Главная
Каталог
Библиотека
Избранное
Порталы
Библиотеки вузов
Отзывы
Новости
 
12+
 
Предварительный просмотр документа

Сборник задач и упражнений по общей химии

Автор/создатель: Шапкина В.Я., Щетинина Г.П., Петроченкова Н.В.
Год: 2008 
Сборник содержит задачи и упражнения по основным разделам, соответствующим программе курса химии. Цель пособия - привить навыки к самостоятельному применению теории при решении задач. В начале каждого раздела приведены примеры решения типовых задач. Рассчитан на студентов и курсантов первого курса МГУ им. адм. Г.И. Невельского. Подготовлен на кафедре химии и экологии.
Показать полное описание документа
Популярные ресурсы рубрик:
РЕЙТИНГ

Оценка пользователей: 2.9
Количество голосов: 35
Оцените ресурс:
5 4 3 2 1

ОТЗЫВЫ


Популярные ресурсы по теме

Приведенный ниже текст получен путем автоматического извлечения из оригинального PDF-документа и предназначен для предварительного просмотра. Изображения (картинки, формулы, графики) отсутствуют.
Федеральное агентство морского и речного транспорта Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Морской государственный университет им. адм. Г.И. Невельского» В.Я. Шапкина, Г.П. Щетинина, Н.В.Петроченкова СБОРНИК ЗАДАЧ И УПРАЖНЕНИЙ ПО ХИМИИ Рекомендовано методическим советом Морского государственного университета им. адм. Г.И. Невельского в качестве учебного пособия для всех технических специальностей Владивосток 2008 1 Позиция № 158 в плане издания учебной литературы МГУ на 2008 г. Валерия Яковлевна Шапкина Галина Павловна Щетинина Наталья Владимировна Петроченкова СБОРНИК ЗАДАЧ И УПРАЖНЕНИЙ ПО ХИМИИ Учебное пособие Лицензия ЛР № 021060 от 19.06.96 7,5 уч.-изд. л. Формат 60 x 84 1/16 Тираж 220 экз. Заказ № Отпечатано в типографии ИПК МГУ им. адм. Г.И. Невельского Владивосток, 59, ул. Верхнепортовая, 50а 2 УДК 54 (076) Шапкина В.Я., Щетинина Г.П., Петроченкова Н. В. Сборник задач и упражнений по общей химии:[Текст]: учеб. пособие. – Владивосток: МГУ им. адм. Г.И.Невельского, 2008. – 121 с. Сборник содержит задачи и упражнения по основным разделам, соответствующим программе курса химии. Цель пособия – привить навыки к самостоятельному применению теории при решении задач. В начале каждого раздела приведены примеры решения типовых задач. Рассчитано на студентов и курсантов первого курса МГУ им. адм. Г.И.Невельского Ил. 2, табл. 8, библиогр. 7 назв. Рецензент: Т.А. Калинина, канд. хим. наук, доцент зав. каф. химии ДВГТУ ISBN 5-8343-0043-X © Шапкина В.Я., Щетинина Г.П., Петроченкова Н.В. © Морской государственный университет им. адм. Г.И. Невельского, 2008 3 РАЗДЕЛ 1. ВАЖНЕЙШИЕ ПОНЯТИЯ И ЗАКОНЫ ХИМИИ 1.1.ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ХИМИИ Важнейшей частью современного естествознания является химия – наука о веществах, их свойствах и превращениях их друг в друга. Все химические вещества состоят из частиц; химические превращения связывают прежде всего с такими частицами, как атом, молекула, ядро, протон, нейтрон, электрон, ионы, радикалы. Атом – это электронейтральная частица, состоящая из положительно заряженного ядра и отрицательно заряженных электронов. Атом – это наименьшая частица химического элемента, сохраняющая все его химические свойства. Совокупность атомов с одинаковым зарядом ядра называется химическим элементом. Атомы данного элемента характеризуются