КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА
ПО ХИМИИ
СОДЕРЖАНИЕ
ОСНОВНЫЕ
ПОНЯТИЯ И ЗАКОНЫ ХИМИИ............................................... 8
Задача № 10..................................................................................................... 8
Условие........................................................................................................ 8
Решение........................................................................................................ 8
СТРОЕНИЕ АТОМА.......................................................................................... 8
Задача № 20..................................................................................................... 8
Условие........................................................................................................ 8
Решение........................................................................................................ 8
ЭНЕРГЕТИКА ХИМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ............................................... 8
Задача № 30..................................................................................................... 8
Условие........................................................................................................ 8
Решение........................................................................................................ 8
ХИМИЧЕСКОЕ СРОДСТВО............................................................................. 8
Задача № 40..................................................................................................... 8
Условие........................................................................................................ 8
Решение........................................................................................................ 8
ХИМИЧЕСКАЯ КИНЕТИКА И РАВНОВЕСИЕ............................................. 8
Задача № 50..................................................................................................... 8
Условие........................................................................................................ 8
Решение........................................................................................................ 8
СПОСОБЫ ВЫРАЖЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ РАСТВОРА.......................... 8
Задача № 60..................................................................................................... 8
Условие........................................................................................................ 8
Решение........................................................................................................ 8
СВОЙСТВА РАСТВОРОВ................................................................................ 8
Задача № 70..................................................................................................... 8
Условие........................................................................................................ 8
Решение........................................................................................................ 8
ОКИСЛИТЕЛЬНО-ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫЕ РЕАКЦИИ............................ 8
Задача № 80..................................................................................................... 8
Условие........................................................................................................ 8
Решение........................................................................................................ 8
ЛИТЕРАТУРА.................................................................................................... 8
ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ЗАКОНЫ ХИМИИ
Задача № 10
Условие
Сколько
атомов кислорода содержится: а) в кислороде массой 32 г; б) в оксиде углерода
(IV) массой 66 г; в) в оксиде серы (IV) массой 64 г.
Решение
а)
Рассчитываем молярную массу О2 (массу 1-го моля):
М(О2) = Мr(О2) = Аr(О)×2
= 16×2
= 32 г/моль.
Таким образом, в 32 г О2
содержится количество вещества, равное 1 моль.
Согласно химической формуле в 1
моле О2 содержится два моля О.
Так как 1 моль любого вещества
содержит 6,02×1023
атомов (число Авагадро), определяем, то 2 моль кислорода будут содержать 6,02×1023×2
= 12,04×1023
атомов.
б)
Рассчитываем, сколько молей СО2 содержится в 66 г.
М(СО2) = Мr(СО2) = Аr(С) + Аr(О)×2
= 12 + 16×2
= 44 г/моль
Если в 44 г
СО2 содержится 1 моль, то
в 66 г СО2 - х моль.
Согласно химической формуле в 1
моле СО2 содержится два моля кислорода, тогда в 1,5 моля СО2
будет содержаться в 1,5 раза больше, т.е. 3 моля.
Так как 1 моль любого вещества
содержит 6,02×1023
атомов (число Авагадро), то 3 моль кислорода будут содержать 6,02×1023×3
= 18,06×1023
атомов.
в) Рассчитываем, сколько
молей SО2 содержится в 64 г.
М(SО2) = Мr(SО2) = Аr(S) + Аr(О)×2
= 32 + 16×2
= 64 г/моль
Таким образом, в 64 г SО2
составляет 1 моль.
Согласно химической формуле в 1
моле SО2 содержится два моля кислорода.
Так как 1 моль любого вещества
содержит 6,02×1023
атомов (число Авагадро), то 2 моль кислорода будут содержать 6,02×1023×2
= 12,04×1023
атомов.
Ответ: а) 12,04×1023; б) 18,06×1023; в)
12,04×1023.
СТРОЕНИЕ АТОМА
Задача № 20
Условие
Значения
какого квантового числа определяют число s-, р-, d-, f-орбиталей на
энергетическом уровне? Сколько всего s-, р-, d-электронов в атоме кобальта?
Решение
Число орбиталей на энергетическом уровне равно квадрату
главного квантового
числа – n2.
Записываем
электронную формулу для Со:
27Со 1s22s22p63s23p63d74s2.
Подсчитываем
число электронов на каждом из уровней:
число s-электронов = 4×2 = 8;
число р-электронов = 2×6 = 12;
число d-электронов = 7.
Ответ: число
орбиталей на энергетическом уровне равно квадрату главного квантового числа – n2; 8 s-электронов, 12
р-электронов, 7 d-электронов.
