Раздел 2. Атомно-молекулярное учение

Основные понятия и законы химии лежат в основе многих расчетов.

Студенты должны понимать и уметь применять такие понятия как моль, молярная масса, число Авогадро, основные законы химии, закон Авогадро и следствия из него, уравнения, применяемые для расчета объемов газов. Необходимо уметь производить вычисления массы (объема) выделившихся веществ или продуктов реакций.

Задания 41—50

Вычислите массу соли, (или двух солей), образующейся при взаимодействии растворов, содержащих:

41. 200г гидроксида натрия и 100 г фосфорной кислоты;

42. 50 г хлорида кальция и 200 г сульфата натрия;

43. 400 г гидроксида калия и 50 г нитрата меди;

44. 150 г нитрата меди и 40 г сульфида натрия;

45. 200 г сульфата калия и 75 г нитрата бария;

46. 300 г гидроксида кальция и 100 г карбоната натрия;

47. 100 г нитрата бария и 100 г фосфорной кислоты;

48. 200г нитрата серебра и 50 г серной кислоты;

49. 250 г сульфата калия и 100 г нитрата свинца;

50. 150 г сульфида лития и 300 г хлорида цинка.

Задания 51—60

Вычислите объем газа, образованного при нормальных условиях в результате взаимодействия:

51. 200 г цинка и раствора, содержащего 2 моля серной кислоты;

52. 100г алюминия раствора, содержащего 500 г серной кислоты;

53. 200 г водорода и 25 литров хлора;

54. 200г карбоната натрия и раствора, содержащего 200 г хлористого водорода;

55. 8 г натрия и 100 мл воды;

56. 280 г азота и 50 молей водорода;

57. 10 г сульфида натрия и раствора, содержащего 200 г хлористого водорода;

58. 100 г карбоната калия и раствора, содержащего 100 г серной кислоты;

59. 2 моля углерода и 50 литров кислорода;

60. 100 г кальция и раствора, содержащего 200 г уксусной кислоты.

Задания 61—70

61. Масса 1 л газа при нормальных условиях равна 1,34 г. Вычислите молекулярную массу газа, относительную плотность по воздуху и число молекул в 1 л газа.

62. Вычислите объем газа (при н. у.), полученного в результате взаимодействия 40 г технического карбида кальция с водой. Массовая доля примеси в карбиде 7%.

63. Сколько граммов известняка с массовой долей карбоната кальция 80 % нужно взять для получения 56 литров (н. у.) углекислого газа?

64. Вычислите массовую долю углерода в коксе, если при сгорании 20 г кокса образовалось 33,6 л углекислого газа (н. у.).

65. При обработке 10 г сплава меди и железа раствором соляной кислоты выделилось 3000 мл водорода (н. у.). Определите массовую долю меди в сплаве.

66. Через раствор, содержащий 10 г гидроксида натрия, пропустили 28 л углекислого газа (н. у.). Определите массу образовавшейся соли.

67. Вычислите объем ацетилена, который был использован в реакции горения, если в результате реакции было истрачено10 м³ воздуха (н. у.).

68. Рассчитайте массу гидроксида кальция, использованного в реакции с фосфорной кислотой, если в результате реакции с 75 % выходом получено 150 г гидрофосфата кальция.

69. Определите молярную массу газа, если масса 200 мл его (н. у.) равна 0,232 г. Найдите плотность этого газа по водороду.

70. Сколько литров аммиака нужно затратить при н. у. для получения 1 т аммонийной селитры?

РАЗДЕЛ 3. Строение атома. Химическая связь

При освоении данного раздела студенты должны уметь характеризовать квантовые числа и их значения для разных электронных слоев и подуровней. Например, привести значения квантовых чисел для 3d-подуровня, 4-р-подуровня и др., составить электронные формулы ряда элементов 3, 4, 5, 6 периодов. Знать типы химической связи и примеры образования сигма- и пи- связи в молекулах органических и неорганических веществ. Привести тип связи, механизм образования и пространственную конфигурацию для ряда молекул: водорода, хлора, азота, воды, аммиака, иона аммония, хлорида бериллия, трифторида бора, алкенов, ацетилена и др. Знать примеры и механизм образования водородной связи.

Литература

Основная литература, приведенная выше.

Строение атома. Методические указания для самостоятельной работы студентов. УрГСХА 2002.

Химическая связь. Методические указания для самостоятельной работы студентов. УрГСХА,2000.

Задания 71—80

Приведите электронные формулы и изобразите графически распределение электронов по орбиталям для следующих атомов и ионов, определите число элементарных частиц (протонов, нейтронов и электронов):

71. Атома калия, бромид-иона;

72. Атома железа, сульфид-иона;

73. Атома меди, хлорид-иона;

74. Атома никеля, катиона натрия;

75. Атома ванадия, фторид-иона;

76. Атома марганца, катиона алюминия;

77. Атома хрома, катиона калия;

78. Атома лантана, катиона магния;

79. Атома гафния, иона лития;

80. Атома серебра, иодид-иона;

81. Атома скандия, катиона алюминия;

82. Атома цинка, катиона кальция;

83. Атома олова, катиона натрия;

84. Атома молибдена, катиона серебра;

85. Атома сурьмы, аниона брома;

86. Атома титана, хлорид-иона;

87. Атома бария, катиона магния;

88. Атома ртути, сульфид- иона;

89. Атома меди, катиона лития;

90. Атома галлия, катиона бария.

Задания 91—100

Определите число подуровней, орбиталей, электронов:

91. На третьем электронном слое

92. На четвертом электронном слое

93. На втором квантовом уровне

Определите значения квантовых чисел:

94. Для 3-s; 2-р-подуровня

95. Для второго и третьего электронного слоя.

