Алгоритм розв ’ язання задач

1.Виявити в ГЕ (А) і (К), за значеннями електродних потенціалів (Е⁰ – беремо в ряду напруг металів Н.Н.Бекетова).

2. Записати:

2.1) електрохімічну формулу ГЕ;

2.2) електронне напіврівняння анодного процесу;

2.3) електронне напіврівняння катодного процесу;

2.4) сумарне рівняння роботи ГЕ;

3. Привести розрахунок ЕРС (ΔЕ).

4. Обчислити можливість роботи ГЕ і зробити висновок.

Приклад розв ’ язання задачі за алгоритмом

Запишіть електрохімічну формулу ГЕ, складеного зі стандартного магнієвого електрода, зануреного у розчин своєї солі та залізного електрода, зануреного в 0,01 М розчин FeSO₄. Запишіть електронні напіврівняння анодного та катодного процесів та сумарне рівняння реакції. Розрахуйте ЕРС та ΔG цього ГЕ. Зробіть висновки про можливість роботи цього ГЕ та залежність електродного потенціалу від концентрації електроліту, у який занурен електрод.

Задачу розв’язуємо згідно алгоритму.

1. Знаходимо в ряду напруг М.М. Бекетова .

2. Розрахуємо , користуючись рівнянням Нернсту (1):

  C_M=10^{-2 M)}

 

При розведенні розчину електроліту, у який занурен електрод, його електродний потенціал зменшується, а активність збільшується.

, , тому магнієвий електрод буде анодом (А), а залізний – катодом (К).

3. Запишемо електрохімічну формулу ГЕ:

(А) Mg | Mg²⁺||Fe²⁺SO₄ | Fe (K)

         ^{-2,38 1 M       0,01 M    -0,50}

електронне напіврівнення анодного процесу:  Mg⁰ - 2ē → Mg²⁺   1

                                                                            +

електронне напіврівняння катодного процесу:           Fe ²⁺ + 2ē → Fe ⁰ 1

Сумарне рівняння:                                         Mg⁰+Fe²⁺→Mg²⁺+Fe⁰

4. Розрахуємо ЕРС з рівняння (3):

ЕРС(ΔЕ)=Е_К-Е_А=-0,50-(-2,38)=1,88 (В).

5.Обчислимо ΔG з рівняння (2):

    ΔG<0 – ГЕ буде робити.

Методика рішення задач з теми «Електрохімічна корозія металів»

Щоб розв’язати задачи з цієї теми, треба знати, що електрохімічна корозія відбувається в середовищі електроліту. При контакті між собою металів різної активності, або електрохімічній корозії сплаву виникають мікрогальванопари і процесс електрохімічної корозії йде подібно процессам при роботі ГЕ, тобто анод завжди окислюється, а на катоді йде відновлення електроліту (деполярізація).

При атмосферній корозії (рН≥7), катодний процес записуємо: 2Н₂О+О₂+4ē → 4ОН^-, оксигенова деполярізація.

При корозії в кислому середовищі (рН<7), катодний процес записуємо: 2Н⁺+2ē → Н₂, гідрогенова деполярізація.

Алгоритм розв ’ язання задач і

1. Виявляємо (А) і (К) згідно значенням стандартних електродних потенціалів (Е⁰), які беремо з ряду напруг металів.

2. Виявляємо електроліт і значення рН.

3. Складаємо електрохімічну формулу гальванопари, напіврівняння анодного та катодного процесів та сумарне рівняння.

4. Визначаємо деполярізатор, чи розраховуємо ЕРС.

Приклад розв’язання задач і

Які хімічні процеси протікають при атмосферній корозії сталевого виробу (Fe), вкритого цинком (Zn) (рН≥7), та вкритого міддю(Cu) в кислому середовищі (рН<7), якщо покриття зруйновано. Визначте вид деполярізації в цих процессах, розрахуйте ЕРС (не враховуючи вплив середовища на Е⁰).

Якщо Fe вкрит Zn, а покриття зруйновано, виявляємо (А) – це Zn (), (К) – Fe ().

Запишемо електрохімічну формулу утворенного ГЕ: 

(А) Zn | H₂O, O₂ |Fe (K)

                 ^{-0,76       рН ≥7 -0,44}

електронне напіврівнення анодного процесу:  Zn⁰ - 2ē → Zn²⁺    2                                                                             +

електронне напіврівнення катодного процесу 2 H ₂ O + O ₂ +4ē→ 4 OH ^-        1

Сумарне рівняння:                                                                

                                                                     2Zn⁰+2H₂O+O₂→2Zn(OH)₂

Якщо Fe вкрите Cu, а покриття зруйновано, виявляємо (А) – це Fe, (), (К) - Cu, ().