одинаковыми свойствами. Молекула – это наименьшая электронейтральная частица вещества, способная к самостоятельному существованию, обладающая его основными химическими свойствами и состоящая из одинаковых или различных атомов. Молекулы могут содержать атомы только одного элемента, такие вещества называются простыми веществами (Br2 – бром, O3 – озон, Р4 – белый фосфор). Вещества, молекулы которых состоят из атомов разных элементов, связанных между собой постоянными (стехиометрическими) соотношениями, называются сложными веществами (Н2О – вода, Н3РО4 – фосфорная кислота, С12Н22О11 – сахароза). Массы атомов и молекул, из которых построены вещества, чрезвычайно малы, поэтому удобнее использовать относительные массы атомов и молекул. Относительная атомная масса (Ar) – это число, показывающее, во сколько раз масса данного атома больше 1/12 части массы атома изотопа углерода 12С. Относительная молекулярная масса (Mr) – это число, показывающее, во сколько раз масса молекулы этого вещества больше 1/12 части массы атома изотопа углерода 12С. Таким образом, мерой относительных атомных и молекулярных масс избрана 1/12 часть массы атома изотопа углерода 12С, которая называется атомной единицей массы (а.е.м.). Одной из важных величин в химии является количество вещества, единицей измерения которого является моль. Моль – это количество вещества, которое содержит столько структурных единиц (атомов, молекул, ионов, электронов), сколько содержится атомов в 12 г изотопа углерода 12С. Количество вещества обозначается ν. 4 Данная масса углерода содержит 6,02·1023 атомов углерода. Следовательно, 1 моль любого вещества содержит 6,02·1023 структурных единиц (атомов, молекул, ионов, электронов). Число частиц 6,02·1023 называется числом Авогадро (NA). Число частиц N (атомов, молекул) в данном количестве вещества (ν) определяется по формуле N = NА·ν. Массу 1 моля вещества называют молярной массой (М). Молярная масса, выраженная в г/моль, равна относительной молекулярной массе вещества М (г/моль) = Mr. Связь между молярной массой вещества (М) и количеством этого m вещества (ν) определяется следующей зависимостью: M = , где m – масса ν вещества, г. Пример 1. Рассчитайте относительную молекулярную массу вещества H2SO4, Al2(SO4)3. Решение. Мr(H2SO4) = 2·Ar(H) + 1·Ar(S) + 4·Ar(O) = 2 ·1 + 1·32 + 4 ·16 = 98 a.e.м. Мr(Al2(SO4)3)= 2·Ar(Al) + 3·Ar(S) + 3 · 4·Ar(O) = 2·27 + 3·32 + 12·16 = 342 a.e.м. Пример 2. Какое количество вещества содержится в 15 г оксида углерода (IV)? Решение. Рассчитаем молярную массу оксида углерода (IV) СО2: М(СО2) = Мr(СО2) = Ar(С) + 2Ar(О) М(СО2) = 12 + 2 · 16 = 44 г/моль. Определяем количество вещества оксида углерода (IV): m(CO2 ) 15г ν(СО2) = = = 0,34 моль M (CO2 ) 44 г / моль Пример 3. Определите массу гидроксида натрия, если количество вещества равно 0,5 моль. Решение. Рассчитаем молярную массу гидроксида натрия NaOH: М(NaOH) = Мr(NaOH) = Ar(Na) + Ar(О) + Ar(H) М(NaOH) = 23 + 16 + 1 = 40 г/моль. Определяем массу 0,5 моль NaOH: m(NaOH) = ν(NaOH) · M(NaOH) = 0,5 моль · 40 г/моль = 20 г. ЗАДАЧИ 1. Определите относительные молекулярные массы следующих веществ: оксида кремния (IV), угольной кислоты, гидроксида железа (III), нитрата кальция. 5 2. Определите количество вещества сероводорода H2S, содержащееся в 15 г H2S. 3. Определите количество вещества, содержащееся в 10 г серной кислоты. 