Тема 3. Основные закономерности протекания химических процессов 6 1 страница

Тема 4. Кинетика химических процессов и химическое равновесие 8

Тема 5. Растворы электролитов............................................. 12

Тема 6. Общие свойства растворов....................................... 15

Тема 7. Комплексные соединения.......................... 17

Тема 8. Электрохимические процессы.......................... 19

Приложения................................................................................. 25

Литература................................................................................. 34

Выполнение индивидуальных заданий дает возможность проверить уровень усвоения основных разделов курса химии. Индивидуальная работа осуществляется в основном по учебникам Коровин Н. В. Общая химия: учебник для вузов / В. Н. Коровин. – М.: Высшая школа, 2005; Глинка Н. Л. Общая химия: [учебное пособие для вузов] / Н. Л. Глинка; под ред. А. И. Ермакова. – М.: Интеграл-Пресс, 2005 и конспектам лекций. Необходимые справочные данные приведены в приложении. Студенту выдается определенное число заданий по темам, номер варианта соответствует номеру в журнале группы. Задания выполняются в письменной форме в отдельной тетради (или на отдельных листах) и сдаются преподавателю в сроки, указанные в учебном плане.

Тема 1. Химический эквивалент. Закон эквивалентов.

Окислительно-восстановительные реакции.

Задание 1. Даны массы металла (m _Ме), его оксида (m _о) и сульфида (m _с) (см. Ваш вариант в табл. 1).

Рассчитайте молярные массы эквивалентов металла, серы, оксида и сульфида металла.

Задание 2. Даны масса двухвалентного металла (m _Ме) и объем кислорода (), затраченного на его окисление при н.у.

Рассчитайте молярную массу эквивалентов металла, молярную массу металла и назовите металл.

Задание 3. Дана схема реакции (см. в табл. 1):

1. определите степень окисления атомов элементов, меняющих ее в процессе реакции;

2. составьте электронный баланс с учетом принципа равенства числа отдаваемых и принимаемых электронов, укажите процессы окисления и восстановления;

3. запишите множители в уравнение окислительно - восстановительной реакции как основные стехиометрические коэффициенты;

4. подберите стехиометрические коэффициенты остальных участников реакции;

5. выпишите формулы вещества – окислителя и восстановителя и рассчитайте их молярные массы эквивалентов.

Таблица 1

№ ва- ри- ан- та	Задания
m Ме, г	m о, г	m с, г	m Ме, г	, л	Схема реакции
	3,24	3,44	3,67	9,93	0,81	KMnO4 + HCl ® MnCl2 + Cl2 + KCl + H2O
	2,0	2,15	2,30	11,9	2,04	HI + H2SO4 ® I2 + SO2 + H2O
	2,5	2,68	2,87		6,91	CuS + HNO3 ® Cu(NO3)2 + NO2 + H2SO4 + H2O
	3,0	3,22	3,44	20,2	2,58	K2Cr2O7 + HBr ® CrBr3 + Br2 + KBr + H2O
	3,5	3,76	4,02		3,2	Mn(NO3)2+PbO2+HNO3 ®HMnO4 + Pb(NO3)2 +H2O
	4,0	4,30	4,59		5,29	K2Cr2O7+KI+H2SO4®Cr2(SO4)3 + I2 + K2SO4 + H2O
	4,5	4,83	5,17		16,12	KBrO3 + HI ® KBr + I2 + H2O
	5,0	5,37	5,74		11,18	HI + H2SO4 ® I2 + H2S + H2O
	5,5	5,91	6,31		3,67	MnO2 + HBr ® MnBr2 + Br2 + H2O
	6,0	6,44	6,89		8,56	HClO + HCl ® Cl2 + H2O
	6,5	6,98	7,46		5,48	KClO3 + HBr ® KCl + Br2 + H2O
	7,0	7,52	8,04		7,67	KMnO4 ® K2MnO4 + MnO2 + O2
	7,5	8,06	8,61		5,30	H2SO3 + HNO3 ® H2SO4 + NO + H2O
	8,0	8,59	9,18		32,26	CuSO4 + HI ® CuI + H2SO4 +I2
	8,5	9,13	9,76		13,22	HCl + K2Cr2O7 ® Cl2 + CrCl3 + H2O + KCl
	9,0	9,67	10,33		22,36	Cr2O3 + KClO3 + KOH ® K2CrO4 + KCl + H2O
	9,5	10,20	10,91		8,47	H2SO3 + HClO3 ® H2SO4 + HCl
	10,0	10,74	11,49		8,97	FeS + HNO3 ® Fe(NO3)2 + S + NO + H2O
	10,5	11,28	12,05		43,79	H2S + Cl2 + H2O ® H2SO4 + HCl
	11,0	11,81	12,68		27,92	HNO3 + Zn ® Zn(NO3)2 + N2O + H2O
	2,7	2,85	3,07		13,42	K2Cr2O7 + SO2 + HCl ®CrCl3 + KCl + H2SO4 + H2O
	3,0	3,22	3,44		6,14	NaIO3 + CO + H2SO4 ® I2 + CO2 + Na2SO4 + H2O
	4,0	4,30	4,59		5,95	Ca(NO2)2 + (NH4)2SO4 ® N2 + CaSO4 + H2O
	5,0	5,37	5,74		55,31	FeCl2 + HNO3 + HCl ® FeCl3 + NO + H2O
	6,0	6,44	6,89		15,98	P2O3 + Cu(NO3)2 ® CuO + NO + P2O5