Запишемо електрохімічну формулу утворенного ГЕ:

(А) Fe | 2H⁺ |Cu (K)

          ^{-0,44     рН <7 +0,34}

 

електронне напіврівнення анодного процесу: Fe⁰ - 2ē → Fe²⁺    1

                                                                                 +

електронне напіврівнення катодного процесу: 2 H ⁺ + 2ē → H ₂  1 Сумарне рівняння:                                                Fe⁰+2H⁺ →Fe²⁺+ H₂  

 

 

                                                                                                                                                                     

 

Д о д а т о к 2

КОНТРОЛЬНІ ЗАВДАННЯ

ЕКВІВАЛЕНТИ Й ЕКВІВАЛЕНТНІ МАСИ ПРОСТИХ І СКЛАДНИХ РЕЧОВИН. ЗАКОН ЕКВІВАЛЕНТІВ

1. Визначте еквівалент і молярну масу еквівалента Фосфору, Оксигену та Брому в сполуках РН ₃, H₂O, HBr.

2. У якій масі NaOH міститься стільки ж еквівалентів, скільки у 140 г КОН? Відповідь: 100 г.

3. З 1,35 г оксиду металу утворюється 3,15 г його нітрату. Обчисліть молярну масу еквівалента цього металу. Відповідь: 32, 5 г/моль.

4. З 1,3 г гідроксиду металу утворюється  2,85 г його сульфату. Обчислите молярну масу еквівалента цього металу. Відповідь: 9 г/моль.

5. Оксид тривалентного елемента містить 31,58% Оксигену. Обчисліть еквівалентну, молярну й атомну маси цього елемента.

6. Чому дорівнює при н.у. мольний об'єм еквівалента водню? Обчисліть молярну масу еквівалента металу, якщо на відновлення 1,017г його оксиду витратилося 0,28 л водню (н.у.).

Відповідь: 32, 68 г/моль.

7. Виразити в молях: а) 6,02 × 10²² молекул С₂Н₂; б) 1,80 × 10²⁴ атомів Нітрогену; в) 3,01 × 10 молекул NH₃. Яка молярна маса зазначених речовин?

8. Обчисліть еквівалент і молярну масу еквівалента Н₃ РО ₄ у реакціях утворення: а) гідрофосфату; б) дігідрофосфату; в) ортофосфату.

9. В 2,48 г оксиду одновалентного металу міститься 1,84 г металу. Обчисліть молярні маси еквівалентів металу і його оксиду. Чому дорівнює мольна й атомна маса цього металу?

10. Чому дорівнює при н.у. мольний об'єм еквівалента кисню? На спалювання 1,5 г двовалентного металу потрібно 0,69 л кисню (н.у.). Обчисліть молярну масу еквівалента, мольну масу й атомну масу цього металу.

11. З 3,31 г нітрату металу утворюється 2,78 г його хлориду. Обчисліть молярну масу еквівалента цього металу. Відповідь: 103,6 г/моль.

12. Напишіть рівняння реакцій Fe(OH)₃ із хлороводневою (соляною) кислотою, при яких утворяться наступні сполуки заліза: а) хлорид дигідроксoзаліза; б) діхлорид гідроксозаліза; в) трихлорид заліза. Обчисліть еквівалент і молярну масу еквівалента Fe(OH)₃ у кожній з цих реакцій.

13. Надлишком гідроксиду калію подіяли на розчини: а) Калія дігідрофосфат; б) дігідроксобісмута (III) нітрату. Напишіть рівняння реакцій цих речовин з КОН і визначте їхні еквіваленти та молярні маси еквівалентів.

14. У якій кількості С r (ОН)₃ міститься стільки ж еквівалентів, скільки в 174,96 г Мg (ОН)₂? Відповідь: 208,2 г.

15. Надлишком хлоридної (соляної) кислоти подіяли на розчини: а) Кальція гідрокарбонату; б) гідроксоалюмінія діхлориду. Напишіть рівняння реакцій цих речовин з HCl і визначите їхні еквіваленти й мольні маси еквівалентів.

16. При окислюванні 16,74 г двовалентного металу утворилося 21,54 г оксиду. Обчисліть молярні маси еквівалентів металу і його оксиду. Чому дорівнюють мольна й атомна маси металу?

17. При взаємодії 3,24 г тривалентного металу з кислотою виділяється 4,03 л водню (н.у.). Обчисліть молярну масу еквівалента, мольну й атомну маси металу.

18. Виходячи з мольної маси Карбону і води, визначте абсолютну масу атома Карбону і молекули води в грамах.

Відповідь: 2,0 × 10^{-23 г}, 3,0 × 10^{-23 г.}

19. На нейтралізацію 9,797 г ортофоcфатноЇ кислоти витрачено 7,998 г NaOH. Обчисліть еквівалент, молярну масу еквівалента і основність Н₃ РО ₄ у цій реакції. На підставі розрахунку напишіть рівняння реакції. Відповідь: 0,5 моль, 49 г/моль, 2.

20. На нейтралізацію 0,943 г фосфористої кислоти Н₃ РО ₃ витрачено 1,291 КОН. Обчисліть еквівалент, еквівалентну масу й основність кислоти. На підставі розрахунку напишіть рівняння реакції.

Відповідь: 0,5 моль, 41 г/моль, 2.

 

БУДОВА АТОМУ

21. Напишіть електронні формули атомів елементів з порядковими номерами 9 і 28. Покажіть розподіл електронів цих атомів по квантових комірках. До якого електронного сімейства ставиться кожний з цих елементів?