ЭНЕРГЕТИКА ХИМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
Задача № 30
Условие
Напишите
термохимическое уравнение реакции горения 1 моль этилового спирта, в результате
которой образуются пары воды и оксид углерода (IV). Вычислите теплоту
образования С2Н5ОН (ж), если известно, что при сгорании
11,5 г его выделилось 308,71 кДж теплоты.
Решение
С2Н5ОН(ж) + О2(г)
= 3Н2О(г) + 2СО2(г)
Рассчитываем молярную массу С2Н5ОН:
М(С2Н5ОН) = Мr(С2Н5ОН)
= Аr(С)×2
+ Аr(Н)×6
+ Аr(О) = 12×2
+ 1×6
+ 16 = 46 г/моль.
Если при
сгорании 11,5 г С2Н5ОН выделилось 308,71 кДж теплоты, то
при сгорании 46 г С2Н5ОН
выделится х кДж теплоты.
Процесс
горения С2Н5ОН обратен процессу его образования.
Следовательно, в результате синтеза С2Н5ОН будет
поглощаться 1234,84 кДж теплоты, т.е. DН = +1234,85 кДж.
Тогда
термохимическое уравнение реакции будет иметь вид:
С2Н5ОН(ж) + О2(г)
= 3Н2О(г) + 2СО2(г), DН = +1234,85 кДж
Ответ: С2Н5ОН(ж)
+ О2(г) = 3Н2О(г) + 2СО2(г), DН =
+1234,85 кДж
ХИМИЧЕСКОЕ СРОДСТВО
Задача № 40
Условие
На основании
стандартных теплот образования и абсолютных стандартных энтропий соответствующих
веществ вычислите DG0298
реакции, протекающей по уравнению: СО(г) + 3Н2(г) = СН4(г)
+ Н2О(ж). Возможна ли эта реакция при стандартных
условиях?
Решение
DG0298
= DН
- ТDS
DН
= Нкон-Нисх = (Н(СН4(г)) + Н(Н2О(ж)))
– (Н(СО(г)) + Н(Н2(г))×3) = (-74,85
кДж/моль + (-285,84 кДж/моль)) – (-110,52 кДж/моль + 0 кДж/моль×3)
= -74,85 кДж/моль – 285,84 кДж/моль + 110,52 кДж/моль = -250,17 кДж/моль
DS
= S кон- S исх = (S(СН4(г)) + S(Н2О(ж)))
– (S(СО(г)) + S(Н2(г))×3) = (186,19 Дж/моль×К
+ 69,94 Дж/моль×К)
– (-137,27 Дж/моль×К
+ 130,5 Дж/моль×К×3)
= 186,19 Дж/моль×К
+ 69,94 Дж/моль×К
+ 137,27 Дж/моль×К
- 130,5 Дж/моль×К×3
= +1,9 Дж/моль×К
DG0298
= -250,17×103
Дж/моль – 298 К×1,9
Дж/моль×К
= -816,37×103
Дж/моль = -816,37 кДж/моль
DG
= Gкон-Gисх = (G(СН4(г)) + G(Н2О(ж)))
– (G(СО(г)) + G(Н2(г))×3) = (-50,79
кДж/моль + (-237,19 кДж/моль)) – (-137,27 кДж/моль + 0 кДж/моль×3)
= -50,79 кДж/моль - 237,19 кДж/моль + 137,27 кДж/моль = -150,71 кДж/моль.
Так как DG
отрицательная величина, то в стандартных условия данная реакция протекать
будет.
Ответ: DG0298
= -816,37 кДж/моль; в стандартных условия данная реакция протекать будет.
ХИМИЧЕСКАЯ КИНЕТИКА И РАВНОВЕСИЕ
Задача № 50
Условие
Напишите
выражение для константы равновесия гомогенной системы СН4 + СО2
«
2СО + 2Н2. Как следует изменить температуру и давление, чтобы
повысить выход водорода? Реакция образования водорода эндотермическая.
Решение
При
равновесии скорости прямой и обратной реакции равны, а отношение констант этих
скоростей постоянно и называется константой равновесия данной системы:
СН4 + СО2 « 2СО + 2Н2
Так как
реакция эндотермическая, то для того чтобы повысить выход водорода необходимо
повысить температуру.
Поскольку в
ходе реакции из двух объемов газа образуется 4, т.е. происходит увеличение
объема, то для повышения выхода водорода необходимо уменьшить давление.
Ответ: ; для увеличения выхода водорода необходимо повысить
температуру и уменьшить давление.
