикат

Марганцовая HMnO4 MnO4ndash марганцевокислый перманганат

Ортофосфорная H3PO4 PO43ndash фосфорнокислый ортофосфат

(фосфат)

H3PO4 HPO42ndash

кислый фосфорнокис-лый (двухзамещенный) гидрофосфат

H3PO4 H2PO4ndash кислый фосфорнокис-

лый (однозамещенный) дигидрофосфат

Серная H2SO4 SO42ndash сернокислый сульфат

H2SO4 HSO4ndash

кислый сернокислый

гидросульфат (бисульфат)

Сернистая H2SO3 SO32ndash сернокислый сульфит

H2SO3 HSO3ndash кислый сернистокислый гидросульфит

(бисульфит)

Угольная H2CO3 CO32ndash углекислый карбонат

H2CO3 HCO3ndash

кислый углекислый (двууглекислый)

гидрокарбонат (бикарбонат)

Уксусная CH3CHOOH CH3COOndash уксуснокислый ацетат

69

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Окончание табл 4Кислота Названия солей

Название Формула Кислот-ный

осадок

По названию кислоты (рус номенклатура)

По названию аниона (между-народная но-менклатура)

Фосфористая H3PO3 HPO32ndash фосфористокислый фосфит

Фтороводородная HF Fndash фтористый фторид

Хлороводородная HCl Clndash хлористый хлорид

Хлорная HClO4 ClO4ndash хлорнокислый перхлорат

Хлорноватая HClO3 ClO3ndash хлорноватокислый хлорат

Хлорноватистая HClO ClOndash хлорноватистокислый гипохлорид

Хромовая H2CrO4 CrO42ndash хромовокислый хромат

Двухромовая H2Cr2O7 Cr2O72ndash двухромовокислый

бихромат (ди-хромат)

70

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

  • СОДЕРЖАНИЕ
    • ВВЕДЕНИЕ
    • ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
    • 1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВАЖНЕЙШИХ ВЕЛИЧИН И ЕДИНИЦИСПОЛЬЗУЕМЫХ В ХИМИИ
    • 2 ВАЖНЕЙШИЕ ВЕЛИЧИНЫ И ЕДИНИЦЫ В ХИМИИ
    • 3 РАСЧЕТЫ ДЛЯ ГАЗОВ
      • 31 Расчет массы газов
      • 32 Расчет объема газов
        • 4 РАСЧЕТЫ ДЛЯ СМЕСЕЙ
          • 41 Расчеты соотношения компонентов смеси
          • 42 Расчеты по массовой доле
          • 43 Расчеты по объемной доле
          • 44 Расчеты по мольной доле
          • 45 Расчеты по молярной концентрации
          • 46 Расчеты по эквивалентной концентрации
          • 47 Расчеты по плотности газов и растворов
          • 48 Расчет молярной концентрации веществапо результатам титрования
          • 49 Расчет массы по результатам титрования
            • 5 СТЕХИОМЕТРИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РЕАКЦИЯМ
              • 51 Алгебраический расчет массы и объема
              • 52 Расчет массы и объема методом пропорций
                • 6 РАСЧЁТЫ В ХИМИЧЕСКОЙ ТЕРМОДИНАМИКЕ
                  • 61 Расчет энтальпии реакции по данным эксперимента
                  • 62 Расчет стандартных величин реакции по табличным данным
                  • 63 Расчет энергии Гиббса реакции
                  • 64 Расчет константы равновесия
                    • 7 РАСЧЕТЫ В КИНЕТИКЕ РЕАКЦИЙ
                      • 71 Расчет константы скорости
                      • 72 Расчет порядка реакции
                      • 73 Расчет времени реакции
                      • 74 Расчеты по уравнению Аррениуса
                        • 8 РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РАВНОВЕСИЯМ
                          • 81 Расчеты по закону действующих масс
                          • 82 Расчет константы равновесия Кс
                          • 83 Расчет количества продукта в состоянии равновесия
                          • 84 Расчет выхода продукта
                          • 85 Расчет константы равновесия по уравнению Вант-Гоффа
                          • 86 Расчеты с водородным показателем рН
                          • 87 Расчет степени протолиза
                          • 88 Расчеты по равновесиям растворимости
                          • 89 Расчет растворимости при комплексообразовании
                            • 9 РАСЧЕТЫ В ЭЛЕКТРОХИМИИ
                              • 91 Расчеты по уравнению Нернста
                              • 92 Расчеты по законам Фарадея
                                • 10 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ФОРМУЛОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
                                  • 101 Определение молекулярной формулы летучего органического соединения
                                  • 102 Определение молекулярной формулы не летучего органического соединения
                                    • БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
                                    • Приложение
Page 66: МЕТОДИКА РЕШЕНИЯ ЗАДАЧvenec.ulstu.ru/lib/disk/2015/Kemer_7.pdf · 2015-03-23 · ВВЕДЕНИЕ Значение решения задач в курсе химии