22. Напишіть електронні формули атомів елементів з порядковими номерами 16 і 26. Розподілите електрони цих атомів по квантових комірках. До якого електронного сімейства відноситься кожний з цих елементів?

23. Яке максимальне число електронів можуть мати s-, p-, d- і f-орбіталі даного енергетичного рівня? Чому? Напишіть електронну формулу атома елемента з порядковим номером 31.

24. Напишіть електронні формули атомів елементів з порядковими номерами 25 і 34. До якого електронного сімейства відноситься кожний з цих елементів?

25. Які орбіталі атому заповнюються електронами раніше: 4s або 3d; 5s або 4р? Чому? Напишіть електронну формулу атому елемента з порядковим номером 21.

26. Ізотоп нікелю - 57 утворюється при бомбардуванні  частинками ядер атомів заліза- 54. Складіть рівняння цієї ядерної реакції та напишіть його в скороченій формі.

27. Які орбіталі атому заповнюються електронами раніше: 4d або 5s; 6s або 5р? Чому? Напишіть електронну формулу атому елемента з порядковим номером 43.

28. Що таке ізотопи? Чим можна пояснити, що в більшості елементів періодичної системи атомні маси виражаються дробовим числом? Чи можуть атоми різних елементів мати однакову масу? Як називаються подібні атоми?

29. Ізотоп кремнію- 30 утворюється при бомбардуванні  частинками ядер атомів алюмінію- 27. Складіть рівняння цієї ядерної реакції та напишіть його в скороченій формі.

30. Напишіть електронні формули атомів елементів з порядковими номерами 14 і 40. Скільки вільних d-орбіталей має атом останнього елемента?

31. Ізотоп Карбону - 11 утворюється при бомбардуванні протонами ядер атомів Нітрогену - 14. Складіть рівняння цієї ядерної реакції й напишіть його у скороченій формі.

32. Напишіть електронні формули атомів елементів з порядковими номерами 15 і 28. Чому дорівнює максимальний спін р-електронів в атомі першого та d-електронів у атомі другого елемента?

33. Напишіть електронні формули атомів елементів з порядковими номерами 21 і 23. Скільки вільних d-орбіталей мають атоми цих елементів?

34. Скільки і які значення може приймати магнітне квантове число m_l при орбітальному числі l = 0, 1, 2 й 3? Які елементи в періодичній системі називають s-, р-, d- і f-елементами? Приведіть приклади.

35. Які значення можуть приймати квантові числа n, ,  й S, що характеризують стан електронів в атомі? Які значення вони приймають для зовнішніх електронів атому Магнію?

36. Які з електронних формул, що відтворюють будову незбудженого атому деякого елемента, невірні: a) 1s²2s²2p⁵3s¹; б) 1s²2s²2p⁶; в) 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁴; г) 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²; д) 1s²2s²2p⁶3s²3d²? Чому? Атомам яких елементів відповідають правильно складені електронні формули?

37. Напишіть електронні формули атомів елементів з порядковими номерами 24 і 33, з огляду на те, що у першого відбувається "провал" одного 4s-електрона на 3d-підрівень. Чому дорівнює максимальний спін d-електронів у атома першого та р-електронів у атома другого елементів?

38. Квантові числа електронів зовнішнього енергетичного рівня атомів деякого елемента мають наступні значення: n =4;  = 0; =0; S = ±1/2. Напишіть електронну формулу атома цього елемента та визначте, скільки вільних 3d-орбиталей він містить.

39. У чому полягає принцип Паулі?  Чи може бути на якому-небудь підрівні атому р⁷- або d¹²-електронів? Чому? Складіть електронну формулу атому елемента з порядковим номером 22 і вкажіть його валентні електрони.

40. Складіть електронні формули атомів елементів з порядковими номерами 32 і 42, з огляду на те, що у останнього відбувається "провал" одного 5s-електрона на 4d-підрівень. До якого електронного сімейства відноситься кожний з цих елементів?

ЕНЕРГЕТИКА ХІМІЧНИХ ПРОЦЕСІВ

Стандартні теплоти (ентальпії) утворення деяких речовин

Речовина	Стан	кДж/моль	Речовина	Стан	кДж/моль
С2Н2	г	+226,75	СО	г	-110,52
CS2	г	+115,28	СН3ОН	г	-201,17
NO	г	+90,37	С2Н5ОН	г	-235,31
С6Н6	г	+82,93	Н2О	г	-241,83
С2Н4	г	+52,28	Н2О	р	-285,84
H2S	г	-20,15	NH4Cl	к	-315,39
NH3	г	-46,19	СО2	г	-393,51
СН4	г	-74,85	Fe2О3	т	-822,10
C2H6	г	-84,67	Са(ОН)2	т	-986,50
Fe3O4	т	-1120,0	А12О3	т	-1669,80 -
TiО2	т	-943,9	Р2О5	т	-1492,0
HCl	г	-92,31

        

41. Обчисліть, яка кількість теплоти виділиться при відновленні Fe₂O₃ металевим Алюмінієм, якщо було отримано 335,1 г заліза. Відповідь: 2543,1 кДж.