СПОСОБЫ ВЫРАЖЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ РАСТВОРА
Задача № 60
Условие
Раствор,
содержащий 0,512 г неэлектролита в 100 г бензола, красталлизуется при 5,2960С.
Температура кристаллизации бензола 5,50С. Криоскопическая константа
5,1 град. Вычислите мольную массу растворенного вещества.
Решение
Определяем
насколько изменилась температура кристаллизации раствора после растворения в
бензине неэлектролита: 5,296 0С – 5,5 0С = 0,296 0С, т.е. температура
повысилась.
По закону
Рауля повышение температуры кристаллизации раствора по сравнению с температурой
кристаллизации растворителя выражается уравнением:
,
где К –
криоскопическая константа, m и M – соответственно масса растворенного
вещества и его мольная масса; m1
– масса растворителя.
Ответ: мольная масса растворенного вещества
равна 128 г/моль.
СВОЙСТВА РАСТВОРОВ
Задача № 70
Условие
Вычислите
температуру кристаллизации 2%-ного раствора этилового спирта С2Н5ОН,
зная, что криоскопическая константа воды 1,86 0С.
Решение
По закону
Рауля понижение температуры кристаллизации раствора по сравнению с температурой
кристаллизации растворителя выражается уравнением:
Концентрация
С2Н5ОН равна 2 %. Это означает, что в 98 г воды
растворено 2 г С2Н5ОН.
Мольная масса
С2Н5ОН равна:
М(С2Н5ОН) = Мr(С2Н5ОН)
= Аr(С)×2
+ Аr(Н)×6
+ Аr(О) = 12×2
+ 1×6
+ 16 = 46 г/моль.
Вода кристаллизуется при 00С, следовательно,
температура кристаллизации раствора равна 0 0С -0,825 0С
= -0,825 0С.
Ответ: температура кристаллизации 2%
раствора С2Н5ОН равна -0,825 0С.
ОКИСЛИТЕЛЬНО-ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫЕ РЕАКЦИИ
Задача № 80
Условие
Реакции
выражаются схемами:
HCl + CrO3 
Cl2
+ CrCl3 + H2O
Cd + KMnO4 + H2SO4 CdSO4
+ K2SO4 + MnSO4 + H2O
Составьте электронные уравнения. Расставьте коэффициенты в
уравнениях реакций. Для каждой реакции укажите, какое вещество является
окислителем, какое - восстановителем; какое вещество окисляется, какое -
восстанавливается.
Решение
Расставляем
степени окисления элементов в каждом из веществ.
+1
-1 +6 -2 0 +3
-1 +1 -2
HCl + CrO3 Cl2
+ CrCl3 + H2O
Определяем,
какой из элементов изменил степень окисления.
+6 +3
Cr
+ 3
®
Cr сстонавливается, окислитель 2
-1 0
6
2Cl - 2 ® Cl2 окисляется, восстановитель 3
Находим
наименьшее общее кратное для числа отданных и принятых электронов. Делим
наименьшее общее кратное вначале на число принятых, затем – число отданных
электронов. Полученные значения являются коэффициентами в уравнения, остальные
коэффициенты подбираем сами.
+1
-1 +6 -2 0 +3
-1 +1 -2
12HCl + 2CrO3 3Cl2 + 2CrCl3 + 6H2O
0
+1 +7 -2 +1 +6 –2 +2 +6 -2 +1 +6 –2 +2 +6 -2 +1
-2
Cd + KMnO4 + H2SO4 CdSO4
+ K2SO4 + MnSO4 + H2O
Определяем,
какой из элементов изменил степень окисления.
+7 +2
Mn
+ 5 ®
Mn сстанавливается, окислитель 2
0 +2 10
Cd - 2 ® Cd
окисляется, восстановитель
5
Находим
наименьшее общее кратное для числа отданных и принятых электронов. Делим
наименьшее общее кратное вначале на число принятых, затем – число отданных
электронов. Полученные значения являются коэффициентами в уравнения, остальные
коэффициенты подбираем сами.
0
+1 +7 -2 +1 +6 –2 +2 +6 -2 +1 +6 –2 +2 +6 -2 +1
-2
5Cd + 2KMnO4 + 8H2SO4 5CdSO4 + K2SO4
+ 2MnSO4 + 8H2O
ЛИТЕРАТУРА
1. Глинка
Н.Л. Общая химия. – М., 2000.
2. Вовченко
Г.Д., Третьяков Ю.Д. Общая химия. – М., 1980.
3. Зайцев
О.С. Задачи, упражнения и вопросы по химии. – М., 1996.
4. Зайцев
О.С. Химия. – М., 1997.
5. Глазов
В.М. Основы физической химии. – М., 1981.