Работа с аналитическими весами

Практическая часть экзамена по химии 5 гр

Нагревательные приборы, используемые в контрольно-аналитической лаборатории.

Лабораторная посуда для качественного анализа

Устройство аналитических весов и правила работы с ними.

Назовите виды мерной посуды. Правила работы с мерными колбами, пипетками и бюретками.

Работа с аналитическими весами.

6. При 25 °С и давлении 99,3 кПа (745 мм рт.ст) некоторый газ занимает объем 152 см³. Найдите, какой объем займет этот же газ при 0 °С и давлении 101,33 кПа?

Решение: Подставляя данные задачи в уравнение (1.1.1) получим:V 0 = PVT 0 /TP 0 = 99,3*152*273/101,33*298 = 136,5 см ³.

7. Выразите в граммах массу одной молекулы СО₂.

Решение Молекулярная масса СО₂ равна 44,0 а.е.м. Следовательно, мольная масса СО₂ равна 44,0 г/моль. В 1 моле СО₂ содержится 6,02*10²³ молекул. Отсюда находим массу одной молекулы:

m = 44,0/6,02*10²³ = 7,31*10^-23 г.

8. Определите объем, который займет азот массой 5,25 г при 26 °С и давлении 98,9 кПа (742 мм рт.ст.).

Решение Определяем количество N₂, содержащееся в 5,25 г:

v = 5,25/28 = 0,1875 моль, V0 = 0,1875*22,4 = 4,20 дм³.

Затем приводим полученный объем к указанным в задаче условиям:

V = P0V0 T/PT0 = 101,3*4,20*299/98,9*273 = 4,71 дм ³.

9. Плотность газа по воздуху равна 1,17. Определите молекулярную массу газа.

Решение: Из закона Авогадро следует, что при одном и том же давлении и одинаковых температурах массы (m) равных объемов газов относятся как их мольные массы

(М): m1/m₂ = M1/M2 = D где D - относительная плотность первого газа по второму. Следовательно, по условию задачи: D = М1/М2 = 1,17.Средняя мольная масса воздуха М2 равна 29,0 г/моль. Тогда:М1= 1,17*29,0 = 33,9 г/моль, что соответствует молекулярной массе, равной 33,9 а.е.м.

10. Найдите плотность по азоту воздуха, имеющего следующий объемный состав: 20,0 % О₂; 79,0 % N₂; 1,0 % Ar.

Решение Поскольку объемы газов пропорциональны их количествам (закон Авогадро), то среднюю мольную массу смеси можно выразить не только через моли, но и через объемы:

Мср = (М^1 + M2V2 + M3V3)/(V1+ V2+ V3). (1.2.2)

Возьмем 100 дм³ смеси, тогда V(O₂) = 20 дм³, V(N₂) = 79 дм³, V(Ar) = = 1 дм³. Подставляя эти значения в формулу (1.2.2) получим:

Мср = (32*20 + 28*79 + 40*1)/(20 + 79 + 1),

М_ср = 28,9 г/моль.

Плотность по азоту получается делением средней мольной массы смеси на мольную массу азота:

Dn2 = 28,9/28 = 1,03.

11. Определите молекулярную массу газа, если при нормальных условиях газ массой 0,824 г занимает объем 0,260 дм³.

Решение При нормальных условиях 1 моль любого газа занимает объем 22,4 дм³, v^a = 0,26/22,4 = 0,0116 моль, а мольная масса равна 0,824/0,0116 = = 71 г/моль.

Следовательно, мольная масса газа равна 71,0 г/моль, а его молекулярная масса 71,0 а.е.м.

12..(7) Рассчитайте тепловой эффект реакции горения сероводорода

Решение: уравнения 1-3 есть термохимические уравнения образования соответственно 1 моль H₂S_(г), H₂O_(ж) и SO_2(г) из простых веществ в стандартных условиях, а тепловые эффекты - стандартные энтальпии образования указанных соединений Н₂₉₈(см. справоч. таблицу). Н₂₉₈ образования простых в наиболее термодинамически устойчивом состоянии принимаются равными нулю

( Н^o₂₉₈(О₂) = 0).

На основании одного из следствий закона Гесса: Н = Н (прод.) - Н (исх.), где Н (прод.) и Н (исх.) - суммы стандартных энтальпий образования продуктов реакции и исходных веществ, получаем:

Н = (-286,0 - 297,0) - (- 20,17) = - 562,8 кДж.

Отрицательное значение энтальпии реакции горения сероводорода означает, что данная реакция экзотермическая.

Н (исх.) > Н (прод.) (в данном случае, больше на 562,8 кДж).

Следовательно, Н (исх.) = Н (прод.) + 562,8 кДж. Энергия выделяется в окружающее пространство.

Тепловой эффект можно включить в уравнение химической реакции

H₂S₍_г₎ + ³/₂ O₂ = SO_{2 (}_г₎ + H₂O₍_ж₎ + 562,8 кДж

Примечание: возможен другой вариант решения: если сложить термохимические уравнения 2 и 3 и вычесть уравнение 1, то получим искомое (исходное) уравнение:

Подставив численное значение энтальпий образования веществ из задачи, получим значение теплового эффекта реакции:

Н = (-286,0 - 297,0) - (- 20,17) = - 562,8 кДж.