42. Газоподібний етиловий спирт С₂Н₅ОН можна одержати при взаємодії етилену С₂Н₄ (г) і водяної пари. Напишіть термохімічне рівняння цієї реакції, обчисливши її тепловий ефект. Відповідь: - 45,76 кДж.

43. Обчисліть тепловий ефект реакції відновлення оксиду заліза (II) воднем, виходячи з наступних термохімічних рівнянь:

FeО (т) + СО (г) = Fe (т) + СО₂ (г);        Δ Н = -13,18 кДж.

              СО (г) + 1/2 О₂ (г) = СО₂ (г);                   Δ Н = -283,0 кДж.

Н ₂ (г) + 1/2 О₂ (г) = Н₂О (г);                   Δ Н = -241,83 кДж.

Відповідь: +27,99 кДж.

44. При взаємодії газоподібних сірководню та діоксиду вуглецю утворюються пари води та сірковуглець CS₂ (г). Напишіть термохімічне рівняння цієї реакції, обчисливши її тепловий ефект.
    Відповідь: +65,43 кДж.

45. Напишіть термохімічне рівняння реакції між СО (г) і воднем, у результаті якої утворюються СН ₄ (г) і Н₂О (г). Скільки теплоти виділиться при цій реакції, якщо було отримано 67,2 л метану в перерахуванні на нормальні умови? Відповідь: 618,48 кДж.

46. Тепловий ефект якої реакції дорівнює теплоті утворення NO? Обчислите теплоту утворення NO, виходячи з наступних термохімічних рівнянь:

4 NH₃ (г) + 5 О₂ (г) = 4 NO (г) + 6 Н₂О (р); Δ Н =-1168,80 кДж.

4 NH₃ (г) + 3 О₂ (г) = 2 N₂ (г) + 6 Н₂О (р);    Δ Н =1530,28 кДж.

Відповідь: 90,37 кДж./моль.

47. Кристалічний хлорид амонію утворюється при взаємодії газоподібних аміаку з хлоридом водню. Напишіть термохімічне рівняння цієї реакції, обчисливши її тепловий ефект. Скільки теплоти виділиться, якщо в реакції було витрачено 10 л аміаку в перерахуванні на нормальні умови? Відповідь: 78,97 кДж.

48. Тепловий ефект якої реакції дорівнює теплоті утворення метану? Обчислите теплоту утворення метану, виходячи з наступних термохімічних рівнянь:

Н ₂ (г) + 1/2 O₂ (г) = Н₂О (р);                           Δ Н = -285,84 кДж.

С (т) + О₂ (г) = СО₂ (г);                              Δ Н = -393,51 кДж.

СН ₄ (г) + 2 О₂ (г) =2 Н₂О (р) + СО₂ (г);               Δ Н = -890,31 кДж.

Відповідь: -74,88 кДж/моль.

49. Тепловий ефект якої реакції дорівнює теплоті утворення гідроксиду кальцію? Обчислите теплоту утворення гідроксиду кальцію, виходячи з наступних термохімічних рівнянь:

                     Са (т) + 1/2 О₂ (г) = СаО (т);      Δ Н = -635,60 кДж.

                     Н₂(г) + 1/2О₂(г) = Н₂О(р);       Δ Н = -285,84 кДж.

СаО (т) + Н₂О (р) = Са (ОН)₂ (т); Δ Н = -65,06 кДж.

Відповідь: -986,50 кДж/моль.

50. Тепловий ефект реакції згоряння рідкого бензолу з утворенням пари води та діоксиду вуглецю дорівнює -3135,58 кДж. Складіть термохімічне рівняння цієї реакції та обчисліть теплоту утворення С₆Н₆ (р). Відповідь: +49,03 кДж/моль.

51. Обчисліть, скільки теплоти виділиться при згорянні 165л (н.у.) ацетилену С₂Н₂ (г), якщо продуктами згоряння є діоксид вуглецю та пари води? Відповідь: 9248,8 кДж.

52. При згорянні газоподібного аміаку утворюються пари води та оксид азоту. Скільки теплоти виділиться при цій реакції, якщо було отримано 44,8 л NO (г)  у перерахуванні на нормальні умови? Відповідь: 452,37 кДж.

53. Реакція горіння метилового спирту виражається термохімічним рівнянням

CH₃OH (г) + 3/2 О₂ (г) = СО₂ (г) + 2 Н₂О (р);   

Обчисліть тепловий ефект цієї реакції, якщо відомо, що мольна теплота пароутворення СН₃ОН(ж) дорівнює +37,4 кДж.

Відповідь: - 726,62 кДж.

54. При згорянні 11,5 г рідкого етилового спирту виділилося 308,71 кДж теплоти. Напишіть термохімічне рівняння реакції, якщо утворюються пари води та діоксид вуглецю. Обчисліть теплоту утворення С₂Н₅ОН (р). Відповідь: - 277,67 кДж/моль.