96. Для 3-s; 2-р-подуровня

97. Для 1-s; 4-d-подуровня

98. Для второго квантового уровня

99. Для 3-s-; и 3р-подуровня

100. Для первого и третьего электронного слоя

Задания 101—120

Поясните механизм образования химической связи, типы связей и приведите графически примеры перекрывания орбиталей при образовании связи в молекулах:

101. H₂O, HCl;

102. N₂, Cl₂;

103. NH₄⁺, HBr;

104 C₂H₆, Cl₂;

105. C₂H₄, HCl;

106. NH₃, HF;

107. N₂, H₂O;

108. C₆H₆, Cl₂;

109. NH₄⁺, HBr;

119. N₂, CH₄;

110. BF₃, N₂;

111. N₂, HCl;

112. NH₃, H₂;

113. C₂H₂, HCl;

114. C₂H₄, HF;

115. H₂O, F₂;

116. CH₄, N₂;

117. C₆H₆, HCl;

118. C₂H₂, N₂;

120. F₂, C₂H₂.

РАЗДЕЛ 4. Основы химической кинетики

При освоении данного раздела студенты должны усвоить понятие скорости химических реакций, уметь привести математическое выражение для скорости ряда химических реакций (например С + О₂ Þ СО₂ и др.). Уметь вычислить, во сколько раз изменится скорость реакций а) при увеличении концентрации исходных веществ, б) при увеличении давления, в) при увеличении температуры. Привести выражение для константы равновесия реакции. Применить принцип Ле- Шателье для различных реакций, показать, в какую сторону произойдет сдвиг равновесия при воздействии внешних факторов.

Литература

1. Основная литература, приведенная выше.

2. Основные закономерности протекания химических реакций. Методические указания для самостоятельной работы студентов. УрГСХА,1999.

Задания 121—130

Приведите математическое выражение для скорости реакций, вычислите, во сколько раз изменится скорость при изменении следующих факторов:

121. Fe₂O₃ + 3H₂ = 2Fe +3H₂O; а) увеличение давления в 3 раза; б) повышение температуры на 50 градусов, температурный коэффициент скорости реакции - 2.

122. N₂ + O₂ = 2NO; а) увеличение концентрации N₂ в 2 раза; б) снижение концентрации кислорода в 3 раза.

123. C + 2H₂ =CH₄; а) снижение концентрации углерода в 4 раза; б) увеличение давления в 2 раза.

124. 2 SO₂ + O₂ = 2 SO₃; а) уменьшение объема системы в 2 раза; б) повышение концентрации кислорода в 4 раза.

125. 2NO + O₂ = 2 NO₂; увеличение давления в 4 раза.

126. CO + H₂O(ж) = CO₂ +H₂; а) снижение концентрации СО в 3 раза; б) изменение температуры реакции от 120 до 180 градусов, температурный коэффициент скорости реакции – 2.

127. H₂ + O₂ = 2H₂O (пар); а) снижение давления в 3 раза; б) повышение температуры на 40 градусов, температурный коэффициент скорости реакции – 2,5.

128. СuO + H₂ = Cu + H₂O; а) увеличение концентрации CuO в 2 раза; б) снижение давления в 2 раза.

129. СН₄ + Сl₂ = CH₃Cl + HCl; а)снижение давления в 2 раза; б) увеличение концентрации хлора в 3 раза.

130. СН₄ + Н₂О = СО + 3 Н₂; а) увеличение концентрации метана в 2 раза; б) повышение температуры на 20 градусов, температурный коэффициент реакции – 2,3.

Задания 131—140

Приведите формулу для константы равновесия реакций. Используя принцип Ле-Шателье, подробно поясните, в каком направлении сдвигается равновесие реакции при изменении следующих факторов:

131. S _т + O₂<=> SO₂; ∆H < 0 а) при увеличении концентрации S; б) при уменьшении объема системы; в) при увеличении температуры.

132. 2H₂ + С <=> СН₄; ∆H < 0 а) при увеличении концентрации С; б) при уменьшении давления; в) при увеличении температуры.

133. 2N₂ + 3H₂ <=> 2NH₃; ∆H < 0 а) при увеличении давления; б) при увеличении концентрации аммиака; в) при снижении температуры.

134. СО + Cl₂ <=> COCl₂; ∆H > 0 а) при уменьшении объема системы; б) при увеличении концентрации оксида углерода; в) при увеличении температуры.

135. CH₄ + H₂O_(г) <=> СО + 3 Н₂; ∆H < 0 а) при увеличении объема системы; б) при увеличении концентрации метана; в) при увеличении температуры.

136. 2NO₂ <=> 2NО + O₂; ∆H > 0 а) при увеличении давления; б) при увеличении концентрации кислорода; в) при снижении температуры.

137. 3NO₂ + H₂O_(ж) <=> 2HNO_{3 (ж)} + NO; ∆H > 0 а) при увеличении объема системы; б) при увеличении концентрации NO; в) при снижении температуры.

138. N₂ + 3H₂ = 2NH₃; ∆H < 0 а) при уменьшении объема системы; б) при увеличении концентрации аммиака; в) при снижении температуры.

139. 2 Н₂О _(г) + О_{2 (г)} <=> 2 Н₂О_{2 (г)}; ∆Н = -490 кДж а) при уменьшении объема системы; б) при увеличении концентрации кислорода; в) при снижении температуры.

140. Fe₂О_{3 (т)} + 3 SO_{3 (г)} <=> Fe₂ (SO₄)_{3 (т)}; ∆ Н = - 1080 кДж а) при увеличении давления; б) при увеличении концентрации оксида железа; в) при снижении температуры.