66

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

67

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Значение некоторых констант

Постоянная Авогадро NA = 60221023 моль-1

Постоянная Фарадея 1 F = 6021023е = 96484 Кл = 268 Аmiddotч

Постоянная Планка h = 662610-34 Джс

Универсальная газовая постоянная R = 0082 лmiddotатмКndash1моль-1 =

= 62 360 млmiddotмм рт ст Кndash1мольndash1 = 8314 ДжmiddotК-1мольndash1 = 1987 калК-1моль-1

Таблица 1

Приставки кратных и дольных единиц

Приставка Множитель Приставка Множитель Приставка Множитель

тера Т 1012 гектог 102 милли м 10-3

гига Г 109 дека да 101 микро мк 10-6

мега М 106 децид 10-1 нано н 10-9

кило к 103 сантис 10-2 пико п 10-12

Таблица 2

Корни латинских названий элементов

Символ Название Корень латинского названия Ag Серебро Аргент As Мышьяк арс- арсен- Au Золото аур- С Углерод карб- карбон- Сu Медь купр- Fe Железо ферр- Н Водород гидр- гидроген-

Hg Ртуть меркур- Мn Марганец марган- N Азот нитр- Ni Никель никкал- О Кислород окс- оксиген- Pb Свинец плюмб- S Сера сульф- тио-

Sb Сурьма стиб- Si Кремний алл- силиц- Sn Олово станн-

68

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Таблица 3 Соотношение между единицами энергии

Единица эрг Дж кал Втmiddotч ЭВ

эрг 1 10-7 239middot10-8 278middot10-11 624middot1011

Дж 107 1 0239 278middot10-4 625middot1018

кал 4184middot107 4184 1 116middot103 261middot1019

Втmiddotч 360middot1010 36middot103 861 1 224middot1022

ЭВ 160middot10-12 160middot10-19 383middot10-20 445middot10-23 1

Таблица 4

Названия часто употребляемых кислот и их солей

Кислота Названия солей

Название Формула Кислот-ный

осадок

По названию кислоты (рус номенклатура)

По названию аниона (между-народная но-менклатура)

Азотная HNO3 NO3ndash азотнокислый нитрат

Азотистая HNO2 NО2ndash азотистокислый нитрит

Бромоводородная HBr Brndash бромистый бромид

Йодоводородная HI Indash йодистый йодид

Метакремниевая H2SiO3 SiO32ndash кремниевокислый силикат

Марганцовая HMnO4 MnO4ndash марганцевокислый перманганат

Ортофосфорная H3PO4 PO43ndash фосфорнокислый ортофосфат

(фосфат)

H3PO4 HPO42ndash

кислый фосфорнокис-лый (двухзамещенный) гидрофосфат

H3PO4 H2PO4ndash кислый фосфорнокис-

лый (однозамещенный) дигидрофосфат

Серная H2SO4 SO42ndash сернокислый сульфат

H2SO4 HSO4ndash

кислый сернокислый

гидросульфат (бисульфат)

Сернистая H2SO3 SO32ndash сернокислый сульфит

H2SO3 HSO3ndash кислый сернистокислый гидросульфит

(бисульфит)

Угольная H2CO3 CO32ndash углекислый карбонат

H2CO3 HCO3ndash

кислый углекислый (двууглекислый)

гидрокарбонат (бикарбонат)

Уксусная CH3CHOOH CH3COOndash уксуснокислый ацетат

69

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Окончание табл 4Кислота Названия солей

Название Формула Кислот-ный

осадок

По названию кислоты (рус номенклатура)

По названию аниона (между-народная но-менклатура)

Фосфористая H3PO3 HPO32ndash фосфористокислый фосфит

Фтороводородная HF Fndash фтористый фторид

Хлороводородная HCl Clndash хлористый хлорид

Хлорная HClO4 ClO4ndash хлорнокислый перхлорат

Хлорноватая HClO3 ClO3ndash хлорноватокислый хлорат

Хлорноватистая HClO ClOndash хлорноватистокислый гипохлорид

Хромовая H2CrO4 CrO42ndash хромовокислый хромат

Двухромовая H2Cr2O7 Cr2O72ndash двухромовокислый

бихромат (ди-хромат)