Тема 2. Строение вещества

Задание 1. Для элементов, атомы которых образуют молекулу (см. вариант в табл. 2):

1. напишите электронные формулы, подчеркните валентные электроны и определите семейство;

2. укажите значения квантовых чисел для валентных электронов;

3. распределите валентные электроны по энергетическим ячейкам и определите валентность в основном (невозбужденном) и возбужденном состояниях;

4. объясните связь электронного строения атома элементов с их положением в периодической системе (период, группа, подгруппа);

5. определите степени окисления элементов в молекуле;

6. составьте электронные формулы для атомов элементов с данной степенью окисления и охарактеризуйте их окислительно-восстановительные свойства;

7. охарактеризуйте химические свойства элементов, заполнив таблицу:

Элемент	Формула оксида	Формула гидроксида	Формула водородного соединения
Химический характер

Тема 3. Основные закономерности протекания химических процессов

Задание. Дано уравнение реакции (см. вариант в табл. 3).

1. Для всех веществ, участвующих в реакции, выпишите из приложения 1 значения стандартных термодинамических величин и .

2. Вычислите изменение энтальпии реакции и определите, является ли данная реакция экзо- или эндотермической. Запишите термохимическое уравнение реакции.

3. По виду уравнения реакции, не прибегая к расчетам, определите знак изменения энтропии реакции . Вычислив изменение энтропии реакции в стандартных условиях, объясните знак .

4. Вычислите энергию Гиббса прямой реакции в стандартных условиях и установите возможность самопроизвольного протекания реакции.

5. Определите температуру, при которой реакция находится в равновесии (Т_р).

6. Рассчитайте при Т=Т_р–100, Т=Т_р+100.

7. Постройте график зависимости от Т и обозначьте на графике область температур самопроизвольного протекания реакции.

8. Вычислите значения константы равновесия К_c для температур: Т=Т_р, Т=Т_р–100, Т=Т_р+100. Cделайте вывод о влиянии температуры на величину К_c и на смещение химического равновесия.

Таблица 2

№ варианта	Формула вещества	№ варианта	Формула вещества	№ варианта	Формула вещества
	BF3		AlCl3		PH3
	PbCl4		GaCl3		BeCl2
	H2Se		SnCl4		СО2
	SiCl4		CaH2		SnCl2
	PI3		SbBr3		PI3
	AsCl3		HgCl2		AsF5
	SbH3		H2O		CdF2
	BeF2		BI3
	PbCl2		CH4

Тема 4. Кинетика химических процессов и химическое равновесие

Задание 1. Дано уравнение реакции (см. вариант в табл. 3).