55. Реакція горіння бензолу виражається термохімічним
рівнянням

С₆Н₆ (г) + 7 1/2 О₂ (г) = 6 СО₂ (г) + 3 Н₂О (г);   

Обчисліть тепловий ефект цієї реакції, якщо відомо, що мольна теплота пароутворення бензолу дорівнює +33,9 кДж. Відповідь: - 3135,58 кДж.

56. Обчисліть тепловий ефект і напишіть термохімічне рівняння реакції горіння 1 моль етану С₂Н₆ (г), якщо утворюються пари води та діоксид вуглецю. Скільки теплоти виділиться при згорянні 1 м³ этана в перерахуванні на нормальні умови? Відповідь: 63742,86 кДж.

57. Реакція горіння аміаку виражається термохімічним
рівнянням

4 NH₃ (г) + 3 O₂ (г) = 2 N₂ (г) + 6 H₂O (р); Δ Н = 1530,28 кДж.

Обчислите теплоту утворення NH₃ (г). Відповідь: - 46,19 кДж/моль.

58. При взаємодії 6,3 г заліза із сіркою виділилося 11,31 кДж теплоти. Обчисліть теплоту утворення сульфіду заліза (П).

Відповідь: - 100,26 кДж/моль.

59. При згорянні 1 л ацетилену (н.у.) виділяється 56,053 кДж теплоти. Напишіть термохімічне рівняння реакції, якщо утворюються пари води та діоксид вуглецю. Обчисліть теплоту утворення C₂Н₂ (г). Відповідь: 226,75 кДж/моль.

60. При одержанні еквівалентної маси гідроксиду кальцію з СаО (т) і Н₂О (р) виділяється 32,53 кДж теплоти. Напишіть термохімічне рівняння цієї реакції і обчисліть теплоту утворення оксиду кальцію. Відповідь: - 635,6 кДж/моль.

ХІМІЧНА СПОРІДНЕНІСТЬ

Стандартна енергія Г і ббса утворення деяких речовин

Речовина	Стан	кДж/моль	Речовина	Стан	кДж/моль
BaCO3 CaCO3 Fe3O4 BeCO3 CaО BeО BaО CO2 NaCl ZnО TiО2	т т т т т т т г т т т	-1138,8 -1128,75 -1014,2 -944,75 -604,2 -581,61 -528,4 -394,38 -384,03 -318,2 -888,6	FeО H2O H2O PbО2 CO CH4 NO2 NO C2H2 TiО2 NaF	т р г т г г г г г т т	-244,3 -237,19 -228,59 -219,0 -137,27 -50,79 +51,84 +86,69 +209,20 -888,6 -541

 

Стандартні абсолютні ентропії  деяких речовин

 

Речовина	Стан	, Дж/(моль·К)	Речовина	Стан	, Дж/(моль·К)
C C Fe Ti S Ti2 Fe H2O Fe2O3 NH4Cl CH3OH H2 Fe3O4 CH4 HCl	алмаз графіт т т ромб т т р т т р г т г г	2,44 5,69 27,2 30,7 31,9 50,3 54,0 69,94 89,96 94,5 126,8 130,59 146,4 186,19 186,68	H2O N2 NH3 CO C2H2 O2 H2S NO CO2 C2H4 Cl2 NO2 PCl3 PCl5 TiО2 Ti	г г г г г г г г г г г г г г т т	188,72 191,49 192,50 197,91 200,82 205,03 205,64 210,20 213,65 219,45 222,95 240,46 311,66 352,71 50,2 30,7

 

61. Обчисліть  для наступних реакцій (): а) 2NaF(т) + С1₂ (г) = 2 NaCl (т) + F₂ (г)

б) РbО ₂ (т) + 2 Zn (т) = Рb (т) + 2 ZnО (т)

 Чи можна одержати фтор по реакції (а) і відновити РbО ₂ цинком по реакції (б)? Відповідь: + 313,94 кДж; -417,4 кДж.

62. При якій температурі наступить рівновага системи

4 НС 1 (г) + О₂ (г) ↔ 2 Н₂О (г) + 2 Сl ₂ (г); ΔH = -114,42 кДж?

Хлор або кисень у цій системі є більш сильним окиснювачем і при яких температурах? Відповідь: 891 К.

63. Відновлення Fe₃O₄ оксидом вуглецю йде за рівнянням

Fe₃O₄ (т) + CO (г) = 3 Fe (т) + СО₂ (г).

Обчисліть  і зробіть висновок про можливість протікання цієї реакції за стандартних умов. Чому дорівнює  в цьому процесі?

Відповідь: +24,19 кДж; +31,34 Дж/·К.

64. Реакція горіння ацетилену йде за рівнянням

С₂Н₂ (г) + 5/2 О₂ (г) = 2 СО₂ (г) + Н₂О (р)

Обчисліть  й . Поясніть зменшення ентропії цієї реакції. Відповідь: -1235,15 кДж; -216,15 Дж/·К.

65. Зменшується або збільшується ентропія при переходах:
а) води в пару; б) графіту в алмаз? Чому? Обчисліть  для кожного перетворення. Зробіть висновок про кількісну зміну ентропії у фазових та алотропічних перетвореннях.