70

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

  • СОДЕРЖАНИЕ
    • ВВЕДЕНИЕ
    • ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
    • 1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВАЖНЕЙШИХ ВЕЛИЧИН И ЕДИНИЦИСПОЛЬЗУЕМЫХ В ХИМИИ
    • 2 ВАЖНЕЙШИЕ ВЕЛИЧИНЫ И ЕДИНИЦЫ В ХИМИИ
    • 3 РАСЧЕТЫ ДЛЯ ГАЗОВ
      • 31 Расчет массы газов
      • 32 Расчет объема газов
        • 4 РАСЧЕТЫ ДЛЯ СМЕСЕЙ
          • 41 Расчеты соотношения компонентов смеси
          • 42 Расчеты по массовой доле
          • 43 Расчеты по объемной доле
          • 44 Расчеты по мольной доле
          • 45 Расчеты по молярной концентрации
          • 46 Расчеты по эквивалентной концентрации
          • 47 Расчеты по плотности газов и растворов
          • 48 Расчет молярной концентрации веществапо результатам титрования
          • 49 Расчет массы по результатам титрования
            • 5 СТЕХИОМЕТРИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РЕАКЦИЯМ
              • 51 Алгебраический расчет массы и объема
              • 52 Расчет массы и объема методом пропорций
                • 6 РАСЧЁТЫ В ХИМИЧЕСКОЙ ТЕРМОДИНАМИКЕ
                  • 61 Расчет энтальпии реакции по данным эксперимента
                  • 62 Расчет стандартных величин реакции по табличным данным
                  • 63 Расчет энергии Гиббса реакции
                  • 64 Расчет константы равновесия
                    • 7 РАСЧЕТЫ В КИНЕТИКЕ РЕАКЦИЙ
                      • 71 Расчет константы скорости
                      • 72 Расчет порядка реакции
                      • 73 Расчет времени реакции
                      • 74 Расчеты по уравнению Аррениуса
                        • 8 РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РАВНОВЕСИЯМ
                          • 81 Расчеты по закону действующих масс
                          • 82 Расчет константы равновесия Кс
                          • 83 Расчет количества продукта в состоянии равновесия
                          • 84 Расчет выхода продукта
                          • 85 Расчет константы равновесия по уравнению Вант-Гоффа
                          • 86 Расчеты с водородным показателем рН
                          • 87 Расчет степени протолиза
                          • 88 Расчеты по равновесиям растворимости
                          • 89 Расчет растворимости при комплексообразовании
                            • 9 РАСЧЕТЫ В ЭЛЕКТРОХИМИИ
                              • 91 Расчеты по уравнению Нернста
                              • 92 Расчеты по законам Фарадея
                                • 10 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ФОРМУЛОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
                                  • 101 Определение молекулярной формулы летучего органического соединения
                                  • 102 Определение молекулярной формулы не летучего органического соединения
                                    • БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
                                    • Приложение
Page 67: МЕТОДИКА РЕШЕНИЯ ЗАДАЧvenec.ulstu.ru/lib/disk/2015/Kemer_7.pdf · 2015-03-23 · ВВЕДЕНИЕ Значение решения задач в курсе химии

67

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Значение некоторых констант

Постоянная Авогадро NA = 60221023 моль-1

Постоянная Фарадея 1 F = 6021023е = 96484 Кл = 268 Аmiddotч

Постоянная Планка h = 662610-34 Джс

Универсальная газовая постоянная R = 0082 лmiddotатмКndash1моль-1 =

= 62 360 млmiddotмм рт ст Кndash1мольndash1 = 8314 ДжmiddotК-1мольndash1 = 1987 калК-1моль-1

Таблица 1

Приставки кратных и дольных единиц

Приставка Множитель Приставка Множитель Приставка Множитель

тера Т 1012 гектог 102 милли м 10-3

гига Г 109 дека да 101 микро мк 10-6

мега М 106 децид 10-1 нано н 10-9

кило к 103 сантис 10-2 пико п 10-12

Таблица 2

Корни латинских названий элементов

Символ Название Корень латинского названия Ag Серебро Аргент As Мышьяк арс- арсен- Au Золото аур- С Углерод карб- карбон- Сu Медь купр- Fe Железо ферр- Н Водород гидр- гидроген-

Hg Ртуть меркур- Мn Марганец марган- N Азот нитр- Ni Никель никкал- О Кислород окс- оксиген- Pb Свинец плюмб- S Сера сульф- тио-

Sb Сурьма стиб- Si Кремний алл- силиц- Sn Олово станн-

68

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Таблица 3 Соотношение между единицами энергии