1. Запишите кинетические уравнения скоростей прямой и обратной реакций. Гомо- или гетерогенной является данная реакция?

2. Рассчитайте скорость прямой реакции в начальный момент времени (при С_о). Как изменится скорость прямой реакции к моменту времени , когда прореагирует 20 % вещества В?

3. Рассчитайте увеличение скорости прямой реакции при одновременном повышении давления в системе в 2 раза и температуры на 20 °С при g=2.

Задание 2. Даны уравнение реакции и исходные концентрации веществ (см. вариант табл. 3).

1. Запишите выражение для константы равновесия химической реакции через концентрации К _с.

2. Рассчитайте равновесные концентрации всех веществ к моменту времени, когда прореагирует 30% вещества В и вычислите константу равновесия.

3. Укажите направление смещения равновесия при изменении каждого из факторов (С, Р, V или Т).

Задание 3. Используя вещество с молярной массой М = 100 г/моль было приготовлено пять растворов с различной концентрацией С _о (см. вариант в табл. 4).

1. Рассчитайте массу вещества, адсорбированного из 100 мл каждого раствора адсорбентом (m, г), если равновесные концентрации [ C ₁]=0,002, [ C ₂]=0,01, [ C ₃]=0,04, [ C ₄]=0,16, [ C ₁]=0,63 моль/л. Вычислите величину адсорбции (Г).

2. Постройте график зависимости величины адсорбции (Г) от равновесной концентрации в натуральной и логарифмической системе координат и вычислите константы уравнения Фрейндлиха.

Таблица 3

№ варианта	1, 2, 3	Изменение внешних условий
аА + bВ ó cC + dD	Cо (А), моль/л	Cо (В), моль/л	С исх	Р	V	Т
	CН4(г) + 2 Н2О(г) ó CO2(г) + 4 Н2(г)			↑	↓	↓	↓
	СS2(г) + 4 Н2(г) ó CH4(г) + 2 Н2S(г)			↑	↑	↑	↓
	2 PCl5(г) + O2(г) ó 2 POCl3(г) + 2 Cl2(г)	2,5		↓	↓	↑	↑
	2 NF3(г) + O2(г) ó 2 NOF3(г)			↑	↑	↓	↓
	NOF3(г) + 2 NO(г) ó 3 (NO)F(г)		0,5	↑	↑	↓	↓
	2 NO2(г) + 4 Н2(г) ó N2(г) + 4 Н2О(г)			↓	↓	↑	↑
	NOF3(г) + Cl2(г) ó 2 ClF(г) + (NO)F(г)		0,5	↑	↑	↓	↓
	2 HI(г) +Cl2(г) ó 2 HCl(г) + I2(г)			↓	↓	↑	↑
	2 NO2(г) + F2(г) ó 2 (NO2)F(г)			↓	↓	↑	↑
	2 HCl(г) + F2(г) ó 2 HF(г) + Cl2(г)			↑	↑	↓	↓
	3 N2O(г) + 2 NH3(г) = 4 N2(г) + 3 H2O(ж)			↓	↓	↑	↑