Відповідь: а) 118,78 Дж/·К; б) -3,25 Дж/К.

66. Чим можна пояснити, що за стандартних умов неможлива екзотермічна реакція

Н ₂ (г) + СО₂ (г) = СО (г) + Н₂О (р);   Δ Н = -2,85кДж?

Знаючи тепловий ефект реакції і абсолютні стандартні ентропії відповідних речовин, визначте  цієї реакції.

Відповідь: +19,91 кДж.

67. Пряма або зворотна реакція буде відбуватися за стандартних умов у системі

2 NO (г) + О₂ (г) ↔ 2 NО ₂ (г)

Відповідь мотивуйте, обчисливши  прямої реакції.

Відповідь: -69,70 кДж.

68. Виходячи зі значень стандартних теплот утворення і абсолютних стандартних ентропій відповідних речовин, обчисліть  реакції, що йде за рівнянням

NH₃ (г) + HCl (г) = NH₄Cl (т)

 Чи може ця реакція проходити за стандартних умов? Відповідь: -92,08 кДж.

69. При якій температурі наступить рівновага системи

СО (г) + 2 Н₂ (г) ↔ СН ₃ ОН (р);   Δ Н = -128,05 кДж?

Відповідь: ≈ 385,5 К.

70. При якій температурі наступить рівновага системи

СН ₄ (г) + СО₂ (г) = 2 СО (г) + 2 Н₂ (г);  Δ Н = +247,37 кДж?

Відповідь: ≈ 961,9 К.

71. На підставі стандартних теплот утворення і абсолютних стандартних ентропій відповідних речовин обчисліть  реакції, що йде за рівнянням

4 NН ₃ (г) + 5 O₂ (г) = 4 NO (г) + 6 Н₂О (г).

Чи можлива ця реакція за стандартних умов?

Відповідь: - 957,77 кДж.

72. На підставі стандартних теплот утворення і абсолютних стандартних ентропій відповідних речовин обчисліть  реакції, що йде за рівнянням

СО₂ (г) + 4 Н₂ (г) = СН ₄ (г) + 2 Н₂О (р)

Чи можлива ця реакція за стандартних умов?

Відповідь: - 130,89 кДж.

73. Обчисліть  реакції, що проходить за рівнянням

Fe₂O₃ (т) + 3 Н₂ (г) = 2 Fe (т) + 3 Н₂О (г)

 Чи можлива реакція відновлення Fе ₂ О₃ воднем при температурах 500 і 2000 К?

Відповідь: + 96,61 кДж; 138,83 Дж/К; 27,2 кДж; – 181,05 кДж.

74. Які з карбонатів у ряду ВеСО ₃, СаСО₃, ВаСО ₃  можна одержати по реакції взаємодії відповідних оксидів з СО₂? Яка реакція йде найбільш енергійно? Висновок зробіть, обчисливши  реакцій.

Відповідь: + 31,24 кДж; - 130,17 кДж; – 216,02 кДж.

75. На підставі стандартних теплот утворення і абсолютних стандартних ентропій відповідних речовин обчисліть  реакції, що йде за рівнянням

СО (г) + 3 Н₂ (г) = СН ₄ (г) + Н₂О (г)

Чи можлива ця реакція за стандартних умов?

Відповідь: - 142,16 кДж.

76. Обчисліть  реакції, що відбувається за рівнянням

ТiО₂ (т) + 2 С (т) = Тi (т) + 2 СО (г)

 Чи можлива реакція відновлення ТiО₂ вуглецем при температурах 1000 і 3000 К?

Відповідь: + 722,86 кДж; 364,84 Дж/ К; + 358,02 кДж; - 371,66 кДж.

77. На підставі стандартних теплот утворення і абсолютних стандартних ентропій відповідних речовин обчисліть  реакції, що йде за рівнянням

С₂Н₄ (г) + 3 O₂ (г) = 2 СО₂ (г) + 2 Н₂О (р)

Чи можлива ця реакція за стандартних умов?

Відповідь: - 1331,21 кДж.

78. Визначте, при якій температурі почнеться реакція відновлення Fе₃О₄, що проходить за рівнянням

Fe₃O₄ (т) + СО (г) = 3 Fe (т) + СО₂ (г); Δ Н = + 34,55 кДж.

Відповідь: 1102,4 К.

79. Обчисліть, при якій температурі почнеться дисоціація пентахлориду фосфору, що проходить за рівнянням

РСl ₅ (г) = РС 1₃ (г) + С1₂ (г); Δ Н = + 92,59 кДж.

Відповідь: 509 К.

80. Обчисліть зміну ентропії реакцій, що відбуваються за рівняннями:

2 СН ₄ (г) = С₂Н₂ (г) + 3 Н₂ (г);

N₂ (г) + 3 H₂ (г) = 2 NH₃ (г);

С (графіт) + О₂ (г) = СО₂ (г).

Чому в цих реакціях > 0; < 0; ≈ 0?

Відповідь: 220,21 Дж/ К; - 198,26 Дж/ К; 2,93 Дж/ К.