Единица эрг Дж кал Втmiddotч ЭВ

эрг 1 10-7 239middot10-8 278middot10-11 624middot1011

Дж 107 1 0239 278middot10-4 625middot1018

кал 4184middot107 4184 1 116middot103 261middot1019

Втmiddotч 360middot1010 36middot103 861 1 224middot1022

ЭВ 160middot10-12 160middot10-19 383middot10-20 445middot10-23 1

Таблица 4

Названия часто употребляемых кислот и их солей

Кислота Названия солей

Название Формула Кислот-ный

осадок

По названию кислоты (рус номенклатура)

По названию аниона (между-народная но-менклатура)

Азотная HNO3 NO3ndash азотнокислый нитрат

Азотистая HNO2 NО2ndash азотистокислый нитрит

Бромоводородная HBr Brndash бромистый бромид

Йодоводородная HI Indash йодистый йодид

Метакремниевая H2SiO3 SiO32ndash кремниевокислый силикат

Марганцовая HMnO4 MnO4ndash марганцевокислый перманганат

Ортофосфорная H3PO4 PO43ndash фосфорнокислый ортофосфат

(фосфат)

H3PO4 HPO42ndash

кислый фосфорнокис-лый (двухзамещенный) гидрофосфат

H3PO4 H2PO4ndash кислый фосфорнокис-

лый (однозамещенный) дигидрофосфат

Серная H2SO4 SO42ndash сернокислый сульфат

H2SO4 HSO4ndash

кислый сернокислый

гидросульфат (бисульфат)

Сернистая H2SO3 SO32ndash сернокислый сульфит

H2SO3 HSO3ndash кислый сернистокислый гидросульфит

(бисульфит)

Угольная H2CO3 CO32ndash углекислый карбонат

H2CO3 HCO3ndash

кислый углекислый (двууглекислый)

гидрокарбонат (бикарбонат)

Уксусная CH3CHOOH CH3COOndash уксуснокислый ацетат

69

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Окончание табл 4Кислота Названия солей

Название Формула Кислот-ный

осадок

По названию кислоты (рус номенклатура)

По названию аниона (между-народная но-менклатура)

Фосфористая H3PO3 HPO32ndash фосфористокислый фосфит

Фтороводородная HF Fndash фтористый фторид

Хлороводородная HCl Clndash хлористый хлорид

Хлорная HClO4 ClO4ndash хлорнокислый перхлорат

Хлорноватая HClO3 ClO3ndash хлорноватокислый хлорат

Хлорноватистая HClO ClOndash хлорноватистокислый гипохлорид

Хромовая H2CrO4 CrO42ndash хромовокислый хромат

Двухромовая H2Cr2O7 Cr2O72ndash двухромовокислый

бихромат (ди-хромат)

70

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

  • СОДЕРЖАНИЕ
    • ВВЕДЕНИЕ
    • ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
    • 1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВАЖНЕЙШИХ ВЕЛИЧИН И ЕДИНИЦИСПОЛЬЗУЕМЫХ В ХИМИИ
    • 2 ВАЖНЕЙШИЕ ВЕЛИЧИНЫ И ЕДИНИЦЫ В ХИМИИ
    • 3 РАСЧЕТЫ ДЛЯ ГАЗОВ
      • 31 Расчет массы газов
      • 32 Расчет объема газов
        • 4 РАСЧЕТЫ ДЛЯ СМЕСЕЙ
          • 41 Расчеты соотношения компонентов смеси
          • 42 Расчеты по массовой доле
          • 43 Расчеты по объемной доле
          • 44 Расчеты по мольной доле
          • 45 Расчеты по молярной концентрации
          • 46 Расчеты по эквивалентной концентрации
          • 47 Расчеты по плотности газов и растворов
          • 48 Расчет молярной концентрации веществапо результатам титрования
          • 49 Расчет массы по результатам титрования
            • 5 СТЕХИОМЕТРИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РЕАКЦИЯМ
              • 51 Алгебраический расчет массы и объема
              • 52 Расчет массы и объема методом пропорций
                • 6 РАСЧЁТЫ В ХИМИЧЕСКОЙ ТЕРМОДИНАМИКЕ
                  • 61 Расчет энтальпии реакции по данным эксперимента
                  • 62 Расчет стандартных величин реакции по табличным данным
                  • 63 Расчет энергии Гиббса реакции
                  • 64 Расчет константы равновесия
                    • 7 РАСЧЕТЫ В КИНЕТИКЕ РЕАКЦИЙ
                      • 71 Расчет константы скорости
                      • 72 Расчет порядка реакции
                      • 73 Расчет времени реакции
                      • 74 Расчеты по уравнению Аррениуса
                        • 8 РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РАВНОВЕСИЯМ
                          • 81 Расчеты по закону действующих масс
                          • 82 Расчет константы равновесия Кс
                          • 83 Расчет количества продукта в состоянии равновесия
                          • 84 Расчет выхода продукта
                          • 85 Расчет константы равновесия по уравнению Вант-Гоффа
                          • 86 Расчеты с водородным показателем рН
                          • 87 Расчет степени протолиза
                          • 88 Расчеты по равновесиям растворимости
                          • 89 Расчет растворимости при комплексообразовании
                            • 9 РАСЧЕТЫ В ЭЛЕКТРОХИМИИ
                              • 91 Расчеты по уравнению Нернста
                              • 92 Расчеты по законам Фарадея
                                • 10 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ФОРМУЛОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
                                  • 101 Определение молекулярной формулы летучего органического соединения
                                  • 102 Определение молекулярной формулы не летучего органического соединения
                                    • БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
                                    • Приложение
Page 68: МЕТОДИКА РЕШЕНИЯ ЗАДАЧvenec.ulstu.ru/lib/disk/2015/Kemer_7.pdf · 2015-03-23 · ВВЕДЕНИЕ Значение решения задач в курсе химии