4. Определите количество вещества брома Br2, содержащееся в молекулярном броме массой 12,8 г. 5. Определите количество вещества, содержащееся в 12 г оксида серы (IV). 6. Определите массу иода I2 количеством вещества 0,8 моль. 7. Какую массу имеет соляная кислота, если количество этого вещества равно 2 моль? 8. Определите массу карбоната натрия количеством вещества 0,25 моль. 9. Какую массу имеет хлорид железа (II), если количество этого вещества равно 1,5 моль? 1.2. ОСНОВНЫЕ СТЕХИОМЕТРИЧЕСКИЕ ЗАКОНЫ ХИМИИ Стехиометрия – раздел химии, в котором рассматриваются массовые и обьемные отношения между реагирующими веществами. 1) Фундаментальным законом химии, сыгравшим огромную роль в развитии всей химической науки, является закон сохранения массы веществ. Масса веществ, вступивших в реакцию равна массе веществ, образующихся в результате реакции. 2) Закон постоянства состава. Каждое чистое вещество имеет один и тот же состав, независимо от способа его получения. 3) Закон Авогадро. В равных объемах различных газов при одинаковых температуре и давлении содержится одно и тоже число молекул. Важным следствием из закона Авогадро является утверждение, что при одинаковых условиях равные количества различных газов занимают равные объемы. В частности при нормальных условиях (н.у.): температуре Т = 273 К 0 (0 С) и давлении Р = 101, 325 кПа (760 мм рт.ст.) – любой газ, количество которого рано 1 моль, занимает объем 22,4 л. Этот объем называется V молярным объемом (Vm, л/моль) газа: Vm = , где V – объем газа, л. ν 4) Закон эквивалентов. Эквивалент – это реальная или условная частица вещества, соответствующая одному иону водорода в кислотно-основных или ионообменных реакциях или одному электрону в окислительно- восстановительных реакциях. 6 Например, эквивалентом гидроксида калия и соляной кислоты будут соответственно КОН и НCl, серной кислоты – ½ Н2SO4, хлорида алюминия – 1/3 АlCl3, хлорида титана – 1/4 TiCl4. Массу одного моля эквивалентов называют молярной массой эквивалента вещества (Мэ, г/моль). Для расчета молярной массы эквивалентов используют следующие формулы: а) для простого вещества М э = М а В , где М – молярная масса атома данного вещества; В – валентность атома; б) для сложного вещества М э = М (Вn) , где М – молярная масса данного вещества; В – валентность функциональной группы; n – число функциональных групп в молекуле. Для кислот функциональной группой является ион водорода, для оснований – ион гидроксила, для солей – ион металла. Например, М э ( Al ) = М а В = 27 3 = 9 г/моль; М э ( H 2 SO4 ) = М ( Вn) = 98 2 = 49 г/моль; М э ( Al (OH )3 ) = М а ( Вn) = 78 3 = 26 г/моль; М э ( Al2 ( SO4 )3 ) = М ( Вn) = 342 (3 ⋅ 2) = 57г/моль. Для вычисления объема моля эквивалентов (Vэ) газов необходимо знать число молей эквивалентов в одном моле газа. Так, Мэ(Н) = 1г/моль, что в два раза меньше массы моля, следовательно, объем моля эквивалентов водорода в два раза меньше объема моля, т.е. Vэ = 22,4/2 =11,2 л. Аналогично, Мэ(О2) = 1 4 М(О2) = 32/4 = 8 г/моль, отсюда объем одного моля эквивалентов кислорода в четыре раза меньше его молярного объема, т.е. Vэ(О2) = 22,4/4 = 5,6 л. Суть закона эквивалентов заключается в том, что вещества взаимодействуют друг с другом в эквивалентных соотношениях. Иными словами, массы веществ m, реагирующих друг с другом или получающихся в результате реакции, пропорциональны молярным массам их эквивалентов Мэ: m1/m2 = Mэ1/Mэ2 = … Пример 1. Вычислите массу кислорода, занимающего при н.