Окончание табл. 3

	2 N2O3(г) + О2(г) = 2 N2O4(г)		0,5	↑	↑	↓	↓
	2 NO(г) + 2 SO2(г) ó N2(г) + 2 SO3(г)			↑	↑	↑	↑
	2 PF3(г) + О2(г) ó 2 POF3(г)			↓	↓	↑	↑
	2 H2S(г) + SO2(г) ó 3 S(т) + 2 H2O(г)			↓	↓	↓	↓
	2 PCl3(г) + O2(г) ó 2 PCl3O(г)			↑	↑	↑	↑
	SiCl4(г) + 2 Н2(г) ó Si(т) + 4 HCl(г)		0,5	↓	↓	↓	↓
	2 NO(г) + Cl2(г) ó 2 NOCl(г)			↑	↑	↑	↓
	O3(г) + H2S(г) = SO2(г) + H2O(г)		0,5	↓	↑	↑	↓
	CCl4(г) + 2 Н2(г) ó CН4(г) + Cl2(г)			↑	↓	↑	↑
	СO2(г) + 2 NH3(г) = СО(NH2)2(т) + H2O(г)		1,5	↑	↓	↓	↑
	CS2(г) + 2 H2O(г) = CO2(г) + 2 H2S(г)		0,5	↓	↑	↓	↑
	CS2(г) + 2 Сl2(г) = CCl4(г) + 2 S(т)	1,5		↑	↓	↑	↑
	SiH4(г) + 2 O2(г) = 2 H2O(г) + SiO2(т)		0,5	↑	↑	↓	↑
	2 NO(г) + 2 H2(г) = N2(г) + 2 H2O(ж)			↓	↑	↑	↓

Таблица 4

№ варианта	m, г	C о, моль/л
	0,9	0,010	0,023	0,065	0,200	0,698
	0,6	0,005	0,015	0,050	0,180	0,670
	2,0	0,030	0,045	0,084	0,212	0,695
	0,9	0,012	0,024	0,060	0,186	0,665
	0,4	0,004	0,014	0,047	0,173	0,662
	0,18	0,008	0,018	0,050	0,172	0,645
	0,4	0,003	0,013	0,046	0,173	0,654
	0,7	0,005	0,014	0,045	0,168	0,637
	0,6	0,010	0,021	0,054	0,180	0,655
	0,5	0,005	0,015	0,047	0,167	0,645
	0,6	0,007	0,016	0,047	0,168	0,639
	0,5	0,008	0,017	0,048	0,169	0,642
	0,7	0,005	0,014	0,045	0,167	0,639
	0,95	0,011	0,025	0,067	0,204	0,705
	0,65	0,005	0,016	0,052	0,182	0,674
	2,8	0,033	0,048	0,088	0,217	0,702
	0,95	0,013	0,026	0,062	0,189	0,678
	0,75	0,011	0,030	0,079	0,242	0,806
	0,85	0,009	0,019	0,051	0,173	0,646
	0,6	0,008	0,018	0,055	0,190	0,695
	0,18	0,008	0,018	0,050	0,172	0,645
	0,9	0,012	0,024	0,060	0,186	0,665
	0,4	0,004	0,014	0,047	0,173	0,662
	0,5	0,005	0,015	0,047	0,167	0,645
	0,6	0,007	0,016	0,047	0,168	0,639

Тема 5. Растворы электролитов

Задание 1. Имеется раствор вещества данной концентрации и плотности (см. вариант в табл. 5).

Определите молярную концентрацию вещества (С), молярную концентрацию эквивалентов вещества (С _эк) и массовую долю растворенного вещества (ω, %) в растворе.

Таблица 5

№ варианта	Вещество	ρ, г/мл	Концентрация
С эк, моль/л	ω, %	С, моль/л
	AlCl3	1,016
	AgNO3	1,194	1,4
	CaСl2	1,032
	Cu(NO3)2	1,036			0,22
	Fe2(SO4)3	1,181
	MnCl2	1,068
	Zn(NO3)2	1,067	0,9
	NiSO4	1,21	2,8
	ZnSO4	1,084	1,3
	Na2Cr2O7	1,041
	(NH4)2SO4	1,115
	Al2(SO4)3	1,105	1,3
	Na2CO3	1,05
	K2SO4	1,056
	H3PO4	1,150			3,0
	Co(NO3)2	1,015			0,11
	Mg(NO3)2	1,044
	Na2CrO4	1,216
	Ba(NO3)2	1,015	0,5
	FeCl3	1,032

Окончание табл. 5