 

ХІМІЧНА КІНЕТИКА ТА РІВНОВАГА

81. Окиснення сірки та її діоксиду проходить за рівняннями:

а) S(к) + О₂ = SO₂(к); б) 2SO₂(г) + O₂ = 2SO₃(г).

Як зміняться швидкості цих реакцій, якщо об'єми кожної із систем зменшити в чотири рази?

82. Напишіть вираз константи рівноваги гомогенної системи N₂+3Н₂↔2NН₃. Як зміниться швидкість прямої реакції - утворення амоніаку, якщо збільшити концентрацію водню в три рази?

83. Реакція йде за рівнянням N₂ + O₂ = 2NO. Концентрації вихідних речовин до початку реакції були: [N₂] = 0,049 моль/л; [О₂] = 0,01 моль/л. Обчисліть концентрації цих речовин у момент, коли [NO] = 0,005 моль/л. Відповідь: [N₂] = 0,0465 моль/л; [О₂] = 0,0075 моль/л.

84. Реакція йде за рівнянням N₂ + 3H₂ = 2NH₃. Концентрації речовин, що беруть участь у ній, були_: [N₂] = 0,80 моль /л_; [Н₂] = 1,5 моль /л_; [NН₃] = 0,10 моль/л. Обчисліть концентрацію водню і амоніаку, коли [N₂] = 0,5 моль/ л. Відповідь: [NH₃] = 0, 70 моль/л; [H₂] = 0,60 моль/л.

85. Реакція йде за рівнянням Н₂ + I₂ = 2НI. Константа швидкості цієї реакції при деякій температурі дорівнює 0,16. Вихідні концентрації реагуючих речовин: [Н₂] = 0,04 моль/л; [I₂] = 0,05 моль/л. Обчисліть початкову швидкість реакції і її швидкість, коли [Н₂] = 0,03 моль/л.
Відповідь: 3,2·10^-4; 1,92·10^-4.

86. Обчисліть, у скільки разів зменшиться швидкість реакції, що проходить в газуватій фазі, якщо знизити температуру з 120 до 80⁰С. Температурний коефіцієнт швидкості реакції дорівнює 3.

87. Як зміниться швидкість реакції, що йде в газуватій фазі, якщо підвищити температуру на 60⁰С. Температурний коефіцієнт швидкості даної реакції дорівнює 2?

88. У гомогенній системі СО + Cl₂ ↔ COCl₂ рівноважні концентрації реагуючих речовин: [СО] = 0,2 моль/л; [Cl₂] = 0,3 моль/л; [COCl₂] = 1,2 моль/л. Обчисліть константу рівноваги системи і вихідні концентрації хлору і СО.

Відповідь: K = 20; [Сl₂]_вих= 1,5 моль/л; [СО]_вих= 1,4 моль/л.

89. У гомогенній системі А + 2В ↔ С рівноважні концентрації реагуючих газів: [A] = 0,06 моль/л; [В] = 0,12 моль/л; [С] = 0,216 моль/л. Обчисліть константу рівноваги системи та вихідні концентрацій речовин А і В. Відповідь: К = 2,5; [А]_вих= 0,276 моль/л; [В]_вих=0,552 моль/л.

90. У гомогенній газуватій системі А + В ↔ С + D рівновага встановилася за концентраціями: [В] = 0,05 моль/л і [С] = 0,02 моль/л. Константа рівноваги системи дорівнює 0,04. Обчисліть вихідні концентрації речовин А і В. Відповідь: [А]_вих= 0,22 моль/л; [В]_вих= 0,07 моль/л.

91. Константа швидкості реакції розкладання N₂О, що йде за рівнянням 2N₂O = 2N₂ + О₂, дорівнює 5·10^-4. Початкова концентрація N₂O = 6,0 моль/л. Обчисліть початкову швидкість реакції та її швидкість на час розкладання 50% N₂O. Відповідь: 1,8·10^-2; 4,5·10^-3.

92. Напишіть вираз константи рівноваги гетерогенної системи СО₂ + С ↔ 2СО. Як зміниться швидкість прямої реакції - утворення СО, якщо концентрацію СО₂ зменшити в чотири рази? Як варто змінити тиск, щоб підвищити вихід СО?

93. Напишіть вираз константи рівноваги гетерогенної системи С + Н₂О(г) ↔ СО + Н₂. Як варто змінити концентрацію і тиск, щоб змістити рівновагу у бік зворотної реакції - утворення водяної пари?

94. Рівновага гомогенної системи

4HCl(г) + O₂ ↔ 2Н₂О(г) + 2С1₂ (г)

встановилася за наступними концентраціями реагуючих речовин: [Н₂О]_P= = 0,14 моль/л; [С1₂]_P = 0,14 моль/л; [НСl]_P = 0,20 моль/л; [О₂]_P = 0,32 моль/л. Обчисліть вихідні концентрації хлороводню і кисню. Відповідь: [НСl]_вих =0,48,моль/л; [О₂]_вих = 0,39 моль/л.