Значение некоторых констант

Постоянная Авогадро NA = 60221023 моль-1

Постоянная Фарадея 1 F = 6021023е = 96484 Кл = 268 Аmiddotч

Постоянная Планка h = 662610-34 Джс

Универсальная газовая постоянная R = 0082 лmiddotатмКndash1моль-1 =

= 62 360 млmiddotмм рт ст Кndash1мольndash1 = 8314 ДжmiddotК-1мольndash1 = 1987 калК-1моль-1

Таблица 1

Приставки кратных и дольных единиц

Приставка Множитель Приставка Множитель Приставка Множитель

тера Т 1012 гектог 102 милли м 10-3

гига Г 109 дека да 101 микро мк 10-6

мега М 106 децид 10-1 нано н 10-9

кило к 103 сантис 10-2 пико п 10-12

Таблица 2

Корни латинских названий элементов

Символ Название Корень латинского названия Ag Серебро Аргент As Мышьяк арс- арсен- Au Золото аур- С Углерод карб- карбон- Сu Медь купр- Fe Железо ферр- Н Водород гидр- гидроген-

Hg Ртуть меркур- Мn Марганец марган- N Азот нитр- Ni Никель никкал- О Кислород окс- оксиген- Pb Свинец плюмб- S Сера сульф- тио-

Sb Сурьма стиб- Si Кремний алл- силиц- Sn Олово станн-

68

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Таблица 3 Соотношение между единицами энергии

Единица эрг Дж кал Втmiddotч ЭВ

эрг 1 10-7 239middot10-8 278middot10-11 624middot1011

Дж 107 1 0239 278middot10-4 625middot1018

кал 4184middot107 4184 1 116middot103 261middot1019

Втmiddotч 360middot1010 36middot103 861 1 224middot1022

ЭВ 160middot10-12 160middot10-19 383middot10-20 445middot10-23 1

Таблица 4

Названия часто употребляемых кислот и их солей

Кислота Названия солей

Название Формула Кислот-ный

осадок

По названию кислоты (рус номенклатура)

По названию аниона (между-народная но-менклатура)

Азотная HNO3 NO3ndash азотнокислый нитрат

Азотистая HNO2 NО2ndash азотистокислый нитрит

Бромоводородная HBr Brndash бромистый бромид

Йодоводородная HI Indash йодистый йодид

Метакремниевая H2SiO3 SiO32ndash кремниевокислый силикат

Марганцовая HMnO4 MnO4ndash марганцевокислый перманганат

Ортофосфорная H3PO4 PO43ndash фосфорнокислый ортофосфат

(фосфат)

H3PO4 HPO42ndash

кислый фосфорнокис-лый (двухзамещенный) гидрофосфат

H3PO4 H2PO4ndash кислый фосфорнокис-

лый (однозамещенный) дигидрофосфат

Серная H2SO4 SO42ndash сернокислый сульфат

H2SO4 HSO4ndash

кислый сернокислый

гидросульфат (бисульфат)

Сернистая H2SO3 SO32ndash сернокислый сульфит

H2SO3 HSO3ndash кислый сернистокислый гидросульфит

(бисульфит)

Угольная H2CO3 CO32ndash углекислый карбонат

H2CO3 HCO3ndash

кислый углекислый (двууглекислый)