у. объем 28 л. Решение. Рассчитаем количество вещества молекулярного кислорода: V (O2 ) 28 л ν(О2) = = = 1,25 моль. Vm 22,4 л / моль Определяем массу кислорода: m(O2) = M(O2) · ν(О2) = 32 · 1,25 = 40 г. Пример 2. Какой объем займет при нормальных условиях хлороводород массой 14,6 г? 7 Решение. Рассчитаем количество вещества хлороводорода: m( HCl ) 14,6 г ν(HCl) = = = 0,4 моль. M ( HCl ) 36,6г / моль Определяем объем хлороводорода: V(HCl) = Vm · ν(HCl) = 22,4 л/моль · 0,4 = 8,96 л. Пример 3. Металл образует два хлорида, содержащих соответственно 73,86 и 84,96 % металла. Вычислите молярные массы эквивалентов металла в каждом соединении. Решение. Вычислим содержание хлора в первом хлориде, приняв массу хлорида за 100%: 100 – 73,86 = 26,14 %, т.е. на 73,86 частей массы металла приходится 26,14 частей массы хлора или на 73,86 г металла приходится 26,14 г хлора. Зная, что молярная масса эквивалента иона хлора равна 35,5 г/моль, определим молярную массу эквивалента металла в первом хлориде по закону эквивалентов: m(M1)/Mэ(M1) = m(Cl−)/ Mэ(Cl−); Mэ(М1) = 73,86 · 35,5/26,14 = 100,3 г/моль. Аналогично, на 84,96 г металла приходится 15,04 г хлора во втором хлориде. Отсюда находим молярную массу эквивалента металла во втором хлориде: m(M2)/Mэ(M2) = m(Cl−)/ Mэ(Cl−); Mэ(М2) = 84,96 · 35,5/15,04 = 200,5 г/моль. Пример 4. При сгорании металла образуется 9,43 г его оксида. Молярная масса эквивалента оксида металла равна 17 г/моль. Какая масса металла вступила в реакцию? Решение. Учитывая, что Мэ(оксида металла) = Мэ(кислорода) + Мэ (металла), можно найти молярную массу эквивалента металла: Мэ (металла) = Мэ(оксида металла) – Мэ(кислорода) = 17 – 8 = 9 г/моль. По закону эквивалентов найдем количество металла, вступившего в реакцию: m(оксида металла)/ Мэ(оксида металла) = m(металла)/ Мэ(металла); m(металла) = 9,43 · 9/17 = 4,99 г. Пример 5. Определите металл, если 0,24 г его вытеснили из кислоты 221 мл водорода (н.у.) с образованием иона со степенью окисления +2. Решение. В законе эквивалентов заменим массу водорода и его молярную массу эквивалента соответствующими объемами (объем 1 моль эквивалентов водорода равен 11200мл (н.у.)). Тогда m(металла)/ Мэ(металла) = V0(H2)/ Vэ(H2); Мэ(металла) = 0,24 · 11200/221 = 12,16 г/моль. Так как искомый металл проявляет степень окисления +2, то его молярная масса Мэ (металла) = Мэ (металла) · В = 12,16 · 2 = 24,3 г/моль. 8 Пример 6. Определите количество моль эквивалентов сульфата алюминия, образующееся при взаимодействии 78 г гидроксида алюминия с избытком серной кислоты. Решение. Находим молярную массу эквивалентов гидроксида алюминия: Мэ(Al(OH)3) = (27 + (16 + 1) · 3)/3 = 26 г/моль. Определим количество моль эквивалентов гидроксида алюминия: ν(Al(OH)3) = m(Al(OH)3)/ Мэ(Al(OH)3) = 78/26 = 3 моль-экв. По закону эквивалентов количество моль эквивалентов гидроксида алюминия равно количеству моль эквивалентов сульфата алюминия, т.е. ν(Al(OH)3) = ν(Al2(SO4)3) = 3 моль-экв. ЗАДАЧИ 10. Какой объем занимает 1 г каждого из газов: а) кислорода; б) озона; в) углекислого газа при н.у. 11. Вычислите объем: а) 100 г водорода; б) 250 г азота при н.