95. Обчисліть константу рівноваги гомогенної системи

СО(г) + Н₂О(г) ↔ CО₂(г) + Н₂(г)

якщо рівноважні концентрації реагуючих речовин: [СО]_Р= 0,004 моль/л; [Н₂О]_Р = 0,064 моль/л; [СО₂]_Р = 0,016 моль/л; [Н₂]_Р = 0,016 моль/л. Чому дорівнюють вихідні концентрації води і СО? Відповідь: К = 1; [Н₂О]_вих =0,08 моль/л; [СО]_вих = 0,02 моль/л.

96. Константа рівноваги гомогенної системи СО(г) + Н₂О(г) ↔ СО₂ + Н₂(г) при деякій температурі дорівнює 1. Обчисліть рівноважні концентрації всіх реагуючих речовин, якщо вихідні концентрації: [СО]_вих = 0,10 моль/л; [Н₂О]_вих= 0,40 моль/л. Відповідь: [СО₂]_Р = [Н₂]_Р = 0,08 моль/л; [СО]_Р = 0,02 моль/л; [Н₂О]_Р = 0,32 моль/л.

97. Константа рівноваги гомогенної системи N₂ + 3Н₂ ↔ 2NН₃ при деякій температурі дорівнює 0,1. Рівноважні концентрації водню і амоніаку відповідно дорівнюють 0,2 і 0,08 моль/л. Обчисліть рівноважну і вихідну концентрації азоту. Відповідь: [N₂]_P = 8 моль/л;[N₂]_вих =8,04 моль/л.

98. При деякій температурі рівновага гомогенної системи 2NO + О₂ ↔ 2NO₂ встановилась при наступних концентраціях реагуючих речовин: [NO]_Р = 0,2 моль/л; [О₂]_Р = 0,1 моль/л; [NO₂]_Р = 0,1 моль/л. Обчисліть константу рівноваги та вихідні концентрації NO і О₂.

Відповідь: К = 2,5; [NО]_вих = 0,3 моль/л; [О₂]_вих = 0,15 моль/л.

99. Чому при зміні тиску зміщується рівновага системи N₂ + 3H₂ ↔ 2NH₃ і не зміщується рівновага системи N₂ + O₂ ↔ 2NO? Відповідь мотивуйте на підставі розрахунку швидкості прямої та зворотної реакцій у цих системах до і після зміни тиску. Напишіть вираз констант рівноваги кожної з даних систем.

100. Вихідні концентрації [NО]_вих і [Сl₂]_вих у гомогенній системі 2NO + Cl₂ ↔ 2NOCl становлять відповідно 0,5 й 0,2 моль/л. Обчисліть константу рівноваги, якщо на час встановлення рівноваги прореагувало 20% NO. Відповідь: 0,416.

СПОСОБИ ВИРАЖЕННЯ КОНЦЕНТРАЦІЇ РОЗЧИНУ

101. Обчисліть молярну і еквівалентну концентрації 20%-ного розчину Кальція хлориду, якщо його густина 1,178 г/см³. Відповідь: 2,1 М; 4,2 н.

102. Чому дорівнює нормальність 30%-ного розчину NaOH густиною 1,328 г/см³? До 1 л цього розчину додали 5 л води. Обчисліть відсоткову концентрацію отриманого розчину. Відповідь: 9,96 н.; 6,3%.

103. До 3 л 10%-ного розчину HNO₃ густиною 1,054 г/см³ додали 5 л 2%-ного розчину тієї ж кислоти густиною 1,009 г/см³. Обчисліть відсоткову і молярну концентрації отриманого розчину, об'єм якого дорівнює 8 л. Відповідь: 5,0%; 0,82 М.

104. Обчисліть еквівалентну і моляльну концентрації 20,8%-ного розчину HNO₃ густиною 1,12 г/см³. Скільки грамів кислоти міститься у 4 л цих розчинів? Відповідь: 3,70 н.; 4,17 г; 931,8 г.

105. Обчисліть молярну, еквівалентну і моляльну концентрації 16%-ного розчину Алюмінія хлориду густиною 1,149 г/см³. Відповідь: 1,38 М; 4,14 н.; 1,43 м.

106. Скільки і якої речовини залишиться в надлишку, якщо до 75 см³ 0,3 н. розчину H₂SO₄ додати 125 см³ 0,2 н. розчину КОН? Відповідь: 0,14 г КОН.

107. Щоб осадити у вигляді AgCl все срібло, що міститься в 100 см³ розчину AgNO₃, треба було 50 см³ 0,2 н. розчину HCl. Яка нормальність розчину AgNO₃? Яка маса AgCl випала в осад? Відповідь: 0,1 н.; 1,433 г.

108. Який об'єм 20,01%-ного розчину HCl (густ. 1,100 г/см³) потрібно для приготування 1л 10,17%-ного розчину (густ. 1,050 г/см³)? Відповідь: 485,38 см³.

109. Змішали 10 см³ 10%-ного розчину HNO₃ (густ. 1,056 г/см³) і 100 см³ 30%-ного розчину HNO₃ (густ. 1,184 г/см³). Обчисліть відсоткову концентрацію отриманого розчину. Відповідь: 28,38%.

110. Який об'є<