гидрокарбонат (бикарбонат)

Уксусная CH3CHOOH CH3COOndash уксуснокислый ацетат

69

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Окончание табл 4Кислота Названия солей

Название Формула Кислот-ный

осадок

По названию кислоты (рус номенклатура)

По названию аниона (между-народная но-менклатура)

Фосфористая H3PO3 HPO32ndash фосфористокислый фосфит

Фтороводородная HF Fndash фтористый фторид

Хлороводородная HCl Clndash хлористый хлорид

Хлорная HClO4 ClO4ndash хлорнокислый перхлорат

Хлорноватая HClO3 ClO3ndash хлорноватокислый хлорат

Хлорноватистая HClO ClOndash хлорноватистокислый гипохлорид

Хромовая H2CrO4 CrO42ndash хромовокислый хромат

Двухромовая H2Cr2O7 Cr2O72ndash двухромовокислый

бихромат (ди-хромат)

70

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

  • СОДЕРЖАНИЕ
    • ВВЕДЕНИЕ
    • ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
    • 1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВАЖНЕЙШИХ ВЕЛИЧИН И ЕДИНИЦИСПОЛЬЗУЕМЫХ В ХИМИИ
    • 2 ВАЖНЕЙШИЕ ВЕЛИЧИНЫ И ЕДИНИЦЫ В ХИМИИ
    • 3 РАСЧЕТЫ ДЛЯ ГАЗОВ
      • 31 Расчет массы газов
      • 32 Расчет объема газов
        • 4 РАСЧЕТЫ ДЛЯ СМЕСЕЙ
          • 41 Расчеты соотношения компонентов смеси
          • 42 Расчеты по массовой доле
          • 43 Расчеты по объемной доле
          • 44 Расчеты по мольной доле
          • 45 Расчеты по молярной концентрации
          • 46 Расчеты по эквивалентной концентрации
          • 47 Расчеты по плотности газов и растворов
          • 48 Расчет молярной концентрации веществапо результатам титрования
          • 49 Расчет массы по результатам титрования
            • 5 СТЕХИОМЕТРИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РЕАКЦИЯМ
              • 51 Алгебраический расчет массы и объема
              • 52 Расчет массы и объема методом пропорций
                • 6 РАСЧЁТЫ В ХИМИЧЕСКОЙ ТЕРМОДИНАМИКЕ
                  • 61 Расчет энтальпии реакции по данным эксперимента
                  • 62 Расчет стандартных величин реакции по табличным данным
                  • 63 Расчет энергии Гиббса реакции
                  • 64 Расчет константы равновесия
                    • 7 РАСЧЕТЫ В КИНЕТИКЕ РЕАКЦИЙ
                      • 71 Расчет константы скорости
                      • 72 Расчет порядка реакции
                      • 73 Расчет времени реакции
                      • 74 Расчеты по уравнению Аррениуса
                        • 8 РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РАВНОВЕСИЯМ
                          • 81 Расчеты по закону действующих масс
                          • 82 Расчет константы равновесия Кс
                          • 83 Расчет количества продукта в состоянии равновесия
                          • 84 Расчет выхода продукта
                          • 85 Расчет константы равновесия по уравнению Вант-Гоффа
                          • 86 Расчеты с водородным показателем рН
                          • 87 Расчет степени протолиза
                          • 88 Расчеты по равновесиям растворимости
                          • 89 Расчет растворимости при комплексообразовании
                            • 9 РАСЧЕТЫ В ЭЛЕКТРОХИМИИ
                              • 91 Расчеты по уравнению Нернста
                              • 92 Расчеты по законам Фарадея
                                • 10 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ФОРМУЛОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
                                  • 101 Определение молекулярной формулы летучего органического соединения
                                  • 102 Определение молекулярной формулы не летучего органического соединения
                                    • БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
                                    • Приложение
Page 69: МЕТОДИКА РЕШЕНИЯ ЗАДАЧvenec.ulstu.ru/lib/disk/2015/Kemer_7.pdf · 2015-03-23 · ВВЕДЕНИЕ Значение решения задач в курсе химии

Таблица 3 Соотношение между единицами энергии

Единица эрг Дж кал Втmiddotч ЭВ

эрг 1 10-7 239middot10-8 278middot10-11 624middot1011

Дж 107 1 0239 278middot10-4 625middot1018

кал 4184middot107 4184 1 116middot103 261middot1019

Втmiddotч 360middot1010 36middot103 861 1 224middot1022

ЭВ 160middot10-12 160middot10-19 383middot10-20 445middot10-23 1

Таблица 4

Названия часто употребляемых кислот и их солей

Кислота Названия солей

Название Формула Кислот-ный

осадок

По названию кислоты (рус номенклатура)

