Тема 4. Химические системы. Идентификация химических веществ.

1. Какой объем 96 %-ной (по массе) серной кислоты (плотностью r = 1,84 г/мл) и какую массу воды нужно взять для приготовления 100 мл 15 %-ного (по массе) раствора серной кислоты (r = 1,10 г/мл).

2. В радиатор автомобиля налили 9 л воды и прибавили 2 л метилового спирта (r = 0,8 г/мл). При какой температуре можно после этого оставлять автомобиль на открытом воздухе, не опасаясь, что вода в радиаторе замерзнет?

3. Написать в ионно-молекулярной форме уравнения следующих реакций:

Na₂CO₃ + HCl ® …

NiCl₂ + H₂S ® …

Na₂S + H₂SO₄ ® …

Ba(OH)₂ + HCl ® …

4. Какие из перечисленных ниже солей подвергаются гидролизу: KCN, NH₄Cl, NaNO₃, FeCl₃, CH₃COONH₄, K₂SO₄? Для каждой гидролизующейся соли написать уравнение гидролиза в ионно-молекулярной форме, указать тип гидролиза соли, реакцию ее водного раствора.

5. С помощью метода электронно-ионного баланса закончить следующие уравнения окислительно-восстановительных реакций:

NO₂ + KMnO₄ + H₂O ® KNO₃ + …

FeSO₄ + Br₂ + H₂SO₄ ® Fe₂(SO₄)₃ + …

Mn(OH)₂ + Cl₂ + KOH ® MnO₂ + …

6. Какие вещества в реакциях являются окислителями, восстановителями? Укажите процессы окисления, восстановления. В какой среде протекает каждая реакция?

7. Вычислите ЭДС (В) гальванического элемента, состоящего из медного и цинкового электродов, погруженных в 0,01 М растворы их сульфатов (Е°(Cu²⁺/Cu) = 0,34 B, E°(Zn²⁺/Zn) = – 0,76 В).

8. Составьте схему электролиза раствора хлорида кобальта (CoCl₂) с угольными электродами.

9. Для изготовления имплантантов понадобилось 22 г никеля. При какой силе тока (в амперах) необходимо проводить процесс электролиза раствора нитрата никеля, чтобы в течение 1 часа получить необходимую массу никеля? Составьте схему электролиза нитрата никеля.

10. Как происходит коррозия луженого (покрытого оловом) железа при нарушении целостности данного покрытия в нейтральной среде? Составьте схему гальванического элемента и электронные уравнения анодного и катодного процессов. Каков состав продуктов коррозии?

11. Представьте условными химическими формулами строение мицелл коллоидных растворов следующих веществ и указать коллоидные катионы и анионы: а) гидроксид железа (III): коллоидно-дисперсная фаза [Fe(OH)₃]_m, ионный стабилизатор FeOCl ↔ FeO⁺ + Cl^-; б) коллоидная кремниевая кислота: коллоидно-дисперсная фаза [H₂SiO₃]_m, ионный стабилизатор K₂SiO₃ ↔ 2K⁺ + SiO₃^2-.

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

13. При добавлении раствора сильной кислоты (например, HCl) к раствору карбоната натрия происходит выделение бесцветного газа. Напишите уравнение соответствующей реакции в ионной и ионно-молекулярной формах.

14. Рассчитайте объем (мл) 0,2 н. раствора H₂SO₄, необходимый для осаждения ионов бария из 100 мл 0,2 н. раствора BaCl₂.

Примеры задач для контрольных работ

1. Вычислите мольную массу ацетона, если масса 500 мл его паров при 87ºС и давлении 96 кПа равна 0,93 г.

2. Вещество содержит 27 % кремния и 73 % фтора. Плотность по водороду равна 52. Выведите формулу вещества.

3. Рассчитайте молярную массу эквивалента кислоты, если на нейтрализацию 0,009 кг ее израсходовано 0,008 кг гидроксида натрия.

4. Составьте электронно-графическую схему атома элемента с порядковым номером 39, напишите его электронную формулу. Для электронов внешнего уровня элемента укажите значения квантовых чисел. К какому электронному семейству относится элемент? Сколько валентных электронов имеет атом? Какую валентность может проявлять атом этого элемента? Охарактеризуйте атомное ядро этого элемента.

5. Объясните изменение атомного радиуса и первой энергии ионизации в указанном ряду элементов. Как изменяются металлические (неметаллические) свойства элементов в ряду? Составьте полные электронные формулы атомов этих элементов, покажите распределение электронов по квантовым ячейкам.

Элемент	Атомный радиус, Å	Первая энергия ионизации, эВ
O	0,73	13,61
F	0,72	17,42
Ne	0,70	21,56

6. С точки зрения метода валентных связей (МВС) объясните строение молекулы AsCl ₃ и ее геометрическую форму (тригональная пирамида). Укажите тип гибридизации орбиталей центрального атома, изобразите перекрывание орбиталей и определите, полярна ли частица.

7. Для реакции СН₄ (г) + 2О₂ (г) = СО₂ (г) + 2Н₂О (г) определите:

а) стандартный тепловой эффект реакции; поглощается или выделяется тепло в ходе процесса?

б) знак изменения энтропии процесса

в) изменение энергии Гиббса при Т=400 К (зависимостью ΔНº и ΔSº от температуры пренебречь); что можно сказать о самопроизвольности протекания реакции при данной температуре?

8. Реакция протекает по уравнению Na₂S₂O₃ (ж) + H₂SO₄ (ж) = Na₂SO₄ + H₂SO₃ + S. Как изменится скорость реакции после разбавления реагирующей смеси в 4 раза?

9. Для обратимых реакций а) 3Fe (к) + 4H₂O (г) ↔ Fe₃O₄ (к) + 4H₂ (г), ΔH<0 и б) С₂Н₆ (г) ↔ С₂Н₄ (г) + Н₂ (г), ΔН>0 напишите выражение закона действующих масс. Исходя из уравнения изобары, рассчитайте константу равновесия при 25ºС. В каком направлении смещено химическое равновесие реакций? Как сместится равновесие, если в системе увеличить температуру? Уменьшить давление? Добавить катализатор?

10. Определите молярную концентрацию и молярную концентрацию эквивалента раствора серной кислоты (H₂SO₄), в 250 мл которого содержится 24,5 г H₂SO₄.

11. Сколько литров глицерина С₃Н₈О₃ (плотность 1,264 г/см³) следует прилить к 10 л воды, чтобы получить раствор. Замерзающий при -20ºС?

12. Определите, какие из этих солей подвергаются гидролизу: K₃PO₄, CuBr₂, CaCl₂, Fe(NO₃)₃. Напишите уравнения гидролиза солей в ионной и молекулярной формах. Укажите тип гидролиза и рН водного раствора гидролизующихся солей.

13. Методом электронно-ионного баланса составьте уравнения окислительно-восстановительных реакций: а) Na₂SO₃ + H₂S + H₂SO₄ → Na₂SO₄ + S + H₂O, б) Cl₂ + H₂S + H₂O → HCl + H₂SO₄, в) H₂O₂ + CrCl₃ + NaOH → Na₂CrO₄ + NaCl + H₂O. Укажите процессы окисления и восстановления, окислитель и восстановитель.