Полученное уравнение для Н и есть следствие закона Гесса.

Ответ: - 562,8 кДж.

13. С помощью термохимического уравнения

H₂S_(г) + ³/₂ O₂ = SO_{2 (г)} + H₂O_(ж) + 562,8 кДж определите объем сгоревшего сероводорода, если известно, что в результате реакции выделилось 281,4 кДж теплоты.

Решение: проведем расчет по уравнению и определим V(H₂S):

Ответ: 11,2 л H₂S.

Предскажите знак изменения энтропии ( S^o₂₉₈) в каждой из предложенных реакций:

1) 2KCLO_{3 (к)} = 2KCL _(к) + 3O_{2 (г)}

2) N_{2 (г)} + 2O_{2 (г)} = 2NO_2(г)

3) 3C₂H_2(г) = C₆H_6(ж)

4) FeO_(к) + H_2(г) = Fe_(к) + H₂O_(г)

5) Ag⁺_(р) + CL^-_(р) = AgCL_(к)

Проверьте правильность сделанных выводов расчетом S^o₂₉₈ соответствующих реакций, пользуясь справочными данными.

Решение:

I. 1) S^o₂₉₈ первой реакции больше нуля. Энтропия системы как мера неупорядоченности растет при увеличении количества молей вещества (числа молей), тем более, что одно из полученных веществ находится в газообразном состоянии;

2) S^o₂₉₈ < 0, так как в реакцию вступают три объема газов, а получаются два, т.е. число частиц газообразных веществ уменьшается, в системе растет упорядоченность;

3) S^o₂₉₈ < 0 по той же причине, что и в случае 2;

4) вероятно, S^o₂₉₈ > 0, так как усложнился состав молекул газа (H₂O вместо H₂), хотя результате реакции число молей и не изменилось (в том числе и газообразных веществ);

5) S^o₂₉₈ < 0, так как ионы Ag⁺ и CL^-, находящиеся в растворе, переходят в осадок, т.е. в системе растет упорядоченность.

II. Выпишем из справочной таблицы значения?S^o₂₉₈ соответствующих веществ и подпишем их под формулами в уравнениях 1 - 5:

S₅ = 96,11 - (72,63 + 56,63) = - 33,15 Дж/град

т.е. результаты вычисления S^o₂₉₈ реакций подтвердили выводы, сделанные ранее.

14. Какие из реакций, перечисленных в задаче 1, протекают самопроизвольно при стандартных условиях?

Решение: Ответ на вопрос задачи дает вычисление изменения изобарно-изотермического потенциала или свободной энергии Гиббса ( G^o₂₉₈) предложенных реакций. G - функция состояния системы, и, следовательно,

G^o = G^o (прод.) - G^o (исх.).

Выпишем из справочной таблицы значения G^o₂₉₈ образования соединений и подпишем их под соответствующими формулами в уравнениях 1 - 5, вычислим G^o₂₉₈ соответствующих реакций:

Полученные результаты говорят о том, что реакции 1, 3 и 5 могут протекать в стандартных условиях самопроизвольно до установления равновесия, а реакции 2 и 4 в этих условиях протекать в указанном направлении не могут.

15. Какая из приведенных ниже физических величин не измеряется в джоулях?

1. Потенциальная энергия; 2. Мощность; 3. Кинетическая энергия;

4.. Количество теплоты.5.. Работа;

16.Веществам одинаковой массы, удельные теплоемкости которых приведены ниже, при температуре 20 °С передается количество теплоты, равное 100 Дж. Какое из веществ нагреется до более высокой температуры?

А. Золото — 0,13 кДж/(кг • К)

Б. Серебро — 0,23 кДж/(кг • К)

В. Железо — 0,46 кДж/(кг • К)

Г. Алюминий — 0,88 кДж/(кг • К)

Д. Вода — 4,19 кДж/(кг • К)

17. Одна и та же масса веществ, приведенных в задании 2 при температуре 20 °С, охлаждается до 5 °С. Какое из веществ отдаст при этом наибольшее количество теплоты?

А. Золото — 0,13 кДж/(кг • К)

Б. Серебро — 0,23 кДж/(кг • К)

В. Железо — 0,46 кДж/(кг • К)

Г. Алюминий — 0,88 кДж/(кг • К)

Д. Вода — 4,19 кДж/(кг • К)

18. В цилиндре компрессора адиабатно сжимают 2 моля кислорода. При этом совершается работа А = 831 Дж. Найдите, на сколько повысится температура газа.
А. 20 °С; Г. 35 °С;
Б. 25 °С; Д. 40 °С.
В. 30 °С;

19. Азот массой т = 140 г при температуре Т = 300 К охладили изохорно, вследствие чего его давление уменьшилось в 3 раза. Затем газ расширили так, что его температура стала равной начальной. Найдите работу газа.