По названию аниона (между-народная но-менклатура)

Азотная HNO3 NO3ndash азотнокислый нитрат

Азотистая HNO2 NО2ndash азотистокислый нитрит

Бромоводородная HBr Brndash бромистый бромид

Йодоводородная HI Indash йодистый йодид

Метакремниевая H2SiO3 SiO32ndash кремниевокислый силикат

Марганцовая HMnO4 MnO4ndash марганцевокислый перманганат

Ортофосфорная H3PO4 PO43ndash фосфорнокислый ортофосфат

(фосфат)

H3PO4 HPO42ndash

кислый фосфорнокис-лый (двухзамещенный) гидрофосфат

H3PO4 H2PO4ndash кислый фосфорнокис-

лый (однозамещенный) дигидрофосфат

Серная H2SO4 SO42ndash сернокислый сульфат

H2SO4 HSO4ndash

кислый сернокислый

гидросульфат (бисульфат)

Сернистая H2SO3 SO32ndash сернокислый сульфит

H2SO3 HSO3ndash кислый сернистокислый гидросульфит

(бисульфит)

Угольная H2CO3 CO32ndash углекислый карбонат

H2CO3 HCO3ndash

кислый углекислый (двууглекислый)

гидрокарбонат (бикарбонат)

Уксусная CH3CHOOH CH3COOndash уксуснокислый ацетат

69

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

Окончание табл 4Кислота Названия солей

Название Формула Кислот-ный

осадок

По названию кислоты (рус номенклатура)

По названию аниона (между-народная но-менклатура)

Фосфористая H3PO3 HPO32ndash фосфористокислый фосфит

Фтороводородная HF Fndash фтористый фторид

Хлороводородная HCl Clndash хлористый хлорид

Хлорная HClO4 ClO4ndash хлорнокислый перхлорат

Хлорноватая HClO3 ClO3ndash хлорноватокислый хлорат

Хлорноватистая HClO ClOndash хлорноватистокислый гипохлорид

Хромовая H2CrO4 CrO42ndash хромовокислый хромат

Двухромовая H2Cr2O7 Cr2O72ndash двухромовокислый

бихромат (ди-хромат)

70

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

  • СОДЕРЖАНИЕ
    • ВВЕДЕНИЕ
    • ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
    • 1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВАЖНЕЙШИХ ВЕЛИЧИН И ЕДИНИЦИСПОЛЬЗУЕМЫХ В ХИМИИ
    • 2 ВАЖНЕЙШИЕ ВЕЛИЧИНЫ И ЕДИНИЦЫ В ХИМИИ
    • 3 РАСЧЕТЫ ДЛЯ ГАЗОВ
      • 31 Расчет массы газов
      • 32 Расчет объема газов
        • 4 РАСЧЕТЫ ДЛЯ СМЕСЕЙ
          • 41 Расчеты соотношения компонентов смеси
          • 42 Расчеты по массовой доле
          • 43 Расчеты по объемной доле
          • 44 Расчеты по мольной доле
          • 45 Расчеты по молярной концентрации
          • 46 Расчеты по эквивалентной концентрации
          • 47 Расчеты по плотности газов и растворов
          • 48 Расчет молярной концентрации веществапо результатам титрования
          • 49 Расчет массы по результатам титрования
            • 5 СТЕХИОМЕТРИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РЕАКЦИЯМ
              • 51 Алгебраический расчет массы и объема
              • 52 Расчет массы и объема методом пропорций
                • 6 РАСЧЁТЫ В ХИМИЧЕСКОЙ ТЕРМОДИНАМИКЕ
                  • 61 Расчет энтальпии реакции по данным эксперимента
                  • 62 Расчет стандартных величин реакции по табличным данным
                  • 63 Расчет энергии Гиббса реакции
                  • 64 Расчет константы равновесия
                    • 7 РАСЧЕТЫ В КИНЕТИКЕ РЕАКЦИЙ
                      • 71 Расчет константы скорости
                      • 72 Расчет порядка реакции
                      • 73 Расчет времени реакции
                      • 74 Расчеты по уравнению Аррениуса
                        • 8 РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РАВНОВЕСИЯМ
                          • 81 Расчеты по закону действующих масс
                          • 82 Расчет константы равновесия Кс
                          • 83 Расчет количества продукта в состоянии равновесия
                          • 84 Расчет выхода продукта
                          • 85 Расчет константы равновесия по уравнению Вант-Гоффа
                          • 86 Расчеты с водородным показателем рН
                          • 87 Расчет степени протолиза
                          • 88 Расчеты по равновесиям растворимости
                          • 89 Расчет растворимости при комплексообразовании
                            • 9 РАСЧЕТЫ В ЭЛЕКТРОХИМИИ
                              • 91 Расчеты по уравнению Нернста
                              • 92 Расчеты по законам Фарадея
                                • 10 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ФОРМУЛОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
                                  • 101 Определение молекулярной формулы летучего органического соединения
                                  • 102 Определение молекулярной формулы не летучего органического соединения
                                    • БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
                                    • Приложение
Page 70: МЕТОДИКА РЕШЕНИЯ ЗАДАЧvenec.ulstu.ru/lib/disk/2015/Kemer_7.pdf · 2015-03-23 · ВВЕДЕНИЕ Значение решения задач в курсе химии