у. Вычислите массу аммиака NH3 количеством вещества 1,5 моль. (25,5 г) 12. Вычислите массу углекислого газа СО2 количеством вещества 0,5 моль. 13. Вычислите массу (г) указанных объемов газообразных веществ (при н.у.) а) 200 мл оксида углерода (II); б) 400 л водорода Н2; в) 2 л азота N2 14. Сколько моль эквивалентов содержится в 100 г карбоната кальция? 15. Определите массу 3 молей эквивалентов гидроксида натрия. 16. Сколько моль эквивалентов содержится в 10 г гидроксида бария? Какой объем занимает 0,2 моль эквивалентов водорода (при н.у.)? 17. При сгорании 1,5 г металла получилось 2,1 г оксида. Рассчитайте молярную массу эквивалента оксида этого металла. 18. Хлорид металла содержит 69% хлора. Вычислите молярную массу эквивалента металла. 19. Некоторое количество металла, молярная масса эквивалента которого равна 27,9 г/моль, вытесняет 0,7 л водорода (н.у). Определите массу металла. 20. Металл массой 1 г соединяется с 8,89 г брома и 1,78 г серы. Определите молярную массу эквивалента металла. 21. Мышьяк образует два оксида, один из которых содержит 65,25% As, а другой – 75,75% As. Определите молярную массу эквивалента мышьяка в обоих оксидах. 22. На осаждение хлора, содержащегося в 0,666 г соли, израсходовано 1,088 г нитрата серебра. Вычислите молярную массу эквивалента соли. 23. Рассчитайте молярную массу эквивалента кислоты, если на нейтрализацию 9 г её израсходовано 8 г гидроксида натрия. 9 24. При нагревании 20,06 г металла получено 21,66 г оксида. Определите молярную массу эквивалента металла. 25. При взаимодействии 22 г металла с кислотой выделилось 8,4 л водорода (при н.у.). Рассчитайте молярную массу эквивалента металла. Сколько потребуется литров кислорода для окисления этого же количества металла? 26. В 2,48 г оксида одновалентного металла содержится 1,84 г металла. Вычислите молярную массу эквивалента металла и его оксида. 27. При восстановлении 1,2 г оксида металла образовалось 0,27 г воды. Вычислите молярную массу эквивалента металла и его оксида. 28. При взаимодействии 3,24 г трехвалентного металла с кислотой выделилось 4,03 л водорода (при н.у.). Вычислите молярную массу эквивалента металла и его атомную массу. РАЗДЕЛ 2. СТРОЕНИЕ АТОМА. ХИМИЧЕСКАЯ СВЯЗЬ 2.1. СТРОЕНИЕ АТОМА Атом представляет собой сложную микросистему находящихся в движении элементарных частиц. Он состоит из положительно заряженного ядра и отрицательно заряженных электронов. Носителем положительного заряда ядра является протон. В ядра атомов всех элементов, за исключением ядра легкого изотопа водорода, входят протоны и нейтроны. Основные характеристики протонов, нейтронов и электронов приведены в табл.1. Таблица 1. Параметры некоторых элементарных частиц. Частица Символ Масса покоя,кг Заряд, кл Протон P 1,679·10-27 1,602·10-19 (+) Нейтрон N 1,675·10-27 0 Электрон ē 9,108·10-31 1,602·10-19 (-) Современная теория строения атома основана на законах, описывающих движение микрочастиц (элементарных частиц). В 20-е годы ХХ века раздел физики, описывающий движение и взаимодействие микрочастиц – квантовая механика. В квантовой механике есть три основные идеи, отличающие её от классической механики. 1. Дискретность, или квантование. В 1900 г. Макс Планк пришел к выводу, что тепловое излучение абсолютно черного тела не является непрерывным, а состоит из дискретных порций, или квантов энергии. Значение одного кванта энергии равно 10
Яндекс цитирования