Окончание табл 4Кислота Названия солей

Название Формула Кислот-ный

осадок

По названию кислоты (рус номенклатура)

По названию аниона (между-народная но-менклатура)

Фосфористая H3PO3 HPO32ndash фосфористокислый фосфит

Фтороводородная HF Fndash фтористый фторид

Хлороводородная HCl Clndash хлористый хлорид

Хлорная HClO4 ClO4ndash хлорнокислый перхлорат

Хлорноватая HClO3 ClO3ndash хлорноватокислый хлорат

Хлорноватистая HClO ClOndash хлорноватистокислый гипохлорид

Хромовая H2CrO4 CrO42ndash хромовокислый хромат

Двухромовая H2Cr2O7 Cr2O72ndash двухромовокислый

бихромат (ди-хромат)

70

Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии

Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г

  • СОДЕРЖАНИЕ
    • ВВЕДЕНИЕ
    • ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
    • 1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВАЖНЕЙШИХ ВЕЛИЧИН И ЕДИНИЦИСПОЛЬЗУЕМЫХ В ХИМИИ
    • 2 ВАЖНЕЙШИЕ ВЕЛИЧИНЫ И ЕДИНИЦЫ В ХИМИИ
    • 3 РАСЧЕТЫ ДЛЯ ГАЗОВ
      • 31 Расчет массы газов
      • 32 Расчет объема газов
        • 4 РАСЧЕТЫ ДЛЯ СМЕСЕЙ
          • 41 Расчеты соотношения компонентов смеси
          • 42 Расчеты по массовой доле
          • 43 Расчеты по объемной доле
          • 44 Расчеты по мольной доле
          • 45 Расчеты по молярной концентрации
          • 46 Расчеты по эквивалентной концентрации
          • 47 Расчеты по плотности газов и растворов
          • 48 Расчет молярной концентрации веществапо результатам титрования
          • 49 Расчет массы по результатам титрования
            • 5 СТЕХИОМЕТРИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РЕАКЦИЯМ
              • 51 Алгебраический расчет массы и объема
              • 52 Расчет массы и объема методом пропорций
                • 6 РАСЧЁТЫ В ХИМИЧЕСКОЙ ТЕРМОДИНАМИКЕ
                  • 61 Расчет энтальпии реакции по данным эксперимента
                  • 62 Расчет стандартных величин реакции по табличным данным
                  • 63 Расчет энергии Гиббса реакции
                  • 64 Расчет константы равновесия
                    • 7 РАСЧЕТЫ В КИНЕТИКЕ РЕАКЦИЙ
                      • 71 Расчет константы скорости
                      • 72 Расчет порядка реакции
                      • 73 Расчет времени реакции
                      • 74 Расчеты по уравнению Аррениуса
                        • 8 РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РАВНОВЕСИЯМ
                          • 81 Расчеты по закону действующих масс
                          • 82 Расчет константы равновесия Кс
                          • 83 Расчет количества продукта в состоянии равновесия
                          • 84 Расчет выхода продукта
                          • 85 Расчет константы равновесия по уравнению Вант-Гоффа
                          • 86 Расчеты с водородным показателем рН
                          • 87 Расчет степени протолиза
                          • 88 Расчеты по равновесиям растворимости
                          • 89 Расчет растворимости при комплексообразовании
                            • 9 РАСЧЕТЫ В ЭЛЕКТРОХИМИИ
                              • 91 Расчеты по уравнению Нернста
                              • 92 Расчеты по законам Фарадея
                                • 10 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ФОРМУЛОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
                                  • 101 Определение молекулярной формулы летучего органического соединения
                                  • 102 Определение молекулярной формулы не летучего органического соединения
                                    • БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
                                    • Приложение